Chænh löu coù öu ñieåm laø ñôn giaûn , giaù thaønh thaáp nhöng cuõng coù khuyeát ñieåm laø phuï thuoäc vaøo ñieän xoay chieàu , khoâng coù khaû naêng chòu doøng xung lôùn trong khi phuï[r]
(1)CHƯƠNG 11 :
ĐIỆN MỘT CHIỀU TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
11-1 KHÁI NIỆM
Trong nhà máy điện trạm biến áp điện xoay chiều phụ tải tự dùng cịn có số phụ tải sử dụng điện chiều , ví dụ : kích từ máy phát điện , động chiều , bảo vệ rơle tự động hóa , điều khiển , tín hiệu , thắp sáng cố … Các phụ tải thuộc loại quan trọng , yêu cầu có độ tin cậy cung cấp điện cao lượng điện khơng lớn Do cần phải có mạch điện chiều để cung cấp
Điện chiều có ưu điểm so với xoay chiều :
- Thiết bị điều khiển bảo vệ rơle tự động hóa đơn giản , độ tin cậy cao ổn định
- Có thể dự trữ
Tuy nhiên điện chiều có nhược điểm vận hành phức tạp , giá thành cao
Phụ tải chiều nhà máy điện trạm biến áp chia thành ba loại : - Phụ tải thường xuyên ( Itx ) Phụ tải có trị số không lớn làm việc hầu
như 24/24 ví dụ : đèn tín hiệu bảo vệ rơle tự động hóa …
- Phụ tải xung ( Ix ) có trị số lớn thời gian ngắn bé phút
ví dụ dịng điện đóng máy cắt , dịng khởi động động
- Phụ tải cố ( Isc) có điện xoay chiều ví thắp sáng cố
Do phụ tải lâu dài điện chiều : Ild = Itx + Isc
Phụ tải ngắn hạn lớn : Ing.max = Ild + Ix
11-2 NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU Có ba phương pháp cung cấp điện chiều :
1- Dùng máy phát chiều
Máy phát chiều có khuyết điểm vận hành phức tạp , cần có động sơ cấp kéo máy phát , dùng động xoay chiều phụ thuộc vào điện xoay chiều , nguồn xoay chiều điện môt chiều , cịn dùng tuabin kéo giá thành cao , phức tạp Do sử dụng
2- Dùng chỉnh lưu
(2)3- Duøng accqui
Accqui có nhược điểm vận hành phức tạp , độc , giá thành cao có ưu điểm tích trữ chịu dịng xung lớn Vì nhà máy điện trạm biến áp có sử dụng accqui với chỉnh lưu làm nguồn cung cấp điện chiều
11-3 ACCQUI
Thông số kỹ thuật accqui :
- Điện áp : ngồi trị định mức ( Uđm ) tính Vơn ( V ), thiết bị
khác , riêng accqui cho trị cực đại nạp ( Un.max ) trị cưc tiểu
phoùng ( Up )
- Dịng điện nạp ( In ) tính Ampe ( A ) tương ứng thời gian nạp ( tn ) ,
tính ( h )
- Dịng điện phóng ( Ip ) tính Ampe ( A ) tương ứng với thời gian phóng
( ), tính ( h )
- Dung lượng phóng ( Qp); dung lượng nạp ( Qn ), tính Ampe-giơ ø(Ah)
Qn =
∫
intn = ∑ In.i Tn.i Qp =∫
iptp = ∑ Ip.i Tp.i - Hiệu suất phoùng ηp =Qp Qn <
Các loại accqui
Hiện có loại accqui thơng dụng : accqui axit-chì accqui kiềm
Về cấu tạo hai gồm có ba phận : bình điện phân , dung dịch điện phân điện cực ( cực dương cực âm ) ( hình 11-1 )
1- Accqui axit-chì :
- Dung dịch điện phân axit sunphuaric ( H2SO4 )
- Bình điện phân làm thủy tinh , nhựa hóa học chống ă mịn axit hoặ gỗ xử lý hóa học
- Cực dương ơ-xýt chì ( PbO2 ) , cực âm chì xốp ( Pb )
Sức điện động E xác định theo biểu thức : E = 0,84 + γ
Trong γ – tỷ trọng dung dịch điện phân Các chế độ làm việc accqui axit-chì :
- Chế độ phóng điện : nối cực accqui với phụ tải R ( hình 11-2a ) sẽ có dịng điện chạy từ cực dương ( + ) đến cựcâm (- ) bên ngồi accqui phản ứng hóa học xãy sau :
(3)Nhận thấy q trình phóng điện lượng H2SO4 giảm H2O tăng
E giảm Phụ thuộc vào trị số c dòng điện phóng ( Ip ) mà điện áp
các cực ( Up ) giảm nhanh hay chậm ,
nhieàu hay ( hình 11-2b )
Dấu hiệu kết thúc trình phóng a b điện áp phóng bé cho phép (Up.min)
là 1,7-1,8 V Nếu tiếp tục phóng accqui bị tượng cong phiến cực làm chập mạch hỏng accqui
Hình 11-1 Cấu tạo accqui a) bình điện phân; b) dung dịch
c) điện cực
Up(V)
Ip=3,6h
1,95
1,9 7,5
1,85 11 10
1,8 18,5
R
0 t(h)
Hình 11-2 Chế độ phóng điện accqui axit-chì
a) Sơ đồnối điện ;b) Đặc tính phóng điện U = f ( t ) - Chế độ nạp điện
Khi nối cực accqui với nguồn điện chiều ( hình 11-3 a) có dịng điện chạy từ cực dương sang cực âm bên accqui phản ứng hoá học xãy ngược lại với trình phóng :
2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + H2SO4
nghĩa cực phục hồi lại dung dịch điện phân tăng lên Un
cũng tăng lên ( hình 11-3b )
Dấu hiệu kết thúc trình nạp điện áp nạp đạt giá trị cực đại (Un.max )
(4)mà ngồi , sau chúng lại kết hợp thành H2SO4 làm giảm tỷ
trọng γ có hại cho môi trường xung quanh
Un(V) In1 In2 In3
Unmax
tn1 tn2 tn3
Hình 11-3. Quá trình nạp accqui axit-chì
a) Sơ đồ nối điện ;b) đặc tính nạp điện Un = f ( t )
Đặc tính Un= f(t) phụ thuộc vào trị số dòng điện nạp ( In ) ( hình 11-3b ) Khi
điện áp nạp đạt đến 2,3 V bình accqui , trình nạp xãy chậm lại tốt nên giảm dịng điện nạp , kéo dài thời gian nạp để dung lượng nạp đạt nhiều
Điện áp định mức accqui axit-chì Uđm = 2,05 V , muốn có điện áp lớn
hơn phải nối tiếp nhiều bình accqui
Dòng điện nạp , dòng điện phóng , dung lượng nạp , dung lượng phóng accqui chế tạo theo bội số nhân bảng số liệu cho thông số accqui №1 Ví dụ Hiện Nga sản xuất accqui axit-chì có loại C CK ( C : kiểu đặt cố định ; K : cho phép làm việc thời gian ngắn) với số hiệu từ №1 đến №148 có thơng số cho bảng 11-1
Baûng 11-1
Các đặc tính CK-1 C-1 CK-1
Thời gian phóng h 7,5 10 Dung lượng Ah 18,5 22 27 30 33 36 Dịng điện phóng A 18,5 11 4,4 3,6 Điện áp nhỏ
phoùng V 1,75 1,8 2- Accqui sắt-kền
(5)- Bình điện phân nhựa thơng thường khơng có acxít - Các cực Fe
11-4 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ACCQUI Thơng thường accqui có hai chế độ làm việc :
1- Chế độ nạp-phóng : accqui sau nạp đầy cắt nguồn nạp chuyển sang nối với phụ tải để phóng điện cung cấp cho phụ tải Chế độ làm việc có ưu điểm tồn lượng nạp sử dụng , accqui luôn sử dụng bị ngâm dung dịch điện phân hiệu suất sử dụng cao Tuy nhiên có khuyết điểm tuổi thọ ngắn thời gian làm việc nhiều , nghiêm trọng cuối giai đoạn phóng lượng cịn khơng cịn để cung cấp cho phụ tải Muốn sử dụng nhà máy điện trạm biến áp để làm nhiệm vụ dự phòng điện xoay chiều phải có hai nguồn accqui Điều làm tăng vốn đầu tư phức tạp bảo quản vận hành Chế độ thích hợp nơi khơng có điện lưới Trong nhà máy điện trạm biến áp không sử dụng chế độ
2- Chế độ nạp thêm thường xuyên ( phụ nạp )
Trong chế độ accqui sau nạp không cắt nguồn nạp mà đồng thời nguồn đóng với phụ tải Accqui ln ln phụ nạp để bù vào phần tiêu hao tự phóng cung cáp cho tải có
Trong chế độ nguồn cung cấp cho phụ tải thường xuyên accqui cung cấp cho phụ tải ngắn hạn , phụ tải xung nguồn điện xoay chiều ( accqui có khả chịu dòng xung lớn )
Với chế độ accqui luôn nạp đầy không cần nguồân dự phịng có khuyết điểm accqui làm việc thường trạng thái bị ngâm dung dịch điện phân đưa đến không bền tuổi thọ kéo dài Dể khắc phục thường tháng cho accqui phóng hết lần thời gian ngắn nạp lại
11-5 SƠ ĐỒÀ LAØM VIỆC CỦA ACCQUI
Như trình bày accqui có điểm cần ý : điện áp bình accqui có giới hạn , làm việc thay đổi giới hạn rộng điện áp phụ tải yêu cầu không thay đổi cho phép với ∆Ucp = ± 5%
Ví dụ accqui axít-chì
- điện áp cuối giai đoạn un.max = 2,7 ÷ 2,8 V ;
- điện áp cuối giai đoạn phóng up.min = 1,7 ÷ 1,8 V
(6)Vì để nhận điện áp thích hợp cần phải nối tiếp n bình U = nu n ln điều chỉnh theo yêu cầu
Sơ đồ làm việc tổ accqui ( hình 11-3 )
1’ 2’
T1
T2
Hình 11-3. Sơ đồ làm việc tổ accqui
1) dao đổi nối; 2) nguồn nạp; 3) tổ accqui; 4) T1 tay điều chỉnh
phóng
5) T2 tay điều chỉnh nạp ; 6) phụ tải
Chế độ nạp-phóng
Khi nạp điện dao đổi nối chuyển sang vị trí 2-2’ , để giữ cho điện áp
thanh góp khơng đổi theo u cầu tải tay điều chỉnh phóng T1 từ phải sang
trái giảm dần số bình accqui nạp điện áp bình accqui tăng lên , để tăng điện áp đặt vào bình accqui theo yêu cầu nạp chuyển dần tay nạp T2
cũng từ phải sang trái để giảm số bình accqui nạp điện áp cực nguồn có giới hạn Trong q trình nạp có nhu cầu phóng với dịng lớn ( ví dụ cần đóng máy cắt ) máy phát khơng đáp ứng bảo vệ rơle tự động cắt máy phát điện áp góp giảm , accqui thay máy phát cung cấp cho phụ tải , sau máy phát đóng để nạp cho accqui cung cấp cho phụ tải Khi nạp xong dao đổi nối cắt ( vị trí 0-0’) chuyenå sang chế
độ phóng
s Khi phóng điện điện áp bình accqui giảm , để giữ điện áp góp khơng đổi tay phóng T1 điệu chỉnh từ trái sang phải tăng dần số
(7)Trong chế độ phụ nạp dao đổi nối đóng vào vị trí 1-1’ , accqui nối vào
góp tải Nguồn đồng thời cung cấp cho tải phụ nạp cho accqui Điều chỉnh điện áp cho tải ( Utg ) điều chỉnh điện áp nguồn đảm nhận
Khi có tải xung nguồn tự động cắt , việc cung cấp điện accqui đãm nhận Vì chế độ dịng phụ nạp nhỏ khơng cần sử dụng nguồn lớn chế độ nạp phóng mà thay nguồn nhỏ , nhà máy điện trạm biến áp sử dụng chỉnh lưu , sơ đồ có hai nguồn ( hình 11-4 )
1) 2)
Hình 11-4 Sơ đồ nối điện chiều làm việc theo chế độ phụ nạp
1) nguồn nạp ;2) nguồn nạp phu.
11-6 CHỌN TỔ ACCQUI
Tính tốn chọn tổ accqui tưcù chọn số lượng bình accqui ( n ) , số lượng bình accqui tham gia vào điều chỉnh ( n0 ) , số lượng bình accqui nối cố định ( n1 ) ,
chọn số hiệu accqui ( № )
Theo qui định thời gian cố ( tsc ) tính tốn cho phép 0,5 đối
với nhà máy thủy điện có nối với hệ thống , nhà máy nhiệt điện trạm biến áp có nối với hệ thống :
- Dung lượng tính toán ( Qtt ) accqui chế độ phụ nạp :
Qtt = Ild.max ttt = ( Itx + Isc )
- Dịng diện phóng tính tốn Itt ngắn hạn :
Itt,nh.max = Itx + Isc + Ix
(8)Trong
m số máy cắt đồng thời đóng ;
Iđ mc dịng điện cung cấp cho truyền động đóng máy cắt
Số bình accqui tổng n xác định theo biểu thức : n = Utg
up.min
Số bình accqui nối cố định n1 xác định theo bỉeu thức :
n1 = Utg un.max
: Utg : điện áp góp , thường lấy 1,05Uđm.tg
up.min: điện áp accqui cuối trình phóng , accqui
axít-chì lấy 1,7 V
un.max : điện áp lớn nạp , accqui axít-chí
lấy 2,7 V
n0 = n – n1 : số bình accqui tham gia vào điều chỉnh
Số hiệu accqui № xác định theo biểu thức : № ≥ 1,1 Qtt
Q❑N=1
1,1 hệ số có xét đến giảm dung lượng accqui , QN=1 dung lượng accqui № =1 , ttt =1 18,5 Ah
Sau kiểm tra lại theo điều kiện phóng ngắn hạn : Ip.cp.nh ≥ Ip.nh.max
Trong : Ip.cp.nh dịng phóng cho phép ngắn hạn accqui lấy
2,5 lần dòng phóng cho phép lâu dài nghóa Ip.cp.nh = 2,5 18,5.№ ( A )