VÀ CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN
CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH TĨNH ĐỐI VỚI BỘ KÍCH THÍCH PILOT VÀ BỘ KÍCH THÍCH QUAY
8.10 MẠCH DẬP TỪ NHANH KIỂU THANH NGANG
Cầu chỉnh lưu thyristor phải bảo vệ điện áp thoáng qua mà nó có thể gây nguy hiểm cho các thiết bị bán dẫn lực. Loại bảo vệ này có thể thay đổi phụ thuộc theo từng loại cầu chỉnh lưu thyristor được sử dụng trong hệ thống kích từ. Đối với hệ thống cầu chỉnh lưu bán điều khiển (3 thyristor) thì sự bảo vệ xung kích có thể dùng các loại như các MOV (các varistor oxit kim loại), selen hoặc thyristor. Đối với hệ thống cầu chỉnh lưu hoàn toàn (6 thyristor) thì cần phải loại bỏ máy cắt từ trường một chiều trong hệ thống kích từ do khả năng của nó (xem hình 9) và vì giá thành cao so với bộ điều khiển chỉ dùng chất bán dẫn có đưa thêm vào điện trở dập từ cùng với MVO để bổ sung bảo vệ. Xem hình 10.
Hình 9: Hệ thống điều khiển toàn sóng (6 Thyristor) với máy cắt dập từ DC
Hình 10: Mạch dập từ nhanh kiểu thanh ngang
Mạch bảo vệ quá điện áp kiểu thanh ngang này bao gồm 2 thyristor nối song song ngược và cùng nối tiếp với điện trở diệt từ. Mạch bảo vệ quá điện áp thực hiện dập từ nhanh để nhanh giải phóng năng lượng từ trường trong cuộn dây rotor trong khi máy phát dừng thông qua điện trở diệt từ khi máy cắt kích từ xoay chiều mở ra.
Lợi ích của mạch dập từ nhanh loại thanh ngang:
← - Loại bỏ máy cắt kích từ một chiều vì giá thành cao.
← - Sử dụng điện trở dập từ.
← - Thời gian loại bỏ sự cố tối ưu.
← - Dập từ nhanh hơn máy cắt một chiều 50 lần.
Nó bảo vệ chống lại:
← - Ngắn mạch thoáng qua trên máy.
← - Trược cực từ máy.
Thyristor lực A hoặc B trên hình 10 được kích khi có xuất hiện quá điện áp cảm ứng thoáng qua sinh ra trong cuộn dây kích thích máy phát. Nếu không có bảo vệ quá áp, thì điện áp thoáng qua có biên độ lớn có thể làm hư hỏng các thiết bị bán dẫn lực trong cầu chỉnh lưu.
Bảo vệ quá điện áp sẽ loại bỏ từ trường của cuộn rotor tại một giá trị điện áp yêu cầu và giải phóng năng lượng từ trường thông qua điện trở dập từ. Điện áp thoáng qua cảm ứng trong cuộn dây kích thích có thể gây ra trượt cực máy phát hoặc ngắn mạch máy phát. Trong các điều kiện trên, mạch bảo vệ quá điện áp sẽ nhận biết được cực tính của quá điện áp thoáng qua và tạo ra kích mở thyristor thích hợp (A hoặc B).
Đối với mức thứ hai của bảo vệ từ trường cho cuộn dây kích thích máy phát, mạch bảo vệ quá điện áp có thể được kích bởi tiếp điểm bên ngoài của rơle đầu ra 86. Trong trường hợp này, trong trường hợp này việc kích mở các thyristor lực (A hoặc B) nhằm giải phóng năng lượng từ trường trong cuộn dây kích thích máy phát nhanh thông qua điện trở diệt từ. Tuy nhiên, không giống như máy cắt một chiều, thời gian tác động của mạch bảo vệ quá áp dùng linh kiện bán dẫn nhanh hơn máy cắt dập từ một chiều là 50 lần. Điều này là do các thyristor được kớch mở một cỏch ngay lập tức để dẫn trong vũng thời gian là 150às so với 0,1s của mỏy cắt kích từ một chiều. Xem tiêu chuẩn ANSI/IEEE C37.18. Xem hình 11.
Hình 11: Dập từ nhanh chống lại thời gian tác động máy cắt dập từ DC sau khi bắt đầu sự cố
8.10.1 Khi ngắn mạch thoáng qua máy
Khi xuất hiện ngắn mạch thoáng qua máy phát, một lượng lớn điện áp âm và dòng điện dương sẽ được cảm ứng vào cuộn dây kích thích. Dòng điện đỉnh cảm ứng vào cuộn dây kích thích từ sự cố sẽ kết hợp với đầu ra của cầu chỉnh lưu nếu không bị triệt tiêu.
Nếu không có một hệ thống dập từ thích hợp, thì sẽ xảy ra hiện tượng quá tải trong cầu chỉnh lưu thyristor. Với mạch bảo vệ quá áp, mạch cảm biến chiều điện áp sẽ xác định mức điện áp theo yêu cầu tại từ trường âm qua quá trình xảy ra ngắn mạch máy phát. Mức điện áp xác định của mạch bảo vệ quá điện áp tùy thuộc vào tốc độ xử lý của linh kiện bán dẫn và cách điện của cuộn dây kích thích. Dựa vào việc xác định giá trị quá điện áp thoáng qua, thì sẽ thực hiện mở xung SCR A. Khi SCR A mở, dòng điện dương sẽ được giải phóng khỏi cuộn dây kích thích thông qua điện trở diệt từ, trong khi cầu chỉnh lưu 6 thyristor sẽ bị khóa lại để tránh điện trở diệt từ bị quá tải.
8.10.2 Hiện tượng máy bị trượt cực thoáng qua
Trong quá trình trượt cực từ, dòng điện âm sẽ cảm ứng bên trong cuộn dây kích từ ngược với dòng điện dương bình thường vẫn được cung cấp từ hệ thống kích từ. Một lượng lớn dòng điện cảm ứng âm này không có đường dẫn sẽ tạo ra điện áp dương rất cao thoáng qua đặt trên bộ chỉnh lưu lực. Điện áp thoáng qua lớn này sẽ gây nguy hiểm cho các thiết bị bán dẫn và ảnh hưởng xấu đến vành trượt của máy phát. Với mạch bảo vệ quá điện áp một chiều, điện áp kích từ cảm ứng dương sẽ được xác định và kích mở van của SCR (B). Điều này cho phép dòng điện chạy từ trong cuộn dây kích thích qua điện trở diệt từ. Khi mạch bảo vệ quá áp tác động, cầu chỉnh lưu 6 thyristor sẽ bị khóa để đảm bảo phối hợp giữa các thyristor chính xác.
8.10.3 Thoáng qua có thời gian ngắn
Ngoài bảo vệ xung kớch được yờu cầu tỏc động trong thời gian 150às do thời gian trể của quá trình làm việc của mạch bảo vệ quá áp. Ở đây, MOV được sử dụng.