VÀ CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN
CHƯƠNG 4: BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VỚI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID KÉP ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN
6.1 CÁC LỰA CHỌN CHUNG
Hệ thống kích thích tự kích phối hợp đầu ra máy biến áp xoay chiều lực (PPT) nối tới đầu cực điện áp cao của máy phát với đầu ra các máy biến dòng lực được đặt một cái cho mỗi pha của máy phát. Đầu ra phối hợp giữa PPT với các máy biến dòng lực tạo ra một vectơ điện áp phụ điện áp này được chỉnh lưu qua một cầu chỉnh lưu có điều khiển bằng SCR và cung cấp từ trường cho máy phát. Một bộ điều chỉnh điện áp tự động giám sát điện áp đầu cực và xác định tổng công suất cung cấp đến kích thích máy phát để duy trì đầu ra của máy phát là hằng số. Khi có một sự cố xảy ra trong hệ thống phân phối điện, hệ thống kích thích tự kích được thiết kế để cung cấp dòng điện đầy đủ trong khoảng 10s phụ thuộc vào đặc tính thiết kế của máy để cung cấp đủ thời gian cho bảo vệ máy phát cắt sự cố. Xem tiêu chuẩn ANSI C50.13.
Trải qua sự cố, điện áp đầu cực máy phát sẽ giảm phụ thuộc vào điện kháng giữa máy phát và vị trí điểm sự cố. Xem hình 3. Với một hệ thống kích thích tự kích, dòng điện sự cố được cung cấp bởi máy phát sẽ cung cấp nguồn đến hệ thống kích thích qua các máy biến áp dòng lực để cung cấp nguồn từ trường máy phát do đó duy trì dòng điện sự cố trong khoảng thời gian đủ để phối hợp rơle cho việc cắt máy cắt.
Hình 3: Hệ thống kích thích tổ hợp được đơn giản hoá
Ở đây máy phát gần có thể cung cấp dòng điện sự cố hoặc nó có thể được sử dụng cho mục đích phối hợp tốt với rơle bảo vệ trong nhà máy.
Các hệ thống kích thích phức hợp đã rất phổ biến trong những năm gần đây “những năm 70 và trước đó, hệ thống kích thích đầu tiên sử dụng cho các hệ thống liên kết lại thành mạng ở đây dòng điện sự cố không thể được nhận bởi các nguồn khác”.
Thanh cái xoay chiều cấp cho hệ thống kích thích không giống một bộ kích thích tĩnh bởi vì nó chỉ sử dụng một PPT nối đến các đầu cực máy phát để cung cấp nguồn kích thích.
Xem hình 4. Đầu ra của máy biến áp lực được nối đến 6 con thyristor cầu chỉnh lưu lực qua một mạch phát xung và bộ điều chỉnh điện áp.
Thanh cái cấp cho hệ thống kích thích được thiết kế để có thể cung cấp một mức cường hành kích thích mà nó lớn hơn các yêu cầu của từ trường định mức qua điều kiện tải ổn định tại công suất biểu kiến định mức và hệ số công suất định mức. Điển hình mức cường hành kích thích tối thiểu bằng 150% các yêu cầu đối với tải định mức, tham khảo IEEE 421.4.
Qua sự cố, điện áp đưa đến cầu lực sẽ giảm bằng phần trăm của điện áp rơi tại các đầu cực máy phát. Do đó nếu điện áp đầu cực rơi xuống bằng 30% thì thanh cái cấp cho hệ thống kích thích vẫn còn có thể cung cấp 105% từ trường kích thích dựa vào 150% cường hành kích thích.
Ví dụ đối với máy phát Port Wentworth mới, dòng điện kích thích đầy tải là 409A với điện trở rotor khi nóng là 0,485Ω. Điều này tạo ra điện áp kích thích là 185Vdc ứng với 320Vac điện áp định mức thứ cấp PPT. Cầu 6-SCR có điện áp định mức 250Vdc với điện áp cường hành kích thích cực đại là 375Vdc hoặc 2,02 lần.
1 P.U ứng với điện áp đầy tải định mức. Từ trường cường hành cao sẽ tạo ra đáp ứng điện áp cực kỳ nhanh, như được ghi chú trong hình 8. Ngoài ra, khi điện áp đầu cực rơi xuống 70%, hệ thống kích thích vẫn sẽ có thể cung cấp 140% cường hành kích thích.
Một điều quan trọng khác cần quan tâm về hệ thống kích thích đó là giá cả. Thanh cái xoay chiều cấp cho hệ thống kích thích xấp xỉ 1/2 giá của hệ thống kích thích tổ hợp và với biên độ cường hành kích thích đã bàn ở trên, ta đã biết sự nguy hiểm khi không đủ dòng điện sự cố do mục đích để làm cho giá thành hệ thống đến cực tiểu.
Mặc dù không được nối đến trong lý thuyết, hệ thống kích thích mới nên dùng hệ thống số, dựa vào thiết kế vi xử lý và giao tiếp với các chức năng đi kèm thuận tiện mà nó cho phép sử dụng tối đa khả năng của máy và khối bảo vệ kích thích. Các chức năng này nên chứa ở trong và thông qua các bộ hạn chế kích thích, bộ hạn chế V/Hz và tự động điều chỉnh giữa bộ điều chỉnh điện áp và điều khiển bằng tay để chuyển đổi không có dao động. Bảo vệ bao gồm: quá dòng điện kích thích và quá điện áp kích thích, mất kích thích và tự động chuyển sang điều khiển bằng tay khi xuất hiện sự kiện mất cảm biến điện áp đưa vào bộ điều chỉnh điện áp tự động.
Hệ thống kích thích tĩnh mới theo lý thuyết chỉ yêu cầu 1/4% điện áp điều chỉnh cùng với bộ điều chỉnh dòng điện kích thích để phục vụ cho việc thí nghiệm. Các chế độ điều khiển khác dựa trên sự có lợi của nó đó là điều khiển Var và P.F. Điều khiển Var/PF hoạt động như bộ điều khiển hồi tiếp bổ sung mà nó cho phép bộ điều chỉnh điện áp đáp ứng nhanh sau sự cố, nó giống như điều khiển bổ sung, nó sẽ tác động chậm đối với phản hồi điểm đặt Var hoặc hệ số công suất cho đến sau khi hệ thống xác lập bình thường trở lại do mất cân bằng. Sử dụng điều khiển Var/PF cho phép người vận hành duy trì công suất phản kháng hằng số mà không cần giám sát liên tục. Xem hình 5.
phát. Đối với quá trình khởi động và dừng máy, hệ thống kích thích bao gồm một một máy cắt kích thích AC để ngắt nguồn đầu vào đưa tới 6 SCR cầu chỉnh lưu. Một khởi động từ kích thích ban đầu nối tiếp với một điện trở được sử dụng để khởi động và tạo tự động điện áp máy phát qua quá trình khởi động. Một lệnh cắt tự động để mở khởi động từ kích thích ban đầu khi điện áp máy phát đạt tới mức điện áp đặt trước. Một điện trở dập từ được đấu nối với hai con SCR nối song song ngược được sử dụng để dập năng lượng từ trường khi khởi động từ kích thích mở lúc dừng máy.
Hình 5: Sơ đồ khối của hệ thống kích thích tĩnh
Hệ thống kích thích mới bao gồm việc điều chỉnh điện tự động để loại bỏ sự cần thiết có người vận hành điều khiển điều chỉnh điện áp máy phát tăng/giảm đến bằng điện áp thanh cái. Sử dụng chức năng điều chỉnh điện áp trong quá trình đồng bộ máy phát tới bằng điện áp thanh cái và đảm bảo điện áp máy phát cao hơn điện áp thanh cái để đảm bảo công suất phản kháng được phát ra tại thời điểm đồng bộ.
Với các yêu cầu trong tương lai một đặc điểm quan trọng được chú ý là hình ảnh chụp dao động và thứ tự các sự kiện lưu giữ trong hệ thống kích thích mới. Với thiết bị mới, các sự kiện như là ghi tự động hiện tượng mất cân bằng có thể thực hiện với bất kỳ sự kiện không bình thường nào của hệ thống, bao gồm điện áp đầu cực, dòng điện dây, điện áp kích thích và dòng điện kích thích, công suất phản kháng, công suất tác dụng … lưu vào trong một file để tải vào một chương trình phần mềm hiển thị. Thứ tự các sự kiện có thể được cung cấp liên tục với việc giám sát hệ thống kích thích đối với bất kỳ thay đổi nào cùng với nhãn ngày và thời gian để giúp chuẩn đoán các vấn đề trong hệ thống.