TÀI LIỆU KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH TỦ KÍCH TỪ TQH-360-800 - H3

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KÍCH THÍCH SỐ TQH3, TQH4 I- CẤU TẠO 1- Bộ biến đổi Thyristor Bộ biến đổi thyristor được cấu tạo từ mạch chỉnh lưu cầu 3

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT HỆ THỐNG BÁCH KHOA

TÀI LIỆU KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH

TỦ KÍCH TỪ TQH-360-800

- H3 -

HÀ NỘI - 2012

CHƯƠNG I: CÔNG DỤNG - CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

I- CÔNG DỤNG:

+ Kích thích ban đầu cho tổ máy phát điện

+ Chế độ làm việc không tải tổ máy phát điện

+ Khởi động tự động hòa lưới bằng phương pháp đồng bộ chính xác tự động

+ Làm việc trong hệ thống điện với các phụ tải theo các chế độ cho phép của tổ máy phát điện

+ Cường hành với một bội số cho trước theo điện áp và dòng điện

+ Dập từ ở chế độ dừng bình thường cũng như dừng sự cố cho các tổ máy phát điện

II- THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC PHẦN TỬ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

- Hệ thống kích từ tĩnh

- Bộ biến đổi Thyristor 3 pha toàn sóng

- Số lượng kênh chỉnh lưu:1

- Nguồn cung cấp mạch lực lấy sau biến áp kích từ

- Hệ thống điều khiển số

- Ký mã hiệu : TQH-360-800

- Điều kiện môi trường làm việc:

8

Dải cài đặt điện áp ở chế độ tự

động (Uđm: điện áp định mức của

máy phát)

% Uđm

70%-115% Uđm khi không tải và ±5% Uđm khi có tải

9 Dải cài đặt điện áp ở chế độ bằng

20% dòng/áp kích từ định mức ở máy phát không tải đến 125% dòng/áp kích từ định mức ở máy phát mang

Thời gian đáp ứng điện áp kích từ

13 Điện áp trần của hệ thống kích từ

200% giá trị điện áp kích từ định mức

14 Dòng kích từ không nhỏ hơn % 200% giá trị dòng điện kích từ định mức

15

Thời gian tối đa để xả điện áp kích

từ máy phát về giá trị 0 Volt khi

có sự cố xảy ra

giây 0.8

16 Giá trị biến đổi điện áp máy phát

không tải khi tần số thay đổi 1% %

Nhỏ hơn ± 0,25% giá trị điện áp máy phát

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KÍCH THÍCH SỐ TQH3, TQH4

I- CẤU TẠO

1- Bộ biến đổi Thyristor

Bộ biến đổi thyristor được cấu tạo từ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển, bao gồm 6 thyristor và có cầu chỉ bảo vệ trên cả 3 pha, các cầu chì này đều có tiếp điểm đưa vào giám sát trong mạch điều khiển

Trong bộ biến đổi có 3 cảm biến nhiệt độ cho 3 thanh tản nhiệt

K4

G4

K1 G1

K3 G3

K5 G5

2.1- Cấu tạo của hệ thống điều khiển bao gồm:

+ Khối lọc: Chức năng của nó là loại trừ các sóng hài tần số bậc cao xuất hiện trong điện áp nguồn được đưa đến từ các đầu ra chính của máy phát điện phụ qua máy biến áp đo lường

+ Khối nguồn Chức năng của nó là cung nguồn 24VDC, điện áp đầu vào lấy từ 2 nguồn 220VAC qua AT1 và 220VDC qua AT2, trong đó ưu tiên lấy nguồn từ 220VAC, việc chuyển nguồn được thực hiện tự động nhờ diode bán dẫn D1 và D2 Đồng thời các nguồn náy được giám sát thông qua rơ le RL21 và RL20

Role báo mất nguồn DC

Rơ le báo nhiệt

độ trong tủ cao

Role báo mất nguồn AC

Bộ nguồn 24V cổng vào ra

+ Khối phát xung điều khiển

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha có 6 kênh điều khiển phát xung mở cho 6 thyristor

Các yêu cầu cơ bản :

• Đảm bảo phát xung với đủ các tiêu chuẩn để mở các thyristor :

+Đủ biên độ: 5 tới 10V

+Đủ độ rộng xung tx: ( tx =20μ tới 100 μs )

• Đảm bảo tính đối xứng đối với các kênh điều khiển

• Đảm bảo cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực

• Đảm bảo qui luật thay đổi về pha của xung điều khiển Đây là yêu cầu để đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc  , thông thường  = 1000 tới 170 độ

• Không gây nhiễu đối với các hệ thống điều khiển điện tử khác, và không chịu ảnh hưởng của các nhiễu xung quanh

Cấu trúc chung của một hệ thống tạo xung gồm các khâu : Đồng pha, so sánh , tạo xung, khuyếch đại xung và cách ly

C ¸ ch ly (B A X )

Hệ thống tạo xung các bộ chỉnh lưu phải tạo ra các xung điều khiển cấp cho các thyristor trong mạch lực Các xung điều khiển phải đảm bảo được phạm vi điều chỉnh góc  , thông thường  thay đổi trong phạm vi 100 tới

1700

Khâu đầu tiên tạo ra điện áp tựa đồng pha Ut thường có dạng răng cưa Góc

 được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên vì vậy điện áp đồng pha phải vượt trước điện áp pha của lưới một góc /3 Tiếp theo trong sơ đồ là khâu

so sánh ,tại đó điện áp tựa được so sánh với điện áp điều khiển để xác định góc điều khiển  Với thời điểm xác định góc  từ khâu so sánh, khâu tạo xung và khuyếch đại xung tạo ra xung (dương) có độ rộng cần thiết và khuyếch đại đủ công suất để đưa đến điều khiển các Thyistor trong mạch lực, xung điều khiển được truyền đến cực điều khiển của thyristor thông thường qua biến áp xung để cách ly giữa mạch điều hiển và mạch lực

+ Khối điều khiển Chức năng của nó là xác định mối quan hệ giữa các tín hiệu, điều khiển góc tạo xung ở đầu ra ,quản lý hệ thống điều khiển và hiển thị các thông số về góc điều khiển, tần số làm việc, chế độ làm việc lên màn hình LCD

Phần trung tâm của mạch điều khiển dùng vi xử lý đã thực hiện được đầy

đủ các chức năng như mạch tương tự Mạch được thiết kế tích hợp nhiều chức năng khác nhau so với mạch điều khiển kiểu tương tự

Sau đây là các chức năng chính của mạch:

- Tạo luật điều khiển

- Thuật toán bảo vệ

- Phát xung điều khiển thyristor

+Khối hiển thị: Bao gồm

- Đồng hồ hiển thị dòng điện và điện áp kích từ

- LCD hiển thị các thông số bên trong bộ điều khiển và đặt các thông số cho

hệ thống hoạt động

- Đèn tín hiệu thông báo các sự cố xảy ra trong hệ thống

+ Khối đo lường: Chức năng đo các thông số cần điều khiển trong hệ thống

- Đo dòng điện kích từ

- Đo điện áp kích từ

- Đo điện áp máy phát

- Đo điện áp lưới

- Đo dòng điện phản kháng

- Đo dòng điện tác dụng

2.2- Hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng khi nhận các lệnh

Khởi động

Bộ điều khiển sẽ tăng dần điện áp tới giá trị định mức, sau đó giữ ổn định ở trị số này, giá trị ổn định sẽ thay đổi được nhờ tín hiệu tăng và giảm mức đặt

Dừng Bộ kích từ sẽ dừng cung cấp dòng kích từ và tiến hành dập từ tránh quá áp xảy ra trong hệ thống

II- HỆ THỐNG LÀM MÁT CÁC BỘ BIẾN ĐỔI THYRITOR

1- Giới thiệu chung

Hệ thống làm mát bao gồm 3 cánh tản nhiệt bằng nhôm nằm phía trên tủ và hệ thống quạt thổi khí nóng ra ngoài tủ, vị trí các cánh tản nhiệt như hình vẽ

Các thanh tản nhiệt

2- Mạch điều khiển quạt

Quạt được cấp nguồn từ aptomat AT3, nguồn quạt được giám sát nhờ role RL22, quạt được điều khiển tự động nhờ role RL10 và RL9 tương ứng là contactor KM2 và KM1

Logic điều khiển quạt được thực hiện như sau:

3- Tín hiệu bảo vệ và báo hiệu

Khi có lỗi xảy ra trong bộ kích từ, tín hiệu này sẽ được thông báo thông qua rơle RL1 và hiển thị thông qua đèn LP1 trên mặt tủ

Các lỗi xảy ra trong tủ kích từ:

- Đứt cầu chì

- Nhiệt độ tủ cao

- Quá dòng kích từ

- Quá áp máy phát

- Mất nguồn điều khiển AC

- Mất nguồn điều khiển DC

- Mất nguồn cung cấp cho quạt làm mát

Tất cả các tín hiệu trên được đưa vào giám sát trong bộ điều khiển và được hiển thị trên đèn LP1 , khi xảy ra lỗi đèn tín hiệu LP1 sẽ sáng, và sau một khoảng thời gian đặt trước bộ điều khiển sẽ thông báo ra ngoài qua cặp tiếp điểm của rơ le RL4 và RL5

Cảm biến và

hiển thị nhiệt độ

tủ

Aptomat nguồn quạt

Ro le báo mất nguồn DC

Contactor cấp nguồn quạt hút

Contactor cấp nguồn quạt đẩy

Aptomat nguồn DC

Aptomat

nguồn AC

Ro le báo mất nguồn AC

Ro le báo mất nguồn quạt

Rơle báo

lỗi Rơle báo lỗi đi dừng máy

CHƯƠNG III

SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH TRONG CÁC CHẾ ĐỘ

I- CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

1- Khởi động

Điều kiện để hệ thống khởi động

Các tín hiệu bảo vệ không xuất hiện

- Tín hiệu bảo vệ quá dòng kích thích

- Tín hiệu bảo vệ quá áp máy phát

- Tín hiệu báo đứt cầu chì

- Tín hiệu báo nhiệt độ trong tủ cao

- Tín hiệu báo mất nguồn cung cấp xoay chiều

- Tín hiệu báo mất nguồn cung cấp một chiều

- Tín hiệu báo mất nguồn quạt

Có tín hiệu khởi động từ tổ máy hoặc tín hiệu khởi động bằng tay từ tủ điều khiển

Có tín hiệu tốc độ tổ máy đạt định mức ( đèn báo trên màn hình màu đỏ)

Tín hiệu máy cắt không xuất hiên ( đèn báo trên màn hình màu xám)

Logic khởi động như sau:

t Tín hiệu tốc độ tổ máy

Chế độ làm việc

t

2s Tín hiệu khởi động

15s

t

t t

Các tín hiệu thông báo trên màn hình, tín hiệu tích cực sẽ có màu đỏ

Các tín hiệu điều kiện trên màn hình

Báo bộ kích

từ ở chế độ làm việc

Báo điện trở dập từ hoạt động

Báo điện trở mồi từ hoạt động

Màn hình đặt tham số cho chế độ khởi động

Hệ số tỷ lệ của bộ điều khiển điện áp

Hai hệ số xác định tốc độ tăng áp khi khởi động

Cho phép bộ điều khiển điện

áp hoạt động

2- Chế độ hòa lưới

Trong chế độ hòa lưới, hệ thống kích từ lam việc ở hai chế độ

- Chế độ điều khiển dòng điện kích từ băng tay

- Chế độ điều khiển tự động công suất phản kháng

Việc chuyển đổi chế độ thực hiện bằng khóa chuyển mạch trên mặt tủ

DP3 DP2

DP1

LP1 SW5 SW4 SW1 SW2 SW3

DÒNG ĐIỆN KÍCH TỪ ĐIỆN ÁP KÍCH TỪ

LCD

CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÓA THAY ĐỔI GIÁ TRỊ NÚT ẤN ĐIỀU KHIỂN ON

NÚT ẤN ĐIỀU KHIỂN OFF ĐÈN BÁO LỖI

Khóa chuyển

đổi chế độ

Tự động/tay

Khóa tăng giảm giá trị đặt

Màn hình hiển thị

Chế độ điều khiển dòng kích từ bằng tay

Trong chế độ này dong điện kích từ sẽ được giữ ổn định với giá trị đặt có thể thay đổi được bằng tay thông qua khóa tăng giảm giá trị đặt trên mặt tủ

Màn hình thông số cho chế độ này như sau

Chế độ điều khiển công suất phàn kháng

Trong chế độ này dòng điển kích từ được thay đổi sao cho quan hệ giữa công suất

Hệ số Tỷ lệ điều khiển dòng điện

Hệ số Tích phân điều khiển dòng điện

Hệ số vi phân điều khiển dòng điện

Hệ số quan hệ giữa dòng tác dụng và dòng phản kháng

Điểm giới hạn

Độ lẹch điều khiển cho phép

tác dụng và công suất phản kháng của máy phát theo một quy luật nhất định đảm bảo điểm làm việc của máy phát theo yêu cầu đặt ra

Quy luật quan hệ được hiệu chỉnh trên màn hình

Ở đây sử dụng quan hệ tuyến tính, dòng phản kháng sẽ tỷ lệ với dòng tác dụng thông qua hệ số tỷ lệ K, hệ số này thay đổi được nhờ khóa điều khiển tăng giảm giá trị đặt trên mặt tủ, điểm giới hạn xác định dòng điện tác dụng lớn nhất coa khả năng thay đổi được dòng phản kháng Độ lệch điều khiển cho phép tạo một khoảng không nhạy trong vùng điều khiển đảm bảo cho hệ thông không đưa tín hiệu điều khiển quá nhiều trong quá trình làm việc

2- Chế độ dừng kích từ

Điều kiện để hệ thống dừng kích từ

- Có tín hiệu dừng từ hệ thống điều khiển tổ máy

- Có tín hiệu bảo vệ phát sinh trong hệ thống kích từ

+ Đứt cầu chì

+Quá dòng điện kích thích

+Quá điện áp máy phát

Logic điều khiển quá trình dừng

Khi có tín hiệu dừng, bộ kích từ sẽ tiến hành dập từ bằng góc điều khiển trong thời gian 3s, sau quá trình trên điện trở dập từ sẽ được đóng vào trong thời gian 3s, sau

đó bộ kích từ tiến hành giải trừ xung điều khiển và dừng hẳn

Màn hình đặt thông số cho mồi từ và dập từ Thời gian lớn nhất đóng trở mồi từ

Điện áp máy phát tự động cắt trở mồi từ

Thời gian dập từ bằng góc điều khiển

Góc điều khiển khi dập từ bằng góc

CHƯƠNG IV CÁC BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

I- CÁC BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

1- Các bảo vệ của hệ thống kích thích

Bảo vệ nguồn điều khiển xoay chiều AT1

Bảo vệ nguồn điều khiển một chiểu AT2

Bảo vệ nguồn quạt AT3

Bảo vệ nguồn mạch lực AT4

Bảo vệ quá nhiệt trong tủ T1

Bảo vệ mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21

Bảo vệ mất nguồn điều khiển một chiều RL20

Bảo vệ mất nguồn quạt RL22

Bảo vệ đứt cầu chì CCA, CCB, CCC

Bảo vệ quá dòng điện kích thích

Bảo vệ quá điện áp máy phát

2- Các bảo vệ của máy phát điện

Bảo vệ quá dòng điện kích thích

Bảo vệ quá điện áp máy phát

II- SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ TRONG CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

Các bảo vệ sau:

Bảo vệ quá nhiệt trong tủ T1

Bảo vệ mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21

Bảo vệ mất nguồn điều khiển một chiều RL20

Bảo vệ mất nguồn quạt RL22

sẽ thông báo ra ngoài qua role RL4

Các bảo vệ sau:

Bảo vệ đứt cầu chì CCA, CCB, CCC

Bảo vệ quá dòng điện kích thích

Bảo vệ quá điện áp máy phát

sẽ dừng kích từ và thông báo ra ngoài qua role RL5

III- CÁC TÍN HIỆU CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

Để nhanh chóng nhận biết tình trạng làm việc không bình thường của thiết bị cũng như các dạng sự cố giúp cho việc phán đoán chính xác nguyên nhân gây hư hỏng,

sự cố thiết bị; Từ đó đề ra phương án xử lý thích hợp Trong hệ thống kích thích có lắp đặt các tín hiệu báo trước và cá tín hiệu sự cố sau:

1- Các tín hiệu báo trước

1- Thông báo đứt cầu chì

2- Thông báo quá dòng điện kích thích

3- Thông báo quá điện áp máy phát

3 thông báo trên sẽ ngay lập tức xuất hiện trên màn hình vận hành và sau khoảng thời gian đặt trước sẽ đưa tín hiệu ra ngoài qua role RL5

4- Thông báo quá nhiệt độ tủ thông báo trên màn hình và bộ đo nhiệt độ T1

5- Thông báo mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21

6- Thông báo mất nguồn điều khiển một chiều RL20

7- Thông báo mất nguồn quạt RL22

Các thông báo trên sẽ làm đèn LP1 sáng và sau khoảng thời gian đặt trước sẽ thông

báo ra ngoài qua role RL4

Sau đây là các màn hình thông báo và đặt các giá trị giới hạn

Cho phép các bảo vê 1,2,3

dừng kích thích

Màn hình thông báo có lỗi xuất hiện trong hệ thống kích từ

Màn hình này sẽ có mức ưu tiên cao nhất, sẽ thể hiện đè lên các màn hình khác khi

có lỗi xảy ra, các lỗi sẽ được hiển thị trên phần khung sáng của màn hình

Màn hình hiển thị các lỗi đã và đang xảy ra

Phần hiển thị các lỗi

Nút tắt màn hình

Màn hình đặt các mức hạn chế làm việc:

IV- HIỆU CHỈNH ĐO LƯỜNG

1- Hiệu chỉnh giá trị đo dòng và áp kích từ

2- hiệu chỉnh bộ đo dòng tác dụng và dòng phản kháng

Chỉnh 0 giá trị điện áp

Chỉnh 0 giá trị dòng điện

Hệ số tỷ lệ mạch

đo áp

Lọc giá trị điện áp

Tỷ số biến dòng

Tỷ số biến dòng

Chỉnh 0 giá trị dòng tác dụng

Hiệu chỉnh giá trị đo áp máy phát và áp lưới

Lọc giá trị áp lưới

Giá trị số đo được khi áp lưới

trị số áp lưới là 0V

Lọc giá trị áp máy phát

trị số áp máy phát là 0V

trị số áp máy phát là 100V

Giá trị số đo

được khi áp máy

phát là 0V

Giá trị số đo được khi áp máy phát là 100V

CÁC THAM SỐ CÀI ĐẶT HIỆN THỜI CHO MÁY

CHƯƠNG V

VẬN HÀNH - XỬ LÝ CÁC HIỆN TƯỢNG KHÔNG BÌNH THƯỜNG VÀ SỰ CỐ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

I- VẬN HÀNH HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

1- Chuẩn bị đưa hệ thống kích thích vào làm việc

- Đóng các aptpmat AT1, AT2, AT3, AT4

- Quan sát đèn tín hiệu báo lỗi trước mặt tủ, nếu không có lỗi đèn tín hiệu sẽ tắt

- Quan sát màn hình xem có báo lỗi không

- Khóa chọn chế độ điều khiển chuyển sang chế độ tự động

- Số liệu cài đặt trên các màn hình tương tụ như đã hướng dẫn trong tài liệu

2- Kiểm tra, vận hành kích thích trong các chế độ làm việc

- Kiểm tra thường xuyên đèn báo lỗi trước mặt tủ, nếu có lỗi phải tiến hành tìm nguyên nhân và xử lý ngay, đặc biệt là lỗi liên quan đến quạt làm mát

- Kiểm tra và ghi chép định kỳ các thông số của tủ kích từ: dòng, áp kích từ

II- CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ

1- Những hư hỏng dẫn đến cắt máy phát điện khỏi lưới và dập từ

- Đứt cầu chì, kiểm tra các tiếp điểm cầu chì xem cầu chì nào xảy ra sự cố

- Quá dòng điện kích thích:

- Quá điện áp máy phát

+ Kiểm tra các thông số trong mạch đo lường điện áp máy phát

2- Các hư hỏng dẫn đến chế độ làm việc hạn chế và xuất hiện các tín hiệu báo trước

- Quá nhiệt độ trong tủ điểu khiển

J2B-10)

+ Kiểm tra aptomat AT1

- Mất điện áp cung cấp cho quạt

3- Một số vấn đề khác

Máy không khởi động được

- Kiểm tra các thông số cài đặt trên màn hình có phù hợp không

- Kiểm tra xem có lỗi xuất hiện trên màn hình không

- Kiểm tra các điều khiển khởi động của máy phát

+ Tín hiệu khởi động tổ máy

+ Tín hiệu tốc độ tổ máy

+ Các khóa chuyển mạch trên mặt tủ

Chú ý: Tín hiệu khởi động tổ máy có dạng xung, nên khi máy đang khởi động mà

ấn nút dừng trên mặt tủ thì máy sẽ không khởi động được nữa, muốn máy khởi động trở lại có thể thực hiện theo hai cách: Dừng máy và khởi động lại từ đầu hoặc

ấn nút ON trên mặt tủ điều khiển