CHƯƠNG III ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HÒA ĐỒNG BỘ CÁC MÁY PHÁT TRÊN TÀU VÀ PHÂN CHIA TẢI KHI CÁC MÁY PHÁT CÔNG TÁC SONG SONG
3.3. Giới thiệu chung về hòa đồng bộ & mạch hòa đồng bộ tàu 34000T
3.3.2. Các phương pháp hòa đồng bộ
- Tự hòa đồng bộ : là quá 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 dòng lớn không thể áp dụng cho trạm phát điện tàu thủy vì công suất của máy phát muốn hòa tương đương với công 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. Hòa đồng bộ cũng có thể chia làm hai cách : hòa đồng bộ chính xác và hòa đồng bộ thô.
Hòa 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 hòa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát công tác song song có các phương pháp sau :
- Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn tắt.
- Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay.
- Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác sử dụng đồng bộ kế.
Sau đây sẽ giới thiệu các phương pháp kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát vào công tác song song.
a.Hòa 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 hòa và điện áp của lưới bằng vôn 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.
Hình 3.7. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn tắt.
Thực tế, các bóng đèn L1, L2 thường được sử dụng là các loại bóng đèn sợi đốt vì thế không 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 toán để trừ đi thời gian trễ do thao tác cơ khí chậm. Khi aptomat được đóng lên lưới, quá trình hòa 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 hòa đồng bộ chính xác. Hệ thống đèn quay không 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 3.8 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 hòa.
Thời điểm đóng máy phát lên lưới hòa đồng bộ là thời điểm đèn L1 tắt và đèn L2 + L3 sáng như nhau.
Hình 3.8. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay.
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 ngoài 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 hòa.
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
5 1 4
G 3 ~ T
S R
Hình 3.9. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp dùng đồng bộ kế.
Kết luận: Quy trình hòa đông 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 3.10. 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 hòa đồng bộ chính xác và thực hiện hòa đồng bộ. Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ được cung cấp như một thiết bị hỗ trợ quá trình hòa đồng bộ bình thường. Nó ngăn chặn quá trình hòa đồng bộ máy phát lên lưới khi các thông số có thể điều chỉnh được vượt quá giá trị cho phép.Bằng việc ngăn chặn việc hòa đồng bộ không 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 không có rơ le kiểm tra điều kiện hòa . d.2.Chức năng.
Ở phía đằng sau của CSQ được thiết kế để có thể chỉnh định các thông 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.
d.3.Sơ đồ nguyên lý.
Hình 3.11. 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 ∆ϕ tới khối điều khiển đèn LED. Khối này điều khiển 18 đèn LED màu đỏ sáng theo ∆ϕ.
+/.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.
d4.Sơ đồ đấu nối.
+/. Phía sau của RSQ và CSQ.
. Phía sau của RSQ và CSQ +/.Sơ đồ đấu nối.