máy_phát_điện

5/14/2018 m y_ph t_ i n - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mayphatdien 1/19

Tìm hiểu về máy phát điện Diesel

Trong quá trình khai thác sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho

nền kinh tế quốc dân, không thể không nói đến quá trình biến đổi năng lượ ng từ

dạng này sang dạng khác. Những máy thực hiện sự biến đổi từ cơ năng sang điện

năng đượ c gọi chung là máy phát điện.

Máy phát điện có 2 loại: máy phát điện 1 chiều và máy phát điện xoay chiều.

Trong đó máy phát điện xoay chiều đượ c dùng rất phổ biến trong công nghiệp và

đờ i sống, còn máy phát 1 chiều thường đượ c sử dụng trong 1 số ngành sản xuất đòi

hỏi phải dùng điện 1 chiều như luyện kim, hóa chất, giao thông vận tải…

Nếu phân loại máy phát điện xoay chiều theo số pha, ta có máy phát 1 phavà máy phát 3 pha.

Nếu phân loại máy phát theo nguồn cơ năng sơ cấp, ta có máy phát tuabin

hơi, máy phát tuabin nước, máy phát diesel…

Máy phát điện - động cơ nổ là tổ hợ p một máy phát điện và một động cơ nổ

kéo nó thành một khối thiết bị. Tổ hợp này có khi đượ c gọi là bộ máy phát điện -

động cơ (engine-generator set) hoặc bộ máy phát (gen-set). Nhiên liệu sử dụng cho

động cơ nổ thường là xăng, hoặc dầu diesel.

Các máy phát đang đượ c sử dụng tại các tổng trạm ở Hà Nội của công ty

viễn thông Viettel hiện nay đều là máy phát Diesel xoay chiều 3 pha: nguồn cơ

năng sơ cấp là động cơ Diesel, điện áp ra là điện áp xoay chiều hình sin ba pha.

2.1. Nguyên lý hoạt động, cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3

pha

Máy phát điện xoay chiều nói chung hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng

điện từ: khi một khung dây có chiều dài l chuyển động vớ i vận tốc v trong 1 từ

trường đứng yên có từ cảm B, nó sẽ làm phát sinh trong khung dây một suất điện

động e, suất điện động đó sẽ tạo ra ở mạch ngoài (mạch tiêu thụ) một dòng điện

http://www.onthi.com/?a=OT&ot=LT&hdn_lt_id=331#2

















xoay chiều khi đượ c khép kín mạch. Như vậy đã có sự biển đổi từ cơ năng sang

điện năng.

Đó là nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

2.1.1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha

a. Nguyên lý hoạt động:

Khi cho roto quay nhờ nguồn năng lượng sơ cấp, đồng thờ i cấp nguồn 1

chiều vào dây quấn roto thì từ trườ ng do dây quấn roto sinh ra quét qua dây quấn

stato sẽ là từ trườ ng quay (hay nói cách khác, dây quấn stato đang chuyển động

tương đối so vớ i từ thông của roto), nên trên dây quấn stato sẽ cảm ứng suất điện

động xoay chiều theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Nếu nối đầu ra dây quấn statovớ i tải tiêu thụ ta sẽ có dòng điện xoay chiều chạy qua tải.

Đó là nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha vớ i phần

cảm quay.

b. Cấu tạo:

Theo nguyên lý hoạt động, suất điện động cảm ứng trong một khung dây là

rất nhỏ. Để có một suất điện động đủ lớn dùng đượ c trong công nghiệp và trong

đờ i sống, ngườ i ta phải bố trí trong máy phát điện nhiều cuộn dây dẫn, mỗi cuộn

gồm nhiều vòng dây, và nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực bắc – nam

khác nhau. Các cuộn dây trong máy phát điện đượ c mắc nối tiếp nhau, và hai đầu

dây đượ c nối vớ i mạch tiêu thụ.

Máy phát điện xoay chiều một pha đượ c cấu tạo bở i hai bộ phận chính:

Phần cảm: là phần tạo ra từ thông bằng các nam châm quay có p cặp cực,tốc độ quay là n vòng/giây. Phần cảm quay đượ c gọi là rôto. Nó gồm các cuộn dây

quấn trên lõi thép kĩ thuật điện có dòng điện chạy qua để tạo từ thông, hoặc có thể

dùng nam châm vĩnh cửu.

























Phần ứ ng: gồm các cuộn dây giống nhau, quấn cố định trên một vòng tròn,

là nơi cảm ứng dòng điện xoay chiều và nối vớ i tải tiêu thụ. Phần ứng đứng yên

đượ c gọi là stato. Khi rôto quay, suất điện động xoay chiều sinh ra trong phần ứng

có tần số xác định bở i:

f = p*n/60

Các cuộn dây của phần cảm và phần ứng đều đượ c quấn trên các lõi làm

bằng một loại thép đặc biệt (thép kĩ thuật điện) gọi là thép silic hoặc tôn silic để

tăng cườ ng từ thông qua các cuộn dây. Để tránh dòng điện Phucô, các lõi đượ c

ghép bằng nhiều tấm thép mỏng cách điện vớ i nhau.

Ngoài ra máy phát còn có các bộ phận khác như gông từ, vỏ máy, nắp máy,trục, ổ trục, quạt gió, hệ thống làm mát….

2.1.2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều ba pha là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều

hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau 2 /3.

a. Nguyên lý hoạt động: nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha

tương tự máy phát điện xoay chiều 1 pha, khi cấp nguồn 1 chiều cho dây quấn rotovà cho roto quay vớ i tốc độ n (nhờ nguồn cơ năng sơ cấp), sẽ cảm ứng sức điện

động e trên các dây quấn stato. 3 cuộn dây stato đượ c bố trí lệch nhau 1200

nên

sức điện động cảm ứng trên 3 cuộn dây stato là 3 hàm sin của thờ i gian, cùng tần

số góc , cùng biên độ và pha lệch nhau 2 /3.

b. Cấu tạo:






















Về cơ bản, cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha tương tự máy phát 1

pha, tức gồm có phần cảm (nơi tạo ra từ thông) và phần ứng (nơi cảm ứng sức điện

động), vớ i các cuộn dây quấn trên cực từ làm bằng thép k ỹ thuật điện, tuy nhiên

trên vòng tròn bố trí cuộn dây stato ta bố trí 3 cuộn dây khác nhau lệch nhau 1200,

để cảm ứng dòng xoay chiều ba pha:



Khi nối các đầu dây của 3 cuộn dây Stato vớ i 3 mạch ngoài giống nhau (tải

đối xứng) thì 3 dòng điện trong các mạch đó cũng lệch pha nhau . Có thể viết

phương trình của 3 dòng điện đó như sau:

*. Cách mắc mạch ba pha: thông thườ ng ta có 2 cách mắc đầu ra máy phát 3 pha

vớ i tải tiêu thụ:

+ M ắ c hình sao:

Theo cách mắc này, ba điểm đầu của các cuộn dây 1, 2, 3 đượ c nối vớ i bamạch ngoài bằng ba dây dẫn khác nhau, gọi là dây pha. Ba điểm cuối của các cuộn

dây đượ c nối vớ i nhau trướ c, rồi nối vớ i mạch ngoài bằng một dây dẫn chung gọi

là dây trung tính. Tải tiêu thụ cũng đượ c mắc theo hình sao như trên hình vẽ.

Lúc đó cường độ tức thờ i của dòng điện ở đây trung hoà là:






















i=i1+i2+i3=0

Dòng điện ở dây trung hoà luôn luôn bằng 0. Nhưng trong thực tế bao giờ

cũng có sự chênh lệch nào đó giữa các tải tiêu thụ, và trong dây trung hoà có một

dòng điện yếu hơn dòng điện ở các dây pha nên có thể sử dụng dây nhỏ hơn.

Khi nối sao thì: Id=Ip, Ud= 3 .Up

Máy phát Cummins 1029 kVA đang sử dụng tại Pháo Đài Láng có sơ đồ đầu

ra mắc hình sao, trung tính nối đất, nên việc nối tải đượ c thực hiện theo sơ đồ này.

* Mắc hình tam giác:

Theo cách mắc này điểm cuối của cuộn 1 đượ c nối với điểm đầu của cuộn 2,

điểm cuối của cuộn 2 nối với điểm đầu của cuộn 3, và điểm cuối của cuộn 3 nối

với điểm đầu của cuộn 1. Ba điểm nối đó lại đượ c nối vớ i các mạch ngoài bằng ba

dây pha. Tải tiêu thụ cũng đượ c mắc theo hình tam giác. Trong cách mắc hình tam

giác không có dây trung hoà, vì vậy so vớ i cách mắc hình sao, nó đòi hỏi sự đối

xứng tốt hơn của các tải tiêu thụ.

Khi nối tam giác: Ud=Up, Id= 3 .Ip































2.2. Nguyên lý hoạt động máy phát Diesel

Máy phát Diesel thườ ng là máy phát xoay chiều 3 pha, trong đó nguồn cơ

năng sơ cấp lấy từ động cơ Diesel (là động cơ đốt trong), điện áp ra là xoay chiều

hình sin 3 pha.

2.2.1. Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong hoạt động với nguyên lý cơ bản như sau: hỗn hợ p không

khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong, khi đốt cháy nhiệt

độ tăng lên làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một pít tông đẩy

pít tông này di chuyển. Nếu nhiên liệu là xăng thì trong cơ cấu động cơ cần có bugi

đánh lửa, còn nếu dùng dầu diesel thì không cần dùng bugi vì dầu tự cháy khi đượ c

tiếp xúc vớ i khí nén áp suất lớ n.

Động cơ đốt trong có 2 loại chính là loại 2 kì và loại 4 kì.

Động cơ 2 kì có mật độ năng lượ ng lớn hơn động cơ 4 kì vì tạo ra công

trong mỗi một vòng quay của trục khuỷu. Tuy nhiên, động cơ 2 kì tốn nhiên liệu

nhiều hơn và khí thải có trị xấu hơn vì bị mất đi một phần hỗn hợ p không khí và

nhiên liệu không được đốt trong lúc đẩy khí thải thoát ra ngoài.

Các máy phát ở các tổng trạm đều dùng động cơ Diesel 4 kì.

2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy phát Diesel

Về cơ bản, máy phát Diesel cấu tạo gồm 2 thành phần chính, đó là phần

động cơ Diesel (nguồn cơ năng sơ cấp) và phần máy phát.

Nguyên lý hoạt động như sau: khi động cơ Diesel hoạt động, hệ thống xilanh

của động cơ này đượ c nối vớ i roto của máy phát và truyền động cho roto quay,

đồng thờ i cấp nguồn 1 chiều vào cuộn dây roto để tạo từ thông, lúc này theo

nguyên lý cảm ứng điện từ, trên các cuộn dây stato sẽ cảm ứng nên các sức điện

động xoay chiều. Khi nối hệ thống đầu ra máy phát vớ i tải, ta sẽ có dòng điện chạy

qua tải.

Đó là nguyên lý hoạt động cơ bản của máy phát Diesel.

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Xy_lanh&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/P%C3%ADt_t%C3%B4ng

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_c%C6%A1_hai_th%C3%AC



http://vi.wikipedia.org/wiki/P%C3%ADt_t%C3%B4ng

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Xy_lanh&action=edit&redlink=1



2.2.3. Trình tự khởi động máy phát Diesel

Để khởi động máy phát diesel, người ta thườ ng sử dụng động cơ đề (vớ i

máy công suất lớn thì đây là tất yếu). Động cơ đề đượ c nối vớ i trục khuỷu động cơ

diesel bằng cơ cấu bánh răng xoắn. Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ đề khở iđộng nhờ nguồn acquy, nó kéo trục khuỷu động cơ diesel quay, làm cho hệ thống

bơm cao áp, vòi phun, van khống chế lượ ng phun hoạt động.

Sau vài chu kì, dầu và không khí nén đủ áp suất và nhiệt độ, động cơ bắt đầu

hoạt động, lúc này động cơ đề đượ c ngắt ra khỏi hệ thống, một máy điện nhỏ trong

máy phát sẽ phát điện xạc lại bộ acquy cấp cho động cơ đề, roto máy phát đượ c

động cơ diesel kéo quay vớ i tốc độ tăng dần tớ i giá trị định mức. Quá trình khở i

động thành công, máy phát điện bắt đầu hoạt động, điện áp ra đượ c ổn định theogiá trị cài đặt của máy. Thờ i gian này mất từ 5-10s.

2.3. Hệ thống kích từ máy phát

Máy phát điện muốn phát ra điện đượ c, ngoài việc phải có động cơ sơ cấp

kéo, còn phải có dòng điện kích từ. Dòng điện kích từ là dòng điện một chiều,

được đưa vào cuộn dây roto của máy phát để tạo ra từ thông trong khe hở .

Các hệ thống kích từ máy phát đượ c phân loại dựa vào nguồn cung cấp dạngquay hay tĩnh, loại chỉnh lưu, và nguyên lý điều khiển.

+H ệ thố ng kích t ừ một chiề u:

http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1y_ph%C3%A1t_%C4%91i%E1%BB%87n





Trong đó, máy kích từ là máy phát điện một chiều. Máy phát này đượ c kéo

trực tiếp cùng trục vớ i hệ thống máy phát chính hoặc qua bộ giảm tốc để có một

tốc độ thích hợp (đối với các máy có dung lượ ng nhỏ và trung bình). Đối vớ i các

máy lớn hơn, máy phát điện một chiều có thể đượ c kéo bằng một động cơ riêngbiệt. Dòng kích từ đưa vào roto máy phát điện sẽ được điều khiển bằng cách thay

đổi điện áp ra của máy kích từ một chiều này.

Ưu điểm: đơn giản, hiệu quả, ít hư hỏng và dễ sửa chữa, độ tin cậy cao.

Khuyết điểm: tốc độ đáp ứng thấp, tốn nhiều thờ i gian bảo trì cổ góp của máy kích

từ.

+ H ệ thố ng kích t ừ xoay chiề u (còn gọi là hệ thống không tiếp xúc, hệ thống không

chổi than):



Đây là mạch kích từ k ết hợ p giữa một máy phát đồng bộ và hệ thống chỉnh

lưu. Máy phát đồng bộ dùng để kích từ gọi là máy kích từ xoay chiều, k ết hợ p vớ i

bộ chỉnh lưu quay lắp đặt ngay trên roto máy phát chính. Do đó, dòng điện kích từ

sẽ đi trực tiếp từ phần ứng của máy kích từ, qua bộ chỉnh lưu, vào thẳng dây quấnroto, không cần qua hệ thống chổi than, vành trượ t. Do đó, hệ thống này còn đượ c

gọi là hệ thống kích từ không chổi than.

Máy kích từ xoay chiều này luôn đượ c nối đồng trục với máy phát điện.

Máy kích từ có phần cảm là phần tĩnh, phần ứng là phần quay. Phần cảm sẽ nhận

dòng điện một chiều từ bên ngoài vào, và kích từ cho mạch từ của máy kích từ . Từ

trườ ng này sẽ giúp sinh ra dòng điện xoay chiều ba pha trong phần ứng, tức roto

máy kích từ . Để có thể tạo ra đượ c dòng một chiều cấp cho cuộn dây roto máyphát, máy kích từ xoay chiều phải k ết hợ p vớ i bộ chỉnh lưu lắp đặt ngay trên trục.

Bộ chỉnh lưu này sẽ quay theo roto của máy phát, nên thường đượ c gọi là bộ chỉnh

lưu quay.

Ưu điểm lớ n nhất của hệ thống kích từ này chính là không có chổi than, tuy

nhiên nó gặp phải 1 nhược điểm đó là việc gửi tín hiệu để điều khiển dòng kích từ

gặp khó khăn, hệ thống chỉnh lưu phải chịu lực ly tâm lớ n khi roto quay, và phải

đảm bảo roto cân bằng động khi lắp đặt bộ chỉnh lưu.



+ H ệ thố ng kích t ừ tĩnh:

Hệ thống kích từ tĩnh không dùng máy kích từ kiểu quay. Nguồn cung cấpcho roto máy phát điện đượ c láy từ một bộ biến áp gọi là biến áp kích từ. Điện áp

đầu ra của máy biến áp này sẽ đượ c chỉnh lưu thành một chiều để đưa vào roto.

Dòng kích từ đưa vào roto được điều khiển bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu

có điều khiển sử dụng Thyristor.



+ H ệ t ự kích t ừ không chổ i than (2 máy phát ở PĐL có hệ thống kích từ theo kiểu

này):

Vớ i hệ thống này, nguồn cấp cho kích từ lấy từ đầu ra máy phát chính. Sử

dụng các TU, TI và các linh kiện bán dẫn có điều khiển để điều khiển dòng kích từ

It.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống như sau:

Trong hệ thống này ngườ i ta dùng một máy phát điện xoay chiều ba pha

quay cùng trục với máy phát điện chính làm nguồn cung cấp. Máy phát xoay chiều

có k ết cấu đặc biệt. Cuộn kích từ đặt ở Stato còn cuộn dây ba pha đặt ở roto. Dòng

điện xoay chiều ba pha tạo ra ở máy phát điện kích từ đượ c chỉnh lưu thành dòng

một chiều nhờ bộ chỉnh lưu quay CL. Nhờ vậy cuộn kích từ Cf của máy phát điện

chính có thể nhận được dòng điện một chiều không qua vành trượ t và chổi điện.

Cuộn dây kích từ của máy phát kích từ (đặt ở stato) đượ c cung cấp dòng điện thông

qua 1 bộ chỉnh lưu khác (là chỉnh lưu có điều khiển, tín hiệu điều khiển lấy từ bộ

AVR).

Trong quá trình vận hành của máy phát điện, khi phụ tải thay đổi, hoặc bất

kì nguyên nhân nào làm điện áp ra máy phát thay đổi, thì tín hiệu điện áp phản hồi



về bộ TĐK sẽ làm nó tác động trực tiếp vào các cực điều khiển của bộ CLĐ làm

thay đổi dòng kích từ của máy phát kích từ nhằm mục đích điều chỉnh dòng If của

máy phát điện chính để giữ điện áp trên đầu cực máy phát đượ c giữ ổn định.

Đó là nguyên lý của hệ thống tự kích từ và tự điều khiển điện áp đầu ra máy

phát điện.

2.4. Bộ điều chỉnh điện áp tự động AVR (Automatic Voltage Regulator)

Duy trì điện áp ổn định là một trong những biện pháp cơ bản để đảm bảo

chất lượng điện năng của hệ thống điện, đặc biệt là ở các tổng trạm công ty viễn

thông Viettel, vì các tải của tổng trạm là vô cùng quan trọng, và độ kén chất lượ ng

điện đầu vào khá cao (đặc biệt là các UPS). Điện áp tăng cao có thể làm già cỗi

cách điện của thiết bị điện (làm tăng dòng rò) và thậm chí có thể đánh thủng cách

điện làm hư hỏng thiết bị. Với lý do đó mà bộ điều chỉnh điện áp tự động có nhiệm

vụ chính là điều khiển điện áp ra của máy phát sao cho luôn đảm bảo 1 trị số mong

muốn vớ i sai lệch cho phép nào đó. Ngoài ra, vớ i từng loại máy phát của các hãng

khác nhau mà bộ AVR có thể có thêm 1 số chức năng khác như:

Giớ i hạn tỷ số điện áp / tần số.

Điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện.

Bù trừ điện áp suy giàm trên đườ ng dây.

Bộ AVR cùng vớ i trang thiết bị phụ được đặt trong tủ độc lập trên sàn máy

phát, phù hợ p vớ i hệ thống kích từ.

Các mạch tổ hợp thường đượ c thiết k ế với độ tin cậy lớ n nhất có thể và có

k ết cấu dự phòng phù hợp để sự cố ở một vài phần tử điều khiển sẽ không làm hệ

thống kích từ gặp nguy hiểm hay không vận hành. Bộ AVR cơ bản gồm có một

vòng lặp điều chỉnh áp bằng bộ điều khiển PID để đạt đượ c sự ổn định. Việc đo

lường điện áp máy phát đượ c thực hiện trên cả ba pha. Bộ AVR đượ c cung cấp

cùng vớ i các bộ giớ i hạn giá trị kích từ min, max và có thể điều chỉnh, bộ giớ i hạn

cho phép tổ máy vận hành an toàn và ổn định.



*. Điề u chỉnh điện áp của máy phát điện:

Đây là nhiệm vụ quan trọng nhất của bộ điều áp tự động. Giá trị điện áp ra

máy phát điện phụ thuộc rất lớ n vào giá trị dòng kích từ, bộ AVR luôn theo dõi

điện áp đầu ra của máy phát điện, phản hồi giá trị thực tế và so sánh nó vớ i một giá

trị điện áp tham chiếu, tính toán sai lệch, sai lệch này sẽ đượ c khuếch đại, từ đó bộ

AVR đưa ra những lệnh điều khiển để tăng hoặc giảm dòng điện kích từ sao cho

sai lệch giữa điện áp đo được và điện áp tham chiếu là nhỏ nhất.

Muốn thay đổi điện áp ra của máy phát điện, ngườ i ta chỉ cần thay đổi điện

áp tham chiếu này, nhưng vớ i cấu tạo mỗi máy phát, thông số giá trị điện áp ra làchuẩn theo cấu tạo, và không thay đổi trong quá trình sử dụng.

Sơ đồ nguyên lý điều khiển như sau:

Bộ ĐK Kích từ Điện ápmáy phát

x Điện áp chuẩn

*. Giớ i hạn t ỷ số điện áp / t ần số :

Khi khởi động tổ máy, lúc tốc độ quay của roto còn thấp, tần số phát ra sẽ

thấp. Khi đó, bộ điều chỉnh điện áp tự động sẽ có khuynh hướng tăng dòng kích từ

lên sao cho đủ điện áp đầu ra. Điều này có thể dẫn đến quá kích từ, cuộn dây roto

sẽ bị quá nhiệt, 1 số thiết bị nối vào đầu cực máy phát như máy biến áp tự dùng...

có thể bị quá kích từ, bão hòa từ, và quá nhiệt.

Bộ điều chỉnh điện áp tự động sẽ phải luôn theo dõi tỷ số điện áp/tần số để

điều chỉnh dòng kích từ cho phù hợ p.



* Khi tốc độ < 40% định mức: không có kích từ. Điện áp máy phát =0.

* Tốc độ đạt khoảng 40%: bình ắc quy đóng vào mạch, mồi cho bộ kích từ,

điện áp ra của máy phát tăng lên một trị số nào đó.

* Tốc độ từ 40 đến 50%: Điện áp máy phát tiếp tục tăng. Điện áp đầu cực

của máy phát đưa về nạp bổ sung cho dàn ắc quy.

* Tốc độ trên 50%: do có thể tự nuôi bằng điện áp đầu cực máy phát đưa về,

nên không cần mồi bằng ắc quy nữa. Dàn bình tách ra. Điện áp tiếp tục tăng

* Khi tốc độ vượt quá 110% định mức: phần giớ i hạn U/f sẽ hãm và giảm

dòng kích từ.

*. Điề u khiể n công suấ t phản kháng của máy phát điện:

Khi máy phát chưa phát điện vào lướ i, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ

thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Quan hệ giữa điện áp máy phát đối vớ i dòng

điện kích từ đượ c biểu diễn bằng 1 đườ ng cong, gọi là đặc tính không tải. Tuy

nhiên khi máy phát điện đượ c nối vào một lướ i có công suất rất lớ n so vớ i máy

phát, việc tăng giảm dòng kích từ hầu như không làm thay đổi điện áp lướ i. Tác

dụng của bộ điều áp khi đó không còn là điều khiển điện áp máy phát nữa, mà làđiều khiển công suất phản kháng của máy phát. Khi dòng kích từ tăng, công suất

phản kháng tăng. K hi dòng kích từ giảm, công suất phản kháng giảm. Dòng kích từ

giảm đến một mức độ nào đó, công suất phản kháng của máy sẽ giảm xuống 0, và

sẽ tăng lại theo chiều ngượ c lại (chiều âm), nếu dòng kích từ tiếp tục giảm thêm.

Điều này dẫn đến nếu hệ thống điều khiển điện áp của máy phát quá nhạy, có thể

dẫn đến sự thay đổi rất lớ n công suất phản kháng của máy phát khi điện áp lướ i

dao động. Do đó, bộ điều khiển điện áp tự động, ngoài việc theo dõi và điều khiển

điện áp, còn phải theo dõi và điều khiển công suất phản kháng.

*. Bù tr ừ điện áp suy giảm trên đườ ng dây:

Khi máy phát điện vận hành độc lập, hoặc nối vào lướ i bằng 1 trở kháng lớ n,

khi tăng tải, sẽ gây ra sụt áp trên đườ ng dây. Sụt áp này làm cho điện áp tại hộ tiêu



thụ bị giảm theo độ tăng tải, làm giảm chất lượng điện năng. Muốn giảm bớ t tác

hại này của hệ thống, bộ điều áp phải dự đoán đượ c khả năng sụt giảm của đườ ng

dây, và tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác động bù này giúp cho điện

đáp tại một điểm nào đó, giữa máy phát và hộ tiêu thụ sẽ đượ c ổn định theo tải.

Điện áp tại hộ tiêu thụ sẽ giảm đôi chút so vớ i tải, trong khi điện áp tại đầu cực

máy phát sẽ tăng đôi chút so vớ i tải. Để có được tác động này, người ta đưa thêm 1

tín hiệu dòng điện vào trong mạch đo lường. Dòng điện của 1 pha từ thứ cấp của

biến dòng đo lườ ng sẽ đượ c chạy qua một mạch điện R và L, tạo ra các sụt áp

tương ứng vớ i sụt áp trên R và L của đườ ng dây từ máy phát đến điểm mà ta muốn

giữ ổn định điện áp.

Điện áp này đượ c cộng thêm vào (hoặc trừ bớt đi) với điện áp đầu cực máy phát đã đo lường đượ c. Bộ điều áp tự động sẽ căn cừ vào điện áp tổng hợ p này mà

điều chỉnh dòng kích từ, sao cho điện áp tổng hợp nói trên là không đổi.

2.5. Các điều kiện hòa đồng bộ máy phát điện

Khi muốn hòa máy phát điện để làm việc song song vớ i lưới điện, hoặc hòa

đồng bộ 2 hay nhiều máy phát điện với nhau để tăng công suất cấp cho tải, thì cần

đảm bảo đượ c 1 số điều kiện hòa đồng bộ nhất định.

Các điề u kiện hòa đồng bộ máy phát điện:

Điều kiện về tần số: 2 máy phải bằng tần số vớ i nhau, hoặc tần số máy phải

bằng tần số lướ i.

Điều kiện về điện áp: 2 máy phải cùng điện áp vớ i nhau, hoặc điện áp máy

phải bằng điện áp lướ i.

Điều kiện về pha: 2 máy phải cùng thứ tự pha, và góc pha phải trùng nhau.

Trên thực tế, ta thấy điều kiện về tần số và điều kiện về góc pha mâu thuẫn

vớ i nhau. Vì nếu muốn cho góc pha của 2 phía trùng nhau, thì phải điều chỉnh tần

số. Mà đã điều chỉnh tần số thì tần số các máy không thể bằng nhau. Còn nếu

muốn giữ nguyên cho 2 tần số bằng nhau thì góc pha sẽ lệch nhau. Vì vậy trên thực



tế ta sẽ để các máy có tần số xấp xỉ nhau vớ i 1 giá trị sai lệch nào đó, sai lệch df

này nằm trong khoảng cho phép, df này là bao nhiêu tùy thuộc vào việc chỉnh định

bộ điều tốc và rơle hòa điện tự động, hoặc rơle chống hòa sai. Thông thườ ng,

ngườ i ta điều chỉnh sao cho df có trị số lớn hơn 0 một chút, nghĩa là tần số máy

cao hơn tần số lướ i một chút. Như vậy khi hòa vào lướ i, máy phát sẽ bị tần số lướ i

ghì lại. Nếu tần số máy thấp hơn lưới, thì sau khi đóng máy cắt, máy phát sẽ bị tần

số lướ i kéo cho chạy nhanh lên, mát phát làm việc ở chế độ động cơ.

Vớ i df nhỏ hơn df cho phép, thì khi hòa đồng bộ, công suất phát ra hoặc thu

vào của máy phát là không đáng kể, không ảnh hưởng gì đến hệ thống.

Tương tự, đối với điện áp. Người ta cũng cho phép điện áp có sai biệt chút ít

so với điện áp lưới. Và thường người ta cũng chỉnh định sao cho điện áp máy phát

bằng hoặc hơn U lướ i một chút, để khi đóng điện thì công suất phản kháng của

máy lớn hơn 0.

Điều kiện về pha: đây là điều kiện bắt buộc, và phải tuyệt đối chính xác. Thứ

tự pha thườ ng chỉ kiểm tra một lần khi lắp đặt máy.

2.6. Vấn đề bảo vệ máy phát điện

2.6.1. Các dạng hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của máy

phát điện

Trong quá trình vận hành, sử dụng máy phát điện, có thể gặp nhiều dạng hư

hỏng và tình trạng làm việc không bình thườ ng của máy phát điện. Để đảm bảo

máy phát có thể vận hành an toàn, hiệu quả thì vấn đề bảo vệ máy phát điện cần

được quan tâm đặc biệt, và thông thườ ng, các chức năng bảo vệ này đượ c lắp đặt

đi cùng máy phát, do nhà chế tạo cung cấp.

*. Các dạng hư hỏng có thể gặp:

- Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn stato.

- Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng 1 pha (đối vớ i các máy phát

điện có cuộn dây kép).



- Chạm đất 1 pha trong cuộn dây stato.

- Chạm đất một điểm hoặc hai điểm mạch kích từ.

*. Các tình trạng làm việc không bình thườ ng của máy phát điện:

- Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài hoặc quá tải.

- Điện áp đầu cực máy phát tăng cao do mất tải đột ngột

- Tải không đối xứng, mất kích từ, mất đồng bộ, tần số thấp, máy phát làm

việc ở chế độ động cơ…

2.6.2. Các bảo vệ thường dùng cho máy phát điện

Tuỳ theo chủng loại của máy phát (thuỷ điện, nhiệt điện, tuabin khí, ...),

công suất của máy phát, vai trò của máy phát và sơ đồ nối dây của nhà máy điện

vớ i các phần tử khác trong hệ thống mà ngườ i ta lựa chọn phương thức bảo vệ

thích hợ p. Hiện nay không có phương thức bảo vệ tiêu chuẩn đối vớ i máy phát

điện cũng như đối vớ i các thiết bị điện khác. Thườ ng theo yêu cầu của ngườ i sử

dụng về độ tin cậy, mức độ dự phòng, độ nhạy... để có thể lựa chọn số lượ ng và

chủng loại rơle trong hệ thống bảo vệ. Đối vớ i các máy phát công suất lớ n, xu thế

hiện nay là lắp đặt hai hệ thống bảo vệ độc lập nhau vớ i nguồn điện thao tác riêng,

mỗi hệ thống bao gồm một bảo vệ chính và một số bảo vệ dự phòng có thể thực

hiện đầy đủ các chức năng bảo vệ cho máy phát.

Để bảo vệ cho máy phát điện chống được các hư hỏng thườ ng gặp, và 1 số

tình trạng làm việc không bình thường nêu trên, ta thườ ng dùng các loại bảo vệ

sau:

- Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý khi xảy ra sự cố ngắn mạch nhiềupha trong cuộn stato.

- Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố chạm chập các vòng dây trong cùng 1 pha

(vớ i máy phát có cuộn dây kép)

- Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây stato



- Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ

- Bảo vệ ngắn mạch ngoài và quá tải

- Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát tăng cao

máy_phát_điện

Documents

Transcript of máy_phát_điện