Câu hỏi và đáp án nâng cao hiệu quả truyền tải trong hệ thống điện

Hai loại OLTC, NLVR có nhiều điểm khác nhau: - Bộ điều chỉnh điện áp có tải có tên gọi quy ước là “Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải” ký hiệu là OLTC On Load Tap Changer có cấu tạo phức tạp

HỎI VÀ ĐÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRUYỀN TẢI ĐIỆN

thường sử dụng 2 loại bộ điều chỉnh điện áp: OLTC, NLVR.

Hai loại OLTC, NLVR có nhiều điểm khác nhau:

- Bộ điều chỉnh điện áp có tải có tên gọi quy ước là “Bộ điều chỉnh điện áp dưới

tải” ký hiệu là OLTC (On Load Tap Changer) có cấu tạo phức tạp được dùng

trong những máy biến áp có công suất lớn, điện áp cao (điện áp 110kV trở lên)

hoặc với những máy biến áp đặc biệt có yêu cầu ổn định điện áp Bộ OLTC có

thể hoạt động được ngay cả khi máy biến áp mang tải lớn, mỗi khi có dao động

điện áp phía đầu vào bộ OLTC sẽ tự động chuyển đổi đầu phân nấc của máy

biến áp Bộ OLTC có hai bộ tiếp điểm: Tiếp điểm dao lựa chọn và tiếp điểm dậplửa, tiếp điểm dao lựa chọn nằm trong thùng dầu chính nhưng tiếp điểm dập lửalại nằm ở một khoang riêng và được ngâm trong dầu biến áp hoặc được đặt

trong buồng chân không Trong khi đang có sự cố đường dây thì bộ OLTC không được phép hoạt động Bộ OLTC thường có nhiều nấc phân áp (thường là

17, 19 nấc) do đó máy biến áp có dải điều chỉnh điện áp tương đối rộng và điện

áp phía đầu dây ra luôn đạt trị số định mức Hàng năm phải thí nghiệm định kỳ

bộ OLTC: Chụp sóng “bằng máy Chụp sóng TM1600”, đo đồ thị vòng

- Bộ điều chỉnh điện áp không tải ký hiệu là NLVR (No Load Voltage Regulation) có cấu tạo đơn giản “kiểu trục quay thanh kéo” Bộ điều chỉnh điện

áp không tải thường được chế tạo ít đầu phân nấc (thường là 3, 5, 7 nấc) đượcđặt trực tiếp trong thùng dầu chính Nếu muốn chuyển nấc ta phải cắt điện máybiến áp, ngay sau đó phải kiểm tra tiếp xúc của phân nấc tốt mới được phépđóng điện trở lại Việc kiểm tra điện trở tiếp xúc của đầu phân nấc được thựchiện bằng cầu đo điện trở một chiều và đồng hồ mêgômmét Nếu điểm tiếp xúckém thì trị số đo điện trở tiếp xúc tăng lên và giữa các pha sẽ có điện trở tiếpxúc không đều nhau Nếu điểm tiếp xúc hở bị thì điện trở tiếp xúc lớn bằng vôcùng (Rtx = ∞) Trong vận hành bộ NLVR thường đặt cố định ở một nấc phân

áp nên điện áp trên đầu dây ra của máy biến áp không ổn định, điện áp đầu racủa máy biến áp chỉ đạt gần điện áp định mức

Quản lý vận hành bộ điều chỉnh điện áp dưới tải:

Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải của máy biến áp hoạt động thường xuyên, mộtngày có thể làm việc trên dưới 20 lần Tại thời điểm xảy ra ngắn mạch thì bộ điềuchỉnh điện áp không làm việc Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải có tuổi thọ khoảng 30đến 50 năm tương ứng với 50.000 lần làm việc nhưng trong thực tế nếu không làmtốt công việc vệ sinh bảo dưỡng thường xuyên thì tuổi thọ sẽ bị giảm đi Vì vậy phảithực hiện nghiêm ngặt chế độ theo dõi thời gian hoạt động của chúng Với bộ côngtắc K ngâm trong dầu và làm việc trong chế độ ngắn mạch nên dầu cách điện thường

bị bẩn và bị hoá già rất nhanh Trung bình sau 6 tháng vận hành tương ứng với 3600lần làm việc là phải thay dầu cách điện một lần Phải làm vệ sinh bùn dầu bám vàotiếp điểm, tráng rửa sạch sẽ trong thùng dầu trước khi thay dầu mới.

Câu hỏi 2:

Trình bày nguyên tắc điều chỉnh điện áp máy biến áp bằng bộ điều chỉnh điện ápkhông tải? Vẽ sơ đồ nguyên tắc điều chỉnh điện áp MBA và giải thích sơ đồ?

Đáp:

Bộ điều chỉnh điện áp không tải NLVR có cấu tạo đơn giản, khi chuyển nấc phân

áp bộ NLVR bị hở mạch gây ra hồ quang tại điểm tiếp xúc Muốn điều chỉnh đượcđiện áp thì phải có thêm cuộn dây điều chỉnh, cuộn dây điều chỉnh được nối tiếp vớicuộn dây chính và được chia thành nhiều cuộn dây nhỏ có số vòng bằng nhau tạothành các phân nấc, số lượng đầu phân nấc tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh điện ápcủa từng loại máy biến áp thường là 3, 5, 7 đầu phân nấc Các tiếp điểm của bộ điềuchỉnh điện áp được đấu vào các phân nấc của cuộn dây điều chỉnh, thông thường sốvòng dây mỗi phân nấc bằng ± 2,5% số vòng dây cuộn dây chính Việc xoay nấcphân áp chỉ được thực hiện khi máy biến áp không mang điện, để đảm bảo tiếp xúctốt cần phải đo lại điện trở tiếp xúc bằng đồng hồ mê gôm mét và cầu đo điện trở 1chiều

Điện áp và số vòng dây có quan hệ tỉ lệ thuận:

kU =

2

1 2

1

W

W U

U

=

Khi thay đổi nấc phân áp sẽ làm tăng hoặc giảm được số vòng cuộn dây MBA,nếu điện áp của nguồn giảm thấp thì phải tăng nấc phân áp lên đồng nghĩa với việcgiảm số vòng cuộn dây sơ cấp Ngược lại khi điện áp nguồn tăng lên thì phải hạ nấcphân áp xuống đồng nghĩa với việc tăng số vòng cuộn dây sơ cấp

Giải thích sơ đồ hình 1:

Đây là sơ đồ nguyên tắc điều chỉnh điện áp kiểu không tải có 7 đầu phân nấc

Trên sơ đồ biểu thị:

− Ba cuộn dây có đặt bộ điều chỉnh điện áp được đấu sao có dây trung tính

− Mỗi pha gồm có một cuộn dây chính và một cuộn dây điều chỉnh nối tiếpnhau

− Bộ phân nấc có 7 nấc phân áp (1 nấc cơ bản, 3 nấc tăng và 3 nấc giảm)

− Bộ chuyển nấc máy biến áp còn gọi là dao lựa chọn (DLCA, DLCB, DLCC) đượcđấu vào các đầu phân nấc máy biến áp,

− Các dao lựa chọn DLC được đấu chung và đi ra sứ trung tính có tác dụng giảmnhẹ điện áp đặt vào

Giải thích sơ đồ hình 2:

Đây là sơ đồ nguyên tắc điều chỉnh điện áp không tải có 7 đầu phân nấc

Trên sơ đồ biểu thị:

− Ba cuộn dây có đặt bộ điều chỉnh điện áp được đấu tam giác ∆

− Mỗi pha gồm có một cuộn dây chính và một cuộn dây điều chỉnh nối tiếpnhau

− Bộ phân nấc có 7 nấc phân áp (1 nấc cơ bản, 3 nấc tăng và 3 nấc giảm)

− Bộ chuyển nấc máy biến áp còn gọi là dao lựa chọn (DLCA, DLCB, DLCC) đượcđấu vào các đầu phân nấc máy biến áp,

− Các dao lựa chọn DLC được phía cuộn dây điều chỉnh

− Điểm cuối của các DLC được đấu vào đầu cuộn dây chính của pha bên (theo

sơ đồ đấu dây ∆)

Hinh 2- Sơ đồ nguyên tắc điều chỉnh điện áp MBA 3 pha cuộn dây đấu sao ∆

Trên hình 1:

− G là cuộn dây stato

− KT là cuộn dây kích thích của rô to

− AVR bộ tự động điều chỉnh điện áp

− TU của máy phát cung cấp nguồn tín hiệu điện áp cho bộ AVR

− Các Thyristor được đấu theo sơ đồ Điốt chỉnh lưu 6 pha có điều khiển

− Nguồn điện xoay chiều có công suất lớn 12 pha cung cấp cho bộ chỉnh lưu

Thyristor thực chất là Điốt công suất có điều khiển, nó cho phép dòng điện lớn đi qua(tới 200A) Nếu trên cực điều khiển có tín điện áp kích thích thì điốt sẽ mở thông, đểcho dòng điện một chiều liên tục đi qua trong suốt thời gian làm việc Nếu tín hiệu

điện áp trên cực kích thích dưới ngưỡng chỉnh định thì điốt sẽ không mở, không chodòng điện đi qua

Điện áp của máy phát cho phép dao động từ 80% đến 110% Để điều chỉnh đượcđiện áp trên AVR được trang bị bộ chỉnh định (90R), Tín hiệu điều khiển được càiđặt sẵn có thể tự động điều chỉnh được dòng điện kích thích qua rôto Chỉnh lưu bằngThyristor được điều khiển bằng cách đóng mở các xung vào cổng từ PHC (hìnhdưới)

Hình dưới mô tả mối quan hệ giữa xung điều khiển và dòng điện chạy quaThyristor Tín hiệu xung được đưa vào PHC tạo ra tín hiệu điều khiển mở Thyristor,dòng điện qua thyristo liên tục ngay cả khi không có xung tác động Tại thời điểmdòng điện xoay chiều đi qua điểm 0, dòng điện tắt, nhưng do điện kháng của mạchkích từ lớn nên dòng điện xung này vẫn “trơn” để kích từ một chiều cho máy phát

Câu hỏi 4:

Trình bày về hệ thống AVR kỹ thuật số?

Đáp:

Hệ thống AVR kỹ thuật số hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà

máy phát điện dựa trên sự phát triển của kỹ thuật vi xử lý Chức năng cơ bản của

Hình 3 - Sơ đồ khối của bộ AVR

Hình 4 - Quan hệ giữa xung điều khiển và dòng điện đi chạy qua Thiristor

AVR không có gì thay đổi nhưng nó đã được máy tính “CPU” trợ giúp và có các

phần mềm ứng dụng, các mạch dây được thay thế bằng các bản mạch nên AVR rất

gọn nhẹ và làm việc rất hiệu quả

Ưu điểm của AVR kỹ thuật số:

− Các tham số chỉnh định rất ổn định theo thời gian, dễ kiểm tra Các loại AVRkhác dễ bị thay đổi do ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường (vì các bên trong bộ phậnthường có lắp tụ điện)

− Không dùng các phần có chuyển động như động cơ, biến trở… Nên không đòihỏi bảo dưỡng, dùng rất ít dây đấu trên CPU

− Bổ xung thêm các chức năng: Tự kiểm tra của CPU, tự ghi, kiểm tra tín hiệuxung trên CPU…

Nhược điểm của AVR kỹ thuật số:

− Không sửa chữa được khi có hư hỏng

− Chu kỳ thay đổi các thế hệ sản phẩm thường ngắn, do đó khi cần thay thể cácphần tử gặp khó khăn thường là phải thay thế bằng sản phẩm mới

− Các phần tử trong hệ thống thường nhậy cảm với sóng điện từ, sóng hài bậc cao,sóng rađiô do đó khi vận hành cần phải chú ý đến những ảnh hưởng này và phải tìmcách ngăn chặn

− Cần phải có dự phòng cho RAM để bảo đảm cho bộ nhớ có đủ không gian truycập

− Hệ thống này dễ dàng chỉnh định trên máy tính do đó cần phải chú ý đến việcbảo mật password sau khi chỉnh định

Có 5 hệ thống AVR kỹ thuật số được sử dụng trong nhà máy phát điện Mỗi kiểu

3 Phương thức song công cân bằng là phương thức sử dụng hai CPU cùng hoạtđộng song song, một CPU làm việc và một CPU dự phòng Nếu một CPU gặp

sự cố thì CPU dự phòng sẽ được đưa vào thay thế Nhưng do PIO là hệ thốngđơn nên

4 phương thức này không đòi hỏi PIO có độ tin cậy cao Phương thức này không

thích hợp với các hệ thống có yêu cầu điều khiển nhanh

5 Phương thức song công dự trữ cao là phương thức sử dụng hai hệ thống CPU vàPIO cùng hoạt động song song Phương thức này ứng dụng cho hệ thống có yêucầu điều khiển nhanh

6 Phương thức tam công với lựa chọn giá trị giữa là phương thức có khả năngngăn chặn được sai số, chống được ảnh hưởng của chế độ tác động sai Khi có

hư hỏng một trong ba hệ thống CPU và PIO làm cho đầu ra không bình thườngthì tại đầu ra này logic lựa chọn giá trị giữa, không gây tác động đến máy phát

AVR kỹ thuật số thường được chế tạo theo kiểu nhiều lớp để hạn chế khu vực hư

hỏng và cho phép tốc độ tính toán cao hơn

điện

Để làm được việc đó một cách hiệu quả cần phải trang bị một hệ thống kích từ

phản ứng nhanh và phải có vai trò của PSS và AVR.

Hình 1

Một máy phát điện nối với hệ thống thanh cái có công suất vô cùng lớn

a Khi chưa có PSS trong bộ AVR:

Khi có sự cố trong hệ thống điện công suất và điện áp của máy phát bị dao động

Lúc đó AVR “loại phản ứng nhanh” sẽ xảy ra tình trạng tín hiệu đầu ra ngược pha với dao động điện áp vì AVR tác động qúa nhanh Nhưng sức điện động cảm ứng

bên trong lại bị trễ pha 900 do thành phần điện kháng của mạch kích thích lớn Điện

áp đầu cực giảm khi góc pha giữa sức điện động cảm ứng bên trong và tải tăng lên

Như vậy khi AVR tác

động lại làm giảm công suất cuả máy phát mặc dù tốc độ quay của máy phát đượctăng cưỡng bức do dao động công suất

Khi có AVR phản ứng nhanh thì véc tơ mô men tổng lớn với hệ số mô men đồng

bộ của AVR (K’1) lớn lên theo chiều dương nhưng hệ số mômen dư (dumping) của AVR lại tăng theo chiều âm sẽ dẫn đến mô men dư (domping) tổng của AVR bị âm

làm cho hoạt động của máy phát không ổn định

Hình 2

Sơ đồ khối khi không có AVR

và từ thông của mạch kích từ không đổi

− ∆Ts là độ biến thiên mô men đồng bộ riêng

− ∆Tm là độ biến thiên mô men cơ ( trên công suất tua bin)

− ∆Ta là độ biến thiên của hiệu số giữa mô men vào (∆Tm) và mô men ra(∆Te)

− ∆ω là độ biến thiên vận tốc góc (tần số) của rô to

− D là hệ số mô men dư (dumping)

− ∆δ là độ biến thiên góc pha của rô to

− K1 là hệ số của mô men đồng bộ riêng thể hiện sự thay đổi góc pha của rô to khicắt bởi từ trường không đổi

− M là hằng số quán tính

− S là hệ số trượt

− ω0 tần số máy phát

Hình 3 - Sơ đồ đơn giản hóa khi có AVR

b Khi có thêm PSS trong bộ AVR:

Hình 4

-Sơ đồ khối đơn giản hóa khi có thêm PSS

Khi chỉnh định hợp lý (bù góc pha) thì PSS có thể nâng được hệ số tổng của

mô men dư (dumping) D* Hệ số tổng của mômen dư (dumping) tăng theo chiềudương có tác dụng ổn định hoạt động của máy phát

Hình 5

Hình 5

Biểu diễn tác động của PSS và AVR đến sự ổn định điện áp của máy phát điện

Bộ AVR “loại phản ứng” nhanh có khả năng tăng ổn định trong quá trình quá độ của máy phát khi xuất hiện sự cố trong hệ thống Các PSS có vai trò tăng cường sự

ổn định tĩnh của máy phát chống lại sự dao động của hệ thống điện sau khi sự cố, bù

mô men dư (dumping) do AVR sinh ra Sự phối hợp của AVR phản ứng nhanh và

PSS sẽ duy trì được sự ổn định điện áp trên các đầu cực của máy phát

Câu hỏi 6:

Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh điện áp dưới tải 110kV -

PC (cho biết bản vẽ sơ đồ nguyên lý bộ bộ điều chỉnh điện áp dưới tải 1 pha kiểu PC)

Đáp:

1 Cấu tạo:

Gồm có 2 phần:

− Bộ công tắc P còn gọi là dao lựa chọn làm nhiệm vụ chọn trước phân nấc điện

áp của máy biến áp Bộ công tắc P nằm trong thùng dầu chính ngay bên cạnh máybiến áp, các đầu dây của cuộn dây điều chỉnh máy biến áp được đấu vào công tắc P

Bộ tiếp điểm lựa chọn gồm có 3 bộ: bộ lựa chọn chẵn, bộ lựa chọn lẻ và bộ dao đảochiều Bộ tiếp điểm lựa chọn chẵn gồm có 5 tiếp điểm tĩnh X2, X4, X6, X8, X10 vàmột tiếp điểm động Bộ tiếp điểm lựa chọn lẻ gồm có 5 tiếp điểm tĩnh X1, X3, X5,X7, X9 và một tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh được nối với cuộn dây điều chỉnh, còn

2 bộ tiếp điểm động được nối với bộ dập lửa bằng điện trở

− Bộ công tắc K còn gọi là bộ công tắc dập lửa nằm trong một thùng dầu riêng

chứa khoảng 100 lít dầu cách điện có vai trò tương tự như một máy cắt điện Bộ công

tắc K gồm 13 cặp tiếp điểm, trong đó có 1 cặp tiếp điểm chung đi ra sứ trung tính.Các tiếp điểm của công tắc K có cấu tạo hình khối chữ nhật, khi làm việc các tiếpđiểm tạo ra tiếp xúc mặt Mỗi pha của bộ công tắc K có 4 cặp tiếp điểm, từng đôi cặptiếp điểm có lắp điện trở hạn chế chịu được dòng điện đi qua từ 200A đến 800A còngọi là điện trở dập lửa Tiếp điểm đầu và cuối bộ công tắc K được đấu vào 2 trungđiểm của dao lựa chọn chẵn, lẻ sau đó đi ra đầu sứ trung tính

2 Nguyên lý làm việc:

Bộ ĐAT 110kV có thể làm việc tự động hoặc bằng tay Bộ ĐAT có nhiều kiểudáng khác nhau, các tiếp điểm thường làm việc theo nguyên lý tiếp xúc kiểu đóngthẳng Mỗi bộ đều có một cơ cấu truyền động riêng

Thuyết minh (hình 1):

Khi làm việc thì dao lựa chọn P chuyển động trước để chọn đầu phân nấc điện ápmới, sau đó bộ tắc K mới chuyển động Đầu cực chung của dao lựa chọn hệ lẻ(1,3,5,7,9) được đấu vào cực chính 32, đầu cực chung của dao lựa chọn hệ chẵn(2,4,6,8,10) được đấu vào cực chính 31 (với pha A sẽ mang tên là 31A; 32A, với pha

B mang tên là 31B; 32B, với pha C có tên là 31C; 32C) Công tắc K chuyển động

theo cơ cấu kiểu cu lít “biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng” Bộ công

tắc K có tốc độ làm việc cực nhanh từ 45miligiây đến 50miligiây chịu được dòngđiện ngắn mạch tạm thời từ 200 đến 600A Thời gian ngắn mạch từ 0,1 đến6miligiây, đây là thời gian hai tiếp điểm chẵn lẻ thuộc dao lựa chọn P cùng đóng mộtlúc và tiếp điểm đầu cuối của công tắc K bị nối tắt gây ra ngắn mạch các vòng dâycủa hai nấc điều chỉnh phân áp, năng lượng xuất hiện trong thời gian ngắn mạch sẽtiêu hao qua 6 điện trở Sáu điện trở này có trị số bằng nhau R=4Ω÷ 8 Ω Nhiệtlượng sinh ra tại thời điểm ngắn mạch sẽ tản nhanh ra trong dầu

Giả sử máy biến áp đang làm việc nấc 2, như vậy tiếp điểm số 2 của pha A đangnối vào cực 31-A, nấc số 1 đang nối vào cực 32-A Muốn chuyển về nấc 3 thì daochọn bên lẻ phải chuyển từ nấc 1 về nấc 3 trước, sau đó công tắc K bật về 32-A 6điện trở R giống nhau dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch tại thời điểm nấc 3 vànấc 2 của cuộn dây điều chỉnh bị chập tắt, lúc này các điện trở R đóng vai trò phụ tải

Bộ công tắc P và K dùng chung một bộ truyền động Tất cả các chuyển động của

bộ điều chỉnh điện áp dưới tải đều thực hiện bằng truyền động cơ khí theo một hànhtrình đã được định sẵn Một lò xo thế năng nằm ở phía dưới bộ công tắc K sẽ quayrất nhanh (45÷50m giây) bộ công tắc K khi dao lựa chọn P làm việc xong

Hình 2- Giản đồ chụp sóng bộ công tắc K