tự động hóa trong hòa đồng bộ

TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TS Vũ Thị Anh Thơ Đại học Điện Lực Chương IV TỰ ĐỘNG HÒA ĐỒNG BỘ Tự động hòa đồng – Khái niệm chung Định nghĩa: trình đưa máy phát điện đồng vào làm việc song song với hay song song với Hệ thống điện Vai trò hòa đồng bộ:  Nâng cao tính kinh tế vận hành  Nâng cao độ an toàn cung cấp điện  Đảm bảo chất lượng điện (tần số điện áp) Yêu cầu: - Máy phát điện làm việc riêng rẽ: không cần đồng với - Máy phát điện làm việc song song: đồng với Tự động hòa đồng – Khái niệm chung Điều kiện đồng  Rotor máy phát quay góc độ điện  Góc lệch pha tương đối rotor không vượt giới hạn cho phép  Điện áp quy đổi đàu cực máy phát điện phải gần Nếu ba yêu cầu không đáp ứng, sinh chênh lệch điện áp (điện áp phách Up) máy phát Khi đóng máy phát sinh dòng điện (dòng cân Icb) làm hỏng trục máy phát Điều kiện hòa đồng trở thành:  Dòng điện cân lúc đòng máy không vượt giá trị cho phép  Rotor máy phát hòa điện sau đóng máy phải quay đồng với rotor máy phát làm việc Tự động hòa đồng – Điện áp phách Khái niệm: điện áp phách hiệu số hình học điện áp hai máy phát cần hòa với máy phát cần hòa với hệ thống điện Điện áp phách xuất vector điện áp khác HĐB MF ~ ~ I II Điện áp phách & =U & −U & U P I II UI & U P HT U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách & U I Góc lệch pha rotor máy phát δ _ _ & =0 U P & ≠khi U P U I = U II & U II δ=0 δ U I ≠ U II δ≠0 Tự động hòa đồng – Điện áp phách Điện áp máy phát u I = U I sin ωI t Điện áp hệ thống u II = U II sin ωII t  Điện áp phách UI & U P ωI ωI t δ u P = u I − u II = U I sin ωI t − U II sin ωII t ωII t ωII U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách Trường hợp  U I = U II = U u P = U ( sin ωI t − sin ωII t )  ωI − ωII = 2U sin   Đặt   ωI + ωII t ÷cos    ∆U ωI  t÷  ωI t δ tốc độ góc trượt ωP = ωIlà −tốcωđộIIgóc trung bình ωI +là góc ωIIlệch pha rotor ωtb = Khi δ = ωP t δ u P = 2U sin cosωtb t UI ωII t ωII U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách U I = U II = U Trường hợp δ u P = 2U sin cosωtb t   u II Giá trị điện áp phách cực đại cosωtb t=1 u Pmax = 2U sin δ Đường cong gọi đường bao điện áp phách, có tần số phách: fP = uI ωI − ωII ωP = 2π 2π u Pmax = 2U sin δ uP Tự động hòa đồng – Điện áp phách Trường hợp U I ≠ U II U P = U I2 + U II2 − 2U I U II cosδ   Giá trị điện áp phách cực đại δ=180o U Pmax = U I + U II 10 U UP up t Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Khái niệm: dòng điện cân dòng điện chạy vòng qua máy phát điện làm việc song song với vector điện áp chúng không  Điện áp phách UP nguyên nhân gây dòng điện cân Icb HĐB MF ~ ~ Suất điện động máy phát1bằng  Giá trị tức thời dòng điện cân đóng máy cắt E I = E II = E"d 1.8: hệ số tính đến thành phần không chu kỳ '' d '' d II 1,8.2 E i = '' xd I + x12 + x '' cb 11 δ sin 2 : Hệ số tính đến biên độ dòng điện x "dI , x:"dĐiện kháng siêu độ máy phát II x12 : Điện kháng đường dây nối hai MF HT Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân o Khi điện áp máy phát hệ thống ngược pha (δ=180 ) '' 2.1,8.2E d i ''cb = '' x dI + x12 + x d'' II Nếu máy phát nối vào hệ thống có công suất vô lớn  Dòng cân lớn gấp hai dòng ngắn mạch (x '' + x 12 d II = đầu cực máy phát '' 2.1,8.2E d i ''cb = x ''dI  Thành phần tác dụng icb tác động lên cuộn 12 dây trục máy phát ) Tự động hòa đồng – Dòng điện cân  Ta phân tích dòng điện cân thành thành phần Icb = Icb.a + j Icb.r Trong : + Icb.a: thành phần tác dụng dòng điện cân + Icb.r : thành phần phản kháng dòng điện cân 13 Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân U I ≠ U II , δ = 0, w1 = w2 UI UP UII Icb Thành phần tác dụng dòng cân Không có momen tác dụng tác động lên trục máy phát I cb lớn chạy qua máy phát nên cuộn dây stato nóng thêm Kết luận: Khi hòa điện có góc δ nguy hiểm cho trục máy phát tua bin  Khi hòa điện không để δ vượt giá trị cho phép δcp 14 Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ HT ( U I = U II , δ ≠ ) UP Khi góc pha hai điện áp khác Momen cân tác động lên trục máy phát δ M cb ≡ Pcb = U I Icb cos  Momen làm hỏng trục máy phát 15 U II UI Icb Icb cos δ Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ U I ≠ U II , δ ≠ UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân trùng pha với UI Công suất cân Pcb = U I Icb >  Momen tác dụng làm hỏng trục máy phát 16 HT Icb U II Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB ~ MF ~ U I ≠ U II , δ ≠ UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân trùng pha với UI Công suất cân Pcb = U I Icb >  Momen tác dụng làm hỏng trục máy phát 17 HT Icb U II Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác Trình tự hòa  Cho máy phát cần hòa kích từ trước  Khi số vòng quay điện áp máy phát cần hòa xấp xỉ số vòng quay điện áp máy phát làm việc chuẩn bị đóng máy cắt điện  Chọn thời điểm mà điện áp hai máy phát không sai lệch  (∆U=0) để đóng máy cắt Hai máy phát đưa vào làm việc song song với Thực tế, tần số điện áp hai máy phát trùng nhau, chọn thời điểm đóng MC không làm xuất điện áp phách UP dòng điện cân Icb 18 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác HĐB Đặc điểm MF ~ Dòng điện cân băng lúc đóng máy tính Idm - ~ HT 2U δ = sin ZΣ Giá trị dòng điện hòa phụ thuộc vào góc lệch δ Đóng MC U tdtr lúc δ=0 δ ≤δcp để dòng Icb=0 nhỏ giá trị cho phép - MC làm việc có thời gian  Phát tín hiệu đóng MC sớm khoảng thời gian  Thời gian đóng trước tdtr góc đóng trước δdtr 19 t δ Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác Đánh giá Nhược điểm:  Quá trình hòa phức tạp, cần nhiều thời gian  Đòi hỏi người vận hành có nhiều kinh nghiệm  Có thể gây dòng cân lớn chọn thời điểm đóng máy sai Ưu điểm: -Máy hòa êm Phạm vi ứng dụng: Tất loại MF 20 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Trình tự hòa:  Cho tuabin kéo máy phát hòa quay gần với tốc độ đồng  Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở diện từ  Đóng MF vào mạng, MF làm việc chế độ động không đồng  Đóng TDT để kích từ cho MF, MF kéo vào làm việc song song với hệ thống  Cho MF mang tảii 21 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đặc điểm  Có đột biến dòng điện công suất phản kháng Q, đột biến công suất tác dụng P nguy hại cho trục máy HĐB MF ~ máy  Trị số dòng điện đóng ~ U HT Idmcủa=máy phát : Điện kháng độ x 'dF + x D : Điện kháng đường dây nối MF Hệ thống x ' dF xD 22 HT Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đặc điểm HĐB MF ~ ~ So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF Hệ thống cấp tới U HT > Idm So sánh với dòng cân hòa xchính D xác chọn thời điểm sai IN = 2U HT δ Icbmax = ' sin > Idm x dF đựng cho2phép MF  Dòng đóng máy nằm giới hạn chịu 23 HT Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Điều kiện hòa tự đồng Idm ≤ 3.5IdmF Với IdmF dòng việc định mức máy phát Trong hệ đơn vị tương đối * I dm  Máy phát tua bin nước có  Máy phát tua bin Trừ máy phát nối với MBA, có 1.05 = ' ≤ 3.5 x *dF + x *D  cho phép hòa ' x *dF = 0.3  không thỏa mãn điều kiện hòa  cho phép hòa ' x *dF = 0.2 x *B = 0.1 24  Dòng đóng máy nằm giới hạn chịu đựng cho phép MF Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đánh giá Ưu điểm:  Phương thức hòa đơn giản  Làm việc đảm bảo  Thời gian hòa nhanh không cần xem xét đến tính đồng (U,f,δ)  Quan hệ thống cần huy động nhanh công suất Nhược điểm: - Có biến động dòng điện  Làm giảm điện áp góp  Không ổn định hòa hai máy phát có công suất tương đương 25 [...]... 22 HT Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đặc điểm HĐB MF ~ ~ 1 2 So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF do Hệ thống cấp tới U HT > Idm So sánh với dòng cân bằng khi hòa xchính D xác khi chọn thời điểm sai IN = 2U HT δ Icbmax = ' sin > Idm x dF đựng cho2phép của MF  Dòng đóng máy nằm trong giới hạn chịu 23 HT Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Điều kiện hòa tự đồng bộ Idm... 19 t δ Tự động hòa đồng bộ 4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác Đánh giá Nhược điểm:  Quá trình hòa phức tạp, cần nhiều thời gian  Đòi hỏi người vận hành có nhiều kinh nghiệm  Có thể gây dòng cân bằng lớn nếu chọn thời điểm đóng máy sai Ưu điểm: -Máy hòa êm Phạm vi ứng dụng: Tất cả các loại MF 20 Tự động hòa đồng bộ 5 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Trình tự hòa:  Cho tuabin kéo máy phát sắp hòa quay... phát Trong hệ đơn vị tương đối * I dm  Máy phát tua bin nước có  Máy phát tua bin hơi Trừ máy phát nối bộ với MBA, có 1.05 = ' ≤ 3.5 x *dF + x *D  cho phép hòa ' x *dF = 0.3  không thỏa mãn điều kiện hòa  cho phép hòa ' x *dF = 0.2 x *B = 0.1 24  Dòng đóng máy nằm trong giới hạn chịu đựng cho phép của MF Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đánh giá Ưu điểm:  Phương thức hòa đơn...  Cho tuabin kéo máy phát sắp hòa quay gần với tốc độ đồng bộ  Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở diện từ  Đóng MF vào mạng, MF làm việc ở chế độ động cơ không đồng bộ  Đóng TDT để kích từ cho MF, MF được kéo vào làm việc song song với hệ thống  Cho MF mang tảii 21 Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đặc điểm  Có đột biến về dòng điện và công suất phản... 16 HT Icb U II Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB ~ MF ~ 1 2 U I ≠ U II , δ ≠ 0 UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân bằng trùng pha với UI Công suất cân bằng Pcb = U I Icb > 0  Momen này cũng tác dụng làm hỏng trục máy phát 17 HT Icb U II Tự động hòa đồng bộ 4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác Trình tự hòa  Cho máy phát cần hòa được kích từ trước  Khi... Thành phần tác dụng của icb tác động lên cuộn 12 dây và trục máy phát ) Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng  Ta có thể phân tích dòng điện cân bằng thành 2 thành phần Icb = Icb.a + j Icb.r Trong đó : + Icb.a: thành phần tác dụng của dòng điện cân bằng + Icb.r : thành phần phản kháng của dòng điện cân bằng 13 Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng U I ≠ U II... đúng thì cũng làm xuất hiện điện áp phách UP và dòng điện cân bằng Icb 18 Tự động hòa đồng bộ 4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác HĐB Đặc điểm MF ~ 1 Dòng điện cân băng lúc đóng máy được tính Idm - ~ HT 2 2U δ = sin ZΣ 2 Giá trị dòng điện hòa phụ thuộc vào góc lệch δ Đóng MC U tdtr lúc δ=0 hoặc δ ≤δcp để dòng Icb=0 hoặc nhỏ trong giá trị cho phép - MC làm việc có thời gian  Phát tín hiệu đóng MC... tác động lên trục máy phát δ M cb ≡ Pcb = U I Icb cos 2  Momen này có thể làm hỏng trục máy phát 15 U II UI Icb Icb cos δ 2 Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB MF ~ ~ 1 2 U I ≠ U II , δ ≠ 0 UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân bằng trùng pha với UI Công suất cân bằng Pcb = U I Icb > 0  Momen này cũng tác dụng làm hỏng trục máy phát 16 HT Icb U II Tự động hòa. .. UII Icb Thành phần tác dụng của dòng cân bằng là 0 Không có momen tác dụng tác động lên trục máy phát nhưng vì I cb lớn chạy qua máy phát nên cuộn dây stato nóng thêm Kết luận: Khi hòa điện có góc δ sẽ nguy hiểm cho trục máy phát và tua bin  Khi hòa điện không được để δ vượt quá giá trị cho phép δcp 14 Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB MF ~ ~ 1 HT 2 (... Phương pháp hòa tự đồng bộ Đánh giá Ưu điểm:  Phương thức hòa đơn giản  Làm việc đảm bảo  Thời gian hòa nhanh vì không cần xem xét đến tính đồng bộ (U,f,δ)  Quan trong khi hệ thống cần huy động nhanh công suất Nhược điểm: - Có biến động về dòng điện  Làm giảm điện áp thanh góp  Không ổn định khi hòa hai máy phát có công suất tương đương nhau 25