Tập bài giảng được biên soạn với mong muốn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giảng dạy, nghiên cứu và học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định và cũng là tài liệu tham khảo cho các đơn vị sản xuất liên quan. Bài giảng được chia làm 5 chương được trình bày như sau: Đặc điểm chung về vận hành hệ thống điện; Chế độ hệ thống điện; Vận hành các phần tử trong hệ thống điện; Điều khiển công suất trong hệ thống điện; Tự động điều khiển tổ hợp Tuabin- máy phát.
Bộ lao động thương binh xà hội Trường đại học sư phạm kỹ thuật nam định TP BI GING VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số : TB2012-03-11 Ban biên soạn: Th.S Hà Thị Thịnh Th.S Nguyn Tin c Nam định 2012 M U Vn hnh điều khiển hợp lý thiết bị điện nói riêng hệ thống điện nói chung, khơng nâng cao khả sử dụng kéo dài tuổi thọ chúng mà cho phép nâng cao hiệu kinh tế tồn hệ thống lưới điện Vì kiến thức vận hành điều khiển hệ thống điện cần thiết kỹ sư, cán ngành điện, đặc biệt cán làm việc lĩnh vực phân phối truyền tải điện Tập giảng biên soạn với mong muốn tạo điều kiện thuận lợi cho trình giảng dạy, nghiên cứu học tập trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định tài liệu tham khảo cho đơn vị sản xuất liên quan Tập giảng kết cấu làm chương: Chương 1: Đặc điểm chung vận hành hệ thống điện Chương 2: Chế độ hệ thống điện Chương 3: Vận hành phần tử hệ thống điện Chương 4: Điều khiển công suất hệ thống điện Chương 5: Tự động điều khiển tổ hợp Tuabin- máy phát Trong trình biên soạn tập giảng nhóm tác giả tham khảo quy trình vận hành điều khiển thiết bị nhiều sở sản xuất công ty điện lực với mong muốn kịp thời thông tin lĩnh vực vận hành điều khiển hệ thống điện Tuy nhiên nhóm biên soạn cố gắng chắn tránh thiếu sót, chúng tối mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để tập giảng hồn thiện Nhóm biên soạn Hà Thị Thịnh – Nguyễn Tiến Đức CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT TT TỪ VIẾT TẮT Ý NGHĨA HTĐ VHHTĐ CCĐ ĐTCCCĐ Độ tin cậy cung cấp điện TBATG Trạm biến áp trung gian TBAFX Trạm biến áp phân xưởng TBA Trạm biến áp MBA Máy biến áp MPĐĐB Máy phát điện đồng 10 MĐĐB Máy điện đồng 11 MFĐ 12 TĐĐCKT Hệ thống điện Vận hành hệ thống điện Cung cấp điện Máy phát điện Tự động điều chỉnh kích từ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Đại cương vận hành hệ thống điện 1.1.1 Khái quát 1.1.2 Các chế độ HTĐ tính kinh tế 1.1.3 Nhiệm vụ vận hành hệ thống 1.1.4 Điều độ sơ đồ tổ chức hoạt động vận hành hệ thống điện 11 1.1.5 Thủ tục thực công việc 15 1.2 Đặc điểm kết cấu phần tử hệ thống điện 16 1.2.1 Tuabin: có loại tuabin 16 1.2.2 Máy phát điện 21 1.2.3 Máy biến áp điện lực 32 1.2.4 Động không đồng ba pha 37 ÔN TẬP CHƯƠNG 38 Chương 2: CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 39 2.1 Chế độ làm việc kinh tế hệ thống 39 2.1.1 Khái quát chế độ làm việc kinh tế hệ thống điện 39 2.1.2 Đặc tính kinh tế tổ máy phát nhà máy điện 40 2.1.3 Phân bố tối ưu công suất tối ưu tổ máy phát 42 2.1.4 Phân bố công suất tối ưu nhà máy điện 49 2.1.5 Thành phần tối ưu tổ máy phát 52 2.1.6 Xác định cấu tối ưu trạm biến áp 57 2.1.7 Tính tốn phân bố tối ưu cơng suất hệ thống điện phương pháp Lagrange 55 2.1.8 Các biện pháp cải thiện chế độ làm việc kinh tế HTĐ 70 2.2 Nâng cao độ tin cậy hệ thống 71 2.2.1 Đại cương độ tin cậy cung cấp điện 71 2.2.2 Công tác vận hành đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 73 2.2.3 Sự cố hệ thống biện pháp phòng ngừa 75 2.2.4 Xác định xác suất thiếu hụt công suất 80 2.2.5 Dự phịng cơng suất 79 ÔN TẬP CHƯƠNG 88 BÀI TẬP CHƯƠNG 88 Chương 3: VẬN HÀNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .92 3.1 Vận hành nhà máy điện 92 3.1.1 Thử nghiệm kiểm tra máy phát điện 92 3.1.2 Khởi động tổ máy phát khối kích từ 95 3.1.3 Hòa máy phát vào mạng 99 3.1.4 Chuyển đổi chế độ làm việc máy phát 101 3.1.5 Các thao tác loại trừ cố nhà máy điện 103 3.1.6 Sấy máy phát điện 106 3.2 Vận hành trạm biến áp 113 3.2.1 Những vấn đề chung vận hành trạm biến áp 113 3.2.2 Thao tác vận hành máy biến áp 114 3.2.3 Quản lý dầu biến 125 3.2.4 Sấy máy biến áp 128 3.2.5 Vận hành thiết bị phân phối 134 3.2.6 Thao tác chuyển đổi sơ đồ trạm biến áp 140 3.3 Vận hành đường dây tải điện 146 3.3.1 Thủ tục vận hành đường dây 146 3.3.2 Quản lý vận hành đường dây không 147 3.3.3 Quản lý đường dây cáp 151 3.3.4 Các phương pháp định vị cố mạng điện 154 ÔN TẬP CHƯƠNG 157 BÀI TẬP CHƯƠNG 158 Chương 4: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 159 4.1 Các khái niệm định nghĩa 159 4.2 Điều khiển công suất tác dụng tần số 159 4.3 Điều khiển công suất phản kháng điện áp 160 4.4 Quan ̣ giữa tầ n số và điê ̣n áp đố i với cân bằ ng công suấ t 161 4.4.1 Xét nút Error! Bookmark not defined 4.4.2 Xét phạm vi toàn hệ thống Error! Bookmark not defined ÔN TẬP CHƯƠNG 164 Chương 5: TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TỔ HỢP TUABIN - MÁY PHÁT 165 5.1 Các khái niệm 165 5.2 Phương pháp điều chỉnh điện áp tần số 165 5.2.1 Điều chỉnh điện áp hệ thống điện 165 5.2.2 Điều chỉnh tần số 175 5.3 Hệ thống kích từ 193 5.3.1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện 193 5.3.2 Giới hạn tỷ số điện áp - tần số 194 5.3.3 Điều khiển công suất vô công máy phát điện 194 5.3.4 Bù trừ điện áp suy giảm đường dây 195 5.3.5 Tính hệ thống kích từ 196 5.3.6 Thành phần hệ thống kích từ .197 5.3.7 Bộ tự động điều chỉnh điện áp 197 5.3.8 Bộ điều khiển tự động bán dẫn kỹ thuật số 199 5.3.9 Bộ điều chỉnh điện áp tay 199 ÔN TẬP CHƯƠNG 201 BÀI TẬP CHƯƠNG 202 TÀI LIỆU THAM KHẢO 203 PHỤ LỤC 204 Chương 1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Đại cương vận hành hệ thống điện 1.1.1 Khái quát Vận hành hệ thống điện (VHHTĐ) tập hợp thao tác nhằm trì chế độ làm việc bình thường hệ thống điện, đáp ứng yêu cầu chất lượng, tin cậy kinh tế Như biết, hệ thống điện bao gồm phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với Sự làm việc tin cậy hệ thống xuất phát từ tin cậy chế độ làm việc kinh tế phần tử Cùng với đời thiết bị công nghệ mới, yêu cầu vận hành thiết bị điện nói riêng hệ thống điện (HTĐ) nói chung ngày trở nên nghiêm ngặt Cũng tất thiết bị, vấn đề VHHTĐ trước hết cần phải thực theo qui trình quy phạm Các qui trình sử dụng thiết bị nhà chế tạo cung cấp hướng dẫn Qui trình vận hành phần tử hệ thống xây dựng sở quy trình sử dụng thiết bị có xét đến đặc điểm công nghệ hệ thống 1) Các đặc điểm cơng nghệ hệ thống Hệ thống điện (HTĐ) có hàng loạt đặc điểm khác biệt, mà số đặc điểm bật có liên quan trực tiếp đến trình vận hành hệ thống a Quá trình sản xuất tiêu thụ điện diễn đồng thời Đặc điểm cho thấy điện khơng thể cất giữ dạng dự trữ Điều dẫn đến cần thiết phải trì cho tổng công suất phát tất nhà máy điện phải luôn phù hợp với nhu cầu tiêu thụ tất hộ dùng điện Sự cân đối làm giảm chất lượng điện mà số trường hợp dẫn đến cố ổn định hệ thống Do phụ tải luôn thay đổi từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại, cần phải có biện pháp điều chỉnh chế độ làm việc hợp lý nhà máy điện b HTĐ hệ thống thống Giữa phần tử hệ thống điện luôn có mối liên hệ mật thiết với Sự thay đổi phụ tải nhà máy điện bất kỳ, đóng cắt phần tử mạng điện TBA, đường dây truyền tải v.v dẫn đến thay đổi chế độ làm việc nhà máy điện khác, đoạn dây khác, mà cách xa đến hàng trăm km Nhân viên vận hành nhà máy điện mạng điện độc lập biết đánh giá tất diễn HTĐ, cần phải thống hành động họ có thay đổi chế độ làm việc HTĐ Sự thống cần thiết để trì chất lượng điện cho hợp lý c Các trình diễn hệ thống điện Điều địi hỏi HTĐ phải trang bị phương tiện tự động để trì chất lượng điện độ tin cậy CCĐ d HTĐ có quan hệ mật thiết đến tất ngành lĩnh vực sản xuất sinh hoạt nhân dân Đặc điểm đòi hỏi phải nâng cao yêu cầu HTĐ nhằm giảm đến mức tối thiểu thiệt hại kinh tế chất lượng điện độ tin cậy giảm, thêm vào việc phát triển HTĐ phải ln ln trước để đảm bảo cho phát triển chắn ngành kinh tế khác e HTĐ phát triển liên tục không gian thời gian Để đáp ứng yêu cầu không ngừng gia tăng ngành kinh tế, HTĐ không ngừng mở rộng phát triển Sự mở rộng HTĐ thực sở qui hoạch phát triển kinh tế quốc dân Việc mở rộng phát triển HTĐ phải thực hiên dựa sở phát triển ngành sản xuất để mang lại hiệu kinh tế cao Quá trình vận hành HTĐ thực với quán triệt chặt chẽ đặc điểm nhằm đáp ứng yêu cầu HTĐ 2) Yêu cầu HTĐ + Đảm bảo hiệu kinh tế cao + Đảm bảo chất lượng điện + Độ tin cậy CCĐ liên tục + Tính linh hoạt đáp ứng đồ thị phụ tải Thứ tự ưu tiên yêu cầu phụ thuộc điều kiện cụ thể Giữa yêu cầu cụ thể ln có mối liên hệ mà mâu thuẫn nhau, ưu tiên yêu cầu đòi hỏi nhượng định yêu cầu Việc thiết lập hài hòa mối quan hệ lời giải tốn tối ưu đa mục tiêu Để đảm bảo u cầu chặt chẽ đó, HTĐ phải ln giám sát, vận hành hợp lý Độ tin cậy liên tục CCĐ đảm bảo trước hết dự phịng cơng suất, phân phối hợp lý nhà máy điện, để sử dụng kịp thời cách nhanh có yêu cầu Các biện pháp bảo dưỡng, sửa chữa tiên tiến cần áp dụng triệt để Việc lựa chọn sơ đồ hợp lý, thao tác chuyển đổi sơ đồ biện pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy hệ thống Yêu cầu chất lượng điện đảm bảo trước hết cân công suất tác dụng công suất phản kháng hệ thống Đó điều kiện tốt cần thiết để điều chỉnh tần số điện áp giới hạn cho phép Để điều chỉnh điện áp hợp lý, điều hệ thống cần phải có biện pháp phân bố sử dụng tối ưu nguồn công suất phản kháng, đảm bảo cho dịng cơng suất phản kháng đoạn dây có giá trị thấp đến mức Tính kinh tế HTĐ đảm bảo phân bố tối ưu công suất nhà máy điện với điều kiện thỏa mãn đầy đủ nhu cầu phụ tải hệ thống Một giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu kinh tế HTĐ áp dụng biện pháp giảm tổn thất phần tử HTĐ tận dụng tối đa nguồn lượng rẻ, hiệu cao 1.1.2 Các chế độ HTĐ tính kinh tế 1) Các chế độ hệ thống điện Chế độ HTĐ trạng thái định mà thiết lập tham số điện áp, tần số, dịng điện, cơng suất tham số gọi tham số chế độ Khi tham số chế độ không thay đổi với tốc độ chậm chế độ gọi xác lập, cịn tham số chế độ thay đổi nhanh theo thời gian chế độ coi độ a Chế độ xác lập bình thường: chế độ làm việc bình thường, tham số biến thiên nhỏ quanh giá trị trung bình Thực khó có chế độ bình thường thực tế phụ tải ln biển đổi, chế độ bình thường tương đối b Chế độ độ cố: Xảy xuất cố HTĐ, tham số thay đổi cố Hậu chế độ cố phụ thuộc vào tính chất xảy cố c Chế độ xác lập sau cố: Là trạng thái hệ thống sau phần tử bị cố loại khỏi mạng điện, chế độ tính đến trước cố tránh khỏi trình vận hành hệ thống Nếu trình xảy ngắn mà tham số chế độ nằm phạm vi cho phép chế độ sau cố coi xử lý tốt Nếu tham số nút không nằm phạm vi cho phép cố mang tính cục bộ, điều tồn đa số nút cố mang tính hệ thống 2) Tính kinh tế điều chỉnh chế độ HTĐ Được đặc trưng chi phí cực tiểu để sản xuất, truyền tải phân phối điện Bởi chi phí phụ thuộc vào mức độ yêu cầu điện nên tiêu kinh tế chế độ HTĐ đặc trưng cho suất chi phí, tức chi phí 1kWh, khơng phải lượng chi phí tuyệt đối Tính kinh tế HTĐ thể mức thu lợi nhuận cao đáp ứng đầy đủ nhu cầu hộ dùng điện Chỉ tiêu kinh tế xem xét góc độ giá thành kWh điện hữu ích Chỉ tiêu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Giá thành thiết bị, giá nhiên liệu, yêu cầu đặc điểm dùng điện, điều kiện thiên văn, thủy văn đặc biệt phương thức vận hành hệ thống điện Tính kinh tế HTĐ trước hết đảm bảo tăng cường tính kinh tế khâu hệ thống tăng hiệu suất lị hơi, tăng độ chân khơng tuabin hơi, tăng cột nước hữu ích cho tuabin nước….Tính kinh tế phần tử riêng biệt tương ứng với phụ tải định Để đảm bảo tính kinh tế hệ thống cần: + Xác định phân bố công suất tối ưu phần tử hệ thống máy phát với máy bù đồng bộ, lò hơi… + Lựa chọn tốt tổ hợp phần tử hệ thống Hao tổn phần tử gồm hai thành phần: hao tổn không tải, tức hao tổn cố định hao tổn thay đổi phụ thuộc vào hệ số mang tải Vì tăng số lượng phần tử thành phần hao tổn cố định tăng, thành phần hao tổn thay đổi giảm, tức có tổ hợp phần tử mà tổng hao tổn nhỏ Ngồi phí tổn mở máy phần tử cần xét tới việc lựa chọn tổ hợp tối ưu + Xác định qui luật vận hành tối ưu phần tử hệ thống, qui luật điều chỉnh điện, qui luật điều chỉnh dung lượng bù công suất phản kháng 1.1.3 Nhiệm vụ vận hành hệ thống 1) Nhiệm vụ chung Các phần tử HTĐ có làm việc tốt tin cậy hay không phần lớn trình vận hành định, vận hành phần tử cần phải hoàn thành nhiệm vụ để đảm bảo thực tốt + Đảm bảo cung cấp điện liên tục: tin cậy cho hộ tiêu thụ đảm bảo làm việc liên tục thiết bị + Giữ chất lượng điện cung cấp: tần số điện áp dòng điện, áp lực nhiệt độ nước nóng phải ln giữ giới hạn cho phép cách thay đổi giá trị bù tổng trở máy phát vận hành cách ly với hệ thống máy cắt đường dây truyền tải đóng mở Thành phần quan trọng hệ thống cầu chỉnh lưu thyristor tự động điều chỉnh điện áp (AVR- Automatic Voltage Regulator) 5.3.5 Tính hệ thống kích từ Mỗi tổ máy Tuabin - máy phát cung cấp hệ thống kích từ hồn chỉnh kiểu điện tử kỹ thuật số, giám sát hệ thống SCADA phòng điều khiển trung tâm, bao gồm điều chỉnh điện áp tự động tốc độ cao Đầu kích từ tĩnh phải đấu nối đến vành góp máy phát thơng qua hộp đấu dây lắp đặt khung máy phát Hệ thống kích từ cấp nguồn từ hệ thống điện tự dùng tổ máy máy biến áp kích từ Kích từ ban đầu thời gian bắt đầu tự kích nguồn (mồi từ) lấy từ trạm ắc qui tự dùng 220VDC (hoặc 110VDC) Giá trị dòng điện điện áp kích từ thường lớn giá trị định mức tối thiểu 20% l0% Quá trình "mồi từ" kết thúc, máy phát tự kích từ điện áp đầu cực máy phát gần đạt đến giá trị định mức, trình thuờng diễn khoảng 2030 chu kỳ điện (0.51)s Hệ thống kích từ cung cấp nguồn chiều tạo từ trường cho máy phát đồng để đạt phạm vi công suất máy phát quy định ổn định điện áp máy phát để vận hành phù hợp hệ thống điện mà máy phát nối vào Trong trường hợp tần số máy phát gia tăng tới giá trị tương ứng với gia tăng tốc độ lớn máy phát phụ tải, hệ thống kích từ nhanh chóng phục hồi điện áp đến giá trị định mức giữ ổn định Hệ thống kích từ có khả thực chức xác khoảng thời gian có nhiễu loạn q độ, ví dụ ngắn mạch hệ thống điện cao áp, thông thường thiết bị bảo vệ giải trừ cố 0,125s Thêm vào đó, sẵn sàng gia tăng kích từ (chế độ cường hành) yêu cầu Điện áp trần hệ thống kích từ khơng nhỏ lần giá trị tương ứng với điện áp đầu cực máy phát định mức với công suất phát định mức hệ số cơng suất 0,85 q kích từ kích từ Sự tắt dần dao động máy phát hệ thống điện có giá trị tích cực thời điểm tất điều kiện vận hành khả máy phát Hệ thống kích từ chi phối suy giảm dao động điều kiện 196 tín hiệu phản hồi tín hiệu ổn định nhận từ góc quay rotor máy phát công suất máy phát phải cung cấp cho hệ thống kích từ Trong trường hợp có thay đổi nhanh cơng suất turbin điều tốc làm việc, biến đổi điện áp đầu cực máy phát nhờ tác động tín hiệu phản hồi hạn chế để không vượt 2% máy phát nối vào hệ thống điện 5.3.6 Thành phần hệ thống kích từ Thiết bị kích từ bao gồm máy biến áp kiểu khơ, chỉnh lưu thyristor, điều chỉnh tự động điện áp AVR, phận diệt từ, thiết bị bảo vệ áp tất trang thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, bảo vệ hệ thống kích từ máy phát điều kiện vận hành bình thường cố Thiết bị kích từ ban đầu cung cấp dịng kích từ định mức thích hợp, đảm bảo chắn ổn định phát xung mở cấu chỉnh lưu thyristor Thiết bị cho phép kích hoạt thiết bị kích thích từ nguồn tạm thời bên ngồi với cơng suất dịng kích từ liên tục tới l,2 lần cơng suất định mức điều chỉnh liên tục với bước điều chỉnh l0% đến 100% điện áp đầu cực máy phát, để kiểm sốt bão hồ máy phát thử nghiệm đặc tính trở kháng thời gian vận hành Tất tính điều khiển, bảo vệ hoạt động thiết bị tương thích với chế độ điều khiển từ xa từ phòng điều khiển nhà máy Điều khiển từ xa giới hạn vài điều khiển, chẳng hạn với chức "khởi động-dừng" "tăng-giảm" thông qua điều chỉnh tự động điện áp điều khiển tay biến trở tăng-giảm Thiết bị kích từ thiết kế để có đủ khả khởi động vận hành ứng với công suất nguồn hạn chế phải độc lập với nguồn tự dùng xoay chiều AC nhà máy 5.3.7 Bộ tự động điều chỉnh điện áp Mỗi hệ thống kích từ máy phát trang bị tự động điều chỉnh điện áp (Automatic Voltage Regulator - AVR) Bộ AVR đấu nối với biến điện áp pha ll0V riêng biệt nằm tủ thiết bị đóng cắt máy phát Bộ AVR đáp ứng thành phần pha thứ tự thuận điện áp máy phát không phụ thuộc vào tần số Bộ AVR loại điện tử kỹ thuật số, nhận tín hiệu đầu vào điện áp 3-pha đầu cực máy phát, sử dụng nguyên lý điều chỉnh PID theo độ lệch điện áp đầu cực máy phát, có chức điều chỉnh số hệ số công suất số dòng điện trường 197 Một cài đặt điện áp sử dụng, thiết bị thích hợp với việc vận hành tay tủ điều chỉnh điện áp tủ điều khiển chỗ tổ máy Bộ cài đặt có khả đặt dải điện áp đầu cực máy phát khoảng ±50% giá trị điện áp định mức Tất cài đặt giá trị vận hành kiểu điện tử kỹ thuật số Bộ cài đặt giá trị điện áp vận hành tay cài đặt giá trị điện áp mẫu phải tự động đặt giá trị nhỏ tổ máy dừng Bộ AVR điều khiển tự động đóng mở mạch mồi kích từ ban đầu trình khởi động tổ máy Chức bù điện kháng thiết kế kèm theo phương pháp điều chỉnh để bù điện kháng khoảng lớn 20% Chức bù dòng tổ máy thiết kế để đảm bảo điện kháng phân bổ ổn định máy phát Có biện pháp ngăn ngừa q kích từ máy phát trình khởi động dừng bình thường tổ máy Bộ AVR với trang thiết bị phụ đặt tủ độc lập sàn máy phát, phù hợp với tủ khác hệ thống kích từ Tất trang thiết bị cho vận hành điều khiển lắp mặt trước tủ Các mạch tổ hợp thiết kế với độ tin cậy lớn có kết cấu dự phịng phù hợp để cố vài phần tử điều khiển khơng làm hệ thống kích từ gặp nguy hiểm hay không vận hành Tất phận phù hợp với điều kiện làm việc liên tục dài hạn điều kiện nhiệt độ 00C7000C độ ẩm tới 95% Mỗi cầu nắn dòng thyristor trang bị riêng mạch điều khiển xung Mạch điều khiển xung có khả vận hành tự động khơng tự động Các cổng tín hiệu vào bị ảnh hưởng nhiễu loạn mạch điều khiển, bảo vệ lọc nhiễu rơle thích hợp Độ tin cậy xác góc pha mạch điều khiển xung phải đảm bảo cho chỉnh lưu hoạt động toàn phạm vi áp xoay chiều 30% 150% giá trị định mức tần số 90% 145% giá trị định mức, chí sóng điện áp bị méo (khơng hình sin) Bộ AVR gồm có vịng lặp điều chỉnh áp tín hiệu tích phân tải để đạt ổn định tạm thời ổn định động Đo lường điện áp máy phát thực ba pha Độ xác điện áp điều chỉnh nằm trong khoảng 0.5% giá trị cài đặt, chế độ vận hành từ khơng tải tới đầy tải Một tín hiệu điều khiển từ bên tác động vào AVR để thay đổi liên tục giá trị điều chỉnh mẫu mà không cần phận quay Một mạch cản sử dụng để hạn chế độ dốc tín hiệu bên ngồi, cần thiết Bộ AVR cung cấp với giới hạn giá trị kích từ min, max 198 điều chỉnh, giới hạn cho phép tổ máy vận hành an toàn ổn định, chí giá trị giới hạn kích từ Bộ giới hạn hoạt động tác động điều chỉnh góc mở thyristor Nó có khả đưa đường cong vận hành giới hạn gần với đường cong công suất tổ máy Do xuất sụt áp tức thời ngắn mạch ngồi, giới hạn q kích từ khơng phản ứng khoảng 1s phép xác lại dịng kích từ cưỡng Các giá trị đo lường thích hợp đo tính trễ mạng lấy để đưa vào phục vụ chế độ vận hành kích từ Một mạch khố giữ ổn định mạng (hoặc chống dao động) - switchable stabilizing network trang bị để góp phần dập dao động tổ máy cách điều khiển thích hợp kích từ Tín hiệu ổn định giới hạn cho khơng thể làm kích từ thay đổi q l0% giá trị bình thường trường hợp Tín hiệu ổn định tự động cắt dịng tác dụng nhỏ giá trị xác định Nó có khả xác định giá trị từ 1030% giá trị dịng tác dụng bình thường điều chỉnh tín hiệu đầu khố giữ ổn định mạng theo thực tế với giá trị liên tục từ tới giá trị lớn Các thơng số ổn định dựa vào thành phần tích phân biến đổi cơng suất tác dụng Tín hiệu cơng suất đầu vào lọc thích hợp để khơng sinh giá trị bù điện áp cố định Bộ AVR trang bị điều khiển áp đường dây mạch bù dòng tổ máy để phân bố tải máy phát 5.3.8 Bộ điều khiển tự động bán dẫn kỹ thuật số Ngày nay, điều khiển thường cấu tạo kỹ thuật số-vi xử lý Màn hình cảm ứng (Touch-screen) kết nối để cài đặt tham số, thuật toán điều khiển đo lường giá trị tức thời Một số điều tốc cho máy phát cỡ lớn (>15MW) điều khiển kết nối đến hệ thống giám sát SCADA nhà máy để giám sát thông số tức thời, biểu đồ vận hành khứ (trent) kiện giao thức mạng thông tin phổ thông chuyên biệt nhà sản xuất (Modbus, CAN bus, ) 5.3.9 Bộ điều chỉnh điện áp tay Bộ điều chỉnh điện áp tay có khả điều chỉnh góc mở thyristor mạch độc lập Để báo khác điều khiển tay điều khiển tự động, trang bị mạch cân 199 Trong trường hợp điều chỉnh tự động gặp cố điều chỉnh tay phải sẵn sàng để tổ máy tiếp tục vận hành Một mạch chuyển tiếp phải cung cấp phép chuyển từ chế độ tự động sang chế độ tay mà khơng có thay đổi cho kích từ Các thiết bị phục vụ điều khiển tay cung cấp cho hệ thống kích từ máy phát Trang thiết bị khóa chế độ, chuyển mạch thiết kế cho tủ kích từ tủ điều khiển tổ máy chỗ phịng điều khiển để chọn lựa chế độ vận hành hệ thống kích từ tự động điều chỉnh điện áp (AVR) điều chỉnh tay Một điều khiển chuyển tiếp phải thiết kế để chuyển tiếp điều khiển kích từ từ chế độ AVR sang chế độ điều chỉnh tay trường hợp tín hiệu từ vài thiết bị đo áp nguồn vận hành DC, AC hệ thống AVR Bộ phát tín hiệu áp xoay chiều phân biệt cố mạch áp thứ cấp (đứt mạch, pha ) sụt áp mạch sơ cấp gây cố ngắn mạch Trang thiết bị điều khiển tay thiết kế để liên tục tự động đặt vị trí tương ứng với giá trị mà AVR đạt cho khơng có thay đổi dịng kích từ xảy chuyển từ chế độ AVR sang điều khiển tay chọn chế độ vận hành điều khiển chuyển tiếp tác động 200 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5.1 Khái niệm bản, định nghĩa tự động điều khiển tổ hợp turbin – máy phát 5.2 Điều kiện điều chỉnh điện áp 5.3 Điều chỉnh điện áp trung tâm 5.4 Điều chỉnh điện áp trạm biến áp 5.5 Các thiết bị điều chỉnh điện áp 5.6 Điều chỉnh điện áp nhà máy điện 5.7 Điều chỉnh điện áp cách đặt thiết bị bù ngang, dọc 5.8 Nguyên lý điều chỉnh tần số 5.9 Quá trình điều chỉnh tần số 5.10 Điều chỉnh tần số trường hợp cố 5.11 Điều chỉnh điện áp máy phát điện 5.12 Điều khiển công suất vô công máy phát điện 5.13 Bộ trừ điện áp suy giảm đường dây 5.14 Tính thành phần hệ thống kích từ 5.15 Bộ tự động điều chỉnh điện áp 201 BÀI TẬP CHƯƠNG Bài 5.1: Một lò cảm ứng có phụ tải phản kháng Q = 680 kVAr Hãy so sánh độ dao động điện áp đóng cắt phụ tải hai trường hợp: a Nếu lò điện cung cấp từ máy biến áp công suất S = 4MVA b Nếu lò điện cung cấp từ máy biến áp công suất S = 6,3 MVA Bài 5.2: Hệ thống điện có tổ máy phát, tổ máy có cơng suất PF=200MW với độ dốc kF= 18 Các tổ cịn lại có PF=300MW với kF=19,5 Phụ tải hệ thống Ppt = 860 MW với kpt=1,6 Hãy tính tốn điều chỉnh sơ cấp cho tần số không vượt 0,25% so với giá trị định mức Bài 5.3: Hệ thống điện có tổng phụ tải Ppt=2450MW với độ dốc kpt=1,6, phụ tải tăng thêm 100MW Hãy tính độ lệch tần số khi: a Khơng có điều tốc b Có điều chỉnh tần số với kF=19,5 c Như trường hợp b, có 80% cơng suất tham gia điều tốc Biết cơng suất dự trữ nóng hệ thống 670 MW Bài 5.4: Hệ thống điện gồm tổ máy phát với thông số cho bảng sau: Tổng phụ tải Ppt =1250 MW với kpt =1,6 Hỏi cần có thêm lượng dự phịng để phụ tải tăng thêm 120MW tần số không lệch -0,15 Hz so với giá trị định mức? Máy phát PF, MW Số lượng kF I 200 17,5 II 150 18,5 III 100 20 Bài 5.5: Một hệ thống điện có tổng phụ tải Ppt=1250MW với độ dốc kpt=1,3, phụ tải tăng thêm 80MW Hãy tính độ lệch tần số khi: a Khơng có điều tốc b Có điều chỉnh tần số với kF =17 c Như trường hợp b, có 75% công suất tham gia điều tốc Biết công suất dự trữ nóng hệ thống 560 MW 202 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Ngọc Long Tiết kiệm điện gia đình Hà nội 1992 [2] Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái Nhà máy điện trạm biến áp Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 1996 [3] Nguyễn Công Hân, Nguyễn Quốc Trung, Đỗ Anh Tuấn Nhà máy nhiệt điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2002 [4] Nguyễn Xuân Phú, Hồ Xuân Thanh Vật liệu kỹ thuật điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 1998 [5] Nguyễn văn Đạm Mạng lưới điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 1999 [6] Trần Quang Khánh, hệ thống cung cấp điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2005 [7] Quy trình vận hành, sửa chữa máy biến áp Hà nội 1998 [8] Trần Quang Khánh Vận hành hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội [9] Trần Bách Lưới điện hệ thống điện, tập tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2000 [10] Quy trình kỹ thuật an tồn điện cơng tác quản lý, vận hành, sửa chữa, xây dựng đường dây trạm biến áp Nhà xuất giao thông vận tải Hà nội 2002 [11] Phan Quang Khải Kỹ thuật lắp đặt vận hành trạm biến áp Nhà xuất giáo dục [12] Len I Wood Power Generation, Operation and Control [13] R.C Dungan, McGaranaghan, H.W Beaty Electrical power systems quality McGraw Hill 1996 [14] Power system stability and control McGraw Hill 1994 203 PHỤ LỤC 204 205 206 207 208 209 210