Bài giảng Vận hành máy phát điện và hệ thống kích từ

tạo từ trường của máy điện đồng bộ. Hệ thống kích từ được điều khiển và bảo vệ nhằm đáp ứng công suất kháng cho hệ thống thông qua sự điều khiền điện áp bằng cách điều khiển dòng điện kích từ.Chức năng điều khiển bao gồm việc điều chỉnh đỉnh điện áp, phân bố công suất và nâng cao tính ổn định của hệ thống. Chức năng bảo vệ là đảm bảo được khả năng của máy điện đồng bộ, hệ thống kích từ và các thiết bị khác không được vượt quá giới hạn....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vận hành máy phát điện và hệ thống kích từVận hành máy phát điện và hệ thống kích từ Vận hành máy phát điện và hệ thống kích từ Trang 1Vận hành máy phát điện và hệ thống kích từ II. HỆ THỐNG KÍCH TỪ: II.1. Tổng quan về hệ thống kích từ kích từ: Chức năng cơ bản của hệ thống kích từ là cung cấp dòng một chiều chocuộn dây tạo từ trường của máy điện đồng bộ. Hệ thống kích từ được điều khiểnvà bảo vệ nhằm đáp ứng công suất kháng cho hệ thống thông qua sự điều khiềnđiện áp bằng cách điều khiển dòng điện kích từ. Chức năng điều khiển bao gồm việc điều chỉnh đỉnh điện áp, phân bố côngsuất và nâng cao tính ổn định của hệ thống. Chức năng bảo vệ là đảm bảo đ ượckhả năng của máy điện đồng bộ, hệ thống kích từ và các thiết bị khác không đượcvượt quá giới hạn. Các yêu cầu cơ bản là hệ thống kích từ cung cấp và tự động điều chỉnh dòngđiện kích từ của máy phát đồng bộ để duy trì điện áp ở đầu ra cũng như giữ chođiện áp ở đầu ra biến thiên trong phạm vi cho phép liên tục của máy phát, các yêucầu này có thể hình dung từ đường cong điện áp V. Của máy phát đ ược trình bàyở hình 16. Độ dự trữ cho tốc độ biến thiên của nhiệt độ, hư hỏng thiết bị, quá tải địnhmức khẩn cấp … cần được quản lý công suất định mức trong trạng thái xác lập.Thông thường định mức bộ kích từ biến thiên từ 2 ÷ 3,5 kW/MVA của đ ịnh mứcmáy phát. Hình 16: Đường cong điện áp V và đường cong kết hợp cho máy phát tại điện áp phần ứng định mức Ngoài ra hệ thống kích từ phải có khả năng đáp ứng quá độ bất ổn định vớitừ trường cưỡng bức phù hợp với máy phát một cách tức thời và ngắn hạn. Khảnăng của máy phát ở đây xem như được giới hạn bởi các yếu tố; + Hư cách điện rotor ở điện áp kích từ cao. + Nóng rotor ở dòng điện kích từ lớn. + Nóng stator do dòng tải ở phần ứng lớn. + Lõi bị nóng trong suốt thời gian vận hành ở trạng thái thiếu kích từ vàsinh nhiệt do mật độ từ trường cao (V/Hz). + Giới hạn nhiệt có đặc tính độc lập với thời gian. + Khả năng quá tải ngắn hạn của máy phát có thể mở rộng từ 15÷ 60 giây. Trang 2Vận hành máy phát điện và hệ thống kích từ Để đảm bảo sự sử dụng tốt nhất của hệ thống kích từ, cần biết đầy đủ khảnăng đáp ứng của máy phát ngắn hạn miễn không vượt quá giới hạn cho phép. Hệ thống kích từ sẽ giúp cho việc điều khiển điện áp có hiệu quả và nângcao tính ổn định của hệ thống. Nó sẽ có khả năng cho đáp ứng của độ bất ổn địnhmột cách nhanh chóng để nâng cao quá độ ổn định và điều chỉnh từ tr ường c ủamáy phát để nâng cao độ ổn định tĩnh . Về phương diện lịch sử, vai trò của hệ thống kích từ trong việc nâng caohiệu quả hệ thống điện được phát triển liên tục.Hệ thống kích từ đầu tiên đ ượcđiều khiển bằng tay để duy trì điện áp và công suất phản kháng của tải ở đ ầu racủa máy phát như mong muốn. Khi điện áp được điều khiển tự động lần đầutiên, nó cho đáp ứng rất chậm. Đầu năm 1920 người ta đã sử dụng các b ộ đi ềuchỉnh điện áp để nâng cao ổn định tĩnh và động hoạt động liên tục và có đáp ứngnhanh. Đáng chú ý việc thiết kế hệ thống kích từ ngày nay càng phát triển, các bộkích thích và điều chỉnh điện áp với đáp ứng nhanh đã sớm được đ ưa vào trongcông nghiệp. Hệ thống kích từ từ đó đã phát triển liên tục. Sự tiến bộ trong hệ thống điều khiển kích từ từ hơn 20 năm qua đã nhờviệc phát triển điện tử bán dẫn .Việc phát triển các mạch tích phân tín hiệu phântự đã giúp cho các công nghệ điều khiển phức tạp có thể thực hịên một cách dễdàng . Sự phát triển sau cùng là kỹ thuật số đã được được đưa vào trong hệ thốngkích từ.Thyristo tiếp tục được sử dụng cho mạch công suất Chức năng điềukhiển, bảo vệ, luận lý thực hiện bằng các tín hiệu số, mà các chức năng trước đóđược thực hiện bởi mạch tín hiệu tương tự. điều khiển bằng tín hiệu số được sửdung rộng rãi ngày nay vì chúng rẻ hơn và độ tin cậy cao hơn các mạch tín hi ệutương tự khác. Chúng tiến bộ hơn nhờ tính liên động cao, cho phép thực hiện dễdàng các công nghệ điều khiển phức tạp và giao tiếp với các chức năng điềukhiển, bảo vệ của máy phát khác. Những hệ thống kích từ hiện đại thực tế có khảnăng cung cấp các đáp ứng tức thời ở điện áp rất cao. II.2. Các loại hệ thống kích từ: Qua nhiều năm phát triển hệ thống kích từ có nhiều dạng, chúng có thểđược chia thành ba loại cơ bản dựa trên nguồn năng lượng mà bộ kích từ sử dụng - Hệ thống kích từ một chiều - Hệ thống kích từ xoay chiều - Hệ thống kích từ tĩnh II.2.1. Hệ thống kích từ một chiều: Hệ thống kích từ loại này sử dụng máy phát một chiều như nguồn nănglượng kích từ và cung cấp dòng điện cho rotor của máy điện đồng bộ thông quacác vòng trượt. Máy kích từ một chiều có thể được kéo nhờ một động cơ hoặcgắn vào trục của máy phát. Nó có thể tự kích hoặc ...