.Phân bố tải cho các máy phát đồng bộ công tác song song

a. Khái niệm chung :

-Tải của máy phát đồng bộ ta quan niệm là tổng của hai loại tải tác dụng P và tải vô công Q.Tải tác dụng của máy phát tỉ lệ thuận với mô men trên trục của nó nên sự phân chia tải tác dụng giữa các máy phát công tác song song là sự phân chia mô men cản trên trục của máy phát được thực hiện nhờ thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào động cơ thông qua bộ điều tốc,cịn tải vơ cơng của máy phát ta quan niệm là tải mang tính cảm kháng và dung kháng nhưng ta chỉ quan tâm đến tải mang tính cảm kháng.Việc thực hiện phân bố tải phản tác dụng nhờ thay đổi trị số dịng kích từ.Vì vậy mạch phân bố tải vơ cơng nó phải liên quan đến hệ thống điều chỉnh điện áp

b. Qui định của đăng kiểm :

Sự chênh lệch tải vô công giữa hai máy phát công tác song song không được vượt quá

10% công suất vô công định mức của máy lớn nhất.Nếu có sự phân bố tải vơ cơng khơng đều vượt quá giá trị cho phép thì nó sẽ dẫn đến hậu quả sau :

- Máy phát này nhận tồn bộ tải vơ cơng của máy phát kia dẫn đến nó tự động cắt ra khỏi mạng do hiện tượng quá dòng

-Hiệu suất sử dụng máy phát có tải vơ cơng lớn sẽ rất thấp

- Tăng tổn hao trong các cuộn dây vì ln có dịng cân bằng chạy trong các máy cơng tác song song

Trong thực tế để thực hiện phân bố tải vô công cho các máy phát người ta ứng dụng ba phương pháp sau :

1.Điều khiển đặc tính ngồi của máy phát 2.Tự điều chỉnh phân bố tải vô công 3.Nối dây cân bằng

Phương pháp 1 và 2 chỉ có thể áp dụng được cho các máy phát có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch hoặc một phần theo độ lệch (kết hợp).Phương pháp 3 thường áp dụng cho các máy phát có hệ thống điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc phức hợp.

c. Các phương pháp phân bố tải vô công :

*Phương pháp điều khiển đặc tính ngồi :Phương pháp này người ta tạo ra một mạch

hoặc một khối nào đó trong hệ thống điều chỉnh điện áp để có thể điều khiển được độ nghiêng của đặc tính (thay đổi độ hữu sai của đặc tính)

I2 Ip U 1 2 Uo Udm I1 0

Có hai cách để thực hiện phương pháp này :

-Cách 1 :Lấy tín hiệu từ dịng kích từ

-Cách 2 :Lấy tín hiệu từ dịng tải của máy phát +Lấy tín hiệu từ dịng kích từ :

F kt Rdc Uo U R S T TH SS BD R Hình 8:Sơ đồ ngun lí u=u0-(uF uR) lúc chưa có R : u=u0 -uF

ta lấy tín hiệu dịng kích từ thơng qua biến dịng một pha trước chỉnh lưu và khép kín qua biến trở R như sơ đồ.

Trường hợp chưa có tín hiệu từ biến dịng thì u sẽ lớn hơn trường hợp đã có tín hiệu dịng lấy từ biến dịng.Vì vậy khi ta điều chỉnh tăng R lên thì đặc tính ngồi của máy phát càng mềm (độ hữu sai của đặc tính càng lớn) =>Phương pháp này khơng được ứng dụng nhiều vì giới hạn điều chỉnh của nó khơng lớn lắm.

+Lấy tín hiệu từ dịng tải :Phương pháp này được ứng dụng nhiều nhất trên tàu thủy.

F kt CL TH SS Uo R T R S BD 0 I I I .R U U U I S R T T TT TP URS TT I .RTP

Hình 9:Đồ thị véc tơ Hình 10:Sơ đồ ngun lí uv=uRS+uR

u=u0 -(uRS uR )

Thành phần dòng phản tác dụng ITT tạo nên điện áp ITT.R vng góc với URS.Điện áp này làm thay đổi lớn của uv đưa đến so sánh ở mức độ bé,còn điện áp rơi trên R do thành

phần phản tác dụng ITP tức là ITP.R gây nên sự thay đổi lớn của uv nên thành phần này chủ yếu thay đổi dịng kích từ của máy phát.Khi tăng chiết áp R thì điện ápu càng nhỏ và như vậy dịng kích từ càng bé đi và đặc tính càng mềm xuống.

Để thực hiện việc điều chỉnh độ nghiêng của đặc tính ngồi chính xác hơn ta nối thêm với điện trở một cuộn kháng X như hình sau :

S T I I I U U U U Uo I .R I .X N A B R TP RS TT TP T M TT C F kt R S T BD X R Uo SS TH CL 0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Hình13:Đồ thị véc tơ Hình 14: Sơ đồ ngun lí Xét tam giác ABC và tam giác NMA có:u0=IT.R.sin -IT.X.cos

u0=ITP.R-ITT.X

u=u0-u0 =u0-ITP.R+ITT.X

Như vậy với mục đích thay đổi mức độ nghiêng của đặc tính ngồi của máy phát ta chỉ cần thay đổi biến trở R và biến trở cảm kháng X.Càng tăng R càng tăng độ ổn định công tác song song nhưng đồng thời làm tăng sai số của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp.Để giảm bớt sai số đó ta phải điều chỉnh chọn giá trị X cho phù hợp.

*Tự điều chỉnh phân bố tải vô công :

Khi ứng dụng phương pháp điều khiển độ nghiêng của đặc tính ngồi thường gặp một số hạn chế như trong lắp ráp,trong sửa chữa,thử nghiệm cần phải khảo sát,đo đạc chính xác để chỉnh độ nghiêng của đặc tính.Mặt khác do thơng số của các phần tử trong mạch bị trôi điểm cơng tác vì sự tác động của nhiều yếu tố ngồi môi trường như nhiệt độ,độ ẩm và sự già hóa của bản thân dẫn đến độ nghiêng của các đặc tính ngồi hay thay đổi khác nhau

-Phương pháp này chủ yếu dựa trên tín hiệu phân bố tải vơ cơng khơng đều giữa các máy công tác song song

Tín hiệu điện áp uRS và dòng pha T cộng đưa đến cầu chỉnh lưu hai nửa chu kì.Tồn bộ điện áp một chiều đặt lên điện trở R6

U6=(Kn.URS+Rz.sin).KP

Knvà KP là hệ số truyền đạt của biến áp và biến dòng

R6 được đấu song song bằng dây đấu cân bằng qua cuộn cảm X3 và R5 giống hệt như các máy phát khác.Nếu hai máy được phân bố tải vô công như nhau,điện áp đặt trên hai điện

trở R6 bằng nhau,khơng có dịng chạy trong mạch và trên các điện trở R5 khơng có điện áp rơi.Nếu một trong hai máy phát nhận tải vô công nhiều hơn máy kia thì điện áp đặt trên R6 của máy đó sẽ lớn hơn điện áp đặt trên R6 của máy kia.Trong mạch xuất hiện dòng cân bằng và gây ra điện áp rơi trên hai điện trở R5.Điện áp rơi này được đưa đến các bộ tự động điều chỉnh điện áp BĐC1 và BĐC2 như một tín hiệu phụ làm thay đổi Ikt của máy phát theo chiều hướng cân bằng điện áp trên R6 (cân bằng tải vô công cho hai máy phát )cuộn X3 có chức năng san phẳng dịng cân bằng để khơng gây ra nhiễu loạn của hệ thống điều chỉnh điện áp.Thông qua việc thay đổi Rz và hệ số truyền đạt của biến áp và biến dịng có thể khẳng định phân bố tải vô công đều giữa các máy phát công tác song song không phụ thuộc vào sự biến đổi các thông số khác của hệ thống

-Tín hiệu điều chỉnh tải vô công được đưa đến điểm nhạy cảm nhất của hệ thống như khâu tạo xung =>khuyếch đại rất mạnh

-Phương pháp này sự chênh lệch tải vô công không vượt quá 5%.

F R S T BD BA R6 R5 TĐĐCĐA1 X3 R TĐĐCĐA2 X3 R6 R5 + + + - + - - => MF2

Hình 15: Sơ đồ nguyên lí phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công *Phân bố tải vô công bằng cách nối dây cân bằng :

Hai phương pháp trên chỉ có thể áp dụng được cho các máy phát có hệ thống điều chỉnh

điện áp có phần theo độ lệch hoặc theo độ lệch,cịn đối với các máy phát có hệ thống điều chỉnh điện áp đơn thuần theo nhiễu loạn (phức hợp pha,phức hợp dịng) thì phải áp dụng phương pháp nối dây cân bằng.Việc nối dây cân bằng có hai cách :

1.Nối dây cân bằng phía một chiều 2.Nối dây cân bằng phía xoay chiều +Nối dây cân bằng phía một chiều :

Để nối dây cân bằng phía một chiều để thực hiện việc phân bố tải vơ cơng cần có các điều kiện sau :

-Đặc tính từ hóa của hai máy phát phải giống nhau -Điện áp kích từ của hai máy phát phải bằng nhau

Nối dây cân bằng phía một chiều tức là nối song song các cuộn kích từ của các máy phát với nhau

Ikt

I o

0

Khi đấu song song các cuộn kích từ của các máy phát đang công tác song song sẽ khẳng

định được sự thay đổi đồng thời dịng kích từ của các máy phát qua đó khẳng định được sự ổn định phân bố tải vơ cơng

+Nối dây cân bằng phía xoay chiều : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Khi điện áp kích từ hoặc đặc tính từ hóa của các máy phát khác nhau ta có thể thực hiện nối dây cân bằng.Giả sử hai máy phát có cùng cơng suất và đang nhận tải tác dụng bằng nhau,tải vô công khác nhau.Máy nào nhận tải vơ cơng nhiều hơn thì dịng tải của nó sẽ lớn hơn,điều đó làm cảm ứng trong cuộn áp sức điện động của hai máy khác nhau và gây ra dòng cân bằng chạy trong các quận áp,dịng này có xu hướng làm giảm dịng kích từ của máy phát mà nhận tải vô công nhiều hơn và làm tăng kích từ của máy phát nhận tải vơ cơng ít hơn

Nối thông qua cuộn cảm :

1 2

*Phân bố tải tác dụng của các máy phát đồng bộ công tác song song :

Phân bố tải tác dụng cho các máy phát đồng bộ công tác song song được quyết định bởi

đặc tính cơ của bộ điều tốc Diezen truyền động máy phát

0 n P 1 2 n dm P1 P2

Theo qui định của đăng kiểm tải tác dụng của hai máy phát phải được phân bố đều nhau.Sự chênh lệch không được vượt quá giới hạn 10% công suất tác dụng định mức của máy phát lớn nhất.Muốn phân bố tải đều giữa hai máy đặc tính bộ điều tốc phải giống hệt nhau về độ nghiêng.

0 p

n

ĐCXC

MFXC

Hình 16:Đặc tính cơ Hình 17:Sơ đồ ngun lí E U Xp I E I.Xp

Hình 18 :Sơ đồ tương đương Hình 19 :Sơ đồ véc tơ

0 90 180 0 a Po Pmax P B A 0 0 0b 0 P=f( )0 Hình 20:Đồ thị đặc tính cơng suất P=U.I.cos= Xp U E. .sin

Từ đồ thị của máy phát ta thấy việc tăng công suất truyền đạt của máy phát khi E và U không đổi chỉ thực hiện bằng cách thay đổi góc  .Góc  biểu thị vị trí của rơto trong khơng gian đó là góc lệch giữa trục của từ trường do dịng ở stato gây ra và trục từ trường do dịng chạy ở rơto gây ra hoặc là góc lệch giữa E và U.Như vậy khi thay đổi tải tác dụng là ta thay đổi lượng dầu vào động cơ và chính là thay đổi góc  .Khi máy phát nhận thêm tải tác dụng do điện áp giảm xuống nên bộ điều chỉnh điện áp phải điều chỉnh tăng dịng kích từ để giữ cho U=const làm cho E phải tăng lên

Từ công thức P=U.I.cos=

Xp U E.

.sin :nếu E tăng và  tăng trong giới hạn từ 0900 dẫn đến P tăng.Nếu điểm công tác máy phát nằm trong đoạn  =0900 tức là dP/d >0 thì hệ thống ổn định,cịn khi  =9001800 thì dP/d <0 hệ thống mất ổn định.

*Phân chia tải trên tàu AP SVETI VLAHO

*Phân chia tải tác dụng :(Sơ đồ Page 089,Page109,Page129)

Việc phân chia tải tác dụng cho các máy phát đồng bộ công tác song song được thực hiện bởi các bộ điều tốc của động cơ Diezen.Muốn các máy phát nhận tải tác dụng như nhau thì ta phải tiến hành dịch chuyển sao cho đặc tính của các Diezen lai các máy phát đó phải trùng khít lên nhau,việc này được thực hiện nhờ điều chỉnh lượng nhiên liệu đưa vào Diezen lai máy phát.

Việc phân chia tải tác dụng tàu AP SVETI VLAHO được thực hiện bằng cách điều khiển tay điều khiển S33 để thay đổi chiều quay của động cơ secvo M tác động đến thanh răng nhiên liệu cấp nhiên liệu hoặc giảm nhiên liệu vào Diezen lai máy phát từ đó thay đổi tốc độ Diezen lai máy phát.

+Giới thiệu phần tử :

-S33 :Công tắc điều khiển chiều quay động cơ séc vơ 3 vị trí (Lower-Off-Raise) -K89.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF1)

-K89.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF1) -K109.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF2) -K109.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF2) -K129.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF3) -K129.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF3) -M :Động cơ séc vô

-REC89.1 :Biến áp và bộ chỉnh lưu (AC220V-DC24V) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

+Phân chia tải tác dụng bằng tay :

Giả sử cho máy phát 1 vừa được hòa vào lưới,khi mới hịa máy phát 1 vào lưới thì máy phát 1 chưa nhận tải,muốn máy phát 1 nhận tải ta tiến hành làm như sau :

-Đưa Công tắc S33 của MF2 hoặc MF3 về phía giảm (để chuyển tải từ máy phát 2) đồng thời ta đưa cơng tắc S33 của máy phát 1 về phía tăng nhận tải

-Giả sử khi đưa S33 của MF2,MF3 về phía giảm Lower lúc này nguồn được lấy từ máy phát 220V qua bộ chỉnh lưu thành một chiều cấp cho rơle K109.3,K129.3 đóng tiếp điểm của chúng ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ secvo M quay theo chiều giảm nhiên liệu và mở tiếp điểm khống chế rơle tăng K109.4,K129.4. Còn ở máy phát 1 thì ngược lại rơle tăng K89.4 được cấp nguồn đưa đến điều khiển động cơ secvo quay theo chiều tăng nhiên liệu.Việc phân chia tải tác dụng được dừng lại khi tải tác dụng đã được phân bố đều.

*Tự động phân chia tải tác dụng :

Việc tự động phân chia tải tác dụng cho các máy phát công tác song song được quyết

định bằng việc tự động điều chỉnh bộ điều tốc của động cơ truyền động cho máy phát.Để tự động điều chỉnh đặc tính của bộ điều tốc giữa các máy sao cho giống hệt nhau.

Như vậy trong quá trình phân chia tải tác dụng đã thay đổi lượng dầu vào động cơ truyền động chính là thay đổi góc δ.Khi máy phát nhận thêm tải tác dụng,điện áp giảm,bộ điều chỉnh điện áp phải điều chỉnh dịng kích từ giữ cho U=const và như vậy là E tăng lên làm điện áp tăng để ổn định điện áp cho máy phát.

+Phân chia tải phản tác dụng :

Trạm phát điện hầu hết được bố trí để các máy phát cơng tác song song,trên tàu thủy người ta quan tâm đến vấn đề phân bố tải cảm kháng và tải tác dụng.Việc thay đổi tải cảm kháng được thực hiện nhờ thay đổi dịng kích từ mà dịng kích từ lại phụ thuộc vào hoạt động của bộ tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch AVR.

Theo qui định của Đăng Kiểm thì sự chênh lệch tải vơ cơng giữa các máy phát công tác song song không được vượt quá 10% công suất vô công định mức của máy lớn nhất Ở trên tàu AP SVETI VLAHO sử dụng phương pháp điều khiển độ nghiêng đặc tính ngồi để phân bố tải vơ cơng :

1.Đặc tính máy phát 1 2.Đặc tính máy phát 2

3.Đặc tính cơng tác song song

Udm U Uo 23 1 It I2 I1 I2 I1 0 +Sơ đồ phân bố tải vô công (Page 091)

Khi các máy phát cơng tác song song với nhau thì việc phân chia tải vơ cơng phải được thực hiện tránh hiện tượng một máy quá tải còn máy kia thì non tải.Ngun nhân chính là do đặc tính của chúng khơng trùng nhau,có máy nhận nhiều tải vơ cơng hơn nên dịng tải tăng lên.Để điều khiển được độ nghiêng của đặc tính ngồi thì người ta lấy tín hiệu từ dịng tải.Các tín hiệu dịng tải từ ba máy phát được đưa ra từ bộ AVR ở chân C3,C4 khống chế bởi tiếp điểm thường đóng của các aptomat tương ứng khi công tác song song.Khi aptomat của máy phát chính chưa đóng thì các rơ le K85.21,K105.21,K125.21 chưa có điện,dây cân bằng chưa được nối.

Giả sử máy phát 1 và 2 đang cơng tác song song nhưng dịng tải của máy phát 1 lớn hơn dòng tải máy phát 2.Khi đó qua các biến dịng

TA81.24,TA101.24.Tín hiệu dịng gửi qua bộ AVR và được nối với nhau,chúng được so