Hệthống kích từLH-WLT01 (hình 3.2) của Nhà máy thủy điện Za Hung là hệthống kích từtựkích dùng chỉnh lưu có điều khiển. Hệthống này được chia làm 2 phần: Mạch lực và bộ điều khiển.
Mạch lực hệ thống kích từ bao gồm: Máy biến áp kích từ TE, cầu chỉnh lưu có điều khiển và điện trở dập từ R. Chức năng của mạch lực là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều để cung cấp cho cuộn kích từ, thực hiện dập từ khi dừng máy hoặc khi có sự cố xảy ra, đo dòng điện và điện áp ở đầu ra của máy phát gửi vào bộ điều khiển làm tín hiệu phản hồi.
Bộ điều điều khiển kích từ LH-WLT01 là hệ thống điều khiển kích từ kỹ thuật số thực hiện chức năng điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát thông qua việc điều chỉnh dòng kích từ bằng cách phát xung điều khiển bộ chỉnh lưu. Hệ thống này gồm có hai kênh điều khiển chanel #1 và chanel #2, một kênh làm việc còn một kênh nằm trong chế độ chờ, hai kênh này luôn cập nhật thông tin của nhau và nếu kênh làm việc xảy ra sựcốthì hệthống sẽ tự động chuyển sang làm việc với kênh còn lại mà không cần dừng máy phát. Mỗi một kênh điều khiển có 2 chế độ làm việc (chế độtự động điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát AVR và chế độ điều chỉnh dòng điện kích từ FCR). Khi máy phát làm việc trong lưới, hệ thống điều khiển kích từ được đặt ở chế độ làm việc tự động, tức là làm việc với AVR. Khi máy phát vận hành độc lập đểbảo trì, hệthống kích từ được đặt ởchế độlàm việc bằng tay, tức là làm việc với FCR.
a) Chế độ AVR:
AVR là chế độ tự động điều chỉnh điện áp hoàn toàn tự động nhằm ổn định điện áp đầu ra của máy phát cũng như đảm bảo các chỉtiêu vềchất lượng điện áp. Nếu AVR mất khả năng điều chỉnh, chất lượng điện áp đầu ra của máy phát sẽrất xấu làm ảnh hưởng đến chất lượng điện áp của lưới điện.
AVR thực hiện điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát theo một mạch vòng kín với luật điều chỉnh PID có phản hồi âm áp lấy ra từ biến áp TU1 đặt ở đầu cực máy phát. Sơ đồ khối mạch vòngđiều chỉnh điện áp bằng AVR được thểhiện trên hình 3.3.
Hình 3.2 Hệthống kích từ TE G MK TI CIO QS TI2 TU2 CB TU1 AVR FCR Chanel 1 Chanel 2 MK R
Chức năng của AVR:
- Điều chỉnh điện áp của máy phát điện: AVR luôn luôn theo dõiđiện áp đầu ra của máy phát và so sánh nó với một điện áp đặt, từ đó đưa ra những mệnh lệnh để tăng hoặc giảm dòng kích từsao cho sai sốgiữa điện áp đo được và điện áp đặt là nhỏnhất. Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện, người ta chỉ cần thayđổi điện áp đặt này. Điện áp đặt được lấy tự động bằng giá trị định mức khi máy phát vận hành độc lập và bằng điện áp thanh cái khi máy phát làm việc trong lưới.
- Giới hạn tỷ số điện áp/tần số: Khi khởi động một tổ máy, lúc tốc độ quay của rotor còn thấp, tần số phát ra sẽthấp hơn tần số lưới. Khi đó, AVR sẽ có khuynh hướng tăng dòng kích từ lên sao cho điện áp đầu ra bằng giá trị đặt (UG ~ fIkt). Điều này dẫn đến quá kích thích, cuộn dây rotor sẽ bị quá nhiệt, các thiết bị nối vào mạch lực như biến áp, biến dòng,… có thểbịbão hòa từ, quá nhiệt và làm cho hệthống bảo vệhoạt động. Tuy nhiên bên trong AVR có một mạch giám sát tỷsố “điện áp/tần số” luôn luôn theo dõi tỷsố này và điều chỉnh dòng kích thích cho phù hợp, mặc dù điện áp máy phát chưa đạt đến giá trị đặt.
- Điều chỉnh công suất phản kháng của máy phát điện: Khi máy phát chưa phát điện vào lưới, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ làm thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Tuy nhiên khi máy phát điện được nối vào một lưới có công suất rất lớn so với công suất máy phát, việc tăng giảm dòng kích từhầu như không làm thay đổi điện áp lưới nhưng làm thay đổi công suất phản kháng của máy phát. Tác dụng của AVR khi đó không còn làđiều chỉnh điện áp máy phát nữa, mà là điều chỉnh công suất phản kháng (còn gọi là công suất vô công) của máy phát. Khi dòng kích từ tăng, công suất vô công tăng. Khi dòng kích từgiảm, công suất vô công giảm. Nếu điện áp lưới dao động, AVR có thể điều chỉnh dòng kích từ với biên độ lớn để điện áp đầu ra của máy phát bám theo điện áp lưới, điều này làm cho công suất phản kháng thay đổi lớn. Do đó, AVR ngoài việc theo dõi và điều chỉnh điện áp, còn phải theo dõi và điều chỉnh công suất phản kháng sao cho điện áp máy phát, điện áp lưới và công suất phản kháng phải có mối quan hệhợp lý.
AVR(PID) Bộbiến đổi G
Đo Uđ Ug - - + UG
tải sẽ làm tăng sụt áp trên đường dây. Sụt áp này làm cho điện áp tại hộtiêu thụbị giảm theo độ tăng tải, làm giảm chất lượng điện năng. Muốn giảm bớt tác hại này của hệ thống, AVR phải dự đoán được khả năng sụt giảm của đường dây, và tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác động bù này giúp cho điện áp tại một điểm nào đó, giữa máy phát và hộtiêu thụsẽ đượcổn định theo điện áp định mức của tải. Điện áp tại hộ tiêu thụsẽgiảm đôi chút còn điện áp tại đầu cực máy phát sẽ tăng đôi chút so với điện áp định mức của tải.
b) Chế độFCR:
Chế độFCRđược sửdụng cho mục đíchthí nghiệm (vận hànhđộc lập, bảo trì thiết bị) hoặcđược dùng đểkiểm trasao lưu dự phòng trong trường hợp AVR hoạt động không chính xác. Khi vận hành với FCR, máy phát được cắt ra khỏi lưới, hệthống kích từkiểm soát mọi hoạt động của máy phát và tạo thành một hệthống hoạt động độc lập. Khác với AVR, FCR không tự động lấy giá trị điện áp đặt mà phải đặt bằng tay do người vận hành thực hiện.
FCR thực hiện điều chỉnh gián tiếp điện áp đầu ra của máy phát thông qua việc điều chỉnh dòng điện kích từtheo một mạch vòng kín với luật điều chỉnh PI có phản hồi âm dòng lấy ra từ thiết bị đo dòng ở đầu vào roto. Sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh FCR được thể hiện trên hình 3.4.
FCR có các chức năng điều khiển bằng tay sau đây: - Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát.
- Điều chỉnh tỉsố “điện áp/tần số” - Điều chỉnh công suất phản kháng .
c) Thông sốkỹthuật của hệthống kích từ:
STT Đại lượng Giá trị Đơn vị
1 Điện áp rotor định mức 230 V 2 Dòngđiện rotor định mức 465 A FCR (PI) Bộbiến đổi G Đo Idkt Ikt - + Ikt
STT Đại lượng Giá trị Đơn vị
3 Điện áp làm việc quạt làm mát 380 VAC
4 Công suất động cơ quạt làm mát 1,6 kW
5 Công suất định mức MBA kích từ 315 kVA
6 Điện áp cuộn dây sơ cấp MBA kích từ 10,5 kV
7 Điện áp cuộn dây thứcấp MBA kích từ 320 V
8 Tổ đấu dây MBA kích từ Y/∆-11
Xem thêm sơ đồnhịthứhệthống kích từ ởphủlục 5.