Có nhiều cách hòa đồng bộ và gọi tải khác nhau nên thường người ta áp dụng phương thức hòa cho từng máy trong cụm máy hoặc nhiều máy, thường vấn đề thiếu tải thì các máy khác bắt đầu gọi từng máy chạy hoặc vài máy chạy để đáp ứng tải.
Về vấn đề gọi máy để chạy thì người ta áp dụng các kỹ thuật hòa như sử dụng bo Deepsea hoặc CoMap, Datakom để hòa.
Về việc hòa cho từng máy thường các máy phải cùng điện áp, cùng tốc độ và cùng tần số thì hệ thống điện tử nhận diện an toàn và cho hệ thống hòa lẫn nhau nói về hòa động bộ thực tế ra là mắc song song nhiều máy phát điện lại với nhau theo cơ chế điện tử.
Ngày xưa, người ta sử dụng hòa động bộ máy phát điện theo phương pháp hòa thủ công hoặc người ta gọi là hòa đèn là sử dụng 02 hệ thống đèn cho 02 máy phát điện nếu sử dụng hòa 02 máy, khi hệ thống cân bằng, đèn sáng đều là chế độ hòa được khởi động.
Ngày hôm nay do sử dụng vi xử lý hệ thống tự cân đo rồi hòa với nhau, và mở rông thêm phần gọi máy vì thiếu tải hoặc tắt máy vì đã dư tải.
Trong nguyên tắc khi hòa đồng bộ các máy lại với nhau thì người ta tính công suất cho 4 máy, và thường hệ thống sẽ có 5 máy vì 1 máy sẵn sàng ở chế độ chờ nếu 1 trong 4 máy có hư hỏng thì máy số 5 sẽ làm việc.
1. Thế nào là một hệ thống máy phát điện song song?
Một hệ thống máy phát điện làm việc song song khi có nhiều máy cùng cấp cho một tải hoặc một hệ thống tải chung.
Hệ thống này được sử dụng để tăng khả năng cung cấp điện cho hệ thống [nhà máy điện, lưới điện quốc gia,…], do công suất của một tổ máy phát điện nhỏ hơn công suất phụ tải đòi hỏi.
2. Những điều kiện để máy phát điện làm việc song song?
Máy phát điện muốn làm việc song song phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản như sau:
– Điện áp của các máy phát phải bằng nhau: thường thì độ sai lệch điện áp của các máy không được lớn hơn 5%
– Tần số các máy phát phải bằng nhau: nếu không bằng nhau sẽ có hiện tượng phân bố tải không điều trên các máy
– Thứ tự pha các máy phải giống nhau.
Ngoài hai điều kiện trên, để hệ thống làm việc ổn định, an toàn cần được trang bị thêm:
– Thiết bị điều chỉnh điện áp cho và tần số để điều chỉnh tình trang phân chia tải [P, Q] cho các tổ máy;
– Thiết bị đo lường và bảo vệ cho từng máy và cho hệ thống.
3. Thế nào là hòa đồng bộ [synchronize]? Hòa đồng bộ là quá trình đưa các máy hoặc các hệ thống đang làm việc riêng lẽ vào làm việc chung [hay song song] với nhau.
4. Thời điểm hòa đồng bộ là gì? là thời điểm thích hợp để đóng các thiết bị đóng cắt cho phép đưa đưa các máy hoặc các hệ thống đang làm việc riêng lẽ vào làm việc chung [hay song song]
5. Thời điểm hòa đồng bộ phải hội đủ các điều kiện nào?
– Hai hệ thống phải có cùng tần số, điện áp và thứ tự pha.
– Hai hệ thống phải có cùng pha, độ lệch pha tại thời điểm đóng thiết bị đóng cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ lớn của dòng điện sang bằng chạy quẩn trong các tổ máy phát.
6. Hệ thống hòa đồng bộ [synchronize system] là gì? Hệ thống hòa đồng bộ là hệ thống thực hiện các công việc để đưa các máy phát hay các hệ thống vào làm việc song song vơi nhau.
7. Chức năng của hệ thống hòa đồng bộ là gì?
– Xác định thời điểm hòa đồng bộ.
– Ra lệnh thao tác các thiết bị đóng cắt [đóng vào khi thích hợp và cắt ra khi nguy hiểm].
– Bảo vệ máy phát [tối thiểu phải bảo vệ quá dòng, chống công suất ngược] và hệ thống.
– Điều khiển quá trình phân chia tải [load sharing] giữa các máy.
8. Có phải tổ máy nào cũng có thể hòa đồng bộ với nhau?
Như đã trình bày ở trên, Máy phát điện muốn hòa đồng bộ [làm việc song song] cần phải điều chỉnh được hai tham số quan trọng nhất: tần số [F] và điện áp [U] do vậy máy phải có cấu hình tiêu chuẩn như sau:
Ngoài ra, động cơ diesel phải có cơ cấu điều khiển nhiên liệu [tốc độ] để đạt tần số mong muốn [EFC- Electronic Fuel Control]
Các cấu trúc điển hình của hệ thống các hệ thống nguồn dự phòng song song:
– Hai hoặc nhiều máy làm việc song song
– Hai hoặc nhiều máy làm việc song song với hệ thống ATS
– Một máy làm việc song song với lưới
– Hai hoặc nhiều máy làm việc song song với nhau và với lưới điện
Máy phát điện
1. Hai hoặc nhiều máy làm việc song song.
Hệ thống này được sử dụng khi có hơn một máy phát điện trong cấp nguồn cho một tải chung.
– Cấu hình này cho phép ta chọn bất kì một hay nhiều máy trong hệ thống làm việc theo nhu cầu phụ tải thực tế [có thể thực hiện tự động hoặc từ người vận hành]
– Chuyển tải từ máy này sang máy khác mà không bị mất điện.
Cấu hình hệ thống này bao gồm:
Hai hay nhiều tồ máy máy phát có đầy đủ các cấu hình cần thiết để làm việc song song Mỗi máy phát điện có 1 bộ điều khiển hòa đồng bộ gồm:
+ Bộ điều chỉnh U-F giữ chức năng load sharing: đo lường các thông số [dòng, áp, công suất] của máy và của bus chung từ đó đưa các lệnh điều khiển tốc độ động cơ sơ cấp và điều khiển kích từ của máy phát điện đồng bộ [altenater] từ đó điều chỉnh được công suất tác dụng P và công suất phản khán Q.
+ Bộ điều khiển: xác định thời điểm đồng bộ, đóng cắt, bảo vệ máy phát.
+ Panel hiển thị: hiển thị các tham số đo lường, giao diện với người vận hành [MMI], lập trình cài đặt tham số.
+ Các thiết bị đo lường: dòng, áp, tần số,…
+ Hệ thống truyền thông nội bộ [song song hoặc canbus]
Truyền thông giữa các máy [canbus, modbus, profile bus,…]
Truyền thông với máy tính [PC] bằng giao thức RS232, ethernet,…
2. Hai hoặc nhiều máy làm việc song song với hệ thống ATS:
Hệ thống được sử dụng khi nguồn dự phòng có nhiều máy phát. Ngoài các chức năng như cấu hình 1, Nó có thêm chức năng tự động khởi động hệ thống và chuyển tải từ nguồn lưới sang nguồn dự phòng khi nguồn lưới bị mất hoặc bị sự cố.
Ngoài cấu hình tối thiểu như hình 1, hệ thống này còn có thêm bộ phận kiểm soát trạng thái nguồn lưới và hệ thống điều khiển ATS. Khi mất nguồn lưới, hệ thống tự nhận biết và ra lệnh khởi động hệ thống máy phát, hòa đồng bộ, cắt máy cắt lưới và đóng máy cắt cho phép tải sử dụng điện dự phòng.
Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và có tay nghề cao, chúng tôi nhận hòa đồng bộ các hệ thống máy phát điện. Nếu quý khách có nhu cầu xin liên hệ với chúng tôi để được tư vấn thêm.
Hòa đồng bộ hai máy phát điện
Trong mỗi nhà máy điện thường đặt nhiều máy điện đồng bộ và nói chung các nhà máy điện đều làm việc trong hệ thống điện lực.
Việc nối các máy phát điện làm việc chung trong hệ thống điện lực là cần thiết vì nó có ưu điểm:
– Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện,
– Sử dụng hợp lý nguồn năng lượng như về mùa mưa lũ cho các nhà máy thuỷ điện làm việc với công suất lớn để giảm công suất của các trạm nhiệt điện, tiết kiệm than, dầu trong thời gian đó …
– Do đảm bảo tính liên tục cung cấp điện nên đã giảm được vốn đầu tư do không phải đặt các máy dự phòng.
1- Điều kiện để ghép song song hai máy phát điện
Khi ghép một máy phát điện làm việc song song với hệ thống điện lực hoặc với một máy phát điện khác phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Điện áp của máy phát UF phải bằng điện áp của lưới UL.
- Tần số của máy phát fF phải bằng tần số lưới fL.
- Thứ tự pha của máy phát phải giống thứ tự pha của lưới.
- Điện áp của máy phát và của lưới phải trùng pha nhau.
Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp của máy phát UF được thực hiện bằng cách thay đổi dòng kích từ của máy, còn tần số fF của máy được điều chỉnh bằng cách thay đổi mômen quay [tốc độ] của động cơ sơ cấp kéo máy phát. Sự trùng pha giữa điện áp của máy phát và điện áp của lưới được kiểm tra bằng đèn, vonmét chỉ không hoặc dụng cụ đồng bộ. Thứ tự pha của máy phát được kiểm tra bằng dụng cụ kiểm tra thứ tự pha và thường chỉ kiểm tra một lần sau khi lắp đặt máy và hoà đồng bộ với lưới lần đầu tiên.
Ghép song song máy phát vào lưới theo các điều kiện trên gọi là hoà đồng bộ chính xác.
2. Các phương pháp hoà đồng bộ chính xác
– Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu ánh sáng đèn.
– Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu điện từ.
2.1 Hoà đồng bộ bằng bộ hoà đồng bộ kiểu ánh sáng đèn.
Bộ hoà này dùng cho các máy phát điện có công suất nhỏ. Có hai kiểu nối các đèn trong bộ hoà: kiểu nối “tối” [hình 13-6a] và kiểu ánh sáng đèn “quay” [hình 13-6b].
- Hoà đồng bộ bằng bộ hoà kiểu ánh sáng đèn nối theo kiểu nối tối.
Trong sơ đồ hình 13-6a, F1 là máy phát điện đang làm việc, F2 là máy phát điện cần ghép song song với máy phát F1. Bộ hoà kiểu ánh sáng đèn được hình thành bởi ba ngọn đèn 1, 2 và 3.
Các đèn của bộ hoà được nối giữa hai đầu tương ứng của cầu dao D2.
Trong quá trình hoà, phải điều chỉnh đồng thời điện áp UF và tần số fF của máy phát F2.
Điện áp máy phát UF được kiểm tra theo điều kiện UF = UL bằng vôn mét V có cầu dao đổi nối.
Tần số và thứ tự pha được kiểm tra bằng bộ đồng bộ với ba đèn 1, 2 và 3.
-
- Điện áp đặt vào ba đèn chính là hiệu số các điện áp pha tương ứng của máy phát và của lưới [hình 13-7a].
- Hai hình sao điện áp của máy phát và của lưới đang quay với tốc độ ωF = 2πfF và ωL = 2πfL.
- Khi tần số fF ≠ fL thì điện áp đặt vào các đèn UF – UL sẽ có tần số fF – fL.
- Nếu thứ tự pha của máy phát và của lưới giống nhau thì điện áp đặt vào ba đèn sẽ giống nhau và thay đổi trong phạm vi 0 ≤ ΔU ≤ 2UF, cả ba đèn sẽ cùng tối và cùng sáng như nhau với tần số fF – fL.
- Điều chỉnh tần số fF của máy phát F2 sao cho chu kỳ sáng và tối bằng 3 ÷ 5 giây, chờ lúc các đèn tắt hẳn [là lúc điện áp của máy phát và của lưới trùng pha nhau] thì đóng cầu dao hoà D2, việc ghép song song máy phát với lưới được hoàn thành.
- Hoà đồng bộ bằng bộ hoà nối theo kiểu ánh sáng đèn “quay”
Khi hoà đồng bộ theo kiểu ánh sáng đèn “quay” [hình 13-6b] thì hai trong ba đèn phải được nối vào các đầu không tương ứng của cầu dao D2, ví dụ đèn 2 và đèn 3.
Nếu thứ tự pha giống nhau thì khi tần số fF ≠ fL, các đèn 1, 2, 3 sẽ lần lượt thay nhau sáng, tối tạo thành ánh sáng đèn “quay”.
Sở dĩ như vậy là vì điện áp đặt vào các đèn không bằng nhau, chúng thay đổi lần lượt trong phạm vi 0 ≤ ΔU ≤ 2UF như trên hình 13-7b.
- Khi fF > fL, ánh sáng quay theo chiều này thì khi fF < fL ánh sáng quay theo chiều ngược lại.
- Điều chỉnh cho fF = fL và tốc độ ánh sáng quay thật chậm [fF ≈ fL], chờ đến khi đèn không nối chéo [đèn 1] tắt hẳn, các đèn nối chéo [2 và 3] sáng bằng nhau [đó là lúc các điện áp của máy phát và của lưới trùng pha nhau] thì đóng cầu dao hoà D2.
- Chú ý: Khi hoà dùng bộ hoà kiểu ánh sáng đèn, nếu nối theo sơ đồ nối “tối” mà nhận được kết quả là ánh sáng đèn “quay” hoặc khi nối theo sơ đồ ánh sáng đèn “quay” mà kết quả nhận được các đèn cùng sáng cùng tối thì thứ tự pha của máy phát đã khác thứ tự pha của lưới. Trong trường hợp đó chỉ cần tráo hai trong ba pha của máy phát điện nối với cầu dao D2 là được.
Ở các nhà máy điện có đặt các máy phát có công suất lớn, để kiểm tra các điều kiện ghép song song máy phát điện vào lưới người ta dùng bộ đồng bộ kiểu điện từ, gọi là cột đồng bộ.
Cột đồng bộ gồm ba dụng cụ đo sau: một vôn mét có hai kim, một kim chỉ UF và một kim chỉ UL, một tần số kế có hai kim để chỉ đồng thời tần số máy phát fF và tần số lưới fL và một đồng bộ kế làm việc theo nguyên lý từ trường quay có kim quay với tần số fF – fL. Tốc độ quay của kim đồng bộ kế phụ thuộc vào trị số fF – fL, chiều quay của kim thuận hay ngược chiều kim đồng hồ tuỳ thuộc vào fF > fL hay fF < fL.
Trong quá trình hoà, điều chỉnh cho fF = fL và kim quay thật chậm [fF ≈ fL], thời điểm đóng cầu dao hoà là lúc kim của đồng bộ kế trùng với vạch thẳng đứng và hướng lên trên.
Việc hoà đồng bộ chính xác máy phát điện đòi hỏi nhân viên vận hành phải thao tác thật thành thục và tập trung chú ý cao độ để tránh thao tác nhầm, nhất là khi trong lưới đang có sự cố.
Để giảm nhẹ công việc cho nhân viên thao tác và tránh nhầm lẫn có thể xảy ra sự cố, ta có thể dùng bộ hoà đồng bộ tự động: Tự động điều chỉnh UF và fF của máy phát và tự động đóng cầu dao khi các điều kiện hoà được đảm bảo.
Vì khi trong lưới đang có sự cố, UL và fL luôn thay đổi nên quá trình hoà tự động thường kéo dài 5 đến 10 phút.
3 . Phương pháp hoà tự đồng bộ.
Ghép song song máy phát với lưới điện thep phương pháp tự đồng bộ được tiến hành như sau:
Quay máy phát không được kích thích [UF = 0] với dây quấn kích thích được nối tắt qua điện trở diệt từ đến tốc độ xấp xỉ tốc độ đồng bộ [sai khác khoảng 2%], không cần kiểm tra tần số, trị số và góc pha của điện áp, đóng cầu dao ghép máy phát vào lưới điện. Sau đó lập tức đóng kích thích cho máy phát điện, do tác dụng của mômen đồng bộ, máy phát được lôi vào đồng bộ [fF = fL], việc ghép máy phát vào làm việc song song với lưới được hoàn thành.
Chú ý: Việc đóng cầu dao nối máy phát chưa được kích thích với lưới có UL tương đương với trường hợp ngắn mạch đột nhiên của lưới. Tuy nhiên, do trên lưới có tổng trở của các phần tử [như máy biến áp tăng áp, đường dây …] và tổng trở của bản thân máy phát điện nên dòng điện xung chạy trong máy phát điện không vượt quá ba hoặc bốn lần dòng điện định mức.
- Vì dây quấn kích thích được nối tắt qua điện trở diệt từ nên dòng điện xung quá độ giảm rất nhanh [hình 24-3].
- Phương pháp hoà tự đồng bộ chỉ được phép sử dụng trong trường hợp Ixg < 3,5 Iđm
-
Chúc các bạn thành công !
Bạn gặp khó khăn trong tính toán thiết kế hệ thống điện .Hãy đăng ký học thử miễn phí 01 buổi cùng các chuyên gia của chúng tôi . Chúng tôi sẽ giúp bạn
Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !
Bài viết liên quan:
- TCVN 7447 – Bộ tiêu chuẩn quan trọng nhất đối với dân M&E
- Các đặc tính công nghệ và các tiêu chuẩn đánh giá cấu trúc lưới trung và hạ thế
- Cấu tạo nguyên lý làm việc của chống sét van [lightning arrester] và cầu chì tự rơi FCO[Fuse cut out]
- Sóng hài và phương pháp lựa chọn dây trung tính trong hệ thống điện