TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TS Vũ Thị Anh Thơ Đại học Điện Lực Chương IV TỰ ĐỘNG HÒA ĐỒNG BỘ Tự động hòa đồng – Khái niệm chung Định nghĩa: trình đưa máy phát điện đồng vào làm việc song song với hay song song với Hệ thống điện Vai trò hòa đồng bộ:  Nâng cao tính kinh tế vận hành  Nâng cao độ an toàn cung cấp điện  Đảm bảo chất lượng điện (tần số điện áp) Yêu cầu: - Máy phát điện làm việc riêng rẽ: không cần đồng với - Máy phát điện làm việc song song: đồng với Tự động hòa đồng – Khái niệm chung Điều kiện đồng  Rotor máy phát quay góc độ điện  Góc lệch pha tương đối rotor không vượt giới hạn cho phép  Điện áp quy đổi đàu cực máy phát điện phải gần Nếu ba yêu cầu không đáp ứng, sinh chênh lệch điện áp (điện áp phách Up) máy phát Khi đóng máy phát sinh dòng điện (dòng cân Icb) làm hỏng trục máy phát Điều kiện hòa đồng trở thành:  Dòng điện cân lúc đòng máy không vượt giá trị cho phép  Rotor máy phát hòa điện sau đóng máy phải quay đồng với rotor máy phát làm việc Tự động hòa đồng – Điện áp phách Khái niệm: điện áp phách hiệu số hình học điện áp hai máy phát cần hòa với Điện áp phách xuất tốc độ góc quay vector điện áp khác HĐB MF ~ ~ Điện áp máy phát điện cần hòa & =U & U I F Điện áp hệ thống điện & =U & U II HT Điện áp phách & = ∆U &= U & −U & U P I II UI ∆U HT U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách Điện áp phách & = ∆U &= U & −U & U P I II UI Góc lệch pha rotor máy phát δ & =U & U I II &khi= U P Nghĩa & ≠khi0 U P UvàI = U II δ=0 U I = U II và δ=0 δ≠0 U I ≠ U II Điện áp máy phát cần hòa điện áp lưới điện biến đổi hình sin  Điện áp phách biến đổi theo quy luật hình sin U II δ Tự động hòa đồng – Điện áp phách Điện áp máy phát u I = U I sin ωI t Điện áp hệ thống u II = U II sin ωII t  Điện áp phách UI ∆U ωI ωI t δ u P = u I − u II = U I sin ωI t − U II sin ωII t ωII t ωII U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách Trường hợp  U I = U II = U u P = U ( sin ωI t − sin ωII t )  ω − ωII = 2U sin  I  Đặt   ω + ωII t ÷cos  I   ∆U ωI  t÷  ωI t δ tốc độ góc trượt ωP = ωlàI −tốcωđộIIgóc trung bình ωI +là góc ωIIlệch pha rotor ωtb = Khi δ = ωP t δ u P = 2U sin cosωtb t UI ωII t ωII U II Tự động hòa đồng – Điện áp phách Trường hợp U I = U II = U δ u P = 2U sin cosωtb t   u II Giá trị điện áp phách cực đại cosωtb t=1 δ u Pmax = 2U sin tần số phách: Đường cong gọi đường bao điện áp phách, có Sau chu kỳ biến thiên điệm áp phách có lần uI ωI − ωII ωP fP = = 2π 2π u Pmax = 2U sin δ uP Tự động hòa đồng – Điện áp phách U I ≠ U II Trường hợp U P = U I2 + U II2 − 2U I U II cosδ   U UP Giá trị điện áp phách cực đại δ=180 o U Pmax = U I + U II Đường bao biên độ điện áp phách điểm gặp trục hoành 10 up t Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Khái niệm: dòng điện cân dòng điện chạy vòng qua máy phát điện làm việc song song với vector điện áp chúng không  Điện áp phách UP nguyên nhân gây dòng điện cân Icb HĐB MF ~ ~ Suất điện động máy phát1bằng  Dòng điện cân đóng máy cắt E I = E II = E"d 1.8: hệ số tính đến thành phần không chu kỳ '' d '' d II 1,8.2 E i = '' xd I + x12 + x '' cb 11 δ sin 2 : Hệ số tính đến biên độ dòng điện x "dI , x: "dĐiện kháng siêu độ máy phát II x12 : Điện kháng đường dây nối hai MF HT Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ HT '' 2.1,8.2E d i ''cb = '' x dI + x12 + x d'' II o Khi điện áp máy phát hệ thống ngược pha (δ=180 ) Nếu máy phát nối vào hệ thống có công suất vô lớn '' 2.1,8.2E d i ''cb = x ''dI (x '' + x 12 d II =  Dòng cân lớn gấp hai dòng ngắn mạch đầu cực máy phát  Thành phần tác dụng icb tác động lên cuộn 12 dây trục máy phát ) Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ HT ( U I = U II , δ ≠ ) UP Khi góc pha hai điện áp khác Momen cân tác động lên trục máy phát δ M cb ≡ Pcb = U I Icb cos  Momen làm hỏng trục máy phát 13 U II UI Icb cos Icb δ Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ U I ≠ U II , δ ≠ UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân trùng pha với UI Công suất cân Pcb = U I Icb >  Momen tác dụng làm hỏng trục máy phát 14 HT Icb U II Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB ~ MF ~ U I ≠ U II , δ ≠ UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân trùng pha với UI Công suất cân Pcb = U I Icb >  Momen tác dụng làm hỏng trục máy phát 15 HT Icb U II Tự động hòa đồng – Dòng điện cân Ảnh hưởng dòng điện cân HĐB MF ~ ~ U I ≠ U II , δ = Khi UI HT UP U II Điện áp phách UP trùng pha với UI  Dòng cân vuông góc với U I Thành phần tác dụng dòng cân Không có momen tác dụng tác động lên trục máy Icb Kết luận: Khi hòa điện có góc δ nguy hiểm cho trục máy phát tua bin  Khi hòa điện không để δ vượt giá trị cho phép δcp 16 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác Trình tự hòa  Cho máy phát cần hòa kích từ trước  Khi số vòng quay điện áp máy phát cần hòa xấp xỉ số vòng quay điện áp máy phát làm việc chuẩn bị đóng máy cắt điện  Chọn thời điểm mà điện áp hai máy phát không sai lệch  (∆U=0) để đóng máy cắt Hai máy phát đưa vào làm việc song song với Thực tế, tần số điện áp hai máy phát trùng nhau, chọn thời điểm đóng MC không làm xuất điện áp phách UP dòng điện cân Icb 17 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác HĐB Đặc điểm MF ~ ~ Dòng điện cân băng lúc đóng máy tính Idm = - HT 2U δ sin ZΣ Giá trị dòng điện hòa phụ thuộc vào góc lệch δ Đóng MC U tdtr lúc δ=0 δ ≤δcp để dòng Icb=0 nhỏ giá trị cho phép - MC làm việc có thời gian  Phát tín hiệu đóng MC sớm khoảng thời gian  Thời gian đóng trước tdtr góc đóng trước δdtr 18 t δ Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa đồng xác Đánh giá Nhược điểm:  Quá trình hòa phức tạp, cần nhiều thời gian  Đòi hỏi người vận hành có nhiều kinh nghiệm  Có thể gây dòng cân lớn chọn thời điểm đóng máy sai Ưu điểm: -Máy hòa êm Phạm vi ứng dụng: Tất loại MF 19 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Trình tự hòa:  Cho tuabin kéo máy phát hòa quay gần với tốc độ đồng  Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở diện từ  Đóng MF vào mạng, MF làm việc chế độ động không đồng  Đóng TDT để kích từ cho MF, MF kéo vào làm việc song song với hệ thống  Cho MF mang tảii 20 Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đặc điểm  Có đột biến dòng điện công suất phản kháng Q, đột biến công suất tác dụng P nguy hại cho trục máy HĐB MF ~ máy  Trị số dòng điện đóng ~ U HT Idmcủa=máy phát : Điện kháng độ x 'dF + x D : Điện kháng đường dây nối MF Hệ thống x ' dF xD 21 HT Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đặc điểm HĐB MF ~ ~ So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF Hệ thống cấp tới U HT IN = > Idm So sánh với dòng cân hòa xác chọn thời điểm sai xchính D 2U HT δ Icbmax = ' sin > Idm x dF đựng cho2phép MF  Dòng đóng máy nằm giới hạn chịu 22 HT Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Điều kiện hòa tự đồng Idm ≤ 3.5IdmF Với IdmF dòng việc định mức máy phát Trong hệ đơn vị tương đối * I dm  Máy phát tua bin nước có  Máy phát tua bin Trừ máy phát nối với MBA, có 1.05 = ' ≤ 3.5 x *dF + x *D  cho phép hòa ' x *dF = 0.3  không thỏa mãn điều kiện hòa  cho phép hòa ' x *dF = 0.2 x *B = 0.1 23  Dòng đóng máy nằm giới hạn chịu đựng cho phép MF Tự động hòa đồng – Phương pháp hòa tự đồng Đánh giá Ưu điểm:  Phương thức hòa đơn giản  Làm việc đảm bảo  Thời gian hòa nhanh không cần xem xét đến tính đồng (U,f,δ)  Quan hệ thống cần huy động nhanh công suất Nhược điểm: - Có biến động dòng điện  Làm giảm điện áp góp  Không ổn định hòa hai máy phát có công suất tương đương 24 [...]... trong giới hạn chịu đựng cho phép của MF Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đánh giá Ưu điểm:  Phương thức hòa đơn giản  Làm việc đảm bảo  Thời gian hòa nhanh vì không cần xem xét đến tính đồng bộ (U,f,δ)  Quan trong khi hệ thống cần huy động nhanh công suất Nhược điểm: - Có biến động về dòng điện  Làm giảm điện áp thanh góp  Không ổn định khi hòa hai máy phát có công suất tương đương... Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Điều kiện hòa tự đồng bộ Idm ≤ 3.5IdmF Với IdmF là dòng việc định mức của máy phát Trong hệ đơn vị tương đối * I dm  Máy phát tua bin nước có  Máy phát tua bin hơi Trừ máy phát nối bộ với MBA, có 1.05 = ' ≤ 3.5 x *dF + x *D  cho phép hòa ' x *dF = 0.3  không thỏa mãn điều kiện hòa  cho phép hòa ' x *dF = 0.2 x *B = 0.1 23  Dòng đóng máy nằm trong. .. Không có momen tác dụng tác động lên trục máy Icb Kết luận: Khi hòa điện có góc δ sẽ nguy hiểm cho trục máy phát và tua bin  Khi hòa điện không được để δ vượt quá giá trị cho phép δcp 16 Tự động hòa đồng bộ 4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác Trình tự hòa  Cho máy phát cần hòa được kích từ trước  Khi số vòng quay và điện áp của máy phát cần hòa xấp xỉ số vòng quay và điện áp của máy phát đang làm... Quá trình hòa phức tạp, cần nhiều thời gian  Đòi hỏi người vận hành có nhiều kinh nghiệm  Có thể gây dòng cân bằng lớn nếu chọn thời điểm đóng máy sai Ưu điểm: -Máy hòa êm Phạm vi ứng dụng: Tất cả các loại MF 19 Tự động hòa đồng bộ 5 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Trình tự hòa:  Cho tuabin kéo máy phát sắp hòa quay gần với tốc độ đồng bộ  Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở... điện trở diện từ  Đóng MF vào mạng, MF làm việc ở chế độ động cơ không đồng bộ  Đóng TDT để kích từ cho MF, MF được kéo vào làm việc song song với hệ thống  Cho MF mang tảii 20 Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đặc điểm  Có đột biến về dòng điện và công suất phản kháng Q, nhưng không có đột biến về công suất tác dụng P nguy hại cho trục máy HĐB MF ~ 1 máy  Trị số dòng điện khi đóng... động lên cuộn 12 dây và trục máy phát ) Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB MF ~ ~ 1 HT 2 ( U I = U II , δ ≠ 0 ) UP Khi góc pha của hai điện áp khác nhau Momen cân bằng tác động lên trục máy phát δ M cb ≡ Pcb = U I Icb cos 2  Momen này có thể làm hỏng trục máy phát 13 U II UI Icb cos Icb δ 2 Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện. .. Idmcủa=máy phát : Điện kháng quá độ x 'dF + x D : Điện kháng đường dây nối MF và Hệ thống x ' dF xD 21 HT Tự động hòa đồng bộ 6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ Đặc điểm HĐB MF ~ ~ 1 2 So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF do Hệ thống cấp tới U HT IN = > Idm So sánh với dòng cân bằng khi hòa xác khi chọn thời điểm sai xchính D 2U HT δ Icbmax = ' sin > Idm x dF đựng cho2phép của MF  Dòng đóng máy nằm trong giới... '' cb 11 δ sin 2 2 : Hệ số tính đến biên độ của dòng điện x "dI , x: "dĐiện kháng siêu quá độ của máy phát II x12 : Điện kháng của đường dây nối hai MF HT Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB MF ~ ~ 1 HT 2 '' 2.1,8.2E d i ''cb = '' x dI + x12 + x d'' II o Khi điện áp của máy phát và hệ thống ngược pha nhau (δ=180 ) Nếu máy phát nối vào hệ thống có công suất.. .Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Khái niệm: dòng điện cân bằng là dòng điện chạy vòng qua các máy phát điện làm việc song song với nhau khi vector điện áp của chúng không bằng nhau  Điện áp phách UP là nguyên nhân gây ra dòng điện cân bằng Icb HĐB MF ~ ~ Suất điện động các máy phát1bằng nhau 2  Dòng điện cân bằng khi đóng máy cắt E I = E II = E"d 1.8: hệ số tính đến thành... II Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB ~ MF ~ 1 2 U I ≠ U II , δ ≠ 0 UP ⊥ UI Khi UP UI Giả sử  Dòng cân bằng trùng pha với UI Công suất cân bằng Pcb = U I Icb > 0  Momen này cũng tác dụng làm hỏng trục máy phát 15 HT Icb U II Tự động hòa đồng bộ 3 – Dòng điện cân bằng Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng HĐB MF ~ ~ 1 2 U I ≠ U II , δ = 0 Khi UI HT UP U II Điện