Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG : MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒN G BỘ Mục tiêu:  Sinh viên hiểu qui luậ làm việc MPĐĐB thông qua nghiên cứu đặc tính  Hiểu điều kiện phương pháp cjo máy điện làm việc song song  Hiểu cách phân phối tải máy phát điện  ng dụng tính toán thông số máy phát phân phối tải MPĐ I.ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Qui luật làm việc máy phát điện thể qua việc nghiên cứu đặc tính chúng.Đặc tính MPĐĐB bao gồm :  Đặc tính không tải Uo = E = f(it) I = 0; f = fđm  Đặc tính ngắn mạch In = f(it) U = 0; f = fđm  Đặc tính U = f(I) it = const; cos = const; f = fñm  Đặc tính điều chỉnh it = f(I) U = const; cos = const; f = fñm H fM  Đặc tính tải U = f(it) I = const; cos = const;Pf =C đm T uat Các đặc tính thành lập theo y th toán dựa vào đồ thị véctơ Ktính pham s.đ.đ, cách làm thí nghiệm trực tiếp H Su ng D Từ đặc tính có© thể o Tru suy tính chất quan trọng máy phát yen điện tỷ số ngắn mạcqu K; độ thay đổi điện áp U Cũng từ đặc tính an h B suy tham số xd; xq; xư máy ĐẶC TÍNH KHÔNG TẢI : E = Uo = f(it) I = 0; f = fđm Sơ đồ nối dây máy phát điện đồng cần thiết để làm thí nghiệm lấy đặc tính máy phát điện đồng trình bày hình 3-1 Tải máy phát điện Hình 3-1 Sơ đồ nối dây xác định đặc tính má y phát điện đồng tổng trở Z biến đổi (ví dụ tải điện trở ba pha ghép song song với tả i điện cảm ba pha) Dòng điện kích thích it máy phát điện lấy từ nguồn điện bê n điều chỉnh nhờ biến trở rt Đặc tính không tải quan hệ E = Uo = f(it) I = 0; f = fđm Đồ thị đặc tính không tải thể hình 3.2 Hình 3-2 Đặ c tính không tải máy phát tuabin (a) má y phát tuabin nước (b) Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 179 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Dạng đặc tính không tải máy phát điện đồng cực ẩn cực lồi khác không nhiều biểu thị theo đơn vị tương đối E* = E/m it* = it/ itđmo trê n hình3.2, itđmo dòng điện không tải U = m Ta ý rằng, mạch từ máy phát điện tuabin bão hòa mạch từ máy phát điện tuabin nước Khi E = m = 1, máy phát điện tuabin kd = k  = 1,2; đố i với máy phát điện tuabin nước kd = 1,06 ĐẶC TÍNH NGẮN MẠCH VÀ TỶ SỐ NGẮN MẠCH K: In = f(it), U = 0; f = fđm Đặc tính ngắn mạch quan hệ In = f(it) = 0; f = fđm (khi dây quấn phần ứng nối tắ t đầu máy) Nếu bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng = 0) mạch điện dây quấn phần ứng lúc ngắn mạch cảm ( = 90o) Iq = cos = HCM TP Id = Isin = I đồ thị véctơ máy phát điện lúc thuat Ky trê n hình 3-3a Theo biểu thức cần pham áp, ta H Su E = +jIxd ng D uo © Tr mạch điện thay qthế n a máy có dạng ye củ u Ban hình 3-3b Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng khử Hình 3-3 Đồ thị vé ctơ mạch từ máy không bão hòa, từ thông khe mạ ch điện thay máy  cần thiết để sinh E = E – Ixưd = ixư nhỏ phát đồng lúc ngắn mạch quan hệ I = f(it) đường thẳng trình bày hình 3-4 Tỷ số ngắn mạch Tỷ số ngắn mạch K theo định nghóa tỷ số dòng điện ngắn mạch Ino ứng với dòng điện kích thích sinh s.đ.đ E = m không tải vớ i dòng điện định mức Iđm, nghóa I K  no I đm U (rư có: từ, hở Do Hình 3-4 Đặ c tính ngắn mạ ch má y phát đồng Theo định nghóa từ hình3-5 ta có: U I no  đm xd xd – trị số bão hòa điện kháng đồng dọc trục ứng với E = m Thay trị số Ino theo , ta coù: Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 180 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn K U ñm  xd I đm x d * Thường xd* > K < dòng điện ngắn mạch xác lập Ino < Iđm, kết luận dòng điện ngắn mạch xác lập máy phát điện đồng không lớn Sở dó tác dụ ng khử từ mạnh phản ứng phần ứng Từ hình3-5, dựa vào tam giác đồng dạng OAA’ OBB’ biểu thị tỷ số ngắn mạch K theo dòng điện kích thích sau: K' I no ito  I đm itn Hình 3-5 Xác định tỷ số ngắn mạ ch K đó: ito – dòng điện kích thích không tải lúc Uo = m itn - dòng điện kích thích lúc ngắn mạch I = Iđm TP HCM at Tỷ số ngắn mạch K tham số quan trọKy thua máy điện đồng Máy ng củ am với K lớn có ưu điểm cho độ thay đổi điệH Su pU nhỏ sinh công suất điện từ n áp h gD lớn khiến cho máy làm việc ổn© định n tải dao độ ng Nhưng muốn K lớn nghóa Truo en xd* nhỏ, phải tăng khe an quy đòi hỏi phả i tăng cường dây quấn kích thích hở  B từ tương ứng phải tăn g kích thước máy Kết phải dùng nhiều vật liệu giá thành máy cao Thông thường máy phát tuabin nước K = 0,8  1,8, máy phát tuabin K = 0,5  1,0 ĐẶC TÍNH NGOÀI VÀ ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP U CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ a Đặc tính Đó quan hệ U = f(I) it = const; cos = const vaø f = fđm Nó cho thấy lúc giữ kích thích không đổi, điện áp máy thay đổi theo tải Khi lấy đặc tính phải thay đổi tải I cho cos = const đo U I ứng vớ i trị số khác tải z Dạng đặc tính ứng với tính chất khác Hình 3-6 Đặ c tính máy tải trình bày hình 3-6 Chú ý phát điện đồng trường hợ p phải điều chỉnh dòng điện kích thích cho I = Iđm có U =m, sau giữ không đổi thay đổi tải Dòng điện it ứng với U =m; I = Iđm; cos = cosđm f = fđm gọi dòng điện từ hóa định mức Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 181 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Từ hình 3-6 ta thấy dạng đặc tính phụ thuộc vào tính chất tải Nếu tải có tính cảm I tăng, phản ứng khử từ phần ứng tăng, điện áp giảm đường biểu diễn xuống Ngược lại tải có tính dung I tăng, phản ứng phần ứng trợ từ, điện áp tăng đường biểu diễn lên b.Độ thay đổi điện áp định mức  m Đó thay đổ i điện áp tải thay đổi từ không đến định mức vớ i cos = cosđm, điều kiện không thay đổi dòng điện kích thích Trị số m thường biểu thị theo phần trăm điện áp định mức, nghóa là: E  U ñm U U U ñm %  100 = đm 100 U đm U đm Máy phát điện tuabin có xd lớn nên có U lớn so vớ i máy phát điện tuabin nước Thông thường U% = 25  35 Trị số U máy phát điện xác định thí nghiệm trực tiếp máy chế tạo Lúc thiết kế để tính U dựa vào cách vẽ đồ thị véctơ ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH HCM Đó quan hệ it = f(I) U = const; cos = const f = fđm TP uat Nó cho biết chiề u hướng điều chỉnh dòy thđiện it máy phát đồng K ng pham để giữ cho điện áp U đầu máy khônSu đổ i Khi làm thí nghiệm lấy đặc tính Hg gD điều chỉnh theo sơ đồ hình 3-1, phảuon đổi z đồng thời thay đổ i it để có cos = Tri thay en © const U = const Dạng uy a đặc tính an q củ B trị số cos khác trê n hình 37 Ta thấy với tải cảm I tăng, tác dụng khử từ phản ứng phần ứ ng tăng làm cho U bị giảm Để giữ cho U không đổi phải tăng dòng điện từ hóa it; ngược lạ i tải dung I tăng, muốn giữ U không đổ i phải giảm it Thông thường cosđm = 0,8 (thuần cảm), nên từ không Hình 3-7 Đặ c tính điều chỉnh máy tải (U = m; I = 0) đến tải định mức (U = phát điện đồng m; I = Iđm) phải tăng dòng điện từ hóa it khoảng 1,7  2,2 lần ĐẶC TÍNH TẢI Đặc tính tả i quan hệ U = f(it) I = const; cos = const vaø f = fđm Với trị số khác I cos có đặc tính tải khác nhau, có ý nghóa đặc tính tải cảm ứng với cos = ( = /2) I = Iđm Để có đặc tính phải điều chỉnh rt z (khi phải có cuộn cảm điều chỉnh được) cho I = Iđm (hình 3-1) Hình 3-8 Xác định đặc tính tải SPKTcảm từ Thu vien DH TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn đặc tính không tải tam giác điện kháng 182 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Dạng đặc tính tải cảm đường hình 3-8 Đồ thị véctơ tương ứng với chế độ làm việc bỏ qua trị số nhỏ rư hình 3-9 Đặc tính tải cảm suy từ đặc tính không tải tam giác điện kháng Cách thành lập tam giác điện kháng sau: Từ đặc tính ngắn mạch (đường hình 3-8) để có trị số In = Iđm, dòng điện kích thích itn s.t.đ Ftn cần thếit Ftn = itn = OC Như biết , máy làm việc chế độ ngắn mạch, s.t.đ cực từ Ftn = OC gồm hai phần: phần để khắc phục phản ứng khử từ phần ứng BC = kưd Fưd sinh d ; phần lại OB = OC – BC sinh s.đ.đ tản từ Fư = Iđmxư = AB (điểm A nằm đoạn thẳng đặc tính không tải (đường 1) lúc mạch từ không bão hòa) Tam giác ABC hình thành gọi tam giác điện kháng Các cạnh BC AB tam giác tỷ lệ với dòng điện tải định mức Iđm Dưới trình bày cách thành lập đặc tính tả i cảm từ đặc tính không tải tam HCM TP giác điện kháng uat y th KHình 3-9 Đồ thị véctơ s.đ.đ Đem tịnh tiến tam giác ABC (hoặc tamham máy phát điện tải cảm Su p giác OAC được) cho đỉnhong tựH A Da ru đặc tính không tải đỉnh uyesẽ ©vẽ thành đặc tính tả i cảm (đườ ng 3) Nếu C n T q cạnh tam giác điệBan ng vẽ tỷ lệ với dòng điện tả i I = Iđm, đặc tính tải n cảm U = f(it) ứng với I = Iđm Để chứng minh ta ý rằng, hai trường hợp ngắn mạch với I = Iđm tải cảm với I = Iđm, s.đ.đ Eư phản ứng khử từ Fưd không thay đổi, cạnh AB = Eư BC = kưd Fưd tam giác điện kháng không đổi Như với s.t.đ tùy ý cực từ Fo = OP lúc không tải, điện áp đầu cực máy Uo = E = PM, có tải cảm với I = Iđm, điện áp đầu cực máy U = PC’ Sở dó lúc có tả i cảm trên, s.t.đ có hiệu lực OP – PQ = OQ (trong PQ = B’C’ = BC phản ứng khử từ phần ứng) s.đ.đ E = QA’ Kết U = E - Eư = QA’ – AB’ = QA’ – AB = QB’ = PC’ Treân thực tế ảnh hưở ng bão hòa, đặc tính tải cảm có thí nghiệm tả i trực tiếp khác có dạng đường nét đứt Nguyên nhân sai khác chỗ, dòng điện kích từ tăng, cực từ máy bão hòa từ thông tản dây quấ n kích từ lớn s.t.đ cực từ cần thiết để khắc phục phản ứng khử từ phần ứng phải lớn hơn, nghóa cạnh BC tam giác điện kháng phải dài XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐCỦA MPĐĐB Trong chương trước nêu lên phương pháp tính toán tham số xd, xq, xư máy điện đồng Ở ta trình bày cách xác định tham số từ đặc tính máy Tuy nhiên cần nói thêm rằng, hai phương pháp Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 183 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn xác định tham số bằn g thí nghiệm trực tiếp phương pháp trực tiếp đề cập đến tài liệu thí nghiệm a.Xác định Điện kháng đồng dọc trục ngang trục Các trị số điện kháng đồng dọc trục bão hòa xd không bão hòa xd suy từ đặc tính không tải E = f(it) đặc tính ngắn mạch In = f(it) hình 3-10 Vì ngắn mạch theo đồ thị véctơ hình 3-3, xd = E/In, nên ứng với trị số it từ đặc tính không tải (đường 1) ngắn mạch (đường 2) có trị số xd bão hòa tương ứng: Hình 3-10 Xác định điện kháng đồng E AC xd   dọc trụ c I n AB Quan hệ xd = f(it) có dạng đường hình3-10 Khi mạch từ không bão hòa, quan hệ E = f(it) đường thẳng, trị số xd không bão hòa xd không đổi xác định tỷ số: HCM TP E AD huat Ky t xd    I n AB Su pham g DH E ruon Vì  k d enên: n©T Ean quy B x x d  d k d Điện kháng đồng ngang trục xq tương ứng với từ thông phản ứng phần ứng ngang trục từ thông tản dây quấn phần ứng Trong máy cực lồ i theo hướng ngang trục khe hở lớn, từ trở hướng ngang trục lớn, mạch từ không bão hòa nên điện kháng đồng ngang trục có trị số không đổi xq  0,6xd Đối với máy đồng cực ẩn xd = xq = xđb b Xác định điện kháng tản xư Với suy đặc tính tải cảm (đường hình 3-8) tam giác điện kháng đặc tính không tả i, từ điểm C’ bấ t kỳ đặc tính tải cảm vẽ O’C’ = OC song song với trục ngang, sau qua O’ vẽ đường thẳng song song với OA cắt đặc tính không tả i (đường 1) A’ hạ đoạn thẳng đứng A’B’ xuống O’C’ ta được: A' B' x ư  I Trên thực tế trình bày, đặc tính tải cảm thành lập thí nghiệm trực tiếp (đường nét đứt hình 3-8) có khác vớ i đặc tính tải cảm suy từ đặc tính không tải tam giác điện kháng (đường 2) Vì làm thí nghiệm trực tiếp để có đặc tính tải cảm (đường nét đứt) sau từ điểm C” đường lấy đoạn O”C” = O’C’ = OC tiếp tục ta được: Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 184 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn xp  A" B" I Ở xp gọi điện kháng Pôchiê Rõ ràng xp > xư Đối với máy đồng cực ẩn xp  (1,05  1,10)xư; máy đồng cực lồi x p  (1,1  1,3)xư II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG Trong nhà máy điện thường có đặt nhiều tổ máy phát điện đồng nói chung nhà máy điện làm việc hệ thống điện lực Như mộ t hệ thống điện lực có nhiều máy phát điện đồng làm việc song song Việc cho máy phát điện làm việc chung hệ thống điện lực nhằm bảo đảm công suất toàn hệ thống việc điều chỉnh công suấ t ( tác dụng phản kháng) chúng ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÁC MPĐ LÀM VIỆC SONG SONG Khi ghép máy phá t điện đồng làm việc song song HCM hệ thống điện TP uat dòng điện xung th lực với máy phát điện đồng khác, để ytránh am K làm hỏng máy thiế t bị mômen điện từ có trị số lớn sinh u ph cố HS ng D n lực trị số tức thời điện áp điện khác, gây rối loạn hệTthống điệ uo © r yen n lực phải bằn g Muốn phải đảm bảo máy phát điện hệ thống điệ qu Ban điều kiện sau đây: 1) Điện áp MPĐ UF phải điện áp lưới điện UL 2) Tần số máy phát fF phải tần số lưới điện fL 3) Thứ tự pha máy phát phải giống thứ tự pha lưới điện 4) Điện áp máy lưới phải trùng pha Nếu không đảm bảo điều kiện i trên, ghép song song máy phát điện xảy cố nghiêm trọng, thí dụ đóng cầu dao mà điện áp máy phát lưới lệch pha 180o tương đương với nố i ngắn mạch máy phát điện với điện áp UF – UL = 2UF; dòng điện xung đóng cầu dao lớn gấp hai lần dòng điện ngắn mạch thông thường; lực mômen điện từ lớn gấp bốn lần, phá hỏng dây quấn, kết cấu thép, lõi thép, trục … máy phát điện Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp UF máy phát đồng thực cách thay đổi dòng điện kích thích máy, tần số fF máy điều chỉnh cách thay đổi mômen tốc độ quay động sơ cấp kéo máy phát điện Sự trùng pha điện áp máy phát điện lưới điệ n kiểm tra đèn vônmet có số không dụng cụ đo đồng Thứ tự pha máy phát điện thườ ng kiểm tra lần sau lắp ráp máy hòa đồng với lưới điện lần đầu.Việc ghép song song máy phát điện vào hệ thống điện theo điều kiện nói gọ i hòa đồng xác máy phát điện Trong số trường hợp dùng phương pháp hòa đồng không xác nghóa so sánh tần số, trị số góc pha điện áp máy phát điện Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 185 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn cần ghép song song lưới điện Phương pháp gọi phương pháp tự đồng CÁC PHƯƠNG PHÁP CHO MÁY PHÁT LÀM VIỆC SONG SONG a Phương pháp hòa đồng xác kiểu ánh sáng Để ghép máy phát điện vào làm việc song song với lưới điện phương pháp hòa đồ ng xác , dùng hòa đồng kiểu ánh sáng ( dùng tín hiệu ánh sáng đèn kiểm tra điều kiện đồng bộø) Phương pháp dùng cho máy phát điện đồng công suất nhỏ thực vớ i kiểu nối “tối” theo sơ đồ trê n hình 3-11a vớ i kiểu ánh sáng đèn “quay” theo sơ đồ trê n hình 3-11b Trong sơ đồ hình 3-11a b, F1 máy phát điện làm việc F2 máy phát điện cần đem ghép song song với F Bộ đồ ng kiểu ánh sáng hình thành đèn 1, H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B a) b) Hình 3-11 Sơ đồ hòa đồng máy phát điện kiể u nối “tối” (a) kiể u ánh sáng đèn” quay” (b) Khi hòa đồ ng theo kiểu nối tối (hình 3-11a), đèn 1, 2, đồng nối hai đầu tương ứng với cầu dao D2 Trong trình hòa đồng thường phải điều chỉnh đồng thời điện áp UF tần số fF máy phát điện F2 Điện áp UF máy phát điện kiểm tra theo điều kiện (trong UL điện áp lưới điện cũn g điện áp máy phát điện F1 làm việc) vônmét V có cầu dao đổi nối Tần số thứ tự pha kiểm tra đồng với ba đè n 1, Khi đo lúc đầu có tần số fF  f L điện áp UF - UL đặt vào đèn 1, 2, có tần số fF - f L Nếu thứ tự pha máy phát điện lưới điện giống ba đèn tối sáng với tần số fF – fL Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 186 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hìẩu-12 Đồ thị véctơ điện áp nối “tối ” (a) nối theo ánh sáng “quay” (b) Sở dó điện áp U đặt lên ba đèn hiệu số điện áp pha tương ứng hai hình điện áp máy phát điện F2 lưới điện, quay với tần số góc F = 2fF L = 2fL hình3-12.Rõ ràng fE  fL điện áp đặt vào ba đèn thay đổi giống phạm vi  U  2UF ba đèn sáng tối với hiệu tần số fF – fL Tiếp tục điều chỉnh tần số fF máy phát F2 cho chu kỳ tối sáng  HCM ứP giây (nghóa lúc fF  fL) chờ cho lúc đèn tắt hẳn Tng với lúc điện áp uat y th máy phát điện F2 lưới điện trù ng pha nhauKthì đóng cầu dao D2 pham H Su n hoàn chỉnh việc ghép song song máy phát điện vàg D i điệ o lướ on Trunh sáng quay (hình 3-12b) hai ba © Khi hòa đồng theo ekiểu y n n qu aphải nối với đầu khô ng tương ứng cầu dao D2 đèn thí dụ đèn 2, B Trong trình ghé p song song thứ tự pha giống fF  fL đèn 1, 2, sáng tố i tạo thành ánh sáng “quay” Vì điện áp đặt vào đèn không thay đổi phạm vi  U  2UF hình 3-12b Khi ánh sáng quay theo chiều nhấ t định fF < fL ánh sáng quay theo chiều ngược lại Tốc độ quay nhanh chậm phụ thuộc vào khác fF fL Điều chỉnh cho fF = fL tốc độ ánh sáng quay thật chậm (fF  fL) đợi cho đèn khô ng nố i chéo (đèn 1) tắt hẳn đèn nối chéo (2 3) sáng ứng vớ i lúc điện áp máy phát điện lưới điện trùng pha đóng cầu dao D2 Cần ý hòa đồ ng bộ đồng kiểu đè n, theo sơ đồ nối tối mà kết ánh sáng quay theo sơ đồ nối kiểu ánh sáng quay mà kết đèn cùn g sáng tố i thứ tự pha máy phát điện khác với thứ tự pha lưới điện Trong trường hợ p phải trao đổi hai ba đầu dây tức hai ba pha máy phát điện với cầu dao D2 b Hòa đồng bộ đồng kiểu điện từ Trong nhà máy điện có đặc máy phát điện công suất lớn, để kiểm tra điều kiện ghép song song máy phát điện vào lướ i điện người ta thường dùng cột đồng tức đồng kiểu điện từ Cột đồ ng gồm ba dụng cụ đo sau: vônmét có hai kim, kim điện áp UF máy phát điện, kim điện áp UL lưới điện; mộ t tần số kế có hai dãy phiến rung để đồng thời tần số fF máy tần số fL lưới dụng cụ đo làm việc theo nguyên lý từ Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 187 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn trường quay có kim quay với tần số fF - fL Tốc độ quay kim phụ thuộc vào trị số fF - f L chiều quay kim thuận ngược chiề u kim đồng hồ tù y theo f L > fF ngược lại Khi fF - fL kim quay thật chậm (fF  fL) thời điểm đóng cầu dao lúc kim trùng với đường thẳng đứng hướng lên Việc hòa đồ ng xác máy phát điện đòi hỏi nhân viên thao tác phải thật thành thạo tập trung ý cao độ để tránh nhầm lẫn hệ thống điện lực có cố Để giảm nhẹ côn g việc nhân viên thao tác tránh nhầm lẫn xảy cố, dù ng hòa đồ ng tự động giúp điều chỉnh tự động UF fF máy phát tự động đóng cầu dao điều kiện ghép song song đảm bảo Tuy nhiên lưới điện có cố, điện áp tần số lưới thay đổi nên trình hòa đồ ng tự động thường kéo dài từ năm đến mười phút lâu Vì gần số trường hợp người ta thường dù ng phương pháp tự đồng c Phương pháp tự đồng Việc ghép máy phát điện làm việc song song vớ i lướ i điện theo phương pháp tự đồng tiến hành sau: Đem quay máy phát điện không kích thích (UF = 0) với dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở triệtCtừ đế n tốc độ sai H M TP t khác với tốc độ đồ Kg a ny thu khoảng 2% không cần m kiểm tra tần pha trị số góc pha điện áp số, H Su D việcng Truo đóng cầu dao ghép máy phát điện vào lưới © uyen điện Sau cho kích thích máy phát điện an q B tác dụng mômen đồng bộ, máy phát điện lôi vào tốc độ đồng (fF = fL), trình ghép máy phát điện làm việc song song lưới điện hoàn thành Cần ý việc đóng cầu dao nối máy Hình 3-13 Sự biến đổi U, I, It phát điện chưa kích thích vào lưới điện có máy phát 100000 kW hòa điện áp UL tương ứng vớ i trường hợ p ngắn mạch đồng vào lưới điện lưới điện Vì ngoà i tổng trở thân máy phát điệ n có tổng trở phần tử khác lưới điện (m.b.a tăng áp, đường dây, …) nên dòng điện xung chạy máy phát điện khô ng vượt ba bốn lần dòng điện định mức Hơn dây quấn kích thích nối qua điện trở triệt từ nên dòng điện xung độ giảm nhanh Hình 3-13 cho thấy biến đổi U, I it đóng cầu dao ghép máy phát điện vào lưới điện phương pháp tự đồng Phương pháp tự đồng phép sử dụng trường hợp Ixg < 3,5Iđm Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 188 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn III ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TÁC DỤNG P CỦA MPĐĐB a Trường hợp MPĐ làm việc hệ thống điện Ở trường hợ p U f không đổi nên giữ dò ng điện kích thích it không đổi E hằn g số P hàm số góc  đường biểu diễn có dạng biết Ở chế độ làm việc xác lập công suất tác dụng P máy ứng với góc  định phải cân với côn g suất trục làm quay máy phát điện Đường biểu diễn công suấ t độ ng sơ cấp biểu thị đường thẳng song song với trục ngang cắt đặc tính góc điểm A hình 314 Hình -14 Cô ng suất tác dụng M Như muốn điều chỉnh công suất tác dụng công P HC T suất chỉnh máy phát P máy phát phải thay đổi góc , nghóa giao thuat điện đồng cực lồi Ky điểm A cách thay đổi công suất trêpham c n trụ H Su máy ng D Truo Công suất tác dụngucựn ©đại Pm mà máy phát điện cung cấp cho hệ ye c q Ban thống điện ứ ng với dP/d = Áp dụ ng điều kiện đối vớ i biểu thức máy phát đồng cực ẩn suy m = 90o và: mUE Pm  xd Cũng máy cực lồi, từ suy góc m xác định bởi: A  8B2  A 4B mUE A đó: xd cos  m  vaø Pm  , B  mU ( 1  ) xq xd mUE mU 1 sin  m  (  ) sin 2m xd xq x d Khi điều chỉnh công suất tác dụng cần ý máy phát điện đồng làm việc ổn định tónh <  < m Để thấy rõ điều đó, giả thử máy làm việc giao điểm A ứng với 1 < m Nếu nguyên nhân công suất Pcơ động sơ cấp tăng lên thời gian ngắn, sau lại trở trị số ban đầu rôto máy phát điện quay nhanh lên Như góc  tăng thêm + tương ứng công suất P tăng thêm P Vì lúc công suất Pcơ trở trị số ban đầu nên P + P > Pcơ, kết rôto bị ghìm máy phát điện trở lại làm việc góc  ban đầu sau vài chu ký dao động Trái lại nế u máy phát điện làm việc xác lập 2 > Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 189 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn m, ví dụ điểm B hình 3-14 công suất thay đổi trên, góc  tăng thêm  cho P máy phát điệ n giảm, P < P cơ, kết rôto quay nhanh thêm, góc  tăng máy phát điện đồng với lưới điện Từ điều i ta thấy rằng, điều chỉnh công suấ t tác dụng mà dP muốn giữ cho máy phát điện làm việc ổn định phải có điều kiện sau : 0 d dP Trong gọi công suất chỉnh đặc trưng cho khả giữ cho máy d làm việc đồng lưới điện ký hiệu P cb Từ biểu thức suy hệ số công suất chỉnh máy cực loài: mUE 1 Pcb  cos   mU (  ) cos 2 xd x q xd máy cực ẩn: mUE cos  xd CM Đường biểu diễn công suất chỉnh trêat TP H 3-14 Ta thấy n hình thu không tải ( = 0), khả chỉnh tức khả hamg y a P công suất đưa năn K củ up vào máy công suất tác dụ ng đưa ng o H S i điện ứng vớ i thay đổi  làm cho D lướ uo © Tr máy phát trì làm việc đồng vớ i lưới điện lớ n nhất,   m yen qu Ba khả chỉnh bằngn0 Trên thực tế vận hành, để đề phòng trường hợp U E giảm nguyên nhân khác làm cho công suất P đưa lưới điện giảm theo trì đồ ng bộ, máy phát điện thường làm việc với côn g suất định mức Pđm ứng với  < 30o Như khả tải máy phát điện đồng xác định tỷ số: P km  m Pđm gọi hệ số lực tải Đối với máy cực ẩn: km  sin đm Pcb  Theo quy định cần đảm bảo km > 1,7 muốn máy phải có tỷ số ngắn mạch K lớn, nghóa xd phải nhỏ (hoặc khe hở lớn) Cần ý điều chỉnh công suất tác dụng P,  thay đổi nên công suất phản kháng thay đổi theo b Trường hợp số MPĐ làm việc song song Giả thử có hai máy phát điện công suất làm việc song song Ở trường hợ p này, điều kiện tải lưới điện không đổi, tăng công suất tác dụng máy mà không giảm tương ứng công suất tác dụ ng máy số lưới điện thay đổi có cân khiến cho hộ dùng điện phải làm việc điều kiện tần số khác định mức Vì vậy, để giữ cho f = const tăng công suất tác dụng máy phải giảm công suất tác dụng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 190 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn máy Chính cách mà thay đổi phân phối công suất tác dụng hai máy ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA MPĐĐB Ta xét việc điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng làm việc lưới điện vô cùn g lớn (U, f = const) côn g suất tác dụng máy giữ không đổi Giả thử máy có cực ẩn để đơn giản, bỏ qua tổn hao dây quấn phần ứng (rư = 0) Trong trường hợp đó, đồ thị véctơ s.đ.đ có dạng hình 3-15 Vì P = mUIcos  OA không đổi với điều kiện U = const nê n thay đổi Q, mút véctơ I nằm đường thẳn g 1, thẳng góc với U Với trị số I có trị số cos vẽ đồ thị véctơ s.đ.đ tương ứng xác định độ lớn véctơ E, từ suy dòng điện kích thích it cần thiết để sinh E Cũng cần ý rằng, P = mUEsin/xd  P1 = const, trongHđó P, xd không đổi CM TP t véctơ E nên P  Esin = OB = constat mú hu Ky t nằm đườngpthẳng thẳng góc với OB ham H Su phân tích cho thấy rằng, muốn điều Hình 3-15 Điều chỉnh công suất KếD ng t Truo phản kháng máy phát điện en © quy chỉnh công suất phản kháng Q phải thay đổi dòng đồng Ban điện kích thích it máy phát điện Đặc tính hình V Với trị số P = const, thay đổi Q vẽ đồ thị véctơ s.đ.đ ta xác định quan hệ I = f(it), gọi đặc tính hình V máy phát điện đồng Thay đổi trị số P với phương pháp thành lập họ đặc tính hình V hình 3-16 Trên hình 3-16 , đường Am qua điểm cực tiểu họ đặc tính hình V tương ứng với cos = Khu vực bên phải đường Am ứng với tải có tính cảm ( > 0) chế độ làm việc kích thích máy phát điện khu vực bên trái đường ứng với tải việc có tính dung( < 0) chế độ làm thiếu kích thích máy Đường Bn ứng với giớ i hạn làm việc ổn định với lưới máy phát điện làm việc chế độ thiếu kích thích Ở ta xét máy phát Hình 3-16 Họ đặc tính hình V điện cực ẩn, tất phân má y phát điện đồng tích đề u áp dụng cho máy phát điện cực lồi Trong trường hợp công suất lưới điện nhỏ (thí dụ có hai máy phát điện công suất làm việc song song), tăng dò ng điện kích thích it Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 191 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn máy mà giữ dòng điện kích thích máy thứ hai không đổi, công suất phản kháng máy tăng, tổng công suất phản kháng tăng thay đổi điện áp U lưới điện, ảnh hưởng đế n trạng thái làm việc bình thường hộ dùng điện Như để trì trạng thái làm việc bình thườ ng lưới điện vớ i U = const, tăng dòng điện kích thích mộ t máy phả i giảm tương ứng dòng điện kích thích máy thứ hai Bằng phương pháp thực phân phối lại công suất phản kháng Q hai máy phát điện *** CÂU HỎI Đặc tính máy phát điện đồng có ? ý nghóa, phạm vi ứng dụng đặc tính ? Làm để điều chỉnh công suấ t tác dụng công suất phản kháng máy phát điện đồng ? Cách điều khiể n P Q lưới điện côn g suất nhỏ công suất lớn khác chỗ ? Điều kiện để hòa hai máy phát điện làm việc song song ? Máy phát điện hòa đồng với lưới điện mà không HCM mãn điều P thỏa uat T kiện ghép song song tương xảy ? y th mK Vì ghép song song máy phát Su pn a o lưới điệ n phương pháp tự điệ h g DH đồng bộ, dây quấn kích thíchuphải nối tắt qua điện trở triệt từ ? r on T © uyen an q B BÀI TẬP ỨNG DỤNG BÀI Hai máy phát điện giống làm việc song song có điện trở phần ứ ng rư = 2,18, điện kháng đồng xđb = 62 cung cấp điện cho tải 1830 kW với cos = 0,83 (chậm sau) Điện áp đầu cực tải 13800 V Điều chỉnh kích từ hai máy cho máy có dòng điện phản kháng 40 A Tính: a) Dòng điện máy phát điện b) S.đ.đ E máy góc pha s.đ.đ Giải Dòng điện tải có trị số: P 1830  10 I   92,3 A U cos  13800.0,83 chậm sau điện áp góc  = arccos0,83 = 33o9 biểu thị dạng phức số sau: I = 92,3 / -33o9 = 76,8 – j51,4 A Vì công suất tác dụ ng phân phối cho hai máy nê n dòng điện tác dụng 76,8  38,4 A , dòng điện phản kháng máy A 40A, máy đó: IA = 38,4 – j40 vaø IB = I – IA = 38,4 – j11,4 A Ứng với biể u thức (24-6) ta có: Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 192 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn EA = U + IA(rư + jxđb) = EA / A 13800   (38,4  j40)(2,18  j62) 10720 / 12,22oV Cũng vậy: EB = U + IB(rư + jxñb) = EB / B = 9030 / 15,1oV Góc lệch hai s.đ.đ đó: A - B = 15,1o – 12,22o BÀI TẬP Hai máy phát điện làm việc song song cung cấp điện cho hai tải: Taûi 1: St1 = 5000 kVA; cos 1 = 0,8 Taûi 2: St2 = 3000 kVA; cos  = Máy phát thứ phát P1 = 4000 kW; Q1 = 2500 kVAr Tính công suất máy phát thứ hai hệ số công suất máy phát Gợi ý Khi hai máy phát làm việc song công suất phát tổng công suất hai máy Và hai tải xem tải có công suất tổng công suất hai tải Công suất biểu kiến: S = P Q mK Công suất tác dụng: P =Su pha S.cos g DH ruon Công suất phản kháng: n © T = S.sin  Q quye Ban BÀI GIẢI M P HC uat T y th Công suất tác dụng hai tải: Pt = St1.cos 1 + St2.cos  = 5000.0,8 + 3000.1 = 7000 (kW) Công suất phản kháng hai taûi: Qt = St1.sin 1 + St2.sin  = 5000.0,6 + 3000.0 = 3000 (kVAr) Công suất tác dụng máy phát 2: P2 = Pt – P1 = 7000 – 4000 = 3000 (kW) Công suất phản kháng máy phát 2: Q2 = Qt – Q1 = 3000 – 2500 = 500 (kW) Hệ số công suất máy phát 1: cos 1 = P1 P1  Q1 = 4000 4000  2500 = 0,848 Hệ số công suất máy phát 2: cos  = P2 P2  Q 2 = 3000 3000  500 = 0,986 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 193 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài Hai máy phát điện đồng làm việc song song có phụ tải giố ng nhau: I1 = I2 = 100 A; cos 1 = cos  = 0,8 Nếu phụ tải không đổi, thay đổi dòng điện kích từ mômen trục động sơ cấp máy phát điện để tải I1 , = 100 A, cos  ,1 = Hỏi chế độ làm việc máy phát điện thay đổ i ? Hãy tính trị số I2 , cos  , ÑS: I2 , = 134 A; cos  , = 0,4478 Baøi Hai máy phát điện đồng làm việc song song cung cấp cho phụ tải động W, cos 1 = 0,71 phụ tải thắp sáng làP2 = 3000 kW Biết lực P1 = 5000 k máy phát thứ phát công suất PI = 6000 kW cos  I = 0,8 Tìm công suất tác dụng hệ số công suất máy thứ hai ĐS: PII = 2000 kW; cos  II = 0,97 Baøi3 Cho hai máy phá t điện đồng nố i Y hoàn toàn giốnHCnhau có xđb = g M TP 4,5  làm việc song song Tải chung điện áp 13,2 ykVulà 26000 kW, hệ số công h at K t suất cos  = 0,86; phân đề u cho hai máyham u thay đổ i kích từ để phân phối u p Nế DH S uo số lại công suất phản kháng cho hệ ng công suất máy cos 1 = lúc © Tr yen y ? Tính sức điện động E góc u hệ số công suất cos Ban qa má o củ  máy trường hợp ĐS: E1 = 8,04 kV; 1 = 18,56o E2 = 10,88 kV;  = 13,63o Bài Cho máy phát đồng ba pha Sñm = 35 kVA, Uñm = 400/230 V, Y/  , xđb* = 1,2; làm việc hệ thống điện vớ i tải cảm định mức cos  đm = 0,8; dòng điện kích từ định mức Itđm = 25 A Hãy xác định: Sức điện động Eo góc  Dòng điện kích từ để máy có cos  = 0,9 P = const Tính cos  công suất phản kháng Q dòng kích từ It = 30 A ĐS: 1/ Eo = 453 V;  = 66o 2/ It = 22,2 A 3/ cos  = 0,435; Q = 33,6 kVAr Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 194 ... 1,10)xư; máy đồng cực lồi x p  (1,1  1 ,3) xư II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG Trong nhà máy điện thường có đặt nhiều tổ máy phát điện đồng nói chung nhà máy điện làm việc hệ thống điện. .. phát điện v? ?o lưới © uyen điện Sau cho kích thích máy phát điện an q B tác dụng mômen đồng bộ, máy phát điện lôi v? ?o tốc độ đồng (fF = fL), trình ghép máy phát điện làm việc song song lưới điện hoàn... hòa đồng thường phải điều chỉnh đồng thời điện áp UF tần số fF máy phát điện F2 Điện áp UF máy phát điện kiểm tra theo điều kiện (trong UL điện áp lưới điện cũn g điện áp máy phát điện F1 làm việc)