›
›

Đồ án Tìm hiểu về nhà máy nhiệt điện Uông Bí 2, đi sâu nghiên cứu bộ tự động điều chỉnh điện áp cho máy phát

pdf 109 trang huongle 2210
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tìm hiểu về nhà máy nhiệt điện Uông Bí 2, đi sâu nghiên cứu bộ tự động điều chỉnh điện áp cho máy phát", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_tim_hieu_ve_nha_may_nhiet_dien_uong_bi_2_di_sau_nghien.pdf

Nội dung text: Đồ án Tìm hiểu về nhà máy nhiệt điện Uông Bí 2, đi sâu nghiên cứu bộ tự động điều chỉnh điện áp cho máy phát

  1. MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chƣơng 1 - Giới thiệu chung về công ty TNHH 1TV nhiệt điện Uông Bí 2 1.1. Khái quát chung 2 1.2.Công ty TNHH 1TV nhiệt điện Uông Bí 3 1.3. Chức năng nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức của công ty 4 1.3.1. Chức năng nhiệm vụ 4 1.3.2. Bộ máy tổ chức quản lý 4 1.4. Quy trình sản xuất điện năng của công ty 7 1.4.1. Vai trò của điện năng 8 1.4.2. Phân loại nhà máy điện 9 1.4.3. Quy trình sản xuất điện năng của công ty 9 1.5. Một số sơ đồ nối điện chính 13 1.5.1. Sơ đồ nhất thứ hệ thống thanh cái 220kV 13 1.5.2. Sơ đồ tự dùng trạm 220kV 16 Chƣơng 2 – Máy phát điện và các đặc điểm hệ thống phụ của nó 18 2.1. Giới thiệu máy phát điện kiểu TBB-320-2T3 dùng trong nhà máy 18 2.2.1. Đặc điểm cơ bản và thông số kỹ thuật 18 2.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 20 2.2.3. Các chế độ vận hành của máy phát 33 2.2.4. Khởi động và đưa máy phát vào làm việc 41 2.3. Các hệ thống phụ của máy phát điện 51 2.3.1. Hệ thống kích từ máy phát 51 2.3.2. Hệ thống cung cấp khí và các thông số định mức của hydro trong thân máy phát 55 2.3.3. Hệ thống làm mát cuộn dây stator và thông số định mức của nước cất 56 2.3.4. Hệ thống làm mát nước cất, làm mát hydro và số kỹ thuật của chúng 57 2.3.5. Hệ thống dầu chèn trục máy phát và thông số Kỹ thuật của chúng 59 Chƣơng 3 – Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp máy phát 61 3.1. Các phương pháp ổn định điện áp cho máy phát 61 3.1.1. Nguyên lý điều chỉnh theo sai lệch 61 3.1.2 Nguyên lý điều chỉnh theo nhiễu 62 3.1.3. Nguyên lý điều chỉnh theo nguyên tắc kết hợp 65 3.1.3. Nguyên lý điều chỉnh thích nghi 65 3.2. Hệ thống điều khiển và điều chỉnh máy phát 68 3.2.1. Chức năng của hệ thống điều khiển và điều chỉnh 68 3.2.2. Các thiết bị lắp đặt trong hệ thống điều khiển và điều chỉnh 69 3.2.3. Nguyên lý hoạt động 71 3.2.4. Giới thiệu mạch điều khiển Thyristor 79 3.3. Bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR 91 3.3.1. Tính năng và tác dụng 92 3.3.2. Giới thiệu các loại bộ tự động điều chỉnh điện áp 100 1
  2. Kết luận 105 Tài liệu tham khảo 106 LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong quá trình này điện năng đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Điện không những cung cấp cho các ngành công nghiệp mà nhu cầu sinh hoạt của người dân cũng ngày một tăng lên. Chính vì lý do đó nên ngành điện luôn là ngành mũi nhọn của đất nước. Đó chính là niềm vinh dự và cũng là trọng trách cho những ai công tác, làm việc trong ngành. Bản thân em cũng rất tự hào khi mình là một sinh viên ngành điện. Sau 4 năm học tập tại trường em đã được giao đề tài tốt nghiệp: “ Tìm hiểu về nhà máy nhiệt điện Uông Bí 2, đi sâu nghiên cứu bộ tự động điều chỉnh điện áp cho máy phát ”. Do PGS.TS Nguyễn Tiến Ban trực tiếp hướng dẫn. Đồ án gồm các phần chính sau: Chương 1: Giới thiệu chung về công ty TNHN 1TV nhiệt điện UÔNG BÍ. Chương 2: Máy phát điện và đặc điểm hệ thống phụ của nó. Chương 3: Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điện – Điện tử trường đại học dân lập Hải Phòng. Đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban, thầy giáo đã giúp đỡ để em hoàn thành tốt đồ án này. Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên việc trình bày không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn. 2
  3. Em xin chân thành cảm ơn! CHƢƠNG1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY TNHH 1TV NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ. 1.1 Khái quát chung. Trong giai đoạn hiện nay đất nước ta đang thực hiện công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá đât nước. Chính vì vậy cần rất nhiều năng lượng để phục vụ cho công cuộc đó, đặc biệt là năng lượng điện. Trước tình hình thực tế là thiếu năng lượng cũng như sự lạc hậu của một số nhà máy điện được xây dựng từ thập niên 60. Chính vì vậy Chính phủ đã giao cho Tổng công ty LILAMA làm tổng thầu EPC dự án nhà máy nhiệt điên UÔNG BÍ mở rộng với công suất 300 MW với hình thức chìa khoá trao tay và đây là doanh nghiêp đầu tiên của VIỆT NAM thực hiện theo hình thức này. Sau một thời gian chuẩn bị và xây dựng ( từ 2001-2006 ) nhà máy đã được hoàn thành trong niền vui sướng của tập thể cán bộ công nhân viên tổng công ty LILAMA cũng như nhân dân cả nước. Với thành tích này đánh giá sự phát triển vượt bậc của ngành lắp máy Việt Nam. Với thành tích đó đã ảnh hưởng và có sự biến đổi về chất đưa Lilama từ người làm thuê đã đứng lên làm chủ và lợi nhuận ( tiền và kinh nghiệm tri thức) đã ở lại VN. Nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng với số vốn đầu tư 300 triệu USD, đây là nhà máy được xây dựng với công nghệ tiên tiến, hiện đại. Ở đây hội tụ nhiều công nghệ hiện đại của các nước như Nga, Nhật, Canada, Ý môi 3
  4. trường làm việc tại đây là môi trường làm việc quốc tế ( là sự kết hợp giữa cán bộ, kỹ sư, công nhân Lilama với các chuyên gia nước ngoài). Hình 1.1: Toàn cảnh nhà máy nhiệt điện Uông Bí. 1.2. Công ty TNHH 1TV nhiệt điện Uông Bí. Tên gọi bằng tiếng Việt: CÔNG TY TNHH 1TV NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ. Tên gọi bằng tiếng Anh: UONGBI THERMAL POWER COMPANY LIMITER. Tên viết tắt: EVNTPC UONG BI (UPC) Địa chỉ: Phường Quang Trung – Thành Phố Uông Bí, Tỉnh Quảng Ninh. Điện thoại: 033 3854284 ; FAX: 033 3854181 Email: Uongbi_ nmd @ evn.com.vn Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số: 5700548601 cấp ngày 02 tháng 11 năm 2010 do Sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Quảng Ninh cấp. 4
  5. Tài khoản số: 102010000225115 Ngân hàng CP Công thương Uông Bí. Diện tích đất đang quản lý: 407.665,8 m2 Diện tích đất đang sử dụng trong kinh doanh: 391.950,3 m2 1.3. Chức năng, nhiệm vụ và cơ cấu tổ chức của công ty nhiệt điện Uông Bí. 1.3.1. Chức năng nhiệm vụ của công ty nhiệt điện Uông Bí. Từ khi ngành điện phát triển, nhiều nhà máy thủy điện, nhiệt điện có công suất lớn ra đời, công ty nhiệt điện Uông Bí sản xuất góp phần cung cấp điện cho hệ thống lưới điện quốc gia, góp phần cùng với tập đoàn điện lực Việt Nam giải quyết việc thiếu điện nghiêm trọng đặc biệt trong các đợt nắng nóng, có nhiệm vụ hoàn thành kế hoạch tập đoàn điện lực Việt Nam giao. Bên cạnh việc sản xuất điện, công ty còn tiến hành các hoạt động sản xuất kinh doanh về xây lắp điện, thực hiện việc cung cấp dịch vụ hàng hóa như kinh doanh nhà khách, khách sạn, thực hiện các hoạt động tài chính như cho thuê tài sàn để thu thêm lợi nhuận. 1.3.2. Bộ máy tổ chức quàn lý. Công ty nhiệt điện Uông Bí là doanh nghiệp tổ chức theo chế độ một thủ trưởng với kiểu quàn lý hỗn hợp - trực tuyến và được thể hiện qua hình 1-2. * Giám đốc nhà máy: Là người đứng đầu, đại diện cho công ty và chịu trách nhiệm trước EVN và người lao động về kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty. Giám đốc do tổng Giám đốc tập đoàn điện lực Việt Nam bổ nhiệm. Giúp việc cho giám đốc là các phó giám đốc và các phòng ban nghiệp vụ. Bộ máy quàn lý của công ty bao gồm: 5
  6. * Các phó giám đốc : Là người giúp việc cho giám đốc, trực tiếp phụ trách các phòng ban, phân xưởng hoặc một khâu sản xuất kinh doang của công ty. Các phó giám đốc do tập đoàn diện lực Việt Nam (EVN) bổ nhiệm. Phó giám đốc được giám đốc ủy quyền giải quyết các công việc của công ty theo chuyên môn nghiệp vụ được phân công: - Phó giám đốc kỹ thuật. - Phó giám đốc phục vụ đầu tư. * Kế toán trưởng: Theo dõi, chỉ đạo, giám sát, thực hiện công tác nghiệp vụ của phòng tài chính – kế toán. Kế toán trưởng có nhiệm vụ báo cáo tài chính hàng tháng, hàng quý, hàng năm của công ty cho EVN, cục thuế Quảng Ninh, cục thống kê. - Phòng tổng hợp sản xuất và phân xưởng vận hành 2: có nhiệm vụ đào tạo, chuẩn bị nguồn nhân lực cho dự án phục vụ quản lý và vận hành sau khi được bàn giao đưa vào vận hành. * Khối sản xuất chính : gồm phân xưởng nhiên liệu, phân xưởng lò – máy, phân xưởng kiểm nhiệt, phân xưởng điện, phân xưởng hóa, phân xưởng vận hành 1, phân xưởng vận hành 2. Các phân xưởng có 2 lực lượng công nhân chính là công nhân vạn hành và công nhân sửa chữa được tổ chức theo hệ thống ca của công ty. - Phân xưởng nhiên liệu: Có nhiệm vụ nhận than, vạn chuyển than, cung cấp đủ số lượng than vào kho than nguyên. - Phân xưởng lò – máy: có nhiệm vụ chính là vận hành, sửa chữa lò hơi và máy tua bin, cung cấp tiếp nhận hơi vào máy tua bin. - Phân xưởng điện kiểm nhiệt: có nhiệm vụ là vận hành sửa chữa các thiết bị điện trong nhà máy, vận hành máy phát và đưa điện lên lưới điện quốc gia và các thiết bị đo lường điện, điều khiển, các thiết bị đo nhiệt độ, đo áp lực. 6
  7. - Phân xưởng hóa: có nhiệm vụ quản lý, vận hành, sửa chữa các thiết bị xử lý nước và cung cấp nước sạch ( sử lý nước cứng thành nước mềm cho lò hơi). GIÁM ĐỐC Phó giám đốc Phó giám đốc Phó giám đốc Phó giám đốc phụ trác nhà kỹ thuật kỹ thuật phụ trách nhà máy 300MW máy 330MW Trưởng ca Văn phòng P. tổng hợp P. KTKH NM MR2 CBSX Phân xưởng Phòng tổ chức lao động nhiên liệu Phân xưởng vận hành Phân xưởng Phòng kế P. kỹ thuật giám sát NM lò hoạch Phân xưởng tự động điều Phân xưởng Phòng TC-KT khiển điện -KN KHỐI SẢN Phân xưởng Phòng vật tư XUẤT hóa KINH DOANH Phân xưởng Phòng kỹ KHÁC cơ nhiệt thuật Phòng bảo vệ Hình 1-2: Sơ đồ tổ chức bộ máy quản lý công ty TNHH 1TV nhiệt điện Uông Bí. 7
  8. - Phân xưởng vận hành 1: có nhiệm vụ vận hành tổ máy phát 300MW đảm bảo an toàn hiệu quả và đạt công suất cao nhất. - Phân xưởng vận hành 2: có nhiệm vụ vận hành tổ máy phát 330MW đảm bảo an toàn hiệu quả và đạt công suất cao nhất ( hiện tại thực hiện nhiệm vụ học tập công nghệ của tổ máy 330MW). - Phân xưởng tự động điều khiển: có nhiệm vụ vận hành và sửa chữa các thiết bị điều khiển, đo lường, thiết bị lạnh của tổ máy phất điện 300MW. Ngoài ra còn có một số phân xưởng phụ trợ: Phân xưởng cơ nhiệt, phân xưởng sản xuất vật liệu có nhiệm vụ gia công, sửa chữa các thiết bị sản xuất chính. Các phân xưởng này gồm có 2 bộ phận chính là vận hành và sửa chữa: Bộ phận vận hành: được chia làm 5 ca 5 kíp, mỗi kíp có 1 trưởng kíp và tất các kíp này đều chịu sự điều khiển trực tiếp của trưởng ca khi làm việc trong giờ vận hành. Trưởng ca điều hành toàn bộ dây truyền sản xuất trong ca đó. Bộ phận sửa chữa: Gồm sửa chữ lớn và sử chữa nhỏ, có nhân viên trực ca bộ phận sửa chữa nhỏ để phục vụ những thiết bị đang vận hành mà bị hư hỏng, có thể khắc phục được. Sửa chữa lớn là sửa chữa các thiết bị có kế hoạch sửa chữa từ đầu năm và các thiết bị này đều ngừng hoạt động Bé phËn söa ch÷a: Gåm söa ch÷a lín vµ söa ch÷a nhá, cã nh©n viªn trùc ca bé phËn söa ch÷a nhá ®Ó phôc vô cho nh÷ng thiÕt bÞ ®ang vËn hµnh mµ bÞ h• háng, cã thÓ kh¾c phôc ®•îc. Söa ch÷a lín lµ söa ch÷a c¸c thiÕt bÞ cã kÕ ho¹ch söa ch÷a tõ ®Çu n¨m vµ c¸c thiÕt bÞ nµy ®Òu ngõng ho¹t ®éng. 8
  9. 1.4. Quy trình sản xuất điện năng của công ty TNHH 1TV nhiệt điện Uông Bí. 1.4.1. Vai trò của điện năng. Điện năng có một vị trí quan trọng đối với sự phát triển của con người. Nó là nguồn năng lượng được con người tạo ra thông qua các thiết bị máy móc và nguồn năng lượng thiên nhiên khác. Tùy theo năng lượng được sử dụng mà người ta chia ra các loai nhà máy chính như sau: Nhà máy nhiệt điện nhà máy thủy điện, nhà máy điện nguyên tử. Ngoài ra còn khai thác các nguồn năng lượng khác để sản xuất điện năng như: Nguồn năng lượng mặt trời, sức gió nhưng với quy mô nhỏ hơn. Hiện nay trên thế giới và ở cả nước ta các nhà máy điện vẫn tiếp tục được xây dựng và không ngừng được hiện đại hóa về kỹ thuật, công nghệ nhằm khai thác tối đa về công suất và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường. Các nguồn nhiên liệu được khai thác từ thiên nhiên như than đá, dầu mỏ, được sử dụng để chế tạo nhiệt năng cho các nhà máy nhiệt điện. Hiện nay có hai loại hình nhà máy nhiệt điện cơ bản: - Nhà máy nhiệt điện tua bin hơi - Nhà máy nhiệt điện tua bin khí + Với nhà máy nhiệt điện tua bin hơi: Các nhiên liệu hữu cơ chủ yếu là than bột được đốt trong lò hơi tạo nhiệt làm hòa hơi nước trong các giàn ống sinh hơi. Hơi sinh ra được vận chuyển qua hệ thống phân ly, quá nhiệt để đảm bảo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng cần thiết cho việc sinh công tốt nhất phù hợp với yêu cầu kỹ thuật công suất thiết kế. Sau đó hơi ( bão hòa) được đưa vào các tầng cánh tua bin để sinh công tạo mô men quay hệ thống máy phát được nối đồng trục với tua bin, sau tua bin nước được thu hồi tuần hoàn lại. 9
  10. + Với nhà máy nhiệt điện tua bin khí: không khí ngoài trời sau khi được làm sạch, loại bỏ hơi nước được hệ thống đưa vào máy nén khí để nâng áp suất của khí lên. Khi có áp suất cao được đưa vào buồng đốt và đốt với nhiên liệu ( thường là khí gas). Chất khí sau khi đốt có nhiệt độ và áp suất cao được đưa vào các tầng của tua bin khí để sinh công. Tua bin quay máy phát và ở đầu cực của máy phát ta cung thu được năng lượng dưới dạng điện năng. 1.4.2. Phân loại nhà máy nhiệt điện. Có rất nhiều cách phân loại nhà máy nhiệt điện, sau đây là một số cách thông dụng: a, Phân loại theo nhiên liệu sử dụng: - Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu rắn. - Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu lỏng. - Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu khí. b, Phân loại theo tua bin máy phát: - Nhà máy nhiệt điện tua bin hơi. - Nhà máy nhiệt điện tua bin khí. - Nhà máy nhiệt điện tua bin hơi – khí. c, Phân loại theo dạng năng lượng cấp đi: - Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, cung cấp điện năng. - Trung tâm nhiệt điện: cung cấp đồng thời cả điện năng và nhiệt năng. 1.4.3. Quy trình sản xuất điện năng của công ty TNHH1TV nhiệt diện Uông Bí. Để sản xuất điện nhà máy tổ chức nhiều bộ phận phân xưởng và mỗi bộ này có chức năng nhiệm vụ riêng, đảm bào kỹ thuật cao, phương thức chặt chẽ, chính xác, nghiêm ngặt về quy trình quy phạm. 10
  11. Là công ty trực thuộc chỉ sản xuất điện năng phát lên lưới điện quốc gia và tiêu thụ trung gian là các cơ sở điện, công ty không trực tiếp bán điện. Là một ngành kinh tế xã hội do nhà nước độc quyền quản lý không có đối tượng cạnh tranh. Tuy nhiên với sự bắt nhịp của đổi mới đi lên của đất nước, ngành điện Việt Nam nói chung cũng như các công ty nói riêng sản xuất điện năng có chất lượng tốt phục vụ nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao, trong những năm qua có nhiều chuyển biến quan trọng từ sản xuất đến phân phối điện, chuyển sang bán điện trong công tác kinh doanh này nhận thấy vai trò quan trọng của công tác kinh doanh ngành điện đã luôn lấy khách hàng làm lý do để tồn tại. Chính vì vậy bộ phận trực tiếp quan hệ với khách hàng là mắt xích quan cuối cùng đem lại lợi nhuận cho ngành điện đã không ngừng đổi mới sao cho phục vụ tốt nhất, chất lượng cao. Dây chuyền công nghệ sản xuất của công ty là liên tục, khép kín. Than từ kho than khô được vận chuyển qua hệ thống băng tải ngang, băng xiên đưa vào kho than nguyên đưa vào máy nghiền, tại đây than được nghiền thành bột qua quạt tải bột đưa lên kho than bột, nhờ hệ thống máy cấp nhiên liệu và gió đưa vào lò đốt. không khí qua quạt gió và bộ sấy không khí đưa vào lò để đốt trước đó được sấy làm tăng nhiệt độ của than bột khi vào lò bắt lửa cháy ngay. Nước đã được sử lý qua bộ hâm nước, cung cấp vào bao hơi xuống các dàn ống sinh hơi, nước trong lò được đun nóng bốc hơi qua phản ứng cháy hơi được sấy khô tới 5350 C đưa sang máy tua bin kéo máy phát điện sản xuất ra điện. Khi máy phát ra điện nhờ có máy biến thế điện được tăng lên 220kV; 110kV; 35kV; 6,3kV chuyển tải trên hệ thống lưới điện quốc gia. Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ được làm lạnh qua nước và đập nát cho xuống mương thải xỉ dùng bơm tống đẩy, bơm thải hút đưa xỉ trong ống ra hồ chứa xỉ. Lò cháy sinh ra khói được đưa qua bộ hâm nước, bộ sấy không khí để tận dụng sấy nâng nhiệt độ không khí và nước trước khi vào lò, rồi được quạt 11
  12. khói đưa vào bình ngưng, tại đây hơi nước được ngưng tụ thành nước nhờ hệ thống làm lạnh của nước tuần hoàn bơm từ sông Uông Bí lên, còn lượng rất nhỏ được xả ra ngoài trời, sau đó nước được bơm ngưng tụ qua bình gia nhiệt hạ áp và đưa vào khử khí ôxi, rồi đưa qua bơm tiếp nước cung cấp lại cho lò hơi, cũng còn trích một phần hơi nước ở tuabin để được gia nhiệt cao áp, bộ khử khí và gia nhiệt hạ áp với mục đích tận dụng nhiệt độ của hơi sau khi phát công suất (quá trình cung cấp nước để vận hành lò hơi là do bơm tiếp nước lấy nước từ bộ khử khí) . Không có sản phẩm dở dang cũng không có sản phẩm dự trữ tồn kho. Việc sản xuất điện năng đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, an toàn. Việc bảo toàn vốn của nhà nước được đặt lên hàng đầu cùng với tổng lực của EVN công ty nhiệt điện Uông Bí với dây chuyền công nghệ sản xuất có đặc tính kỹ thuật cao và phức tạp, yêu cầu độ chuẩn xác an toàn cao, vì vậy sản lượng điện và chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện kỹ thuật, an toàn của các máy móc trong khi vận hành. Để sản xuất điện công ty tổ chức nhiều bộ phận, phân xưởng và mỗi bộ phận này có nhiệm vụ chức năng riêng, đảm bảo kỹ thuật cao, phương thức chặt chẽ, chính xác nghiêm ngặt về quy trình quy phạm, luật định về vông nghệ sản xuất của dây chuyền như trong sơ đồ minh họa. Công ty nhiệt điện Uông Bí là công ty sản xuất điện năng, nhiên liệu chủ yếu để sản xuất là than, dầu và nước với công nghệ sản xuất liên tục, khép kín, có đặc tính kỹ thuật cao và phức tạp, yêu cầu độ chính xác an toàn cao. Sản xuất và hòa vào lưới điện quốc gia tức là thông qua lưới điện đến các hộ tiêu dùng, không có sản phẩm điện tồn kho thể hiện qua hình vẽ 1-3. 12
  13. Bộ sấy Kho than không Bột Băng xiên khí Xử lý nước Băng ngang Hệ thống cấp Quạt gió nhiên liệu Không BZK Kho than nguyên khí Cấp than Bộ hâm nước nguyên Quạt tải bột Quạt gió Máy nghiền Lò hơi Kho than chÝnh Mương thải Hồ thải xỉ Trạm thải xỉ Gia nhiÖt cao Máy biến thế Tua bin ~ ~ Hệ thống Máy phát Bơm lưới điện điện tiếp Bộ khử quốc gia nước khí Bình ngưng Gia nhiệt hạ áp Bình ngưng tụ Tóng x ỉ Sông Uông Bí Trạm bơm tuần hoàn Suối nước nóng 13
  14. Hình 1-3: Quy trình sản xuất của nhà máy. 1.5. Một số sơ đồ nối điện chính chủa công ty. 1.5.1. Sơ đồ nhất thứ hệ thống thanh cái cao áp. 1.5.1.1. Sơ đồ nguyên lý. Hệ thống cung cấp điện năng lên lưới điện quốc gia 220kV của nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí xuất phát từ máy phát điện M7(MKA10) công suất 300MW điện áp đầu cực 19kV. Qua tổ hợp máy cắt bảo vệ trên không và các thiết bị bảo vệ khác điện năng từ máy phát với cấp điện áp 19kV điện năng được chuyển tới máy biến áp tăng áp T7(BAT10) công suất 353MVA cấp điện áp 220/19kV và một phần đưa đến hai máy biến áp tự dùng của nhà máy TD91((BBT10), TD92(BBT20) hai máy biến áp này đều có công suất là 32MVA cấp điện áp 19/6,8 kV. Máy biến áp kích từ cũng được cấp điện từ phía đầu ra 19kV của máy phát rồi cấp điện cho bộ chuyển đổi, bộ chuyển đổi này biến đổi điện xoay chiềù sang điện một chiều để cấp điện cho cuộn dây kích từ máy phát. Từ hai máy biến áp TD91, TD92 điện áp 19kV được hạ xuống 6,8kV cấp cho hệ thống thanh cái 6,6kV của nhà máy. Từ hệ thống thanh cái này điện năng được phân phối cho các động cơ công suất lớn dùng trong nhà máy và các trạm lẻ để cấp cho toàn bộ hệ thống điện tự dùng của nhà máy. Máy biến áp T7(BAT10) có nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện từ cấp điện áp 19kV lên 220kV và hòa lên lưới điện quốc gia. 14
  15. Hệ thống thanh cái 220kV của nhà máy được bố trí làm 5 phân đoạn C23, C22, C24, C21 và C25 được nối theo kiểu ngũ giác mạch vòng và 5 phân đoạn này liên lạc với nhau lần lượt qua 5 máy cắt 272, 274, 273, 271 và 275. Máy biến áp AT9 liên lạc giữa mạng 220kV và 110kV. Khi mạng 220kV thiếu hụt công xuất thì AT9 có nhiệm vụ đẩy công xuất từ mạng 110kV để bù lên mạng 220kV và ngược lại. Đồng thời AT9 cũng có nhiệm vụ cấp điện cho máy biến áp tự dùng chung TD93(BCT10) công suất 32MVA cấp điện áp 11/6,8kV. Từ máy biến áp TD93 lại cấp điện cho hệ thống thanh cái 6,6kV của nhà máy để phân phối cho các động cơ công suất lớn và các trạm lẻ khác. Hình 1-4: Hệ thống thanh cái 220KV. 1.5.1.2. Sơ đồ nối điện chính nhà máy. 15
  16. Trµng b¹ch 1 Trµng b¹ch 2 237-3 (-Q18) M cs273 cs272 -34 (-F5) (-F6) (-Q58) -38 TU273 TU272 (-Q88) (-T55) (-T56) -76 -76 (-Q85) (-Q86) M 273-7 M 272-7 -74 (-Q15) (-Q16) 220 kV C24 -74 C23 220 kV 110 kV C19 (-Q55) cs2T7 (-Q56) TUc24 TUc23 cs2T7 M M (-T51) M - 4 M - 4 M -3 M -3 (-T53) (-Q94) -45 (-Q94) -35 (-Q13) -35 (-Q92) M -9 -45 (-Q84) (-Q53) (-Q82) (-Q112) 275 (-Q51) 273 274 272 271 (-Q05) (-Q01) (-Q04) (-Q03) (-Q02) -38 -25 -15 T8 (-Q151) (-Q83) (-Q52) -15 -25 M M -1 M -2 M -1 M -3 (-Q81) (-Q54) -2 M (-Q111) (-Q91) (-Q14) (-Q93) (-Q12) -35 TUc22 (-T54) (-Q152) 220 kV C25 220 kV C22 TUc21 (-T52) 139 -14 220 kV C21 (-Q101) M 239-1 (-Q57) (-q17) -18 (-Q87) cs2at9 -38 (-Q82A) TU9T7 (T35) -15 (-f1) (-Q181) -3 (Q9) 907 (Q0) M -2 M -1 (-Q192) TU9M71 (T15) (-Q191) -15 (-Q81A) 110 kV C12 cs1at9 (-f111) TU9M72 (T16) C11 110 kV 939-3 (-Q211) M -38 (-Q281) r=3,8O r=3,8O R6TD92 R6TD91 (BAW20) ~ (BAW10) 16 r=3,8O G R6TD93 (BAW30) 633-38 624(GS303) 613(GS215) 633(GS108) GS113 GS104 632(GS302) 6,6KV STATION 6,6KV STATION 634(GS109 ) 6,6KV UNIT SWITCH 613(GS214) 6,6KV UNIT SWITCH SECTION 'A' SECTION 'B' BOARD 'B' BOARD 'A' GS(304) GS216 M M - ASH M - ASH - ESP1 M CWP 4 &DUST2 &DUST1 FGD CWP EXIS.PLANT - AIR - FDF 2 - AIR - - FDF 1 3 STATION STATION CONDITIONING - IDF2 UNIT UNIT UNIT CONDITIONING ESP2 - IDF1 EIXS.PLANT AUXILIARY - CW PUMP - TCOP 2 AUXILIARY AUXILIARY - CW PUMP AUXILIARY AUXILIARY - TCOP 3 TRANFO. 'A' HOUSE 2 - BFP 3 TRANFO. 'E' TRANFO. 'A' HOUSE 1 TRANFO. 'B' TRANFO. 'B' - BFP 1 - COAL - CEP 2 - COAL - CEP 1 HANDING 2 - MILL FAN 3 HANDING 1 - MILL FAN 1 - MILL FAN - MILL FAN 1 4 - MILL1 - MILL3 - MILL2 - MILL4 - CWP 1 - CWP 2
  17. Hình 1-5: Sơ đồ nối điện chính nhà máy. 1.5.2. Sơ đồ điện tự dùng xoay chiều, một chiều trạm 220KV. 1.5.2.1. Sơ đồ nguyên lý. Hệ thống điện tự dùng trạm 220kV với tổng công suất là 80kW được cấp điện từ hệ thống thanh cái chính 0,4kV của nhà máy từ 2 tủ là GS107, GS 207 thông qua 2 máy cắt đầu nguồn Q01và Q02. Phân đoạn 1 và 2 đều cấp điện cho phụ tải xoay chiều và 1 chiều. Hai phân đoạn này có phụ tải tương đương giống nhau và được liên lạc cơ khí với nhau qua máy cắt Q03. Phụ tải của hai phân đoạn bao gồm: Các phụ tải xoay chiều như: nguồn thao tác điều khiển đóng cắt dao cách ly và máy cắt, nguồn điều khiển rơ le bảo vệ, nguồn ánh sáng sự cố, hệ thống quạt mát máy biến áp, bộ chuyển nấc máy biến áp Hai bộ nạp có nhiệm vụ biến đổi điện xoay chiều sang điện một chiều để cấp điện cho các phụ tải 1 chiều đồng thời phụ nạp cho 2 bộ ắc quy 1 và 2. Các phụ tải 1 chiều như: Các rơ le bảo vệ thao tác đóng cắt, các nguồn ánh sáng sự cố, các nguồn thao tác đóng cắt dao cách ly Hệ thống thanh cái 1 chiều cũng được liên lạc với nhau qua cầu chì F7, thao tác chuyển đổi không mất điện. 1.5.2.2. Sơ đồ điện tự dùng trạm 220 kV. 17
  18. t? thanh cái 0.4kv A (GS107) t? thanh cái 0.4kv B(GS207) - Q01 - Q02 630AF, 4P 630AF, 4P 630AT 630AT 45kA 45kA -Q01 -Q03 63AF,3P 63AF,3P 63AT 63AT -Q01 ~ ~ -Q02 = = -F1 -F2 250A -F1 250A -F4 160A 160A - P501 - P502 - T11 - T11 P VARh 600/5 A P VARh 600/5 A P Wh P Wh 1 1 CL.1 1 1 CL.1 AS AS - T12 - T12 600/5 A 600/5 A U U F71 F71 CL.5P CL.5P -F2 -F2 A A 4A 4A 1 1 160A BUSBAR 220VDC 14K 300A +- 110V BUSBAR 220VDC 14K 300A +- 110V 160A E E F27 F27 - P113 - P113 A A BUSBAR 400/230 V 50HZ 14KA 800A BUSBAR 400/230 V 50HZ 14KA 800A F7 E +/-/1 u u +/-/1 E VS VS - F72 - F74 1 1 4A - Q03 4A 630AF 4P 400AT v v 45K VS - S121 VS - S122 F 27/59 F 27/59 V - P121 V - P122 - F71.3 - F71.4 - F71.23 - F71.24 - F71.2 - F71.22 100A 50A - F71.5 100A 50A - F71.25 20A 20A - F71.1 25KA 25KA 20A - F71.21 25KA 25KA 20A - F72.1 - F72.2 - F72.3 - F72.4 - F72.21 - F72.22 - F72.23 - F72.24 25KA 25KA 100A 25KA 100A 25KA 20A 32A 40A 25A 25A 40A 32A 20A 25KA 25KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA ALARM ALARM ALARM ALARM F27 F27 F27 F27 LIGHTING 4BV DC LIGHTING TRANSFOMER TRANSFORMER 4BV DC TRANSFOMER TRANSFORMER BACK UP RELAY CUBILCLE EMERGENCY TRIPING 1 CLOSING/CONTROL CHARGER 1 CUBILCLE FAN OLTC CHARGER 2 FAN OLTC PROCESSING EMERGENCY MAIN PLAY TRIPING 1 CLOSING/CONTROL 220KV CONTROL PANEL 220KV 220KV PROTEC PANEL PROCESSING 220KV CONTROL PANEL 220KV CONTROL 220KV PROTEC PANEL CONTROL PANELS PANELS - F71.8 - F71.9 - F71.28 - F71.29 - F71.7 - F71.27 20A 50A - F71.10 20A 50A - F71.30 40A 40A - F71.6 25KA 25KA 20A - F71.26 25KA 25KA 20A 25KA 25KA 100A 25KA 100A 25KA - F72.5 - F72.6 - F72.7 - F72.8 - F72.28 - F72.27 - F72.26 - F72.25 25KA 25KA 20A 32A 40A 25A 25A 40A 32A 20A 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA ALARM ALARM ALARM ALARM F27 F27 F27 F27 WEDING 220KV SPARE SPARE WEDING RECEPTACLE SPARE 220KV SPARE SPARE SPARE SIGNALLING DS MOTOR RECEPTACLE CLOSING/CONTROL TRIPING 2 DS MOTOR BACK UP RELAY 220KV CONTROL PANELS SIGNALLING TRIPING 1 110 110 CONTROL PANELS MAIN PLAY CLOSING/CONTROL PROCESSING 220KV CONTROL PANELS 110 CONTROL PANELS CONTROL PROCESING 110 110KV PROTEC PANEL 220KV PROTEC PANELS CONTROL PANELS PANELS - F71.13 - F71.14 - F71.33 - F71.34 - F71.12 - F71.32 20A 20A - F71.15 20A 20A - F71.35 - F72.9 - F72.10 - F72.11 - F72.12 - F72.32 - F72.31 - F72.30 - F72.29 20A 20A - F71.11 25KA 25KA 12A - F71.31 25KA 25KA 12A 20A 32A 40A 25A 25A 40A 32A 20A 25KA 25KA 40A 25KA 40A 25KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA ALARM 20KA 20KA 25KA 25KA ALARM ALARM ALARM F27 F27 F27 F27 SIGNALLING 220KC 110KV CB MOTOR SIGNALLING 110KC DISTRIBUTION CONTROL DISTRIBUTION 110KC 220KC CB MOTOR PROTECTION CB MOTOR 110KV CB MOTOR PANELS DC BOARD PANELS CONTROL FAULT TELECOMMUCATION PROTECTION CONTROL FAULT FAULT CONTROL DC BOARD PANELS PANEL RECORDER EQUIPMENT PANELS PANEL RECORDER RECORDER - F71.18 - F71.19 - F71.38 - F71.39 - F72.13 - F72.14 - F72.15 - F72.16 - F72.36 - F72.35 - F72.34 - F72.33 50A 20A - F71.20 50A 20A - F71.40 20A 32A 40A 25A 25A 40A 32A 20A 125A 125A 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA 20KA - F71.16 - F71.17 25KA 25KA - F71.36 - F71.37 25KA 25KA 25KA 25KA 50A 50A 50A 50A 25KA 25KA 25KA 25KA METERING METERING FAULT PANEL FAULT SPARE SPARESPARE PANEL RECORDER RECORDER FAULT 110KV GENERAL OUTLETS RECORDER DS MOTRO GENERAL OUTLETS GENERAL OUTLETS HEATING& SPARE SPARE GENERAL OUTLETS SPARE HEATING& SUBSTATIONBUILDING HEATING& SPARE SUBSTATIONBUILDING LIGHTING HEATING& DISTRIBUTION OARD LIGHTING DISTRIBUTION OARD LIGHTING LIGHTING 110KV SWTCHYARD 220KV SWTCHYARD 110KV SWTCHYARD 220KV SWTCHYARD - F72.17 - F72.18 - F72.19 20A 32A 40A - F72.39 - F72.38 - F72.37 20KA 20KA 20KA 40A 32A 20A 20KA 20KA 20KA SPARE SPARE SPARE SPARE SPARE SPARE Hình 1-6: Sơ đồ điện tự dùng trạm 220kV. 19
  19. CHƢƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHỤ CỦA NÓ. 2.1. Máy phát điện kiểu TBB-320-2T3 dùng trong nhà máy. Hình 2-1: Máy phát điện kiểu TBB-320-2T3. 2.1.1. Đặc điểm cơ bản và thông số kỹ thuật. 2.1.1.1. Các đặc điểm cơ bản. + Ký hiệu máy phát: TBB-320-2T3. + Máy phát sử dụng hệ thống kích từ dạng tự kích với hai cầu chỉnh lưu tiristor. + Máy phát TBB-320-2T3 là loại máy phát sử dụng hệ thống chổi than - vành góp để cung cấp dòng 1 chiều từ hệ thống kích từ vào cuộn dây rô to. + Cuộn dây stator của máy phát được làm mát trực tiếp bằng nước cất ( nước cất làm mát chảy trong dây dẫn rỗng tiết diện hình chữ nhật). + Khí hydro được sử dụng làm môi trường làm mát máy phát. 2.1.1.2. Vị trí và môi trường làm việc: + Máy phát TBB-320-2T3 được thiết kế để làm việc trong khu vực có mái che. 20
  20. + Môi trường xung quanh vị trí lắp đặt máy phát có nhiệt độ từ 50 C đến 450 C, không chứa các khí xâm thực ăn mòn kim loại với nồng độ cao, hàm lượng bụi dẫn điện và hơi nước không quá 4 mg/m3 . + Vị trí lắp đặt máy không cao quá 1000m so với mực nước biển. + Tuổi thọ trung bình của máy phát là 30 năm với điều kiện chấp hành tất cả các nguyên tắc do nhà chế tạo đưa ra. Hình 2-2: Tuabin máy phát. 2.1.1.3. Các thông số định mức chính: - Công suất toàn phần ( S ): 356.500KVA - Công suất tác dụng ( P): 303.000KW - Hệ số công suất (cosφ ): 0,85 - Số đầu ra: 3 pha - Sơ đồ nối cuộn dây stator: Sao kép - Số đầu ra của cuộn dây stator: 9 - Tần số: 50Hz 21
  21. - Hiệu suất máy phát: 98,7% - Cấp cách điện của cuộn dây rotor và stator: F - Tỷ số ngắn mạch: 0,52 - Hằng số quán tính: 2,33s - Tốc độ tới hạn của rotor: 970/2400 V/ph - Điện áp cuộn dây stator: 19.000V - Dòng điện stator: 10.830A - Điện áp rotor: 476V - Dòng điện rotor: 2.600A - Tốc độ quay định mức rotor: 3000 V/ph 2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. 2.1.2.1. Cấu tạo. a. Vỏ bọc stator, khung đỡ và các tấm đế: + Vỏ bọc stator được cấu tạo từ các tấm thép hàn đảm bảo độ kín khí máy phát. Stator bao gồm: phần giữa – nơi đặt các cuộn dây và lõi thép và 2 phần cuối là các phần giới hạn của các cuộn dây stator và các bộ làm mát khí. + Đặt trong phần cuối phía vành góp là các đầu ra của cuộn dây stator các đầu ra trung tính tại đỉnh còn các đầu cực nối lưới tại đáy. + Độ bền cơ học của stator được kết nối và bắt chặt với các vỏ bọc cuối phía trong tạo lên hệ thống thông gió. + Các nửa của vỏ bọc các bộ thông gió được cách ly với các vỏ bọc cuối phía trong và cách ly giữa chúng. + Mối ghép vỏ bọc cuối được đặt trong mặt phẳng nằm ngang. 22
  22. + Các vỏ bọc cuối bên trong và rotor có thiết kế các rãnh đặc biệt, thông qua chúng khí làm mát được đưa tới bề mặt của rotor. + Các mối ghép giữa vỏ phần giữa và các vỏ bọc cuối bên ngoài đảm bảo tính kín khí với việc sử dụng các gioăng cao su vuông có gân dán ở đáy, các rãnh được cán trong phần giới hạn của vở bọc phần giữa và trong phần ghép của vỏ bọc bên ngoài phần cuối. Các vỏ bọc cuối bên trong cũng được làm kín khí bởi các gioăng cao su gắn với phần giữa stator. + Cho phép vào bên trong vỏ stator thông qua các lỗ người chui được chế tạo tại phía bụng của vỏ máy phát. b. Lõi thép stator: Lõi thép stator được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện có độ dày 0,5 mm. Chúng ghép thành từng cụm treo trên các thanh đỡ tạo thành các rãnh thông gió dọc trục, trên bề mặt lá thép được phủ sơn cách điện. Hình 2-3: Stator máy phát. Các thanh đỡ lõi thép stator được hàn vào các vòng tăng cứng của vỏ. Lõi thép stator được nén chặt bằng các vòng kẹp được chế tạo bằng thép không từ 23
  23. tính. Vùng răng của các gói cuối được ép chặt bởi các gim thép không từ tính đặt giữa lõi và các vòng kẹp. Để giảm sự truyền độ rung của lõi thép stator truyền tới vỏ và móng máy phát do tác động của dòng thứ tự nghịch tần số 100 Hz. Trên các thanh đỡ lõi thép stator được chế tạo các rãnh theo chiều dọc thanh tạo ra sự kết nối đàn hồi giữa lõi thép và vỏ stator. Để ngăn từ thông rò trong các phần chia cuối của cuộn dây stator, các màn chắn bằng đồng và các shunt điện từ được đặt đưới các vòng kẹp. c. Rô to: Rotor được chế tạo từ khối thép rèn đặc biệt đảm bảo độ bền cơ trong mọi chế độ vận hành của máy phát. Để cân bằng độ bền của rotor, trong các rãnh theo chiều dọc răng lớn được chèn với chất liệu từ tính. Hình 2-4: Rotor máy phát Cuộn dây rotor là các thanh dẫn dẹt được làm từ hợp kim đồng bạc. Nó được làm mát trực tiếp bằng khí hyđrô thông qua hệ thống thông gió cấu tạo trên rotor. Khí làm mát đi vào rotor từ các khe hở stator. 24
  24. Các nêm sử dụng giữ cuộn dây rotor trong các rãnh được chế tạo với các lỗ cuốn khí vào làm mát cuộn dây theo cùng chiều quay của rotor, và các lỗ thải khí nóng ngược chiều quay của rotor. Tạo điều kiện trao đổi nhiệt giữa cuộn dây và khí làm mát. Các lỗ này trùng khớp với các ống dẫn nội bộ được cán trong các bối dây. Cách điện giữa các bối dây với rãnh và với các vòng dây với nhau bằng vải thủy tinh quấn chặt thấm đẫm lớp phủ chịu nhiệt. Các vành góp được lắp nóng, cách điện với trục rô to. Chúng được đặt đằng sau gối đỡ về phía các ống dẫn dòng đầu ra của máy phát. Các thanh dẫn dòng kích từ được đặt trong lỗ khoan tâm của cuộn rotor, chúng được nối tới cuộn dây và các vành góp bằng các thanh dẫn mềm và các bu lông được cách điện đặc biệt, đồng thời được chèn bởi những miếng chèn đảm bảo độ kín khí của rotor. Các vòng băng đa được làm bằng thép không từ tính đặc biệt lắp vừa khít với thân rotor và vòng định tâm tại 2 đầu của rotor để bảo vệ đầu cuộn dây của rotor. Để ngăn cản sự dịch chuyển theo dọc trục, vòng băng đa được giữ cố định tại vị trí với sự trợ của một khóa hình tròn. Các dây quấn cuối rotor được cách điện với vòng băng đa và các vòng định tâm bằng các miếng cách điện. Để bảo vệ các bề mặt phần cuối của cuộn dây rotor chống lại tác động của dòng thứ tự nghịch, tại hai dầu của cuộn dây rotor người ta đặt các đoạn đồng ngắn mạch với một phần gối lên nhau trên cách điện của các phần chia cuối của cuộn dây. d. Cuộn dây stator: Cuộn dây sator là cuộn dây 3 pha kiểu thanh, 2 lớp với các thanh dẫn được hoán vị trong các phần chia rãnh. Các thanh dẫn được làm bằng đồng 25
  25. rỗng có mặt cắt ngang hình chữ nhật và được cách điện, chúng được chốt chặt trong các rãnh bởi nêm và các miếng đệm đặc biệt. Bề mặt các thanh dẫn còn được phủ lớp vật liệu cách điện chịu nhiệt mica và vải thủy tinh. Nước cất được tuần hoàn trong các thanh dẫn rỗng để làm mát cuộn dây. Trên các phần chia cuối của các thanh dẫn rỗng được hàn bằng hợp kim đồng bạc vào các ống góp cung cấp nước cất vào các thanh dẫn. Kết nối điện của các thanh dẫn sử dung phương pháp hàn hợp kim đồng thiếc với các kẹp đồng và nêm. Các thanh dẫn dọc vách rãnh được bọc bởi các lớp lót bán dẫn gấp mép và được giữ chặt trong rãnh bằng các nêm đặc biệt. Các phần phái trước của cuộn dây được cố định bằng các đai ứng dụng chất liệu định dạng khi sấy khô. Các gia tốc kế đo độ rung được lắp đặt cố định tại phần chia cuối cho phép kiểm soát thường xuyên độ rung của cuộn dây. Nguồn cung cấp nước cất đầu vào và đầu xả ra khỏi cuộn dây stator được thực hiện qua các ống góp vòng kiểu phun. Các ống góp vòng kiểu phun được nối với các thanh dẫn bằng các vòi nối bằng nhựa Fluoroplastic. Nước làm mát trong cuộn dây chảy qua 2 lớp thanh dẫn, các thanh cái và các đầu bắt dây ra được đấu nối tiếp. Theo thiết kế để kiểm tra việc điền đầy nước cất vào trong các ống góp phun và để thoát khí ra ngoài. Các ống xả được đặt tại các điểm cao nhất của các ống góp và được đưa ra bên ngoài vỏ stator. Trong quá trình vận hành các van trên đường ống xả được mở với lượng xả tối thiểu phù hợp để liên tục thoát khí từ hệ thống làm mát cuộn dây stator. Việc kiểm soát nước mát đi qua các thanh dẫn stator cũng được thực hiện thông qua việc đo nhiệt độ với sự trợ giúp của các cảm biến nhiệt được đặt dưới các nêm trong mỗi rãnh lõi thép stator. 26
  26. Hình 2-5: Cuộn dây rotor. e. Các bộ làm mát khí: Nhiệt sinh ra trong máy phát được hyđrô hấp thụ và truyền ra môi trường bên ngoài thông qua 4 bộ làm mát khí đặt trong vỏ các phần chia cuôi stator và các bộ trao đổi nhiệt đặt bên ngoài máy phát. Các ống cung cấp nước đầu vào và ống xả đầu ra của các bộ làm mát khí được đấu nối ở bên ngoài máy phát. Các ống trên đỉnh các khoang dùng để thoát khí và kiểm tra việc điền đầy nước vào các bộ làm mát khí. Trong suốt quá trình vận hành các van trên đường ống xả thường được mở một cách thích hợp. Bộ làm mát khí bao gồm các ống kim loại được làm thon giữa và giãn 2 đầu vào trong các tấm ống tới các khoang nước, các nắp khoang nước được làm kín bằng cao su và được siết chặt. Các bộ làm mát khí được chèn vào trong 4 góc của các phần cuối, các tấm ống của nó được đặt trên vỏ stator. 27
  27. Khoang nước được chèn chặt bằng cao su với khung stator cho phép chúng dãn nở nhiệt tự do. Các nắp của các khoang nước có thể tháo ra cho phép tiến hành làm sạch ống và kiểm soát tình trạng của nó mà không phá vỡ độ kín khí của vỏ stator. Các ống cung cấp nước đầu vào và ống xả ra được nối tới các nắp phía dưới. Các ống xả kiểm tra được đấu trên đỉnh của bộ làm mát để thoát khí khi điền đầy nước vào các bộ làm mát khí. f. Giá đỡ chổi than: Chổi than phục vụ cho quá trình cung cấp dòng kích thích tới các vành góp rotor. Việc tháo các chổi than ra khỏi giá đỡ được thực hiện với sự trợ giúp của những thiết bị cầm tay cách điện đặc biệt được cấu tạo trên các giá đỡ chổi. Để tháo chổi, thiết bị cầm tay được ấn xuống theo chiều hướng tâm và xoay ngược chiều kim đồng hồ đến khi chổi di chuyển dễ dàng theo chiều hướng tâm để rút chổi ra khỏi giá đỡ. Thao tác lắp chổi thực hiện ngược lại. Để đo điện trở cách điện của cuộn dây rotor và chống xảy ra ngắn mạch cuộn dây rotor tại các vỏ bọc của giá đỡ chổi. Các chổi được lắp thành 2 chuỗi kết nối về điện và cách ly với vỏ bọc giá đỡ. g. Vỏ bọc khử tiếng ồn: Để giảm mức ồn, stator với các gối đỡ và chổi than được bao bọc bằng một vỏ khử ồn đặc biệt. Vỏ bọc khử ồn được làm từ các phần riêng biệt được bắt bu lông với nhau. Sự lắp ráp và tháo ra của vỏ bọc phù hợp với bản vẽ lắp ráp. Để cung cấp cửa vào cho kiểm tra và bảo dưỡng gối đõ và giá chổi, vỏ bọc có 4 cửa với các khóa bên trong và bên ngoài. Sự chiếu sáng cố định bên trong vỏ bọc. Các cửa sổ thông gió nhằm loại bỏ sự tích lũy có thể của hyđro được thiết kế ở trên đỉnh của vỏ bọc. 28
  28. Vỏ bọc khử tiếng ồn được nối đất qua các bu lông đặc biệt. h. Khối lượng các phần và thể tích khí của máy phát: STT Mô tả thông số Giá trị Đơn vị 1 Khối lượng của phần giữa stator với các giá nâng 207000 Kg của nó 2 Khối lượng phần cuối stator với các vỏ bọc cuối và 23500 Kg các bộ làm mát khí 3 Khối lượng của rotor 55000 Kg 4 Khối lượng của bộ làm mát khí 1915 Kg 5 Số lượng các mạch nước vào của bộ làm mát khí 2 Mạch 6 Khối lượng của gối đỡ với chân đế 8350 Kg 7 Khối lượng của giá đỡ chổi than( một giá) 950 Kg 8 Khối lượng của đầu bắt dây cuối 206 Kg 9 Khối lượng của nửa vỏ bọc cuối ở phía ngoài 2490 Kg 10 Dung tích khí của máy phát đã lắp ráp 87 m3 11 Dung tích khí của máy phát không có rotor 93 m3 12 Dung tích khí của máy phát cùng với hệ thống 97 m3 hyđro Bảng 2-1: Khối lượng các phần và thể tích của máy phát. i. Gối đỡ trục: Gối đỡ trục máy phát là kiểu chân đế được đặt tại hai đầu của máy phát sau các bộ chèn trục. Nó có các ống lót với bộ tự căn chỉnh hình cầu. Để giảm ma sát, mặt trong của lớp lót phủ một lớp babit. Gối đỡ được bôi trơn kiểu 29
  29. cưỡng bức. Dầu dưới áp lực định mức cấp từ đường ống áp lực dầu tua bin qua hệ thống ống nhánh tới khoang dầu sự cố đặt trên vỏ gối đỡ. Từ khoang dầu, dầu được được cấp tới các lớp babit. Điều chỉnh tốc độ lưu lượng dầu thực hiện bằng chọn các lỗ tiết lưu thích hợp đặt trong khoang dầu sự cố dưới ống đo trước khi dầu vào lớp lót babit. Khoang dầu sự cố với mục đích dùng làm giảm sự hư hỏng máy phát trong trường hợp sự cố của tất cả các nguồn cung cấp dầu và trong suốt quá trình ngừng máy phát. Trong trường hợp này tốc độ lưu lượng được điều chỉnh bằng một ống đo được thiết kế theo chiều cao của nó với các lỗ đo lưu lượng. Khi mức dầu trong khoang giảm, đồng thời với mức giảm của tốc độ phần quay, lưu lượng dầu vào cùng làm việc của lớp lót cũng giảm theo với sự cung cấp bôi trơn tối thiểu. Theo thiết kế khởi động và ngừng máy phát thuận lợi tránh hư hỏng gối đỡ, cổ trục rotor trong các trường hợp không có dầu đệm và thiếu dầu bôi trơn. Thiết bị cung cấp dầu áp lực cao được thiết kế đặt bên trong gối đỡ tạo ra thủy lực nâng rotor tức thì trong trường hợp khởi động và ngừng máy phát. Các lỗ ren trên vỏ gối đỡ cho phép đặt thiết bị đo độ rung các gối đỡ trục trong suốt quá trình vận hành. Nhiệt độ của babit lót gối đỡ và dầu xả được giám sát bằng các bộ cảm biến nhiệt điện trở. Dầu xả được giám sát bằng mắt thông qua cửa sổ trên ống xả. Để ngăn dầu thoát ra ngoài gối đỡ được cung cấp một thiết bị hứng dầu (catcher) kiểu cung gắn trên vỏ gối đỡ. Các ống xả nhánh tới các ống của hệ thống hút khí lẫn trong dầu (tới các quạt hút gió) được thiết kế cho các gối đỡ, nhằm tránh tích tụ khí tạo ra hỗn hợp cháy nổ. Để ngăn ngừa sự phóng điện bề mặt gối đỡ trục (do điện áp trục), gối đỡ được cách điện với móng và các đường ống nối với chúng. Để đảm bảo cách 30
  30. điện của gối đỡ trong quá trình vận hành người ta sử dụng cách điện kép chèn giữa các lớp kim loại. Ngoài ra còn có chổi tiếp xúc trục nối đất để khử điện áp trục và cung cấp tín hiệu cho bảo vệ chạm đất cuộn dây rotor. j. Các bộ chèn trục: Để ngăn chặn hyđro rò rỉ từ vỏ stator theo trục máy phát, các bộ chèn trục kiểu vành khuyên được gắn trên vỏ bọc cuối ở phía ngoài máy phát. Bộ chèn trục gồm thân chèn được gắn cố định trên vỏ lắp đậy hai đầu của máy phát, khoang áp lực của chúng với ống lót vành chèn bao quanh trục tạo khe hở nhỏ với trục. Để giảm lực ma sát giữa trục và ống lót, trên bề mặt phía trong của ống lót được tráng một lớp babit. Ống lót bộ chèn được treo tự do trên trục. Để chống quay theo trục, ống lót được hãm bằng một vít theo chiều ngang. Các vách của khoang chèn hãm ống lót dịch chuyển theo chiều dọc trục. Độ giãn ở dọc trục của máy phát không làm ảnh hưởng chức năng chèn trục trong quá trình vận hành. Từ nguồn cung cấp, dầu chèn dưới một áp lực lớn hơn áp lực hyđro trong máy phát khoảng 0,7 - 0,9 kg/cm3 được cấp tới khoang áp lực của các bộ chèn trục. Từ đây qua các lỗ hướng tâm trong ống lót chèn chảy tới đường soi rãnh hình vành khuyên. Từ đường soi rãnh vành khuyên dầu chảy vào các khe hở giữa trục vào ống lót bộ chèn, sau đó thoát ra theo hai hướng dọc trục: - Dầu chảy về phía hyđro ngăn chặn hyđro thoát ra từ máy phát theo chiều dọc trục. - Dầu chảy về phía không khí nhận nhiệt từ tâm ống lót và trục ra ngoài. Các lỗ hướng tâm và các rãnh được thiết kế xiên làm tăng thêm lưu lượng dầu làm mát chảy qua ống lót về phía không khí nâng cao hiệu quả việc thải nhiệt từ ống lót babit và trục 31
  31. Đảm bảo sự lắp đặt với độ đồng tâm có thể đạt được lớn nhất giữa ống lót và trục, phần chia lỗ của ống lót chèn được sản xuất với góc xiên kiểu nêm đều nhau theo chiều dài chu vi nhằm tránh khả năng biến dạng elip của ống lót bộ chèn và đảm bảo sự thu nhỏ rãnh vành khuyên theo trục. Tất cả các buồng được bọc với các vòng dây cao su tròn, các vòng dây cao su này được làm cho vừa vào trong các rãnh vành khuyên được đặt đồng tâm trên các mặt cuối của các ống chèn. Để ngăn chặn các dây trượt ra ngoài rãnh khi lắp đặt, các rãnh được chế tạo theo hình thang. Dầu xả từ các bộ chèn trục được đưa về hệ thống cung cấp dầu: dầu xả về phía hyđro đi qua một bình chèn thủy lực, dầu xả về phái không khí chảy về bình hứng dầu gối đỡ. Các ống thoát khí được thiết kế nhằm ngăn sự tích lũy hyđro trong vỏ gối đỡ trục trong suốt quá trình xảy ra rò rỉ hyđro về phía không khí. Các ống cung cấp khí trơ( CO2, N2) vào trong vỏ gối đỡ trục được thiết kế được ngăn chặn sự hình thành hỗn hợp gây nổ của khí hyđro và không khí trong suốt quá trình vận hành hoặc sự rò rỉ đột ngột của hyđro về phía không khí. Các bộ hứng dầu được lắp đặt để ngăn chặn sự xâm nhập của dầu cũng như dầu rò rỉ từ các khoang xả vào bên trong stator. Để ngăn chặn phóng điện của điện áp trục qua các bộ chèn trục. Các thân của bộ chèn trục, thiết bị thu gom dầu cũng như các đường ống cung cấp và ống xả dầu được chế tạo, lắp đặt cách điện với các lắp đậy hai đầu máy phát. Để đảm bảo cách điện tốt nhất, các miếng đệm dưới bộ chèn được làm từ cao su trắng qua sử lý chân không với thuộc tính chất điện môi cao. Dây điện trở chịu dầu được gắn thao chiều dài phía trong của vòng đệm bảo vệ những vòng đệm này khỏi tiếp xúc dầu. Hệ thống cung cấp dầu chèn được vận hành ở chế độ tự động với việc đảm bảo áp lực dầu trong các bộ chèn trục cao hơn áp lực của hyđro trong thân máy phát. 32
  32. k. Các cực đấu dây ra của máy phát: Các cực đầu đầu và đầu cuối của cuộc dây stator máy phát được đưa ra ngoài qua các cực đấu dây. Máy phát có 3 cực nối lưới đặt dưới đáy của phần cuối stator phía vành góp kích từ và 6 cực đấu dây trung tính đặt tại đỉnh của phần cuối nói trên. Các đầu ra của cuộn dây stator nối với sứ đầu ra và các ống dẫn dòng bên ngoài bằng các thanh dẫn mềm ( Lá đồng mềm ghép lại ). Cực đấu dây gồm thanh dẫn dòng và sứ cách điện. Thanh dẫn được làm mát trực tiếp bằng nước, cho mục đích đó nó được chế tạo từ hai ống đặt đồng tâm. Các thiết bị nối cuối mang dòng được hàn tới các đầu cuối của các ống. Trong thanh dẫn, cấp và xả nước làm mát nhờ các nối ống đặc biệt. Thanh dẫn liên quan tới sứ cách điện cũng như sứ cách điện với vỏ stator được lắp đặt các miếng đệm và các ống lót làm từ cao su đặc biệt. Để bảo vệ các cực trung tính chống lại phá hủy cơ khí và đảm bảo các trạng thái vận hành an toàn của tổ máy, khu vực đấu các cực trung tính được trang bị vỏ bảo vệ làm từ các lá chất dẻo, lắp chặt trên các cột và các xà chế tạo từ thép không từ tính. Để ngăn chặn sự tuần hoàn của các dòng xoáy, các xà được đặt trên phần cao của vỏ bảo vệ được cách điện với cột. Để giảm nhiệt độ bên trong vỏ bảo vệ, vỏ bảo vệ này được thiết kế kiểu khe chớp giữa các phần riêng biệt, vì vậy đảm bảo thông gió tự nhiên. Các máy biến điện áp và biến dòng điện gắn trên các cực trung tính cung cấp các tín hiệu đưa tới các thiết bị điều khiển và bảo vệ. Các ống dẫn dòng đầu ra được bọc bằng các ống bảo vệ, ống bảo vệ được ghép chặt với bảng đấu dây. Trên các ống bảo vệ có các lỗ thoát khí thuận lợi 33
  33. cho việc gió tự nhiên. Lưới bảo vệ được chế tạo và cung cấp bởi nhà máy chế tạo ống dẫn dòng. Các dụng cụ phân tích khí với các ống lấy mẫu nối tới các vỏ ống dẫn dòng và hộp đấu nối trung tính của máy phát làm nhiệm vụ giám sát nồng độ của hyđro rò rỉ vào hệ thống ống dẫn dòng và hộp đấu nối trung tính đầu ra trong suốt quá trình vận hành của máy phát. 2.1.2.2. Nguyên lý làm việc của máy phát. Máy phát TBB-320-2T3 là máy điện đồng bộ 3 pha cực ẩn, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Các cuộn dây 3 pha của stator được cấu tạo theo 2 lớp và đấu sao kép, các pha đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200. Cuộn dây kích từ đặt trên rotor, nó được cung cấp dòng một chiều từ hệ thống kích thích tĩnh thông qua hệ thống chổi than - vành góp tạo ra từ trường kích từ. Cơ năng được truyền từ trục tua bin kéo rotor máy phát quay với tốc độ 3000 v/ph. Khi đó từ trường của rotor cũng quay và cảm ứng sinh ra các sức điện động trên cuộn dây 3 pha của stator. Các sức điện động này bằng nhau về trị số và lệch pha nhau 1200 tạo thành hệ thống sức điện động xoay chiều đối xứng 3 pha. Các tổn thất năng lượng ( chủ yếu dưới dạng nhiệt ) thoát ra trong các cuộn dây rotor và stator, trong các mạch từ( lõi thép stator, trục rotor ) cũng như các tổn thất cơ khí mà nguyên nhân sinh ra do ma sát rotor trong môi trường khí làm mát, ma sát các bộ chèn trục và gối đỡ. Chúng được loại bỏ thông qua các môi trường: Nước cất (từ cuộn dây stator), hyđro ( từ t rục và cuộn dây rotor, từ lõi thép stator ), dầu ( từ các bộ chèn và các gối đỡ trục ). - Nước cất làm mát cuộn dây stator tuần hoàn trong mạch kín dưới áp lực được tạo ra bởi các bơm nước cất và được làm mát bởi bộ các bộ tao đổi nhiệt đặt bên ngoài máy phát. 34
  34. - Hyđro nóng tuần hoàn trong máy phát dưới tác dụng của 2 gắn trên trục rotor và được làm mát bởi 4 bộ làm mát khí đặt đứng tại 4 góc của máy phát. Nước tuần hoàn trong phục vụ trong các bộ làm mát khí và các bộ trao đổi nhiệt thực hiện bởi các bơm đặt ngoài máy phát. - Nguồn cung cấp dầu của các bộ chèn và cac gối đỡ trục máy phát được thực hiện từ hệ thống dầu chèn và dầu tua bin. 2.1.3. Các chế độ vận hành của máy phát. 1. Trong điều kiện bình thường không cho phép vận hành quá tải máy phát. 2. Chế độ nhiệt cho phép lớn nhất của máy phát. Trong mọi chế độ làm việc của máy phát. Không cho phép nhiệt độ làm việc của các bộ phận vượt quá nhiệt độ ghi trong bảng sau: Các phần làm việc của máy phát Nhiệt độ lớn nhất 0 C đƣợc đo bằng các bộ cảm biến nhiệt điện trở Cuộn dây stator 105 Cuộn dây rotor 115 Lõi thép stator 105 Nước cất ở đầu ra cuộn dây stator 85 Khí hyđro nóng trong thân stator 75 Gió nóng đầu ra giá đỡ chổi than 75 Babit của lớp lót gối đỡ cổ trục 80 Babit của ống lót trục bộ chèn trục 90 Đầu vào các gối đỡ và các bộ chèn 45 trục 35
  35. Đầu ra khỏi các gối đỡ và các bộ chèn 65 Bảng2- 2: Chế độ nhiệt cho phép lớn nhất của máy phát. Chú ý: Sự chênh lệch trong khi đọc giữa giá trị nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của các bộ cảm biến nhiệt điện trở sử dụng đo nhiệt độ của cuộn dây stator không vượt quá 250 C. Nó có thể được chỉ ra cho mỗi máy phát cụ thể phù hợp với nhà sản xuất sau khi thí nghiệm nhiệt. Nhiệt độ cụ thể cho phép của cuộn dây rotor, cuộn dây và lõi thép stator, nước cất làm mát cuộn dây stator của máy phát. Sẽ được thông qua lần cuối sau các thí nghiệm nhiệt, nhưng không cho phép vượt quá nhiệt độ chỉ ra theo tiêu chuẩn IEC ở trên. 3. Không cho phép vận hành máy phát với phụ tải lớn hơn công xuất định mức, ngay cả khi nhiệt độ của các phần làm việc thấp hơn nhiệt độ cho phép, hoặc nhiệt độ của các chất làm mát máy phát thấp hơn thông số định mức. 4. Trong trường hợp dao động điện áp cuộn dây stator trong khoảng ± 5% so với giá trị định mức. Cho phép máy duy trì công suất định mức. 5. Khi sảy ra dao động điện áp trong dải từ ±5% đến ±10% so với giá trị định mức. Công suất máy phát và dòng điện cuộn dây stator được đưa ra bảng sau: ` Điện áp,% định mức 110 109 108 107 106 105 100 95 90 Công suất toàn phần 88 91 93.5 96.5 98 100 100 100 94.5 (S), % định mức Dòng điện staor, % 80 83.5 86.5 90 92.5 95 100 105 105 định mức 36
  36. Bảng 2-3: Công suất máy phát và dòng điện tương ứng khi sảy ra dao động điện áp (%). + Không cho phép máy phát làm việc khi điện áp của cuộn dây vượt quá 110% giá trị định mức. + Ở bất cứ chế độ làm việc nào không cho phép dòng điện cuộn dây stator vượt quá 105% giá trị định mức. 6. Khi vận hành máy phát với giá trị của hệ số công suất định mức. Nên điều chỉnh công suất vô công và công suất hữu công theo các giá trị cụ thể của hệ số công suất trong biểu đồ công suất như hình 2- 6 dưới đây: a P (MW) b 400 0.9 0.9 0.85 0.8 0.85 300 0.8 0.7 0.7 200 0.6 0.6 0.5 0.5 100 0.4 0.3 0.4 0.3 Q 200 100 0 100 200 300 400 Hình 2-6: Biểu đồ công suất. 37
  37. a. Công suất định mức. b. Công suất cho phép vận hành lâu dài. 7. Trong trường hợp dao động tần số trong khoảng ±1,25 Hz ( từ 97,5% đến 102,5% so với giá trị định mức). Cho phép máy phát duy trì phát công suất định mức hoặc công suất liên tục lớn nhất. 300 Q Cosφ= 0,5 0,6 260 0,7 220 Over 0.8 0,85 excitation 180 0,9 140 100 60 20 0 20 60 100 140 180 220 260 300 340 P 20 MW 60 Under excitation 100 Cosφ= 0,95 140 0,9 0,5 0,6 0,7 0,8 Hình 2-7: Biểu đồ các chế độ vận hành của máy phát với các giá trị khác nhau của hệ số công suất. 38
  38. 8. Khi nhiệt độ khí hydro vượt quá giá trị định mức. Thì công suất máy phát phải được giảm xuống tới một giá trị nào đó, mà tại đó nhiệt độ của các cuộn dây rotor và stator cũng như nhiệt độ của nước cất rời khỏi cuộn dây stator không vượt quá nhiệt độ lớn nhất cho phép vận hành lâu dài. Nhiệt độ lớn nhất cho phép vận hành lâu dài với tải định mức và tải lớn nhất được xác định dựa trên cơ sở của các kết quả của thí nghiệm nhiệt nhưng trong bất cứ trường hợp nào cũng không được vượt quá giá trị được đưa ra trong mục 2 ở trên. 9. Khi sảy ra đồng thời dao động điện áp trong vòng ±5% và tần số ±2,5% so với giá trị định mức của chúng, song tổng giá trị thay đổi của cả điện áp và tần số trong cùng một thời điểm không vượt quá 6%. Thì cho phép máy phát duy trì phát công suất định mức. Các giá trị tương ứng được chỉ ra trên hình 2-7. 10. Khi nhiệt độ hydro giảm dưới giá trị định mức: - Không cho phép tăng công suất máy phát vượt quá giá trị định mức của nó. - Không cho phép giảm nhiệt độ của khí hydro trong thân máy phát xuống dưới 200 C. 11. Khi nhiệt độ hydro lạnh tăng lên nhiệt độ định mức trong điều kiện hệ số công suất ở giá trị định mức. Công suất máy phát và dòng điện cuộn dây stator phải giảm xuống tương ứng. Theo các giá trị đưa ra trong bảng sau: Nhiệt độ hydro lạnh, 0 C 42 47 52 55 Hệ số công suất ( thấp nhất ) 0,85 0,85 0,85 0,85 Công suất cho phép, % giá trị định 100 92,5 82,5 73,5 mức 39
  39. Dòng điện stator cho phép, A 10830 10018 8935 7960 Bảng 2-4: Công suất máy phát và dòng điện tương ứng khi nhiệt độ hydro lạnh tăng. Chú ý: Giảm công suất và dòng điện cuộn dây stator máy phát ứng với mỗi bộ tăng trên nhiệt độ định mức của hydro lạnh được thực hiện như sau: + Khi nhiệt độ hydro lạnh tăng lên nhiệt độ định mức từ 420 C tới 470 C, thì dòng điện cho phép của stator phải giảm đi 1,5% cho mỗi bộ tăng. + Khi nhiệt độ hydro lạnh tăng lên nhiệt độ định mức trong khoảng 470 C tới 520 C, thì dòng điện cho phép của stator phải giảm đi 2% cho mỗi bộ tăng. Và khi nhiệt độ hydro lạnh tăng trên 520 C thì phải giảm dòng điện cho phép cuộn dây stator đi 3% cho mỗi bộ tăng. + Không cho phép vận hành máy phát khi nhiệt độ hydro lạnh vượt quá 550 C. Ngay khi nhiệt độ hydro tăng tới mức 550 C. Thì phải giảm tải và cắt máy phát khỏi lưới không chậm hơn 5 phút kể từ khi xuất hiện tín hiệu. 12. Nhiệt độ hydro nóng không vượt quá 750 C. Khi nhiệt độ hydro nóng vượt quá 750 C được chỉ báo với bất cứ cảm biến nhiệt điện trở nào. Phải giảm ngay phụ tải của máy phát tới giá trị mà tại đó nhiệt độ hydro nóng bằng hoặc thấp hơn 750 C. Nếu trong quá trình giảm tải máy phát mà nhiệt độ hydro nóng không giảm, thì máy phát phải được dỡ tải và cắt khỏi lưới điện không chậm hơn 10 phút kể từ khi xuất hiện tín hiệu. 13. Cho phép máy phát vận hành liên tục công suất tác dụng lớn nhất là 318MW với điều kiện hệ số công suất và các thông số của chất làm mát ở giá trị định mức. 14. Cho phép máy phát vận hành liên tục trong điều kiện tải không đối xứng nếu dòng điện trong mỗi pha không vượt quá giá trị định mức, chênh lệch dòng giữa các pha không quá 10% ( pha có dòng lớn nhất và pha có 40
  40. dòng nhỏ nhất ) và giá trị dòng thứ tự nghịch không lớn hơn 8% dòng điện định mức cuộn dây stator. Trong trường hợp đó, khi nhiệt độ của các phân làm việc của máy phát cứ tăng lên thêm 50 C thì phải giảm công suất và dòng điện của cuộn dây stator theo bảng nhiệt độ cho phép lớn nhất chhir ra trong mục 2 ở trên. Với các điều kiện trên, khi dòng điện thứ tự nghịch lớn hơn 8% giá trị dòng định mức stator, bảo vệ sẽ tác động cắt máy phát ra khỏi lưới điện. 15. Trong trường hợp sảy ra ngắn mạch không đối xứng. Dòng điện thứ tự nghịch cho phép duy trì phụ thuộc vào khoảng thời gian của các trạng thái ngắn mạch và sẽ không vượt quá thời gian là 8s. Khoảng thời gian tồn tại ngắn mạch (s) 1 5 10 Dòng điện thứ tự nghịch cho phép ( p.u ) 2,83 1,26 0,9 Bảng 2-5: Dòng thứ tự nghịch cho phép khi sảy ra ngắn mạch. 16. Không cho phép máy phát vận hành trong chế độ không đồng bộ với bất kỳ nguyên nhân, lý do nào. 17. Trong tình trạng sự cố, cho phép quá dòng stator máy phát trong thời gian ngắn với các thông số định mức của hydro và nước cất như bảng sau: Khoảng thời gian quá dòng (s) 30 180 3600 Quá dòng cho phép (p.u) 1,5 1,2 1,1 Bảng 2-6: Thời gian cho phép quá dòng stator với thông định mức của hdro và nước cất. 41
  41. Chú ý: Trong thực tế thời gian tồn tại quá dòng vượt quá 1,3 Iđm là ngắn nhất, vì theo quy định trị số quá dòng và thời gian tồn tại của nó không vượt quá thời gian tác động của các rơ le bảo vệ máy phát. Các khoảng thời gian quá dòng chỉ ra trong bảng trên được xem như các khoảng thời gian giới hạn cuối cùng khi các bảo vệ trong quá trình vận hành bị hư hỏng không tác động. Cho phép tái diễn quá dòng được chỉ ra trong bảng trên với khoảng cách ít nhất 20 phút. 18.Trong tình trạng sự cố cho phép quá dòng rotor máy phát trong thời gian ngắn với các thông số làm mát định mức của hydro như bảng sau: Khoảng thời gian quá dòng (s) 20 60 240 600 Quá dòng cho phép ( p.u) 2.0 1.5 1.2 1.1 Bảng 2-7: Thời giancho phép quá dòng stator với thông số làm mát hydro. + Để tự động loại bỏ sự quá dòng rotor, một bảo vệ có đặc tính phù hợp với bảng trên được cung cấp. + Không cho phép quá dòng rotor vượt quá các trị số được chỉ ra trong bảng trên. + Cho phép tái diễn quá dòng được chỉ ra trong bảng trên với khảng cách ít nhất 20 phút. + Trong điều kiện vận hành bình thường của hệ thống điện không cho phép vận hành với các điều kiện quá dòng của stator và rotor. 19. Khi có một bộ làm mát khí hydro trong thân máy vì một lý do nào đó được đưa ra khỏi quá trình vận hành, thì công suất máy phát phải giảm xuống 42
  42. 75% định mức. Đồng thời chỉ cho phép máy phát vận hành trong thời gian không quá 24 giờ trong điều kiện một bộ làm mát khí hydro không làm việc. Không cho phép máy phát vận hành khi có từ 2 bộ làm mát khí hydro trở lên ngừng làm việc. 20. Cho phép máy phát vận hành liên tục với phụ tải đối xứng định mức trên lưới trong điều kiện các giá trị của dòng sóng hài bậc 5 không vượt quá 4% và bậc 7 không vượt quá 3% dòng định mức stator máy của máy phát. 2.1.4. Khởi động và đưa máy phát vào làm việc song song với hệ thống điện. 2.1.4.1. Khởi động quay máy phát. 1. Khi có thông tin về sự sắn sàng khởi động máy phát. Trưởng ca nhà máy ra lệnh khởi động máy mát. 2. Sau khi hơi được cấp vào tua bin, các thiết bị của máy phát được xem như có điện áp. Do vậy cấm mọi công việc thực hiện trên máy phát ( ngoại trừ các công việc được thực hiện dưới chương trình đặc biệt được chấp thuận. 3. Bảo đảm duy trì tự động chênh lệch áp suất giữa dầu chèn và khí hydro trong thân máy phát là ( 0,7 ÷ 0,9 kgf/ cm2 ). Giá trị chi tiết của độ sai khác áp lực dầu chèn với khe hở bình thường giữa trục và ống lót được lựa chọn dựa trên điều kiện dầu xả tối thiểu từ các bộ chèn trục về phía hydro và nhiệt độ thấp nhất của ống lót babit không vượt quá trị số cho phép. 4. Việc quay máy phát sảy ra đồng thời quay tua bin. Khi đó các thao tác công nghệ cơ bản được tiến hành bằng chính tuabin và các thiết bị của nó. 5. Quá trình nâng tốc độ quay của tuabin cũng như rotor của máy phát, phụ thuộc vào sự sấy nóng tuabin và sự giãn nở nhiệt của nó. Thông thường việc quay và tăng tốc tuabin – máy phát diễn ra như sau: 43
  43. 6.Tuabin được thiết bị vần trục quay ở tốc độ 3÷4 vòng/phút. Bằng tác động lên bộ điều chỉnh tuabin cung cấp hơi vào tuabin nâng dần tần số quay của nó lên 500 vòng/phút. Tại thời điểm hơi đẩy tuabin quay kiểm tra sự cắt mạch tự động của động cơ vần trục và sự nhả khớp của bành răng thiết bị truyền trục quay. 7. Duy trì tốc độ 500÷600 vòng/phút trong vòng 5÷10 phút để sấy nóng tuabin và thực hiện các công việc kiểm tra. 8. Kiểm tra độ rung của các gố đỡ không vượt quá trị số cho phép. Nghe ngóng cẩn thận xem có tiếng gõ, âm thanh khác thường hay không. Kiểm tra các bộ chèn trục, sự chênh lệch về áp suất dầu chèn và khí hydro. Ghi vào nhật ký vận hành tốc độ và thời gian quay, sự khai thác các thông số tại thời điểm đó. 9. Sau khi chắc chắn đảm bảo tuabin – máy phát làm việc bình thường ở tần số quay 500 vòng/phút. Tiếp tục điều chỉnh tăng tốc tuabin lên 1200 vòng/phút và giữ trong 15 phút để tiếp tục xem xét các bộ phận làm việc, kiểm tra thông số và sấy nóng tuabin. 10. Tại tốc độ 1200 vòng/phút không có vấn đề gì sảy ra, thì thời gian sấy nóng tuabin tiếp tục tác động lên bộ điều khiển tuabin mở hoàn toàn các van nhánh, tấm chắn hơi chỉnh nâng tốc độ của tuabin lên 3000 vòng/phút trong khoang thời gian 3÷5 phút. Việc nâng tần số quay trong giai đoạn này được tiến hành liên tục không để bất cứ một cản trở nào làm gián đoạn tân số quay. Do yêu cầu cần phải nhanh chóng vượt qua tốc độ tới hạn ( 2400vòng/phút ). Đồng thời cần quan sát độ rung lớn nhất của trục và các gối đỡ, các bộ chèn trục tại các tốc độ này. 11. Khi rotor quay đạt 95÷96% tốc độ đồng bộ thì tiến hành đóng kích từ cho máy phát. Khi điện áp máy phát tăng đến 0,5 Uđm thì tiến hành và kiểm tra 44
  44. nghe ngóng. Duy trì tốc độ rotor ở 3000v/phút trong khoảng thời gian gần 30 phút để kiểm tra sự làm việc của các hệ và của thống bảo vệ. 12. Kiểm tra sự rung của gối đỡ trục ở mọi chế độ làm việc của tuabin không được vượt quá 2,8 mm/s. Cho phép vận hành khi độ rung của ổ trục lớn nhất là 4,5 mm/s. Nếu độ rung ổ đỡ trục lên tới 7,1 mm/s hoặc tốc độ tăng độ rung là 1mm/s thì phải dừng tuabin – máy phát ngay để khắc phục nguyên nhân gây tăng tốc độ rung đó. ( nếu bảo vệ độ rung không tác động thì phải tác động ngừng bằng tay). 13. Trong quá trình tăng tốc độ của tuabin và rotor máy phát cần phải quan sát sự giãn nở và di trục, độ võng trục không vượt quá giá trị sau: - Trụcrotor: Sự di trục về phía xi lanh cao áp 1,7mm Sự di trục về phía máy phát 1,2 mm - Vị trí tương đối của rotor xilanh cao áp: Sự co -1,2 mm Sự giãn dài 4,0 mm - Vị trí tương đối của rotor xi lanh trung áp: Sự co -2,5 mm Sự giãn dài 3,0 mm - Vị trí tương đối của rotor xilanh hạ áp: Sự co -2,5 mm Sự giãn dài 4,5 mm - Độ võng trục khi tần số quay của rotor tới 1200 vòng/phút: 0,1 mm 45
  45. - Độ võng trục khi tần số quay của rotor tới 1200÷3000 v/phút: 0,25mm Nếu sự di trục và võng trục của rotor bằng hoặn lớn hơn các trị số ở trên thì phải dưng tổ hợp tuabin – máy phát ngay và chuyển việc quay rotor sang thiết bị quay trục. Trong các lần khởi động sau chỉ được thực hiện khi làm rõ và loại bỏ các nguyên nhân gây quá trị số. 14. Kiểm tra sự chênh lệch áp suất giữa dầu chèn và khí hydro trong thân máy phát, nhiệt độ dầu nóng tại tất cả các đầu ra của các gối đỡ và các bộ chèn trục. Nhiệt độ của babit ống lót chèn trục, lưu lượng dầu xả về phía hydro từ bộ chèn. Đảm bảo trị số tăng nhiệt độ của dầu xả, của babit ống lót chèn trục và lưu lượng dầu xả về phía hydro của 2 bộ chèn trục là tương đương nhau và nằm dưới trị số định mức. Nếu dầu xả về một phía nào đó tăng lên quá nhiều hoặc giảm đi quá ít có nghĩa là ống bạc lót có thể bị kẹt. Hiện tượng này đi kèm với việc tăng quá mức nhiệt độ của lớp lót babit có thể dẫn đến hư hỏng bộ chèn. Trong trường hợp đó cần giảm tốc độ quay để phục hồi lại chế độ làm việc của bộ chèn trục. Nếu nhiệt độ của dầu xả và của babit tiếp tục tăng, sai lệch lưu lượng dầu xả về phía lớn so với giá trị định mức thì phải cần ngừng máy để sửa chữa bộ chèn trục. 15. Kiểm tra sự vận hành của hệ thống chổi than – vành góp đảm bảo không có sự đánh lửa, không gây rung mạnh các giá đỡ chổi than, không có hiện tượng vấp trên các bề mặt tiếp xúc giữa chổi than và vành góp. Hệ thống làm mát chổi than - vành góp làm việc tốt. Nhiệt độ của bộ chổi than – vành góp đảm bảo dưới trị số định mức. Nếu hệ thống chổi than – vành góp trong quá trình quay có hiện tượng vấp đánh lửa của các chổi than. Đặc biệt sự đánh lửa tạo thành vòng thì cần 46
  46. phải kích thích ngừng máy phát để tìm và khắc phục các nguyên nhân gây nên hiện tượng đó. 16. Kiểm tra sự tuần hoàn của hệ thống nước cất làm mát cuộn stator. Các bộ lọc ion, lọc cơ khí, lưu lượng nước tuần hoàn qua bộ trao đổi nhiệt đảm bảo yêu cầu làm việc tốt. Các thông số nhiệt độ, lưu lượng và chất lượng của nước cất đảm bảo yêu cầu làm việc bình thường. 17. Kiểm tra tình trạng làm việc của các bộ làm mát khí thông qua các van trên đường xả đỉnh của các bộ làm mát khí. Đảm bảo các bộ làm mát luôn đầy nước. Điều chỉnh mức nước trong các bộ làm mát khí được thực hiện trên các vân đầu xả sao cho đảm bảo mức nước trong các bình làm mát, nhiệt độ nước làm mát và lưu lượng qua các bình làm mát hoàn toàn tương đương nhau. 18. Kiểm tra sự làm việc của các thiết bị đo, phân tích và chuyển tín hiệu của nó trên màn hình điều khiển, các tín hiệu trên các rowle bảo vệ. Đảm bảo hệ thống đo điều khiển cũng như hệ thống bảo vệ làm việc tố. 19. Kiểm tra các bộ phân tích xác định hàm lượng của hydro cacte dầu ổ đỡ, trong bể dầu tuabin trong vỏ ống dẫn dòng đầu ra, trên hộp đấu nối đầu ra trung tính đảm bảo tới 1%. Trên bộ gom khí của hệ thống nước cất nhỏ hơn 3%. 20. Kiểm tra cách điện các gối đỡ trục và bộ chèn trục, các đường ống dẫn dầu, nước cất bằng cách đo cách điện giữa trục rotor và ổ đỡ khi có cả lớp dầu trong gối đỡ ổ trục. 21. Nếu quá trình khởi động quay máy phát sảy ra các sự bất thường tùy theo tính chất bình thường của sự việc mà có thể theo dõi khắc phục hoặc phải ngừng máy phát để sửa chữa. 47
  47. Trong trường hợp quá trình đó không sảy ra vấn đề gì đáng chú ý hoặc nghiêm trọng thì tiến hành hòa đồng bộ chính xác ( bằng tay hoặc tự động) đưa máy phát vào làm việc song song với lưới điện. 2.1.4.2. Hòa đồng bộ chính xác và đưa máy phát vào làm việc song song với hệ thống lưới điện. 1. Việc nối máy phát vào lưới điện trong trường hợp thứ tự pha của máy phát và thứ tự pha của lưới điện khác nhau, sẽ sinh ra mô men quay ngược so với mô men của hệ thống điện và sẽ gây hậu quả nghiêm trọng hơn việc nối máy phát vào lưới trong trường hợp không đồng bộ. Do vậy sau khi lắp máy phát hoặc sửa chữa lớn có thay đổi thứ tự pha thì phải kiểm tra việc trùng thứ tự pha giữa máy phát và lưới điện tại vị trí máy phát đóng mạch hòa đồng bộ. 2. Khi nối máy phát vào hệ thống lưới điện trong trường hợp không đồng bộ, sự mất cân bằng đáng kể về trị số điện áp, góc lệch pha và tần số giữa máy phát và hệ thống sẽ sinh ra dòng không cân bằng với trị số lớn. Dòng này sinh ra xung lực điện và mô men điện từ tác động lên trục máy phát và các phần đầu của cuộn dây, lõi thép stator và bu lông đế chân máy gây rung giật và biến dạng máy phát. Việc nối máy phát vào lưới có công suất vô cùng lớn (XHT = 0) sẽ đặc biệt nguy hiểm khi góc lệch pha giữa điện áp máy phát và lưới điện là 1800 . Trong trường hợp này dòng không cân bằng sẽ có trị số lớn gấp 2 lần dong ngắn mạch 3 pha tại đầu cực của máy phát. Do vậy sẽ phá hỏng lõi thép và phần đầu cuộn dây stator của máy phát hoặc cuộn dây của máy biến áp tăng áp của tổ hợp. Máy phát TBB-320- 2T3 lắp đặt tại Uông Bí có cuộn dây stator được làm mát trực tiếp bằng nước cất. Nên giới hạn chịu tác động của các xung lực đối với nó thấp hơn các loại máy phát không làm mát trực tiếp cuộn dây stator. Do vậy việc nối máy phát trên vào lưới điện chỉ có thể thực hiện bằng phương 48
  48. pháp hòa động bộ chính xác ( bằng tay hoặc tự động). Không cho phép đóng mạch máy phát với lưới bằng phương pháp tự đồng bộ trong bất kể trường hợp nào. 3. Điều kiện hòa đồng bộ chính xác: Tại thời điểm đóng mạch hòa máy phát vào lưới điện phải thỏa mãn điều kiện sau: - Tần số máy phát bằng tần số của hệ thống điện. - Trị số điện áp của máy phát bằng với trị số điện áp của hệ thống lưới điện. - Góc lệch pha giữa pha cùng tên của máy phát và của hệ thống lưới điện bằng 00. - Tuy nhiên trong thực tế việc thực hiện theo các điều kiện là không thể. Do vậy cho phép sự sai số trong thời điểm đóng mạch hòa máy phát vào lưới như sau: - Chênh lệch tần số máy phát và hệ thống điện không quá 0,05Hz (1%). - Sự chênh lệch về trị số điện áp giữa máy phát và hệ thống điện không quá 5%. - Góc lệch pha giữa các pha cùng tên của máy phát và hệ thống điện không quá 8÷120. 4. Theo sơ đồ đấu nối mạch nhất thứ, mạch nhị thứ và các thiết bị liên quan. Khi hòa đồng bộ chính xác ( bằng tay hoặc tự động ), việc nối máy phát với lưới điện chỉ có thể thực hiện tại 1 trong 2 vị trí máy cắt sau: - Tại máy cắt đầu cực máy phát (Q01): tín hiệu điện áp truyền tới thanh cái cung cấp cho cột hòa đồng bộ từ các máy biến điện áp: T34 – Cung cấp tín hiệu của máy phát. 49
  49. T31 – Cung cấp điện áp của lưới điện. - Tại máy cắt 220 kv (Q02): tín hiệu truyền tới thanh cái cung cấp cho cột hòa đồng bộ từ các máy biến điện áp: T30 – Cung cấp tín hiệu điện áp của máy phát. T29 – Cung cấp tín hiệu điện áp của lưới điện. 5. Trước khi hòa đồng bộ máy phát điện vào lưới điện, máy phát phải được khởi động tới tốc độ khoảng 95% tốc độ định mức trở lên. Đóng mạch kích từ cung cấp dòng kích từ vào cuộn dây rotor, nâng điện áp máy phát đạt hoặc vượt giá trị định mức (5%). Đóng mạch cung cấp điện áp không đồng bộ cho cột hòa đồng độ thông qua việc lựa chọn các khóa chuyển mạch SO2( chọn chế độ hòa bằng tay hoặc tự động). Và khóa chuyển mạch SO1( chọn máy cắt đóng mạch hòa Q01 hoặc Q02) từ bảng điều khiển máy phát. 6. Hòa đồng bộ chính xác bằng tay: Người vận hành cần thực hiện như sau: + Đặt khóa chuyển mạch SO2 từ vị trí 0 sang vị trí bằng tay. + Đặt khóa chuyển mạch SO1 từ vị trí 0 sang vị trí Q1 hoặc Q2 ( thông thường việc đóng mạch hòa máy phát vào lưới sử dụng máy cắt Q1). + Đưa khóa liên động chống đóng mạch không đồng bộ vào làm việc với tín hiệu đèn H01 tắt trên bảng điều khiển. + Căn cứ vào chỉ số của tần số kép trên cột hòa đồng bộ, tác động lên bộ điều khiển tuabin để điều chỉnh tần số của máy phát tương đương với tần số của lưới điện. + Căn cứ vào chỉ số của vôn kế kép trên cột hòa đồng bộ, tác động lên bộ điều khiển kích từ để điều chỉnh điện áp của máy phát theo điều kiện cho phép hòa (hoặc đưa bộ điều chỉnh kích từ làm việc ở chế độ tự động). 50
  50. + Quan sát thiết bị đồng bộ hiện sóng ( trong thiết bị hiện sóng điện áp, tần số, góc lệch pha của lưới điện coi là vạch đỏ. Điện áp, tần số, góc lệch pha của máy phát so với lưới điện dao động thông qua kim của thiết bị đồng bộ hiện sóng). Chờ cho kim của thiết bị đồng bộ hiện sóng quay một vài vòng. Điều này chứng tỏ sự hoàn hảo của máy đồng bộ hiện sóng đồng thời cũng khẳng định rằng vôn kế kép và tần số kếp đang làm việc. Không được coi máy hiện sóng đồng bộ và các mạch của nó là làm việc hoàn hảo, tốt khi kim của nó chưa qua hết một vòng. + Sự dao động của kim máy đồng bộ hiện sóng về phía này hoặc phía kia của vạch đỏ có thể do sự làm việc không chuẩn của bộ điều khiển tuabin hoặc do bị đứt một pha truyền điện áp tới máy hiện sóng đồng bộ, hoặc do hư hỏng của chính bản thân nó. + Nếu kim của máy hiện sóng đồng bộ quay đều một vài vòng, thời gian quay mỗi vòng khoảng 20s. Người vận hành căn cứ độ lệch điện áp và độ lệch tần số cho phép, thời gian trễ của thiết bị đóng mạch hòa. Tính toán lựa chọn thời điểm đóng mạch máy cắt hòa với một góc sớm ( góc tạo ra giữa kim và vạch đỏ của máy đồng bộ hiện sóng ) sao cho tại thời điểm máy cắt đóng mạch dòng điện không cân bằng có giá trị nhỏ nhất. Thông thường với sự sai lệch cho phép của điện áp, tần số giữa máy phát và lưới điện thì góc sớm có độ lớn khoảng 50 ÷60. 7. Các vần đề cần lưu ý khi hòa đồng bộ chính xác bằng tay đưa máy phát vào làm việc song song với hệ thống điện. + Phải đưa khóa liên động chống đóng mạch không đồng bộ vào làm việc. + Cấm đóng mạch máy cắt hòa khi góc sớm pha lớn hoặc độ chênh lệch tần số không cho phép. Bởi vì khi đóng mạch nối máy phát vào lưới điện trong trường hợp như vậy dòng điện không cân bằng có giá trị lớn sẽ tạo ra 51
  51. xung lực mạnh gây hư hỏng cho máy phát. Mô men điện từ của máy phát giảm mạnh, mô men cơ tăng nhanh gây vượt tốc rotor. Máy phát có thể vượt ra khỏi chế độ đồng bộ. + Không cho phép đóng mạch hòa đồng bộ khi kim của thiết bị hiện sóng đồng bộ quay nhanh, hoặc kim chuyển động giật cục. Bởi vì trong các trường hợp đó hoặc là có sự khác biệt lớn về tần số máy phát và lưới điện, hoặc là có sự trục trặc của các thiết bị hòa đồng bộ. + Với giới hạn chênh lệch điện áp giữa máy phát và lưới điện cho phép nên đóng mạch hòa máy phát vào lưới khi điện áp của máy phát cao hơn điện áp của lưới điện, bởi vì khi nối mạch trong điều kiện như vậy máy phát sẽ làm việc thuận lợi hơn với phụ tải mang tính phản kháng ( tải phản kháng có tính trợ từ ). 8. Hòa đồng bộ chính xác tự động: Thông thường hòa đồng bộ chính xác bằng tay đưa máy phát vào làm việc song song với lưới mất khoảng 2÷3 phút. Đây là khoảng thời gian không lớn, song khi có sự cố dao động lớn của hệ thống điện, cộng với sự điều chỉnh điện áp và tần số của máy phát đạt giá trị cho phép đóng mạch hòa đồng bộ có thể mất tới vài chục phút. Điều này càng làm cho sự cố trầm trọng thêm. Hơn nữa để tránh những sai sót có thể say ra do lỗi của người vận hành, trong thực tế vận hành thường sử dụng phương pháp hòa đồng bộ chính xác tự động để đưa máy phát vào làm việc song song với lưới điện. Việc hào đồng bộ chính xác bằng phượng pháp tự động sẽ giảm nhẹ các thao tác cho nhân viên vận hành rất nhiều. Cụ thể chỉ cần thực hiện các thao tác sau: + Đặt khóa chuyển mạch S02 từ vị trí 0 sang vị trí tự động. + Đặt khóa chuyển mạch S01 từ vị trí 0 sang vị trí Q1 hoặc Q2. 52
  52. + sau khi việc cung cấp tín hiệu điện áp của máy phát và lưới điện tới cột hòa đồng bộ tự động hoàn thành. Bộ vi sử lý sẽ làm việc tự động tác động lên bộ điều chỉnh tuabin và dòng kích từ , để đảm bảo độ chênh lệch các thông số hòa đồng bộ nằm trong giới hạn cho phép. Tại thời điểm thích hợp nhất theo các giá trị đặt, nó sẽ tự động gửi tín hiệu đi đóng máy cắt hòa đồng bộ đưa máy phát vào làm việc song song với hệ thống lưới điện. 2.2. Các hệ thống phụ của máy phát điện. 2.2.1.Hệ thống kích từ. Lưới điện TU Bộ điều áp Biến áp kích từ(TE) Tuabin Máy phát Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống kích từ máy phát. 2.2.1.1. Hệ thống kích từ của máy phát: a, Ký hiệu: CTC-2Π-530-2900-2,7-04. Trong đó: C – Hệ thống kích từ. T – Thyristor điều khiển. 53
  53. C – Tự kích từ. 2 – Hai cầu chỉnh lưu. Π – Làm máy thyristor bằng phương pháp cưỡng bức. 530 – Điện áp kích từ định mức ( 530V). 2900 – Dòng điện kích từ định mức ( 2900A). 2,7 – Độ bội điện áp tới hạn trong chế độ cường hành kích thích ( 2,7 P.U ). 0 – Kiểu hệ thống kích từ sử dụng ở khí hậu nhiệt đới. 4 – Kiểu lắp đặt trong phòng kín có thông gió. Q11 QS1 QS2 Q01 Q02 Hình 2-9: Sơ đồ nối điện chính hệ thống kích từ. b, Điều kiện môi trường làm việc của hệ thống kích từ. 54
  54. - Nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép làm việc : 10C ÷ 450C. - Độ ẩm tương đối của không khí ở 270C không quá: 80%. - Môi trường không có nguy cơ cháy nổ, nồng độ bội dẫn điện không vượt quá mức cho phép 4 mg/m3. 2.2.1.2. Thành phần cấu tạo hệ thống kích từ:  Biến áp kích từ: TE.  Bảng điều khiển hệ thống kích từ bao gồm: - Thiết bị kích thích ban đầu: UE. - Các cầu chỉnh lưu thyristor: U1 và U 2. - Thiết bị tự động điều chỉnh kích từ theo các cầu tương ứng : AV1, AV2( các bộ này được gọi chung là bộ tự động điều chỉnh kích từ APB –M). - Màn hình hiển thị. - Biến áp tự dùng: TL1, TL2. - Máy cắt dập từ: QE. - Bộ phóng điện quá điện áp: FV. - Hệ thống các bộ điện trở dập từ: R. - Các thanh nối,cáp, thiết bị đóng cắt mạch tự động và dao cách ly. 2.2.1.3. Đặc điểm cơ bản của hệ thống kích từ: - Hệ thống đảm bảo cung cấp dòng kích từ cho máy phát trong mọi chế độ làm việc, khi bình thường cũng như lúc sự cố. - Tốc độ tăng điện áp khi cường hành kích thích 2 P.U/giây. 55
  55. - Mỗi cầu chỉnh lưu đảm bảo cung cấp dòng kích từ cho mọi chế độ làm việc của máy phát. - Bộ tự động điều chỉnh kích từ APB điều chỉnh điện áp đầu ra của thiết bị chỉnh lưu bằng việc điều chỉnh thay đổi góc mở của thyristor. Nó thực hiện các chức năng sau:  Đảm bảo chế độ mồi từ ban đầu.  Tự động điều chỉnh điện áp của máy phát so với điện áp lưới điện khi hòa đồng bộ bằng máy cắt đầu cực máy phát.  Giảm tải công suất kháng, chuyển các thyristor sang chế độ đảo sau khi cắt máy phát ra khỏi lưới điện. - Thiết bị kích thích ban đầu UE thực chất là một thyristor biến đổi nguồn điện tự dùng xoay chiều 400V, 50Hz thành dòng điện một chiều cấp cho cuộn dây rotor (nó có nguồn dự phòng từ bộ ắc quy 220V của nhà máy). Mồi từ ban đầu kéo dài khoảng 7s. Nếu thời gian mồi từ dài hơn 7s mà điện áp máy phát không đạt được 20% điện áp định mức của máy phát thì thiết bị tự động đóng cắt dập từ QE sẽ cắt mạch đưa thiết bị dập từ vào làm việc. 2.2.1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống kích từ: Tên thông số kỹ thuật Trị số Đơn vị Dòng 1 chiều định mức của hệ thống kích từ 2900 A Điện áp 1 chiều định mức của hệ thống kích từ 530 V Dòng định mức của rotor 2600 A 56
  56. Điện áp định mức của rotor 470 V Dòng điện giới hạn lớn nhất cho phép khi cường hành 4160 A kích từ Điện áp giới hạn lớn nhất cho phép khi cường hành kích 1270 V từ Thời gian cường hành kích từ không quá 20 s Độ bội cường hành kích thích theo dòng so với định mức 1,6 Lần Độ bội cường hành kích thích theo áp so với định mức 2,7 Lần Thời gian tăng điện áp kích thích từ giá trị định mức tới 25 Ms giá trị tới giới hạn không quá. Thời gian dập từ không quá 30 s Độ sai lệch chế độ tự động điều chỉnh điện áp của máy 0.5 % phát so với điện áp mạng khi hòa đồng bộ chính xác Phạm vị đo điện áp của máy phát 80 ÷ 110 % Điện áp mạch thứ cấp của các biến điện áp 100 V Dòng điện mạch thứ cấp của các biến dòng điện 5 A Nguồn tự dùng xoay chiều cấp cho mồi từ 400 V Độ lệch điện áp dùng cho mồi từ của nguồn xoay chiều -20 ÷ +10 % hoặc nguồn ắc quy 1 chiều cho phép Nguồn một chiều từ ắc quy cung cấp cho mồi từ 220 V Công suất tiêu thụ khi mồi từ sử dụng nguồn tự dùng 50 KVA 400VAC và thời gian mồi từ không quá 10s 57
  57. Bảng 2-9 : Thông số kỹ thuật của hệ thống kích từ. 2.2.2. Hệ thống cung cấp khí và các thông số định mức chủa hydro trong thân máy phát. 2.2.2.1. Hệ thống cung cấp khí cho máy phát: Hệ thống này dùng để cung cấp 3 loại khí khác nhau ( Hydro, Cacbon dioxit và không khí nén ) phục vụ cho các quá trình của máy phát. Mỗi loại khí cung cấp theo các đường ống riêng rẽ từ nguồn cung cấp tới trạm điều khiển khí đặt trong gian máy phát. Trên trạm điều khiển khí có lắp đặt các thiết bị đo áp suất, nhiệt độ, độ ẩm cũng như độ sạch của khí cung cấp. Từ trạm điều khiển khí: - Khí CO2 là khí trung gian để sử dụng trong quá trình thông thổi giữa khí hydro và không khí nén trong thân máy phát. Nó được cung cấp theo ống góp phía dưới bụng máy phát. - Khí hydro hoặc không khí nén được cung cấp vào máy phát qua ống góp phía trên phục vụ quá trình làm mát máy phát hoặc thay thế khí CO2 trong quá trình ngừng sữa chữa máy phát. Để đảm bảo an toàn tránh những sai sót tạo ra hỗn hợp gây nổ giữa hydro và không khí nén thì tại tram điều khiển khí có sử dụng một đoạn ống nối. Khi cung cấp hydro thì ống nối nguồn cung cấp khí nén được tháo ra tạo khoản cách nhìn thấy được và ngược lại khi cung cấp không khí nén vào máy phát thì ống nối nguồn cung cấp hydro được tháo ra. 2.2.2.2. Các thông số của Hydro làm mát máy phát: - Áp suất định mức: 4,0 Kgf/cm3 - Sai lệch áp suất định mức cho phép: ± 0,2 Kgf/cm3 - Áp suất cực đại cho phép: 5,0 Kgf/cm3 58
  58. - Nhiệt độ định mức của Hydro lạnh : 420C - Nhiệt độ tối thiểu của Hydro lạnh không dưới: 200C - Độ sạch của Hydro không nhỏ hơn: 98% - Độ ẩm của Hydro không quá : 20% - Nồng độ oxi lẫn trong Hydro không quá: 1,2% 2.2.3. Hệ thống làm mát cuộn dây stator và thông số định mức của nƣớc cất: 2.2.3.1. Hệ thống làm mát cuộn dây stator: Hệ thống làm mát cuộn dây stator bằng nước cất được thực hiện theo chu trình kín : Bơm – các bộ trao đổi nhiệt – các bộ lọc – cuộn dây stator – bình chứa 1,5m3 – Bơm. Để giám sát yêu cầu của nước cất làm mát cuộn dây stator, trên hệ thống cung cấp có gắn các thiết bị đo, kiểm tra, giám sát: lưu lượng, áp suất, độ dẫn, nhiệt độ, nồng độ khí hydro Các thiết bị này cho phép hiển thị các thông số cảu quá trình trên màn hình điều khiển của tổ máy. 2.2.3.2. Các thông số kỹ thuật của nước cất: Nước cất dùng làm mát cuộn dây stator của máy phát TBB-320-2T3 phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Điện trở suất ở 250C: 200kΩ.cm - Điện trở suất nhỏ nhất cho phép: 100 kΩ.cm - Độ dẫn điện riêng ở 250C không quá: 5μS/cm - Nồng độ PH ở 250C : 8,5 - Độ lệch cho phép của PH: ±0,5 - Hàm lượng đồng lớn nhất cho phép: 100μg/kg 59
  59. - Hàm lượng oxi lớn nhất cho phép: 400 μg/kg - Nhiệt độ định mức của nước cất đầu vào: 420C - Độ lệch cho phép của nhiệt độ định mức nước cất: -100C - Áp suất định mức nước cất đầu vào: 3,5 kg/cm2 - Áp suất định mức đầu ra: 1,8 kg/cm2 - Lưu lượng định mức của nước cất làm mát: 35 m3/h - Sai lệch lưu lượng cho phép: ± 3 m3/h 2.2.4. Hệ thống làm mát nƣớc cất, làm mát Hydro và các thông số kỹ thuật của chúng 2.2.4.1. Hệ thống làm mát nước cất: a. Đặc điểm: Nước cất sau khi đi qua cuộn dây stator sẽ bị nóng lên, nó sẽ được đưa qua bộ trao đổi nhiệt nhằm giảm nhiệt độ xuống còn 350C để tiếp tục thực hiện chu trình làm mát cuộn dây stator. b. Thông số của nước tuần hoàn vào các bộ tao đổi nhiệt: Nước cất tuần hoàn được bơm vào các bộ trao đổi nhiệt để làm giảm nhiệt độ của nước cất có các thông số kỹ thuật như sau: - Số lượng bộ trao đổi nhiệt ( có dự phòng ): 2 bộ - Nhiệt độ định mức của nước tuần hoàn: 350C - Nhiệt độ thấp nhất cho phép của nước tuần hoàn: 150C - Áp suất cực đại của nước tuần hoàn vào bộ trao đổi nhiệt: 4,0 kg/cm2 - Lưu lượng định mức của nước tuần hoàn qua một bộ trao đổi nhiệt: 150 m3/h 60
  60. 2.2.4.2. Hệ thống làm mát hydro: a. Đặc điểm: Hydro trong thân máy phát được các quạt rotor thổi tạo thành 4 vòng tuần hoàn đi qua 4 bộ làm mát đặt tại 4 góc của máy phát. b. Thông số kỹ thuật hệ thống nước làm mát khí hydro: - Số lượng bộ làm mát: 4 bộ - Nhiệt độ định mức của nước tuần hoàn vào các bộ làm mát: 350C - Nhiệt độ thấp nhất cho phép nước tuần hoàn vào các bộ làm mát: 150C - Áp suất cực đại của nước tuần hoàn vào các bộ làm mát: 4,0 kg/cm2 - Áp suất đầu ra của nước tuần hoàn vào các bộ làm mát: 1,2 kg/cm2 - Lưu lượng định mức của nước tuần hoàn qua một bộ làm mát: 150 m3/h 2.2.5. Hệ thống dầu chèn trục máy phát và thông số kỹ thuật của chúng 2.2.5.1. Đặc điểm chính: Dầu từ khoang sạch của bể dầu tuabin được bơm hút qua bộ làm mát ( 02 bộ, 1 làm việc và 1 dự phòng ). Sau đó chúng được đưa qua các bộ lọc cơ khí và lọc từ nhằm loại bỏ hoàn toàn các tạp vật ra khỏi dầu chèn. Tiếp theo dầu được đưa qua thiết bị tự động điều chỉnh áp lực đảm bảo chênh lệch áp lực của dầu so với áp lực của khí hydro trong thân máy phát khoảng từ 0,7 – 0,9 kgf/cm2. Sau thiết bị tự động điều chỉnh áp lực, dầu được chia 2 nhánh : 1 nhánh đưa dầu lên bể dầu sự cố ( bình dầu sự cố được đặt ở độ cao sao cho áp lực của dầu xả từ bình này tới các bộ chèn trục tương đương với áp lực của dầu qua bộ tự động điều chỉnh áp lực ). Nhánh còn lại cấp tới các bộ chèn trục 61
  61. tại 2 đầu máy phát làm nhiệm vụ chèn trục không cho khí hydro trong thân máy phát lọt ra ngoài và làm mát ổ trục trong mọi chế độ làm việc của máy phát. Dầu sau khi vào các bộ chèn trục được xả theo 2 hướng: 98% dầu về phía không khí, 2% xả về phí hydro. Dầu thoát ra khỏi bộ chèn trục được đưa qua bình thủy lực tách khí hydro lẫn trong dầu, sau đó dầu được đưa trả về ngăn bẩn của bể dầu tuabin qua bộ lọc để đưa sang ngăn sạch tiếp tục chu kỳ chèn trục. Hệ thống dầu chèn gồm 03 bơm dầu ( 2 bơm dùng động cơ xoay chiều và 1 bơm dùng động cơ một chiều ). Ở chế độ bình thường thì 1bơm xoay chiều làm việc còn các bơm kia dự phòng. Khi áp lực dầu tụt dưới mức cho phép thì cảm biến áp suất đặt sau bộ lọc sẽ gửi xung liên động đóng bơm dự phòng vào làm việc và bơm đang làm việc được cắt ra. Nếu bơm dự phòng làm việc mà áp lực dầu vẫn không đảm bảo thì bơm 1 chiều ( bơm sự cố ) được đưa vào làm việc. 2.2.5.2. Thông số kỹ thuật: - Lưu lượng dầu chèn trục cho cả 2 bộ chèn: 200 lít/h - Nhiệt độ dầu vào các bộ chèn trục không quá: 350C÷450C - Nhiệt độ dầu ra khỏi bộ chèn trục không quá: 650C Chênh lệch áp lực dầu chèn và khí hydro trong thân máy phát: 0,7-0,9 kgf/cm2 62
  62. CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 3.1. Các Phƣơng pháp ổn định điện áp cho máy phát Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp được thiết kế theo các nguyên tắc điều khiển cơ bản. Đến nay, đã có thêm những nguyên lý hiện đại nhưng với tự động điều chỉnh điện áp thì nguyên lý kinh điển vẫn còn giữ nguyên giá trị và để hệ thống đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng cao trong điều chỉnh các nhà thiết kế đã nghiên cứu phát triển hệ thống ngày càng trở lên hoàn hảo hơn. Dấu hiệu chính đặc trưng cho một nguyên tắc điều khiển là thông tin cần thiết để tạo nên tác động tác động điều khiển và cấu trúc đường truyền tín hiệu trong hệ thống, nhận biết được các dấu hiện này là nhận biết ra hệ thống với những đặc điểm riêng trong nguyên lý xây dựng. 3.1.1. Nguyên lý điều khiển theo sai lệch Khi xây dựng hệ thống theo nguyên lý sai lệch, tác động điều khiển được thiết lập dựa trên độ sai lệch giữa đại lượng được điều chỉnh với các giá trị đặt: ε(t) = UDAT – UDO (3.1) trên cơ sở đó hệ thống sẽ tác động theo xu hướng triệt tiêu độ sai lệch ε(t). Nét đặc trưng dễ nhận thấy nhất của hệ thống bao giờ cũng sử dụng mạch phản hồi với các thiết bị đo và biến đổi (nếu cần), tín hiệu phản hồi được đưa về so sánh với tín hiệu đặt để tạo nên tín hiệu điều khiển. Ưu điểm của nguyên lý sai lệch là có thể điều khiển được những đối tượng không ổn định, khử bỏ được mọi ảnh hưởng của tất cả các loại nhiễu, điều này hoàn toàn dễ hiểu vì thông tin dùng để tạo tín hiệu điều khiển chỉ dựa vào hậu quả gây nên sai lệch mà không kể đến nguyên nhân gây ra sai lệch. Với nguyên lý này, cấu trúc của hệ thống đơn giản, không phải dùng nhiều thiết bị quan sát, đo đạc. 63
  63. Tuy vậy, với nguyên lý này cũng khó có thể tạo nên một hệ thống vừa có độ chính xác cao, ổn định tốt và lại tác động nhanh. Hệ thống sẽ luôn tồn tại sai số vì độ sai lệch là cơ sở để tạo nên tín hiệu điều khiển. Hình 3.1 trình bày hệ thống tự động điều chỉnh điện áp xây dựng theo nguyên lý độ lệch. U F C Trong đó: G - máy phát đồng bộ, Đ S Đ: Bộ đo và biến đổi (nếu cần), S: Khâu so sánh, K: Khâu khuếch đại, K KT - Cuộn dây kích từ. C: Bộ tạo tín hiệu chuẩn, KT G Hình 3-1. Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp xây dựng theo nguyên lý độ lệch. 3.1.2. Nguyên lý điều khiển theo nhiễu Nguyên lý điều khiển theo bù trừ nhiễu là nguyên lý được xây dựng trong đó tác động điều khiển được thành lập theo kết quả đo nhiễu tác động vào đối tượng. Các hệ thống khi xây dựng theo nguyên lý này làm việc với mạch hở, không có mối liên hệ ngược (phản hồi) và cấu trúc hệ thống thường được thiết kế có thiết bị bù tạo tín hiệu tác động ngược dấu với dấu của nhiễu tác động lên đối tượng. Ưu điểm của nguyên lý này là hệ thống tác động nhanh vì tác động gay nên sai lệch được đo trực tiếp, nhược điểm của nguyên lý này không có khả năng khử được tất cả các nhiễu vì làm như vậy phần tử đo sẽ rất nhiều, tạo ra một hệ thống quá phức tạp. Hình 3.2 trình bày hệ thống tự động điều chỉnh điện áp xây dựng theo nguyên lý bù trừ nhiễu. 64
  64. U F Zt Trong đó: İu G - Máy phát đòng bộ, CT - Biến dòng, Re Re - Bộ chỉnh lưu, CT İi KT - Cuộn dây kích từ, Zt - Cuộn kháng Rkt KT G Hình 3-2. Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp xây dựng theo nguyên lý bù nhiễu. Về nguyên tắc, bộ tự động điều chỉnh điện áp xây dựng theo nguyên lý bù nhiễu làm việc với thuật điều khiển: İKT = İU + İI (3.2) Phương trình (3.2) viết ở phía xoay chiều, trong đó dòng İI chính là dòng tải còn dòng İU là dòng đo điện áp máy phát rơi trên cuộn kháng Zt. Ở đây, cuộn kháng Zt là thuần cảm nên dòng İU bao giờ cũng chậm sau điện áp U một góc 900. Đồ thị véc tơ của hệ thống như hình 3.3. Ǜ İI İKT φ İU Hình 3-3. Đồ thị véc tơ hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên lý bù nhiễu. 65
  65. Trước đây, cũng với nguyên lý này một số hãng thực hiện thuật toán (3.2) thông qua biến áp phức hợp, phương trình véc tơ sức từ động viết như sau: FKT = FU +FI (3.3) Trong đó F là véc tơ sức từ động (STĐ) của cuộn dây biến áp phức hợp. Nguyên lý của hệ thống được trình bày trên hình 3.4. Trong đó: Tr là biến áp phức hợp với cuộn dây Wu mang tín hiệu điện áp dưới dạng dòng thông qua cuộ kháng Zt cuộn WI lấy tín hiệu dòng tải từ biến dòng CT, cuộn dây tổng hợp Wkt là cuộn thứ cấp. Đồ thị véc tơ cũng trên hình 3.5 lúc đó véc tơ dòng điện được thay thế bởi các véc tơ STĐ F. Vì cộng về sức điện động nên hằng số thời gian lớn hơn so với phương án cộng về điện, các quá trình quá độ dài hơn và cấu tạo vừa phức tạp lại vừa tốn kém. Chính vì các nhược điểm đó, phương án này đã dần được thay thế bằng phương án công trực tiếp về điện như trên hình 3.2 đã trình bày. U F Zt İu Tr Wkt Re Ǜ CT Ft İi Wi FKT φ Ikt KT G FU Hình 3-4. Hệ thống tự động Hình 3-5. sơ đồ véc tơ của điều chỉnh điện áp dùng biến hệ thống thực hiện bằng biến áp phức hợp áp phức hợp 66
  66. 3.1.3. Nguyên lý điều khiển kết hợp Đây là hệ thống xây dựng dựa trên kết quả liên hợp giữa hai phương pháp điều chỉnh theo độ lệch và bù trừ nhiễu. Thực hiện liên hợp để tạo nên một hệ thống có tất cả các ưu điểm của hai hệ thống và khắc phục được những khuyết điểm của cả hai tức là tránh được những vùng tối trong điều khiển. Đặc điểm của nguyên lý kết hợp là bên cạnh các mạch vòng kín tạo nên các tín hiệu phản hồi âm, còn có các mạch bù trừ tác động theo nhiễu thường là tín hiệu bù ngược dấu với nhiễu để tạo nên hướng điều chỉnh ngược lại hướng tác động của nhiễu hay các mạch phụ bù trừ sai số do tác động từ tín hiệu vào gây nên. 3.1.4. Nguyên lý điều khiển thích nghi Thực ra trong thực tế hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên lý này ít được áp dụng. Một trong những nguyên nhân mà điều khiển thích nghi chưa áp dụng cho hệ thống tự động điều chỉnh điện áp là do dây là một nguyên lý hiện đại, hệ thống điều chỉnh điện áp cũng chưa đòi hỏi khắt khe về các yêu cầu kỹ thuật và hệ thống thích nghi có cấu trúc rất phức tạp, giá thành cao Nguyên lý điều khiển thích nghi là nguyên lý điều khiển hiện đại, mang tính chất thích nghi nhờ áp dụng các phương tiện kỹ thuật đặc biệt với công nghệ cao mô phỏng hoạt động của các cơ thể sống. Với hệ thích nghi, bao giờ cũng phải sử dụng khâu quan sát để thu thập các thông tin thực tại của môi trường và các quá trình diễn ra trong hệ thống. Từ kết quả quan sát, thông tin được trung tâm xử lý dữ liệu và sử dụng vào việc điều chỉnh tham số, cấu trúc hoặc thuật toán điều khiển cho hệ thống để đạt được trạng thái mong muốn khi các điều kiện bên ngoài, bên trong thay đổi. Đặc điểm của điều khiển thích nghi là cần hai vòng điều chỉnh trong đó một vòng là cơ bản còn vòng thứ hai là vòng điều chỉnh thích nghi. 67
  67. Hệ thống điều khiển thích nghi là mang tính chất của một hệ thống phi tuyến, không dừng. Việc xây dựng bộ điều khiển thích nghi có thể thông qua phương pháp trực tiếp với việc nhận dạng thường xuyên các tham số của đối tượng trong hệ kín. Nhận dạng thông số có thể thực hiện bằng phương pháp đo thường xuyên trạng thái đối tượng dựa vào các tín hiệu vào/ra, trên cơ sở nhận dạng, chọn thuật toán điều khiển. Hình 3.6 trình bày hệ thống điều khiển thích nghi với việc nhận dạng liên tục. Đối tượng Bộ điều điều khiển khiển NHẬN DẠNG Cơ cấu thích nghi Hình 3-6. Hệ thống điều khiển thích nghi với việc nhận dạng liên tục Một phương pháp khác cũng có thể thực hiện gián tiếp thông qua phiếm hàm liên tục của hệ kín như trình bày trên hình 3-7 trong đó phiếm hàm mục tiêu có thể được xây dựng trên cơ sở các chỉ tiêu chất lượng động của hệ thống như độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ 68
  68. Đối tượng Bộ điều điều khiển khiển Chỉnh Định Phiếm Hàm Mục Tiêu Hình 3-7. Điều khiển thích nghi với phiếm hàm mục tiêu Trong điều khiển thích nghi có thể xây dựng có thể xây dựng mô hình tự chỉnh cấu trúc, với mô hình này bộ điều khiển phải có khả năng tự chỉnh định các luật điều khiển. Việc chỉnh định các luật điều khiển cần phải xác định quan hệ giữa các giá trị được hiệu chỉnh ở đầu ra với giá trị biến đổi đầu vào và muốn thữ hiện được điều này thì cần phải có mô hình của đối tượng, có như vậy mới có thể tính toán các đầu vào tương ứng với các giá trị đầu ra cần đạt được. Dựa vào tín hiệu ra mong muốn, so sánh với tín hiệu đầu cào tương ứng của bộ điều khiển, người thiết kế hiệu chỉnh các nguyên tắc điều khiển để tạo nên chất lượng hệ thống. Khi xây dựng bộ điều khiển tự chỉnh có mô hình theo dõi thì ngoài việc chỉnh định cả tham số của bộ điều khiển còn phải chỉnh định cả than số của mô hình đối tượng. Hình 6-8 trình bày nguyên lý hệ thống điều khiển thích nghi có mô hình theo dõi trong đó hệ thống bao gồm ba thành phần: khối nhận dạng để có được mô hình đối tượng, khối phiems hàm mục tiêu trên cơ sở các chỉ tiêu chất lượng và khối tạo tín hiệu điều khiển có nhiệm vụ lựa chọn tín hiệu điều khiển u(t). 69
  69. Phiếm Hàm Mô Hình Nhận Dạng Mục Tiêu Đối Tượng Tạo Tín Hiệu Đối Tượng Điều Khiển Hình 3-8. Điều khiển thích nghi có mô hình theo dõi 3.2. Hệ thống điều khiển và điều chỉnh kích từ máy phát. 3.2.1. Chức năng của hệ thống điều khiển và điều chỉnh. - Điều chỉnh pha xung của chỉnh lưu thyristor. - Điều chỉnh tự động điện áp máy phát phù hợp với đặc tính đã cho. - Thay đổi từ xa và tại chỗ điểm đặt điện áp máy phát trong phạm vi các giới hạn đã định sẵn. - Điều khiển điện áp stator máy phát cùng đến sự quan tâm đến độ lệch điện áp và tần số, phát sinh tần số và dòng điện rotor. - Hạn chế quá tải bằng sự quan tâm đến dòng điện rotor và stator máy phát với thời gian trễ, thời gian tỷ lệ tương ứng với hệ số quá tải. - Gới hạn dòng điện phản kháng được tiêu thụ bởi máy phát bằng sự quan tâm tới dòng điện tác dụng ( giới hạn kích từ cực tiểu ). - Giới hạn điện áp máy phát bằng sự quan tâm đến sự thay đổi tần số. - Cung cấp chế độ cho phép phù hợp với thiết bị PF. 70
  70. - Điều chỉnh tự động với sự quan tâm tới công suất phản kháng máy phát. - Tự động giảm tải máy phát đến không còn công suất kháng. - Điều chỉnh bằng tay kích từ bằng cách điều chỉnh dòng rotor. - Cung cấp chế độ kích từ ban đầu. - Bảo vệ tác động nhanh chỉnh lưu thyristor chống các dạng ngắn mạch. - Diệt từ máy phát bằng cách chuyển đổi chỉnh lưu thyristor sang chế độ đảo. - Điều chỉnh chính xác điện áp máy phát bằng điện áp lưới. - Điều khiển tự động khả năng làm việc của thiết bị hệ thống kích từ. - Cảnh báo khẩn cấp, tại chỗ và từ xa tín hiệu hư hỏng hệ thống kích từ. 3.2.2. Các thiết bị lắp đặt trong hệ thống điều khiển và điều chỉnh. a. Khi quay khung: - ngăn nguồn điện AG1. - Bảng điều khiển AG2. - Ngăn điều khiển bộ chỉnh lưu AG3. - Bộ điều chỉnh kích từ AVR1 AG4. - Bộ điều chỉnh kích từ AVR2 AG5. - Ngăn các thiết bị đầu ra Ag6. - Ngăn các thiết bị đầu ra AG7. b. Khi cố định khung. - Các khối đầu bắt dây dự phòng với các cặp quang điện tử đầu vào giao diện rời rạc. - Các khối đầu bắt dây các tín hiệu vào ra. 71
  71. - Các khối bắt dây dự phòng với các module relay của thiết bị đầu ra rời rạc. - Bên trong khối đầu bắt dây nối các tín hiệu từ máy biến dòng được lắp vào pha A và pha C từ bộ phận nguồn điện. - Thiết bị đóng cắt các mạch cung cấp điện thứ yếu, ánh sáng, các mạch của bộ sấy. - Thiết bị để cách ly khi quan sát bộ điều khiển trong bảng điều khiển CRS từ hệ thống điều khiển tự động ICMS của tủ điện. - Thiết bị chỉ báo của bộ phận chia dòng thyristor - Relay điều khiển điện áp máy phát. 72
  72. Hình Hình 3 GS01 GS02 - 9: A, B, C N Sơ đồ điện dùng tự xoay chiều, chiềumột thốnghệ kích từ. GS03 PE SF13 SF3 SF15 SF7 SF8 SF9 SF16 SF18 SF19 SF17 SF27 SF28 SF29 SF11 SF21 SF12 SF23 SF22 SF20 SF14 SF24 SF6 SF10 73 AVR1 AVR2 AK1 TMU AK2 AVR1 AVR2 CRS
  73. 3.2.3. Nguyên lý hoạt động. Hệ thống điều khiển và điều chỉnh gồm có có 2 bộ điều chỉnh kích từ bộ vi xử lý độc lập AVR1 và AVR2, một trong 2 bộ ở chế độ làm việc, bộ còn lại ở chế độ dự phòng. Điều chỉnh điện áp được thực hiện bởi quy luật PID với hệ số khuếch đại cao bởi sự quan tâm tới độ lệch điện áp trong dải tần số thấp và với độ lệch bị giảm trong dải tần số các dao động điện cơ. Khi lệnh đến các giới hạn của ổn định tĩnh và ổn định động, để cải thiện độ rung của các dao động dạng cột – nguy hiểm, nguyên lý điều chỉnh được bổ sung đến mức ổn định động trên cơ sở phát sinh từ tần số và sự thay đổi tần số, đo công suất tác dụng dòng điện rotor bắt nguồn từ hệ thống ổn định PSS, hệ thống ổn định được đóng cắt tự động tại thời điểm máy phát nối vào lưới. Khi máy phát điện vận hành không tải sự điều chỉnh toàn bộ tương ứng sảy ra. Ngoài ra, chế độ điều chỉnh bằng tay dòng điện kích từ cũng được cung cấp. thay đổi bắt đầu điều chỉnh bằng tay bởi lệnh của nhân viên vận hành hoặc tự động trong trường hợp hư hỏng một phần của bộ điều chỉnh, khi bộ điều chỉnh không làm việc được. Mỗi bộ điều chỉnh gồm có hệ thống điều khiển PI. Các bộ điều chỉnh sinh ra các xung để điều khiển các thyristor và điều khiển pha của chúng để phù hợp với các tín hiệu tương tự và rời rạc ở các đầu vào các bộ điều chỉnh. Các xung từ đầu ra AVR2 đến ngăn của các bộ điều chỉnh đầu ra AG7, ở đó tần số được làm đầy và khuếch đại sảy ra, khi đó chúng gửi đến các thiết bị đầu ra UZ của các bộ chuyển đổi thyristor. 74
  74. AVR1 điều khiển các thyristor của các cầu chỉnh lưu AM1, AM2, AM3 và AVR2 điều khiển các thyristor của các cầu chỉnh lưu AM4, AM5, AM6 tại đó. Điện áp máy phát được truyền tới AVR1 từ máy biến điện áp qua aptomat tự động F03 và tới AVR2 từ máy biến điện áp qua aptomat tự động F04. Dòng điện pha B máy phát điện được cấp tới AVR1 và AVR2 từ các máy biến dòng riêng biệt. Điện áp lưới được cấp tới AVR1 từ máy biến áp qua aptomat tự động F09 tới AVR2 từ máy biến áp qua aptomat tự động F10. Như vậy, hệ thống kích từ có 2 kênh được điều chỉnh kênh 1 và kênh 2. Kênh 1 gồm có AVR1, ngăn của thiết bị đầu ra AG6, các cầu chỉnh lưu AM1, AM2, AM3 với hệ thống làm mát và thiết bị cung cấp điện, truyền các tín hiệu đầu vào và giám sát hoạt động. Kênh 2 gồm có AVR2, ngăn của thiết bị điều khiển đầu ra AG7, các cầu chỉnh lưu AM4, AM5, AM6 với hệ thống làm mát và thiết bị cung cấp điện, truyền tín hiệu đầu vào và giám sát hoạt động. Mỗi kênh điều chỉnh có hệ thống cấp điện độc lập của chính nó, hệ thống này được trang bị 2 nguồn: Điện áp 400V, 50Hz ( cấp nguồn điện chính ), điện áp 220V từ ắc quy ( cấp nguồn điện dự phòng ). Cung cấp điện áp được cung cấp từ PS qua aptomat tự động: SF13 (400V, 50Hz ), SF14( 220V ) cho kênh 1, SF23( 400V, 50HZ ), SF24( 220V ) cho kênh 2. Tại thời điểm cung cấp điện AVR1 cần phải được hoạt động cho sự điều chỉnh điện áp máy phát. AVR2 trong trạng thái dự phòng nóng. 75
  75. Nếu nguồn điện được cấp không cùng một lúc, mà bộ điều chỉnh đó cần phải đưa vào hoạt động, sự hoạt động này với nguồn điện được cung cấp đầu tiên. Chuyển sang chế độ dự phòng được thực hiện tự động, nếu sự cố kênh đang làm việc, hoặc được thực hiện bằng tay do lệnh của nhân viên vận hành. Chuyển đổi bằng tay từ kênh sang kênh bị cấm, nếu: - Sự cố kênh dự phòng hoặc không có nguồn cấp điện dự phòng = 220V. - Những hư hỏng trong giao diện CAN được sử dụng cho sự trao đổi thông tin giữa AVR của kênh chính và kênh dự phòng. - Điều khiển các chế độ vận hành của hệ thống kích từ có thể được thực hiện từ CCR hoặc bàn điều khiển tại chỗ AG2. Khi điều khiển từ xa các tín hiệu điều khiển tại chỗ bị chặn lại và ngược lại. AVR dự phòng hoạt động trong chế độ theo dõi ( đảm bảo cho sự ổn định các tham số kích từ khi chuyển đổi kênh ), các bộ giám sát khả năng làm việc của bộ điều chỉnh làm việc, mỗi bộ thực hiện chương trình kiểm tra tự động của chính nó. Phần mềm các bộ điều chỉnh gồm có các chương trình cho phép phân tích các bộ truyền tín hiệu rời rạc và số của các tham số vận hành. Dựa trên cơ sở phân tích thông tin này cảnh báo các tín hiệu. Các tín hiệu của một phần hoặc toàn bộ sự cố của bộ điều chỉnh được đưa ra. Trong trường hợp sự cố một phần chức năng điều khiển được nâng lên tối đa tự động điều chỉnh dòng kích từ ( điều chỉnh bằng tay ). Nếu kênh dự phòng có lệnh làm việc, nó cần phải đưa vào hoạt động. trong trường hợp hư hỏng toàn bộ chuyển đổi không điều kiện tới kênh dự phòng sảy ra. Cùng lúc đó thông tin chuẩn đoán được phát ra, thông tin đó làm đơn giản hóa sự tìm kiếm hư hỏng 76
  76. Ngăn điều khiển của bộ chỉnh lưu làm việc AG3 để chuyển đổi các tín hiệu ở tại đầu vào của nó và truyền chúng về bàn điều khiển AG2. Các tín hiệu này đến ngăn đầu vào: - Các xung điều khiển từ các đầu ra của AVR1 và AVR2. - Các tín hiệu xung từ các máy biến áp khuếch đại cao tần của các mạch RC. - Từ các bộ truyền dòng điện của các cầu chỉnh lưu thyristor. Nếu dãy xung ở tại các đầu ra của AVR1, AVR2 nhiễu loạn hoặc nếu chúng biến mất, các tín hiệu logic “FULSES 1 FAILURE” hoặc “FULSES2 FAILURE” lần lượt được phát ra. Các tín hiệu xung lực của các máy biến áp khuếch đại cao tần các mạch RC được chuyển thành các tín hiệu logic có thể hoặc không có dòng điện điều khiển của các mạch RC gửi các đầu vào rời rạc của bàn điều khiển bộ điều khiển AG2. Các tín hiệu tương ứng với các dòng điện pha của các cầu thyristor được chuyển đổi thành điện áp một chiều, điện áp này tương ứng với các giá trị dòng điện trung bình của bàn điều khiển AG2, ở đó chúng được sử lý theo lệnh dò tìm các hư hỏng trong hoạt động của thyristor. Bảng điều khiển AG2 dùng để điều khiển kích từ máy phát tại chỗ và giám sát trạng thái hệ thống kích từ. Bảng điều khiển được trang bị cùng với:  Các phần tử để điều khiển tại chỗ: - Công tắc chuyển mạch “LOCAL – REMOTE”- để lựa chọn chế độ điều khiển hệ thống kích từ. - Công tắc chuyển mạch tự tái lập : Excitation ON-Excitation OFF” để kích từ ban đầu cho máy phát điện (“Excitation ON”) và diệt từ máy phát bằng sự đảo ngược chỉnh lưu thyristor (“Excitation OFF”). 77