1)Cấu tạo trạm phát điện:
Trạm phát điện diesel bao gồm một vài tổ hợp động cơ lai(động cơ diesel) máy phát điện có chức năng tạo ra và duy trì một nguồn năng lượng
điện có điện áp, tần số hầu như không thay đổi hay thay đổi trong phạm vi
cho phép. Trạm phát điện diesel xoay chiều gồm động cơ diesel lai máy phát
điện xoay chiều đồng bộ ba pha điện áp 380V tân số 50Hz. Trạm phát điện diesel bao gồm hai hay nhiều máy phát, các máy phát này có thể công tác độc lập hoặc song song nhau.
Trong những trạm phát điện, các máy thường làm việc song song và cùng đấu lên một lưới điện chung. Điều đó làm cho việc vận hành các mấy
phát được kinh tế vì có thể tận dụng được công suất của chúng, đảm bảo cung
ĐATN: Nghiên cứu hệ thống tự động giám sát, điều khiển trạm phát điện
SVTH: Phạm Trần Nam Trung - Nghiêm Phan Nhựt Tuấn
cấp điện liên tục cho các phụ tải, nâng cao hiệu suất khai thác trạm phát điện .
trong các chế độ làm việc khác nhau, cho phép thực hiện bảo dưỡng định kỳ
các máy phát mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động chung của trạm phát
điện.
Quá trình đưa máy phát vào công tác song song được gọi là hòa đồng
bộ các máy phát.
2) Điều khiển các động cơ diesel:
Điều khiển động cơ diesel lai máy phát thực chất là thực hiện thao tác
khởi động và dừng. Hầu hết các động cơ diesel được khởi động bằng gió.
Các động cơ diesel lai máy phát có 3 chế độ khởi động:
-_ Khởi động tay: mở trực tiếp van gió và thanh răng nhiên liệu đến khi đạt tốc độ định mức, ngắt gió bằng tay. Đây là chế độ khởi động sự cố.
-_ Khởi động tự động: khởi động thông qua nút ấn cấp điện tới van gió và bộ điều tốc tự động kéo thanh răng nhiên liệu, rơle tốc độ tự động ngắt gió và tự động làm việc ở tốc độ định mức.
-_ Tự động khởi động: thực hiện khi đặt chế độ “sẵn sàng”(Stand by),
máy phát sẽ tự động khởi động khi trạm phát bị quá tải và cần thêm
một tổ hợp diesel - máy phát hoạt động hoặc khi máy phát đang
hoạt động gặp sự cố phải dừng khẩn cấp.
Các động cơ diesel lai máy phát có 3 chế độ dừng:
-_ Dừng bằng tay: trực tiếp kéo thanh răng nhiên liệu về vị trí dừng cho đến khi diesel dừng hẳn. Đây là chế độ dừng sự cố.
- _ Dừng tự động: ấn nút dừng cấp điện cho cuộn đừng kéo thanh răng
nhiên liệu về vị trí dừng. Cuộn dừng này tự động giữ cho đến khi diesel đừng hẳn. Cuộn đừng thường là xylanh khí điều khiển bằng
điện hoặc là cuộn hút điện từ.
-_ Tự động dừng: tự động dừng khi trạm phát không tải và ngắt bớt một
tổ hợp diesel - máy phát hoặc khi tổ hợp diesel — máy phát đang
hoạt động xảy ra sự cố. Điều khiển tốc độ diesel:
- _ Điều khiển tay: tác động tăng giảm tần số thông qua động cơ servo gắn ở bộ điều tốc.
GVHD: TS Hồ Ngọc Bá 35
ĐATN: Nghiên cúu hệ thống tự động giám sát, điều khiển trạm phát điện
SVTH: Phạm Trần Nam Trung - Nghiêm Phan Nhựt Tuấn
-_ Điều khiển tự động: tác động nhờ cơ cấu tự động phân chia tải tác
dụng(có ở thiết bị tự động hòa và phân phối tải) thông qua động cơ servo gắn ở bộ điều tốc.
3)Hòa đồng bộ các máy phát:
Điều kiện để hòa đồng bộ là điện áp tức thời của máy phát bằng điện áp tức thời của lưới.
Giả sử điện áp tức thời của thanh cái là:
uAi=U¡sin(@¡t + @¡)
tạạ=U;sin(œ;t + @¡+120°) uci=U¡sim(@¡t + p¡+240°)
và điện áp tức thời của máy phát định hòa là:
uAa=U;sin(@;t + @;) usga=Ũ;sin(œ;tf + ;+120°)
uc2=U;sin(œt + 0;+240°)
Điều kiện hòa yêu cầu ua¡=uaz , 0s¡=ugz , uc¡=uc¿
hay Ủi=U;, œ¡=@; hay f¡=f;, @¡=ọ› và thứ tự pha phải giống nhau.
Thông thường các máy phát được lắp đặt và thử nghiệm ở nhà máy nên
điều kiện thứ tự pha luôn thỏa mãn, nếu các bộ tự động điều chỉnh điện áp
hoạt động bình thường thì điện áp cực đại hay điện áp hiệu dụng các máy
cũng bằng nhau.
Do đó chúng ta chỉ quan tâm hai thông số là tần số và góc pha đầu. Điều chỉnh tần số có thể thực hiện đễ đàng thông qua việc điểu khiển động cơ servo gắn trên bộ điểu tốc. Điều kiện về góc pha đầu được phát hiện nhờ các phương pháp hòa đồng bộ chính xác.
Có 2 phương pháp hòa đồng bộ:
3.1)Hòa đồng bộ thô: đóng máy phát vào lưới khi các điều kiện về điện áp và tân số thỏa mãn, bỏ qua điều kiện góc pha đầu. Để hạn chế đòng điện
tăng khi đóng máy phát vào lưới, người ta sử dụng cuộn kháng bão hòa.
3.2)Hòa đồng bộ chính xác: có các phương pháp đèn tắt, đèn quay,
đồng bộ kế, bộ hòa tự động. -Phương pháp đèn tắt:
ĐATN: Nghiên cứu hệ thống tự động giám sát, điều khiển trạm phát điện
SVTH: Phạm Trần Nam Trung - Nghiêm Phan Nhựt Tuấn
. Quan sát cường độ sáng và tốc độ sáng tối của đèn ta nhận thấy rằng hai đèn cùng sáng tối và tân số chênh lệch càng nhiều thì tốc độ sáng tối của các đèn càng cao. Góc pha đầu chênh lệch càng nhiều thì đèn càng sáng. Thời điểm đóng máy phát vào lưới khi tốc độ sáng tối của các đèn chậm và các đèn gần tắt hẳn.
-Phương pháp đèn quay:
Phương pháp đèn quay có ưu điểm hơn phương pháp đèn tắt là giúp
ta xác định được tần số của máy phát lớn hơn hay nhỏ hơn tần số lưới dựa vào chiều quay của đèn. Khi đèn quay thuận chiều kim đồng hồ thì tần số máy
phát lớn hơn tần số lưới và ngược lại. Thời điểm đóng máy phát vào lưới khi
đèn quay thuận chiều kim đồng hồ và hai đèn bên sáng cực đại còn đèn giữa
tắt.
-Phương pháp đồng bộ kế:
Đồng bộ kế thực chất là một máy điện đặc biệt. Stato có cuộn dây 2
pha được nối với lưới, rotor có hai cuộn dây 2 pha nối với máy phát. Trục rotor được gắn một kim chỉ thị.Tân số giữa điện áp máy phát và điện áp lưới chênh lệch càng lớn thì kim đồng bộ kế quay càng nhanh. Khi tần số của điện áp máy phát lớn hơn tần số của điện áp lưới thì kim đồng bộ kế quay thuận
chiều kim đồng hồ và ngược lại. Khi kim đồng bộ kế qua điểm 0 chỉ thị thì
góc pha đầu của điện áp máy phát và điện áp lưới bằng nhau. Do đó thời điểm đóng máy phát vào lưới khi kim đông bộ kế quay chậm theo chiều kim đồng hồ và sắp qua điểm 0 chỉ thị.
-Phương pháp hòa đồng bộ tự động:
Quá trình hòa xảy ra hoàn toàn tự động. Người vận hành chỉ cần
chuyển công tắc chọn máy phát cần hòa, chuyển công tắc chọn chế độ hòa từ bằng tay sang tự động.
Thiết bị hòa tự động sẽ tự động thực hiện các chức năng:
+Kiểm tra điện áp các máy phát, điều chỉnh cân bằng các điện áp
nếu cần thiết.
+Kiểm tra tần số, điểu chỉnh cân bằng tần số nếu cần thiết.
+Chọn thời điểm hòa và đóng máy phát vào lưới.
Vì các thiết bị hòa được thiết kế làm việc ở chế độ ngắn hạn, cho nên khi máy phát cần hòa được hòa thành công thì thiết bị hòa phải được ngắt ra. Tổng phụ tải trên thanh cái bây giờ được chia đều cho các máy phát khi các
SVTH: Phạm Trân Nam Trung - Nghiêm Phan Nhựt Tuấn
máy công tác song song hoặc chuyển tất cả sang máy phát mới nếu đổi máy
phát. Khi hoạt động song song, bộ điều tốc sẽ điều khiển trực tiếp công suất tác dụng(KW) còn bộ AVR sẽ điều khiển công suất phản tác dụng(kVAr)
hoặc cosọ.
4)Phân phối tải giữa các tổ hợp điesel-máy phát công tác song song:
Việc phân chia tải tác dụng (tải kw) bằng tay được thực hiện bằng cách tăng thanh răng nhiên liệu ở điều tốc của máy mới hòa và giảm ở máy đã
chạy trước đó thông qua việc điều khiển động cơ servo gắn ở bộ điều tốc.
Việc chia đều công suất tác dụng phụ thuộc vào độ cứng của các bộ điều tốc.
Việc phân chia tải phản tác dụng (tải kVAr) phụ thuộc vào độ cứng của đặc tính ngoài các máy phát(độ cứng của AVR).
Để việc chia tải kW và kVAr đều giữa các máy thì đặc tính công suất f=g¡(P) và đặc tính ngoài U=g;(1) tương ứng của các máy phải có độ đốc
giống nhau và vào khoảng 2-4%, 5)Bảo vê các động cơ diesel:
Động cơ diesel lai máy phát thường có 2 cấp bảo vệ:báo động và dừng
máy.
- Báo động:
+Nhiệt độ nước làm mất cao
+Nhiệt độ dầu bôi trơn cao
+Áp lực dầu bôi trơn thấp
+Nhiệt độ khí xả cao
-_ Dừng máy:
+Nhiệt độ nước làm mát quá cao