4. ảo vệ trạm phỏt điện
4.3.2. Cỏc thiết bị bảo vệ:
Để bảo vệ quỏ tải người ta dựng Rơ le dũng điện. Rơ le dũng điện được chế tạo theo cỏc dạng như rơ le dũng điện kiểu điện từ, rơ le dũng điện kiểu điện tử, rơ le dũng điện kiểu sú…. Cỏc rơ le dũng cú thể được chế tạo đơn chiếc cho mỗi mức bảo vệ hoặc được tổ hợp thành một bộ bảo vệ cú nhiều ngừ ra tương ứng với cỏc mức bảo vệ khỏc nhau.
4.4. Bảo vệ cụng suất ngƣợc cho trạm phỏt điện
4.3.1. Nguyờn tắc bảo vệ
ảo vệ cụng suất ngược (hướng cụng suất) cho cỏc mỏy phỏt chỉ được trang bị khi cỏc mỏy phỏt làm việc song song với nhau. Khi cỏc mỏy phỏt làm việc song song với nhau do nguyờn nhõn nào đú tần số của một mỏy bị giảm đi cho nờn mỏy sẽ nhận năng lượng từ lưới vào, mỏy phỏt trở thành động cơ, tức là trở thành tải tiờu thụ cụng suất của lưới, khi đú người ta gọi là hiện tượng cụng suất ngược.
Đối mỏy phỏt xoay chiều do: mất lượng dầu vào động cơ diezen, mất hơi vào tua bin ( mỏy phỏt tuy-bin), hoặc do hư hỏng khớp nối giữa diezen và mỏy phỏt…
Đối với mỏy phỏt một chiều cũn do mất kớch từ hay điện ỏp mỏy phỏt giảm.
Hậu quả:
Mỏy phỏt xoay chiều trở thành động cơ đồng bộ làm quỏ tải cho rạm điện.
Gõy xung lực xoắn trục tức thời đối với cỏc mỏy phỏt.
Gõy dao động tần số, dao động tải giữa cỏc mỏy phỏt.
Nguyờn tắc bảo vệ cụng suất ngược cho mỏy phỏt điện là do tớnh chất nguy hại do hiện tựơng cụng suất ngược gõy ra cho nờn khi trạm phỏt điện bị xảy ra hiện tượng cụng suất ngược thỡ bắt buộc phải ngắt mỏy phỏt ra khỏi lưới.
Trị số cụng suất ngược bảo vệ mỏy phỏt điện được tớnh toỏn theo qui phạm Đăng Kiểm (TCVN 6259: 4 _ 2003); đối với mỏy xoay chiều là từ 6 ữ 15% Pdm.
4.3.2. Cỏc thiết bị bảo vệ:
Trờn trạm phỏt điện người ta dựng rơle cụng suất ngược loại cảm ứng, hay cỏc bộ cụng suất ngược kiểu nhạy pha điện tử.
Hỡnh 2-54 : Sơ đồ kết nối rơ le bảo vệ quỏ dũng
Hỡnh 2-55 : Sơ đồ kết nối rơ le bảo vệ cụng suất ngược
4.5. Bảo vệ mất pha, điện ỏp thấp, điện ỏp cao cho trạm phỏt điện
4.5.1. Nguyờn tắc bảo vệ
Như chỳng ta đó biết, mất pha, sụt ỏp là một hiờn tượng rất hay xảy ra. nguyờn nhõn cú thể do cỏc tiếp điển đúng cắt bị oxi húa, cuộn hỳt khụng đủ
Mất pha:
Nguyờn nhõn mất pha cú thể do hở mạch cỏc mối nối trờn đường dõy, do ụ xy húa cỏc điểm tiếp xỳc, do cỏc thiết bị đúng cắt bị hỏng, do cỏc đường dõy trờn khụng bị đứt, do đứt cầu chỡ 1 pha, cuộn hỳt khụng đủ lực....
Nếu một động cơ 3 pha đang chạy mà bị mất pha, nú sẽ thành động cơ 1 pha. Khi đú dũng sẽ tăng lờn cao trờn 2 dõy pha cũn lại và cú thể làm chỏy động cơ. Pha bị mất thỡ đương nhiờn dũng sẽ giảm bằng khụng. Nếu mất pha trước khi khởi động, thỡ động cơ sẽ khụng khởi động được. Chỉnh lưu 3 pha nếu mất 1 pha thỡ điện ỏp DC ngừ ra cú thể bị thay đổi…
Nguyờn tắc bảo vệ: Phải thường xuyờn định kỳ kiểm tra cỏc mối nối. Xiết chặt cỏc chỗ đường dõy nối vào thiết bị đúng cắt. Trờn tủ điện chung nờn cú đặt rơ le bảo vệ điện ỏp thấp (rơ le 27). Nếu khụng cú phải đặt dụng cụ đo Volt hay búng đốn chỉ thị, để vận hành viờn theo dừi. Cỏc động cơ cần đặt rơ le nhiệt bảo vệ quỏ dũng. Hiện nay, cỏc rơ le nhiệt này cú thờm chức năng bảo vệ mất cõn bằng dũng 3 pha.
Sụt ỏp:
Sụt ỏp là hiện tượng điện ỏp 3 pha giảm nhiều so với định mức. Tiờu chuẩn điện của Việt Nam cho phộp điện ỏp giảm đến 10%.
Nguyờn nhõn sụt ỏp cú thể do thiết kế nguồn cung cấp cho tải khụng đủ, sụt ỏp trờn đường dõy, cỏc mối nối tiếp xỳc kộm, cỏc động cơ lớn khởi động quỏ chậm, bộ điều thế của mỏy phỏt làm việc khụng hiệu quả...
Khi điện ỏp giảm xuống, dũng tải của cỏc động cơ sẽ tăng lờn, gõy quỏ nhiệt dẫn đến hư hỏng. Làm giảm hiệu suất chiếu sỏng của cỏc búng đốn hoặc cú thể làm chỏy búng. Cỏc thiết bị điện và điện tử cú thể làm việc khụng ổn định hoặc khụng làm việc. Mỏy tớnh điều khiển sẽ tắt hoặc tự khởi động lại... Cỏc điểm tiếp xỳc xấu sẽ bị núng đỏ do sụt ỏp trờn đú cao, cụng suất tiờu tỏn nhiều. Nếu để lõu, cỏch điện sẽ bị lóo húa, hoặc núng chảy ra gõy ngắn mạch và gõy chỏy.
Nguyờn tắc bảo vệ: Dựng cỏc biện phỏp khắc phục như hiện tượng mất pha. Ngoài ra cần kiểm tra lại cụng suất thiết kế và cụng suất thực. Nếu cần thỡ tăng
cường nguồn, tăng cường dõy dẫn, thay cỏc thiết bị đúng cắt khụng đủ tải. Sửa chữa lại bộ AVR mỏy phỏt (nếu cú).
4.5.2. Cỏc thiết bị bảo vệ
Hiện nay, để giỏm sỏt điện ỏp mỏy phỏt điện người ta thường sử dụng rơ le giỏm sỏt và bảo vệ K8AB-PW để theo dừi mức điện ỏp và cụng suất của mỏy phỏt đồng thời cảnh bỏo mức quỏ ỏp hoặc sụt ỏp.
Hỡnh 2-56 : Sơ đồ nguyờn lý sử dụng rơ le K8AB-PW giỏm sỏt điện ỏp mỏy phỏt.
Một rơ le K8A -PW cú thể giỏm sỏt điện ỏp 3 pha. Nú cú thể đưa ra những cảnh bỏo đầu ra cho hiện tượng quỏ điện ỏp và thấp ỏp sử dụng đầu ra rơle SPDT do nú cú chức năng 2 đầu ra rơle SPDT. Giỏ trị điện ỏp đo lường định mức cú thể thay đổi từ 200ữ400VAC và rơ le K8A -PW cú thể chuyển đụi giỏm sỏt điện ỏp pha hoặc điện ỏp dõy tương ứng.
CHƢƠNG 3. CÁC THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT KHI HAI TRẠM PHÁT ĐIỆN LÀM VIỆC SONG SONG
Trong chương 2 đó nghiờn cứu về cỏc bài toỏn điều khiển tự động trạm phỏt điện, trong chương này sẽ nghiờn cứu cỏc thuật toỏn điều khiển giỏm sỏt cỏc chỉ tiờu ổn định và điều kiện tự động húa trạm phỏt điện.
1. Thuật toỏn điều chỉnh điện ỏp phỏt ra của mỏy phỏt điện
Thực hiện kiểm tra và xỏc lập điện ỏp từng tổ mỏy đỳng giỏ trị định mức. Nếu điện ỏp tổ mỏy chưa đỳng định mức, CPU sẽ phỏt lệnh điều chỉnh điện ỏp của mỗi mỏy bằng cỏch tỏc động điều chỉnh kớch từ. Khi điện ỏp cỏc tổ mỏy đó xỏc lập định mức, CPU phỏt lệnh đúng mỏy chủ lờn thanh cỏi. Muốn thực hiện thuật toỏn này, phải xỏc lập vai trũ chủ của một mỏy bằng cỏch định vị chế độ của mỏy khi khai bỏo đặt chế độ làm việc. Điện ỏp của mỏy bị dẫn sẽ được điều chỉnh theo điện ỏp mỏy chủ. Giả thiết mỏy 1 là mỏy chủ, quỏ trỡnh điều khiển theo lưu đồ thuật toỏn sau:
U<U Đúng F1 ĐCKT F1 U1 S Đ U<U’ Đúng F2 ĐCKT F2 Đ S
Hỡnh 3-1 : Lưu đồ thuật toỏn kiểm tra điện ỏp sai lệch
Trong đú:
∆U – Sai lệch điện ỏp cho phộp của tổ mỏy phỏt 1
∆U’ – Sai lệch điện ỏp cho phộp của tổ mỏy phỏt 1 và tổ mỏy phỏt 2 khi đưa vào hoà đồng bộ.
∆U, ∆U’ – Là cỏc giỏ trị khai bỏo trong chương trỡnh điều khiển.
2. Thuật toỏn điều chỉnh tần số dũng điện phỏt ra
Thực hiện kiểm tra và xỏc lập tần số từng tổ mỏy đỳng giỏ trị định mức. Nếu tần số tổ mỏy chưa đỳng định mức, CPU sẽ phỏt lệnh điều chỉnh tần số của mỗi mỏy bằng cỏch tỏc động điều chỉnh tốc độ quay của động cơ đốt trong. Khi tần số cỏc tổ mỏy đó xỏc lập định mức, CPU phỏt lệnh đúng mỏy chủ lờn thanh cỏi. Muốn thực
f<f Đúng F1 ĐCTĐ F1 f1 S Đ f<f’ Đúng F2 ĐCTĐ F2 S Đ f2
của mỏy khi khai bỏo đặt chế độ làm việc. Tần số của mỏy bị dẫn sẽ được điều chỉnh theo tần số mỏy chủ. Giả thiết mỏy 1 là mỏy chủ, quỏ trỡnh điều khiển theo lưu đồ thuật toỏn sau:
Hỡnh 3-2 : Lưu đồ thuật toỏn kiểm tra tần số
Trong đú:
∆f – Sai lệch tần số cho phộp của tổ mỏy phỏt 1
∆f’ – Sai lệch tần số cho phộp của tổ mỏy phỏt 1 và tổ mỏy phỏt 2 khi đưa vào hoà đồng bộ.
3. Thuật toỏn hoà đồng bộ hai mỏy phỏt điện làm việc song song
Thuật toỏn này kiểm tra và xỏc định điểm đồng bộ giữa hai mỏy phỏt. Khi xỏc định được thời điểm đồng bộ, CPU tớnh toỏn xỏc định thời điểm đúng mỏy cắt hợp lý. CPU tạo lệnh điều khiển đi đúng mỏy cắt của mỏy phỏt F2 trước thời điểm cỏc vộc tơ U1 và U2 trựng pha nhau một khoảng thời gian đúng trước tđt = const. Thời gian đúng trước được ấn định bằng thời gian thao tỏc của cụng tắc tơ tải. Thời điểm đúng sẽ xảy ra trước khi điện ỏp sai lệch bằng 0 một khoảng tđt. Thời điểm này phụ thuộc chu kỡ trượt. Sau khi xỏc định được chu kỡ trượt và thời điểm điện ỏp trựng pha của chu kỡ trước, CPU sẽ tớnh được thời điểm đúng của cụng tắc tơ trong chu kỡ trượt tiếp theo, và tạo xung điều khiển cụng tắc tơ đúng mỏy phỏt vào hoà đồng bộ. Nhưng xung lệch chỉ được truyền ra khi cả hai điều kiện sau được thoả món: ∆U < [∆U] ; ∆f < [∆f] (mạch nhõn lụgic).
Sau khi mỏy đó đúng hoà đồng bộ, cỏc khối chức năng thực hiện so sỏnh điện ỏp và tần số của hai mỏy và khối tớnh thời gian đúng sẽ ngắt. Mỏy tớnh chuyển sang chế độ điều khiển phõn phối cụng suất tỏc dụng và cụng suất phản khỏng giữa hai tổ mỏy làm việc song song.
Cơ sở hoà đồng bộ và làm việc song song giữa hai tổ mỏy đó được phõn tớch trong chương 2.
Hệ thống tự động hoà đồng bộ cú chức năng:
+ Tự động kiểm tra và xỏc lập điều kiện hoà đồng bộ.
+ Thực hiện hoà đồng bộ hai mỏy khi cỏc điều kiện hoà đồng bộ được thoả món: Điện ỏp bằng nhau, tần số bằng nhau, trựng pha.
+ Tự động phõn phối cụng suất tỏc dụng, cụng suất phản khỏng giữa cỏc tổ mỏy làm việc song song để trỏnh mất đồng bộ giữa hai tổ mỏy. Điều kiện phõn phối đều cụng suất là:
2 1 2 1 2 1 2 1 dm dm dm dm Q Q Q Q P P P P
+ Tự động bảo vệ cụng suất ngược.
được sử dụng trờn trạm phỏt điện vỡ cỏc trạm phỏt điện thường cú cụng suất nhỏ, tương đương nhau nờn phương phỏp tự hoà đồng bộ chỉ cú thể hoà hai mỏy khi cả hai ở trạng thỏi khụng tải. Điều này khụng đỏp ứng được cỏc yờu cầu k thuật của cỏc trạm phỏt điện dự phũng cần nhanh chúng cấp điện. Nếu tự hoà đồng bộ khi một mỏy đó mang tải sẽ gõy sụt ỏp mạnh khi đưa mỏy cần hoà vào đồng bộ.
Khi triển khai cỏc mỏy, việc đấu cỏc mỏy đỳng thứ tự pha và kiểm tra điều kiện này là đó được thực hiện. Mỏy đang cấp điện hoặc đúng điện trước lờn thanh cỏi được ghi nhận là mỏy chủ. Mỏy được đưa vào hoà đồng bộ là mỏy thụ động (mỏy bị dẫn). Cỏc tham số của mỏy chủ được coi là tham số gốc. Cỏc tham số của mỏy bị dẫn phải được tự động điều chỉnh bỏm theo cỏc tham số của mỏy chủ.
Hỡnh 3-3 : Lưu đồ thuật toỏn thực hiện hũa đồng bộ hai trạm phỏt điện
Khối tự động hoà đồng bộ thực hiện hoà đồng bộ và điều khiển hai mỏy làm việc song song theo thuật toỏn hỡnh 3-3.
Thực hiện thuật toỏn trờn cú thể bằng cỏc mạch tương tự dựng cỏc phần tử điện từ hoặc bằng cỏc mạch lụgic. Sử dụng cỏc vi điều khiển lụgic cú lập trỡnh PLC rất thuận lợi cho việc tạo ra bộ điều khiển tự động hoà đồng bộ.
& SO SÁNH U1=U2 ? U<U Đ Us<U ĐO U1,U2 ĐểNG A 1 ĐIỀU CHỈNH TĂNG HOẶC GIẢM U2 SO SÁNH f1=f2 ? f<f ĐO f1,f2 ĐIỀU CHỈNH TĂNG HOẶC GIẢM n2 ĐểNG A 2 ĐO Q=Q1-Q2 Q>Q ? ĐIỀU CHỈNH GIẢM Ikt1 TĂNG Ikt2 ĐO P=P1-P2 P>P ? TĂNG NL MÁY 1 GIẢM NL MÁY 2 Đ S Đ
Khối đồng bộ tự động nhằm tạo lập và xỏc định chớnh xỏc điều kiện hoà đồng bộ giữa cỏc tổ mỏy hoặc giữa tổ mỏy với lưới. Mỗi tổ mỏy đều cú khối đồng bộ tự động của mỡnh.
Trong khối đồng bộ tự động, cú cỏc bộ phận sau:
+ ộ phận hiệu chỉnh điện ỏp: ảo đảm điều kiện U1 (hoặc U2) = Uđm; ∆U = ׀ U1 – U2 ׀ < [∆U].
+ ộ phận hiệu chỉnh tần số: ảo đảm điều kiện f1 (hoặc f2) = fđm; ∆f = ׀ f1 – f2 ׀ < [∆f].
+ Kiểm tra thời điểm đồng bộ: ∆Us = ׀ U1 – U2 ׀ < [∆U]. + ộ phận điều khiển đúng cụng tắc tơ hoà đồng bộ.
ộ phận hiệu chỉnh điện ỏp và tần số làm việc theo nguyờn tắc: So sỏnh điện ỏp và tần số của hai mỏy và hiệu chỉnh để sai lệch điện ỏp và sai lệch tần số giảm về 0. Tổ mỏy được đúng lờn thanh cỏi trước được coi là tổ mỏy chủ (tổ mỏy dẫn). Tổ mỏy cần đưa vào hoà là tổ mỏy bị dẫn (tổ mỏy bỏm theo). Thời gian vào đồng bộ phụ thuộc hoàn toàn vào độ chớnh xỏc điều chỉnh và độ ổn định của hệ thống tự động điều chỉnh kớch từ mỏy phỏt và hệ thống tự đụngj điều chỉnh tốc độ quay của động cơ Diesel.
4. Giỏm sỏt cụng suất và bảo vệ trạm phỏt điện
Chương trỡnh điều khiển giỏm sỏt quỏ trỡnh này nhằm tớnh toỏn, kiểm soỏt cụng suất tỏc dụng và cụng suất phản khỏng của hai tổ mỏy làm việc song song, đưa ra lệnh điều chỉnh để bảo đảm cõn bằng cụng suất giữa hai tổ mỏy. Khi một tổ mỏy tiờu thụ cụng suất ngược, chương trỡnh điều khiển cắt bảo vệ và dừng tổ mỏy.
Việc xỏc định cụng suất tỏc dụng hoặc cụng suất phản khỏng cú thể kết hợp với cỏc cảm biến cụng suất tỏc dụng và cảm biến cụng suất phản khỏng mạch ngoài. ộ vi điều khiển chỉ làm chức năng xử lớ thụng tin và điều khiển để giảm dung lượng của bộ nhớ và đảm bảo thời gian tỏc động. Nếu sử dụng CPU để tớnh toỏn cụng suất thỡ cần phải thực hiện cỏc thuật toỏn và cỏc phộp tớnh số học phức tạp, làm bộ nhớ và tốc độ tớnh toỏn của mỏy bị chậm, cú thể làm mất thời gian thực của quỏ trỡnh điều khiển.
Đặt ωd Biến tần Động cơ Mỏy phỏt
Encoder
ω Kph
Cỏc tớn hiệu bảo vệ điện ỏp thấp, ỏp cao và mất ỏp được cỏc rơ le bảo vệ truyền về bộ vi điều khiển. CPU sẽ phỏt lệnh cắt cỏc cụng tắc tơ để loại bỏ sự cố ra khỏi hệ thống.
Cỏc chương trỡnh điều khiển được thiết kế theo kết cấu mạch phần cứng dưới dạng biểu đồ hỡnh thang (ngụn ngữ LAD) như một sơ đồ mạch rơ le; hoặc thiết kế dưới dạng biểu thức lụgic biểu diễn hàm toỏn học của tỏc động ra theo cỏc tỏc động vào (ngụn ngữ STL).
4.1. Xõy dựng cấu trỳc động học biến tần - động cơ khụng đồng bộ chế độ điều khiển U/f = const điều khiển U/f = const
4.1.1. Xõy dựng vũng điều khiển tốc độ
Sơ đồ khối hệ truyền động biến tần như hỡnh 1
Hỡnh 3-4: Sơ đồ khối hệ truyền động biến tần
Chức năng của cỏc khối trong hệ thống: - Cơ cấu đặt: Xỏc lập tốc độ định mức.
- Khối so sỏnh: Cú nhiệm vụ so sỏnh tốc độ đặt và tốc độ hiện thời để tạo ra sai lệch tỏc động lờn bộ PID.
- ộ điều chỉnh PID: Tớch hợp trong biến tần. Cỏc tham số của nú do người vận hành cài đặt khi khai thỏc sử dụng cho đạt cỏc đặc tớnh động học của tốc độ.
- iến tần: Điều chỉnh tần số, thay đổi tốc độ động cơ.