1.7 CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN
1.7.1 BỘ ĐIỀU CHỈNH AC & DC
•Chức năng cơ bản của bộ điều chỉnh AC là duy trì điện áp stato máy phát. Ngoài ra còn có chức năng bảo vệ và điều khiển phụ khác thông qua bộ điều chỉnh AC để điều khiển điện áp kích thích máy phát. Hình 14
•Bộ điều chỉnh DC giữ cho điện áp kích thích máy phát không đổi (thường đưa vào điều khiển bằng tay). Nó thường được sử dụng cho việc kiểm tra, khởi động và dự phòng khi bộ điều chỉnh AC bị sự cố.
•Dùng điều chỉnh điểm đặt để hiệu chỉnh bổ sung điện áp kích thích. Để thuận tiện điểm đặt được hiệu chỉnh tự động theo sai lệch về điện áp và công suất phản kháng.
•Các nguyên tắc làm việc của bộ điều chỉnh điện áp:
a/ Điều chỉnh theo modul dòng điện máy phát hoặc theo đại lượng nhiễu |IF| (Hình 15).
Dòng điện máy phát IF là một trong những yếu tố chính làm thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Dòng kích thích là hàm số của dòng IF.
If = f(|IF|)
Khi P không đổi mà IF thay đổi, ví dụ nó tăng lên sẽ làm UF giảm theo nhưng nhờ thành phần If được điều chỉnh tỷ lệ với |IF| đưa tới tăng, nên sức điện động máy phát tăng theo. Kết quả là UF được duy trì ở mức cần thiết. Tuy nhiên kiểu điều chỉnh trên vẫn còn nhược điểm là chưa tính tới giá trị cosφ. Vì với cùng giá trị IF như nhau nhưng phụ tải nào có cosφ nhỏ sẽ làm cho điện áp máy phát giảm nhiều hơn. Do vậy ngày nay phương pháp này không còn được sử dụng.
b/ Điều chỉnh theo dòng điện Stato máy phát If = f(IF) ( Hình 17).
Tín hiệu điều chỉnh là dòng điện toàn phần của If nghĩa là có kể đến giá trị cosỵ của phụ tải (Compound pha).
c/ Điều chỉnh theo độ lệch điện áp ∆Uf (Hình 18).
Tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với độ lệch điện áp: If = f (ITT-IFT).
Để phát hiện độ lệch ∆Uf người ta dùng bộ phận đo lường gồm 2 phần tử:
Phần tử tuyến tính cho dòng ITT tỷ lệ với điện áp máy phát.
Phần tử không tuyến tính IFT không phụ thuộc tuyến tính vào điện áp máy phát.Tín hiệu đo lường là hiệu số của hai dòng này.
• Tín hiệu đo lường tỷ lệ với độ lệch pha điện áp có thể là điện áp hoặc dòng điện (Hình 18b & H.18c) tương ứng theo bộ khuếch đại sau nó.
Người ta dùng Iđl khi dùng bộ khuếch đại từ và Uđl khi dùng bộ khuếch đại điện tử.
Bộ điều chỉnh này làm việc đơn giản, hiệu quả cho các máy phát có điện áp thấp và dòng điện nhỏ khoảng vài MVA.
d/ Tự động điều chỉnh kích thích nhanh (Hình 19).
Hình 19. Sơ đồ hệ thống kích thích tác động nhanh Trong đó: SCR(1); SCR(2) – là hai bộ chịnh lưu công suất kích thích
KIU – bộ tạo đặc tuyến; FH – bộ phản hồi; FM – phản hồi xác lập FHY – phản hồi quá độ; RF – rơ le tầng số; T – máy biến áp kích thích
ĐK – mạch điều khiễn; CT – rơ le kích thích mạnh; SS – bộ so sánh
Để nâng cao sự ổn định làm việc song song của các nhà máy điện liên lạc với hệ thống bằng đường dây truyền tải dài, người ta dùng thiết bị tự động điều chỉnh điện áp (TĐA) cho máy phát kiểu tác động nhanh (TĐN) TĐN tác động nhanh và mạnh hơn so với TĐA theo kiểu tỷ lệ đã xét. Nó chẳng những phản ứng theo điện áp máy phát mà còn theo những thông số đặc trưng khác như: Góc sức từ động máy phát so với hệ thống; tần số; vận tốc; gia tốc thay đổi của chúng.
Vận tốc thay đổi đại lượng điện là đạo hàm bậc 1; Gia tốc là đạo hàm bậc 2 của các thông số theo thời gian. Do đó trong TĐN xuất hiện các phần tử đạo hàm
Độ lệch điện áp máy phát ΔU’f ; vận tốc I’f và gia tốc I’’f thay đổi của dòng điện máy phát hay dòng điện của đường dây truyền tải; độ lệch góc Δδ và vận tốc thay đổi của nó δ’ ; độ lệch tần số Δf và tốc độ thay đổi của nó f’; vận tốc thay đổi của dòng điện rotor máy phát I’r. Tần số và góc lệch là những thông số liên hệ với nhau f≡δ’ ; f’≡δ’’. Do lý do kinh tế điều kiện thực hiện thực tế ngày nay các bộ TĐN người ta sử dụng các thông số như: ΔUf, U’f, Δf, f’, I’r.
Qui luật điều chỉnh TĐN có các kênh điều chỉnh sau: theo độ lệch điện áp, theo tần số, theo đạo hàm bậc 1 của độ lệch tần số, theo đạo hàm bậc 1 của dòng rotor.
Ta có hàm số điều chỉnh như sau:
If = k ∆U.∆U + k U’.U’ + k∆f .∆f + kf ' .f ' + k I'r .I'r Trong đó: k là hệ số khuếch đại các phần tử theo qui luật điều chỉnh.
Ví dụ: ta có các thông số sau
kΔU – 25 hay 50 đv kích thích/đv điện áp.
kU – 0 ÷ 0,75 đv kích thích/đv điện áp/giây kΔf – 0 ÷ 12 đv kích thích/Hz
kf – 0 ÷ 5 đv kích thích/Hz/giây
kI’r – 0 ÷ 2 đv kích thích/đv dòng rotor/giây
Phương pháp này là tối ưu cho các máy phát có công suất lớn vì điện áp ra ổn định bộ TĐN không chỉ phụ thuộc vào độ lệch điện áp mà còn phụ thuộc vào độ lệch tần số và dòng điện rotor.