- Tự hòa đồng bộ : là q trình đóng máy phát chưa được kích từ vào công tác song song với các máy phát khác sau khi đã quay máy phát đến tốc độ định mức sau đó mới kích từ nên điện áp định mức.
Phương pháp này gây ra xung dịng lớn khơng thể áp dụng cho trạm phát điện tàu thủy vì cơng suất của máy phát muốn hịa tương đương với cơng suất của trạm phát. - Hòa đồng bộ : là phương pháp đưa một máy phát đã được kích từ đến điện áp định mức vào công tác song song với các máy phát khác. Hịa đồng bộ cũng có thể chia làm hai cách : hịa đồng bộ chính xác và hịa đồng bộ thơ.
Hịa đồng bộ chính xác là tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái tất cả bốn điều kiện phải được thỏa mãn.Để kiểm tra các điều kiện hịa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát cơng tác song song có các phương pháp sau :
- Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn tắt.
- Kiểm tra hịa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay.
- Kiểm tra hịa đồng bộ chính xác sử dụng đồng bộ kế.
Sau đây sẽ giới thiệu các phương pháp kiểm tra các điều kiện hịa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát vào cơng tác song song.
a. Hịa đồng bộ bằng phương pháp đèn tắt.
Khi sử dụng hệ thống đèn tắt ta cần thực hiện như sau:
- Kiểm tra sự bằng nhau của tần số lưới và tần số máy phát định hòa bằng tần số kế. - Kiểm tra sự bằng nhau của điện áp máy phát định hịa và điện áp của lưới bằng vơn kế. - Kiểm tra thứ tự pha như nhau bằng cách quan sát các bóng đèn. Đây là hệ thống đèn tắt nên khi thứ tự pha như nhau thì các bóng đèn sẽ tắt sáng đồng thời.
- Kiểm tra véc tơ điện áp các pha tương ứng đã trùng là thời điểm các bóng đèn cùng tắt, và đó là thời điểm đóng máy phát lên mạng.
R S T G L1 L2 L3 RL U RG U 1 L SG U SL U 2 L TL U TG U 3 L
Thực tế, các bóng đèn L1, L2 thường được sử dụng là các loại bóng đèn sợi đốt vì thế khơng phải chờ đến khi điện áp đặt lên nó về zero đèn mới tắt mà nó đã mất ánh sáng trước đó. Để nâng cao độ tin cậy cho thời điểm đóng aptomat, thường người ta bố trí thêm đồng hồ V0, đồng hồ này cũng chỉ giá trị hiệu dụng U nên thời điểm đóng aptomat tốt nhất là khi các đèn đã mất ánh sáng và V0 chỉ zero. Người thao tác sẽ có tính tốn để trừ đi thời gian trễ do thao tác cơ khí chậm. Khi aptomat được đóng lên lưới, q trình hịa kết thúc.
b. Phương pháp kiểm tra hòa đồng bộ bằng phương pháp đèn quay.
Hệ thống đèn quay cũng thường được ứng dụng kiểm tra các điều kiện hịa đồng bộ chính xác. Hệ thống đèn quay khơng những dễ dàng xác định thời điểm hòa đồng bộ mà còn giúp người vận hành xác định được tần số của điện áp máy phát định hòa lớn hơn hay nhỏ hơn tần số điện áp lưới nhờ vào chiều quay của hệ thống đèn.
Hình 5.3 giới thiệu cách đấu hệ thống đèn quay. Nếu tần số của điện áp máy phát định hòa lớn hơn tần số của điện áp lưới thì đèn sẽ quay theo chiều L3 – L1 – L2 – L3 – L1 – L2. Nếu tần số của điện áp máy phát định hòa nhỏ hơn tần số điện áp lưới thì hệ thống đèn sẽ quay theo chiều L2 – L1 – L3 – L2 – L1 – L3. Vì vậy khi hệ thống đèn quay theo chiều kim đông hồ ta phải giảm nhiên liệu đưa vào diezel của máy phát định hòa. Và khi hệ thống đèn quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ta phải tăng nhiên liệu đưa vào diezel của máy phát định hịa.
Thời điểm đóng máy phát lên lưới hịa đồng bộ là thời điểm đèn L1 tắt và đèn L2 + L3 sáng như nhau. 1 L 2 L 3 L R S T 1 a 2 a 1 b 2 b 1 c 2 c L1 L2 L3 1 L 2 L L3 RL U RG U SL U SG U TL U TG U SYNCHRONIZING LAMP G
c. Hòa đồng bộ bằng phương pháp sử dụng đồng bộ kế.
Dùng đồng bộ kế để đưa máy phát vào làm việc song song được coi là phương pháp hòa đồng bộ tin cậy nhất.
Lõi từ số 1 được chế tạo như hình chữ Z đặt trong cuộn dây, cuộn dây này được nối với thanh cái mà máy phát sẽ phải công tác song song với các máy phát khác đang cấp điện cho thanh cái đó. Lõi từ 1 có thể quay quanh gối đỡ 3. Phía ngồi cuộn 2 được đặt cuộn dây 4 và 5 lệch pha nhau 1 góc 1200 điện và được đấu với máy phát định hòa. Sau khi đóng mạch đưa đồng bộ kế vào hoạt động, dòng chạy trong các cuộn dây sẽ tạo thành 1 từ trường quay. Lõi từ 1 sẽ được quay theo chiều nhất định phụ thuộc vào tần số của điện áp trên thanh cái lớn hơn hay nhỏ hơn tần số của điện áp máy phát định hòa.
Nếu gọi:
fL là tần số của điện áp thanh cái.
fF là tần số của điện áp máy phát định hịa. thì:
+ Nếu fF > fL thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều kim đông hồ
+ Nếu fF < fL thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều ngược chiều kim đông hồ Tốc độ quay của kim tỷ lệ với hiệu tần số của lưới và máy phát.
Tại thời điểm tần số fF = fL và các véc tơ điện áp pha tương ứng trùng nhau thì kim số 6 sẽ cố định tại vị trí 0. 5 4 2 3 6 1 2 5 6 1 5 4 G 3 ~ T S R
Hình 5.4. Ngun lý hịa đồng bộ chính xác bằng phương pháp dùng đồng bộ kế.
Kết luận: Quy trình hịa đơng bộ chính xác có thể được thực hiện như sau:
- Khởi động diezel máy phát, ổn định tốc độ quay ở mức để tần số xấp xỉ tần số định mức.
- Kiểm tra xem điện áp hiệu dụng của máy phát và trên thanh cái đã bằng nhau chưa (nếu chưa bằng nhau phải điều chỉnh kích từ để điện áp bằng nhau).
- Quan sát hệ thống đèn, hay đồng bộ kế, chọn đúng thời điểm đóng máy phát vào mạng. Ta cần chú ý khi hòa nên chỉnh cho tần số điện áp máy phát định hòa lớn hơn tần
số của điện áp trên thanh cái một ít để khi đóng vào nó nhận ngay một lượng tải khoảng 5% công suất định mức là vừa.
d.Đồng bộ kế bằng đèn led.( hình 5.5)
Hình 5.5. Đồng bộ kế bằng đèn LED
d.1.Ứng dụng.
CSQ là một thiết bị điện tử tích hợp cả hai chức năng kiểm tra điều kiện hịa đồng bộ chính xác và thực hiện hịa đồng bộ. Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ được cung cấp như một thiết bị hỗ trợ q trình hịa đồng bộ bình thường. Nó ngăn chặn q trình hịa đồng bộ máy phát lên lưới khi các thơng số có thể điều chỉnh được vượt q giá trị cho phép.Bằng việc ngăn chặn việc hịa đồng bộ khơng đúng nó làm giảm nguy cơ gây hư hỏng cho lưới điện và thiết bị chuyển mạch.
RSQ là thiết bị hòa đồng bộ bằng điện tử khơng có rơ le kiểm tra điều kiện hịa .
d.2.Chức năng.
Ở phía đằng sau của CSQ được thiết kế để có thể chỉnh định các thơng số : sự sai khác điện áp, góc lệch pha và thời gian trễ.
Khi sự sai khác điện áp trong dải đặt trước, các đèn LED màu đỏ( được đánh dấu
V
)ở phía trước sẽ tắt, khi góc lệch pha trong khoảng đặt trước và cả điện áp máy phát và lưới đạt trên 75% điện áp định mức, đèn LED màu xanh ( được đánh dấu SYNC) sáng, rơ le được đóng sau thời gian trễ đặt trước.
Khoảng tham số có thể điều chỉnh được đặt đủ để đảm bảo an toàn, tuy nhiên rơ le kiểm tra hòa đồng bộ chỉ sử dụng cho các aptomat có thời gian đóng nhỏ hơn 200ms.
Phía trước của CSQ có một đèn LED chỉ thị sự sai khác pha giữa thanh cái ( lưới ) và máy phát.
Bằng cách thiết kế có một sự thay đổi dần cường độ sáng theo thứ tự của các đèn LED tạo thành vòng quay hướng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ.
Hình 5.6. Sơ đồ nguyên lý đồng bộ kế bằng đèn LED
+/. Khối chỉ báo :
Bộ biến đổi tìn hiệu góc lệch pha đưa ra một tín hiệu một chiều tỷ lệ với hiệu góc lệch pha tới khối điều khiển đèn LED. Khối này điều khiển 18 đèn LED màu đỏ sáng theo .
+/.Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ :
- So sánh góc lệch pha : kiểm tra tín hiệu một chiều ( tỷ lệ với góc lệch pha)
- Kiểm tra nguồn cấp : kiểm tra nguồn từ thanh cái và máy phát có đạt 75% điện áp định mức .
- Kiểm tra điên áp : kiểm tra hiệu hai điện áp V.Đèn Led màu đỏ sẽ sáng nếu
V
ở bên ngoài khoảng đặt trước.
Mỗi khối so sánh hoặc kiểm tra đều gửi một tín hiệu sẵn sàng đến khối “ sync.Logic ” khi các điều kiện trên đều thỏa mãn. Khi tất cả các điều kiện trên được thỏa mãn, khối “ Sync.Logic ” khởi động khối “ timer”.Khối này sẽ chạy trong sau thời gian đặt trước ( trong khoảng 0.1 1s). Khi khối “ timer” chạy, rơ le hòa đồng bộ được cấp nguồn. Tiếp điểm của rơ le được đóng lại, đèn LED màu xanh sáng trong 120ms.
4/.Sơ đồ đấu nối.
Hình 5.6. Phía sau của RSQ và CSQ
+/.Sơ đồ đấu nối.
Hình 5.7. Sơ đồ đấu nối 5.4.Hệ thống hịa đồng bộ tàu 34.000T
Vì mạch hịa đồng bộ cho 3 máy phát là hồn tồn tương tự nên chỉ trình bày cho máy phát số 1.
a.Giới thiệu phần tử của hệ thống :
- SA84.3 là nút ấn dùng để đóng áptomát của máy phát số 1 vào lưới.
- S34 là công tắc chọn máy phát cần hồ vào lưới có 5 vị trí đó là: OFF-DG1-DG2-DG3- OFF.
- K87.2,K87.4 là các rơle trung gian.
- V/V: là đồng hồ đo điện áp kép để đo điện áp của máy phát cần hoà và điện áp của thanh cái.
- F/F : là đồng hồ đo tần số kép để đo tần số của máy phát cần hoà và tần số của thanh cái.
- SYN: là đồng bộ kế để kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ.
- SA84.3, SA101.3, SA121.3 là các công tắc lựa chọn vị trí điều khiển từ xa hoặc tại chỗ cho các máy phát.
- SB170.2, SB170.4, SB170.6 là các cơng tắc hồ đồng bộ của các máy phát số 1, 2, 3. - PMS-DG1, PMS-DG2, PMS-DG3: (170) là các tiếp điểm điều khiển của máy tính ở chế độ tự động hoà đồng bộ.
- K170.21, K170.22, K170.23, K170.41, K170.42, K170.43, K170.61, K170.62, K170.63 là các rơle trung gian.
b.Hồ đồng bộ bằng tay :
+ Ta đưa cơng tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL.
+ Giả sử ta cần hoà máy phát số 1 vào lưới ta đưa cơng tắc lựa chọn máy phát cần hồ SA166.2/166 sang vị trí DG1 làm cho rơle trung gian K87.4/087 có điện đóng tiếp điểm 43-44/K87.4/087 vào làm cho rơle K87.2 có điện ta sẽ có:
- Rơle trung gian K87.4 và K87.2 có điện đóng các tiếp điểm của chúng ở page166 lại đưa điện áp từ thanh cái và từ máy phát số 1 vào các đồng hồ đo, hệ thống đèn và hệ thống đồng bộ kế.
- Tiếp điểm 43-44&03-04/K87.2/084 sẵn sàng cấp cho mạch điều khiển đóng mở aptomat chính.
- Điện áp từ thanh cái và từ máy phát số 1 được đưa tới đồng hồ vôn kế kép, đồng hồ đo tần số kép, đồng bộ kế, và hệ thống đèn để kiểm tra các điều kiện hoà đồng bộ. Quan sát các đồng hồ đo và đồng bộ kế. Khi các điều kiện hồ đồng bộ đã được thoả mãn thì:
- Ta ấn nút SB84.4/084 cấp điện cho cuộn XF nhả chốt đóng áptomat lên lưới như ở mạch điều khiển aptomat chính.
c. Hồ đồng bộ bán tự động :
- Ta đưa cơng tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL.
- Ta ấn nút ấn SB170.2 làm cho các rơle trung gian K170.21, K170.22, K170.23 có điện.
- K170.21 có điện đóng tiếp điểm 5-9/K170.21/170 để tự ni và mở các tiếp điểm 2- 10&3-1/K170.21/170 ra khống chế hoà máy phát số 2 và số 3.
- Các tiếp điểm của K170.22 và K170.23 đóng vào cấp điện cho khối DEIF HAS- 111DG (171). Bộ DEIF HAS-111DG có chức năng chọn thời điểm hồ cho máy phát.
- K170.23 có điện làm cho các tiếp điểm 6-10&8-12&7-11/084 thay đổi trạng thái tiếp sẵn sàng cấp điện cho mạch đóng aptomat lên lưới và cắt aptomat ra khỏi lưới.
- Khi các điều kiện hoà đã đủ thì khối DEIF HAS-111DG sẽ đóng tiếp điểm 9- 10/K171.2/171 vào cấp điện cho rơle K171.8. Tiếp điểm 6-10/K171.8/084 đóng váo cấp điện cho cuộn XF nhả chốt đóng máy phát lên lưới.
- Khi ta cần dừng Diesel-máy phát số1, để cắt aptomat chính của máy phát số 1 ra khỏi lưới ta san tải của máy phát số 1 sang cho các máy phát khác và sau đó ấn nút
SB84.8/084 để mở aptomat ra khỏi lưới. Quá trình hoạt động giống như ở mạch điều khiển aptomat chính.
d. Hòa đồng bộ tự động cho máy phát số 1 ( page 170):
- PMS-DG1, PMS-DG2, PMS-DG3 là các tiếp điểm được đưa ra từ máy tính để điều khiển hoà đồng bộ cho các máy phát.
- Khi ta bật công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí REMOTE làm cho tiếp điểm 11- 12/SA84.3/170 đóng vào sẵn sàng cho q trình tự động hồ máy phát số1.
- Điện áp của lưới và điện áp của máy phát số 1 được đưa tới đồng hồ vôn kế kép, nếu điện áp máy phát 1 chưa đủ định mức thì máy tính sẽ tự động điều chỉnh điện áp phát ra bằng điện áp định mức và bằng điện áp lưới.
- Việc so sánh và điều chỉnh tần số của lưới và máy phát cũng diễn ra tự động dựa vào máy tính.Giả sử nếu tần số của MF1 mà bị giảm thì bộ cảm biến tần số (Frequency Transducer) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS (page 083) thì ở đầu ra của nó 65-66/PMS DG1/089 đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.4 có điện làm cho 6-10/K89.4/089 đóng lại điện sẽ được cấp vào động cơ secvo( Governor ), Động cơ secvô sẽ quay theo chiều để làm tăng lượng dầu vào Diezen MF1 dẫn đến tần số của MF1 sẽ tăng. Đồng thời tiếp điểm của nó 3-11/K89.4/089 mở ra khống chế không cho mạch giảm nhiên liệu hoạt động.
- Nếu tần số của MF1 mà bị tăng lên thì bộ cảm biến tần số ( Frequency Transducer ) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS ( 083 ) đầu ra PMS DG1 63-64/089 đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.3 có điện làm 6-10/K89.3/089 đóng lại , điện sẽ được cấp vào động cơ secvô theo chiều ngược lại → giảm lượng dầu vào Diezen của MF1 dẫn đến giảm tần số của MF1. Đồng thời nó cũng làm mở tiếp điểm 3-11/K89.3/089 khống chế mạch quay động cơ secvô theo chiều tăng lượng dầu vào DG1.
- Khi các điều kiện hồ đã đủ máy tính sẽ đóng tiếp điểm 71-72/PMS-DG1/170 làm cho các rơle K170.21, K170.22, K170.23 có điện. Tiếp điểm của các rơle này đóng vào cấp nguồn cho bộ DEIF HAS-111DG/171 chọn thời điểm hồ để đóng máy phát lên lưới như ở chế độ bán tự động.