Luận văn Khảo sát máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro, mô phỏng bằng phần mềm Matlab các chế độ vận hành của nó (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Khảo sát máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro, mô phỏng bằng phần mềm Matlab các chế độ vận hành của nó (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÀNH TRUNG KHẢO SÁT MÁY PHÁT ĐIỆN 330 MW LÀM MÁT BẰNG HYDRO, MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA NĨ S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ðIỆN – 605250 S KC 0 0 3 7 6 7 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. B GIÁO DC VÀ ðÀO TO TRƯNG ðI HC SƯ PHM K THUT THÀNH PH H CHÍ MINH LUN VĂN THC SĨ NGUYN THÀNH TRUNG KHO SÁT MÁY PHÁT ðIN 330 MW LÀM MÁT BNG HYDRO, MƠ PHNG BNG PHN MM MATLAB CÁC CH ð VN HÀNH CA NĨ NGÀNH: THIT B, MNG & NHÀ MÁY ðIN – 605250 Tp. H Chí Minh, tháng 12 / 2012.
3. B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TR ƯNG ð I H C S Ư PH M K THU T THÀNH PH H CHÍ MINH LU N V ĂN TH C S Ĩ NGUY N THÀNH TRUNG KH O SÁT MÁY PHÁT ðIN 330 MW LÀM MÁT B NG HYDRO, MƠ PH NG BNG PH N M M MATLAB CÁC CH ð V N HÀNH CA NĨ NGÀNH: THI T B , M NG & NHÀ MÁY ðIN – 605250 Hưng d n khoa h c: PGS. TS NGUY N HỒNG VI T Tp. H Chí Minh, tháng 12 / 2012.
4. LÝ L ỊCH KHOA H ỌC I. LÝ L ỊCH S Ơ L ƯỢC: Họ & tên: Nguy ễn Thành Trung Gi ới tính: Nam Ngày, tháng, n ăm sinh: 21/04/1967 Nơi sinh: Cần Th ơ Quê quán: Cần Th ơ Dân tộc: Kinh Ch ỗ ở riêng ho ặc đị a ch ỉ liên l ạc: 108/49/54B Đường 30/04 Ph ường An Phú, Qu ận Ninh Ki ều, Thành Ph ố C ần Th ơ Điện tho ại c ơ quan: 07102 212 510 Điện tho ại nhà riêng: 07102 223287 Fax: 0713 841 785 E-mail: trungnt.2007@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO T ẠO: 1. Trung h ọc chuyên nghi ệp: Hệ đào t ạo: Chính quy Th ời gian đào t ạo t ừ 08/1985 đến 08/1988 Nơi h ọc (tr ường, thành ph ố): Tr ường ĐH SPKT TP HCM Ngành h ọc: Cơ khí Ơ Tơ 2. Đại h ọc: Hệ đào t ạo: Tại ch ức Th ời gian đào t ạo t ừ 08/1996 đến 08/ 2001 Nơi h ọc (tr ường, thành ph ố): Tr ường ĐH BK TP HCM, Thành Ph ố HCM Ngành h ọc: Điện Cơng Nghi ệp Tên đồ án, lu ận án ho ặc mơn thi t ốt nghi ệp: Kh ảo sát các t ổ máy phát điện ở nhà máy điện C ần Th ơ, nghiên c ứu và bổ sung quy trình v ận hành các t ổ máy phát này trên h ệ th ống điện Mi ền Tây Ngày & n ơi b ảo v ệ đồ án, lu ận án ho ặc thi t ốt nghi ệp: 09/08/ 2001; Bảo v ệ lu ận v ăn t ốt nghi ệp t ại Tr ường ĐH BK TP HCM Ng ười h ướng d ẫn: TS Tr ần H ồng L ĩnh 3. Sau Đại h ọc Cơ s ở đào t ạo: Tr ường ĐH SPKT TP HCM Ngành h ọc: Thi ết b ị, m ạng & nhà máy điện; Th ời gian đào t ạo: t ừ tháng 02/2010 4. Ngo ại ng ữ Anh v ăn : Bằng B1 khung châu âu III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN TỪ KHI T ỐT NGHI ỆP ĐẠ I H ỌC: Th ời gian Nơi cơng tác Cơng vi ệc đả m nhi ệm 2001 Cơng Ty Nhi ệt Điện C ần Th ơ P. Qu ản Đố c PXVH 2006 Cơng Ty Nhi ệt Điện C ần Th ơ P. Qu ản Đố c PXSC Điện 2008 Cơng Ty Nhi ệt Điện C ần Th ơ Qu ản Đố c PXSC Điện đế n nay i
5. LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là Nguy ễn Thành Trung, h ọc viên cao h ọc l ớp 2010a , ngành Thi ết bị, m ạng và Nhà máy điện. Tơi xin cam đoan lu ận v ăn th ạc s ĩ ‘‘Kh ảo sát máy phát điện 330 MW làm mát b ằng Hydro, mơ ph ỏng b ằng ph ần m ềm Matlab các ch ế độ v ận hành c ủa nĩ’’ là cơng trình nghiên c ứu c ủa tơi. Các s ố li ệu, k ết qu ả nêu trong lu ận v ăn là trung th ực và ch ưa t ừng được ai cơng b ố trong b ất k ỳ cơng trình nào khác Tp. H ồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 năm 2012 (Ký tên và ghi rõ h ọ tên) Nguy ễn Thành Trung ii
6. LỜI C ẢM T Ạ Qua th ời gian 2 n ăm h ọc t ập và nghiên c ứu ngành “Thi ết b ị, m ạng & Nhà máy điện” t ại Tr ường ĐH SPKT TP HCM, cùng v ới s ự nhi ệt t ình hướng d ẫn, giúp đỡ, ch ỉ b ảo, d ạy d ỗ c ủa quý th ầy cơ đế n nay tơi đã hồn thành được lu ận v ăn t ốt nghi ệp này. Tr ước h ết tơi chân thành c ảm ơn Ban Giám Hi ệu nhà tr ường, Ban ch ủ nhi ệm khoa Điện – Điện t ử và Phịng qu ản lý sau đạ i h ọc Tr ường ĐH SPKT TP HCM đã t ạo điều ki ện thu ận l ợi cho tơi h ọc t ập, nghi ên cứu nâng cao trình độ, và th ực hi ện t ốt đề tài trong th ời gian qua. Xin bày t ỏ lịng bi ết ơn sâu s ắc v ới Th ầy Nguy ễn Hồng Vi ệt đã nhi ệt tình h ướng d ẫn, giúp đỡ tơi trong su ốt th ời gian h ọc t ập c ũng nh ư trong quá trình th ưc hi ện lu ận v ăn t ốt nghi ệp Tơi xin chân thành c ảm ơn quý th ầy, cơ gi ảng d ạy đã tận tâm ch ỉ dẫn, truy ền đạt thêm nh ững ki ến th ức chuyên mơn cho tơi trong su ốt quá trình theo h ọc t ại Tr ường. Xin g ởi l ời c ảm ơn đến các thành viên h ội đồng ch ỉnh s ửa, ph ản bi ện gĩp ý cho tơi để tơi hồn thành được lu ận v ăn c ủa mình. Ngồi ra tơi c ũng xin được nĩi l ời c ảm ơn đến các anh ch ị h ọc vi ên trong l ớp cao h ọc 2010a đã cùng tơi đồn k ết, g ắn bĩ v ượt qua kho ảng th ời gian dài h ọc t ập. Cĩ được thành cơng này c ũng nh ờ vào động viên giúp đỡ c ủa b ạn bè, lãnh đạo Cơng ty nhi ệt điện C ần Th ơ, n ơi tơi đang cơng tác, tơi xin được ghi ơn t ất c ả m ọi ng ười Trân tr ọng. TP H ồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 n ăm 2012 Học viên Nguy ễn Thành Trung iii
7. TĨM T ẮT Tên đề tài: ‘‘Kh ảo sát máy phát điện 330 MW làm mát b ằng Hydro, mơ ph ỏng bằng ph ần m ềm Matlab các ch ế độ v ận hành c ủa nĩ” Th ời gian th ực hi ện: t ừ tháng 02 n ăm 2012 Địa điểm nghiên c ứu: Nhà máy điện Ơ Mơn – Cơng ty Nhi ệt điện C ần Th ơ Nội dung lu ận v ăn g ồm cĩ Ch ươ ng 1: T ỔNG QUAN Gi ới thi ệu chung v ề tình phát kinh t ế, nhu c ầu l ắp m ới các nhà máy cĩ cơng su ất lớn. Gi ới thi ệu nhà cung c ấp Misubishi, th ời gian ra đờ i c ủa các lo ại máy phát 330 MW làm mát b ằng Hydro, nh ững ưu điểm c ủa khí Hydro khi s ử d ụng làm mát máy phát. Gi ới thi ệu s ơ l ược v ề t ổ máy 330 MW l ắp đặ t ở nhà máy Ơ Mơn, h ệ th ống điều khi ển DCS và ph ần m ềm điều khi ển Diasys Netmation, gi ới thi ệu đặ t tính k ỹ thu ật máy phát điện, các đường cong gi ới h ạn thơng s ố v ận hành máy phát. Nêu m ục đích c ủa đề tài: Hi ểu rõ thi ết b ị đang qu ản lý v ận hành, s ửa ch ữa m ột cách sâu s ắc h ơn, hi ểu rõ các ch ế độ v ận hành bình th ường, b ất th ường c ủa máy phát để nâng cao tính ch ủ độ ng, đả m b ảo an tồn trong quá trình làm vi ệc, gĩp ph ần ổn đị nh hệ th ống điện khu v ực Mi ền Tây. Ch ươ ng 2: C Ơ S Ở LÝ THUY ẾT, CÁC PH ƯƠ NG TRÌNH MƠ PH ỎNG VỀ MÁY PHÁT ĐỒ NG B Ộ Nghiên c ứu mơ hình lý thuy ết, mơ hình tốn h ọc, các ph ươ ng trình c ơ s ở tính tốn của máy phát điện đồng b ộ 3 pha. Quá trình chuy ển hĩa n ăng l ượng t ừ tr ường t ừ Stator đến Rotor và ng ược l ại. CH ƯƠ NG 3: MƠ PH ỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒ NG B Ộ 3 PHA B ẰNG PH ẦN M ỀM SIMULINK TRÊN MATLAB. Từ các cơng thức tốn h ọc, các cơng c ụ mơ ph ỏng trong simulink trên matlab, th ực hi ện mơ ph ỏng máy phát điện đồ ng b ộ 3 pha v ới các thơng s ố đầ u vào tác động lên máy phát là điện áp l ưới, điện áp kích t ừ, mơ ment c ơ khí tác d ụng lên tr ục rotor của máy phát và thơng s ố đầu ra c ần kh ảo sát là điện áp, dịng điện stator, cơng su ất hữu cơng, vơ cơng, điện áp kích t ừ, gĩc sơng su ất. iv
8. CH ƯƠ NG 4: VI ẾT CH ƯƠ NG TRÌNH VÀ K ẾT QU Ả CH ẠY MƠ PH ỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒ NG B Ổ PHA. Th ực hi ện vi ết ch ươ ng trình nh ập các thơng s ố c ủa máy phát điện cần kh ảo sát, ch ươ ng trình tính tốn các thơng s ố c ơ b ản, g ọi tên ch ươ ng trình để ch ạy mơ ph ỏng máy phát và su ất ra các thơng s ố c ần kh ảo sát d ưới d ạng đồ th ị theo th ời gian. Nh ận xét đánh giá k ết qu ả th ực hi ện được, so sánh v ới m ội vài điều ki ện v ận hành th ực t ế th ử nghi ệm được trên máy phát 1 tr ường h ợp s ự c ố th ực s ự trên máy phát. Các ch ế độ v ận hành mơ ph ỏng kh ảo sát trong lu ận v ăn;
   Mơ ph ỏng vận hành bình th ường máy phát điện v ới các thơng s ố đị nh m ức
   Mơ ph ỏng vận hành máy phát điện trong tr ường h ợp thi ếu kích t ừ
   Mơ ph ỏng vận hành máy phát điện trong tr ường h ợp quá kích t ừ
   Mơ ph ỏng v ận hành máy phát điện trong tr ường h ợp m ất kích t ừ
   Mơ ph ỏng v ận hành máy phát trong tr ường h ợp điện áp l ưới th ấp
   Mơ ph ỏng v ận hành máy phát trong tr ường h ợp điện áp l ưới cao
   Mơ ph ỏng v ận hành máy phát trong tr ường h ợp m ất cơng su ất th ực
   Mơ ph ỏng v ận hành máy phát trong tr ường h ợp m ất điện áp Kết lu ận. v
9. ABSTRACT Topic name: '' Investigation on a 330 MW hydrogen-cooled generator using Matlab software for simulating its operation modes" Duration: from January 02, 2012 Study sites: O Mon Thermal Power Plant - CanTho Thermal Power Company Limited This thesis consists of the following parts : Chapter 1: OVERVIEW General introduction about the economic development and the need for new installation of large capacity plants. Introduction on Mitsubishi’s providers, the time of release of the 330 MW hydrogen-cooled generators, and the advantages of hydrogen used to cool the generator. General introduction on the 330 MW hydrogen-cooled generators installed in O Mon thermal power plants, Distributed Control System and its Diasys Netmation software. Introduction on the specification, the capability curves and the operating parameters of generator The purpose of the project: to fully comprehend the devices and equipment is for the purpose of managing the operation and maintenance; to understand the generator in normal and abnormal operation modes for the purpose of improving activeness, safety and reliability during its working state; to make the contribution for the stabilization of the power system in Southwest of Vietnam Chapter 2: THEORETICAL BASIS, THE EQUATIONS TO SIMULATE THE SYNCHRONOUS GENERATOR The study on the theoretical models, the mathematical models and the basis equations for calculating of 3-phase synchronous generator; the transformation process of magnetic power from Stator to Rotor and vice versa. CHAPTER 3 : SIMULATION OF THE 3 - PHASE SYNCHRONOUS GENERATOR USING MATLAB SIMULINK. vi
10. From the mathematical equations and the tools for simulation from Matlab Simulink, a simulation of the 3-phase synchronous generator is performed with input parameters of the grid voltage, the excitation voltage and mechanical moment acting on the rotor’s axis of the generator and the output parameters to examine are the voltage, the stator current, the active power, the reactive power, the excitation voltage and the power angle. CHAPTER 4: PROGRAMMING THE SIMULATION AND THE SIMULATED RESULTS OF THE 3-PHASE SYNCHRONOUS GENERATOR. Programming the simulation with inputs as the parameters of the generator under examination, the program to calculate the basic parameters, calling for functions to simulate the generator and output the values desired for the examination in the form of time-based graphs. Comments and conclusions on the results achieved and the comparison of this with some practical operation conditions that can be tested on the generator and an event that has happened on the generator in the past.
    The simulations of generator operation in the normal condition at the rated parameters.
    The simulation of generator operation in case of under - excitation
    The simulation of generator operation in case of over - excitation
    The simulation of generator operation in case of excitation loss
    The simulation of generator operation in case of voltage decrease of the power grid.
    The simulation of generator operation in case of voltage increase of the power grid.
    The simulation of generator operation in case of active power loss
    The simulation of generator operation in case of voltage loss. Conclusion. vii
11. MỤC L ỤC Trang t ựa TRANG Quy ết đị nh giao đề tài Lý l ịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm t ạ iii Tĩm t ắt . iv Mục l ục viii Danh sách các ch ữ vi ết tắt xi Danh sách các hình . xii Ch ươ ng 1. T ỔNG QUAN 1.1. Gi ới thi ệu chung : 1 1.2. Gi ới thi ệu s ơ l ược v ề nhà máy Ơ Mơn 2 1.3. Gi ới thi ệu v ề máy phát điện 5 1.3.1. Thơng s ố k ỹ thu ật máy phát điện 330 MW 5 1.3.2. Sơ b ộ c ấu t ạo máy phát điện 330 MW làm mát b ằng Hydro 7 1.3.3. Hệ th ống điều khi ển nhà máy 13 1.3.4. Đặc tuy ến P – Q c ủa máy phát 21 1.3.5. Đặt tuy ến hình V c ủa máy phát đồ ng b ộ. 27 1.3.6. Gi ới thi ệu b ộ t ự độ ng điều ch ỉnh điện áp 31 1.4. Hướng nghiên c ứu 33 Ch ươ ng 2. C Ơ S Ở LÝ THUY ẾT, CÁC PH ƯƠ NG TRÌNH TỐN H ỌC VỀ MÁY PHÁT ĐỒNG B Ộ 2.1. Mơ hình máy phát điện đồ ng b ộ. 34 2.2. Sơ đồ t ươ ng đươ ng máy phát đồng b ộ 35 2.3. Các ph ươ ng trình tốn h ọc. 36 2.3.1. Các ph ươ ng trình m ạch stator. (Stator circuit equations) 37 2.3.2. Hỗ c ảm các cu ộn dây stator. (Stator mutual inductances) 38 viii
12. 2.3.3. Hỗ c ảm gi ữa stator và rotor. 39 2.3.4. Các ph ươ ng trình m ạch rotor. (Rotor circuit equation) 40 2.4. Phép bi ến đổ i dq0 . (the dq0 transformation) 41 2.4.1. Ph ươ ng trình t ừ thơng Stator trong h ệ quy chi ếu dq0 . 43 2.4.2. Ph ươ ng trình t ừ thơng rotor trong h ệ quy chi ếu dq0 43 2.4.3. Ph ươ ng trình điện áp stator trong h ệ quy chi ếu dq0 44 2.4.4. Ph ươ ng trình cơng su ất và moment. 45 2.5. Ph ươ ng trình tốn h ọc trong h ệ đơn v ị t ươ ng đối. 46 2.5.1. Các giá tr ị c ơ b ản stator. 46 2.5.2. Ph ươ ng trình điện áp stator trong h ệ đơn v ị t ươ ng đối. 47 2.5.3. Ph ươ ng trình điện áp rotor trong h ệ đơn v ị t ươ ng đối. 49 2.5.4. Ph ươ ng trình t ừ thơng stator trong h ệ đơn v ị t ươ ng đối. 49 2.5.5. Ph ươ ng trình t ừ thơng rotor trong h ệ đơn v ị t ươ ng đối. 50 2.5.6. Hệ đơn v ị t ươ ng đối cho rotor. 50 Ch ươ ng 3. MƠ PH ỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒ NG B Ộ 3 PHA B ẰNG PH ẦN MỀM SIMULINK TRÊN MATLAB 3.1. Bi ểu th ức Mơ ment 59 3.2. Ph ươ ng trình chuy ển độ ng kh ối Rotor 59 3.3. Bi ểu th ức Mơment, ph ươ ng trình chuy ển động trong h ệ đơ n v ị tươ ng đối. 60 3.4. Mơ ph ỏng các thơng s ố đầ u vào máy phát 61 3.5. Mơ ph ỏng s ơ đồ kh ối các bi ến trên tr ục dq 63 3.5.1. Mơ ph ỏng trên tr ục q 63 3.5.2. Mơ ph ỏng trên tr ục d 65 3.6. Mơ ph ỏng moment, v ận t ốc gĩc và gĩc l ệch pha 68 3.7. Mơ ph ỏng k ết n ối t ục dq và Rotor máy phát 70 3.8. Mơ ph ỏng kh ối sin ; cos 71 3.9. Mơ ph ỏng kh ối chuy ển đổ i dịng điện t ừ tr ục dqr sang tr ục abc 72 ix
13. 3.10. Mơ ph ỏng kh ối xu ất d ữ li ệu t ừ máy phát ra P; Q, I, V . 73 Ch ươ ng 4. VI ẾT CH ƯƠ NG TRÌNH VÀ K ẾT QU Ả CH ẠY MƠ PH ỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒ NG B Ộ 3 PHA 4.1. Vi ết ch ươ ng trình nh ập thơng s ố máy phát điện đồ ng b ộ 3 pha . 75 4.2. Vi ết ch ươ ng trình ch ạy mơ ph ỏng và tính tốn các thơng s ố máy phát trong đơ n v ị t ươ ng đối. 75 4.3. Kết qu ả ch ạy mơ ph ỏng 77 4.3.1. Kết qu ả mơ ph ỏng ch ế độ vận hành máy phát điện đồng b ộ 3 pha v ới các thơng s ố ở định m ức. 77 4.3.2. Kết qu ả mơ ph ỏng máy phát v ận hành ở ch ế độ thi ếu kích t ừ 80 4.3.3. Kết qu ả mơ ph ỏng máy phát v ận hành ở ch ế độ quá kích t ừ. 84 4.3.4. Kết qu ả mơ ph ỏng v ận hành máy phát ở ch ế độ m ất kích t ừ 88 4.3.5. Kết qu ả mơ ph ỏng máy phát v ận hành ở ch ế độ điện áp th ấp 92 4.3.6. Kết qu ả mơ ph ỏng máy phát v ận hành ở ch ế độ điện áp cao 95 4.3.7. Kết qu ả mơ ph ỏng máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất cơng su ất th ực 99 4.4. Kết lu ận 105 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO 107 PH Ụ L ỤC 1. FILE “NHAPTS_MF” 108 PH Ụ L ỤC 2. FILE “ CT_MOPHONG” 109 x
14. DANH SÁCH CÁC T Ừ VI ẾT T ẮT ACS Accessory Station AMS Engineering Management System APC Automatic Plant Control APS Automatic Plant Start – up /Shutdown AVR Automatic Voltage Regulation BMS Burner Management System BOP Balance Of Plant CSC Common System Control D – AVR Digital – Automatic Voltage Regulation DCS Distribution Control System DEH Digital Electrical Flash Hydraulic Control System EVN Electric of VietNam FO Heavy Fuel Oil GPR Generator Protection Relay HDS Historical Data Storage I/O Input/Output JBIC Japan Bank for International Cooperation MC Mitsubishi Corporation MHI Mitsubishi Heavy Industries MPS Multiple Process Station ODA Official Development Assistance OPS Operation Station TEPSCO Tokyo Electric Power Service Co. Ltd TPR Transformer Protection Relay xi
15. DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Bi ểu di ễn dãy cơng su ất c ủa máy phát theo ch ế độ làm mát c ủa nhà s ản xu ất Mitsubishi 1 Hình 1.2: So sánh đặt tính c ủa khí Hydro v ới khơng khí và n ước 2 Hình 1.3: L ễ kh ởi cơng xây d ựng nhà máy nhi ệt điện Ơ Mơn 3 Hình 1.4: Cảnh quan 3D nhà máy Ơ Mơn 1 3 Hình 1.5 S ơ đồ m ặt c ắt d ọc máy phát điện 330 MW làm mát b ằng Hydro 7 Hình 1.6 C ấu trúc lõi Rotorc ủa máy phát. 8 Hình 1.7 C ấu trúc cu ộn dây Roto 8 Hình 1.8 S ơ đồ thơng giĩ làm mát cho Rotorc ủa máy phát 9 Hình 1.9 B ộ chèn khí Hydro b ằng d ầu 9 Hình 1.10 B ảo v ệ điện th ế tr ục Roto 11 Hình 1.11 H ệ th ống vành tr ượt và ch ổi than máy phát. 12 Hình 1.12 giao di ện ph ần m ềm Diasys Netmation c ủa Mitsubishi 13 Hình 1.13 C ấu trúc t ổng quan c ủa h ệ th ống DCS 14 Hình 1.14 C ấu hình ph ần c ứng m ột b ộ điều khi ển MPS 15 Hình 1.15 Ti ến trình kh ởi độ ng t ự độ ng t ổ máy ở APS 16 Hình 1.16 Ti ến trình ng ừng t ự độ ng t ổ máy theo APS 17 Hinh 1.17 Các trang màn hình điều khi ển 18 Hình 1.18 Giao di ện theo dõi thơng s ố v ận hành máy phát điện 19 Hình 1.19 Giao di ện theo dõi thơng s ố nhi ệt độ máy phát điện 20 Hình 1.20 Giao di ện theo dõi thơng s ố điện máy phát 21 Hình 1.21 : Đặt tuy ến P – Q máy phát 330 MW làm mát b ằng khí Hydro 22 Hình 1.22: Sơ đồ thay th ế máy điện đơn gi ản và Gi ản đồ véc t ơ tr ạng thái xác l ập 23 Hình 1.23: Gi ới h ạn nhi ệt do dịng kích t ừ và dịng ph ần ứng 24 Hình 1.24: Gi ới h ạn nhi ệt vùng biên 26 xii
16. Hình 1.25: S ơ đồ vect ơ t ừ thơng ph ần cu ối stator 27 Hình 1.26 Đặt tính hình V c ủa máy phát điện đồ ng b ộ 28 Hình 1.27 Đặt tuy ến hình V bi ểu di ễn m ối quan h ệ cơng su ất ngõ ra và dịng điện kích t ừ c ủa máy phát 410 MVA làm mát b ằng hydro 29 Hình 1.28 Đặt tuy ến bi ễu di ễn quan h ệ điện áp, dịng điện và cơng su ất ngõ ra theo dịng điện kích t ừ của máy phát 410 MVA làm mát b ằng hydro 30 Hình 1.29 S ơ đồ nguyên lý m ạch kích t ừ máy phát 32 Hình 2.1 S ơ đồ m ặt c ắt ngang máy phát đồ ng b ộ 3 pha 34 Hình 2.2 S ơ đồ t ươ ng đươ ng máy phát đồng b ộ 3 pha 35 Hình 2.3 Giá tr ị c ủa t ự c ảm Stator 38 Hình 2.4 Giá tr ị c ủa h ỗ gi ữa các cu ộn dây Stator 38 Hình 3.1 Bi ểu di ển gĩc l ệch pha gi ữa các véc t ơ điện áp, dịng điện, Stator và Rotor của máy phát điện đồ ng b ộ 53 Hình 3.2 Mơ ph ỏng kh ối chuy ển đổ i điện áp t ừ h ệ quy chi ếu abc sang qd0 63 Hình 3.3 S ơ đồ kh ối tr ục q 64 Hình 3.4 Độ t ăng điện áp 64 Hình 3.5 Mơ ph ỏng tr ục q trong Simulink (kh ối q _cct) 64 Hình 3.6 S ơ đồ kh ối tr ục d 66 Hình 3.7 Mơ ph ỏng trên tr ục d (kh ối d_cct) 67 Hình 3.8 S ơ đồ kh ối v ề Moment v ận t ốc gĩc, gĩc l ệch pha 69 Hình 3.9 Mơ ph ỏng chuy ển độ ng c ủa Rotor 69 Hình 3.10 Mơ ph ỏng kh ối k ết n ối tr ục Rotor máy phát 70 Hình 3.11 Mơ ph ỏng kh ối t ạo hàm sin ; cos 71 Hình 3.12 S ơ đồ mơ ph ỏng kh ối chuy ển đổ i t ừ dqr sang abc 72 Hình 3.13 S ơ đồ mơ ph ỏng kh ối xu ất d ữ li ệu t ừ máy phát 73 Hình 3.14 S ơ đồ kh ối t ổng quát máy phát đồng b ộ 74 Hình 4.1 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp và dịng điện Stator v ới các thơng s ố vận hành bình th ường ở định m ức 78 xiii
17. Hình 4.1 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng với các thơng s ố vận hành bình th ường ở định m ức 78 Hình 4.1 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment v ới các thơng s ố vận hành bình th ường ở tải định m ức 79 Hình 4.1 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng t ức th ời pha a v ới các thơng s ố vận hành bình th ường ở tải định m ức 79 Hình 4.2 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp và dịng điện stator v ận hành ở ch ế độ thi ếu kích t ừ 80 Hình 4.2 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng v ận hành ở ch ế độ thi ếu kích t ừ 81 Hình 4.2 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment v ận h ảnh ở ch ế độ thi ếu kích t ừ 81 Hình 4.2 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng t ức th ời stator v ận hành ở ch ế độ thi ếu kích t ừ 82 Hình 4.2 (e) Các thơng s ố th ực t ế trong quá trình th ử nghi ệm gi ảm kích t ừ máy phát 83 Hình 4.3 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp và dịng điện stator máy phát v ận hành ở ch ế độ quá kích t ừ 85 Hình 4.3 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng c ủa máy phát v ận hành ở ch ế độ quá kích t ừ 85 Hình 4.3 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment c ủa máy phát v ận hành ở ch ế độ quá kích t ừ 86 Hình 4.3 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng t ức th ời stator v ận hành ở ch ế độ quá kích t ừ 86 Hình 4.3 (e) Các thơng s ố th ực t ế trong quá trình th ử nghi ệm quá kích t ừ máy phát . 87 Hình 4.4 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp, dịng điện stator máy phát v ận hành trong tr ường h ợp m ất kích t ừ 89 Hình 4.4 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng, vơ cơng c ủa c ủa máy phát v ận hành trong tr ường h ợp m ất kích t ừ 90 Hình 4.4 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment c ủa máy phát v ận hành trong tr ường h ợp m ất kích t ừ 90 xiv
18. Hình 4.4 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng tức th ời máy máy v ận hành trong tr ường h ợp m ất kích t ừ 91 Hình 4.5 (a) Mơ ph ỏng điện áp, dịng điện stator máy phát v ận hành trong tr ường hợp điện áp l ưới th ấp 93 Hình 4.5 (b) Mơ ph ỏng cơng su ất hữu cơng và vơ cơng máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới th ấp 93 Hình 4.5 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và moment máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới th ấp 94 Hình 4.5 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng điện kích t ừ và dịng t ức th ời stator v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới th ấp 94 Hình 4.6 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp dịng điện stator máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới cao 96 Hình 4.6 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng c ủa máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới cao 96 Hình 4.6 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment c ủa máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới cao 97 Hình 4.6 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và địng t ức th ời máy phát v ận hành trong tr ường h ợp điện áp l ưới cao 97 Hình 4.6 (e) Các thơng s ố c ủa máy phát trong s ự c ố điện áp cao ngày 26/04/2011 98 Hình 4.7 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng điện áp và dịng điện stator c ủa máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất cơng su ất 100 Hình 4.7 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng c ủa máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất cơng su ất 100 Hình 4.7 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và moment máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất cơng su ất 101 Hình 4.7 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng điện t ức th ời máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất cơng su ất 101 Hình 4.8 (a) Đồ th ị mơ ph ỏng Điện áp và dịng điện Stator v ận hành trong tr ường hợp m ất điện áp l ưới 103 xv
19. Hình 4.8 (b) Đồ th ị mơ ph ỏng cơng su ất h ữu cơng và vơ cơng máy phát v ận hành trong tr ường h ợp m ất điện áp l ưới 103 Hình 4.8 (c) Đồ th ị mơ ph ỏng gĩc cơng su ất và mơment t ức th ời máy phát v ận hành trong tr ường h ợp m ất điện áp l ưới 104 Hình 4.8 (d) Đồ th ị mơ ph ỏng dịng kích t ừ và dịng t ức th ời máy phát v ận hành ở ch ế độ m ất điện áp 104 Hình 4.9 Sơ đồ mơ ph ỏng máy phát v ới b ộ AVR, b ộ điều t ốc turbine, k ết n ối t ự dùng và h ệ th ống điện 106 xvi
20. Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Nguyễn Hoàng Vi ệt Ch ươ ng 1 TỔNG QUAN 1.1. Gi ới thi ệu chung: Với nhu c ầu điện n ăng ti êu th ụ trên th ế gi ới ng ày càng cao, các máy phát điện đư ợc thi ết k ế v ới cơng su ất ng ày càng t ăng nh ưng bị h ạn ch ế b ở i nhi ều lý do nh ư điện áp đầu c ực máy phát, kích th ước rotor, t ốc độ rotor và đặc bi ệt l à ph ươ ng pháp gi ải nhi ệt cho các cu ộn dây c ủa máy phát l àm vi ệc v ới dịng điện l ớn. Đối v ới t ình hình phát tri ển c ủa kinh t ế n ước ta, v ừa m ới thốt kh ỏi danh sách các n ước ngh èo trong khu v ực, nhu c ầu địi h ỏi t ăng tr ưởng s ản l ượng điện n ăng hàng năm là c ực k ỳ c ấp bách, ng ành Điện c ần được phát tri ển tr ước h ết để kéo theo các ngành cơng nghi ệp khác c àng phát tri ển. Do v ậy nhu c ầu l ắp m ới các nh à máy cĩ cơng su ất l ớn và nhi ều lo ại h ình để đả m b ảo v ấn đề an ninh n ăng l ượng gĩp ph ần ổn đị nh hệ th ống. Trên th ế gi ới tr ước n ăm 1945 các máy phát điện đề u s ử d ụng ch ế độ làm mát bằng khơng khí. T ại n ước Nh ật k ể t ừ sau chi ến tranh th ế gi ới th ứ II Tập đồn Mitsubishi đã nghiên c ứu và s ản xu ất th ử nghi ệm các máy phát điện v ới ch ế độ l àm mát b ằng Hydro. Hình 1.1: Bi ểu di ễn d ãy cơng su ất c ủa máy phát theo ch ế độ l àm mát c ủa nhà sản xu ất Mitsubishi HVTH : Nguyễn Thành Trung 1
21. Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Nguyễn Hoàng Việt Khí Hydro v ới nh ững đặ t tính lý hố c ủa nĩ nh ư : • Tỷ tr ọng th ấp, t ổn th ất d ịng ch ảy nh ỏ • Độ d ẫn nhi ệt l ớn v à hi ệu su ất trao đổ i nhi ệt b ề m ặt cao. Hình 1. 2: So sánh đặt tính c ủa khí Hydro v ới khơng khí v à n ước 1.2. Gi ới thi ệu s ơ l ược v ề nhà máy Ơ Mơn Hình 1.3: Lễ kh ởi cơng xây d ựng nhà máy nhi ệt điện Ơ Mơn HVTH Nguy ễn Thành Trung 2