CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU HỆ THỐNG KÍCH TỪ UNITROL_6800 ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN HÀM THUẬN
2.1. TÌM HIỂU HỆ THỐNG KÍCH TỪ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ
2.1.3. Phân loại hệ thống kích từ [8]
2.1.3.1. Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều
Sơ đồ nguyên lý được thể hiện hình (2.2). Hệ thống kích từ loại này còn được gọi là DC – Exciter, bao gồm có máy phát điện một chiều (MFDC) và bộ điều khiển dòng kích từ dựa trên các tín hiệu đo lường dòng điện và điện áp đầu ra của máy phát.
Máy phát điện một chiều có hai dây quấn kích từ KTDC1, KTDC2 và cuộn KTMF là một cuộn kích từ của máy phát đồng bộ chính.
Khi khởi động, nhờ có từ dư ban đầu trên đầu cực máy phát kích thích sẽ xuất hiện một điện áp ban đầu. Giá trị điện áp đó khoảng vài phần trăm điện áp danh định.
Khi có điện áp kích thích quá trình tự kích sẽ diễn ra nhanh và đạt giá trị xác lập khi điều chỉnh RDC = 0 (Ω), điện áp kích thích sẽ đạt tới điện áp giới hạn, dòng điện kích thích đạt tới giới hạn. Để truyền động cho máy phát kích thích có thể dùng động cơ sơ cấp độc lập hoặc được gắn đồng trục với máy phát.
Việc truyền động cho máy phát kích thích nhờ gắn đồng trục với máy phát chính có ưu điểm là đơn giản, hạ giá thành, tốc độ quay ổn định và không phụ thuộc vào điện áp lưới tự dùng. Tuy nhiên nó có nhược điểm cơ bản là khi cần sửa chữa máy kích thích thì phải dừng máy phát điện chính và không thể thay thế được bằng nguồn kích thích dự phòng. Ngoài ra tốc độ quay của tua bin hơi quá lớn nên không thích hợp với máy phát điện một chiều. Do đó, phương pháp này chỉ sử dụng ở các máy có công suất nhỏ và tốc độ quay chậm.
Một phương pháp khác là sử dụng động cơ xoay chiều làm động cơ sơ cấp kéo theo máy kích thích. Nếu động cơ sơ cấp sử dụng điện áp lưới thì có nhược điểm là vận hành phức tạp, giá thành hệ thống kích từ cao, chịu ảnh hưởng của sự thay đổi tần số và điện áp lưới (nhất là trong trường hợp sự cố).
Do đó, trong phương pháp này thì phương án sử dụng động cơ được cung cấp điện từ máy phát điện xoay chiều nối cùng trục với máy phát điện chính phương án này có nhiều ưu điểm hơn.
Nhược điểm của hệ thống kích từ dùng máy phát một chiều là khi cần công suất kích thích lớn thì khó khăn cho việc chế tạo, đặc biệt là hệ thống chổi than cổ góp là vấn đề làm hạn chế công suất của máy kích thích. Bên cạnh đó, hằng số thời gian của hệ thống lớn và điện áp kích từ giới hạn không cao dẫn đến phạm vi điều chỉnh dòng kích từ hẹp và khả năng điều chỉnh chậm. Chính vì vậy, hệ thống kích từ loại này chỉ phù hợp cho các máy phát điện vừa và nhỏ.
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống kích từ một chiều
2.1.3.2. Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều
Sơ đồ nguyên lý được thể hiện hình (2.3). Hệ thống này còn được gọi là AC – Exciter loại Static Diode. Trong đó máy phát điện xoay chiều tần số cao được chế tạo theo kiểu cảm ứng, trong đó cuộn dây kích từ đặt ở phần tĩnh và Rotor của nó không có cuộn dây. Do kết cấu rãnh của Rotor mà khi nó quay làm cho từ thông thay đổi.
Cuộn dây kích thích KTAC2 được nối tiếp với phụ tải là cuộn kích thích KTMF của máy phát điện đồng bộ. Trục của máy phát chính quay thì máy phát kích thích phát ra điện áp cấp cho bộ chỉnh lưu để đưa ra dòng một chiều cấp cho mạch kích từ của máy phát đồng bộ. Việc điều chỉnh dòng điện kích thích của máy phát chính được thực hiện bởi bộ tự động điều chỉnh dòng điện kích thích của máy phát chính được thực hiện bởi bộ tự động điều chỉnh dòng kích từ trong cuộn dây KTAC1 thông qua các tín hiệu phản hồi từ các khối đo lường điện áp dòng điện.
Ưu điểm của hệ thống này kích thích loại này là khả năng tạo ra công suất kích thích tương đối lớn và có thể áp dụng cho các máy phát điện có công suất từ 100 MW đến 300 MW. Dòng điện một chiều sau khi chỉnh lưu có chất lượng ổn định (độ bằng phẳng cao). Ngoài ra, thiết bị làm việc với tần số cao còn có khả năng chống được nhiễu công nghiệp.
Nhược điểm của nó chính là có vành trượt và chổi điện để cung cấp dòng kích thích cho máy phát chính cho nên công suất bị hạn chế. Ngoài ra, hệ thống này còn có hằng số thời gian lớn nên độ tác động nhanh không cao.
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống kích từ dùng máy phát phụ 2.1.3.3. Hệ thống kích từ tĩnh
Sơ đồ nguyên lý được thể hiện hình (2.4). Các hệ thống kích từ đã trình bày ở trên đều có một điểm chung là thời gian tác động lớn (hằng số thời gian kích từ Te lớn bởi quá tính điện từ của máy phát kích thích).
Đây là một nhược điểm khiến cho yêu cầu kỹ thuật về chất lượng điện năng và tính ổn định của hệ thống điện rất khó được đảm bảo. Giải pháp cho vấn đề này là phải làm cho tín hiệu của bộ điều chỉnh tự động tác động trực tiếp vào điện áp kích từ, nhờ đó hằng số thời gian Te giảm xuống.
Dây quấn kích thích của máy phát đồng bộ được cấp dòng điện một chiều nhờ bộ chỉnh lưu có điều khiển. Nguồn điện cấp cho bộ chỉnh lưu là loại chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển. Bộ điều chỉnh kích thích nhận các tín hiệu phản hồi dòng điện và điện áp, điều chỉnh trực tiếp khối mạch chỉnh lưu, do đó thời gian tác động là rất nhanh.
Chính vì thế, hệ thống kích từ loại này được ứng dụng rọng rãi trong các máy phát công suất trung bình và lớn, có yêu cầu về chất lượng điều chỉnh cao.