5) Các nội dung của Báo cáo
4.2.2 Thiết kế phần cứng hệ EPM
4.2.2.1 Tính năng kỹ thuật các mạch đo
§ Mạch đo điện áp: đầu vào trực tiếp điện giữa hai pha L1-L2 500VAC, đầu ra cách ly 0-10VDC, có 3 mạch
§ Mạch đo dòng điện: đầu vào 5AAC từ Biến dòng, đầu ra cách ly 0- 10VDC, có 9 mạch
§ Mạch đo tần số: đầu vào 500VAC, đầu ra cách ly 0-6VAC, có 3 mạch
§ Mạch đo công suất: đầu vào trực tiếp điện ba pha L1-L2-L3 500VAC và 3 dòng 3 pha I1-I2-I3 0-5AAC qua Biến dòng, đầu ra cách ly 0-10VDC (<2VDC là công suất ngược, >2VDC là công suất thuận), Nguồn nuôi 24VDC, có 2 mạch cho 2 máy phát
4.2.2.2 Tính năng kỹ thuật module giám sát và điều khiển
Hai loại module này có phần cứng giống nhau trên cơ sở dùng chip AVR Atmega16/32 với các tính năng sau:
§ 04 lối vào tương tự, 0-10VDC hoặc 1-20mA; 10bits
§ 01 lối vào xung, 6VAC, dải tần số 0.01Hz đến 100.00Hz, cách ly quang
§ 16 lối vào số, 0-5VDC, cách ly quang, có LED báo
§ 16 lối ra số Transistor, 50mA/24VDC, cách ly quang, có LED báo § Cổng truyền thông RS485
§ Nguồn nuôi 24VDC/250mA
4.2.2.3 Sơ đồ khối chức năng module hòa tự động các máy phát
Đồng bộ hóa máy phát là một nhu cầu cần thiết đối với các trạm phát điện trên tàu khi cần công tác song song do công suất tải tiêu thụ tăng và công suất phát của một máy phát đơn lẻ không đủ cấp cho tải tiêu thụ. Sự đồng bộ hóa là sự đồng nhất về dạng điện áp đầu ra của máy phát xoay chiều đồng bộ với dạng điện áp của hệ thống điện xoay chiều khác. Đối với hai hệ thống được kết nối và đồng bộ hóa trong chế độ làm việc song song thì phải thỏa mãn 5 điều kiện sau:
• Số pha của các hệ thống là phải bằng nhau • Các pha phải có cùng chiều quay
• Biên độđiện áp của hai hệ thống phải bằng nhau • Tần số của hai hệ thống phải bằng nhau
• Hai hệ thống phải có cùng góc lệch pha.
Hai điều kiện đầu được xác định khi lắp đặt và đấu nối. Bộ tự đồng bộ hóa thực hiện đồng nhất các điều kiện còn lại (điện áp, tần số và pha) trước khi phát lệnh đóng máy cắt vào làm việc song song.
Một mạch tựđộng hòa đồng bộ hoàn chỉnh phải có các chức năng sau: • Kiểm tra điện áp máy phát định hòa và điều chỉnh tiến tới cân bằng
điện áp với lưới.
• Kiểm tra tần số máy phát định hòa và điều chỉnh tần số máy phát tiến tới giá trị cân bằng với lưới.
• Lựa chọn thời điểm phát tín hiệu đóng máy cắt máy phát. • Tựđộng đóng lặp lại khi đồng bộ hóa không thành công.
Trong thực tế thì việc thỏa mãn đầy đủ các điều kiện trên là rất khó thực hiện (hai máy phát hoàn toàn cân bằng về điện áp, tần số và pha là rất
khó). Do đó hệ thống tự động hòa đồng bộ sẽ cho phép thực hiện theo một sai số nhất định theo qui định cho phép của đăng kiểm.
Điện áp của các máy phát trong một hệ thống song song phải được đồng nhất với sai lệch phần trăm nhỏ để giảm tối đa dòng công suất phản kháng trong hệ thống. Nếu khi làm việc song song điện áp của hai máy phát đồng bộ không bằng nhau thì sẽ tạo ra dòng điện phản tác dụng trong hệ thống và theo sau nó là giảm hiệu suất hệ thống. Nếu điện áp máy phát thấp hơn điện áp lưới thì công suất phản tác dụng sẽ được kéo từ lưới và được sử dụng để kích thích máy phát tới điện áp cao hơn điện áp lưới. Trong trường hợp điện áp máy phát quá thấp thì dòng công suất phản kháng có thể gây nguy hiểm cho các cuộn dây máy phát.
Hình 4. 4: Sơđồ khối chức năng module hòa tự động các máy phát
Tín hiệu cho phép Lưới MF Mạch đồng nhất điện áp Mạch đồng nhất tần số Mạch phát hiện pha Lựa chọn thời gian Mạch điều khiển đóng máy cắt Mạch điều khiển liên động Khối điều khiển điện áp Khối điều khiển tốc độ Đóng máy cắt Máy phát
Mạch đồng bộ hóa sẽ thực hiện đồng nhất tần số và pha bằng cách đưa tín hiệu tới bộ điều chỉnh điện áp và bộ điều tốc. Tín hiệu này tương ứng với việc tăng hoặc giảm tốc độ để đồng nhất tần số và pha của máy phát này với hoặc thanh cái Utility hoặc máy phát khác đang sử dụng. Sau khi máy cắt được đóng và máy phát này trong tình trạng on-line (đang làm việc với lưới), thì tín hiệu đầu ra từ bộđồng bộ EPM thường được ngừng kết nối hoặc không cho phép.
Chức năng của các khối trong sơ đồ Hình 4.4:
- Mạch đồng nhất điện áp: Thực hiện đo điện áp máy phát và lưới, so sánh và đồng nhất điện áp máy phát với điện áp lưới. Để thực hiện đồng nhất điện áp, mạch sẽ phát tín hiệu tới khối điều khiển điện áp. - Khối điều khiển điện áp: Thông thường là một rơ le bên trong bộ hòa
đồng bộ, thực hiện tăng giảm điện áp bằng cách thay đổi trạng thái đóng mở của rơ le và từđó điều khiển bộđiều chỉnh điện áp máy phát - Mạch đồng nhất tần số: Thực hiện đo, so sánh và đồng nhất tần số
máy phát với lưới.
- Khối điều khiển tốc độ: Thông thường là các rơ le bên trong bộ tự động hòa đồng bộ, thực hiện tăng giảm tần số bằng cách thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho động cơ lai
- Mạch phát hiện pha: Mạch có chức năng so sánh, xác định góc lệch pha giữa điện áp máy phát với lưới, từ đó để lựa chọn thời điểm đóng máy cắt đưa máy phát vào làm việc song song.
- Khối lựa chọn thời gian: Khối có chức năng cho phép lựa chọn thời gian trước khi phát lệnh đóng máy cắt chính. Giá trị này được đặt trước và phụ thuộc vào đặc tính thời gian của các thiết bịđóng cắt. - Mạch điều khiển đóng máy cắt: Kiểm tra các điều kiện hòa (điện áp,
tần số, góc lệch pha) và phát tín hiệu tới mạch điều khiển liên động khi các điều kiện đã thỏa mãn.
- Mạch điều khiển liên động: Mạch có chức năng khống chế sự hoạt động của bộ đồng bộ hóa khi chưa có tín hiệu cho phép. Điều này giúp cho việc quản lý chế độ làm việc của các máy phát.
Khi tất cả các tín hiệu đã thỏa mãn (nằm trong giới hạn cho phép) và máy phát đã được phát lệnh khởi động (có tín hiệu cho phép) thì bộ đồng bộ hóa sẽ thực hiện lệnh đóng máy cắt.