1 i x N   Chương 22: phương pháp hòa tự động đồng bộ III.1. Dòng cân bằng: Điểm đặc biệt của phương pháp hòa tự đồng bộ là vào thời đ iểm đóng máy phát vào hệ thống sẽ kéo theo sự tăng vọt của dòng điện. Theo sơ đồ thay thế hình 8.11b, dòng cân bằng xuất hiện khi đóng máy phát được xác định bằng công thức: i "    2 . 1 , 8 . U HT (10.7 ) cb x "  x  x trong đó: dF ll H T x ’’ dF : điện kháng siêu quá độ dọc trục c ủa máy phát . x HT : điện kháng của hệ thống. x ll : điện kháng của phần tử liên lạc giữa máy phát và hệ thống. Khi đóng máy phát vào hệ thống có công suất vô cùng lớn (x HT = 0; x ll = 0) thì: " 2 . 1 , 8 . U HT cb " dF  i (3) (10.8 ) Ta th ấy dòng cân bằng khi hòa tự đồng bộ xấp xỉ dòng ngắn m ạch 3 pha ở đầu cực máy phát và nó nhỏ hơn dòng cân bằng lớn nhất khi hòa đồng bộ chính xác. Đóng máy phát bằng phương pháp t ự đồng bộ cũng làm giảm thấp điện áp ở đầu cực của máy phát, ảnh hưởng không tốt đến sự làm việc của các hộ tiêu thụ nối với thanh góp điện áp máy phát của nhà máy điện. Hình 8.11: Sơ đồ hòa tự đồng bộ máy phát điện a) Sơ đồ nối điện b) Sơ đồ thay thế 2 Ưu điểm chính của phương pháp tự đồng bộ là có khả năng đóng máy phát vào mạng khá nhanh so với phương pháp hòa chính xác. Điều này đặc biệt quan trọng khi đóng máy phát trong điều kiện sự cố của mạng điện, lúc ấy cần phải đóng nhanh máy phát d ự trữ. III.2. Thiết bị hòa tự đồng bộ: Ở các nhà máy nhiệt điện, việc hòa tự đồng bộ được thực hiện nữa tự động do sự phức tạp của quá trình tự động khởi động các ph ần nhiệt của nhà máy từ trạng thái tĩnh. Ở các nhà thủy điện, ngườ i ta áp dụng các thiết bị tự động khởi động các tổ máy phát th ủy điện, vì vậy có thể sử dụng thiết bị hòa tự đồng bộ tự động cũng như nữa tự động. Thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động đảm bảo tự động đóng máy c ắt của máy phát chưa được kích từ khi tần số quay của máy phát g ần bằng tần số quay của các máy phát khác đang làm việc. Việc điều chỉnh tần số quay của máy phát trước khi đóng vào có thể được tiến hành bằng tay bằng cách tác động đến bộ điều chỉnh tốc độ quay của turbin, máy phát được kích t ừ sau khi đóng máy cắt của nó. Dưới đây, chúng ta khảo sát thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động áp dụ ng ở các nhà máy nhiệt điện. Phần tử chính của thiết bị (hình 8.12) là rơle hiệu tần số Rf, có nhi ệm vụ kiểm tra độ lệch tần số của điện áp máy phát và hệ thống. Cuộn I của Rf nối vào máy biến điện áp 1BU cu ả máy phát và nối nối tiếp với điện trở R1. Cuộn II của Rf nối với máy biến điện áp 2BU của hệ thống. Thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động được đưa vào làm việc bằng cách chuyển khóa điều khiển K sang vị trí Đ, đóng mạch 1BU, 2BU, mạch thao tác một chiều và mạch đầu ra. Khi chưa được kích từ, trị số điện áp dư của mỗi máy phát một khác nhau. Để điện áp từ 1BU của các máy phát khác nhau đưa đến cuộn I của rơle Rf gần bằng nhau, mỗi máy phát được hiệu chỉnh v ới một trị số điện trở R1 khác nhau. Việc điều chỉnh biến trở R1 đượ c thực hiện khi hiệu chỉnh thiết bị. 3 Hình 8.12: Sơ đồ thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động a) Mạch xoay chiều ; b) Mạch thao tác 4 Vào lúc đưa điện áp đến các cuộn dây của rơle Rf, tiếp điểm c ủa rơle có thể đóng ngắn hạn. Để loại trừ tác động không đúng của thiết bị, cuộn dây I và II của Rf được nối vào 1BU và 2BU không cùng m ột lúc: trước tiên nối cuộn dây II, sau đó một thời gian (kho ảng vài sec) được hiệu chỉnh ở tiếp điểm RT1 của rơle thời gian RT, cuộn dây I được nối vào nhờ rơle trung gian 3RG (qua ti ếp điểm 3RG 2 ). Ngoài ra thời gian duy trì của tiếp điểm RT2 trong m ạch gồm các tiếp điểm Rf 1 và Rf 2 cần thiết để loại trừ sự tác động không đúng của rơle vào lúc đưa điện áp đến cuộn I c ủa rơle Rf. Khi t ần số trượt bằng tần số khởi động của rơle Rf, rơle đầu ra 1RG c ủa thiết bị sẽ khởi động và tự duy trì bằng tiếp điểm 1RG1 1 . Tiếp điểm 1RG 3 khép m ạch đóng máy cắt 1MC c ủa máy phát. Sau khi đóng 1MC, aptomat diệt từ ADT của máy phát đóng lại đưa kích từ đến cuộn dây rôto máy phát (trạng thái đóng của máy phát được kiểm tra bằng tiếp điểm phụ 1MC 1 ). Máy phát đã được kích t ừ và sẽ được kéo vào làm việc đồng bộ. Rơle 1RG tự giữ để đảm bảo đóng chắc chắn 1MC và ADT c ủa máy phát. Rơle trung gian 2RG khi trở về có thời gian chậm trễ nhằm giới hạn độ dài tín hiệu đi đóng 1MC và ADT . Rơle Rf không được tính toán để chịu đựng lâu dài điện áp định mức từ 1BU của máy phát đã được kích từ. Do vậy để loại trừ tác hại đến cuộn dây I của nó, tiếp điểm 3RG 2 sẽ mở mạch cung cấp cho cu ộn dây I sau khi 3RG trở về do 1RG 2 mở ra. Rơle RU nhận đ iện áp từ 1BU có nhiệm vụ khóa mạch đưa điện áp định mức của máy phát được kích từ đến cuộn I của rơle Rf trong trường hợp xảy ra thao tác nhầm lẫn của nhân viên vận hành (đóng kích từ trước khi đóng máy phát vào hệ thống). Tiếp điểm RU mở mạch cuộn dây RT và nhờ vậy loại trừ khả năng khởi động của 3RG. 5 . máy phát th ủy điện, vì vậy có thể sử dụng thiết bị hòa tự đồng bộ tự động cũng như nữa tự động. Thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động đảm bảo tự động đóng máy c ắt của máy phát chưa được kích từ. trình tự động khởi động các ph ần nhiệt của nhà máy từ trạng thái tĩnh. Ở các nhà thủy điện, ngườ i ta áp dụng các thiết bị tự động khởi động các tổ máy phát th ủy điện, vì vậy có thể sử dụng thiết. Rf nối vào máy biến điện áp 1BU cu ả máy phát và nối nối tiếp với điện trở R1. Cuộn II của Rf nối với máy biến điện áp 2BU của hệ thống. Thiết bị hòa tự đồng bộ nữa tự động được đưa vào làm