11.1 CÁC SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CRS
11.1.2 THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH CRS
Các tín hiệu đưa tới CRS được thể hiện trong hình 4.
Sơ đồ chức năng CRS được thể hiện trong hình 5.
Hư hỏng AVR1
Hư hỏng AVR2
Hư hỏng HTKT
Uf % If % Ug % Ig %
MAGELIS
GIẢM
TỪ XA TẠI CHỖ AVR1
ON
TỰ ĐỘNG BẰNG TAY Q COSφ
ĐIỂM ĐẶT MIN
AVR2 ON
ĐIỂM ĐẶT MAX
KÍCH THÍCH
OFF KÍCH THÍCH ON
TĂNG
C D
HÌNH 4 – CÁC TÍN HIỆU ĐƯA ĐẾN CRS TỪ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
Trang 175
Hình 4 - Phân đoạn điều khiển và điều chỉnh AE3
TV
TV1 TV2 TAG1 TAG2
TA1 TA2
Phân đoạn lực (AE1)
ừ tự dùng 1 hiều nhà máy
Upow-1 (=220V)
If-AVR2 (~5A) If-AVR1 (~5A) Ig2 (~5A) Ig1 (~5A)
Ug2 (~3x380V) Ug2 (~3x380V) Ubar-2 (~110V) Ubar-1 (~110V)
TE1
SF4 SF8
Nhà máy thủy điện IALY Giáo trình đào tạo công nhân sửa chữa hệ thống kích thích
HÌNH 5 – PHÂN ĐOẠN ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐIỀU CHỈNH
~G
== ==
~
~
Phân đoạn thyristor (AE2) Dòng pha
Tín hiệu rời rạt (FU,SK,B)
MBA xung
Uf-AVR2 Uf-AVR1
Tín hiệu mạch RC Tín hiệu rời rạt Usyn-AVR2 (~3x380V) Upow-2 (~3x380V)
SF5 SF6
SF7 T1.1
Ngăn nguồn cung cấp
Khối chỉ thị БИ-4T
24V-AN K
# ^
# AVR2
RS^ 485
# ^
# AVR1
RS^ 485
PLC
# ^
Ngăn điều khiển àA
Màn hình
24V-AN K
Ngăn giám sát bộ chỉnh lưu
#
=
~
Nguồn cung cấp Ngăn tạo dáng
xung ra Nguồn cung cấp Ngăn tạo dáng
xung ra
AG1
AG4
AG2
AG5
AG6
AG7
AG3
Từ TC
220V-2 220V-1
Dòng pha Tín hiệu từ RC
AG – Ngăn CRS FU - Cầu chì K – Modul rơle DO
UH – Modul quang đầu vào DI
Xung điều khiển AM3, AM4
60V
Tới máy biến áp xung
Xung điều khiển AM1, AM2 Tới AE1
±15V Lem Uf-2
±15V Lem Uf-1
Từ UH Ubar 2
Ug 2 Usyn 2 Ig 2 If- 2 Uf- 2 Uf- 1 If- 1 Ig 1 Usyn 1 Ug 1 Ubar 1
24V-UH UH
Tới ngăn điều khiển
Các tín hiệu rời rạt từ AE1 và AE2
220V-2
24V-AN CAN
220V-1
24V-UH RS485 RS232
Bộ chuyển đổi giao diện
Các mạch bên ngoài
ModBus+
24V-OS
24V-UH
±15V UH +5V 220V-2
220V-1
24V-UH
±15V tới Lem If
Tới AE2
11.1.2.1 Mô tả sơ đồ chức năng CRS:
CRS gồm hai bộ điều chỉnh kích thích kỹ thuật số độc lập một bộ trong chúng là bộ làm việc chính còn bộ kia là bộ dự phòng. Bộ điều chỉnh chính là bộ điều chỉnh điện áp máy phát tự động AVR1 (AG4), trong khi đó bộ điều chỉnh dự phòng là bộ điều chỉnh dòng kích thích bằng tay AVR2 (AG5). Cả hai bộ điều chỉnh được thiết kế dựa trên nguyên lý điều khiển vi xử lý ST 10R167-Q3.
Mỗi bộ điều chỉnh chứa hệ thống điều khiển xung – pha. AVR1 và AVR2 cung cấp các xung kích điều khiển bộ chỉnh lưu thyristor, phụ thuộc vào các tín hiệu tương tự và rời rạt tai các đầu vào của chúng, pha điều khiển các xung này. Hơn nữa các xung này được tạo ra và được khuyếch đại trong ngăn tạo dáng xung đầu ra (AG6 và AG7) và chuyển chúng đến phân đoạn thyristor (AE2) tới các máy biến áp xung.
Mỗi bộ điều chỉnh được cung cấp với hệ thống nguồn cung cấp được đặt trong chính nó (220V-1 và 220V-2) việc hoạt động được lấy từ cả hai nguồn dòng xoay chiều 3 pha 380V và từ trạm 1 chiều 220V. Điện áp nguồn cung cấp được chuyển đến CRS từ phân đoạn lực AE1 (hình 6).
Dưới chế độ vận hành bình thường kích thích được điều chỉnh bởi bộ AVR1, trong khi đó bộ AVR2 được cắt bằng việc cắt xung điều khiển thyristor, Khi nguồn cung cấp được đưa tới các bộ điều chỉnh không đồng thời, bộ điều chỉnh được cung cấp nguồn đầu tiên sẽ trở thành bộ làm việc.
Bộ điều chỉnh dự phòng hoạt động như một cơ cấu bị động nó đảm bảo chuyển đổi trơn qua lại giữa các bộ điều chỉnh. Bộ điều chỉnh dự phòng giám sát khả năng làm việc của bộ điều chỉnh làm việc. Trong trường hợp này mỗi bộ điều chỉnh đưa ra chương trình tự kiểm tra. Dữ liệu chuyển đổi qua lại giữa AVR1 và AVR2 được thực hiện qua giao diện CAN và bằng các tín hiệu rời rạt.
Chuyển đổi từ AVR1 đến AVR2 được thực hiện tự động trong trường hợp AVR1 sự cố hoặc mất nguồn từ nguồn cung cấp DC (220V-1), hoặc bằng tay bởi lệnh của nhân viên vận hành.
Chuyển đổi bằng tay đến bộ AVR2 bị ngăn cấm trong các trường hợp sau:
- AVR2 sự cố hoặc mất nguồn từ nguồn cung cấp DC (220V-2);
- Sự cố giao diện CAN được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu giữa AVR1 và AVR2.
Khi cả hai bộ điều chỉnh bị lỗi hoặc trong trường hợp ngắn mạch trong mạch rotor, AVR1 và AVR2 sẽ gửi tới phân đoạn lực (AE1) tín hiệu cắt máy cắt dập từ. Bên cạnh đó trong trường hợp ngắn mạch các xung điều khiển sẽ được cắt tự động.
Các tín hiệu chọn chế độ làm việc hệ thống kích thích có thể được đưa tới các đầu vào các bộ điều chỉnh từ ngăn điều khiển tại chỗ AG2 hoặc từ bảng điều khiển tổ máy. Khoá chuyển “Từ xa – Tại chỗ” được lắp đặt tại ngăn điều khiển tại chỗ AG2. Trong khi điều khiển tại chỗ các tín hiệu điều khiển từ xa được khoá và ngược lại.
Thông tin về các bộ điều chỉnh và hệ thống kích thích cũng như tình trạng thiết bị được chuyển tới ngăn điều khiển AG2 bằng giao diện nối tiếp RS485 cũng như bằng các tín hiệu rời rạt và tương tự và chúng được hiển thị tại ngăn AG2 với sự giúp đỡ của các đèn tín hiệu, thiết bị giám sát và hiển thị trên màn hình. Bên cạnh đó thông tin được chuyển tới các mạch ngoài bằng các rơle tín hiệu.
Các tín hiệu từ sơ cấp cảm biến mà nó cần thiết chi việc kiểm tra khả năng làm việc của bộ chỉnh lưu thyristor được chuyển đổi vào ngăn giám sát bộ chỉnh lưu AG3 và sau đó gửi đến ngăn điều khiển. Bộ điều khiển “Momentum” phân tích các tín hiệu rời rạt và tương tự đầu vào, trạng thái các tín hiệu rơle ngoài tương ứng và thông báo trên màn hình hiển thị.
Các modul quang UH đầu vào, các mạch cảm biến dòng điện pha (LEM) của các card điện tử được lắp đặt trong ngăn giám sát bộ chỉnh lưu AG3 được cung cấp nguồn từ ngăn nguồn cung cấp AG1.
Nguồn cung cấp cho các rơle modul K được lắp đặt trong ngăn các bộ điều chỉnh AVR1 (AG4) và AVR2 (AG5).
Các card của ngăn tạo dáng xung đầu ra (AG6 và AG7) được cung cấp nguồn từ các nguồn cung cấp được lắp đặt trong ngăn này.
11.1.2.2 Các chức năng cơ bản của CRS:
Bộ điều chỉnh điện áp tự động thực hiện các chức năng sau:
- Chức năng hệ thống;
- Tác động hạn chế các tham số máy phát và hệ thống kích thích;
- Các chức năng xử lý;
- Điều khiển bộ chỉnh lưu thyristor;
- Các chức năng bảo vệ;
- Giám sát thiết bị và chuẩn đoán hư hỏng;
- Các chức năng phụ trợ khác.
* Các chức năng hệ thống của CRS:
Tạo ra trạng thái vận hành ổn định lúc không tải
Để tạo ra trạng thái vận hành ổn định lúc không tải nguyên lý PI của bộ bộ điều chỉnh điện áp máy phát được áp dụng.
Duy trì điện áp ổn định trên thanh cái trạm
Đó là mục đích chính của bộ điều chỉnh khi máy phát làm việc trên hệ thống điện để duy trì điện áp ổn định tại thanh cái trạm phụ thuộc vào điểm đặt trước và yêu cầu độ rơi của dòng điện phản kháng. Nguyên lý PID của bộ điều chỉnh điện áp máy phát với hệ số cao quan tâm đến độ sai lệch điện áp trong dãi tần số thấp cũng như giảm hệ số trong dãi các tần số dao động cơ điện được áp dụng. Nguyên lý điều chỉnh trên đảm bảo độ chính xác cao của sự điều chỉnh và máy phát ổn định khi thay đổi tải.
Tạo ra kết quả ổn định
Để nâng cao giới hạn ổn định động và tĩnh và để cải thiện giảm xung kích của các dao động sau sự cố, việc ổn định đạt được với sự quan tâm đến sự thay đổi tần số điện áp máy phát và đạo hàm dòng điện rotor máy phát ( bộ ổn định hệ thống PSS) được cung cấp.
Điều chỉnh theo công suất phản kháng và cos φ
Khi máy phát vận hành trên lưới, có thể chuyển tới chế độ điều chỉnh theo công suất phản kháng và cosφ theo lênh của nhân viên vận hành.
Trong trường hợp này tự động xác định chính xác điểm đặt bộ điều chỉnh điện áp tại giá trị nào đó để duy trì các thông số theo yêu cầu.
11.1.2.3 Tác động hạn chế các tham số máy phát và hệ thống kích thích:
Khi các tham số trong hệ thống thay đổi, bộ điều chỉnh để duy trì điện áp trên thanh cái trạm tại mức đặt trước có thể làm thay đổi dòng điện kích thích máy phát trong một dãi rộng.
Các bộ hạn chế sau được cung cấp trong bộ điều chỉnh để tránh máy phát và/hoặc hệ thống kích thích vận hành dưới các chế độ không cho phép.
Bộ hạn chế dòng điện max rotor (2 lần)
Cung cấp trong bộ điều chỉnh bộ hạn chế dòng điện max rotor mà nó hạn chế tức thời giá trị dòng điện rotor tại giá trị đặt trước không có thời gian trễ (giá trị mặc định là 2Ifđm).
Bộ hạn chế quá dòng điện rotor (stator) có thời gian trễ
Khi điện áp trong hệ thống giảm, có thể là các chế độ mà nó làm cho dòng điện rotor và/hoặc stator máy phát vượt quá giá trị cho phép làm việc lâu dài. Trong các chế độ trên bộ điều chỉnh hạn chế đòng điện rotor (và/hoặc stator) tới giá trị định mức với thời giản trễ phụ thuộc vào tỉ số dòng điện quá tải (hạn chế quá dòng điện với thời gian phụ thuộc).
Rơle cường hành kích thích trãi qua quá trình làm việc dưới chế độ hạn chế dòng điện rotor.
Nếu trong quá trình hạn chế quá dòng rotor mà xảy ra ngắn mạch trong hệ thống, bộ hạn chế bị khoá trong thời gian 1s. Trong trường hợp nói trên đưa ra cường hành kích thích để tăng giới hạn ổn định động.
Bộ hạn chế kích từ cực tiểu
Khi điện áp trên hệ thống điện tăng, bộ điều chỉnh giảm dòng điện rotor bằng việc chuyển máy phát sang chế độ nhận công suất phản kháng (chế độ kém kích thích). Công suất phản kháng cho phép tiêu thụ bởi máy phát phụ thuộc vào công suất tác dụng của nó và điện áp và được cài đặt bởi họ đặc tính. Bộ điều chỉnh hạn chế công suất phản kháng máy phát tại mức cài đặt phụ thuộc vào các đặc tính này.
Bộ hạn chế V/Hz
Khi tần số máy phát giảm trong khi giá trị điện áp không đổi làm cho mật độ từ thông tăng và máy phát, máy biến áp khối dòng điện từ hoá tăng gây ra tăng nhiệt độ của nó. Để tránh tình trạng này, thực hiện việc giảm điểm đặt max điện áp bộ điều chỉnh tỉ lệ với việc giảm tần số.
11.1.2.4 Các chức năng xử lý của CRS:
Tổ hợp trong nhóm này là các chức năng được thực hiện bởi lệnh của nhân viên vận hành để thay đổi trạng thái máy phát và hệ thống kích thích.
Các chức năng đó bao gồm:
- Kích thích;
- Dập từ;
- Điều chỉnh điện áp máy phát theo điện áp lưới để thực hiện hoà máy phát vào lưới bằng phương pháp đồng bộ chính xác;
- Thực hiện giảm công suất phản kháng máy phát bằng lệnh “Dừng máy phát”;
- Chuyển điều khiển từ bộ điều chỉnh chính AVR1 sang bộ điều chỉnh dự phòng AVR2 bởi lệnh của nhân viên vận hành.
11.1.2.5 Điều khiển bộ chỉnh lưu thyristor:
AVR thực hiện các chức năng sau được nối tới bộ điều khiển xung – pha của bộ chỉnh lưu thyristor.
Đồng bộ hoá các xung điều khiển với điện áp mạch lực tại đầu vào bộ chỉnh lưu thyristor Đảm bảo sự chính xác của chương trình về pha các xung điều khiển có quan tâm đến điện áp đồng bộ trong bộ điều chỉnh điện áp. Chức năng này được chú ý đặt biệt qua quá trình thí nghiệm và kiểm tra hiểu chỉnh khi bắt đầu làm việc.
Hình thành pha xung phù hợp với góc mở yêu cầu
Chức năng này là chức năng chính của hệ thống điều khiển xung – pha (PPhCS). Pha các xung điều khiển được hình thành bởi chương trình.
Hạn chế dãi thay đổi góc mở
Để tạo ra trạng thái làm việc ổn định của PPhCS trong dãi giá trị dòng điện cho phép, các giá trị max và min của góc mở được hạn chế theo giá trị đặt trước (thường αmin = 50, αmax = 1500). Các giá trị αmin và αmax được đặt trước bằng chương trình và có thể thay đổi trong một phạm vi rộng. Bên cạnh đó, giá trị góc mở max phù hợp với chế độ nghịch lưu của bộ chỉnh lưu thyristor nó sẽ tự động giảm khi dòng điện kích thích tăng.
Hình thành độ rộng các xung điều khiển theo yêu cầu phụ thuộc vào dòng điện kích thích
Lúc bộ chỉnh lưu thyristor mang dòng điện thấp thì độ rộng xung là 1200. Khi dòng điện vượt quá mức quy định, xung được nhân đôi với độ rộng xung là 0,7 đến 0,9ms (gồm hai xung trong khoảng thời gian 600).
11.1.2.6 Các chức năng bảo vệ:
Các chức năng bảo vệ bao gồm:
Bảo vệ cắt nhanh khi ngắn mạch
Trong trường hợp ngắn mạch phía DC bộ chỉnh lưu thyristor, AVR1 xuất ra ngoài tín hiệu để cắt máy cắt dập từ và cắt xung điều khiển thyristor.
Nghịch lưu khi sự cố
Máy cắt dập từ được cắt, bộ điều chỉnh chuyển bộ chỉnh lưu thyristor có thời gian trễ sang chế độ nghịch lưu với góc điều khiển max cho phép.
11.1.2.7 Kiểm tra thiết bị và chuẩn đoán hư hỏng bằng AVR:
Thiết kế trong bộ điều chỉnh là phần mềm và phần cứng mà nó thực hiện các việc sau:
- Giám sát quá trình điều hành của bộ điều khiển vi xử lý;
- Giám sát mức điện áp nguồn cung cấp;
- Thực hiện phân tích logic các tín hiệu rời rạt đầu vào;
- Thực hiện phân tích logic làm việc của các bộ chuyển đổi thông số;
- Giám sát thiết bị đóng cắt hệ thống kích thích và tình trạng của các thiết bị khác.
Dựa vào các phân tích thông tin này tín hiệu cảnh báo hoặc tín hiệu về hư hỏng kênh có thể được tạo ra.
Nếu thiết bị của kênh làm việc bị lỗi, khẩn cấp thực hiện chuyển sang kênh dự phòng.
Bên cạnh đó, thông tin chuẩn đoán trục trặc thiết bị được hình thành.
Thông tin chi tiết về dạng hư hỏng và cả các phương pháp khắc phục cũng như về tín hiệu chỉ thị sự cố được cung cấp trong phần 2 và phần 3 của Hướng dẫn vận hành.
11.1.2.8 Các chức năng phụ trợ khác:
Nhóm này bao gồm các chức năng sau:
Giao diện người sử dụng
Bằng việc nối mạng tại chỗ các bộ điều chỉnh được nối với ngăn điều khiển (AG2) mà ở đó có bộ điều khiển vi xử lý, màn hình cảm ứng, các thiết bị hiện thị đo lường và các đèn báo được lắp đặt. Màn hình cảm ứng cho phép hiển thị các giá trị về các thông số của hệ thống kích thích, để thay đổi điều chỉnh các giá trị trong giới hạn của nó, để kiểm tra trạng thái các tín hiệu vào, ra của bộ điều chỉnh và nhận được thông tin chuẩn đoán. Các thiết bị hiện thị đo lường thực hiện hiển thị dòng điện và điện áp máy phát cũng như dòng điện và điện áp kích thích. Các thiết bị này làm việc được với sự giúp đỡ của các bộ chuyển đổi số - tương tự được lắp đặt trong bộ điều chỉnh.
Điều chỉnh hệ thống kích thích và đưa vào làm việc
Cùng với chế độ vận hành chính chế độ thí nghiệm đặt biệt được cung cấp trong bộ điều chỉnh. Trong chế độ này các tín hiệu rời rạt và tương tự đưa đến đầu vào bộ điều chỉnh được kiểm tra và điều này cho phép thực hiện điều khiển trực tiếp trạng thái các tín hiệu đầu ra bộ điều chỉnh. Bên cạnh đó, thay đổi pha các xung điều khiển bộ chỉnh lưu thyristor có thể thực hiện bằng lệnh “Tăng - Giảm”. Chế độ làm việc này được chú ý đặt biệt trong quá trình thí nghiệm của nhà máy chế tạo và được điều chỉnh khi bắt đầu làm việc.