Hệ thống tự kích thích thyristor kiểu CTC-315-1480-2,5 TB4 (gọi tắt là hệ thống kích thích) có công dụng cung cấp nguồn một chiều cho cuộn dây kích thích máy phát thủy lực kiểu CB1054/185-48 của nhà máy thủy điện Sê San 3 và để đảm bảo các chế độ làm việc sau đây của máy phát thủy lực:
- Kích thích ban đầu;
- Chạy không tải;
- Hòa máy phát vào lưới bằng phương pháp đồng bộ chính xác;
- Vận hành máy phát thủy lực trên lưới với phụ tải và quá tải cho phép;
- Kích thích cường hành với bội số cho trước về điện áp và dòng điện trong trường hợp sự cố trên hệ thống làm giảm điện áp trên thanh cái nhà máy;
- Giảm kích thích khi có sự cố trên hệ thống làm tăng điện áp trên thanh cái nhà máy;
- Dập từ trong các trường hợp khẩn cấp;
- Dập từ trong quá trình dừng bình thường tổ máy.
Các điều kiện lắp đặt hệ thống kích thích:
- Độ cao so với mực nước biển không lớn hơn 1000m;
- Nhiệt độ môi trường xung quanh từ +1oC đến +45oC, độ ẩm tương đối 95% ứng với nhiệt độ 40oC;
- Môi trường chống cháy nổ, không có khí ga và hơi nước làm hại đến kim loại và cách điện, không có bụi bẩn;
- Không có tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời;
- Không có sự rò rỉ của nước và dầu vào thiết bị.
11.3.2 Thông số kỹ thuật chính của hệ thống kích thích
Các thông số kỹ thuật của hệ thống kích thích được xác định phù hợp với tính chất và điều kiện vận hành cho phép của máy phát thủy lực.
- Điện áp rôto định mức: 275V
- Điện áp chỉnh lưu định mức: 315V
- Dòng điện rôto định mức: 1230A
- Dòng điện chỉnh lưu định mức: 1480A
- Bội số kích thích cường hành về điện áp khi điện áp
máy phát thấp hơn giá trị định mức, không lớn hơn: 2,5 p.u.
- Bội số kích thích cường hành về dòng điện so với
dòng điện kích thích định mức, không lớn hơn: 2 p.u.
- Thời gian tác động nhanh khi cường hành, không lớn hơn:0,04s
- Thời gian kích thích cường hành, không lớn hơn: 50s - Chênh lệch điện áp cho phép trên các thanh cái ứng
với đặc tính tĩnh đã cho, không lớn hơn: ±5%
- Điện áp định mức của hệ thống tự dùng xoay chiều
(3 pha có dây trung tính, điện áp dây, 50Hz): 380V
Công suất tiêu thụ:
+ Liên tục dưới điều kiện vận hành bình thường,
không lớn hơn: 0,1kVA
+ Liên tục khi hệ thống kích thích không làm việc
(các bộ sấy làm việc), không lớn hơn: 1,8kVA
+ Liên tục trong thời gian thí nghiệm, không lớn hơn: 1,5kVA + Ngắn hạn (đến 5s) trong thời gian kích từ ban đầu,
không lớn hơn: 13kVA
- Điện áp định mức của hệ thống tự dùng một chiều: 220V Công suất tiêu thụ:
+ Liên tục dưới điều kiện vận hành bình thường,
không lớn hơn: 0,5kW
+ Ngắn hạn (đến 4s) trong thời gian kích từ ban đầu,
không lớn hơn: 65A
+ Của các bộ điều khiển và điều chỉnh từ nguồn
dự phòng từ thanh cái một chiều, không lớn hơn: 0,5kW - Điện áp định mức của các mạch đo lường các bộ điều
khiển và điều chỉnh (3 pha có dây trung tính, điện áp dây, 50Hz): 110V + Công suất tiêu thụ của mỗi kênh, không lớn hơn: 2VA - Dòng thứ cấp định mức của biến dòng đo lường dòng stator: 5A
+ Công suất tiêu thụ cho mỗi pha, không lớn hơn: 0,2VA - Dòng thứ cấp định mức của biến dòng đo lường dòng rotor: 5A
+ Công suất tiêu thụ cho mỗi pha, không lớn hơn: 0,2VA Chú ý:
+ Chênh lệch tần số cho phép của mạng cung cấp: +2, -3Hz + Chênh lệch điện áp lâu dài cho phép của hệ thống
tự dùng một chiều và xoay chiều: +10%, -15%
- Điện áp thí nghiệm cao áp xoay chiều, tần số 50Hz
trong một phút (giá trị hiệu dụng):
+ Cho cuộn dây rôto và các mạch điện áp liên quan:
2750V
+ Cho các mạch điện áp xoay chiều 380V: 1650V
+ Cho các mạch điện áp một chiều 220V: 1650V
+ Cho các mạch điện tử điện áp một chiều đến 24V:
500V
- Thông số chính của máy biến áp chỉnh lưu TE1:
+ Mã hiệu: TC3Π-1250/15 BT3, loại 3 pha làm mát bằng không khí tự nhiên có cảm biến kiểm tra nhiệt độ.
+ Điện áp cuộn dây sơ cấp: 15,75kV
+ Điện áp cuộn dây thứ cấp: 540V
+ Công suất định mức: 1250kVA
+ Tổ nối dây: Y/Δ-11
+ Điện áp ngắn mạch phía cuộn dây thứ cấp: 6÷8%
- Thông số chính của bộ chỉnh lưu thyristor AE2:
+ Sơ đồ đấu nối: cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn
+ Số cầu song song: 4
+ Dòng một chiều định mức đầu ra: 1480A
+ Dòng một chiều đầu ra khi có một cầu không làm việc: 1480A + Điện áp dây định mức đầu vào, tần số 50Hz: 540V + Làm mát: tự nhiên, khi một cầu bị ngắt ra hoặc quá nhiệt thyristor thì cưỡng bức không khí theo chu trình mở.
- Thông số chính của bộ điều chỉnh và điều khiển:
+ Số lượng kênh: 2 kênh độc lập AVR1 và AVR2, mỗi kênh gồm có bộ điều chỉnh kích thích và hệ thống điều khiển xung theo pha.
+ Nguyên tắc điều chỉnh của bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR1 và AVR2:
điều chỉnh theo nguyên lý sai lệch tích phân tỉ lệ (PID) điện áp stator, có thể chuyển sang điều chỉnh theo dòng kích thích.
+ Phạm vi thay đổi giá trị đặt của bộ AVR
(theo % điện áp định mức stator): 80÷110%.
+ Độ ổn định tĩnh điện áp stator, không lớn hơn: ±0,5%
+ Nguyên tắc điều chỉnh của bộ điều chỉnh theo dòng kích thích: điều chỉnh theo nguyên lý tích phân tỉ lệ (PI) dòng kích thích.
+ Phạm vi thay đổi giá trị đặt: từ 20% của dòng rotor không tải đến 110% dòng rotor định mức.
Thông số kỹ thuật chi tiết các thành phần của hệ thống kích thích (tủ chỉnh lưu thyristor, tủ điều khiển và điều chỉnh, máy cắt dập từ, máy biến áp…) được nêu trong thuyết minh kỹ thuật của những thành phần này.
11.3.3 Cấu tạo hệ thống kích thích 11.3.3.1 Máy biến áp chỉnh lưu
Máy biến áp (MBA) chỉnh lưu là MBA khô, loại 3 pha, làm mát bằng không khí tự nhiên.
Điện áp thứ cấp MBA được xác định trên cơ sở yêu cầu của điện áp rôto máy phát khi cường hành (540VAC).
Ở phía sơ cấp của MBA chỉnh lưu TE1 có các máy biến dòng (TA) (xem bản vẽ 6БC.158.379 E3) dùng cho rơle bảo vệ MBA chỉnh lưu, các máy biến dòng được nối đến các rơle đặt trong tủ nguồn AE1 (trang 7, sơ đồ 6БC.384.041 E3).
Máy biến áp được lắp khối cảm biến nhiệt độ cho cả 3 cuộn dây và mạch từ máy biến áp với 2 mức tác động (mức “Cảnh báo” đi báo tín hiệu và mức “Quá nhiệt” đi dập từ sự cố rôto máy phát).
Thông số kỹ thuật chính của MBA được cho trong phần 1.2 (mục 1.2.16) của tài liệu này và thông số chi tiết được trình bày trong các tài liệu kèm theo của nhà chế tạo MBA.
11.3.3.2 Bộ chỉnh lưu thyristor
Dòng điện được chỉnh lưu bằng mạch chỉnh lưu thyristor 3 pha đầy đủ (sơ đồ nguyên lý điện OБC.396.269 E3).
Chỉnh lưu thyristor bao gồm 4 cầu AM1÷AM4 được mắc song song về cả hai phía xoay chiều và một chiều.
Mỗi cầu chỉnh lưu AM1-AM4 gồm có 6 nhánh thyritor, mỗi nhánh cầu có một thyristor và một cầu chì tác động nhanh. Mỗi pha của mỗi cầu có một bộ chia dòng.
Mỗi thyristor sẽ nhận các xung điều khiển từ khối thiết bị đầu ra. Khối thiết bị đầu ra này là một máy biến áp xung dùng để truyền những xung điều khiển từ hệ thống điều khiển đến thyristor.
Bộ chỉnh lưu đảm bảo cho tất cả các chế độ vận hành của hệ thống kích thích khi một cầu bất kỳ bị hư hỏng. Trong trường hợp hư hỏng hai cầu bất kỳ vẫn cho phép vận hành ở chế độ với cosφ = 1.
Mỗi cầu thyristor được lắp một quạt gió YM bên trên cùng của tủ. Trong điều kiện vận hành bình thường, các thyristor của bộ biến đổi được làm mát bằng không khí tự nhiên. Khi có hư hỏng của bất kỳ cầu nào, các quạt trên tất cả những cầu thyristor đều hoạt động, khi có quá nhiệt, xung điều khiển thyristor được ngắt từ cầu sự cố, các quạt gió ở những cầu còn khả năng hoạt động sẽ làm việc.
Hệ thống làm mát được giám sát bằng các cảm biến áp lực và các cầu chì nhiệt lắp trên các bộ làm mát thyristor.
Trong quá trình vận hành bình thường, các động cơ quạt được cấp nguồn từ MBA chỉnh lưu TE1 qua MBA tự dùng T1.1 hoặc T1.2 và trong chế độ thử nghiệm, được cấp nguồn từ hệ thống tự dùng Nhà máy.
Bộ chỉnh lưu thyristor được đặt trong tủ thyristor AE2 của hệ thống kích thích.
Chi tiết về bộ chỉnh lưu thyristor được nêu trong thuyết minh kỹ thuật OБC.467.743 OI.
11.3.3.3 Bộ điều khiển và điều chỉnh
Điều chỉnh điện áp chỉnh lưu cấp cho cuộn dây kích thích được thực hiện bằng cách thay đổi góc mở thyristor dưới tác động của hệ thống điều khiển và điều chỉnh. Hệ thống điều khiển và điều chỉnh được đặt trong tủ điều khiển và điều chỉnh AE3.
Các đặc tính kỹ thuật của bộ điều khiển và điều chỉnh được trình bày ở mục (1.2.18).
Đặc điểm và các thông tin chi tiết khác được trình bày trong thuyết minh kỹ thuật của bộ điều khiển và điều chỉnh 6БC.385.089 OI.
Hệ thống điều khiển và điều chỉnh gồm có hai kênh điều chỉnh vi xử lý và bộ điều khiển xử lý lập trình độc lập nhau. Mỗi kênh gồm có bộ tự động điều chỉnh điện áp và phần mềm của hệ thống điều khiển xung theo pha thyristor.
Hệ thống điều khiển xung theo pha phát ra các xung điều khiển có thông số theo yêu cầu và góc pha tùy thuộc vào điện áp nguồn cấp của bộ chỉnh lưu thyristor (góc mở) trong phạm vi từ αmin÷αmax. Góc mở nhỏ nhất αmin thay đổi trong khoảng từ 0÷20o điện và góc mở lớn nhất αmax thay đổi trong khoảng từ 90÷170o điện.
Các xung điều khiển được tạo dáng bởi bộ điều chỉnh, được khuếch đại về công suất và đưa đến các biến áp xung đặt cạnh các thyristor.
Kích thích cường hành xảy ra khi mở hoàn toàn các thyristor (góc mở α = αmin có xét đến việc giới hạn dòng rôto). Ngắt kích thích và dập từ máy phát xảy ra khi góc mở α = αmax
(bộ chỉnh lưu chuyển sang chế độ nghịch lưu).
Bình thường các kênh làm việc theo chế độ tự động điều chỉnh điện áp đầu ra máy phát. Khi cần thiết, bất kỳ kênh nào cũng có thể được chuyển sang làm việc ở chế độ điều chỉnh theo dòng kích thích.
Mỗi kênh điều khiển và điều chỉnh được trang bị hệ thống nguồn cấp tự động chuyển đổi lấy từ nguồn tự dùng xoay chiều 380V của hệ thống kích thích và nguồn một chiều 220V của nhà máy (xem mục 1.4.1.7).
Bất kỳ kênh nào cũng có thể được chọn vào chế độ làm việc, kênh còn lại làm việc như một bộ tự kiểm tra để sẵn sàng chuyển đổi sang kênh dự phòng.
Kênh dự phòng giám sát khả năng của bộ điều chỉnh làm việc. Trong trường hợp này, mỗi bộ điều chỉnh thực hiện chương trình tự kiểm tra của mình.
Việc chuyển sang kênh dự phòng được thực hiện tự động khi kênh làm việc hư hỏng hoặc bằng tay thông qua khóa chuyển đổi trên bảng điều khiển AE3.
Bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR thực hiện điều chỉnh theo qui luật điều chỉnh PID (tỷ lệ, tích phân, đạo hàm). Điều chỉnh theo dòng kích thích thực hiện theo qui luật điều chỉnh PI (tỷ lệ, tích phân).
Tính dự phòng cho phép thay đổi các hệ số khuếch đại phù hợp với các tham số điều chỉnh làm việc cho việc điều chỉnh của AVR tối ưu thích hợp với các chế độ vận hành máy phát trong hệ thống điện.