BÀI 4: PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
2. Nguồn thao tác một chiều
2.1. Đặc điểm cấu tạo và đặc tính của ắc quy 2.1.1.Đặc điểm cấu tạo
Về đặc điểm cấu tạo ắc quy a xít gồm ba bộ phận chính là bình điện phân, các điện cực và dung dịch điện phân
Hình: 4.1. Cấu tạo bình ắc quy
- Bình điện phân được làm bằng thủy tinh, nhựa hóa học hoặc gỗ đã được xử lí hóa học.
- Các cực điện phân: Cực dương là các tấm ô xít chì (PbO2), cực âm là các tấm chì xốp (Pb)
- Dung dịch điện phân là a xít Sunfuaric (H2SO4) 2.1.2.Đặc tính của ắcquy
Sức điện động của ắc quy phụ thuộc vào tỷ trọng của dung dịch điện phân
= 0,84 + (4 – 1) Trong đó:
E: Sức điện động của ắc quy
γ: Tỷ trọng dung dịch γ = 1,21 -:- 1,25 kg/cm3
(Nếu γ quá lớn sẽ làm tăng quá trình sunphat hóa các bản cực của ắc quy)
Đặc tính phóng điện của ắc quy là đặc tính biến đổi điện áp trên các cực khi phóng điện:
= − . Trong đó:
UP : điện áp phóng tại thời điểm τ
E: sức điện động của ắc quy tại thời điểm phóng IP: dòng điện phóng
Rτ: nội trở của ắc quy tại thời điểm phóng
Dòng điện phóng càng lớn đặc tính phóng càng dốc và càng ít ổn định Dòng điện phóng ổn định thường ở chế đọ phóng 6 giờ hoặc 8 giờ
Hình 4.2. Đặc tính phóng của ắc quy 2.2.3. Các tham số của ắc quy
- Dung lượng là năng lượng mà ắc quy có thể cung cấp được khi phóng điện và được đo bằng A.h, nó phụ thuộc vào thời gian phóng và dòng điện phóng.
= .
- Dung lượng định mức của ắc quy là dung lượng tương ứng với một chế độ phóng nhất định (chế độ định mức) thường là chế độ phóng 6 giờ.
- Điện áp định mức là điện áp nhỏ nhất cho phép phóng điện trên các cực ắc quy trong giờ phóng đầu tiên ở chế độ phóng 6 giờ (UPđm = 2V). Đối với ắc quy a xít là 2V, ắc quy kiềm là 1,25V.
- Dòng điện phóng IP: Với chế độ phóng khác nhau thì giá trị của IP cũng khác nhau.
+ Chế độ làm việc lâu dài (τ = 1h): IP không vượt quá 5IP(10h)
+ Chế độ làm việc ngắn hạn (τ = 5 giây): IP không vượt quá 12IP(10h)
2.2. Các sơ đồ làm việc của ắc quy
Mỗi bình ắc quy có điện áp rất nhỏ, để sử dụng được người ta nối tiếp nhiều bình lại với nhau tạo thành tổ ắc quy, tùy theo điện áp cần thiết mà số lượng ắc quy được mắc vào nhiều hay ít.
Trong các nhà máy thủy điện và trạm biến áp lớn người ta dùng các tổ ắc quy có điện áp 110 -:- 220V, ở các trạm biến áp nhỏ có thể dùng nguồn một chiều 24 -:- 48V.
Thông thường tại các nhà máy thủy điện và trạm biến áp có công suất đến 50MW dùng một tổ ắc quy 220V, ở các nhà máy thủy điện và trạm biến áp lớn hơn người ta dùng hai tổ ắc quy 22V.
Tùy theo từng nhà máy người ta có thể thực hiện các sơ đồ làm việc khác nhau của tổ ắc quy: Trong các nhà máy kiểu cũ người ta dùng sơ đồ phóng nạp, hiện nay người ta hay dùng sơ đồ phụ nạp thường xuyên.
2.2.1. Sơ đồ nối ắc quy theo chế độ phóng nạp
Là chế độ mà bộ ắc quy làm việc ở chế độ phóng đến khi điện áp giảm tối thiểu thì sẽ chuyển sang chế độ nạp, lúc này thiết bị nạp sẽ vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải.
Hình 4.3. Sơ đồ nối ắc quy theo chế độ phóng nạp CD1 – Cầu dao chuyển mạch
A – áp tô mát một chiều Fn – máy phát nạp
T1, T2 – tay gạt chổi than phóng và nạp
- Trong chế độ phóng điện cầu dao CD1 ở vị trí 1, áp tô mát A mở, cầu dao CD2 ở vị trí đóng, tay gạt phóng T1 ban đầu ở vị trí n0 sau đó tự chuyển dần về phía bên phải để duy trì điện áp không đổi trên thanh góp phụ tải.
- Kết thúc quá trình phóng điện T1 ở vị trí cuối cùng. Điện áp đặt lên mỗi ắc quy ở cuối quá trình phóng từ 1,75 đến 1,8V.
- Trong chế độ nạp điện áp máy phát nạp Fn được khởi động và điều chỉnh điện áp đầu cực lớn hơn trên thanh góp phụ tải 20%.
- Cầu dao CD1 chuyển sang vị trí 2, tay gạt ở tận cùng phía bên phải có số bình lớn nhât, sau đó đóng áp tô mát A để phát điện vừa nạp điện và vừa cung cấp cho thanh góp phụ tải.
Để duy trì điện áp trên thanh góp thanh gạt T1 tự động dịch chuyển dần sang phía bên phải và điện áp đầu cực máy phát được điều chỉnh tăng dần và khi kết thúc quá trình nạp, tay gạt T2 ở phía tận cùng với số lượng bình lớn nhất. Điện áp được đặt lên mỗi ắc quy ở cuối quá trình nạp từ 2,6 đến 2,7V.
- Khi làm việc theo sơ đồ này, tổ ắc quy phải đảm nhận toàn bộ phụ tải một cách lâu dài. Máy phát nạp chỉ đóng vào làm việc trong thời kỳ nạp điện cho ắc quy sau khi chúng đã phóng điện đến mức giới hạn cho phép.
- Công suất máy phát nạp phải đủ lớn để vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải chính.
- Nhược điểm chính của sơ đồ là sự phóng điện sâu thường xuyên của ắc quy làm hao mòn nhanh vật liệu tác dụng của các bản cực và vận hành phức tạp.
2.2.2. Sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên
Fn máy phát phụ nạp, Ff máy phát phụ nạp thường xuyên,
A1 A2 áp tô mát một chiều, CLĐ hệ thống chỉnh lưu (có thể dùng thay Ff) Hình 4.4. Sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên - Chế độ làm việc bình thường cầu dao CD1, CD3 ở vị trí 1, áp tô mát A3 đóng . - Máy phát Ff làm việc thường xuyên vừa cung cấp cho phụ tải trên thanh góp vừa phụ nạp thường xuyên cho bộ ắc quy chính.
- Ở chế độ này ắc quy không làm việc với chế độ phóng và nó chỉ thực hiện chế độ phóng khi có phụ tải nhảy vọt trên thanh góp.
- Máy phát nạp Fn và phụ nạp Ff có thể làm việc thay thế khi cắt Ff thì sẽ đóng Fn. - Trường hợp một máy phát nào đó hỏng thì sơ đồ sẽ làm việc theo chế độ phóng nạp.
- Các tay gạt T1, T2 thay đổi vị trí để cắt bớt hay thêm bình ắc quy nhằm giữ điện áp trên thanh góp không đổi trong quá trình vận hành phù hợp với chế độ làm việc của nó.
- Đặc điểm chính của sơ đồ này là tổ ắc quy luôn được nạp đầy do đó tính dự trữ cao, tính linh hoạt trong vận hành cao hơn và công tác vận hành cũng dễ dàng hơn.
- Tuy nhiên trong điều kiện vận hành phải định kỳ phóng cho bộ ắc quy để đảm bảo chế độ làm việc cho chúng.
- Nhược điểm chính của sơ đồ này là số ắc quy điều chỉnh không được phụ nạp thường xuyên.
- Trong thực tế người ta thường dùng phổ biến hệ thống chỉnh lưu có điều khiển để cung cấp cho phụ tải, chế độ làm việc của nó làm việc thay cho Ff (máy phát phụ nạp thường xuyên).