Nghiên Cứu Hệ Thống Kích Từ Unitrol 6800 Nhà Máy Thủy Điện Ialy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục Lục MỤC LỤC Bìa Lời cảm ơn Tóm tắt đồ án Mục lục Lời mở đầu CHƯƠNG I: SƠ LƯỢT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN TRONG LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN 1.1.Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.2.Kế hoạch phát triển thủy điện lưu vực 1.3.Nhà máy thuỷ điện Ialy 1.3.1 Vị trí địa lý đặc điểm khí hậu 1.3.2 Tầm quan trọng NMTĐ Ialy kinh tế quốc dân 1.3.3 Chọn thông số đặt cho công trình .8 1.4.Các sơ đồ nhà máy thuỷ điện Ialy 1.4.1 Sơ đồ nối điện NMTĐ Ialy .9 1.4.2 Sơ đồ tự dùng xoay chiều 6,3kV; 0,4 kV .10 1.4.3 Sơ đồ tự dùng chiều nhà máy 12 CHƯƠNG II: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG KÍCH TỪ 2.1 Máy phát điện đồng 14 2.1.1 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng 14 2.1.2 Phương trình điện áp máy phát điện 15 2.1.3 Phản ứng phần ứng máy điện đồng 17 2.2 Định nghĩa hệ thống kích từ 20 2.3 Mục đích 21 2.4 Sơ đồ khối chức tiêu biểu hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát điện đồng .22 2.4.1 Chức kíc h thích 22 2.4.2 Chức điều chỉnh điện áp (AVR) 22 2.4.3 Chức cảm biến điện áp bù tải .22 2.4.4 Chức ổn định hệ thống công suất 23 2.4.5 Bộ hạn chế bảo vệ 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục Lục 2.5.4 Các loại hệ thống kích thích 23 2.5.1 Hệ thống kích thích từ nguồn chiều 23 2.5.2 Hệ thống kích thích dùng máy phát phụ 24 2.5.3 Hệ thống kích thích tự kích 24 2.6 Chức điều khiển 25 2.6.1 Bộ điều chỉnh AC & DC .25 2.6.1.1 Điều chỉnh theo modul dòng điện máy phát |IF| .25 2.6.1.2 Điều chỉnh theo độ lệch điện áp ∆Uf 26 2.6.2 Mạch ổn định hệ thống kích thích 27 2.6.3 Bộ bù phụ tải (bộ tạo đặc tuyến) .28 2.7 Các hạn chế bảo vệ 29 2.7.1 Giới hạn khả phát công suất kháng 30 2.7.1.1 Đường cong khả phát công suất kháng 30 2.7.1.2 Đường cong điện áp V 35 2.7.2 Bộ giới hạn thiếu kích thích 35 2.7.3 Bộ giới hạn kích thích 36 2.7.4 Bộ giới hạn V/Hz bảo vệ 37 2.7.5 Mạch diệt từ 38 2.7.5.1 Bộ dập từ trường 38 2.7.5.2 Điện trở biến đổi 39 2.8 Ảnh hưởng tính chất tải đến hệ thống kích từ .39 2.8.1 Tải có tính cảm 39 2.8.2 Tải có tính dung 39 2.9 Các chế độ làm việc hệ thống kích từ 40 2.9.1 Chế độ dòng điện bé (chế độ làm việc van - gọi tắt chế độ 2) 40 2.9.2 Chế độ dòng điện làm việc bình thường (chế độ 2-3) 48 2.9.3 Chế độ tải (chế độ 3) : .61 2.9.4 Chế độ ngắn mạch (chế độ 3-4) : .67 2.9.5 Chế độ nghịch lưu biến đổi : 69 2.10 Nguyên tắc chung điều chỉnh điện áp HTKT : 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III: Mục Lục HỆ THỐNG KÍCH TỪ UNITROL 6800 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY 3.1 Giới thiệu : .80 3.2 Chức công dụng hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Ialy : 82 3.3 Các thiết bị phụ trợ hệ thống kích từ : 82 3.3.1 Máy biến dòng (TI) : 82 3.3.2 Máy biến điện áp (TU) : .83 3.4 Các thông số hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Ialy: 88 3.5 Các thông số kỹ thuật thành phần hệ thống kích từ : 89 3.5.1 Máy biến áp kích từ TE* : .89 3.5.2 Nguồn cung cấp hệ thống kích từ: 89 3.5.3 Bộ chỉnh lưu Thyristor : 90 3.5.4 Máy cắt dập từ mạch dập từ: 92 3.6 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống kích từ : 93 3.6.1 Sơ đồ nguyên lý chung: 93 3.6.2 Sơ đồ chi tiết chức điều khiển: 97 3.6.2.1 Kích từ ban đầu : 97 3.6.2.2 Chức điều khiển dòng điện kích từ (dòng điện roto) : 98 3.6.2.3 Giới thiệu ứng dụng điều khiển : 99 3.6.2.4 Chức tự động điều chỉnh điện áp (AVR) : 100 3.6.2.5 Chức tay: 116 3.6.2.6 Chức giám sát : 119 3.6.2.7 Chức bảo vệ: .119 3.6.2.8 Dập từ : 126 • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục Lục CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG - ƯU NHƯỢC ĐIỂM HỆ THỐNG KÍCH TỪ UNITROL 6800 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY 4.1 Ứng dụng : 128 4.2 Ưu nhược điểm hệ thống kích từ : .128 4.2.1 Ưu điểm : 128 4.2.2 Nhược điểm : 128 Bản vẽ Bản vẽ 1: Sơ đồ khối hệ thống kích từ điển hình nhà máy thủy điện Ialy Bản vẽ 2: Sơ đồ khối chỉnh lưu Thyristor cầu pha Bản vẽ 3: Sơ đồ mồi từ (kích từ ban đầu) Bản vẽ 4: Sơ đồ mạch xa từ crowbar Bản vẽ 5: Sơ đồ điều chỉnh điện áp SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 Lớp: • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy CHƯƠNG I SƠ LƯỢT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN TRONG LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN Hình 1.1: Hệ thống bậc thang thủy điện sông Sêsan 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN Sông Sê San sông có trữ thủy điện đứng thứ sau sông Hồng sông Đồng Nai Sông Sê San phụ lưu bên bờ trái sông Mê Công Sông bắt nguồn từ phía bắc cao nguyên Gia Lai – Kom Tum với nhánh thượng nguồn sông Prông Pôkô sông ĐăkBla Sau nhánh nhập với tạo thành dòng sông Sê San tiếp tục chảy theo hướng Đông bắc – Tây nam hướng biên giới Việt Nam - Campuchia Tại sông tiếp nhận sông Sa Thầy bờ phải chảy vào đất Campuchia qua tỉnh Ratanakiri Stung Treng đổ sông Mê Công thị trấn Stung Treng Tổng diện tích lưu vực sông SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 Lớp: • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy Sê San đất Việt Nam 11.450 km chủ yếu tỉnh Kon Tum Gia Lai, 61,65% tổng diện tích lưu vực sông Sê San (18.570km ) Đặc trưng hình thái số nhánh sông lưu vực sông Sê San đất Việt Nam trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1 TT Sông suối Diện tích Chiều dài Độ rộng Độ dốc Lưu vực Sông (km) Trung bình Trung bình (km) (%o) (km2) Sông ĐăkBla 3.050 145 - 8,1 Sông Krông Pôkô 3.530 121 20 6,5 Sông Sa Thầy 1.562 104 15 4,3 Sông Sê San 11.450 237 44 3,6 Địa hình lưu vực Sê San phức tạp, bị chia cắt mạnh Phần phía Bắc lưu vực địa hình khối núi Ngọc Linh có đỉnh 2598 m, phần phía Tây khối núi Ngọc Bin San có đỉnh cao 1939 m phía Đông có dãy Ngọc Cơ Rinh cao 2025 m Do đặc điểm địa hình vùng chia cắt mạnh dẫn đến khác biệt đáng kể khí hậu phần lưu vực đặc biệt chế độ mưa, độ ẩm không khí Khí hậu lưu vực mang đặc điểm khí hậu Tây Trường Sơn, thể chế độ nhiệt, mưa, ẩm nhiều yếu tố khác Mùa mưa lưu vực từ tháng đến tháng 10 Lượng mưa trung bình năm dao động từ 2600 ÷ 3000 mm vùng núi phía Bắc vùng cao nguyên Pleiku; phía Tây Nam lưu vực khoảng 1700 ÷ 1800 mm; vùng trũng KomTum bị chắn gió bị bao dãy núi, phía Nam lưu vực mưa vào khoảng 1700 mm Dòng chảy sông Sê San chia làm mùa: mùa kiệt mùa lũ Mùa lũ tháng kết thúc vào tháng 11, mùa kiệt tháng 12 đến tháng năm sau 1.2 KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN TRONG LƯU VỰC Nghiên cứu quy hoạch phát triển thủy điện sông Sê San trải qua thời gian dài nhiều quan khác Nghiên cứu Thủ tướng phủ thông qua văn số 496/CP-CN ngày 07/06/2001 Trên lưu vực sông Sê San có công trình thủy điện lớn dòng với thông số kỹ thuật trình bày bảng 1.2 Bảng 1.2 SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 Lớp: • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Flv Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy MNDBT Whi Nlm (m) (106m3) (MW) 1170 122,7 220 2006 2009 3216 570 948 100 2004 2007 Ialy 7455 515 779 720 1993 2000 Sê San 7788 304,5 3,8 260 2002 2006 Sê San A 8084 239 4,0 108 2002 2006 Sê San 9326 215 264 360 2005 2009 TT Tên công trình Thượng KonTum 350 Pleikrông (km2) Năm XD Năm VH Trong công trình hợp thành hệ thống bậc thang thủy điện sông Sê San với công suất lắp máy đến 1800 MW sản lượng điện bình quân năm tỷ kWh, cung cấp điện trực tiếp đến trạm 500kV Pleiku “điểm giữa” kệ thống điện Trong công trình gồm Ialy, Pleikrông, Sê San công trình có hồ điều tiết mùa điều tiết năm có tác động đáng kể đến chế độ dòng chảy hạ lưu sông Sê San Công trình Sê San Sê San 3A công trình có hồ điều tiết ngày Công trình Thượng Kon Tum hồ điều tiết nhiều năm chuyển dòng chảy lưu vực sông Trà Khúc diện tích lưu vực hồ nhỏ so với diện tích lưu vực sông Sê San ([...]... dụng cho máy phát nhỏ do sự hạn chế của nguồn 1 chiều SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 27 Lớp: 27 • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy 2.5.2 Hệ thống kích thích dùng máy phát phụ Hệ thống kích từ tự Máy độngphát phụ gắn đồng trục Cầu chỉnh lưu điốt Máy biến áp tự kích Máy phát chính Bảo vệ Hệ thống tự kích Hệ thống tự dùng 1 chiều Ưu điểm: • • • Sử dụng cho tất cả các loại máy phát... dụng cho tất cả các loại máy phát Dòng điện qua chổi than nhỏ Thiết bị có công suất nhỏ dễ chế tạo Nhược điểm: • • • Hệ thống phức tạp Thời gian đáp ứng lâu Cần có 1 hệ thống bảo vệ riêng cho máy phát phụ 2.5.3 Hệ thống kích thích tự kích Hệ thống kích từ tự động Cầu chỉnh lưu thyristorMáy phát chính Máy biến áp tự kích Bảo TE vệ máy biến áp TE Hệ thống tự kích Hệ thống tự dùng 1 chiều Ưu điểm: • • •... các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong nhiều phương án đưa ra 1.4 CÁC SƠ ĐỒ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN IALY 1.4.1.Sơ đồ nối điện chính NMTĐ Ialy Vài nét chính về sơ đồ điện của nhà máy: • Nhà máy thủy điện có công suất 720MVA với 4 tổ máy, điện áp đầu cực máy phát 15,75kV • Nhà máy là nhà máy ngầm và được nâng áp lên 500kV để nối vào lưới điện quốc gia qua trạm 500kV Pleiku với hai tuyến đường dây song song, khi... quan nhà máy thủy điện Ialy SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KÍCH TỪ CHO MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 5 BỘ HẠN CHẾ VÀ BẢO VỆ 3 BỘ CẢM BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ BỘ BÙ TẢI TẠO ĐẶC TUYẾN 2 BỘ ĐIỀU CHỈNH AVR 1 BỘ KÍCH THÍCH MÁY PHÁT TỚI HỆ THỐNG 4 BỘ ỔN ĐỊNH Hình 2.6: Sơ đồ khối của hệ thống kích thích tiêu biểu 2.4.1 Chức năng bộ kích thích Cung cấp dòng một chiều cho cuộn dây phần cảm để tạo từ trường... chế dòng kích thích”, “bộ hạn chế điện áp đầu cực”, “bộ điều chỉnh và bảo vệ V/Hz”, và “bộ hạn chế thiếu kích thích” Những mạch này thường riêng biệt, các tín hiệu ở ngõ ra của chúng có thể đưa vào hệ thống kích thích bằng một ngõ nhập tổng hoặc là một cổng nhập 2.5 CÁC LOẠI HỆ THỐNG KÍCH TỪ 2.5.1 Hệ thống kích thích từ nguồn 1 chiều Nguồn 1 chiều hay máy phát Hệ1 thống chiều kích từ tự động Máy phát... trục và trợ từ 2.2 ĐỊNH NGHĨA HỆ THỐNG KÍCH TỪ Hệ thống kích từ có nhiệm vụ cung cấp dòng một chiều cho cuộn dây kích từ của máy phát điện đồng bộ Nó phải có khả năng điều chỉnh bằng tay hoặc tự động SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 23 Lớp: 23 • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy dòng kích từ để đảm bảo chế độ làm việc ổn định, kinh tế với chất lượng điện năng cao trong mọi tình... Có hai máy biến áp tự dùng chính TD1B và TD4B nối vào tổ máy 1 và tổ máy • Dùng sơ đồ tự kích thyristor qua máy biến áp TE nối ngay đầu cực máy phát • Trạm 500kV nhà máy được nối theo sơ đồ tứ giác SVTH: Phan Thành Lâm ĐKT_27 13 Lớp: 13 • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy • Chức năng chính của nhà máy trong hệ thống điện là vận hành phủ đỉnh trong mùa khô và là nhà máy nền... ra nhà máy thuỷ điện IALY còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp trên hệ thống truyền tải 500kV của Việt Nam, vì nhà máy thuỷ điện Ialy là nối lên đoạn giữa của đường dây 500kV tại trạm 500kV Pleiku • Máy phát, máy cắt khí đầu cực, TI, dao cách ly, cáp dầu 500kV và máy biến áp do UKRAINA chế tạo • TU, chống sét van, máy cắt 500kV của G7 chế tạo • Hệ thống điều khiển của nhà máy. .. Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy Hình 2.1: Đồ thị véctơ sđđ máy điện cực lồi Từ phương trình điện áp (*) và đồ thị véctơ ta thấy góc lệch pha θ giữa điện áp và do tải quyết định 2.1.3 Phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ Khi máy phát điện làm việc có tải, dòng điện trong dây quấn stato sẽ sinh ra từ trường của dây quấn stato còn gọi là từ trường phần ứng Tùy theo tính chất của tải mà trục từ trường... dòng kích từ có thể điều chỉnh được điện áp đầu cực máy phát, thay đổi được công suất phản kháng vào lưới Điện áp trên thanh cái của máy phát điện và trong lưới cung cấp có thể được điều chỉnh bằng hệ thống TĐK (tự động điều chỉnh kích từ) của máy phát điện Thiết bị TĐK nhằm giữ điện áp không đổi khi phụ tải biến động ngoài ra TĐK còn nhằm mục đích nâng cao giới hạn công suất truyền tải từ máy phát điện