Bài giảng Vận hành và điều khiển hệ thống điện - Chương 2: Vận hành máy phát điện thông tin đến các bạn những kiến thức khái niệm chung về máy phát điện; hệ thống làm mát; hệ thống kích thích; chế độ làm việc bình thường; chế độ quá tải; chế độ không đồng bộ; chế độ không đối xứng; máy phát làm việc với phụ tải điện dung.
VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN Chương Vận hành máy phát điện TLTK: Trịnh Hùng Thám, Vận hành Nhà máy điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Vận hành máy phát điện 2.1 Khái niệm chung máy phát điện 2.2 Hệ thống làm mát 2.3 Hệ thống kích thích 2.4 Chế độ làm việc bình thường 2.5 Chế độ tải 2.6 Chế độ không đồng 2.7 Chế độ không đối xứng 2.8 Máy phát làm việc với phụ tải điện dung CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1 Các khái niệm chung máy phát điện 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Các thơng số CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc • MF sử dụng phổ biến HTĐ MFĐ đồng ba pha • Gồm phần chính: Phần cảm phần ứng Phần cảm đặt rotor phần ứng đặt stator o Rotor có nhiều cặp cực có cuộn dây nối với nguồn DC, cung cấp dòng điện DC để tạo từ trường DC o Stator gồm nhiều hệ thống cuộn dây đặt lệch 120o điện khơng gian CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Hình vẽ cấu trúc MF đồng pha đơn giản: • Rotor MF truyền động turbine (động sơ cấp) hình vẽ sau đây: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Khi rotor quay, từ trường quay rotor sinh sđđ cảm ứng AC pha cuỗn dây stator Nếu cuộn dây stator nối với tải sinh dòng điện AC pha HT dòng điện AC pha sinh từ trường quay, quay đồng với rotor • Trong chế độ vận hành bình thường, turbine cung cấp cho MF chiều với chiều chuyển động rotor, đặc trưng mô men Tm MF biến thành điện cung cấp cho phụ tải, đặc trưng Te ( Te = Pω0) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Q trình chuyển hóa lượng MF: • Để đảm bảo MF làm việc tốc độ đồng bộ, mô men phải cân với mô men điện: Tm = Te CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.2 Phân loại • MF sử dụng HTĐ chủ yếu gồm loại: nhiệt điện thuỷ điện • (i) MF nhiệt điện: o Tốc độ quay lớn, kích thước máy nhỏ hiệu suất cao o Turbine o Rotor có dạng cực ẩn o Khởi động dừng tổ máy lâu, thay đổi cơng suất chậm o Có giới hạn cơng suất vận hành cực tiểu (30-40%) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • (ii) MF thủy điện: o Tốc độ quay thấp, kích thước máy lớn o Turbine nước o Rotor có dạng cực lồi, nhiều cặp cực o Khởi động dừng tổ máy nhanh, thay đổi công suất nhanh o Không có giới hạn cơng suất vận hành cực tiểu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.3 Các thơng số • • • • • Công suất định mức: Sđm, Pđm Điện áp định mức: Uđm Dòng điện định mức: Iđm Hệ số công suất định mức: cosφđm Điện kháng: o Điện kháng đồng dọc trục ngang trục: Xd Xq o Điện kháng độ dọc trục ngang trục: X’d X’q 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Hệ thống kín: Sử dụng lượng khơng khí định chạy tuần hồn; khơng khí sau làm mát MF làm mát nước; hiệu cao; thích hợp với MF cơng suất nhỏ trung bình (ii) Hệ thống làm mát hydro • Chỉ sử dụng hệ thống kín • Hydro chạy tuần hồn khe hở thơng gió; hydro sau làm mát MF làm mát nước • Áp suất hydro phải lớn áp suất khí nhằm trách Oxy khơng khí xâm nhập vào MF • Hiệu cao, thích hợp với MF cơng suất trung bình lớn 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b Hệ thống làm mát trực tiếp • Sử dụng dây dẫn rỗng • Mơi chất làm mát hydro nước • Thực cho rotor stator • Hiệu cao, phù hợp với MF có cơng suất lớn cực lớn 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3 Hệ thống kích từ 2.3.1 Nhiệm vụ thơng số 2.3.2 u cầu hệ thống kích từ 2.3.3 Phân loại đặc điểm 2.3.4 Tự động diệt từ trường cuộn kích từ 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.1 Nhiệm vụ thơng số • Nhiệm vụ: Cung cấp dịng điện kích từ DC cho cuộn dây rotor MF vận hành bình thường thực kích từ cưỡng cần thiết • Các thơng số o Điện áp định mức Ufđm o Dịng điện định mức Ifđm o Cơng suất định mức Pfđm o Bội số kích từ cưỡng bức: KU, KI o Tốc độ kích từ 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.2 Yêu cầu hệ thống kích từ • Đảm bảo cung cấp dịng điện kích từ chế độ vận hành bình thường cố • Trong chế độ vận hành bình thường, hệ thống kích từ phải tự động điều chỉnh ổn định với điện áp đầu cực MF nằm phạm vi 5% phụ tải máy phát thay đổi từ không đến định mức • Tác động nhanh: Tốc độ kích từ ≥ 2Ufđm/s Khi MF làm việc với đường dây tải điện dài tốc độ kích từ phải (7 – 9)Ufđm/s 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Đáp ứng nhanh: Đạt điện áp kích từ lớn có thời gian định để đảm bảo phục hồi làm việc bình thường giải trừ cố; Điện áp kích từ cưỡng giới hạn lớn xác định điện áp cho phép mạch kích từ, nói chung khơng nhỏ 2Ufđm (khi MF làm việc với đường dây dài, đại lượng (3-4)Ufđm); dịng điện kích từ lớn kích từ cưỡng giới hạn phụ thuộc vào phát nóng cho phép rotor; Thời gian trì dịng điện phụ thuộc vào kiểu kích từ khoảng (20 – 50) s 21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.3 Phân loại đặc điểm hệ thống kích từ a Hệ thống kích từ dùng máy điện chiều b Hệ thống kích từ kiểu chỉnh lưu bán dẫn 22 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt a Hệ thống kích từ dùng máy điện chiều • Có loại hệ thống kích thích dùng máy điện DC: Tự kích từ kích từ độc lập • Hình vẽ: 23 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Ba chế độ làm việc sơ đồ: (i) Điều chỉnh điện áp tay (ii) Điều chỉnh điện áp tự động (iii) Chế độ kích từ cưỡng • Xác định điện áp kích từ giới hạn lớn có dịng kích từ giới hạn lớn tương ứng • Máy kích từ thường gắn đồng trục với MF • Sử dụng hệ thống chổi than vành góp nên độ tin cậy thấp • Thích hợp với MF có cơng suất 100 – 150 MW 24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b Hệ thống kích từ kiểu chỉnh lưu bán dẫn (i) Chỉnh lưu bán dẫn cố định • Dùng nguồn AC máy phát điện tần số cao 25 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Dùng MBA nối với đầu cực MF (ii) Chỉnh lưu quay 26 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.4 Tự động diệt từ trường cuộn kích từ • Khi cắt MF cần phải nhanh chóng tự động diệt từ trường cuộn kích từ • Diệt từ trường cách nhanh chóng giảm dịng điện kích từ • Diệt từ trường nhanh hạn chế ảnh hưởng điện áp MF gây nên, nhiên điện cảm cuộn kích từ lớn nên điện áp tự cảm lớn làm điện áp cuộn kích từ • Thời gian diệt từ trường xác định cho điện áp cuộn dây kích từ nằm phạm vi cho phép 27 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt a Diệt từ điện trở tác dụng 28 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b Diệt từ buồng dập hồ quang 29 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt c Diệt từ chỉnh lưu ngược 30 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .. .Chương 2: Vận hành máy phát điện 2.1 Khái niệm chung máy phát điện 2.2 Hệ thống làm mát 2.3 Hệ thống kích thích 2.4 Chế độ làm việc bình thường... điểm hệ thống kích từ a Hệ thống kích từ dùng máy điện chiều b Hệ thống kích từ kiểu chỉnh lưu bán dẫn 22 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt a Hệ thống kích từ dùng máy điện. .. Yêu cầu hệ thống kích từ • Đảm bảo cung cấp dịng điện kích từ chế độ vận hành bình thường cố • Trong chế độ vận hành bình thường, hệ thống kích từ phải tự động điều chỉnh ổn định với điện áp