[123doc.vn] Tram Phat Dien Du Phong

MỤC LỤC

STT NỘI DUNG TRANGKhái niệm chung về trạm phát dự phòng 4

1 Ổn định điện áp trạm phát điện 51.1 Khái niệm chung 51.2 Các nguyên lý xây dựng các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp máy phát 6

Câu hỏi ôn tập 142 Công tác song song của các máy phát điện 15

2.1 Khái niệm chung 152.2 Hòa đồng bộ các máy phát điện đồng bộ 152.3 Tự động hòa đồng bộ 192.4 Tự động phân chia tải phản tác dụng 23

Câu hỏi ôn tập 273 Bảo vệ trạm phát điện 28

3.1 Khái niệm chung 283.2 Bảo vệ cho máy phát điện 28

Câu hỏi ôn tập 344 Điều khiển, tự động kiểm tra, báo động, và bảo vệ DIESEL lai máy phát điện 35

4.1 Điều khiển DIESEL lai máy phát điện 354.2 Tự động kiểm tra, báo động, và bảo vệ DIESEL lai máy phát điện 38

Câu hỏi ôn tập 395 Tự động chuyển nguồn 40

5.1 Chức năng của ATS 405.2 Cấu tạo của ATS 405.3 Đặc tính thời gian của ATS 40

Câu hỏi ôn tập 41

1

YÊU CẦU VÀ ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

TÊN HỌC PHẦN : TR ẠM PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG . Loại học phần : 2

Bộ môn phụ trách giảng dạy: Hệ thống tự động Khoa phụ trách: KĐ-ĐTTB

MÃ HỌC PHẦN : 13320 Tổng số TC : 2

TS tiết Lý thuyết và BT Thực hành Tự học Bài tập

lớn Đồ án môn học

45 45 0 0 0 0

Điều kiện tiên quyết :

Sinh viên phải học và thi đạt các học phần sau mới được đăng ký học phần này : Cơ sở lý thuyết mạch, Lý thuyết trường điện từ, Máy điện, Khí cụ điện, Kỹ thuật điện tử , K ỹ thuật số và điều khiển lôgic, Điện tử công suất

Mục tiêu của học phần.

Cung cấp kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực hành cho sinh viên về : Trạm phát điện dự phòng .

Nội dung chủ yếu :

- Khái niệm chung về trạm phát điện dự phòng

- Cấu trúc và nguyên lý làm việc của các trạm phát điện dự phòng trong các nhà máy xí nghiệp.

- Vấn đề ổn định điện áp cho các máy phát điện

- Hoạt động công tác song song của các máy phát điện .

- Các bảo vệ trong trạm phát điện.

- Vấn đề khởi động động cơ DIEZEL lai máy phát điện , báo động và dừng.

- Tự động chuyển nguồn từ nguồn điện lưới sang trạm phát dự phòng khi lưới bị mất điện và ngược lại.

NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN HỌC.

Tên chương mụcPhân phối số tiết

TS LT BT TH KT

Khái niệm chung về trạm phát điện dự phòng 1 1

Chương 1. ổn định điện áp máy phát điện. 9

1.1. Khái niệm chung 1

1.2. Các nguyên lý xây dựng HTTĐ ĐCĐA 5

1.3. Ví dụ minh hoạ 3

Chương 2. Công tác song song các máy phát điện 9

2.1. Khái niệm chung. 1

2.2. Hoà đồng bộ các máy phát xoay chiều 4

2.3. Tự hoà đồng bộ 1

2.4. Phân chia tải phản tác dụng giữa các máy phát

công tác song song.

3

2

Chương 3. Bảo vệ trạm phát điện 6


3.2. Các loại bảo vệ trạm phát điện. 5

Chương 4. Điều khiển, tự động kiểm tra, báo động

và bảo vệ động cơ DIESEL lai máy phát.

11

4.1. Điều khiển động cơ lai DIEZEL lai máy phát. 3

4.2. Tự động ổn định tốc độ động cơ DIEZEL lai máy

phát.

3

4.3. Phân chia tải tác dụng. 3

4.4. Tự động kiểm tra, báo động và bảo vệ động cơ

DIEZEL lai máy phát.

3

Chương 5.Tự động chuyển nguồn ATS 9


5.2.Tự động chuyển nguồn 3

5.3. Đọc bản vẽ trạm phát điện dự phòng 5

Nhiệm vụ của sinh viên : Lên lớp đầy đủ và chấp hành mọi quy định của nhà trường.

Tham gia làm thực hành và các bài kiểm tra đầy đủ.

Tài liệu tham khảo:

[1]. Ks Bùi Thanh Sơn Trạm phát điện tàu thuỷ NXB Giao thông Năm 2002

Tài liệu về trạm phát điện dự phòng các loại : Từ internet.

Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên :

Thi : Viết 75 phút hoặc thi vấn đáp

Thang điểm : Thang điểm chữ A , B , C , D, F .

Điểm đánh giá học phần : Z = 0,2X + 0,8 Y

Đề cương chi tiết này là đề cương chính thức và thống nhất của bộ môn Hệ thống tự động, Khoa Điện - Điện tử tầu biển và được dùng để giảng dậy cho sinh viên nghành điện tự động công nghiệp hệ chính qui và hệ vừa học vừa làm.

3

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG

Trạm phát điện dự phòng dùng làm nguồn dự phòng cho các công ty, xí nghiệp, các công trình, nhà xưởng, văn phòng, cao ốc, bệnh viện, mạng lưới viễn thông, các khu công nghiệp, khu chế xuất, vvv…

Tuỳ thuộc vào yêu cầu về công suất của tải, công suất của trạm phát điện dự phòng có thể từ vài chục KW cho tới vài chục hoặc vài trăm MW. Máy phát điện của trạm phát điện dự phòng thường là máy phát điện xoay chiều đồng bộ ba pha có bộ tự động điều chỉnh điện áp. Động cơ lai máy phát điện có thể là động cơ DIESEL, động cơ hơi nước hoặc động cơ chạy GAS. Động cơ DIESEL được dùng phổ biến vì dễ dàng trong việc vận hành sửa chữa, khai thác, dễ dàng cho phép dùng các hệ thống tự động để điều khiển .

Trạm phát điện dự phòng thường được trang bị một hay nhiều tổ hợp DIESEL – Máy phát điện. Nếu trạm phát điện dự phòng có từ hai tổ hợp DIESEL – Máy phát điện trở lên, các máy phát có thể công tác song song với nhau. Các tổ hợp DIESEL – Máy phát điện có thể được điều khiển bằng tay hoặc tự động . Để điều khiển tự động các tổ hợp DIESEL – Máy phát điện , người ta dùng các bộ tự động chuyển nguồn ( ATS : Auto Transfer Switch ). Khi lưới điện chính bị mất, trạm phát điện dự phòng tự động hoạt động và tự động đóng điện cho tải. Khi lưới điện chính có điện trở lại, tải được tự động chuyển sang nguồn chính, trạm phát điện dự phòng tự động dừng hoạt động và chuyển sang chế độ sẵn sàng ( Stanby Mode ). Để tự động giữ cho tần số của máy phát không đổi, các động cơ DIESEL được trang bị bộ tự động ổn định tốc độ ( thường được gọi là Bộ điều tốc ). Các bộ điều tốc có thể là bộ điều tốc ly tâm hoặc là bộ điều tốc điện tử .

Ngày nay, trạm phát điện dự phòng ngày càng có vị trí không thể thiếu được trong các công ty, xí nghiệp, các công trình, nhà xưởng, văn phòng, cao ốc, bệnh viện, mạng lưới viễn thông, các khu công nghiệp, khu chế xuất, vvv…. Vì vậy đòi hỏi yêu cầu đào tạo kỹ sư Điện tự động công nghiệp phải nắm vững kiến thức cơ bản của Trạm phát điện dự phòng . Học phần : Trạm phát điện dự phòng gồm 5 chương đề cập tới các vấn đề sau:

1. Ổn định điện áp trạm phát điện dự phòng

2. Công tác song song của các máy phát điện trạm phát điện dự phòng

3. Bảo vệ trạm phát điện dự phòng

4. Điều khiển, tự động kiểm tra, báo động và bảo vệ DIESEL lai máy phát điện

5. Tự động chuyển nguồn

4

Chương 1. ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRẠM PHÁT ĐIỆN1.1. KHÁI NIỆM CHUNG

1.1.1. Tại sao phải giữ ổn định điện áp trạm phát điện

+ Ngày nay, các trạm phát điện chủ yếu dùng máy phát đồng bộ xoay chiều 3 pha. Đặc tính ngoài của máy phát đồng bộ xoay chiều 3 pha :

U = f(IT) cos = const IKT = const n = const

Hình 1.1

+ Từ đặc tính ngoài ta thấy : Các máy phát xoay chiều đồng bộ 3 pha có sự thay đổi điện áp rất lớn trong quá trình nhận và bớt tải. Sự thay đổi điện áp định mức trong khoảng :

= (40 50)% U đm

+ Tải thực tế của máy phát xoay chiều là tải hỗn hợp giữa R và L (Tải mang tính chất cảm kháng : > 0). Do vậy khi IT tăng dẫn đến UMF giảm. Nếu như với cùng giá trị dòng tải, khi giá trị cos thay đổi (Tính chất tải thay đổi) thì U cũng thay đổi.

+ Tất cả các thiết bị điện là phụ tải của máy phát điện hay các khí cụ trang bị trong hệ thống năng lượng đều được chế tạo để làm việc với một điện áp nhất định gọi là điện áp định mức. Nếu điện áp có thay đổi thì giá trị cho phép là rất nhỏ , khoảng từ (2 3)% Uđm. Nếu điện áp thay đổi lớn sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của ánh sáng, tốc độ động cơ và đến lực hút của các công tắc tơ, rơle. Trong trường hợp U >U đm ảnh hưởng đến tuổi thọ của chúng.

1.1.2. Các nguyên nhân gây ra giao động điện áp

+ Đối với máy phát xoay chiều đồng bộ 3 pha , ta có phương trình cân bằng điện áp như sau:

Trong đó:

U: Điện áp ra của máy phát

EKT: Suất điện động của máy phát

X: Trở kháng đồng bộ

R: Điện trở cuộn dây stator.

I : Dòng điện tải của máy phát

+ Từ phương trình trên ta thấy , đối với máy phát xoay chiều đồng bộ, có 4 nguyên nhân gây ra sự thay đổi điện áp:

- Khi cường độ dòng tải thay đổi:

IT fưfư th E U

- Khi tính chất tải thay đổi:5

cos fưfư th E U

- Khi tốc độ rôto thay đổi:

n E U

- Khi nhiệt độ cuộn dây kích từ thay đổi:

t0 RKt IKt E U

Từ các nguyên nhân và các tác hại của sự giao động điện áp trên, ta thấy sự cần thiết của việc giữ điện áp máy phát không đổi thông qua các bộ tự động điều chỉnh điện áp.

1.2. CÁC NGUYÊN LÝ XÂY DỰNG CÁC HỆ THỐNG

TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

1.2.1. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch

SS: Bộ so sánh

KĐ: Bộ khuyếch đại

CL: Bộ chỉnh lưu

UMF: Điện áp máy phát

U0: Điện áp cho trước

Hình 1.2

+ Phần tử so sánh nhận tín hiệu so sánh là U MF. Điện áp này so sánh với điện áp cho trước rồi đưa ra tín hiệu sai lệch U = U0 - UMF . Tín hiệu sai lệch này được khuếch đại, sau đó điều khiển bộ chỉnh lưu , từ đó điều chỉnh được dòng kích từ máy phát.

Khi : UMF U IKt UMF

UMF U IKt UMF

+ Ưu điểm của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên lý độ lệch:

- Hệ thống đơn giản, kích thước và trọng lượng nhỏ.

- Độ chính xác cao.

- Hoạt động với tất cả các nguyên nhân gây ra giao động điện áp.

+ Nhược điểm:

- Ổn định động kém: Độ quá điều chỉnh và thời gian quá độ lớn, nhất là khi khởi động trực tiếp các động cơ lồng sóc có công suất lớn.

Ví dụ minh họa: Thuyết minh sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp

theo nguyên lý độ lệch bằng bán dẫn6

* Giới thiệu phần tử:

+ MF: máy phát xoay chiều đồng bộ 3 pha có cuộn dây kích từ là KT.

+ T: Tiristor là phần tử thực hiện dùng để thay đổi dòng kích từ máy phát.

+ Mạch lấy phản hồi điện áp máy phát bao gồm: Biến áp BA, cầu chỉnh lưu

CL, tụ lọc C1, điện trở R1, biến trở VR1.

+ Khối so sánh bao gồm cầu đo: DZ1, DZ2, R2, R3 có đặc tính UR = f(UV)

như hình vẽ. Điểm làm việc của cầu đo nằm trên đoạn AB.

+ Khối khuyếch đại bao gồm Transistor T1, các điện trở R4, R5 biến trở VR2.

+ Khối tạo xung bao gồm: Transistor một tiếp giáp T2 (UJT), các điện trở

R6, R7, R8 , tụ C3.

+ Khối cấp nguồn: D1, R9, DZ3, D2,C2.

* Nguyên lí làm việc:

+ Máy phát đang làm việc bình thường với điện áp phát ra là U đm. Điểm làm việc của cầu đo tại M có UR = UR1 , tương ứng với UV = UV1 = K.Uđm. UR1 được khuyếch đại, rồi được đưa đến khối tạo xung . Xung phát ra có góc mở là 1 điều khiển Tiristor T, tương ứng có dòng kích từ máy phát là IKT1 và điện áp máy phát là U đm.

+ Nếu vì một lý do nào đó làm cho UMF < Uđm UV = K.UF UR > UR1 tín hiệu ra của bộ khuyếch đại tăng và được đưa tới bộ tạo xung góc phát xung α giảm góc dẫn của Tiristor tăng IKT

tăng UMF tăng bằng với U đm.

+ N ếu như UMF < U đm Quá trình xảy ra ngược lại

Hình 1.3

7

U

t

Hình 1.4.Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên lí độ lệch chế tạo bằng bán dẫn.

8

1.2.2. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo nhiễu

1. Hệ thống phức hợp dòng:

Bd: Biến dòng

CL1, CL2: Chỉnh lưu

MF: Máy phát

KT: Cuộn dây kích từ máy phát

Hình 1.5

+ Hệ thống phức hợp dòng có 2 phản hồi: đó là phản hồi áp U và phản hồi

dòng I.

+ Hệ thống phức hợp dòng là hệ thống có tín hiệu dòng và tín hiệu áp được

cộng lại với nhau phía một chiều (Sau chỉnh lưu).

+ Với cấu trúc như vậy, hệ thống chỉ điều chỉnh được với nguyên nhân là cường độ dòng tải, còn các nguyên nhân khác hệ thống không điều chỉnh được. Chính vì vậy, hệ thống phức hợp dòng không được ứng dụng nhiều. Nó chỉ hay được dùng kết hợp với nguyên lý độ lệch.

2. Hệ thống phức hợp pha:

+ Hệ thống phức hợp pha là hệ thống điều chỉnh theo hai nhiễu chính, đó là: cường độ dòng tải I và tính chất tải cos .

+ Hệ thống phức hợp pha là hệ thống có tín hiệu áp và tín hiệu dòng được cộng pha với nhau (Cộng véctơ) hay còn gọi là cộng phía xoay chiều (Trước chỉnh lưu).

+ Hệ thống phức hợp pha được chia làm 2 loại:

- Hệ thống phức hợp pha song song: là hệ thống có tín hiệu dòng và tín hiệu áp cộng song song với nhau (Hình 1.6).

- Hệ thống phức hợp pha nối tiếp: là hệ thống có tín hiệu dòng và tín hiệu áp cộng nối tiếp với nhau (Hình 1.7).

+ It = KI là dòng thứ cấp biến dòng; I: dòng điện máy phát

+ U: điện áp MF

+ Iu: dòng qua cuộn cảm

+ Ikt: dòng kích từ

+ R: điện trở cuộn kích từ

+ Với các sơ đồ trên hệ thống phức hợp pha có thể điều chỉnh được với 2 nhiễu

là : Cường độ dòng tải I và tính chất tải cos . Giải thích bằng đồ thị véc tơ :

Xét pha A:

9

BdI

CL1 CL2U

KT

MF

- Khi cường độ dòng tải thay đổi trong khi tính chất tải không thay đổi (Hình 1.8):

I2 > I1 UMF

II2 > I1

Ikt2 > Ikt1 UMF

Hình 1.6 Hình 1.7

Ua

I2 II2

I1 I1

Uc Ub

Hình 1.8

- Khi tính chất tải thay đổi trong khi cường độ dòng tải không đổi (Hình 1.9)

+ Ưu điểm:

- Cấu trúc đơn giản, độ bền và độ tin cậy cao.

- Có khả năng cường kích lớn và tính ổn định động tốt (Không giao động, thời gian quá độ ngắn, độ quá điều chỉnh nhỏ).

10

cos 1 > cos 2 UMF

I2 > I1

Ikt2 > Ikt1 UMF

Hình 1.9

+ Nhược điểm:

- Độ chính xác thấp.

- Kích thước lớn: vì có biến dòng và cuộn cảm.

- Khả năng tự kích kém (Để cải thiện quá trình tự kích cần mắc thêm tụ điện)

- Chỉ điều chỉnh được với cường độ dòng tải và tính chất tải.

Ví dụ minh họa : Thuyết minh hệ thống tự động điều chỉnh điện áp phức hợp pha song song.

Hình 1.10

+ Cuộn cảm tuyến tính 3 pha lấy phản hồi điện áp DL.

+ Biến dòng 3 pha lấy phản hồi dòng máy phát TP.

+ Bộ tụ C được mắc song song với cầu chỉnh lưu để cải thiện quá trình tự kích.

+ Biến trở VR mắc song song với cuộn kích từ để điều chỉnh điện áp máy phát

khi không tải.

+ Cầu chỉnh lưu CL cấp dòng 1 chiều cho cuộn dây kích từ.

11

IU

II

UA

UCUB

I1

I2

* Quá trình tự kích.

* Quá trình điều chỉnh điện áp.

1.2.3. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp kết hợp

+ Để lợi dụng được những ưu điểm cơ bản của nguyên lý điều chỉnh theo nhiễu và nguyên lý điều chỉnh theo độ lệch , người ta xây dựng hệ thống điều chỉnh điện áp theo nguyên lí kết hợp:

- Kết hợp giữa phức hợp pha và độ lệch (Hình 1.12).

- Kết hợp giữa phức hợp dòng và độ lệch (Hình 1.13).

Hình 1.12 Hình 1.13

1: Biến dòng, 2: Biến áp, 3: Chỉnh lưu Diode, 4: Chỉnh lưu Tiristor;

5: Phần tử so sánh, 6: Khuyếch đại và tạo xung, 7: Cuộn cảm

Hình 1.12 :

- Máy phát F có 2 cuộn kích từ, từ thông của hai cuộn ngược chiều nhau.

- Dòng kích từ chính tạo ra từ thông 1 , được cấp từ mạch phức hợp pha ,

bao gồm: Biến áp phức hợp 1, Cuộn cảm 7, Diode 3.

- Mạch hiệu chỉnh theo độ lệch bao gồm: Cuộn kích từ tạo ra từ thông 2,

Tiristor 4, khối so sánh 5, Khối khuyếch đại và tạo xung 6.

- Khi không có từ thông 2 , điện áp MF bằng 110%Uđm. Khi có từ thông 2,

điện áp MF được kéo xuống bằng U đm.

Hình 1.13 :

- Mạch phức hợp dòng bao gồm: Biến dòng 1, Diode 3.

- Mạch hiệu chỉnh theo độ lệch bao gồm: Tiristor 4, Biến áp 2, Khối so sánh 5,

Khối khuyếch đại và tạo xung 6.

- Máy phát F có một cuộn dây kích từ.

- Tín hiệu phần phức hợp dòng và phần hiệu chỉnh theo độ lệch được cộng điện với nhau.

* Ví dụ minh hoạ : Thuyết minh hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc kết hợp

12

Hình 1.14

+ Hệ thống được xây dựng dựa trên nguyên lý điều chỉnh theo nhiễu ( Phức hợp pha song song ) có hiệu chỉnh theo độ lệch.

+ Máy phát xoay chiều 3 pha không chổi than

+ Phần phức hợp pha bao gồm: Biến dòng 3 pha TP, cuộn cảm 3 pha DL có khe khí, cầu chỉnh lưu 3 pha P2. Tín hiệu dòng và tín hiệu áp được cộng điện với nhau. Các thông số của phần phức hợp pha: Khe khí của cuộn cảm DL được chỉnh sao cho khi chưa có phần hiệu chỉnh theo độ lệch (Tức T 2 khoá) điện áp của máy phát UMF = 110%Uđm (Kết hợp chỉnh điện áp với biến trở R19).

+ Kéo điện áp về giá trị định mức là nhiệm vụ của phần hiệu chỉnh theo độ lệch. Điện áp của máy phát phụ thuộc vào độ mở của T2.

+ Phần hiệu chỉnh bao gồm:

- Tín hiệu phản hồi điện áp máy phát được đưa vào khâu so sánh bao gồm: Biến áp 3 pha TN 1 , cầu chỉnh lưu P3 , biến trở R1 và R4 dùng để thay đổi điện áp không tải MF. Các điện trở R2, R6, tụ lọc C1.

- Phần tử so sánh là Diode ổn áp DZ có điện áp ổn định là U0 . Nó so sánh U0 với k.UMF cho ra điện áp sai lệch : U = k.UMF - U0 (k là hệ số truyền tín hiệu).

13

- Bộ khuyếch đại bao gồm T3, T4, T5.

- Phần tử thực hiện T2.

- Khối cấp nguồn cho phần hiệu chỉnh theo độ lệch bao gồm : Biến áp TN2,

cầu chỉnh lưu P1 , Tụ lọc C2.

- R11 và C3 là mạch phản hồi âm mềm để giảm sự giao động điện áp máy phát.

+ Biến dòng PP, công tắc S, biến trở R7 để tạo độ hữu sai cho đặc tính ngoài máy phát : U = f(IT) , từ đó phân chia tải phản tác dụng khi máy phát công tác song song với các máy phát khác.

UA = k.UMF - Uo

UMF: Điện áp máy phát

Uo: Điện áp ổn định của Diode ổn áp Dz .

k: Hệ số bao gồm : Hệ số biến áp và hệ số phụ thuộc vào trị số của các điện

trở R2, R6, R3 và các biến trở R1 và R4.

+ R1: Dùng để điều chỉnh tinh điện áp , R4: Dùng để điều chỉnh thô điện áp

+ R7: Dùng để điều chỉnh độ hữu sai đặc tính : UMF = f(IT) từ đó phân chia

tải phản tác dụng

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Tại sao phải ổn định điện áp máy phát ?

2. Các nguyên nhân gây ra giao động điện áp máy điện xoay chiều đồng bộ ?

3. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch ?

4. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo nhiễu : Hệ thống phức hợp dòng ?

5. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo nhiễu : Hệ thống phức hợp pha ?

6. Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp kết hợp ?

7. Thuyết minh sơ đồ các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp :

a. Theo nguyên lý độ lệch bằng bán dẫn

b. Theo nguyên lý phức hợp pha song song

c. Theo nguyên lý kết hợp

14

Chương 2. CÔNG TÁC SONG CỦA CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN CỦA TRẠM PHÁT DỰ PHÒNG

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG

Nguồn điện dự phòng cho các phụ tải trong các hệ thống điện của các nhà máy, các công ty, các công trường.v.v... có thể lấy từ một tổ máy phát Diesel hoặc từ nhiều tổ máy phát Diesel công tác song song với nhau .Trạm phát điện dự phòng có công suất lớn thường có từ 2 tổ máy phát Diesel trở lên . Các máy phát điện này có thể công tác song song với nhau

* Ưu điểm của trạm phát có các máy phát công tác song song là:

+ Tạo điều kiện giảm bớt các thiết bị chuyển mạch và dây cáp nối các phần tử và thiết bị với nhau.

+ Giảm bớt trọng lượng kích thước của các thiết bị phân phối điện.

+ Bảo đảm nguồn điện liên tục cho các phụ tải trong mọi trường hợp (ngay cả khi chuyển tải từ máy này sang máy khác).

+ Giảm bớt sự giao động điện áp khi tải tăng đột ngột.

+ Nâng cao hiệu suất sử dụng công suất của các tổ máy phát.

* Nhược điểm:

+ Đòi hỏi người sử dụng có trình độ cao về chuyên môn.

+ Độ lớn dòng ngắn mạch tăng, cần phải có các thiết bị bảo vệ ngắn mạch phức tạp và bảo vệ công suất ngược.

+ Sự phân chia tải phức tạp.

2.2. HOÀ ĐỒNG BỘ CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ

* Khái niệm : Đưa máy phát đồng bộ vào công tác song song là quá trình đưa một máy phát từ trạng thái không công tác đến trạng thái cùng cung cấp năng lượng cho phụ tải với các máy phát khác.

* Các phương pháp hòa đồng bộ: có 2 phương pháp

+ Hoà đồng bộ chính xác: Tại thời điểm đóng mát phát lên thanh cái, tất cả các điều kiện phải được thoả mãn.

+ Hoà đồng bộ thô: Tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái, tất cả các điều kiện phải thoả mãn trừ điều kiện góc pha ban đầu của điện áp lưới và máy phát chưa bằng nhau.

Thực tế người ta hay dùng phương pháp hoà đồng bộ chính xác, còn phương pháp hoà đồng bộ thô rất ít dùng.

* Hoà đồng bộ chính xác:

+ Để đảm bảo khi hòa máy phát vào mạng không gây ra xung dòng lớn, cần phải đảm bảo các điều kiện hòa đồng bộ.

+ Điều kiện hoà đồng bộ chung là: điện áp tức thời của máy phát và của lưới trong các pha tương ứng phải bằng nhau.

+ Điện áp tức thời của lưới:

uA1 = U1sin(1t - 1)

uB1 = U1sin (1t - 1 - 2Π/3)

uC1 = U1sin(1t - 1 - 4Π/3)

+ Điện áp tức thời của máy phát :

uA2 = U2sin(2t - 2)

uB2 = U2sin(2t - 2 - 2Π/3)

15

uC2 = U2sin(2t - 2 - 4Π/3)

Trong đó:

U1, U2: Biên độ của điện áp pha lưới và máy phát

1, 2: tần số góc của điện áp lưới và máy phát

1, 2: góc pha đầu của điện áp lưới và máy phát

+ Khi hoà ta phải có: uA1 = uA2 ; uB1 = uB2 ;uC1 = uC2

+ Muốn điều kiện trên thoả mãn ta phải có:

1) U1 = U2 2) 1 = 2

3) 1 = 2 4) Thứ tự pha của lưới và của máy phát phải

như nhau.

Nói cách khác: Sao véc tơ điện áp của lưới phải trùng với sao véc tơ điện áp của máy phát

Hình 2.1

Để kiểm tra các điều kiện hoà đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát vào lưới , người ta dùng các thiết bị sau :

1. Hệ thống đèn tắt

2. Hệ thống đèn quay

3. Đồng bộ kế

2.2.1. Hệ thống đèn tắt

* Khi sử dụng đèn tắt ta cần thực hiện các bước sau :

+ Kiểm tra sự bằng nhau của 1 và 2: Thực tế , để điều chỉnh cho 1 = 2 là không thể thực hiện được.Ta cố gắng điều chỉnh sao cho 2 > 1 và 2 - 1 CP. CP là sai số tần số góc cho phép ( Tần số máy phát định hoà lớn hơn tần số lưới một giá trị cho phép ).

+ Kiểm tra sự bằng nhau của điện áp U1 = U2 bằng vôn kế ( Tốt nhất kiểm tra bằng một vôn kế ).

+ Kiểm tra thứ tự pha: Các đèn tắt đồng thời ( Thực tế sau khi đấu dây và kiểm tra thứ tự pha của các máy phát đã đúng ).

+ Kiểm tra véctơ điện áp các pha tương ứng trùng nhau : các bóng đều tắt.

Kết luận : Khi tốc độ tắt sáng của các đèn chậm, ta đóng áp tô mát đưa máy phát

vào lưới khi các đèn chuẩn bị tắt.

16

UA1

UC1

UB1

UA2

UC2

UB2

1

2

Hình 2.2. Sơ đồ đấu dây hệ thống đèn tắt

Chú ý: Nếu U1 U2 : Các đèn không bao giờ tắt

1 2 : Các đèn không tắt

2.2.2. Hệ thống đèn quay.

+ Nhược điểm của hệ thống đèn tắt là không biết được dấu của f = f2 - f1 ( = 2 - 1). Để khắc phục nhược điểm trên, người ta dùng hệ thống đèn quay.

Hình 2.3.Sơ đồ đấu dây hệ thống đèn quay

17

a1

c1 b1

c2

b2

a2

1

2

a2 c2b2

c1b1a1

12

MF

ABC

Nhanh

231

1

CBA

MF

2 3

a1 b1 c1

b2 c2a2

Chậm

2

1

1

c1

c22

b2

b1

a 2

3

a 1

+ Nếu tần số của điện áp máy phát định hoà lớn hơn tần số của điện áp lưới: Đèn sẽ quay theo chiều 123123... (f2 > f1, 2 > 1)

+ Nếu f2 < f1 đèn sẽ quay theo chiều 132132...

+ Nếu tốc độ quay của các đèn nhanh , ta cần phải chỉnh nhiên liệu vào các động cơ Diesel lai các MF để giảm tốc độ quay của các đèn:

- Nếu quay theo chiều 123123: Phải giảm nhiên liệu vào Diesel lai máy phát định hoà.

- Nếu quay theo chiều 132132: Phải tăng nhiên liệu vào Diesel lai máy phát định hoà.

+ Ta sẽ đóng máy phát vào lưới khi tốc độ quay các đèn thật chậm và khi đèn 1 tắt, đèn 2 và 3 sáng như nhau.

2.2.3. Đồng bộ kế

Hình 2.4. Cấu tạo và sơ đồ đấu dây đồng bộ kế

+ Lõi từ 1 được chế tạo hình chữ Z được đặt trong cuộn dây 2 .Cuộn dây 2 được đấu với lưới như hình vẽ. Lõi 1 có thể quay tròn trên 2 gối đỡ 3 - 3. Phía ngoài cuộn dây 2 được đặt hai cuộn dây 4 và 5 lệch pha nhau một góc 1200 điện và được đấu với máy phát định hoà như hình vẽ. Kim 6 được gắn với lõi quay 1.

+ Khi đóng điện đưa đồng bộ kế vào hoạt động, các cuộn dây 2, 4, 5 sẽ tạo thành từ trường quay. Lõi 1 sẽ quay theo chiều nhất định phụ thuộc vào dấu của f = f1 - f2

- Nếu f2 > f1 kim 6 quay theo chiều kim đồng hồ (Nếu kim quay ngược ta phải đảo hai đầu dây của cuộn 4 và 5 cho nhau).

- Nếu f2 < f1 kim 6 quay ngược chiều kim đồng hồ.

- Tốc độ quay của kim phụ thuộc vào độ lớn của f.

18

1

6

5

4

52

1

63

54

2

a2 c2b2

c1b1a1

MF

TSR

- Nếu kim quay nhanh ta phải chỉnh nhiên liệu vào Diesel lai máy phát để cho kim quay thật chậm và theo chiều kim đồng hồ bằng cách: nếu kim quay nhanhtheo chiều kim đồng hồ ta phải giảm nhiên liệu vào Diesel lai máy phát định hoà và ngược lại.

+ Ta sẽ đóng áp tô mát máy phát khi kim đồng bộ kế quay thật chậm và gần đến vạch chuẩn

2.2.4. Qui trình hòa đồng bộ chính xác một máy phát vào lưới

- Khởi động Diesel lai máy phát, điều chỉnh tốc độ quay bằng tốc độ định mức (gần đúng).

- Kiểm tra điện áp của máy phát và lưới bằng vôn kế (tốt nhất bằng 1 vôn kế để tránh sai số đồng hồ). Nếu chưa bằng nhau thì phải chỉnh dòng kích từ máy phát định hoà.

- Quan sát hệ thống đèn tắt hoặc đèn quay hoặc đồng bộ kế, Điều chỉnh nhiên liệu Diesel nếu cần. Chọn thời điểm hoà để đóng máy phát vào lưới. Hoà đúng khi xung dòng nhỏ và máy phát vưừa hoà nhận công suất 5% Pđm.

2.3. TỰ ĐỘNG HOÀ ĐỒNG BỘ

2.3.1. Khái niệm chung

+ Hệ thống tự động hoà đồng bộ toàn phần là hệ thống không chỉ phát tín hiệu đóng aptômát máy phát định hoà vào lưới mà còn phát tín hiệu điều chỉnh tần số máy phát định hoà.

+ Hệ thống tự động hoà đồng bộ hoàn chỉnh phải có đầy đủ các chức năng sau:

- Kiểm tra điện áp máy phát định hoà: U1 = U2

- Kiểm tra tần số máy phát định hoà

- Điều chỉnh cân bằng tần số f1 = f2

- Chọn thời điểm gửi tín hiệu đóng áptômát máy phát định hoà.

+ Trong thực tế , để điều chỉnh U1 = U2 và f1 = f2 là không thể thực hiện được. Với sự khác nhau nhỏ giữa U1 với U2; f1 với f2 thì xung dòng xuất hiện khi hoà là không lớn. Các giá trị chênh lệch cho phép là: U = (6 8)%Uđm; f = (0,01 0,3) Hz

+ Trong trạm phát điện xoay chiều , muốn hoà một máy phát vào lưới cần thoả mãn 3 điều kiện sau:

U1 = U2 f1 = f2 = 0

Trong đó: là góc lệch pha giữa 2 vectơ điện áp pha tương ứng

* Ta khảo sát trường hợp: U1 = U2 = U , f1 f2 , 0

Xét các véc tơ điện áp pha A của máy phát và lưới, ta có:

Lưới: u1 = U1sin1t = Usin1t

Máy phát: u2 = U2sin2t = Usin2t

Ta có: u = uS = u1 - u2

uS = U(sin1t - sin2t) = 2.Usin

19

U = US

U2U1

S

U S

t

U

Hình 2.5

+ Nếu u S được chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ ta được US chính là đường bao của điện áp u S.

US gọi là điện áp phách

Hình 2.6

US = 2Usin = 2Usin

Trong đó: S = 1 - 2: gọi là tần số góc trượt

TS = 1/fS =2Π/S , fS :là gọi tần số trượt

Ta có: = s.t (góc càng tăng dần theo thời gian)

+ Giá trị điện áp phách US quyết định giá trị dòng cân bằng chạy giữa các máy phát khi hoà song song. Dòng cân bằng đạt giá trị lớn nhất khi = , có nghĩa là khi 2 vectơ và ngược chiều nhau.

* Kết luận:

+ Khi hai điều kiện sau không thoả mãn (f2 f1, 0) , sẽ có dòng cân bằng và dòng cân bằng có giá trị lớn nhất khi = . Dòng cân bằng lớn sẽ đốt nóng các cuộn dây máy phátvà có thể gây cháyấcc cuộn dây máy phát.

+ Vấn đề đặt ra là khi hoà dòng cân bằng ICB phải bằng 0 , tức phải có US = 0

( U = 0 )

+ Thực tế việc chỉnh cho f2 = f1 là không thể thực hiện được, do đó cho phép có sự sai lệch giữa f1và f2 :

2 - 1 SCP ( fSCP = (0,01 0,3)Hz )

+ Từ đó ta có các điều kiện khi hoà là:

U1 = U2

20

US

U S

USS

t

US

2 - 1 SCP TS 2Π/S

= S.t = 0 ( US = 2U.sin/2 = 2U.sin n.Π = 0 )

+ Thực tế muốn thực hiện được đúng thời điểm tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh của áptômát khi Us = 0, ta phải phát lệch đóng áptômát trước khi US = 0 một khoảng thời gian t0 = t1 + t2 ( t1: thời gian trễ của hệ thống, t2: thời gian trễ của áptomat )

* Dựa trên cơ sở lý thuyết trên , người ta xây dựng hệ thống tự động hoà đồng bộ chính xác. Hệ thống tự động hoà đồng bộ làm 3 nhiệm vụ sau:

- Tự động điều chỉnh cho U1 = U2

- Tự động điều chỉnh f2 = f1 (thực tế f2 - f1 fCP)

- Chọn thời điểm hoà đồng bộ , đó là lúc fS fSCP (S SCP) và = 0

Nhiệm vụ thứ 3 rất quan trọng , bắt buộc hệ thống tự động hoà đồng bộ nào cũng phải có. Còn 2 nhiệm vụ đầu có hệ thống có , có hệ thống không (nếu không có ta phải điều chỉnh bằng tay).

+ Dựa vào phương pháp chọn thời điểm hoà người ta chia hệ thống tự động hoà đồng bộ thành 2 loại:

- Tự động hoà đồng bộ góc trước: Phát lệnh đóng áptômát trước 1 góc.

- Tự động hoà đồng bộ thời gian trước: Phát lệch đóng áptômát trước một thời gian.

2.3.2. Tự động hòa đồng bộ theo nguyên lý góc trước

+ Hệ thống được xây dựng dựa trên việc kiểm tra các điều kiện sau:

1. U1 = U2

2. S = 2 - 1 = SCP TSCP = 2Π/SCP

3. Phải phát lệch đóng áptômát trước 1 góc T = (t1 + t2).SCP

Trong đó: t2: thời gian trễ của áptômát

t1: thời gian trễ của hệ thống

Hình 2.7

Do đó ta có : USCP = 2U.sin

+ Để thực hiện hoà đồng bộ góc trước cần một thiết bị đo SCP và một thiết bị đo giá trị USCP.

+ Nếu dùng phần tử lôgic để thực hiện ta có sơ đồ như sau:

+ Nhìn vào đồ thị: khi S > SCP hoặc S < SCP thì khi tiếp điểm áptômát tiếp xúc với nhau ta có US

0 dòng cân bằng khác không không được phép.

+ Phương pháp này chỉ hoà khi S = SCP còn S < SCP không hoà được (thực tế khi S < SCP hoà là rất tốt).

21

TT

U

t

Hình 2.8

T = (t1 + t2).SCP

+ Nhìn vào đồ thị: khi S > SCP hoặc S < SCP thì khi tiếp điểm áptômát tiếp xúc với nhau ta có US

0 dòng cân bằng khác không không được phép.

+ Phương pháp này chỉ hoà khi S = SCP còn S < SCP không hoà được (thực tế khi S < SCP hoà là rất tốt).

2.3.3. Tự động hòa đồng bộ theo nguyên lý thời gian trước

+ Hệ thống được xây dựng dựa trên việc kiểm tra các điều kiện:

1. U1 = U2

2. S = 1 - 2 SCP

3. Phát lệch đóng áptômát trước một thời gian t0 = t1 + t2 , để đảm bảo khi các tiếp điểm áptômát tiếp xúc với nhau thì US = 0, = 0

+ Thời gian t0 được xác định từ kiều kiện: (*) như hình vẽ :

Hình 2.9

Ta có :

US = k1 là hệ số truyền tạo ra US

k2 là hệ số truyền tạo ra

Từ điều kiện (*) ta có:

22

k12U.sin

Giải phương trình trên ta có:

t0 =

Vì S SCP và SCP rất bé

Do đó ta có công thức gần đúng :

t0 =

+ Ta có thể chỉnh k2 hoặc k1 để cho t0 = bằng tổng của t1 và t2 :

t0 = Trong đó :

t1: thời gian trễ của hệ thống

t2: thời gian trễ của áptômat

+ Khi S càng nhỏ thì độ biến thiên US càng nhỏ ( càng nhỏ). Nhưng ta có thời gian kể từ khi

đến khi US = 0 là không đổi , tức không phụ thuộc vào giá trị S.

+ Nếu dùng phân tử lôgic để thực hiện ta có:

y = x1 . x2 . x31

1

1 y

dUSdt = US

S < SCP

x3

x2

1 U1 =U2 x1

Hình 2.11

2.4. TỰ ĐỘNG PHÂN CHIA TẢI PHẢN TÁC DỤNG

2.4.1 Khái niệm chung

Tải của trạm phát điện có 2 loại: Tải tác dụng P (KW), tải phản tác dụng Q (KVAR)

+ Tải tác dụng của máy phát điện tỉ lệ thuận với mômen trên trục của nó. Do vậy, việc phân chia tải tác dụng giữa các máy phát công tác song là sự phân chia mômen cản trên trục của các máy phát. Việc này được thực hiện nhờ việc thay đổi lượng nhiên liệu vào các động cơ Diesel thông qua bộ điều tốc.

+ Tải phản tác dụng là tải mang tính cảm kháng. Việc phân chia tải phản tác dụng được thực hiện nhờ việc thay đổi trị số dòng kích từ. Trị số dòng kích từ phụ thuộc vào công tác của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp của các máy phát.

+ Trong trạm phát điện có các máy công tác song song, để phân chia tải tác dụng ta thay đổi lượng nhiên liệu vào các động cơ bằng cách thay đổi tham số cho trước của bộ điều tốc. Để phân chia tải phản tác dụng ta thay đổi dòng kích từ của các máy phát.

+ Việc phân chia tải tác dụng và phản tác dụng giữa các MF công tác song song phải tỉ lệ với công suất tác dụng và phản tác dụng định mức của các máy phát.

23

Trong đó:

Q1, P1: Công suất phản tác dụng và tác dụng của máy 1 đang nhận



Qn, Pn: Công suất phản tác dụng và tác dụng của máy n đang nhận

Q1đm, P1đm: Công suất phản tác dụng và tác dụng định mức của máy 1

Qnđm, Pnđm: Công suất phản tác dụng và tác dụng định mức của máy n

Nếu công suất định mức của các máy bằng nhau thì việc phân chia tải phản tác dụng và tác dụng giữa các máy phải bằng nhau. Nếu có khác nhau thì phải nằm trong sai số cho phép. (Không quá 10% Qđm và 10% Pđm).

Nếu có sự phân chia tải phải tác dụng không đều giữa các máy, vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ra các tác hại sau:

1. Máy phát này nhận toàn bộ tải phản tác dụng của máy kia dẫn đến 1 máy bị cắt ra khỏi lưới do quá tải về dòng điện.

2. Hiệu suất sử dụng của máy có tải phản tác dụng lớn sẽ thấp.

3. Tăng tổng hao trong các cuộn dây vì luôn có dòng cân bằng chạy trong hai máy nếu máy này là tải phản tác dụng của máy kia.

Để thực hiện phân chia tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song song, người ta có các phương pháp sau:

1. Điều chỉnh độ nghiêng của đặc tính ngoài của các máy phát: U = f(Ipt)

2. Nối dây cân bằng.

2.4.2. Phân chia tải phản tác dụng theo độ nghiêng đặc tính ngoài

Iq

U

U2

U1

U0

0

Iq3

Iq2 Iq1

3 2 1

123

Hình 2.12

+ Giả sử trạm phát có 3 máy phát : 1, 2, 3 đang công tác song song với nhau và có điện áp lưới là U1. Khi tăng tải phản tác dụng của trạm thêm Iq:

MF1 nhận thêm Iq1



24

Vì vậy độ sụt áp là U = U1 - U2

Ta có:

+ Nếu trạm phát có n máy phát ta có:

Tổng quát ta có:

(*) j: Máy phát thứ j

=> Độ tăng dòng phản tác dụng của toàn trạm là:

Do vậy ta có : (**)

Thay (**) vào (*) ta có:

1. Nếu Kj càng lớn thì Iqj càng bé: Tức nếu đặc tính nghiêng càng nhiều (j càng lớn) thì máy nhận tải càng ít).

2. Nếu Kj = 0 (Đặc tính song song với trục hoành) ở máy thứ j thì hệ thống không thể phân chia tải phản tác dụng được.

3. Với các máy có cùng công suất phản tác dụng định mức thì phân chia tải phản tác dụng phải đều nhau.

4. Nếu các máy có công suất phản tác dụng định mức khác nhau, để phân chia tải phản tác dụng ta phải điều chỉnh đặc tính ngoài trong hệ toạ độ tương đối trùng nhau.

Như ta đã biết: Muốn thay đổi độ nghiêng đặc tính ngoài U = f(Iq) để phân chia tải phản tác dụng giữa các máy phát công tác song song thì ta phải thay đổi độ hữu sai của hệ thống điều chỉnh điện áp theo độ lệch hoặc hệ thống điều chỉnh điện áp kết hợp có kênh hiệu chỉnh theo độ lệch .

25

R S T

SSR

UUp

U0

U = U0- UpP

Bd

MF

UT

IItITP

ITq

US UR

URS

UP

ITP.R.K

ITP.R.K

Hình 2.13

Ta có:

Ta thấy sự ảnh hưởng của thành phần dòng tải tác dụng R. K. ITP lên giá trị UP là rất bé , còn

sự ảnh hưởng của thành phần dòng tải phản tác dụng K.R.Itq là lớn. Do vậy ta có thể coi:

Up URS + K.R. Itq

U = U0 - URS - K.R.Itq

Kết luận: - Ta có độ nghiêng của đặc tính U = f(Iq) phụ thuộc vào độ lớn của Itq .

- Muốn thay đổi độ nghiêng ta thay đổi giá trị biến trở R

2.4.3. Phân chia tải phản tác dụng bằng cách nối dây cân bằng

+ Người ta dùng phương pháp nối dây cân bằng phía một chiều để phân chia tải phản tác dụng.

+ Phương pháp này chỉ áp dụng cho các máy phát có công suất bằng nhau, có đặc tính từ hóa giống nhau, có điện áp kích từ bằng nhau.

+ Bằng cách nối dây bằng phía một chiều như hình vẽ: dòng kích từ của 2 máy phát luôn luôn bằng nhau. Do vậy công suất phản tác dụng luôn được phân chia đều giữa 2 máy.

* Ngoài ra người ta còn dùng phương pháp nối dây cân bằng phía xoay chiều để phân chia tải phản tác dụng giữa các máy phát công tác song song. Nhưng phương pháp này ít được dùng.

Hình 2.14


1. Ưu điểm của trạm phát có các máy phát công tác song song ?

2. Khái niệm về hòa đồng bộ chính xác – Phương pháp hòa bằng đèn tắt ?

3. Khái niệm về hòa đồng bộ chính xác – Phương pháp hòa bằng đèn quay ?

4. Khái niệm về hòa đồng bộ chính xác – Phương pháp hòa bằng đồng bộ kế ?

5. Khái niệm về hòa đồng bộ tự động ?

26

T§§CU1

T§§CU2kt1 kt2K1

K2

MF1 MF2

6. Tự động hòa đồng bộ theo nguyên lý thời gian trước ?

7. Tự động hòa đồng bộ theo nguyên lý góc trước ?

8. Khái niệm về phân chia tải phản tác dụng giữa các máy phát công tác song song ?

9. Phân chia tải phản tác dụng theo độ nghiêng đặc tính ngoài ?

Chương 3. BẢO VỆ TRẠM PHÁT ĐIỆN 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG

+ Trong quá trình vận hành, khai thác trạm phát điện, luôn luôn có khả năng xảy ra sự cố hoặc hư hỏng, chính vì vậy cần phải có các thiết bị bảo vệ.

* Nhiệm vụ của các thiết bị bảo vệ:

1. Tự động ngắt mạch những phần tử có sự cố khỏi những phần tử khác đang hoạt động bình thường.

27

2. Tự động ngắt mạch một số phần tử thuộc trạm phát.

Ví dụ: Khi trạm phát bị quá tải, thì tự động ngắt các nhóm phụ tải không quan trọng.

2. Dự báo những chế độ công tác khác với chế độ công tác định mức như: Dòng tải máy phát gần bằng hoặc lớn hơn dòng tải định mức. Điện trở cách điện của trạm giảm quá giới hạn cho phép .v.v...

* Các yêu cầu đối với các thiết bị bảo vệ:

1. Bảo vệ phải có tính chọn lọc: Chỉ ngắt các phần tử hư hỏng hoặc bị sự cố, đảm bảo sự hoạt động bình thường cho các phần tử khác.

2. Bảo vệ phải có tính tác động nhanh: Nhờ tác động nhanh mà có thể hạn chế được các ảnh hưởng xấu đến các máy phát công tác song song, đến các phần tử khác, nâng cao tính ổn định của hệ thống.

3. Bảo vệ phải có độ tin cậy : Các thiết bị bảo vệ rất ít khi hoạt động vì rất ít khi xảy ra sự cố. Tuy nhiên khi xảy ra sự cố, các thiết bị bảo vệ phải hoạt động được và hoạt động đúng.

4. Bảo vệ phải có độ nhạy cao: Đây là yêu cầu quan trọng để đảm bảo thiết bị bảo vệ phản ứng ngay với những hiện tượng hư hỏng, sự cố.

3.2. BẢO VỆ CHO MÁY PHÁT

Máy phát cần có các loại bảo vệ sau:

1. Bảo vệ ngắn mạch

2. Bảo vệ quá tải

3. Bảo vệ công suất ngược

4. Bảo vệ thấp áp

5. Bảo vệ điện áp cao.

3.2.1.Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát

+ Để bảo vệ ngắn mạch cho máy phát người ta thường dùng cầu chì hoặc áp to mát.

+ Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát là rất quan trọng. Có thể không có các loại bảo vệ khác nhưng bảo vệ ngắn mạch nhất thiết phải có.

+ Nếu dùng áp tô mát để bảo vệ ngắn mạch, người ta thường dùng 3 loại áptômát sau:

1. Áp tô mát cổ điển (2 nấc bảo vệ)

2. Áp tô mát chọn lọc (3 nấc bảo vệ)

3. Áp tô mát tác động nhanh (4 nấc bảo vệ)

1. Áp tô mát cổ điển :

+ Từ đặc tính t = f(I) ta thấy loại áp tô mát này hoạt động chỉ có 2 nấc bảo vệ. Bảo vệ quá tải với thời gian tk = (10-20)s cắt máy phát ra khỏi mạng và bảo vệ ngắn mạch với thời gian tb = (0,01-0,03)s cắt máy phát ra khỏi mạng.

28

0

t

I

tk

tb

I®m Igh I2 I3

qu¸ t¶i

ng¾n m¹ ch

Hình 3.1

2. Áp tô mát chọn lọc:

tk = ( 10 - 20 )s , tz = 9 0.1 – 0.3 )s , tb = ( 0.01 – 0.03 )s

+ Đối với áp tô mát cổ điển nếu dòng máy phát mới chỉ lớn hơn I2 một ít mà đã cắt máy phát ra khỏi mạng sau thời gian t = (0,01 0,03) là quá sớm. Do vậy loại áp tô mát chọn lọc cho phép hoạt động thêm một nấc nữa . Nếu dòng máy phát từ I1 I2 thì máy phát được cắt ra khỏi mạng sau thời gian tz = (0,1 0,3)s.

I2I1IghI®m

tb

tk

I

t

0

tZ

I3

Hình 3.2

3. Áp tô mát hoạt động nhanh :

+ Nếu xảy ra ngắn mạch khi IMF > I3 với thời gian cắt là tb thì có thể dẫn đến cháy MF. Vì vậy để bảo vệ cho máy phát khi dòng lớn hơn I3 , loại áp tô mát này hoạt động nhanh cho phép hoạt động trong thời gian ts bằng 1vài ms.

+ Khi sử dụng áp tô mát này, không cần sử dụng thêm các cầu chì.

ts

I3

tZ

0 I

tk

tb

I®m Igh I1 I2 I4

Hình 3.329

R S T

RI RI RI

Tổng hợp tín hiệu vào

K§ TRIG¥ TÝn hiÖu ra

US (nguån)US (nguån)

IR ISIT

R S T

Bd

3.2.2. Bảo vệ quá tải cho máy phát

+ Các nguyên nhân làm cho máy phát bị quá tải:

- Khởi động trực tiếp động cơ dị bộ có công suất lớn.

- Quá tải của các động cơ có công suất lớn

- Sự phân chia tải không đều giữa các máy phát công tác song song.

- Khi ngắt 1 trong 2 máy phát đang công tác song song khi tải của trạm phát còn lớn.

+ Máy phát được chế tạo có thể chịu được dòng bằng 1,1 Iđm trong thời gian 15' hoặc dài hơn, nhưng sau thời gian đó phải có tín hiệu báo động bằng chuông hoặc còi kết hợp với đèn để cho người vận hành biết .

+ Nếu máy phát bị quá tải từ (1,1 1,5) Iđm các thiết bị có độ trễ thời gian phải hoạt động.

+ Nếu IMF = 1,5 Iđm thiết bị bảo vệ quá tải phải hoạt động với thời gian không quá 2" đối với máy phát xoay chiều

+ Khi IMF > 1,5 Iđm ta coi máy phát bị ngắn mạch và thiết bị bảo vệ ngắn mạch phải hoạt động.

+ Người ta hay dùng các rơ le điện từ, rơ le nhiệt hoặc các rơ le bán dẫn để làm thiết bị bảo vệ quá tải.

+ Sơ đồ khối của rơ le bảo vệ quá tải bằng bán dẫn:

Hình 3.4

+ Rơle bảo vệ quá tải điện từ:

Hình 3.5

+ Bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt :

RL

Bd

R S T

Hình 3.630

3.2.3. Bảo vệ công suất ngược cho máy phát

Đối với các máy phát xoay chiều, nếu như tần số không tải của máy phát đang công tác song song với các máy phát khác nhỏ hơn tần số của lưới thì sẽ có hiện tượng công suất tác dụng từ mạng chạy vào máy phát.

* Các nguyên nhân gây ra công suất ngược:

+ Do Diesel lai máy phát bị sự cố.

+ Do đặc tính công suất của các diesel lai máy phát có độ hữu sai khác nhau nên khi phân chia tải có thể bị công suất ngược.

+ Do người vận hành hoà máy phát vào lưới không đúng hoặc sau khi hoà xong tiến hành phân chia tải không đúng.

* Bản chất của hiện tượng công suát ngược:

- Dòng tải của máy phát đảo pha 1800

Hình 3.7

UA: Điện áp của máy phát

IA : Dòng tải của máy phát khi máy phát phát công suất cho tải

IAN: Dòng tải của máy phát khi máy phát bị công suất ngược

* Các loại rơ le công suất ngược :

1. Rơ le công suất ngược kiểu cảm ứng :

Hình 3.8

* Cấu tạo:

+ 1& 2 là các khung từ. Cuộn dây số 4 lấy dòng từ biến dòng (dòng sơ cấp là dòng tải MF). Cuộn dây 5 lấy nguồn từ biến áp (Điện áp sơ cấp là điện áp pha của pha lấy tín hiệu dòng). Ta gọi cuộn 4 là cuộn dòng, cuộn 5 là cuộn áp. Đĩa số 3 bằng nhôm có thể quay theo một chiều quanh trục quay còn chiều kia bị chặn lại không quay được. Tiếp điểm 6 ngắn với đĩa quay 3. Tiếp điểm 7 cố định.

Ta có đồ thị véc tơ:

31

1800

UAIA

IAN

41

ITFTừ biến dòng

Từ biến áp

IU5

2

3

6

7

Hình 3.9

Do có tổn hao trong mạch từ nên : Véc tơ I không trùng với véc tơ ITF, Véc tơ U không trùng với véc tơ IU. Góc (I , u ) = 900 - .

Do I và u lệch nhau về không gian và cũng lệch nhau về thời gian nên là từ thông quay .

cảm ứng sang đĩa 3 các suất điện động , làm xuất hiện dòng chạy trong đĩa . Sự tương tác giữa và dòng trong đĩa sinh ra mômen quay :

Mq = k. I.u. Sin (900 - )

Dưới tác dụng của Mq là cho đến đĩa quay theo một chiều . Do chiều quay này có chốt hãm nên đĩa không quay được.

+ Khi có công suất ngược: ITF đảo pha 1800 , làm cho I đảo pha 1800

Ta có : Góc (I , u ) = 1800 + 900 -

Do đó: Mq = k.I.u. sin (900 - + 1800) = -k.I. u.Sin (900 - )

Mq đảo dấu , làm cho đĩa 3 quay ngược lại. Đây là chiều quay tự do , tiếp điểm 6 sau 1 thời gian sẽ tiếp xúc với tiếp điểm 7 đóng mạch ngắt áp tô mát máy phát .

* Chỉnh định:

+ Chỉnh giá trị công suất ngược cần bảo vệ: Thay đổi số vòng dây cuộn dòng , tương ứng có các nấc bảo vệ:

Ví dụ: 6%, 9%, 15%

+ Chỉnh thời gian trễ: chỉnh khoảng cách giữa tiếp diểm 6 & 7.

2. Rơ le công suất ngược bằng bán dẫn.

Hình 3.10

+ Bộ cảm ứng nhạy pha (Có thể là chỉnh lưu nhạy pha hoặc khuyếch đại nhạy) BNF nhận tín hiệu dòng máy phát ITF và tín hiệu áp pha của pha lấy trong dòng . BNF xác định chiều công suất và đưa tín hiệu đến bộ khuyếch đại KĐ . Tín hiệu ra bộ KĐ được đưa tới bộ Trigơ. Khi có công suất ngược và giá tri công suất ngược vượt quá giá trị đặt , Bộ Trigo làm việc đưa tín hiệu đến ngắt áp tô mát máy phát

* Ví dụ bộ chỉnh lưu nhạy pha:

32

BNF KĐ TrigoTín hiệu ra

ITFUCC UCC

U

Hình 3.11

*Rơ le công suất ngược bằng bán dẫn :

* Các thông số chính:

+ Điện áp đinh mức: 3 x 380v/50Hz: (4), (5), (6)

+ Dòng định mức: 5A: (1), (2) lấy từ thứ cấp biến dòng chính.

+ Điều chỉnh các ngưỡng bảo vệ công suất ngược: 4 - 17% nhờ thay đổi các đầu đấu M, N, S, T.

Hình 3.12

+ Điện áp nguồn nuôi: 24V, DC (7), (8)

+ Tín hiệu ra: U = 24V, I = 0,8A: (7) và (9).

* Giới thiệu phần tử:

+ Bộ chỉnh lưu nhạy pha bao gồm : Biến dòng Bd, biến áp BA, các điện trở R29 R30 R31 R32, các Diode D5 D6, các tự điện C3 C4 C5

+ Các điện trở dùng để chỉnh các nấc bảo vệ công suất ngược : R34 R35 R46 R47 tương ứng với các đầu M-N-S-T

33

+ Tầng khuyếch đại bao gồm : Các transistor T1 T2

+ Trigơ bao gồm : Các transistor T3 T4

+ T ầng công suất bao gồm : transistor T5

+ Mạch ổn định điện áp nguồn cấp : Điện trở công suất R, Diode zene Dz2, tụ lọc nguồn C2

* Nguyên lý:

+ Sơ cấp biến dòng lấy từ cuộn thứ cấp biến dòng chính pha A

+ Thứ cấp biến áp BA trùng pha với điện áp pha A.

+ Mạch chỉnh lưu nhạy pha: D5, D6, R30, R31. Điện áp UDE là một chiều có cực tính phụ thuộc vào góc pha đầu của véc tơ dòng pha A (Tức phụ thuộc vào chiều công suất).

+ Khi máy phát chưa bị công suất ngược :

Ta có : UR30 > UR31 _ , D sẽ dương ( + ) , E sẽ âm ( - )

-> T1 thông , T2 khoá ->T3 & T4 là một Triger Smith

-> T3 khoá -> T4 thông ->T5 khoá -> Không có tín hiệu bảo vệ công suất ngược.

+ Khi máy phát bị công suất ngược:

Ta có U30 < UR1 -> D âm , E d ương -> T1 khoá -> T2dẫn ->

T3 dẫn -> T4 khoá -> T5 dẫn -> Có tín hiệu bảo vệ công suất

ngược -> Ngắt áp tô mát máy phát .


1. Các nhiệm vụ và các yêu cầu đối với các thiết bị bảo vệ trạm phát điện ?

2. Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát ?

3. Bảo vệ quá tải cho máy phát ?

4. Bảo vệ công suất ngược cho các máy phát khi công tác song song – Rơ le bảo vệ công suất ngược kiểu điện từ?

5. Bảo vệ công suất ngược cho các máy phát khi công tác song song – Rơ le bảo vệ công suất ngược bằng bán dẫn ?

34

Chương 4. ĐIỀU KHIỂN, TỰ ĐỘNG KIỂM TRA, BÁO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ DIESEL LAI MÁY PHÁT

4.1. ĐIỀU KHIỂN DIESEL LAI MÁY PHÁT

Điều khiển diesel lai máy phát bao gồm các quá trình sau :

- Khởi động và dừng Diesel

- Ổn định tốc độ Diesel

- Phân chia tải tác dụng giữa các máy phát công tác song song

4.1.1. Khởi động và dừng DIESEL

1. Khởi động (Start):

a. Chuẩn bị khởi động

+ Via máy, sau khi via xong để tay via vào đúng vị trí. Nếu để không đúng vị trí sẽ không khởi động được (Có công tắc khoá )

+ Kiểm tra mức dầu nhờn bơi trơn ( LO ) ở các te của DIESEL

+ Nếu máy có bơm dầu bôi trơn sơ bộ , chạy bơm dầu bôi trơn sơ bộ

+ Kiểm tra áp suất gió khởi động, nếu khởi động bằng gió nén (P = 15 25 kg/cm2). Kiểm tra ắcquy và các dây dẫn nếu khởi động bằng động cơ điện

+ Quan sát các phần quay có bị vướng mắc gì không

+ Nếu Diesel trước đó bị sự cố loại bỏ sự cố sau đó hoàn nguyên hệ thống (Ấn nút Reset)

+ Chọn chế độ khởi động : - Tay (Man)

- Tự động (Auto)

b. Khởi động (Start)

Khi có tín hiệu khởi động : - Ở chế độ Tay ( Man ) : ấn nút start

- Ở chế độ Tự động ( Auto ): Mất nguồn chính

Diesel được khởi động . Tốc độ Diesel tăng dần . Có hai trường hợp xảy ra :

- Khởi động thành công: Tốc độ Diesel tăng lên, khi đạt tới tốc độ nmin , có tín hiệu ngắt khởi động . Tốc độ Diesel tiếp tục tăng tới tốc độ đặt ( Thường bằng tốc độ định mức). Có tín hiệu đưa mạch báo động và bảo vệ áp lực dầu bôi trơn vào làm việc (Trước đó bị loại ra). Tắt bơm dầu bôi trơn sơ bộ ( nếu có ) .

- Khởi động không thành công: Sau một thời gian, cũng có tín hiệu ngắt khởi động . Tốc độ Diesel giảm dần về không. Nếu hệ thống cho phép tự động khởi động lại một số lần (thường là 3) thì hệ thống chờ một thời gian từ (8 20)'' để cho gió hoặc ắc qui hồi phục, khởi động lần 2. Nếu không thành công, sau thời gian trễ hệ thống tiếp tục khởi động lần 3. Nếu không thành công hệ thống dừng khởi động và phát tín hiệu báo động khởi động không thành công . Người vận hành xác định nguyên nhân, loại bỏ nguyên nhân, hoàn nguyên hệ thống , sau đó có thể phát lệnh khởi động tiếp .

2. Dừng Diesel (Stop):

* Dừng bình thường: Người vận hành chủ động dừng máy hoặc trạm phát chủ động phát lệnh dừng ( Điện lưới được hồi phục, hoặc tải của trạm nhỏ không cần các máy phát công tác song song ) .

- Hệ thống cấp nguồn cho cuộn dừng cắt nhiên liệu vào Diesel, Diesel sẽ dừng

* Dừng sự cố: ( Emergency Stop )

+ Khi các thông số của Diesel không đảm bảo: Áp suất dầu bôi trơn quá thấp hoặc nhiệt độ làm mát quá cao hoặc Diesel vượt tốc độ ( n >nđm ) Hệ thống tự động cấp nguồn cho cuộn dừng sự cố kéo thanh răng nhiên liệu về không . Diesel dừng khẩn cấp, sau đó hệ thống báo động bằng chuông hoặc còi kết hợp với đèn báo tên thông số bị sự cố . Sau khi xác định được nguyên nhân Loại bỏ nguyên nhân Muốn

35

cho Diesel hoạt động trở lại phải hoàn nguyên hệ thống ( Ấn nút Reset hoặc tắt nguồn , sau đó bật nguồn trở lại ) .

4.1.2. Ổn định tốc độ DIESEL lai máy phát

1. Ý nghĩa của việc giữ tốc độ Diesel lai MF không đổi :

+ Nếu tần số của máy phát lớn hơn tần số định mức ( f > fđm ) : Tốc độ quay các động cơ điện > nđm

nhanh chóng bào mòn các chi tiết, công suất động cơ điện nhận từ mạng tăng > Pđm gây quá tải cho động cơ và có thể gây quá tải cho trạm phát, trở kháng của các cuộc hút của các công tắc tơ, rơ le tăng dòng điện của cuộn hút giảm lực hút của chúng giảm ảnh hưởng đến sự hoạt dộng tin cậy của chúng. Tổn hao thép của động cơ điện tăng hiệu suất của động cơ giảm

+ Nếu tần số của máy phát nhỏ hơn tần số định mức ( f < fđm) : Tốc độ quay của động cơ điện giảm năng suất của các bơm, quạt gió giảm, các trở kháng giảm dòng trong các thiết bị tăng Giảm thuổi thọ các thiết bị. Đặc biệt đối với các động cơ có mô men cản M c = const Dòng tải động cơ tăng gây quá tải về dòng đốt nóng động cơ Tuổi thọ giảm. Đồng thời do tốc độ giảm kéo dài các quy trình sản xuất

2. Bộ điều tốc điện tử (Electronic governor):

Bộ điều tốc điện tử thường được chế tạo d ựa trên nguyên lý độ lệch . Bộ điều tốc điện tử có sơ đồ khối như sau :

n

Hình 4.1

- Bộ tạo chuẩn: Tạo tín hiệu tốc độ đặt trước Uo ứng với tốc độ định mức của Diesel.

+ Bộ phản hồi tốc độ: Nhận tín hiệu tốc độ Diesel sau đó biến đổi thành tín hiệu điện áp U đưa vào bộ so sánh

+ Bộ so sánh: U = Uo - U

+ Bộ khuyếch đại: Khuyếch đại U để đưa ra tín hiệu công suất đủ lớn sau đó đưa tới cuộn hút điện từ. Lực hút của cuộn hút điện từ phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện được cấp từ bộ khuyếch đại. Độ dịch chuyển của lõi cuộn hút làm thay đổi độ mở của thanh răng nhiên liệu TRNL, dẫn đến thay đổi lượng dầu vào Diesel

+ Giả sử: Máy phát nhận thêm tải tác dụng P mô men cản Mc trên trục Diesel tăng tốc độ quay n U = Uo - U tín hiệu ra của bộ khuyếch đại độ dịch chuyển của lõi cuộn hút tăng thanh răng nhiên liệu TRNL mở thêm nhiên liệu vào Diesel tốc độ n giữ cho tốc độ n = no

+ Chú ý: Khi cuộn hút điện từ không được cấp dòng, lò xo của cuộn hút sẽ kéo lõi cuộn hút về về không độ mở của thanh răng nhiên liệu TRNL = O .

4.1.3 Phân chia tải tác dụng theo đặc tính tĩnh

Bằng cách thay đổi độ hữu sai đặc tính : f =(P) ta có thể thay đổi được sự phân chia tải tác dụng giữa các máy phát công tác song song ( Trong đó f : là tần số của máy phát , P : là công suất tác dụng của máy phát

36

Tạo chuẩn Khuyếch đại Cuộn hút điện từ

D

Phản hồi tốc độ

U0

U

P

TR NL

n

U

Đặc tính : f = (P) được gọi là đặc tính tĩnh của Diesel lai máy phát.

* Ví dụ: Trạm phát có 3 máy phát đang công tác công tác song song với nhau và có các đặc tính tĩnh như hình vẽ:

Hình 4.2

+ Ban đầu: Tải máy phát 1 là P1, máy phát 2 là P2, máy phát 3 là P3 , tần số của lưới là f1

+ Tăng tải tác dụng cho cho trạm thêm P -> tần số lưới giảm xuống f2

Khi đó: MF1 nhận thêm tải là P1

MF2 nhận thêm tải là P2

MF3 nhận thêm tải là P3

Ta có : f = f1 - f2

Tổng quát trạm phát có n máy phát ta có:

Ta có:

=>

Ta có :

37

Kết luận:

+ Nếu phân chia tải tác dụng theo đặc tính f = (P) thì tải tác dụng của các máy phát tỉ lệ nghịch với độ sai tĩnh Kc . Máy phát có đặc tính tĩnh dốc hơn thì máy phát đó nhận ít tải tác dụng hơn

+ Chỉ cần 1 máy có độ sai tĩnh Kc = 0 (Đặc tĩnh f = (P) vô sai) thì hệ thống không phân chia tải tác dụng được.

+ Nếu các đặc tính f = (P) của các máy phát càng mềm thì sai số tần số f càng lớn.

+ Muốn thay đổi độ sai số tĩnh Kc , ta chỉnh núm Speed droop của bộ điều tốc.

4.2. TỰ ĐỘNG KIỂM TRA, BÁO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ DIESEL LAI MÁY PHÁT

4.2.1. Chức năng của hệ thống

+ Đánh giá khả năng làm việc của Diesel lai máy phát thông qua các thông số của nó: Tốc độ, áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát, Nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ khí xả, áp lực nước làm mát vv...

+ Giúp xác định nhanh chóng thông số sự cố và mức độ sự cố.

+ Thông báo tín hiệu bằng đèn, còi hoặc chuông cho người vận hành biết.

+ Điều khiển quá trình tự động bảo vệ đối với các thông số quan trọng: Quá tốc độ, áp lực dầu bôi trơn thấp, nhiệt độ nước làm mát quá cao.

4.2.2. Các yêu cầu đối với hệ thống

+ Đảm bảo tính chính xác: Báo đúng thông số bị sự cố, không báo động giả và báo động nhầm.

+ Phải có tính liên tục: Sau khi có một thông số bị báo động ta đã xác nhận sự cố , sau đó các thông số khác vẫn ở trạng thái sẵn sàng được báo động.

+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.

+ Thuận tiện cho việc kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa.

4.2.3. Sơ đồ khối của hệ thống kiểm tra, báo động và bảo vệ

Hình 4.3

+ Các cảm biến:

- Cảm biến áp lực: Cảm biến áp lực kiểu Role, cảm biến áp lực kiểu liên tục: (áp suất điện trở)

- Cảm biến nhiệt độ: cảm biến nhiệt kiểu Rơle, cảm biến nhiệt độ kiểu liên tục

38

Các cảm biến Trungtâm xử lý tín hiệu

Nhận tín hiệu từ cảm

biến

Đo các thông sốĐèn báo động chungCòi báo động chungPhần tử thực hiệnCác đèn báo động thông số sự cố

( nhiệt điện trở, cặp nhiệt )

- Cảm biến tốc độ: Máy phát tốc (AC, DC) , cảm biến tốc độ kiểu xung, cảm biến tốc độ thông qua

tần số máy phát:

- Cảm biến mức két nước làm mát: Cảm biến kiểu phao.

+ Chỉ báo các thông số: Tốc độ quay, áp lực dầu bôi trơn LO, nhiệt độ nước làm mát , nhiệt độ khí xả , nhiệt độ dầu bôi trơn , áp lực nước làm mát vv...

+ Kiểm tra và báo động: áp lực dầu bôi trơn thấp, nhiệt độ nước làm mát cao, nhiệt độ dầu bôi trơn cao, nhiệt độ khí xả cao vv...

+ Bảo vệ: áp lực dầu LO quá thấp, Nhiệt độ nước làm mát quá cao. quá tốc độ

n) nđm (105 115%).


1. Qui trình khởi động và dừng động cơ DIESEL lai máy phát điện ?

2. Ý nghĩa của việc giữ tốc độ động cơ DIESEL lai máy phát điện không đổi - Bộ điều tốc điện tử ?

3. Phân chia tải tác dụng theo độ nghiêng đặc tính tĩnh ?

4. Tự động kiểm tra, báo đông và bảo vệ các thông số động cơ DIESEL lai máy phát điện ? ( Chức năng, yêu cầu, sơ đồ khối )

Chương 5. TỰ ĐỘNG CHUYỂN NGUỒN (Automatic Transfer Switch: ATS)

39

5.1. CHỨC NĂNG CỦA ATS

- Cảm biến sự mất nguồn chính

- Khởi động Diesel lai máy phát

- Chuyển tải cho máy phát khi điện áp và tần số đạt tới giá trị định mức và ổn định.

- Khi có nguồn chính trở lại bình thường, chuyển tải trở lại nguồn chính, sau đó dừng Diesel lai MF.

Nguồn dự phòng

Hình 5.1

5.2. CẤU TẠO CỦA ATS

+ ATS bao gồm các thiết bị sau:

- 2 công tắc tơ, hoặc 2 áp tomat được điều khiển bằng điện có khả năng đóng cắt dòng điện lớn và có tốc độ nhanh : 1 để đóng cắt nguồn điện chính (QN), 1 để đóng cắt điện máy phát (QR). Hai thiết bị đóng cắt này có khoá liên động cả về cơ khí và về điện để tránh đóng đồng thời cả 2 nguồn gây ngắn mạch.

- Các mạch cảm biến điện áp, tần số và các mạch điều khiển các công tắc tơ hoặc áptômat.

- Công tắc chọn chế độ hoạt động: Chế độ bằng tay (man); chế độ tự động (Auto) chế độ chờ sẵn sàng (Standby)

- Các đèn báo trạng thái làm việc của ATS.

5.3. ĐẶC TÍNH THỜI GIAN CỦA ATS

Hình 5.2

+ A: Là điểm bắt đầu mất nguồn chính

+ B: Diesel có tín hiệu khởi động và Diesel bắt đầu khởi động.

tAB = 4s

+ BC: Giai đoạn khởi động Diesel , điểm C: Khởi động thành công40

QN

QR

Bộ ĐK

N

GR

Tải

Nguồn chính

+ D: Điện áp, tần số đạt giá trị định mức và ổn định. Bộ điều khiển đưa tín hiệu để cắt QN, đóng QR cấp điện từ máy phát cho tải.

+ DE: Máy phát cấp điện cho tải khi nguồn chính mất điện.

+ E: Điện lưới có trở lại

+ F: Tín hiệu từ bộ điều khiển cắt QR, đóng QN. Đồng thời gửi tín hiệu dừng cho hệ thống điểu khiển Diesel

tEF = (3 4) '

+ FG: Thời gian chạy không tải của Diesel: Tác dụng giảm nhiệt từ từ cho Diesel. Tại G có tín hiệu dừng động cơ Diesel

tFG = (4 5)'


1. Tự động chuyển nguồn ? ( Chức năng, cấu tạo, các đặc tính của ATS )

2. Thuyết minh mạch tự động khởi động động động cơ DIESEL lai máy phát điện trạm phát điện dự phòng ?

3. Thuyết minh mạch tự động kiểm tra, báo động và bảo vệ các thông số của động cơ DIESEL lai máy phát điện trạm phát điện dự phòng ?

4. Thuyết minh sơ đồ tự động chuyển nguồn (ATS ) ?

ĐÁP ÁN ĐỀ THI

I .Đề số 01 : 41

Câu 1 : Bảo vệ quá tải cho máy phát ? 4 điểm

- Các nguyên nhân gây ra quá tải cho máy phát : 1,5 điểm

- Các giá trị dòng điện và các giá trị thời gian đặt để bảo vệ quá tải : 1,5 điểm

- Các loại rơ le quá tải cho máy phát : 1 điểm Câu 2 : Thuyết minh mạch tự động khởi động động cơ DIESEL lai máy phát Trạm phát điện dự phòng ? 6 điểm

- Giới thiệu các phần tử : 0,5 điểm

- Các công việc chuẩn bị trước khi cho hệ thống vào hoạt động ở chế độ tự động : 1,5 điểm

- Thuyết minh quá trình khởi động tự động : 4 điểm

II. Đề số 02 :Câu 1 : Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch ? 4 điểm

- Vẽ sơ đồ một dây : 0,5 điểm

- Trình bày nguyên lý : 2,5 điểm

- Ưu nhược điểm của nguyên lý : 1 điểm Câu 2 : Thuyết minh mạch tự động kiểm tra , báo động và bảo vệ các thông số của DIESEL lai máy phát trạm phát điện dự phòng ? 6 điểm

- Giới thiệu các phần tử : 0.5 điểm

- DIESEL đang hoạt động bình thường : 1 điểm

- Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp , nhiệt độ nước làm mát cao , quá tốc , công suất ngược : 4,5 điểm

III. Đề số 03 :Câu 1: Tự động hoà đồng bộ thời gian trước ? 4 điểm

- Cơ sở lý thuyết của hệ thống và công thức xác định thời gian trước 2,5 điểm

- Vẽ các đồ thị và giải thích : 1,5 điểm Câu 2 : Bảo vệ công suất ngược cho máy phát - Rơ le công suất ngược bằng bán dẫn ? 6 điểm

- Hiện tượng và bản chất công suất ngược : 1 điểm

- Các nguyên nhân gây ra công suất ngược : 1 điểm

- Thuyết minh sơ đồ bảo vệ công suất ngược bằng bán dẫn : + Giới thiệu phần tử : 0,5 điểm + Thuyết minh nguyên lý hoạt động : 3 điểm + Chỉnh định hệ thống : 0,5 điểm

IV. Đề số 04 :Câu 1 : Khái niệm về tự động hoà đồng bộ ? 5 điểm

- Định nghĩa về tự động hoà đồng bộ : 1 điểm

- Dẫn dắt để có khái niệm về điện áp phách , tần số góc trượt , tần số trượt : 2 điểm

- Ý nghĩa của điện áp phách , tần số góc trượt : 1 điểm

- Cơ sở để xây dựng hệ thống tự động hoà đồng bộ : Thời gian trước , Góc trước : 1 điểm Câu 2 : Thuyết minh sơ đồ tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên lý độ lệch bằng bán dẫn ? 5 điểm

42


- Thuyết minh nguyên lý hoạt động của sơ đồ : 3 diểm

- Chỉnh định các thông số của hệ thống : 1,5 điểm

V. Đề số 05 :Câu 1 : Ý nghĩa của việc giữ tốc độ DIESEL lai máy phát không đổi - Bộ điều tốc điện tử ? 4 điểm

- Nêu các tác hại khi tần số của máy phát nhỏ hơn và lớn hơn tần số định mức : 1,5 điểm

- Bộ điều tốc điện tử :+ Vẽ sơ đồ khối : 0.5 điểm + Giải thích nguyên lý hoạt động : 2 điểm

Câu 2 : Thuyết minh sơ đồ ATS ? 6 điểm


- Thuyết minh các chế độ hoạt động của ATS : + Chế độ tự động ( Auto ) : 2,5 điểm + Chế độ nguồn chính ( Normal ) : 1,5 điểm + Chế độ nguồn dự phòng ( Standby ) : 1,5 điểm

VI. Đề số 06 :Câu 1 : Nguyên lý tự động điều chỉnh điện áp phức hợp pha song song ? 4 điểm

- Vẽ sơ đồ một dây : 0,5 điểm

- Trình bày nguyên lý : 2,5 điểm

- Ưu nhược điểm của nguyên lý : 1 điểm Câu 2 : Thuyết minh mạch tự động kiểm tra , báo động và bảo vệ các thông số của DIESEL lai máy phát trạm phát điện dự phòng ? 6 điểm


- Động cơ DIESEL đang hoạt động bình thường : 1 điểm

- Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp , nhiệt độ nước làm mát cao , quá tốc , công suất ngược : 4,5 điểm

VII. Đề số 07 :Câu 1 : Phân chia tải phản tác dụng theo độ nghiêng đặc tính ngoài ? 4 điểm

- Cơ sở của phương pháp : 2,5 điểm

- Các nhận xét : 1,5 điểm Câu 2 : Thuyết minh mạch tự động khởi động động cơ DIESEL lai máy phát dự phòng ? 6 điểm


- Các công việc chuẩn bị trước khi cho hệ thống vào hoạt động ở chế độ tự động : 1,5 điểm

- Thuyết minh quá trình khởi động tự động : 4 điểm

VIII. Đề số 08 :Câu 1 : Qui trình khởi động và dừng động cơ DIESEL ? 4 Điểm

43

- Các công việc chuẩn bị khởi động : 1 điểm

- Qui trình khởi động tự động : 1,5 điểm

- Dừng bình thường : 0,5 điểm

- Dừng sự cố : 1 điểm Câu 2 : Thuyết minh sơ đồ tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên lý kết hợp ? 6 điểm


- Thuyết minh nguyên lý hoạt động của sơ đồ : 4 diểm

- Chỉnh định các thông số của hệ thống : 1,5 điểm

44

[123doc.vn] Tram Phat Dien Du Phong

Documents

Transcript of [123doc.vn] Tram Phat Dien Du Phong