đề tài hệ thống kích từ ex2000 của nhà máy thủy điện hàm thuận

- Khi vận hành dưới sự điều khiển của bộ FVR hằng số điện áp kích từ củamáy phát được giữ không đổi bất kể các điều kiện vận hành của điện áp đầu cựcmáy phát.. - Khối đo lường có chức nă

ĐỀ TÀI

Hệ thống kích từ EX2000 của nhà máy thủy

điện Hàm Thuận

Giảng viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện :

4/2007

1/41

MỤC LỤC

Lời nói đầu.……… 1

Sinh viên thực hiện : 1

Chương 1: MÔ TẢ HỆ THỐNG 4

Chương 1: MÔ TẢ HỆ THỐNG 4

Chương 2: QUY ĐỊNH AN TOÀN 21

Chương 2: QUY ĐỊNH AN TOÀN 21

Chương 3: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ 28

Chương 3: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ 28

Chương 4: NHỮNG HIỆN TƯỢNG BẤT THƯỜNG, 34

Chương 4: NHỮNG HIỆN TƯỢNG BẤT THƯỜNG, 34

SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ 34

SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ 34

Chương 5: NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ 41

Chương 5: NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ 41

Chương 6: CÁC PHỤ LỤC 42

Chương 6: CÁC PHỤ LỤC 42

LỜI NÓI ĐẦU

Nhà máy thủy điện đĩng vai trị quan trọng trong chiến lược phát triển nguồnnăng lượng của Quốc gia Do tầm quan trọng như vậy nên việc vận hành an tồn vàhiệu quả nhà máy là cần thiết để đảm bảo tính ổn định chung trong tồn hệ thốngđiện

Để đáp ứng được các yêu cầu trên, mỗi thiết bị, hệ thống cơng nghệ trongnhà máy phải làm việc tin cậy và an tồn Ngồi ra, yếu tố con người vận hành thiết

bị là quan trọng nhất vì con người là chủ thể trực tiếp tác động lên thiết bị

Hệ thống kích từ là một trong những hệ thống cơng nghệ thuộc nhà máy, đápứng yêu cầu kích thích cho tổ máy, đĩng gĩp một phần quan trọng trong việc vậnhành ổn định nhà máy Do đĩ, mục đích của người làm chuyên đề này nhằm đưa racác kiến thức về hệ thống kích từ như: mơ tả hệ thống, các quy định về an tồn, vậnhành, các hiện tượng bất thường và sự cố để người vận hành cĩ kiến thức sâu hơn

về hệ thống, am hiểu từng thiết bị thuộc hệ thống, từ đĩ cĩ thể vận hành an tồn vàhiệu quả hệ thống do mình đảm nhiệm, gĩp phần hồn thành nhiệm vụ chung củanhà máy

Qua thời gian thực hiện chuyên đề, tìm hiểu tài liệu và được sự quan tâmgiúp đỡ của Phân xưởng vận hành II thuộc NMTĐ Hàm Thuận, sự chỉ đạo củaTrưởng Ban mà đặc biệt là sự chỉ đạo trực tiếp của Quản đốc phân xưởng vận hànhA-Vương đến nay chuyên đề của tơi cơ bản đã hồn thành Tuy nhiên, do thời gian

cĩ hạn, tính phức tạp của chuyên đề và trình độ kinh nghiệm cịn hạn chế, nên trongthời gian thực hiện chuyên đề khơng tránh khỏi những sai sĩt mong ý kiến đĩng gĩpcủa Lãnh đạo và đồng nghiệp để chuyên đề được hồn thiện hơn Tơi xin chânthành cảm ơn

Người biên soạn

Huỳnh Thanh Nga

4/2007

3/41

Chương 1: MÔ TẢ HỆ THỐNG

1.1- Khái quát

- Hệ thống kích từ EX2000 của nhà máy thủy điện Hàm Thuận là một hệthống số do hãng GE-USA cung cấp có chức năng kích từ cho tổ máy Bao gồm haiphần: phần cứng và phần mềm

Phần cứng bao gồm các thiết bị sau:

+ Máy biến thế kích từ

+ Bộ lọc nguồn

+ Máy biến thế cấp nguồn cho quạt và cấp nguồn điều khiển

+ Module điều khiển

+ Module bảo vệ quá áp thyristor

+ Module mồi ban đầu

+ Màn hình điều khiển IOS

Phần mềm sử dụng chương trình Super Tool 2000 (ST2000) để cài đặt, chỉnhđịnh thông số và giao tiếp với hệ thống thông qua cổng RS-232C (tổng quan vềphần mềm điều chỉnh xem sơ đồ 1)

- Hệ thống kích từ cho mỗi tổ máy gồm hai bộ điều chỉnh AVR1, AVR2 và

bộ bảo vệ Trong trường hợp vận hành bình thường bộ AVR1 làm việc chính còn bộđiều chỉnh AVR2 làm việc dự phòng và được nối với bộ tải giả Khi phát hiện cóhiện tượng bất thường đối với bộ 1 thì bộ bảo vệ đưa tín hiệu đến bộ điều khiển đểchuyển sang bộ làm việc dự phòng AVR2

- Bộ điều chỉnh có hai chế độ làm việc đó là điều chỉnh điện áp đầu cực máyphát và điều chỉnh điện áp kích từ hay còn gọi là bộ điều chỉnh điện áp tự động(AVR) và bộ điều chỉnh điện áp kích từ (FVR)

- Khi vận hành dưới sự điều khiển của bộ điều chỉnh AVR giá trị điện áp đầucực máy phát luôn luôn được duy trì bất kể trạng thái của phụ tải

- Khi vận hành dưới sự điều khiển của bộ FVR hằng số điện áp kích từ củamáy phát được giữ không đổi bất kể các điều kiện vận hành của điện áp đầu cựcmáy phát

- Bình thường chọn bộ AVR làm việc và sẽ tự động chuyển sang bộ FVR khi

bị mất tín hiệu PT, CT đầu cực máy phát

- Công suất cung cấp cho hệ thống kích từ được lấy từ một máy biến thếkích từ (PPT) nối trực tiếp trên dao cách ly đầu cực máy phát

- Hệ thống kích từ có thể chia làm 3 khối chức năng chính như sau (xem sơ

đồ 2):

+ Khối nguồn

+ Khối điều khiển

+ Khối đo lường và bảo vệ

Sơ đồ 1: Sơ đồ khối chức năng

- Mối liên hệ giữa các khối chức năng: (xem phụ lục 1.5b)

Các đầu vào ra của từng khối chức năng và mối liên hệ giữa các khối chứcnăng thể hiện trên sơ đồ 3

- Mối liên hệ với các hệ thống/thiết bị khác:

+ Máy phát

+ Hệ thống tự dùng AC, DC

+ Hệ thống điều khiển

+ Hệ thống đo lường và bảo vệ

- Nhận biết hệ thống: Máy biến thế kích từ, máy cắt kích từ 52E, dãy tủ kích

từ đều có màu xám và được bố trí như sau:

+ Máy biến thế kích từ bố trí tại cao trình 226,5m

+ Máy cắt kích từ 52E bố trí tại cao trình 226,5m

+ Dãy tủ kích từ bố trí tại cao trình 332,5m (xem phụ lục 1.1- Sơ đồ bố tríkhông gian thực hệ thống kích từ)

1.2- Chức năng

Thiết lập và điều chỉnh điện áp của máy phát và hệ thống.

1.3- Nhiệm vụ

1.3.1- Nhiệm vụ chung của hệ thống

Hệ thống kích từ phải đảm bảo các chức năng sau đây:

- Kích từ cho tổ máy

- Kích từ ban đầu trong trường hợp khởi động đen tổ máy

- Khởi động tự động và hòa vào lưới bằng phương pháp đồng bộ chính xác

- Tăng kích thích máy phát khi sự cố trên hệ thống điện làm giảm điện áptrên thanh cái máy phát

- Giảm kích thích máy phát khi sự cố trên hệ thống điện làm giảm điện áptrên thanh cái máy phát

- Ngoài ra, hệ thống kích từ còn chứa đựng các chức năng bảo vệ, các chứcnăng dập từ cho tổ máy trong trường hợp sự cố

1.3.2- Nhiệm vụ cụ thể của từng khối

1.3.2.1- Khối nguồn

Nhiệm vụ của khối này là cung cấp nguồn ban đầu cho bộ chỉnh lưu (nguồnlực) và nguồn cung cấp cho module điều khiển và module bảo vệ hoạt động

1.3.2.2- Khối điều khiển

Điều khiển thyristor của bộ chỉnh lưu để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn

DC cấp cho cuộn dây rotor

1.3.2.3- Khối đo lường và bảo vệ

4/2007

5/41

- Khối đo lường có chức năng đo điện áp phản hồi từ đầu cực máy phát đưavào khối điều khiển, để đảm bảo quá trình điều khiển là chính xác đáp ứng được tínhiệu đầu ra mong muốn.

- Khối bảo vệ: Có nhiệm vụ bảo vệ bên trong và bên ngoài bộ kích từ Ngoài

ra khối này còn có nhiệm vụ đưa tín hiệu đưa đến bộ điều khiển để chuyển đổi Corelàm việc chính sang dự phòng và chuyển chế chế độ vận hành từ tự động sang vậnhành bằng tay

(Xem hình ảnh thiết bị tại Phụ lục 6 – Hình ảnh hệ thống kích từ)

Khối nguồn (khối 1) bao gồm các thiết bị chính sau:

Thiết bị 1.1- Máy biến thế kích từ (PPT)

Thông số kỹ thuật:

- Hãng chế tạo : HAMMOND – CANADA

- Công suất định mức : 1180 kVA

- Độ gia tăng nhiệt độ cho phép của cuộn dây : 80oC

- Hệ số quá tải về điện áp:

+ 150% Uđm trong 1 phút trong mỗi giờ

Thiết bị 1.2- Máy cắt kích từ (52E)

Cấu tạo:

- Gồm hai cuộn cắt và một cuộn đóng

- Nạp lò xo bằng tay cho quá trình đóng máy cắt

Thông số kỹ thuật:

- Dòng điện chịu đựng : 800 – 2000A

- Dãy điện áp làm việc : 240 – 600 Vac

Nhiệm vụ: đóng để cấp nguồn cho hệ thống kích từ, mở để cô lập hệ thốngkích từ Ngoài ra, còn có chức năng cách ly mạch kích từ

Thiết bị 1.3- Bộ lọc

Thông số kỹ thuật: Điện trở R = 8.3Ω, tụ điện C = 5.0µF, cầu chì: 600V.

30A-Nhiệm vụ: lọc các thành phần sóng hài bậc cao trước khi vào bộ chỉnh lưu

Thiết bị 1.4- Máy biến thế cấp nguồn

Nhiệm vụ:

- Cấp nguồn 3 pha 460V cho quạt làm mát thyristor

- Cấp nguồn 1 pha 115V cho bộ điều khiển

- Cấp nguồn 1 pha 115V cho bộ bảo vệ

Thiết bị 1.5- Động cơ quạt làm mát cho cầu chỉnh lưu SCR

Thông số kỹ thuật:

Nhiệm vụ: Làm mát cho cầu chỉnh lưu SCR

Thiết bị 1.6- Côngtắctơ 53A

Nhiệm vụ: đóng/mở trong trình tự mồi ban đầu

Thiết bị 1.7- Bộ bảo vệ biến thiên điện áp diode

Nhiệm vụ: bảo vệ du/dt nhằm tránh quá điện áp đột ngột trên diode

Thiết bị 1.8- Diode

Nhiệm vụ: Tránh dòng đi ngược trở lại về ắcquy trong khi mồi ban đầu

Thiết bị 1.9- Shunt đo lường

Cấu tạo: kiểu giống như điện trở đo lường

Thông số kỹ thuật: dòng điện định mức 100A

Nhiệm vụ: phản hồi dòng mồi ban đầu để đưa tín hiệu vào bộ điều khiển đi

mở côngtắctơ 53A và đưa vào bộ bảo vệ để bảo vệ quá trình mồi

Thiết bị 1.10- Côngtắctơ 53B

Nhiệm vụ:

- Đóng trong trình tự mồi ban đầu

- Mở khi mồi thành công (khi dòng kích từ đạt 20% dòng kích từ không tải)

1.4.2- Khối điều khiển

(Xem hình ảnh thiết bị tại Phụ lục 6 – Hình ảnh hệ thống kích từ)

Khối điều khiển (khối 2) bao gồm các thiết bị chính sau:

Thiết bị 2.1- Bo cấp nguồn cho bộ điều khiển

Thông số kỹ thuật:

- Đầu vào cấp cho bo cấp nguồn nuôi bao gồm:

+ Nguồn chính là 115VAC từ cuộn dây thứ cấp của máy biến thế cấp nguồncho quạt

+ Nguồn nuôi thứ hai là nguồn 125Vdc từ ắcquy của nhà máy cung cấp Nhiệm vụ: cung cấp các nguồn nuôi DC (24Vdc, 120Vdc cho bộ điều khiển,màn hình điều khiển IOS, module khử từ, module điều khiển mồi, máy cắt từtrường, các rơle và các bộ công tắc từ

Thiết bị 2.2- Bộ điều khiển chính

Bộ điều khiển chính bao gồm bộ điều chỉnh điện áp tự động (AC) và bộ điềuchỉnh điện áp bằng tay (DC)

a- Bộ điều chỉnh điện áp tự động (AC regulator):

4/2007

7/41

Cấu tạo: gồm các bo mạch điện tử chứa đựng các con vi xử lý để xử lý tínhiệu vào và ra.

Thông số kỹ thuật:

- Khoảng điều khiển: thông thường 80% đến 110 % điện áp định mức máyphát (tương ứng 11.04kV đến 15.18kV), cả hai giới hạn trên và dưới có thể điềuchỉnh khi có yêu cầu

- Tần số: áp dụng cho 50/60 Hz

- Điện áp đầu vào: Tín hiệu điện áp 3 pha 3 PT (sơ đồ tam giác hở) Điện ápdây thứ cấp của PT là 120 V tại 50 hay 60 Hz Trở kháng cho PT nhỏ hơn 10 VAcho tất cả hệ thống

- Dòng điện đầu vào: Yêu cầu sử dụng 3 CT cho 3 pha Dòng thứ cấp máybiến dòng sẽ là 3 đến 5 A tại dòng định mức của máy phát Trở kháng của CT nhỏhơn 1 VA

Nhiệm vụ: Bộ điều khiển chính dùng để điều khiển bộ kích từ Nó cho phépthực hiện các chức năng Start/Stop như điều khiển bộ tiếp điểm mồi, relay phụ,module khử từ Nó có chức năng điều chỉnh điện áp máy phát, dòng diện kích từ, cócác bộ giới hạn và điều chỉnh V/Hz, UEL, OEL

Nguyên lý hoạt động:

Máy phát được đặc trưng bằng sức điện động EF và điện kháng XF Điện ápđầu cực máy phát được xác định theo biểu thức:

F F F

Sơ đồ 2: Sơ đồ thay thế và đồ thị vectơ của điện áp máy phát

Tín hiệu từ PT, CT đầu cực máy phát, tín hiệu AC sau máy cắt 52E và nguồn

DC sau chỉnh lưu được lấy mẫu thành các tín hiệu có dòng và áp phù hợp được đưađến bo TCCB Tại đây tín hiệu tương tự được đưa vào bo LDCC là bo xử lý chính

Bo này chứa bộ điều chỉnh tích phân tỉ lệ, so sánh tín hiệu điện áp đầu cực máy phátvới tín hiệu tham chiếu điều khiển (13,8kV) để tạo ra một tín hiệu sai lệch Tín hiệunày được đưa tới bộ PI để kiểm soát đầu ra tương ứng với đầu vào và sẽ được đưađến bo DCFB để chuyển đổi tín hiệu số lại thành tín hiệu tương tự đưa vào mạchkích xung PCCA chứa 6 biến áp xung để đi kích tăng/giảm góc mở của thyristor

Các giá trị đầu vào của bộ điều chỉnh AC:

- Bộ bù dòng điện kháng (RCC): Cân bằng công suất vô công giữa 2 tổ máyvận hành song song

- Giới hạn V/Hz: Tỷ số này phải được giới hạn để tránh quá từ thông máyphát và biến thế do vận hành quá điện áp hay tần số thấp, hoặc phối hợp cả 2 trườnghợp

- Bộ ổn định hệ thống (PSS): Bộ này cải thiện tính ổn định quá độ cho hệthống Bộ PSS được cấp bằng tín hiệu tốc độ tổng hợp trên cơ sở tích phân côngsuất gia tốc Nó làm cho đường biểu diễn công suất được bằng phẳng hơn khi nóđưa vào làm việc

- Bộ giới hạn quá kích thích (OEL)

- Bộ giới hạn kém kích thích (UEL): Dùng để ngăn chặn sự giảm kích từ củamáy phát tránh quá nhiệt lõi thép stator

Đường cong UEL:

Đường cong giới hạn UEL là một khối phát hàm tuyến tính do 5 điểm tạothành Hàm này hoàn toàn nằm bên trái của Y0: điểm thứ nhất, và bên phải của Y4:điểm cuối cùng Toạ độ X tăng đơn điệu X0<X1<X2<X3<X4

Toạ độ được xác định theo đơn vị cnt, với máy phát; 1puW = 5000 cnt và 1puVAR = 5000 cnt Chia thành từng phần kém kích thích của đặc tính vô công

máy phát đặc biệt được biểu diễn trong sơ đồ 3

1pu công suất ở hệ số công suất thống nhất là 177 MW = 5000cnt Giá trịnày được định nghĩa trong khi lấy thang đo gốc của các phản hồi dòng và áp máyphát EX2000 tính toán W và VAR từ dòng và áp máy phát đo được

Các tọa độ X được lấy như sau: 0,3; 0,6; 0,9; và 1,2 puMW X = 0 là toạ độ

X ứng với điểm Y0 và cần thiết phải nhập vào Thiết lập các giá trị cho toạ độ Xnhư sau:

X1 = 0,3pu = 0,3*5000 cnt = 1500 cnt = EE.2864, tương đương với 53,1MW

vì 1puMW = 177MW = 5000 cnt

X2 = 0,6pu = 0,6*5000 cnt = 3000 cnt = EE.2866, tương đương 106,2MW.X3 = 0,9pu = 0,9*5000 cnt = 4500 cnt = EE.2868, tương đương 159,3MW.X4 = 1,2pu = 1,2*5000 cnt = 6000 cnt = EE.2870, tương đương 212,4MW.Tiếp theo, toạ độ Y phải được lựa chọn

Từ đặc tính vô công khách hàng lựa chọn, thiết lập:

EE.2872 = -3000 cnt hay Y0 = -106.2 MVAR

EE.2865 = -3000 cnt hay Y1 = -106.2 MVAR

EE.2867 = -3000 cnt hay Y2 = -106.2 MVAR

EE.2869 = -2500 cnt hay Y3 = -88.5 MVAR

EE.2871 = 2500 cnt hay Y4 = 88.5 MVAR

4/2007

9/41

- Độ nhạy: Tín hiệu hồi tiếp điện áp kích thích (ngõ ra cầu nắn) cho bộ điềuchỉnh bằng tay được đưa vào SHVI để phản hồi tín hiệu.

Nhiệm vụ: bộ điều chỉnh DC nhằm mục đích giữ cho điện áp kích từ khôngđổi bất kể các điều kiện vận hành của điện áp đầu cực máy phát Việc chuyển sangđiều khiển bằng tay chỉ xảy ra khi mất tín hiệu hồi tiếp điện áp đầu cực máy phát,

bộ dò sự cố PT làm việc Trong trường hợp này việc điều chỉnh dòng kích từ ởtrạng thái off-line được giới hạn bởi tỉ số V/Hz để ngăn chặn quá từ thông máy phát

+ Bù dòng điện vô công

+ Bộ điều chỉnh giới hạn dưới kích thích

+ Bộ điều chỉnh Var/hệ số công suất

+ Ổn định hệ thống PSS

Thiết bị 2.2b- Bo DCFB

X3 X2

Sơ đồ3: Đặc tính đường cong UEL

- Nhiệm vụ: Bo cung cấp nguồn DC cho các mạch điện sau:

+ Cấp nguồn điều khiển +5, ±15, ±24VDC

+ Mạch suy giảm điện áp AC đầu vào

+ Mạch suy giảm điện áp DC đầu ra cầu nắn

+ Mạch shunt đo lường dòng kích từ

+ Các mạch đo lường kiểu số cho mạch kích từ máy phát bao gồm: máy phátxung kích SCR, bộ giám sát shunt dòng mồi, khối cấp nguồn, v.v…

Thiết bị 2.2c- Bo RTBA

Nhiệm vụ: bảng điện nối dây rơle RTBA có 10 rơle; 7 trong chúng có haitiếp điểm loại C và 3 rơle còn lại có bốn tiếp điểm loại C Chúng được điều khiểntrực tiếp từ các rơle LTB

Thiết bị 2.2i- Bo PTCT

Nhiệm vụ: bo máy biến dòng và máy biến điện áp dùng để phân cách và lấymẫu các tín hiệu từ máy biến dòng và máy biến điện áp nhằm mục đích phản hồiđiện áp đầu cực máy phát để đưa vào bộ điều khiển và bảo vệ Bo này cũng cungcấp các ngõ vào và ngõ ra phụ ở các mức điện áp thấp ± 10 VDC hay tín hiệu dòngđiện 4-20 mA

Thiết bị 2.3- Bộ chỉnh lưu thyristor

Cấu tạo: gồm 6 con thyristor mắc theo kiểu hình tia Mỗi con thyristor đều cócổng điều khiển để thay đổi góc mở của thyristor Trên mỗi con thyristor đều có cầuchì và bộ bảo vệ quá điện áp thyristor

4/2007

11/41

Nhiệm vụ: chỉnh lưu nguồn AC thành nguồn DC.

Thiết bị 2.4- Cầu chì

Thông số kỹ thuật:

- Dòng điện định mức: 900A

- Điện áp định mức: 1650V

Nhiệm vụ: bảo vệ đầu ra bộ chỉnh lưu

Thiết bị 2.5- Shunt đo lường

Cấu tạo: kiểu điện trở

Thiết bị 2.7- Bộ tải giả

Cấu tạo: gồm 3 con điện trở mắc nối tiếp nhau

Thông số kỹ thuật:

- Điện trở : 3x96Ω

- Công suất : 3x75W

Nhiệm vụ: đáp ứng nhanh dòng kích từ đưa vào cuộn dây rotor khi chuyển từ

bộ điều khiển chính sang bộ điều khiển dự phòng

Thiết bị 2.8- Bộ điều khiển dự phòng (Core#2)

Cấu tạo, thông số, và chức năng của nó giống bộ điều khiển chính Bìnhthường được nối với bộ tải giả để sẵn sàng đưa vào làm việc khi bộ chính bị sự cố

1.4.3- Khối đo lường và bảo vệ

(Xem hình ảnh thiết bị tại Phụ lục 6 – Hình ảnh hệ thống kích từ)

Khối đo lường và bảo vệ (khối 3) bao gồm các thiết bị chính sau:

Thiết bị 3.1- Máy biến dòng CG03

Thông số kỹ thuật: tỉ số biến dòng 8000/5A

Nhiệm vụ: biến đổi dòng điện cao thành dòng hạ áp để đưa vào bo mạchPTCT

Thiết bị 3.2- Máy biến điện áp VG01

Thông số kỹ thuật: tỉ số biến áp 13,8kV/ 3:110V/ 3

Nhiệm vụ: cách ly và biến đổi điện áp cao thành điện áp thấp để đưa vào bomạch PTCT

Thiết bị 3.3- Bo SHVI (giống khối 2)

Thiết bị 3.4- Bo PTCT (giống khối 2)

Thiết bị 3.5- Module bảo vệ

V/2

V/2 Rotor R4

Thiết bị 3.5f- Bo NTB/3TB

Thiết bị 3.6- Bo cấp nguồn cho bộ bảo vệ (xem bản vẽ số 3 ở phụ lục 14)

Thiết bị 3.7- Màn hình giám sát và điều chỉnh từ xa tại ULC, MCR

Nhiệm vụ: giám sát các thông số công suất máy phát (W), công suất phảnkháng (Vars), dòng điện kích từ (I), điện áp kích từ, v.v…Ngoài ra, tại các vị trí này

ta có thể điều chỉnh dòng kích từ để tăng hoặc giảm điện áp đầu cực, hoặc tăng hoặcgiảm Q trong chế độ chạy bù, v.v…

Thiết bị 3.8- Màn hình IOS tại tủ kích từ

Nhiệm vụ:

- Giám sát các thông số công suất máy phát (W), công suất phản kháng(Vars), dòng điện kích từ (I), điện áp kích từ, v.v…

- Chọn chế độ làm việc AC hoặc DC

- Chuyển đổi bộ điều khiển dự phòng sang bộ điều khiển chính

- Điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát

- Vận hành bộ kích từ bằng tay

- Reset các sự cố về hệ thống kích từ

Thiết bị 3.9- Bộ phát hiện chạm đất cuộn dây rotor: 64E

(Xem sơ đồ nối dây ở phụ lục 14)

Thông số cài đặt:

- Báo cấp 1: 5000Ω, báo Alarm

- Báo cấp 2: 2000Ω, Trip máy

Nhiệm vụ: phát hiện các dòng điện chạy về đất từ bất kỳ các phần tử nào của

hệ thống kích từ nối với rotor

Sơ đồ nối dây và nguyên lý làm việc của bộ phát hiện chạm đất rotor:

- Khi xảy ra chạm đất giữa rotor (V1 = V2 = V/2), dòng do nguồn điện ápkích từ không chạy qua điện trở cảm biến R4 (do cầu cân bằng) chỉ còn nguồn xungchạy qua điện trở R4, giúp cho mạch phát hiện chạm đất giữa rotor

- Khi chạm đất ở phía dương (V1 < V/2, V2 > V/2) dòng chạy qua R4 theochiều như hình vẽ cộng với nguồn xung, dòng qua R4 có dạng như sau Đây là chạmđất phía dương

4/2007

13/41

- Khi chạm đất ở phía âm (V1 > V/2, V2 < V/2) dòng chạy qua R4 theo chiềungược lại như hình vẽ cộng với nguồn xung, dòng qua R4 có dạng như sau Đây làchạm đất phía âm.

Lưu ý:

- Việc xác định chạm đất phía dương hoặc phía âm của bộ phát hiện chạmđất thông qua đèn tín hiệu trên Rơle đặt trong tủ kích từ Khi chạm đất phía âm thì

đèn “Neg” sáng Khi chạm đất phía dương thì đèn “Pos” sáng.

- Khi bị chạm đất cuộn dây rotor mà tổ máy chưa bị Trip thì phân biệt đượcchạm đất dương hoặc âm, nhưng khi tổ máy bị Trip thì không phân biệt được chạm

đất phía dương hoặc âm, lúc này tại Rơle 64E chỉ sáng đèn “Fault”

Thiết bị 3.10- Bộ triệt tiêu điện áp trục (SVS)

Cấu tạo: gồm các tụ điện và điện trở mắc nối tiếp và song song nhau

Thiết bị 3.11- Module bảo vệ quá áp thyristor (Crowbar)

Cấu tạo: bao gồm một con thyristor mắc nối tiếp với điện trở và hai cảm biếnHall, một mạch phát xung điều khiển thyristor

Thông số kỹ thuật: điện trở R = 4.1Ω

Nhiệm vụ: bảo vệ quá điện áp thyristor trong quá trình chỉnh lưu

Nguyên lý làm việc: Bộ bảo vệ quá áp thyristor bao gồm hai cảm biến Hallnối với mạch điều khiển thyristor, một điện trở 4.1Ω, một mạch điều khiển kíchthyristor Khi điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vượt quá giới hạn cho phép thì cảmbiến Hall cảm nhận điện áp đưa đến mạch kích xung kích mở thyristor xả dòng điệnqua điện trở R để bảo vệ cho thyristor của bộ chỉnh lưu

Thiết bị 3.12- Module khử từ (De-exc)

Cấu tạo: bao gồm một con thyristor mắc ngược và được mắc nối tiếp vớicuộn dây điện cảm, hai cảm biến Hall, một module điều khiển khử từ gồm ba mạchphát xung điều khiển thyristor.

Thông số kỹ thuật:

- Cuộn dây điện cảm có L : 69mH

- Dòng điện định mức qua cuộn dây : 8000A

Nhiệm vụ: triệt tiêu năng lượng trong cuộn dây rotor khi dừng sự cố (86-1,86-MT, 86EE)

Nguyên lý hoạt động:

- Trong quá trình ngừng máy, năng lượng tích trữ trong rotor Máy phát phảiđược tiêu tán Trong trường hợp dừng máy bình thường, tín hiệu dừng được phátđộng bởi điều hành viên Cầu chỉnh lưu được kích tại giới hạn trể và thời gian cầnthiết để cho từ trường suy giảm trước khi Máy cắt từ trường mở ra Trong trườnghợp bị sự cố Máy cắt từ trường mở ra tức khắc và các Thyristor trong module khử

từ sẽ được kích hoạt để dẫn dòng qua điện trở hay cuộn dây phóng điện để ngắnmạch và làm tiêu tán năng lượng trong rotor

Mạch khử từ gồm một con thyristor được gắn trên cánh tản nhiệt được lắp chung bộlọc Snubber Hai bo mạch in được lắp trên đầu của bộ tản nhiệt

- Bộ cảm biến điện kháng bao gồm các bộ cảm biến tác dụng Hall Chúngcảm biến các từ trường phát sinh bởi dòng điện xả qua SCR Có hai mạch cảm biếnriêng biệt được sử dụng và được nối với hai mạch phát xung điều khiển thông quahai cáp dẹp 10 sợi JCX, JCY Mục đích của bo mạch phát xung dùng để kíchthyristor khi mà một trong hai tín hiệu điều khiển ngõ vào là “true” hay là khi điện

áp anod và cathod của thyristor vượt quá giá trị định trước

- Khi mạch kích từ có tín hiệu ngừng, một tín hiệu điều khiển P24V được gởitới cả hai mạch điều khiển phát xung điều khiển xung khử từ cùng một lúc Tại lúcnày, cực tính của từ trường đổi chiều làm cho anod của thyristor khử từ dương hơn

so với cathod do đó làm cho thyristor dẫn và tiêu tán năng lượng trên cuộn dây rotorqua cuộn kháng Nếu hai mạch phát xung khử từ đều hỏng thì thyristor sẽ được kíchbằng mạch kích anod khi điện áp anod và cathod vượt quá giá trị ấn định

4/2007

15/41

Sơ đồ 4: Bo mạch của bộ khử từ

Thiết bị 3.13- Module Thyrite

Cấu tạo: gồm hai con triắc mắc song song và ngược chiều nhau, hai cầu chìbảo vệ cho mỗi con triắc và một cầu chì tổng

Thông số kỹ thuật: cầu chì tổng : 25A

Nhiệm vụ: bảo vệ các điểm nhọn của điện áp nghịch trên cầu chỉnh lưu SCRkhi có các hiện tượng bất thường trong quá trình vận hành

Nguyên lý hoạt động: Trong quá trình chỉnh lưu nếu còn tồn tại các thànhphần xung nhọn thì sẽ được dẫn qua hai con triắc này Do hai con triac mắt ngượcnhau nên nó dẫn cả hai nửa chu kỳ dương và âm để các xung nhọn điện áp đi qua

04 Dải điều chỉnh điện áp tự động kV 11.04 ÷ 15.18

05 Dải điều chỉnh điện áp bằng tay Vdc 27 ÷ 262

06 Giới hạn trên dòng kích từ

07 - Chế độ không tải A 864

09 Giới hạn trên dòng Máy phát A 7553

10 Nhiệt độ tăng tối đa của cầu chỉnhlưu oC 76

11 Nhiệt độ tăng tối đa của cuộn dâyrotor oC 110

12 Chế độ bù đồng bộ

13 - Giới hạn trên của kích từ MVAR 106

14 - Giới hạn dưới của kích từ MVAR -114

- Giới hạn dưới kích từ:

+Khi phát 0MW cho phép nhận tối đa 106.2 MVAR

+Khi phát 53.1MW cho phép nhận tối đa 106.2 MVAR

+Khi phát 106.2MW cho phép nhận tối đa 106.2 MVAR

+Khi phát 150MW cho phép nhận tối đa 75 MVAR

- Dải điều chỉnh điện áp ở chế độ nạp đường dây: từ 4.14 KV đến 15.14KV

1.6- Nguyên lý làm việc

1.6.1- Nguyên lý làm việc của bộ kích từ trong chế độ chạy máy

1.6.1.1- Nguyên lý làm việc của bộ kích từ trong chế độ phát G

- Khi máy phát khởi động ở chế độ G, tốc độ máy đạt 90% nđm (=270 v/p)đèn Start sáng, tốc độ máy đạt 97% nđm (=291 v/p) bộ AVR được kích hoạt, máy cắt

từ trường 41M (MDA, MDB) đóng đưa điện áp kích từ vào Rotor, từ trường 1 chiềuquét lên các cuộn dây Stator sinh ra sức điện động cảm ứng trên Stator Điện áp vàdòng điện kích từ tăng lên làm điện áp máy phát tăng lên đến trị số 95%Umpđm =13.11(kV), Uktkt = 88 (VDC), Iktkt = 720 (A)

- Bộ hòa điện tự động được kích hoạt, so sánh với điện áp lưới sẽ tác độnglàm tăng hoặc giảm góc kích trên các Thyristor dẫn đến làm tăng hoặc giảm điện ápkích từ ⇒ tăng hoặc giảm điện áp máy phát Khi điều kiện điện áp thỏa ( ∆Ucp ≤±

5% ) và nếu điều kiện tần số và pha ban đầu thỏa, bộ hòa điện tự động kích hoạtđóng CB hòa đồng bộ tổ máy vào lưới

- Khi tổ máy vận hành song song với lưới, bộ AVR sẽ tự động điều chỉnhđiện áp máy phát theo giá trị yêu cầu của nhân viên vận hành (AVR setpoint) Giả

sử khi công suất vô công của lưới tăng lên sẽ dẫn đến giảm điện áp đầu cực máyphát ⇒ tăng dòng điện kháng (máy phát làm việc ở chế độ quá kích thích ) Nhậnđược tín hiệu suy giảm này từ các tín hiệu phản hồi sẽ tác động làm giảm góc kíchcủa các Thyristor ⇒ tăng điện áp máy phát, quá trình này lặp lại liên tục cho đếnkhi không còn sự khác biệt này hay nói khác hơn điện áp sẽ được giữ không đổitheo yêu cầu của nhân viên vận hành trong suốt quá trình tổ máy vận hành songsong với lưới Quá trình công suất vô công giảm sẽ xảy ra trình tự ngược lại

1.6.1.2- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ trong chế độ bù C

Ở chế độ bù thì quá trình làm việc của hệ thống kích từ cũng giống như chế

độ phát ULC thực hiện tiến trình khởi động máy, đưa tốc độ máy lên định mức, sau

4/2007

17/41

Từ

ắcquy

Đến cuộn dây Rotor

Đến DCFBđiều khiển

và bảo vệ

Sơ đồ 5: Sơ đồ nguyên lý mồi ban đầu DC

khi hoà lưới xong rồi mới xuất lệnh C Mode gởi xuống cho Governor đóng cánhhướng về zero, nén nước xuống mực nước cho phép, chạy bù được hoàn tất Điềuchỉnh phát hay nhận công suất vô công tuỳ thuộc theo yêu cầu của điều độ

1.6.1.3- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ trong chế độ thử đường dây

- Trong chế độ thử đường dây hệ thống kích từ hoạt động để nâng điện ápđầu cực máy phát lên đến 30% điện áp định mức (4.14kV) Lúc này việc tăng điện

áp đầu cực lên để thử đường dây được thực hiện bằng nút 7-90R (nhấn nút

“Raise”)

- Nguồn ban đầu được lấy từ ắcquy Mạch điện mồi bao gồm một bộ tiếpđiểm hai cực, một diode và một điện trở Nguồn điều khiển 125VDC được lấy từắcquy

1.6.1.4- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ trong chế độ khởi động đen

- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ trong chế độ khởi động đen cũng giốngnhư trong chế độ thử đường dây nhưng chỉ khác là bộ kích từ đưa điện áp đầu cựcmáy phát lên đến định mức (khoảng 13.8kV)

- Nguồn ban đầu được lấy từ ắcquy Mạch điện mồi bao gồm một bộ tiếpđiểm hai cực, một diode và một điện trở Nguồn điều khiển 125VDC được lấy từắcquy

a- Điều kiện kích thích ban đầu:

- Máy cắt đầu cực máy phát đóng

b- Trình tự mồi như sau:

- Khi tín hiệu khởi động đen từ bộ điều khiển ULC tổ máy Côngtắctơ 53A,53B đóng, đồng thời bộ điều khiển chính cũng đưa vào làm việc kích mở thyristorcủa bộ chỉnh lưu và đóng máy cắt 41 Thời gian mồi là 2 giây, lúc này điện áp đầucực máy phát đạt 4,14kV (tương ứng dòng điện mồi ban đầu 72A) Sau đó,côngtắctơ 53A mở ra trước, lúc này nguồn mồi được lấy vòng từ đầu cực máy phátđưa vào bộ chỉnh lưu và quá trình điều khiển tiếp tục cho đến khi điện áp đầu cựcmáy phát tăng dần từ 4,14kV lên đến định mức Khi điện áp bắt đầu tăng từ 4,14kVthì côngtắctơ 53B mở ra kết thúc quá trình mồi ban đầu

- Nếu tại thời điểm mà côngtắctơ 53A mở ra nếu bộ điều khiển chính khôngkịp đưa vào làm việc trước khi dòng điện suy giảm tới giá trị nhỏ hơn 72A thì dòngđiện suy giảm đi qua shunt và quá trình mồi được lặp lại Nếu biên độ của dòng mồivượt quá 20% của dòng kích từ không tải (144A) mà việc điều khiển chính cũngkhông kịp tham gia sau một thời gian 15s một tín hiệu Alarm và Trip được phát rabáo mồi không thành công

Nguyên nhân:

* Trường hợp 1:

- Nguồn DC cho kích từ ban đầu tắt

- Cài đặt EE.3743 không đúng

* Trường hợp 2:

- Thứ tự pha tới cầu không đúng

- 52E mở trong khi khởi động

1.6.2- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ trong chế độ dừng máy

1.6.2.1- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ khi dừng bình thường

Khi tổ máy đang vận hành, có lệnh ngừng máy từ nhân viên vận hành, bộAVR sẽ tác động tăng góc kích trên bộ cầu nắn Thyristor ⇒ giảm điện áp máy phát

⇒ giảm công suất vô công về 0 (MVar), lúc này AVR sẽ tác động đóng góc kíchthyristor của cầu chỉnh lưu SCR Trong thời gian này, bộ điều tốc tác động đóng từ

từ cánh hướng giảm công suất hữu công Khi Pmp = 5 (MW), CB 50X mở ra, tổ máybắt đầu ngừng Khi tốc độ tổ máy 150 (v/p), DS 50X-3 mở ra, ES 50X-35 đóng, CB50X đóng, CB 41M đóng đưa điện áp kích từ vào Rotor máy phát Do Stator đượcnối tắt nên xem nó xem như được nối với tải vô cùng lớn, từ trường do dòng điệnStator có tác dụng chống lại từ trường Rotor, nhưng do cánh hướng đã đóng hoàntoàn nên lúc này moment cản > moment quay, tổ máy sẽ ngừng nhanh hơn Khi tốc

độ tổ máy = 0 (v/p), CB 50X mở, CB 41M mở, DS 50X-35 mở, ES 50X-3 đóng vàlogic ngừng máy tiếp tục

1.6.2.2- Nguyên lý hoạt động của bộ kích từ khi dừng sự cố

Khi tổ máy ngừng do sự cố 86-1, máy cắt đầu cực mở ngay tức khắc Do tổmáy vẫn đang phát một lượng P, Q nào đó nên năng lượng trong cuộn dây rotor cầnphải triệt tiêu nhanh Lúc này AVR sẽ tác động mở góc kích của Thyristor trênmạch DEXCITE, nối tắt Rotor qua cuộn dây FDI (69mH, 0.0015Ω, 8000A) Cuộndây này có chiều quấn ngược sao cho có tác dụng chống lại từ thông do Rotor sinh

ra, làm tiêu tán nhanh từ trường trên Rotor, làm giảm nhanh từ trường trên Statorchống lại việc vượt lố điện áp máy phát

Khi tổ máy ngừng do sự cố 86-MT, 86-EE, CB 50X, CB 41M, CB 52E mởngay tức khắc, tổ máy sẽ bị lồng tốc, điều tốc đóng nhanh cánh hướng, việc triệttiêu điện áp máy phát diễn ra tương tự sự cố 86-1

Khi tổ máy dừng do sự cố 86-2, cánh hướng đóng nhanh về vị trí không tải(P, Q bằng không), lúc này máy cắt đầu cực và máy cắt từ trường 41 mở Do nănglượng trong cuộn dây rotor không lớn nên mạch khử từ không làm việc mà nănglượng tự tiêu tán trong cuộn dây rotor

4/2007

19/41

Chương 2: QUY ĐỊNH AN TOÀN

2.1- Biện pháp an toàn trong quá trình vận hành

2.1.1- Quy định chung

- Vận hành hệ thống kích từ chỉ giao cho nhân viên vận hành đã qua huấnluyện kỹ thuật, sát hạch quy trình và xử lý sự cố hệ thống kích từ đạt yêu cầu

- Vận hành theo quy phạm khai thác thiết bị điện với điện áp trên 1000V

2.1.2- An toàn đối với máy biến thế kích từ

- Không được để các vật cản trở lối đi đến máy biến thế kích từ

- Đảm bảo thông gió tốt tại khu vực xung quanh máy biến thế

2.1.3- An toàn đối với máy cắt 52E

- Không được để các vật cản trở lối đi đến máy cắt

- Đảm bảo thông gió tốt tại khu vực xung quanh máy cắt

- Không được phép mở máy cắt khi hệ thống đang vận hành

2.1.4- An toàn đối với các thiết bị bên trong tủ kích từ

- Trong quá trình vận hành, không được phép mở cửa các ngăn tủ kích từ trừcác trường hợp đặc biệt cần mở cửa tủ để nhân viên có thẩm quyền cần kiểm tra

- Không được thao tác chuyển đổi bộ điều khiển, chế độ vận hành khi chưa

có lệnh của cấp trên

- Không được đụng chạm vào bất kỳ thiết bị nào bên trong tủ khi hệ thốngđang làm việc

2.1.5- An toàn trong chế độ kiểm tra, ghi thông số thiết bị

- Khi đi kiểm tra thiết bị cần trang bị đầy đủ dụng cụ bảo hộ, dụng cụ kiểmtra chuyên dụng

2.2 Biện pháp an toàn trong khi thao tác đưa ra sửa chữa

2.2.1- Quy định chung

Chỉ được phép đưa hệ thống kích thích ra sửa chữa khi:

- Tổ máy đã dừng hoàn toàn

- Phải được sự đồng ý của Phó giám đốc kỹ thuật Nhà máy

2.2.2- An toàn đối với máy biến thế kích từ

- Biện pháp tổ chức:

+ Công việc này cần thực hiện theo phiếu công tác, phiếu thao tác

+ Chuẩn bị người, dụng cụ, trang bị bảo hộ lao động để thực hiện thao tácđưa máy biến thế ra sửa chữa

- Biện pháp kỹ thuật:

Để đưa máy biến thế kích từ ra sửa chữa cần cắt điện những thiết bị sau:+ Mở các máy cắt: 231, 501, máy cắt 452-HS.5T và đưa ra vị trí cách ly,máy cắt 52E và đưa ra vị trí cách ly

+ Mở các dao cách ly sau: 501-3, 231-1

+ Đóng dao nối đất 231-03

+ Treo biển báo “Cấm đóng điện” và đặt rào chắn

+ Kiểm tra không còn điện trên các thiết bị đã cắt

+ Đặt tiếp địa

Sau khi đã thực hiện xong các biện pháp an toàn và trước khi cho phép đơn

vị công tác vào làm việc người cho phép phải thực hiện những việc sau:

4/2007

21/41