CHƯƠNG 3: YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
3.4 NGUỒN CẤP ĐẾN THIẾT BỊ KÍCH THÍCH
Một vài sự lựa chọn là cĩ thể được thực hiện đối với việc lấy cung cấp nguồn xoay chiều cấpđến hệ thống kích thích. Một lựa chọn chung là lấy từ stator máy phát (sun nguồn). Bình thường với các trạmđiện cĩ các máy phát điện áp vừa (5KV hoặc 15KV hoặc cao hơn), một máy biến áp giảm áp được sử dụng để giảm điện áp tới giá trị phù hợp với hệ thống kích
thích. Đối với bộ kích thích quay, nguồn này cĩ thể nhỏ cho phép lấy từ nguồn 1 pha hoặc cĩ thể lấy từ nguồn 3 pha phụ thuộc vào thiết bị của nhà sản xuất hệ thống kích thích. Đối với các bộ kích thích tĩnh, thường dùng nguồn 3 pha.
Hình 11: Các nguồn cung cấp cĩ thể cấp cho hệ thống kích thích
Điện áp định mức
phía sơ cấp (KV)
Điện áp xung cơ bản tối
thiểu BIL (KV)
Kiểm tra điện áp cao áp xoay chiều giữa cuộn
dây-cuộn dây và cuộn dây với đất (KV)
2,4 20 10
4,16 30 12
13,8 60 31
23 110 37
Bảng 2: Các định mức cách điện máy biến áp
Máy biến áp thường được thiết kế theo tiêu chuẩn IEEE/ANSI, các đặc tính kỹ thuật
cho các máy biến áp loại khơ C57.12.01. Tiêu chuẩn kỹ thuật này bao gồm các yêu cầu kiểm
tra xoay chiều điện áp cao và mức xung cơ bản (BIL), các yêu cầu kiểm tra cho các máy biến
áp cấp 5KV và 15KV. Xem bảng 2. Thường các máy biến áp định mức cao hơn được yêu cầu
dựa vào các tiêu chuẩnđối với thanh dẫn cĩ sơn phủ kim loại.
Hình 13: Máy biến áp xoay chiều mạch lực
Máy biến áp cĩ thểđược cung cấp riêng đểđược lắpđặt tại vị trí thích hợp, hoặc nĩ cĩ thểđược lắp đặt trong một thùng kín bởi nhà chế tạo máy biến áp kích thích. Máy biến áp cĩ thể bao gồm thêm nhiều sự lựa chọn như là các cơng tắc nhiệt được lắp đặt trong các cuộn
dây, các điện trở xác định nhiệt (RTD) trong các cuộn dây, tiếpđiểm báo cầu chì đứt dành cho mạch cách ly sơ cấp và loại cầu chì và các máy biến dịng cho bảo vệ so lệch máy biến áp và bảo vệ quá dịng. Xem hình 13.
Nếu một máy biến áp được yêu cầu cấp cho hệ thống kích thích, sơ cấp của máy biến
áp thườngđược lắp cầu chì cho mụcđích an tồn. Loại máy biến áp này thườngđược thiết kế
với cuộn dây chống nhiễu đặt giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Cuộn dây chống nhiễu phải được nốiđất, bằng việc nốiđất cuộn dây chống nhiễu một hư hỏng cách điện bên phía trung thế của máy biến áp sẽ dẫn đến trở thành sự cố chạmđất. Điều này sẽ gây ra nổ cầu chì phía
sơ cấp và cĩ vỏđể bảo vệ đối với con người tránh họ cĩ thểđi đến gần cuộn dây điện áp thấp.
Hình 14: Mạch kích thích ban đầu cơ bản
Khi sử dụng điện áp stator máy phát (shunt nguồn – Xem hình 12), đặc biệt đối với bộ
kích thích tĩnh, nĩ cần cĩ mạch để khởi động ban đầu cho tổ máy mạch này được nhận từ
nguồn DC đưa tới cuộn dây kích thích trong một thời gian ngắn. Điều này được gọi là kích thích ban đầu. Thường sử dụng nguồn từ trạm một chiều nhà máy để cấp cho nguồn kích thích ban đầu và việc điều khiển kích thích ban đầu cĩ thể được thực hiện trong điều khiển kích
thích như một chức năng tự động. Kích thích ban đầu thườngđược bắt đầu bởi tín hiệu khởi động kích thích từ phịng điều khiển và được nối cho đến khi điện áp máy phát đạt đến mức
yêu cầu của nhà máy.
Hình 15: Kích thích ban đầu tự động
Một nguồn thứ hai dùng làm nguồn kích thích là lấy từ phía thanh cái hoặcđường dây của máy cắt máy phát. Xem hình 16. Khi sử dụng nguồn này sẽ cho phép khởiđộng kích thích mà khơng phụ thuộc vào kích thích ban đầu máy phát lấy từ trạm một chiều nhà máy. Nguồn
phía thanh cái hoặc phía đường dây phải luơn cĩ để kích thích máy phát. Phương pháp này cĩ thểđược sử dụng nếu nhà máy sẽ chỉ chạy khi phía thanh cái hoặcđường dây đã cĩ điện.
Hình 16: Hệ thống kích thích được được lấy từ thanh cái đầu cực máy phát
Nguồn thứ ba dùng cho nguồn kích thích được sử dụng chỉ riêng với các bộ kích thích quay là máy phát kích thích dùng nam châm vĩnh cữu (PMG). Xem hình 17. Mặc dù nĩ cĩ thể
lắp đặt PMG trên máy phát hiện nay, thường PMG lắp sẵn trên đỉnh máy phát và đã được sử
dụng cho nguồn kích thích với hệ thống thế hệ trước.
Hình 17: Kích thích từ máy phát PMG
Nguồn thứ tư dùng cho nguồn kích thích là lấy tại thanh cái điện áp thấp nhà máy (thanh cái trạm tự dùng). Xem hình 18. Nếu nguồn này cĩ dung lượng lớn khi so với yêu cầu
nguồn kích thích, ví dụ 5 đến 10 lần dung lượng yêu cầu thì ta khơng bao giờ gặp bất kỳ một
vấnđề nào khi sử dụng nguồn này. Các lý do thườngđược sử dụng nguồn này là để giảm giá thành của máy biến áp kích thích, loại bỏ việc cần cung cấp kích thích ban đầu. Lý do để ta phải cẩn thận về khả năng cĩ thể ảnh hưởng đến nguồn cung cấp là các thành phần sĩng hài tạo ra trên thanh cái trạm, chúng sẽ ảnh hưởng đến các phụ tải khác được nốiđến thanh cái. Hệ thống kích thích sử dụng kỹ thuật chuyển mạch để điều khiển nguồn kích thích như là SCR, nĩ cĩ thể gây ra sĩng hài làm méo dạng nhiềuđiện áp đủđể tạo ra các vấnđề với thiết bị
khác được cấp nguồn từ thanh cái trạm. Khi sử dụng nguồn này ta nên chú ý.
Hình 18: Hệ thống kích thích được lấy từ trạm tự dùng nhà máy
Nguồn sử dụng cho kích thích cuối cùng là sơ đồ tăng áp nguồn dịng (compound). Xem hình 19. Vấnđề này cũng đã đề cập ở phần trước, vấn đề này là loại cĩ sự điều khiển
kích thích giống như ứng dụng khi dùng nguồn sơ cấp, ngoại trừ dịng điện cĩ thể cao hơn,
điện áp làm việcđối với máy biến dịng là cao hơn bình thường và sơđồ thường là sơđồ máy biến dịng 3 pha thay cho sơđồ 1 pha. Sơđồ tăng thế dịng điện với nguồn sơ cấp bình thường
phải chịuđựng được dịng sự cố cho đến khi cĩ tác động của rơle bảo vệ. Bảo vệ các máy sẽ
phức tạp trong khi để thiết bị của máy phát chịu đựng dịng sự cố. Các hệ thống tăng thế
nguồn dịng được sử dụng cho các hệ thống kích thích tĩnh và quay.