Mô phỏng và nghiên cứu chỉnh định thông số AVR của máy phát điện đồng bộ nhà máy thủy điện trị an

Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA W”X NGUYỄN HỮU KHÁNH NGỌC MÔ PHỎNG VÀ NGHIÊN CỨU CHỈNH ĐỊNH THÔNG SỐ AVR CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN Chuyên ngành : Hệ thống điện Mã số ngành : 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2004 Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH HỒ ĐẮC LỘC Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa phúc Cộng hòa Xã hội Chủ nghóa Độc lập- Tự do- Hạnh NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26 – 02 – 1969 Nôi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Hệ Thống Điện Mã số: 2.06.07 I TÊN ĐỀ TÀI MÔ PHỎNG VÀ NGHIÊN CỨU CHỈNH ĐỊNH THÔNG SỐ AVR CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu tính chất, phân loại, mô tả hệ thống kích từ Tìm hiểu nghiên cứu hoạt động, chế độ làm việc toàn hệ thống kích thích nhà máy thủy điện Tri An Nghiên cứu làm việc chỉnh định thông số AVR kích từ nhà máy thủy điện Trị An Xây dựng mô hình mô hệ thống kích từ Kiểm chứng kết số liệu nhà máy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 09 – 02 – 2004 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU:Ï 09 – 07 – 2004 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TSKH HỒ ĐẮC LỘC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NGÀNH CHỦ NHIỆM NGÀNH Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc BỘ MÔN QUẢN LÝ Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2004 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành với giúp đỡ nhiều thầy, cô, anh chị, bạn bè Xin chân thành cảm ơn: - Thầy Hồ Đắc Lộc hướng dẫn tận tình - Quý Thầy, Cô truyền đạt cho kiến thức chuyên môn, góp ý, nhận xét nội dung luận văn - Phòng Máy Tính Khoa Điện Bộ Môn Cung Cấp Điện tạo điều kiện thuận lợi thời gian qua - Ban Giám Đốc tất bạn bè, đồng nghiệp nhà máy thủy điện Trị An tạo điều kiện gánh vác phần công việc tôi, giúp đỡ hoàn thành khóa học luận văn Trị An, ngày 09 tháng 07 năm 2004 Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ PHẦN MỞ ĐẦU Một hệ thống kích từ máy phát điện đồng quan trọng việc ổn định hệ thống điện, việc khảo sát hệ thống kích từ thực tế gặp nhiều khó khăn, khảo sát hết trường hợp Đối với hệ thống kích từ nhà máy thuỷ điện Tri An vận hành qua nhiều năm, trình sửa chửa bảo dưỡng định kỳ, việc hiệu chỉnh thông số theo qui định nhà chế tạo từ lắp đặt, nhiên năm qua có thông số thay đổi, với phát triển hệ thống điện ngày nay, việc mô lại hệ thống kích từ, giúp ta có điều kiện nghiên cứu cách hiệu chỉnh cho hệ thống kích từ làm việc tốt củng trình xử lý cố cho nhanh hiệu hơn, có phương thức vận hành thích hợp Với phát triển công nghệ thông tin ngày có phần mềm mô phỏng, phần mềm giúp mô hệ thống kích từ máy, giúp có điều kiện khảo sát nhiều trường hợp mà thực tế khó thực được, củng hiểu rõ thêm chất hệ thống kích từ vận hành, tạo điều kiện tốt cho người tham gia học tập sửa chửa hệ thống kích từ có biện pháp xử lý tốt hệ thống hư hỏng Việc mô hệ thống kích từ nhà máy thuỷ điện Trị An chạy phần mềm mô phỏng, đạt kết cho độ xác cao ( sau chạy thử lại số liệu thu thập năm qua ) Ngoài việc khảo sát thông số hiệu chỉnh, tạo điều kiện tốt để nghiên cứu phương pháp chỉnh định hệ thống kích từ Sự thành công việc mô hệ thống kích từ tạo điều kiện tốt tiến tới mô hệ thống điều tốc tổ máy, từ có điều kiện nghiên cứu đề phương thức vận hành sữa chửa tốt hơn, củng mục tiêu chung ngành điện Nội dung luận văn gồm chương sau: CHƯƠNG 1: Tổng quan hệ thống kích từ CHƯỜNG 2: Hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Trị An CHƯƠNG 3: Bộ điều chỉnh AVR nhà máy thủy điện Trị An CHƯƠNG 4: Tìm hiểu phần mềm mô PSIM CHƯƠNG 5: Tính toán thông số mô máy điện đồng Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ CHƯƠNG 6: Mô phần tử hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Trị An phương pháp hiệu chỉnh CHƯƠNG 7: Mô hệ thống kích từ nhận xét kết MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ I Giới thiệu nhà máy thủy điện Trị An II Hệ thống kích từ III Các phần tử hệ thống kích từ IV Phân loại hệ thống kích từ Hệ thống kích từ chiều Hệ thống kích từ xoay chiều Hệ thống kích từ tónh Chương 2: Hệ thống kích từ Trị An 12 I Giới thiệu chung 12 II Thông số kỹ thuật hệ thống kích từ 12 III Các chế độ hệ thống kích thích bảo đảm làm việc máy phát 14 IV.Các thiết bị nguồn cung cấp 16 V Caùc bảo vệ hệ thống kích thích 17 VI Bộ tạo xung kích 18 Chương 3: Bộ điều chỉnh AVR nhà máy thủy điện Trị An 20 I Chức nhiệm vụ AVR 20 II Thông số kỹ thuật 20 III.Thaønh phần khối AVR 21 IV Các cố dẫn tới cắt AVR 28 Chương 4: Phần mềm PSIM 29 I Giới thiệu phần mềm PSIM 29 Hoïc viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ II Các thành phần dùng để mô PSIM 31 III Điều khiển mô 33 Chương 5: Tính toán thông số mô máy điện đồng 34 I Mô hình tính toán 34 II Tham số máy điện đồng 38 Điện kháng đồng boä 39 Điện kháng độ 40 Từ thông điện áp chậm sau điện kháng độ 41 Điện kháng siêu độ 42 Từ thông điện áp chậm sau điện kháng siêu độ 43 Hằng số thời gian độ 44 Hằng số thời gian siêu độ 45 III Tính toán tham số máy điện 47 IV Các thông số máy điện 49 V Tính toán thông số máy điện đồng máy phát Trị An 50 VI Nhận xét 54 Chương 6: Mô phần tử hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Trị An phương pháp hiệu chỉnh 55 I Mô tạo xung 55 II Mô khối AVR 62 Chương 7: Mô hệ thống kích từ nhận xét kết 75 I Qúa trình mô hệ thống kích từ 75 II Nhận xét đánh giá kết 88 Tài liệu tham khảo 90 Tóm tắt lý lịch 91 Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ - Tuyến áp lực gồm đập ngăn sông đập tràn Đập ngăn sông đắp đá hổn hợp, dài 420m, cao 40m, đỉnh đập rộng 10m đập tràn xả lũ dài 150m, có khoang tràn, khoang rộng 15m, với cửa van cung, đóng- mở cẩu chân dê tải trọng 2× 125 - Hệ thống đập tạo thành hồ phụ gồm đập suối rộp hệ thống đập phụ Đập suối rộp đập đất đồng chất dài 2750m, cao 45m, đỉnh đập rộng 10m hệ thống đập phụ củng đập đất đồng chất, chiều dài tổng cộng 6236m - Tuyến lượng gồm cửa nhận nước, đường ống áp lực nhà máy Cửa nhận nước, gồm kênh dẫn vào, lưới chắn rác, cửa van sửa chửa cửa van cố, nước đưa vào tuabin theo đường ống áp lực bê tông cốt thép dài 81,5m, tiết diện 6,5 × 7m sau qua tuabin, nước theo kênh dẫn sông Đồng Nai Kích thước tổng hợp nhà máy 132,6 × 73m, xây dựng từ cao trình – 18m đến + 42m Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 11 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ ∗ Số liệu chủ yếu: - Mực nước dâng bình thường: 62m - Mực nước chết: 50m - Mực nước gia cường: 63,9m - Dung tích toàn bộ: 2,765 tỷ m3 - Dung tích hửu ích: 2,547 tỷ m3 - Diện tích mặt thoáng cao độ mực nước dâng bình thường:323 km2 - Diện tích mặt thoáng cao độ mực nước gia cường: 350 km2 ∗ Thiết bị công nghệ: Tuabin: - Loại tuabin: PO-75/ 728b-B510 - Nhà máy chế tạo: nhà máy kim khí Lêningrat - Cột nước tính toán: 52m - Công suất định mức tuabin: 102MW - Lưu lượng nước qua tuabin cột nước tính toán: 222 m2/s - Tần số quay: 107,1 v/p Máy phát: - Kiểu: CB3 1230/140-56-TB4 - Nhà máy chế tạo: nhà máy thiết bị nặng Kharcốp - Công suất: 100MW - Hệ số công suất: 0,85 - Điện áp: 13,8 KV Biến thế: - Kiểu: TU- 125000/220-T1 - Nhà máy chế tạo: nhà máy chế tạo máy biến ZAPORÔJE - Công suất: 125MVA - Điện áp: 13,8/242kv ∗ Sơ đồ điện chính: Đấu nối điện thực sơ đồ hợp khối máy phát- máy biến áp Trạm phân phối trời 220kv bố trí bờ phải kênh dẫn ra, thực theo sơ đồ hai làm việc vòng, có ba tuyến, tuyến Trị An – Hóc Môn, tuyến Trị An – Bình Hoà, tuyến Trị An – Long Bình Trạm phân phối trời 110kv liên kết với 220kv qua biến áp tự ngẩu 63MVA, 220/110/6KV, cung cấp Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 12 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-2: Mô sơ đồ khối AVR Hình 6-3: Mô sơ đồ nguồn kích từ ban đầu Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 87 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ 2- Khảo sát trình kích từ không tải Hình 6-4: Qúa trình hình thành điện áp máy phát đóng kích từ Hình 6-5: Dòng rotor đóng kích từ Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 88 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-6: Điện áp rotor đóng kích từ Hình 6-7: Đầu AVR đóng kích từ Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 89 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ 3- Qúa trình tăng giảm điện áp không tải Quá trình tăng hay giảm điện áp không tải thời điểm 0,7s hình Hình 6-8: Lệnh tăng điện áp máy phát không tải Hình 6-9: Dòng rotor có lệnh tăng Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 90 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-10: Đầu AVR có lệnh tăng Hình 6-11: Lệnh giảm điện áp máy phát không tải Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 91 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-12: Dòng rotor có lệnh giảm Hình 6-13: Đầu AVR có lệnh giảm Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 92 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ 4- Qúa trình thay đổi công suất a/- Khi tín hiệu đạo hàm điện áp tham gia Hình 6-14: Đầu AVR có lệnh tăng Hình 6-15: Dòng rotor có lệnh tăng Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 93 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-16: Công suất kháng tăng b/- Khi có tín hiệu đạo hàm điện áp tham gia Hình 6-17: Đầu AVR có lệnh tăng Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 94 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-18: Dòng rotor có lệnh tăng Hình 6-19: Công suất kháng tăng Khi thay đổi công suất có tham gia đạo hàm điện áp ta thấy trình thay đổi công suất tăng chậm đạo hàm điện áp, khả hạn chế trình thay đổi công suất kháng, tuỳ thuộc vào độ lớn tín hiệu đạo hàm điện áp, tương tự cho giảm công suất Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 95 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ c/- Khi có tín hiệu đạo hàm dòng rotor Để thấy rỏ ảnh hưởng đạo hàm dòng rotor, nên thực mô có tín hiệu đạo hàm dòng rotor, tín hiệu đạo hàm điện áp cô lập Hình 6-20: Đầu AVR có lệnh tăng Hình 6-21: Công suất kháng tăng Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 96 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-22: Dòng rotor có lệnh tăng Hình 6-23: Đầu AVR có lệnh giảm Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 97 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ Hình 6-24: Công suất kháng giảm Khi đưa tín hiệu đạo hàm dòng rotor tham gia vào trình thay đổi công suất Ta thấy khác với trường hợp trình thay đổi công suất có đạo hàm điện áp, có lệnh thay đổi công suất công suất tăng giảm nhanh vượt qua mức yêu cầu, sau trở trị số đặt, tín hiệu đạo hàm dòng rotor đưa vào mục đích làm tăng nhanh trình thay đổi công suất Khả ảnh hưởng lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào độ lớn tín hiệu đạo hàm dòng rotor II- Nhận xét đánh giá kếtquả Qua thời gian nghiên cứu hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Trị An, việc dùng phần mềm psim để mô hệ thống kích từ Phần mềm psim phần mềm khoa Điện cung cấp Vì trình vừa mô vừa nghiên cứu phần mềm, nên củng chưa hiểu hết tính phần mềm Qua thời gian mô thành phần AVR, tạo xung kích thyristor hệ thống động lực kích từ gồm chỉnh lưu thyristor máy phát, chưa mô đầy đủ toàn hệ thống kích từ Trị An, củng đủ cho ta khảo sát số trường hợp, mà thực tế khó quan sát được, việc khảo sát thay đổi công suất kháng có tham gia kênh đạo hàm điện áp hay đạo hàm dòng rotor Việc mô khối AVR, tạo xung hay phần tử khác hệ thống kích từ Kết mô khối có kết Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 98 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ giống thực tế, có sai số nằm phạm vi cho phép nhà chế tạo, số liệu mô so sánh với số liệu lấy từ thí nghiềm thực tế từ nhà máy Vì khối hoàn toàn chạy mô tham gia hiệu chỉnh khối dễ dàng Các khối điều khiển hệ thống kích từ Trị An mạch tương tự, nên mô có khó khăn thông số linh kiện điện tử có sai số, số mạch tích hợp nhiều transistor, phần mềm psim mô transistor mạch phức tạp khó cho kết xác Vì sơ đồ mô có khác sơ đồ thực tế, đảm bảo tính chất khối, giử thông số đầu vào đầu thực tế, phần tử chỉnh định điện trở giử giống thực tế Việc mô cho liên kết toàn hệ thống kích từ, chưa khảo sát hết trình AVR tác động lên hệ thống kích thích, củng khảo sát số trường hợp AVR tác động lên hệ thống kích thích Với phần mềm psim mô toàn hệ thống kích từ, với số lương mạch lớn, phân tích để có kết đánh giá cần có bước phân tích thích hợp Trong trình mô AVR tác động lên kích từ máy phát, việc sử dụng kênh đạo hàm điện áp đạo hàm dòng rotor làm tăng nhanh hay giảm nhanh trình kích từ, tuỳ theo độ lớn chiều tín hiệu đạo hàm đưa vào, mà tín hiệu đầu AVR cho tăng nhanh hay cản lại trình kích từ Việc mô hệ thống kích từ điều kiện tốt để hiểu rỏ hoạt động AVR lên kích từ máy phát, giúp có điều kiện tìm hiểu chẩn đoán hư hỏng vận hành sửa chửa, hệ thống kích từ có điều kiện mô hoàn chỉnh tạo điều kiện tốt cho anh em học tập hiệu chỉnh máy để hiểu sâu chất AVR toàn hệ thống kích từ Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 99 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bảo Vệ Rơle Tự Động Hóa Trong Hệ Thống Điện Nguyễn Hoàng Việt [2] Power System Stability and Control PRABHA KUNDUR [3] DYNAMIC SIMULATION OF ELECTRIC MACHINERY using Matlab/ simulink CHEE – MUN ONG [4] Điều Khiển Tự Động Nguyễn Thị Phương Hà [5] Kỹ Thuật Điện Tử Đỗ Xuân Thụ – Nguyễn Đức Thuận – Nguyễn Vũ Sơn Ngọ Văn Toàn – Nguyễn Viết Nguyên – Ngô Lệ Thủy [6] Mô Tả Kỹ Thuật, Hướng Dẫn Vận Hành Hệ Thống Tự Kích Thích Bằng thyristor Loại CTC – 400 – 1600 – 2,5 – 04 Nhà Máy Thủy Điện Trị An [7] Bộ Điều Chỉnh Kích Từ AVR Nhà Máy Thủy Điện Trị An [8] Máy Phát Thủy Lực Kiểu CB3 – 1230/140 – 56 TB4 Nhà Máy Thủy Điện Trị An [9] PSIM USER MANUAL – version 5.0 POWERSIM INC Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG - Họ tên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc - Ngày, tháng, năm sinh: 26 – 02 – 1969 Minh Nơi sinh: TP Hồ Chí - Địa liên lạc: Nhà Máy Thủy Điện Trị An – Đồng Nai Qúa trình đào tạo: - 1994 - 1999: Học trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, ngành Điện Công Nghiệp - 2002 – đến nay: Học cao học khoá 13 chuyên ngành hệ thống điện trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Qúa trình công tác: - 1999 – đến nay: Công tác Nhà Máy Thủy Điện Trị An CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KÍCH TỪ I- Giới thiệu nhà máy thủy điện Trị An Nhà máy thủy điện Trị An có công suất thiết kế 400MW, với sản lượng điện hàng năm 1,7 tỷ kwh, xây dựng sông Đồng Nai, cách phố Hồ Chí Minh 65 km phía bắc Công trình thủy điện Trị An có ý nghóa kinh tế tổng hợp với mục đích hoà lưới điện quốc gia với nhà máy khác cung cấp cho phụ tải toàn quốc Ngoài ra, công trình đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho diện tích canh tác thuộc tỉnh Đồng Nai, Sông Bé, số khu vực thuộc thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện đẩy mặn xa Công trình hoàn thành vào năm 1991, sau bảy năm xây dựng, với đầu tư to lớn nhà nước, hợp tác nhiệt tình Liên Xô đóng góp q báu nhân dân nước ∗Công trình thủy công gồm có hạng mục: Học viên: Nguyễn Hữu Khánh Ngọc Trang 10 ... Thống Điện Mã số: 2.06.07 I TÊN ĐỀ TÀI MÔ PHỎNG VÀ NGHIÊN CỨU CHỈNH ĐỊNH THÔNG SỐ AVR CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu tính chất, phân loại, mô. .. hiểu nghiên cứu hoạt động, chế độ làm việc toàn hệ thống kích thích nhà máy thủy điện Tri An Nghiên cứu làm việc chỉnh định thông số AVR kích từ nhà máy thủy điện Trị An Xây dựng mô hình mô hệ... Trang 29 Chương 1: Tổng quan hệ thống kích từ BỘ ĐIỀU CHỈNH AVR CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN I- Chức nhiệm vụ AVR AVR điều chỉnh tự động hệ thống kích từ, dùng để trì điện áp máy phát, giử ổn định