Bài giảng Vận hành và điều khiển hệ thống điện - Chương 2: Vận hành máy phát điện - TS. Huỳnh Châu Duy

Nội dung text: Bài giảng Vận hành và điều khiển hệ thống điện - Chương 2: Vận hành máy phát điện - TS. Huỳnh Châu Duy

1. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN: Chương 2: Vận hành máy phát điện TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ thống điện Trường ĐạihọcBáchKhoaTP. HCM MÁY PHÁT ĐIỆN chỉ có thể phát ra điện khi: - được cung cấpmột công suấtcơ, M để làm quay rotor. - đượccấp dòng kích từ vào cuộn dây rotor để tạora từ thông chính, φ. Động cơ M sơ cấp Máy ĐIỆN NĂNG phát Máy φ kích từ Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 2 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 1
2. Động cơ M f, P sơ cấp F Máy phát Máy φ U, QF kích từ -Khithayđổi công suấtcơ, M Æ tầnsố, f và công suấttácdụng, PF thay đổi. -Khithayđổidòngkíchtừ (công suấtkíchtừ) Æ điện áp, U và công suấtphản kháng, QF thay đổi. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 3 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện - TẦN SỐ, f được điềuchỉnh bởi công suấtcơ, M. - ĐIỆN ÁP, U được điềuchỉnh bởi công suấtkíchtừ . Tuy nhiên, -Sựđiềuchỉnh công suấtcơ, M cũng làm thay đổi chút ít điệnáp, U. -Sựđiềuchỉnh công suấtkíchtừ cũng làm thay đổi tầnsố, f nhưng không nhiều. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 4 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 2
3. I. Hệ kích từ máy phát điện đồng bộ Hệ kích từ có nhiệmvụ cung cấp dòng điệnmộtchiều cho các cuộndâykíchtừ nhằm: -Giữđiện áp không đổi khi phụ tảibiến đổi. -Nâng cao giớihạncôngsuấttruyềntải từ nhà máy điệnvàohệ thống đảm để bảo ổn định tĩnh và ổn định động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 5 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Trong chếđộlàm việcbìnhthường, bộ tựđộng điềuchỉnh kích từ (TĐK) sẽ: * Điềuchỉnh điệnáptrênđầucực máy phát. * Thay đổilượng công suấtphản kháng. * Nâng cao ổn định tĩnh và ổn định động cho hệ thống điện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 6 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3
4. -Trong chếđộsự cố (ngắnmạch): * Chỉ có bộ phậnkíchtừ cưỡng bứclàmviệcmàcho phép duy trì điệnápcủalưới ổn định. * Hiệuquả thựchiện nhiệmvụ trên phụ thuộcvào: -Đặctrưng và thông số củahệ thống kích từ. -Cũng như kếtcấucủabộ phậntựđộng điều chỉnh kích từ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 7 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Hệ kích từ máy phát đồng bộ phải đảmbảo: 1. Duy trì điện áp máy phát U trong điềukiệnlàmviệc bình thường. Æ Điềuchỉnh dòng kích từ. Æ Điềuchỉnh điệnápkíchtừ Ut. U t It = rt Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 8 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 4
5. 2. Giữđồng bộ giữa máy phát vớilướikhiđiệnáplưới hạ thấpdo xảyrangắnmạch ở xa. Æ Cưỡng bứckíchtừ. Æ Muốnvậyhệ kích từ phảicókhả năng tăng nhanh gấp đôi dòng kích từ trong khoảng 0,5 giây. Ut Utm(0,5) U −U tm()0,5 tdm = 2 Utdm Utdm 0,5 t(s) Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 9 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3. Để bảovệ cách điệncủadâyquấnkíchtừ khi sự cố ngắnmạch nộibộ dây quấnstator. Æ Triệttừ trường kích thích. Æ Nghĩalàgiảm nhanh dòng It đến không mà điệnáptrênđiệntrở triệttừ RT không vượt quá 5 lầnUtdm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 10 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 5
6. Hệ thống kích từ có thểđượcchế tạotheo3 loạisau: -Hệ thống kích từ dùng máy phát điệnmột chiều -Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều, chỉnh lưu. -Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưucóđiều khiển. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 11 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện II. Máy phát điện đồng bộ làm việcvới tải đốixứng Chếđộlàm việccủa máy phát điện đồng bộ vớitải đốixứng đượcthể hiện qua các đạilương như: -điệnáp, U ởđầudâyquấnphần ứng, -dòng điệntải, I trong dây quấnphần ứng, -dòng điệnkíchtừ it, -hệ số công suất cosϕ,Æcosϕ = const do tải bên ngoài quyết định -tầnsố f hoặctốc độ quay n,Æ f = fđm Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 12 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 6
7. 1. Đặc tính không tải U0 = E = f(it) khi I = 0; f = fđm. 2. Đặc tính ngắnmạch In = f(it) khi U = 0; f = fđm. 3. Đặc tính ngoài U = f(I) khi it = const; cosϕ = const và f = fđm. 4. Đặc tính điềuchỉnh it = f(I) khi U = const; cosϕ = const và f = fđm. 5. Đặc tính tải U = f(it) khi I = const, cos ϕ = const và f = fđm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 13 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Sơđồnốidâyxácđịnh các đặc tính của máy phát điện đồng bộ Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 14 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 7
8. * Tổnhaovàhiệusuấtcủamáy phát điện đồng bộ: Khi làm việc trong máy phát có các tổnhaonhư: -tổnhaođồng, -tổnhaosắt, -tổn hao kích từ, -tổnhaophụ, -tổnhaocơ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 15 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 1. Tổnhaođồng là công suấtmấtmáttrêndây quấnphầntĩnh vớigiả thiếtlàmật độ dòng điện phân bổđềutrêntiếtdiệncủadâydẫn. Tổnhaonàyphụ thuộcvào: * Trị số mật độ dòng điện * Trọng lương đồng Và thường được tính ở nhiệt độ 750C. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 16 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 8
9. 2. Tổnhaosắttừ là công suấtmất mát trên mạch từ (gông và răng) do từ trường biến đổi hình sin (ứng vớitầnsố f1) -Tổnhaonàyphụ thuộcvàotrị số của: * Từ cảm. * Tầnsố. * Trọng lượng lõi thép. * Chấtlượng của tôn silic. * Trình độ công nghệ chế tạolõithép. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 17 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3. Tổnhaokíchtừ là công suấttổn hao trên điệntrở củadâyquấnkíchtừ và của các chổi than. Nếu máy kích từđặttrêntrụccủamáyđồng bộ thì công suấttổnhaotrênphải chia cho hiệusuất của máy kích từ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 18 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 9
10. 4. Tổnhaophụ bao gồm các phầnsau: a) Tổnhaophụ do dòng điện xoáy ở các thanh dẩn củadâyquấn stato và các bộ phận khác củamáy, dưới tác dụng củatừ trường tản do dòng điệnphần ứng sinh ra. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 19 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện b) Tổnhaoở bề mặtcựctừ hoặc ở bề mặtcủalõithép rotor máy cực ẩn do stator có rãnh. c) Tổnhaoở răng của stator do: -Sựđậpmạch ngang và dọccủatừ thông chính -Các sóng điều hòa bậc cao vớitầnsố khác f1. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 20 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 10
11. 5. Tổnhaocơ bao gồm: -Tổn hao công suấtcầnthiết để đưa không khí hoặc các chấtlàmlạnh khác vào các bộ phậncủamáy. -Tổn hao công suất do ma sát ởổtrụcvàở bề mặt rotor và stator khi rotor quay trong môi chấtlàmlạnh (không khí, ). Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 21 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện III. Máy phát điện đồng bộ làm việcvới tải không đốixứng Trong khi cung cấp điệncóthể xảyratrường hợp: Tảicủa các pha không bằng nhau, hộ dùng điệncủa một pha nào đócóthể rấtlớn. Æ Máy phát điện đồng bộ sẽ làm việcvớitải không đốixứng. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 22 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 11
12. Khi đó, trong máy phát điện đồng bộ sẽ sinh ra một số hiệntượng bấtlợinhư: -điện áp không đốixứng, -các sóng điều hòa s.đ.đ., -dòng điệnbậc cao xuấthiệnlàmtổnhaotăng lên, -rotor nóng, -máy rung, Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 23 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Giớihạntải không đốixứng của máy phát điện đồng bộ xảy ra khi có ngắnmạch không đốixứng trong hệ thống điệnlựchoặc ởđầucựcmáy(ngắnmạch một pha với dây trung tính; ngắnmạch hai pha vớidây trung tính). -Tuy dòng điệnngắnmạch không đốixứng chỉ tồntại trong mộtthờigianngắn vì các rơle bảovệ máy phát điệnsẽ tác động, Nhưng cũng gây ra những lực điệntừ hoặchiệu ứng nhiệtrấtlớn, có thể làm hư hỏng máy phát điện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 24 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 12
13. Ảnh hưởng củatải không đốixứng đốivới máy phát điện đồng bộ: -Khi làm việcvớitải không đốixứng, trong máy điện chỉ có: * các dòng điệnthứ tự thuậnvàngược. * dòng điệnthứ tự không hoặccótrị số rấtnhỏ hoặc không tồntại, vì dây nốiphần ứng thường nốihình sao có điểm trung tính nối đấtcóđiệntrở lớn(với mục đích bảovệ) hoặc không nối đất. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 25 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Từ trường quay do dòng điệnthứ tự ngượcsinhra trong máy điện đồng bộ những hiệntượng bấtlợi khiếnchomáyđiệnlàmviệc trong những điềukiện khó khănhơnnhư: * điện áp không đốixứng, * tổnhaotăng, * rôto nóng hơn, * máy rung nhiều. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 26 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 13
14. IV. Máy phát điện đồng bộ làm việc song song: Trong mỗi nhà máy điệnthường có đặt nhiều máy phát điện đồng bộ và các nhà máy điện đượclàmviệc chung trong hệ thống điện. Như vậy, trong hệ thống điệncórất nhiềumáy phát điện đồng bộ làm việc song song. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 27 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Việcnối các máy phát điệnlàmviệc chung trong mộthệ thống điệnlàcầnthiết. Vì: -có ưu điểmgiảmbớtvốn đầutưđặt máy phát điệndự trữđềphòng sửachữavàsự cốđểđảm bảo an toàn cung cấp điện, Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 28 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 14
15. -Hoặcsử dụng hợplýcácnguồnnăng lượng như: *cho các trạmthuỷđiệnlàmviệcvớicông suấtlớn trong mùa mưalũđểgiảmbớt công suất của các trạm nhiệt điện. Do đó, tiếtkiệm đươc than trong thờigian đó, Æ Nâng cao đươc các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuậtkhithiếtkế và vận hành. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 29 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Ghép một máy phát điện đồng bộ làm việcsong song: Khi ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song vớihệ thống điệnhoặcvớimột máy phát điện đồng bộ khác, để tránh: -dòng điện xung -các mômen điệntừ có trị số rấtlớncóthể sinh ra sự cố làm hỏng máy và các thiếtbịđiện khác gây rốiloạnhệ thống điệnthì: Các trị số tứcthờicủa điệnápmáy phát điệnvàhệ thống điệnphảiluônbằng nhau. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 30 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 15
16. Muốnvậyphải đảmbảocácđiềukiệnsauđây: -Điệnápcủa máy phát UF phảibằng điệnápcủa lưới điệnUL. -Tầnsố của máy phát fF phảibằng tầnsố củalưới điệnfL. -Thứ tự pha của máy phát phảigiống thứ tự pha của lưới điện. -Điệnápcủamáyvàcủalướiphải trùng pha nhau. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 31 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Khi ghép song song: -Việc điềuchỉnh điệnáp, UF của máy phát điện đồng bộđượcthựchiệnbằng cách: Æ Thay đổi dòng điệnkíchthíchcủamáy -Việc điềuchỉnh tầnsố, fF đựơc điềuchỉnh bằng cách: Æ Thay đổimoment hoặctốc độ quay của động cơ sơ cấpkéomáyphátđiện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 32 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 16
17. * Sự trùng pha giữa điệnápcủa máy phát điệnvàcủa lưới điện đượckiểmtrabằng: -đèn vônmet có chỉ số không. -dụng cụđo đồng bộ. * Thứ tự pha của máy phát điệnthường chỉđượckiểm tra mộtlần sau khi lắp ráp máy và hòa đồng bộ vớilưới điệnlần đầu. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 33 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện V. Hòa máy phát vào mạng Khi đóng máy phát vào làm việc song song vớimạng điệnhoặcvới các máy phát khác thường có thể: -Xuấthiện dòng điện cân bằng, có thể gây hư hỏng cho máy phát. -Làmgiảm điệnáptrongmạng. -Làmtăng tổnthất. Æ Quá trình hòa đồng bộ máy phát điệnphải đượcthực hiệnsaochoảnh hưởng của dòng điệnnàynhỏ nhất đến mứccóthể, quá trình diễn ra càng nhanh càng tốt. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 34 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 17
18. Æ Quá trình hòa đồng bộ máy phát điệnphải được thựchiện sao cho ảnh hưởng củadòngđiệnnàynhỏ nhất đếnmứccóthể, quá trình diễn ra càng nhanh càng tốt. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 35 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Phương pháp hòa đồng bộ 1. Phương pháp đồng bộ chính xác. 2. Phương pháp tựđồng bộ. 3. Phương pháp hòa đồng bộ bằng cuộn kháng điện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 36 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 18
19. 1. Phương pháp đồng bộ chính xác Theo phương pháp này, máy phát đượckíchtừ và tăng tốc độ quay gầnbằng tốc độ đồng bộ. Thời điểm đóng đồng bộ vào mạng đượcchọnbởi nhân viên vậnhànhhoặc do thiếtbị tựđộng theo các điềukiện: Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 37 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Vậntốc góc của máy phát bằng vậntốc góc củahệ thống. - Điệnápcủa máy phát bằng điệnápcủahệ thống. -Thứ tự các pha trùng nhau. Nếu các điềukiệntrênthỏa mãn thì dòng cân bằng sẽ không xuấthiện. Tuy nhiên, việcthựchiện chính xác các điềukiệntrên là rấtkhókhăn. Vì vậy, thông thường lúc đóng máy phát vào hệ thốngvẫn có dòng cân bằng xuấthiện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 38 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 19
20. 2. Phương pháp tựđồng bộ * Bước1: -Trướchết, cần đóng vào mạch rotor máy phát một điệntrở dậptắtvàchuẩnbịđưacơ cấutựđộng điều chỉnh kích từ vào làm việc. -Trường hợp không có điệntrở dậptắt thì biếntrở trong mạch kích từđược đặt ứng vớivị trí không tải. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 39 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Bước2: -Vớisự trợ giúp của động cơ sơ cấp, máy phát được quay không có kích từ. -Khitốc độ quay đạt giá trị 96 – 98% tốc độ đồng bộ. -Đóng máy phát vào làm việc song song và liềnsau đólàđóng kích từ. Æ Máy phát tự nó hòa đồng bộ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 40 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 20
21. * Ưu điểmcủaphương pháp tựđồng bộ là: -Thaotácđơngiản. - Quá trình diễnratựđộng. -Loạitrừ khả năng đóng nhầm - Quá trình diễnrarất nhanh (3 – 5 giây) so với phương pháp đồng bộ chính xác (5 – 10 phút) Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 41 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3. Phương pháp hòa đồng bộ bằng cuộnkhángđiện - Các máy phát cần hòa không nốitrựctiếpvớinhau mà nốiqua mộtcuộn kháng điện. - Theo phương pháp này không cầnxétđến góc lệch pha giữa điệnáphaimáyphát. Vìsự có mặtcủacuộn kháng điệnlàmhạnchế dòng điện xung kích trong qua trình hòa điện. Lúc đó, nếu máy phát nào có vectơđiệnápvượttrước thì sẽ có tác dụng gia tốcnhưđộng cơđiện. Vì vậy, quá trình đồng bộ diễn ra khá nhanh. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 42 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 21
22. -Thờigiancủa quá trình đồng bộ phụ thuộcvàotrị số Xkd củacuộn kháng điện. Nếutrị số này nhỏ thì quá trình hòa sẽ diễn ra nhanh, nhưng giá trị dòng điện xung kích có thể sẽ lớn Æ gây mấtan toàn. Trị số kháng điện: k: hệ số tính đến thành phần không 8kU n X kd = chu kỳ của dòng điện, k = 1,6 – 1,9 1,3I n Un và In: điệnápvàdòngđiện định mức Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 43 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Ưu điểmcủaphương pháp hòa đồng bộ bằng cuộn kháng điện: - Đơngiản -Cóthể tiếnhànhngaycả khi tầnsố và điệnápcủa các máy phát còn hơibị lệch. * Nhược điểm: -Cầnthêmmộtthiếtbị phụ trợ như: + Cuôn kháng điện + Cầudao, v.v. . . Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 44 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 22
23. 4. Xử lý tình huống trong trường hợphòa đồng bộ không thành công Trong trường hợp sau khi đã đóng máy phát vào lướimà có các hiệntượng: - Dòng điệncủa stator tăng lên rất cao. - Điệnáphệ thống bị hạ thấp. - Máy phát điệncótiếng rú mạnh. - Các đồng hồ có thể dao động mạnh. -Kíchtừ cưỡng bứccóthể dao động. Æ Thời điểm đóng máy phát vào lưới không phù hợp. (Hòa đồng bộ máy phát khi tầnsố hoặc điệnápcủamáy phát khác vớitầnsố hệ thống) Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 45 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Khi điều trên xảyrathìcầnphảitiếnhànhxử lý như thế nào ? Việcxử lý sẽ phụ thuộc vào các tình huống diễnratiếp theo đó. Nếu chỉ số của các đồng hồ (tầnsố, điện áp, dòng điện) dao động mộtvàilầnsauđótrở lạibìnhthường, Thì cho phép tiếptụcvậnhành. Những biểuhiệntrênchothấy điềukiện hòa đồng bộ chưatốt Æ gây nên dòng điện xung kích lớn trong máy. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 46 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 23
24. Nếu: Các đồng hồ vẫncòntiếptụcdaođộng mạnh Thì cầnkiểmtra: - Điện áp qua stator có bình thường không ? -Thiếtbị hòamáycótốt không ? - Đồng hồđo có chính xác không ? Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 47 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Nếukếtquả kiểm tra các phần trên không có vấn đề gì mà: - Đồng hồ vẫndaođộng mạnh. -Máyvẫncònmất đồng bộ. Thì: -Lậptức tách máy ra khỏilưới. -Tiếnhànhkiểmtraxácminhxembảnthânmáyphát điệncógìkhácthường không ? Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 48 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 24
25. -Nếucósự bấtthường thì tiếnhànhkhắcphục. -Trường hợpkiểm tra mà không xác định được máy có hư hỏng gì thì sẽ: Cho chạylại máy phát điện sau khi đãnhận được sựđồng ý của phó giám đốckỹ thuậtvàtrưởng ca, cũng như quản đốcphânxưởng điện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 49 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 5. Sự cố máy phát điệnvàcácbiện pháp xử lý 1) Nhiệt độ máy phát tăng cao quá trị số cho phép. 2) Mạch stator bị chạm masse một pha. 3) Sự cố rotor chạm masse hai điểm. 4) Máy phát điệntrở thành động cơ. 5) Máy phát điệnmấtkíchtừ. 6) Không nâng được điệnápmáyphát. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 50 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 25
26. 1) Nhiệt độ máy phát tăng cao quá trị số cho phép a) Hiệntượng: Khi máy phát mang công suất định mức mà có các biểu hiện: -Nhiệtkế chỉ nhiệt độ cuộn dây stator và rotor tăng cao. -Nhiệtkế chỉ nhiệt độ mạch từ cao. -Nhiệtkế báo nhiệt độ hệ thống làm mát cho máy phát khác thường. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 51 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện b) Nguyên nhân: -Cóthể do hệ thống làm mát không bình thường: * Nhiệt độ củanước vào làm mát quá 300C. * Các đường ống làm mát bị cáu bẩnhoặcbị tắt ở bên trong. * Hỏng bơm đẩynướctuần hoàn làm mát. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 52 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 26
27. -Cóthể do nộibộ máy phát điện: * Các đường ống thông gió bị tắtvìbụibẩn. * Chỗ hàn nộibộ dây bị bung ra hoặctiếp xúc kém sinh ra phát nóng cụcbộ. * Mộtsố lá tôn trong mạch từ ngắnmạch làm dòng điện xoáy tăng cao. -Cóthể do đồng hồđo nhiệtchỉ thị nhầm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 53 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện b) Biệnphápxử lý: -Kiểmtrasự nguyên vẹncủabộ phận đonhiệt độ. -Kiểm tra nhiệt độ của gió vào, gió ra. -Kiểmtrađộ mở củavan nướclàmmát. -Kiểmtrasự hoàn hảocủahệ thống làm mát. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 54 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 27
28. -Nếugiải quyết các biện pháp trên mà không có hiệu quả Thì tiếnhànhgiảm công suấtphátracủa máy phát theo lệnh củatrưởng ca để đưanhiệt độ xuống trị số quy định. -Nếu đãgiảm công suấtcủa máy phát mà nhiệt độ không giảm Thì phảingừng ngay máy phát điện. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 55 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 2) Mạch stator bị chạm masse một pha a) Hiệntượng: - Có tín hiệu“Chạm masse máy phát điện” (đèn sáng, chuông kêu). - Đồng hồ kiểmtrachạm masse stator có trị số khác không khi ấn nút kiểmtra. - Đồng hồ kiểmtrađiệnápphabị chạm masse giảm xuống còn 2 pha kia tăng lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 56 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 28
29. b) Nguyên nhân: Cách điệncủacuộn dây stator bị chọcthủng vì các nguyên nhân sau: -Vậnhànhmáyphátđiện ở nhiệt độ cao thường xuyên. -Hệ thống làm mát không tốt làm cách điệndầnbị già cỏi. -Vậnhànhmáyphátđiệnvới điệnáptăng cao quá quy định. - Cách điệnbị chọcthủng do quá điện áp khí quyểnhoặc quá điệnápnộibộ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 57 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện - Đốivớilướicódòngchạm masse >= 5 A thì bảovệ chống chạm masse mạch stator tác động cắtmáycắt đầu cực máy phát. - Đốivớitrường hợpdòngchạmmasse < 5 A thìdo được phép tiếptụcvậnhànhvớithời gian quy định nên khi đódễ dàng xảyrachọcthủng điểmthứ hai vì cách điệncủacuộndâyđãgiàcỗi, làm ngắnmạch các pha với nhau hoặcngắnmạch các vòng dây trong cùng một pha. Do đó, bảovệ so lệch dòng điệnmạch stator máy phát tác động cắtmáycắt đầucực máy phát, cắtmáycắtkích từ, các đồng hồ chỉ về không. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 58 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 29
30. c) Biệnphápxử lý: -Kiểmtraphụ tảinàokhả nghi nhất, đồng thờiloạibỏ dần các phụ tải không quan trọng. -Xử lý nhanh chóng, loạitrừđiểmchạm masse. Nếu thờigianchạm masse quá 1 – 2 giờ mà chưaxử lý được thì nên tách máy phát ra khỏilưới điện. -Khiđãtìmvàxử lý được điểmchạm masse thì khôi phụclại máy phát điện, đưavàovậnhànhbìnhthường. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 59 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3) Sự cố rotor chạm masse hai điểm a) Hiệntượng: -Ampekế mộtchiềuchỉ dòng kích từ tăng cao. - Volt kế mộtchiềuchỉđiệnápkíchtừ giảmthấp. -Chỉ số của đồng hồđo công suấtphản kháng giảm nhiềuhoặccóthểđổidấu. -Hệ số công suấtcosϕ tăng. -Bảovệ chống rotor chạmmasse haiđiểmlàmviệc. - Turbine có hiệntượng chấn động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 60 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 30
31. b) Nguyên nhân: - Do cách điệncủacuộn dây kích từ không tốtnênxảy ra chạm masse. - Đầu tiên là chạm masse tạimột điểm, nhưng do yêu cầutiếptụcvậnhành(với máy phát turbine hơi) nên sẽ xảyrachạmtại điểmthứ hai. -Khi chạm masse tại điểmthứ hai làm nốitắtmộtsố vòng dây củacuộnkíchtừ Æ điệntrở củacuộnkíchtừ giảm Æ dòng kích từ tăng và điệnápkíchtừ giảm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 61 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Trường hợpsố vòng dây bị nốitắt nhiều, dòng kích từ có thể tăng quá cao Æ gây ra sựđốt cháy cách điệncủamạch kích từ. Khi chạm masse tạihaiđiểm: -Số vòng dây cuộnkíchtừ giảm độtngột - Dòng kích từ tăng có quán tính điệntừ. Æ Sứctừđộng giảm Æ Từ thông chính giảm Æ Công suấtphản kháng phát ra của máy giảm Æ Hệ số công suấttăng Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 62 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 31
32. -Trường hợpcuộnkíchtừ bị nốitắt hoàn toàn do chạm masse tạihaiđiểm, máy phát nhậncôngsuấtkíchtừ từ hệ thống vềđểduy trì cân bằng điệnáp(UF = UHT). * Nên đồng hồđo công suấtphản kháng chỉ ngượclại. * Hệ số công suấtcosϕ sớm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 63 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Do nốitắtmộtsố vòng dây củacuộnkíchtừ nên hệ thống từ bị mất đốixứng đốivới các cựctừ. -Sự tác dụng tương hỗ giữa dòng stator với các thành phầntừ thông không đốixứng tạonênnhững moment tác dụng không cân bằng lên vành rotor Æ gây chấn động cho máy phát. Vớinhững turbine nước, do số cựctừ nhiềunênsự mất đốixứng về từ là nhiềuhơnso với máy phát turbine hơi. Æ Sự chấn động mạnh hơn. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 64 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 32
33. c) Biệnphápxử lý: -Với máy phát turbine nước: + Tuyệt đối không để xảyrarotor chạm masse hai điểm. Æ Đặtbảovệ chống rotor chạm masse một điểm. Khi xảyrachạm masse một điểm, bảovệ sẽ tác động cắtmáycắt đầucực máy phát. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 65 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Với máy phát turbine hơi: Khi chạm masse một điểm ở mạch rotor thì: + cho phép vậnhành + báo tín hiệu + bảovệ sẳnsànglàmviệckhixảychạm masse điểm thứ hai + Kiểmtrađể tìm ra điểmchạm masse và khắcphục. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 66 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 33
34. -Với máy phát turbine hơi: Khi chạm masse một điểm ở mạch rotor thì: + cho phép vậnhành + báo tín hiệu + bảovệ sẳnsànglàmviệckhixảychạm masse điểm thứ hai + Kiểmtrađể tìm ra điểmchạm masse và khắcphục. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 67 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 4) Máy phát trở thành động cơ a) Hiệntượng: Khi máy phát điện đang làm việc song song vớihệ thống mà xảy ra các hiệntượng: - Đồng hồ công suấttácdụng chỉ trị số âm. - Đồng hồ công suấtphản kháng tăng lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 68 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 34
35. -Tầnsố và điệnápcóthể bị giảmxuống. -Cóthể có đèn báo “Sậpvan hơi chính”, chuông kêu. -Cóthể có tín hiệu bên turbine đánh sang “máy móc nguy hiểm”. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 69 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện b) Nguyên nhân: -Cóthể do sự cố lò hoặcsự cố turbine. -Cóthể do đóng nhầmvalve hơi chính hoặcvôý chạm phải khóa nguy cấp làm phát tín hiệu “Turbine nguy cấp” Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 70 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 35
36. -Khimất công suấtcơ mà máy vẫn đang đóng vào lưới thì nó sẽ trở thành động cơ xoay chiều đồng bộ. - Máy phát không phát ra công suấttácdụng mà nhậntừ hệ thống về mộtlượng công suấttácdụng để thắng ma sát kéo turbine quay. Æ Vì vậy, đồng hồđo công suấttácdụng chỉ ngượclại. - Dòng kích từ vẫn không đổi. Æ Máy phát vẫn phát ra công suấtphảnkhángcholưới. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 71 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện c) Biệnphápxử lý: - Không nên ngừng máy ngay mà cần báo ngay cho trực máy biếtvàyêucầuhọ cài lại van an toàn. - Điềuchỉnh và giữổn định công suấtcácmáycònlại. -Giảmcôngsuấtphản kháng củamáysự cố và tăng công suấtphản kháng máy khác. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 72 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 36
37. -Nếu bên turbine cài đượcvalve hơi chính thì để máy vậnhànhbìnhthường. Khi ấy, tiếnhànhđiềuchỉnh: * Công suấttácdụng lên. * Điệnápvàtầnsố trở về trị số quy định. -Nếu valve an toàn không tác động thì phảikiểmtra turbine có bị mấthơi làm cho máy phát điệnvậnhành như một động cơđồng bộ không ? Æ Kiểmtraxử lý và nhanh chóng đưahơivàođể nâng công suấttácdụng lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 73 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Nếu tín hiệu bên turbine hiểnthị “máy nguy hiểm” Æ Thì lậptứccắtmáyphátrakhỏilưới. -Nếu valve an toàn không cài lại được và không có biện pháp khắcphục Æ Thì theo lệnh trưởng ca tách máy phát điệnrakhỏi lưới để xử lý. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 74 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 37
38. 5) Máy phát điệnmấtkíchtừ a) Hiệntượng: - Đồng hồđo dòng điệnvàđiệnápkíchtừ có chỉ số gần bằng không. - Đồng hồđo công suấtphản kháng có chỉ số âm. - Công suấttácdụng giảm. -Tầnsố dao động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 75 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện - Đồng hồđo dòng điện stator có chỉ số tăng lên. - Điện áp máy phát giảmxuống thấp. -Cóthể có tín hiệu “máy phát quá tải” -Cóthể kích từ cưỡng bứctácđộng. -Tốc độ kế chỉ hơităng. - Máy phát có hiệntượng chấn động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 76 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 38
39. b) Nguyên nhân: Máy phát bị mấtkíchtừ có thể do các hư hỏng sau: * Hư hỏng thuộcvề mạch kích từ của máy phát điện: - Đứtcuộn dây kích từ của máy phát. -Cuộn dây kích từ bị nốitắthoàntoàndo chạm masse hai điểm. - Đóng nhầm điệntrở diệttừ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 77 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Hư hỏng thuộcvề mạch kích từ của máy phát kích từ: - Đứtcuộn dây kích từ của máy phát kích từ. - Điệntrởđiềuchỉnh tiếp xúc kém. -Chổi than tiếp xúc kém. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 78 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 39
40. * Khi bị mấtkíchtừ, máy phát sẽ không phát ra công suấtphản kháng nữamàbuộcphảinhận công suấtphản kháng từ lưới để duy trì sự cân bằng điệnápUF = UHT. Æ Do đó, đồng hồđo công suấtphản kháng chỉ ngược lại. * Hệ thống phảicungcấp cho máy phát mộtlượng công suấtphản kháng, tương ứng vớinólàdòngkíchtừ. Æ Do đó, điệnápcủahệ thống giảmxuống. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 79 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Hệ thống phải cung cấp cho máy phát một dòng kích từ phụ, cầnthiếtchoviệc phát ra công suấttácdụng. Æ Dòng stator củamáytăng lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 80 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 40
41. * Khi máy phát mấtkíchtừ, loạitrừ nguyên nhân cuộn dây kích từ bịđứt, mạch rotor vẫntạo thành mộtmạch kín và rotor vẫn quay vớitốc độ n (vì vẫncócôngsuất cơ kéo). Nhưng do mấtkíchtừ nên: - Công suất phát giảm độtngột. -Moment cản điệntừ giảm độtngộtso vớimoment sơ cấp Æ Tốc độ của rotor tăng lên Æ Xuấthiệnhệ số trượt Æ máy phát rơivàotrạng thái làm việc ở chếđộ không đồng bộ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 81 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Ở chếđộkhông đồng bộ: -Xuấthiệnmoment cản không đồng bộ làm cho tốc độ rotor của máy phát không tăng nhiều. Máy đivàolàmviệc ở mộthệ số trượtnhất định. Tầnsố trở về giá trịổn định ở tầnsốđồng bộ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 82 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 41
42. Như vậy: -Khimớimấtkíchtừ Æ tốc độ của rotor tăng. - Sau khi xuấthiệnmoment cản không đồng bộ Æ tốc độ rotor lạigiảmxuống. Do đó: - Các đồng hồ U, I, f và P dao động. - Máy phát có hiệntượng chấn động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 83 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện c) Biệnphápxử lý: -Nếu: * Máy cắtkíchtừ cắt, * Máy cắt đầucực máy phát chưacắtmàđiệnápkíchtừ vẫnbìnhthường. Thì: *Lậptức đóng máy cắtkíchtừ lại. *Nâng điệnápkíchtừ lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 84 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 42
43. -Nếu: * Điệnápkíchtừ bình thường. * Dòng kích từ bằng không. Có thể do: * Mạch kích từ rotor bịđứt. * Khi đóng máy cắtkíchtừ mà vẫn không nâng được kích từ lên Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 85 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Thì: * Lậptứckhởi độngmáykíchtừ dự phòng để thay máy kích từ chính. * Đưarakiểm tra, tìm nguyên nhân và xử lý. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 86 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 43
44. -Nếu máy phát kích từđã đượcthaymàvẫn không có kích từ thì cầntiếnhànhxử lý như sau: * Với máy phát turbine nước: + không cho phép vậnhànhở chếđộkhông đồng bộ do mấtkíchtừ. * Với máy phát turbine hơi, loại rotor có cấutạokiểu vành đai thanh đồng: + không cho phép vậnhànhở chếđộkhông đồng bộ do mấtkíchtừ Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 87 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Với các loại máy phát turbine hơi khác: cho phép vận hành ở chếđộkhông đồng bộ khi mấtkíchtừ trong thời gian 30 phút. Nếu sau 30 phút không khôi phục đượckíchtừ thì tách máy ra khỏilưới. Hoặcnếu đứtmạch rotor thì phảingừng máy ngay. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 88 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 44
45. 6) Không nâng được điện áp máy phát a) Hiệntượng: - Sau khi sửachữa xong. - Khi khởi động máy phát, tốc độ rotor đã đạt đến định mức. - Dùng biếntrởđiềuchỉnh để nâng điệnápkíchtừ. Æ Nhưng điệnápmáyphátđiện không lên. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 89 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện b) Nguyên nhân và biện pháp xử lý: - Đấungược ở máy kích từ. Æ Các đồng hồ volt kế và ampe kế chỉ ngượclại. Æ Chỉ cần đấulại đầudây. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 90 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 45
46. -Nếu điện áp và dòng điệnkíchtừ không có chỉ số ÆMáy đãmấttừ dư. Æ Cầnphảinạplại. -Cóthể các chổithan tiếp xúc không tốt. Æ Cầnkiểm tra các chổi than củamáykíchtừ cổ góp, vành trượt rotor xem tiếp xúc tốt không. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 91 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện -Kiểmtracổ góp, vòng trượt xem có bụibẩn không. Æ Nếucómộtlớpbámbẩncầnlấygiấynhámmịn để đánh và xử lý. -Cóthể các mạch nhấtthứ, nhị thứ qua quá trình sửa chữa đấunối không tốthoặcchưa đấu. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 92 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 46
47. HẾT CHƯƠNG 2 Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy 93 Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 47