4.2 Ứng dụng DVR trong thực tế
4.2.1 Kết quả khảo sát và các tham số ban đầu
Các kết quả khảo sát ban đầu trước khi thực hiện thiết kế DVR đã được tác giả thực hiện tại lưới điện nhà máy xi măng Hoàng Mai.
Hiện trạng của lưới điện nhà máy xi măng Hoàng mai
Các kết quả khảo sát bao gồm: Sơ đồ lưới điện, các tham số đường dây và các máy biến áp, công suất của trạm nguồn 220kV Nghi sơn Thanh Hóa, các phụ tải, các biến cố điện áp trên lưới điện...Phần này đã được trình bày ở phần trên và kết quả tổng hợp ở phụ luc 2 của luận án.
101
Tải nhạy cảm Biến tần-Động cơ quạt ID 142-FN1
Đây là loại phụ tải nhạy cảm có tính chất điển hình trong công nghiệp, nó có thể bị ảnh hưởng bởi chất lượng điện áp mà liên quan đến sự suy giảm của biên độ điện áp, thay đổi của góc pha điện áp lưới hoặc có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi tần số và méo dạng điện áp. Khi có biến cố điện áp xảy ra, các tham số của nguồn thay đổi quá mức, dẫn đến sự thay đổi điện áp, dòng điện hoặc tần số của biến tần vượt quá giá trị cài đặt của nó, ngay tức khắc các chế độ bảo vệ của biến tần được kích hoạt và động cơ có thể bị dừng hoạt động. Hình 4.3 mô tả tổ hợp Biến tần-động cơ ID 142-FN1 tại nhà máy xi măng Hoàng Mai.
Hình 4.3 Hình ảnh tổ hợp Biến tần-Động cơ quạt ID 142-FN1 tại nhà máy xi măng Hoàng Mai[13]
Hình 4.4 sơ đồ mô tả các thành phần cấu trúc cơ bản trong tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1.[14]
Tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1 được cấp nguồn bởi máy biến áp ba cuộn dây (nối dây kiểu Dd0yn11) có Sđm=2800kVA; Uđm= 6,3/0,69kV.
- Biến tần: SVTL 2K4, công suất Sđm=2400kVA của hãng ANSALDO (ITALIA), điện áp vào 690V.
Biến tần được sữ dụng có cấu trúc hai nhánh song song, mỗi nhánh kết cấu như một biến tần độc lập bao gồm phần chỉnh lưu kết nối với nghịch lưu cầu ba pha như được mô tả trong sơ đồ hình 4.4.
+ Phần chỉnh lưu: Gồm 02 bộ chỉnh lưu là 16RECT1 và 16RECT2; loại B6U 750/1000, chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển (Điốt), Điốt 750A-1000V của hãng Semikron. Mỗi bộ chỉnh lưu được làm mát cưởng bức bởi 01 quạt 1pha-220V.
+ Phần nghịch lưu: Nghịch lưu bao gồm 02 bộ, SVTL 1K2KN (Master) và SVPW 1K2K (Slave), sử dụng van bán dẫn IGBT
+ Các module và Card điều khiển:
Module nguồn GA1, GA2: Cung cấp nguồn cho INTVEC (interface Card) và các cảm biến đo (CT, PT load, encoder...)
Module nguồn ALIM: Cung cấp nguồn cho CONVEC Card.
a) Biến tần SVTL 2K4, Sđm=2400kVA
b) Động cơ CT560Y6: Pđm=1975kW, Uđm=610V, Iđm=2264A, nđm=1000v/p
102
INTVEC Card: Có nhiệm vụ kết nối với các CT(biến dòng), PT load, chuyển đổi điện- quang cho tín hiệu điều khiển IGBT và ngược lại cho tín hiệu sự cố pha của nghịch lưu.
CONVEC Card: Thành phần chính là vi xử lí VECON, là nơi xữ lý và chứa chương trình điều khiển nghịch lưu.
Các module và Card điều khiển đều nằm trên modunle nghịch lưu Master. Phần còn lại của 02 module SVTL 1K2KN và SVPW 1K2K là giống nhau, chúng bao gồm 03 trụ, mỗi trụ cho một pha điện áp, các trụ có thể tháo rời và thay thế độc lập, trên mỗi trụ có 06 cặp van IGBT loai FF600 R16KF4 600A-1600V, chúng được nối song song với nhau để tăng khả năng chịu dòng tải; 06 tụ điện 1100V-900F; 01 Card TGUN (Card khuếch đại và phân phối xung điều khiển đến các van IGBT)
Hình 4.4 Sơ đồ các thành phần cơ bản trong cấu trúc tổ hợp Biến tần-Động cơ ID 142-FN,[13]
+ Kháng lọc sau biến tần: Gồm 02 bộ, loại 3 pha, 28H, 1340A
+ Quạt làm mát nghịch lưu: Gồm 02 cái cho 02 bộ là loại động cơ 3 pha công suất 2,2kW, điện áp định mức 400V.
- Động cơ: CT560Y6, công suất Pđm=1975kW; Uđm=610V; Iđm=2264A; nđm=1000v/p;
fđm=50,3Hz; cos = 0,86; đm=96,0%; Hãng sản xuất: ANSALDO (YTALIA) với số sản xuất là 68188, năm sản xuất 1999, tiêu chuẩn IEC34-1, chứng chỉ IP55; Momen quán tính:
WR2=128,5kg.m2; Tổng khối lượng: 8000kg; Kiểu nối dây: ; Cách điện F.
Lựa chọn vị trí của DVR
Tải được bảo vệ là tổ hợp Biến tần-Động cơ ID 142-FN1, có công suất lớn (2400KVA), trong khi điện áp định mức lại thấp (610V), như vậy việc đặt DVR tại cấp LV là không hợp lý vì như thế tổn thất trên DVR sẽ rất lớn, do đó vị trí của DVR được lựa chọn đặt tại cấp điện áp 6,3 kV, vị trí phía trước máy biến áp có Sđm=2800kVA, Uđm= 6,3/0,96kV như được mô tả ở hình vẽ 4.5.
103
Trên hình 4.5 các ký hiệu được giải thích như sau: Điện áp và dòng điện 3 pha của bộ biến đổi VSC tương ứng được ký hiệu: uinva(t), uinvb(t), uinvc(t) và ifa(t), ifb(t), ifc(t). Điện áp và dòng điện tụ lọc được ký hiệu: ec,a(t), ec,b(t), ec,c(t). Điện áp và dòng điện thêm vào thông qua máy biến áp nối tiếp tương ứng được ký hiệu bởi: uinj,a(t)=ec,a(t), uinj,b(t)=ec,b(t), uinj,c(t)=ec,c(t) và iinj,a(t), iinj,b(t),iinj,c(t). Điện áp phía một chiều (DC-Line) được ký hiệu là:
udc(t).
Hình 4.5 DVR kết nối lưới điện tại vị trí có cấp điện áp 6,3 kV