CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN Học phần: Tự động hóa hệ thống điện Các hệ thống kích từ máy phát điện đồng bộ, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng - Sơ đồ nguyên lý đặc tính hệ thống kích từ máy phát điện chiều: Uf ikt (rkt + Rdc) Ufg + h + rkt i kt ikt rkt ( Rdc= 0) Rdc ikt ikt0 Uk iktgh If t - C B Các hệ thống điều chỉnh kích từ máy phát đồng thực thay đổi dòng điện kích từ cuộn dây roto máy phát điện để điều chỉnh điện ấp công suất phản kháng Tùy theo kết cấu hệ thống cung cấp dòng điện kích từ chiều mà kết cấu nguyên lý làm việc máy tự động điều chỉnh kích từ máy phát điện khác Hệ tự động điều chỉnh kích từ có ưu nhược điểm riêng, với hệ thống kích từ máy phát điện chiều có ưu, nhược điểm là: - Ưu điểm: Máy phát điện chiều có cuộn kích tích KT KT2 Cuộn kích thích, KT1 nối song song với phần ứng qua điện trở điều chỉnh R đc, đảm bảo tự kích thích cho máy điện chiều Cuộn kích thích thứ hai KT nối đầu máy tự động điều chỉnh kích từ TĐK + Khi khởi động máy phát điện, dòng điện kích thích ban đầu từ dư máy kích thích tạo nên + Điện áp cực máy phát điện tương ứng với từ dư ban đầu máy kích thích khoảng (0,05 – 0,2) U đmf, xuất điện áp kích thíc, q trình tự kích làm cho điện áp cực máy phát tăng nhanh đến trị số U f0 Khi giảng trị số Rđc độ dốc đặc tính ngồi giảm làm cho điện áp cực máy kích thích U f tăng + Dựa vào đặc tính từ hóa lõi thép để mở rộng dải điều chỉnh ta dùng TĐK nhiều tầng - Nhược điểm: + Có thể bị nối nhầm cực cuộn dây + Do điện áp cực máy phát điện đạt (0,05- 0,2)U đmF muốn tăng lên phải tăng ikt qua Rkt + Các máy phát điện tua bin công suất từ 150 đến 800MW đòi hỏi cơng suất kích từ khoảng 0,4 – 0,6% (đơi lớn hơn) cơng suất d định máy phát Việc chế tạo máy kích thích chiều với công suất lớn phức tạp kết cấu (đặc biệt hệ thống vành góp chổi than) khơng kinh tế - Sơ đồ nguyên lý hệ thống kích từ máy phát điện xoay chiều tần số cao: Ikt = If KT1 * + MKTP * KT3 KT2 TĐK iTDK * CL1 RT + 400-500HZ CL2 + Uf _ BU Các hệ thống điều chỉnh kích từ máy phát đồng thực thay đổi dòng điện kích từ cuộn dây roto máy phát điện để điều chỉnh điện ấp công suất phản kháng Tùy theo kết cấu hệ thống cung cấp dòng điện kích từ chiều mà kết cấu nguyên lý làm việc máy tự động điều chỉnh kích từ máy phát điện khác Hệ tự động điều chỉnh kích từ có ưu nhược điểm riêng, với hệ thống kích từ máy phát điện chiều có ưu, nhược điểm là: - Ưu điểm: Máy kích thích xoay chiều tần số cao có cuộn dây kích từ: + Cuộn kích từ KT nối nối tiếp với cuộn dây rô to máy phát đồng có dòng điện chỉnh lưu chạy qua tạo nên từ thơng kích thích cho máy kích thích Ảnh hưởng từ thơng kích thích điều chỉnh điện trở mắc song song với cuộn kích thích KT + Cuộn kích từ phụ KT có từ thơng bổ trợ cho từ thơng cuộn kích từ KT1, để làm tăng giới hạn kích từ chế độ kích tự cưỡng + Cuộn kích từ phụ KT3 đấu với đầu máy tự động điều chỉnh kích từ TĐK, từ thông cuộn thường ngược chiều với từ thơng cuộn kích từ KT1 - Nhược điểm: Đối với hệ thống kích từ mày phát xoay chiều tần số cao khắc phục nhược điểm hệ thống kích từ máy phát điện chiều hệ thống vấn dùng cho máy phát nhiệt điện cơng suất lớn có nhược điểm điện áp đầu cực máy phát điện thay đổi giới hạn hẹp, nên thay đổi dòng điện kích từ giới hạn rộng - Sơ đồ ngun lý hệ thống kích dòng điện chỉnh lưu: + UF If BI Chỉnh lưu thyristor BU BKT TĐK - Các hệ thống điều chỉnh kích từ máy phát đồng thực thay đổi dòng điện kích từ cuộn dây roto máy phát điện để điều chỉnh điện ấp công suất phản kháng Tùy theo kết cấu hệ thống cung cấp dòng điện kích từ chiều mà kết cấu nguyên lý làm việc máy tự động điều chỉnh kích từ máy phát điện khác Hệ tự động điều chỉnh kích từ có ưu nhược điểm riêng, với hệ thống kích từ máy phát điện chiều có ưu, nhược điểm là: Dòng điện kích từ lấy từ nguồn điện áp đầu cực máy phát điện qua máy biến áp kích từ BKT chỉnh lưu Thyritor Có thể thay đổi dòng điện kích từ giới hạn rộng điện áp đầu cực máy phát điện thay đổi giới hạn hẹp, tính hiệu điều khiển từ máy tự động điều chỉnh kích từ TĐK tác động vào cực điều chỉnh Thyristor để thay đổi góc mở chúng Có thể kích thích cưỡng chế độ cố nhờ chỉnh lưu thứ Thêm vào nguồn điện áp xoay chiều trước chỉnh lưu thành phần điện áp tỉ lệ với dòng điện cuộn dây Stato máy phát điện thông qua BI đặt phía trung điểm máy phát Thành phần điện áp làm nhiện vụ bù dòng điện chế độ bình thường tăng hiệu cưỡng kích thích có ngắn mạch gần đầu cực máy phát điện, điện áp đầu cực máy phát điện giảm thấp, dòng điện cuộn dây tăng cao Câu - Tác dụng thiết bị tự động đóng lại (TĐL):Tự động đóng lại (TĐL) đóng vai trò tích cực việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ + Đối với đa số trường hợp hỏng hóc đường dây tải điện khơng thiết bị TĐL có tác dụng sau sửa chữa hỏng hóc ta đóng trở lại đường dây đường dây tiếp tục làm việc bình thường, nhanh chóng khơi phục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, giữ vững chế độ đồng ổn định hệ thống + Một số nhóm thiết bị TĐL có tác dụng nhanh chóng khơi phục việc cấp điện cho hộ tiêu thụ sau tình trạng cân công suất hệ thống điện khôi phục - Các yêu cầu thiết bị TĐL: + TĐL phải khởi động máy cắt tự động cắt + TĐL khơng làm việc đóng cắt tay từ xa + TĐL phải đảm bảo khả cấm tác động (hoặc khóa TĐL) + TĐL phải đảm bảo số lần tác động + Độ dài tín hiệu điều khiển đóng máy cắt phải đủ lớn để đảm bảo việc đóng thực cách chắn + Thiết bị TĐL phải tự động trở trạng thái xuất phát sau khoảng thời gian định + TĐL khơng thực có trục trặc thiết bị TĐL + Tác động thiết bị TĐL cần phối hợp với tác động thiết bị Rơ-le thiết bị tự động khác hệ thống điện - Các thông số TĐL: + Thời gian cắt máy cắt điện: Thời gian từ lúc mạch cắt máy cắt mang điện đến lúc hồ quang dập tắt + Thời gian làm việc bảo vệ: tính từ bảo vệ nhận tín hiệu cố đến lúc phát tín hiệu cắt máy cắt + Thời gian tồn hồ quang điện máy cắt: thời gian từ đầu tiếp xúc máy cắt điện tách đến hồ quang dập tắt + Độ dài xung đóng TĐL: khoảng thời gian tiếp điểm đầu thiết bị TĐL trạng thái kín + Thời gian đóng máy cắt điện: thời gian từ lúc mạch đóng máy cắt mang điện đến tiếp điểm máy cắt thơng mạch + Thời gian khử ion: thời gian cần thiết để vùng khơng khí chỗ cố khơi phục lại tính chất cách điện (được khử ion) đảm bảo đóng điện trở lại khơng phát sinh hồ quang lần + Thời gian sẵn sàng thiết bị TĐL: thời gian từ lúc tiếp điểm Role TĐL khép lại gửi tín hiệu đóng máy cắt đến sẵn sàng làm việc cho chu trình + Thời gian tự động đóng trở lại: thời gian từ lúc TĐL khởi động đến lúc mạch đóng máy cắt cấp điện + Thời gian chết: thời gian từ lúc hồ quang bị dập tắt đến lúc tiếp điểm máy cắt tiếp xúc trở lại + Thời gian nhiễu loạn hệ thống: khoảng thời gian từ lúc phát sinh cố đến máy cắt đóng trở lại thành cơng Câu a Độ lệch tần số Δf khơng có điều tốc ∆f = − fn.ΔP 50.100 =− = 1, 042 (Hz) PPT K PT 3000.1, b Khi có điều tốc: Tổng công suất hệ thống dự trữ PF = PPT + Pdf = 3000 + 670 = 3670 (MW) Hệ số dự phòng K df = Độ lệch tần số ∆f PF 3670 = = 1, 22 PPT 3000 ∆f = − fn.ΔP 50.100 =− = − 0, 042 (Hz) PPT (K df K F + K PT ) 3000.(1, 28.30 + 1, 6) c Khi có 80% cơng suất tham gia điều tốc ( 80% = 0,8) KFTB = 0,8 KF = 0,8.30 = 24 ∆f = − fn.ΔP 50.100 =− = 0, 0436 Hz PPT (K F K df +K PT ) 3000(30.1, 22 + 1, 6) Tự động điều chỉnh điện áp cách thay đổi đầu phân áp MBA Điều chỉnh điện áp đường dây tải điện, phương pháp phạm vi ứng dụng 10 Bù cảm kháng đường dây (Bù dọc) Đặc điểm phạm vi ứng dụng 11 Bù dung dẫn đường dây (Bù ngang) Đặc điểm phạm vi ứng dụng 12 Ảnh hưởng phân pha đường dây tải điện đến phân bố điện áp đường dây 13.Các loại máy điều chỉnh tốc độ quay tua bin 19 Chế độ không đồng ngăn chặn nhanh chế độ không đồng hệ thống điện 20 Sự cố dây chuyền điện áp tượng sụp đổ (thác) điện áp hệ thống điện Các biện pháp ngăn chặn động cắt tải hệ thống điện 23.Yêu cầu việc tự động hòa đồng phương pháp hòa đồng xác 24 Hòa đồng phương pháp tự đồng bộ: Sơ đồ nguyên lý, trình tự thực hiện, đặc điểm phạm vi ứng dụng Quy trình thực phương pháp tự đồng : Máy phát điện khơng kích thích, cuộn dây roto máy phát nối tắt • nối qua điện trở diệt từ trường RTDT Roto máy phát được quay đến gần tốc độ đồng • Khi hệ số trượt S= ±2-3% đóng máy cắt điện đầu cực máy phát vào hệ thống • Ngay sau đóng máy phát hệ thống cho kích từ vào cuộn dây roto máy phát điện ( • chuyển trạng thái tiếp điểm thiết bị tự động dập từ trường TDT – cắt R TDT khỏi cuộn dây roto, đưa dòng kích từ vào cuộn dây Roto máy phát điện sau có kích thích lơi vào tốc độ đồng q • trình tự đồng kết thúc> Đặc điểm: Phạm vi ứng dụng: thường sử dụng chế độ sau cố, đặc biệt máy phát thủy điện thời gian khởi động máy thời gian hòa điện xấp xỉ nhau( khoảng 30 – 40 giây ), tận dụng khả huy động nhanh chóng cơng suất máy phát thủy điện 29.Tự động đóng trở lại pha Đặc điểm tự động đóng lại pha: Ưu điểm: đường dây nối hai hệ thống cắt pha cố chu trình TĐL1P hai pha lại giữ nguyên liên hệ hệ thống, không làm ổn định mạch truyền tải, đặc biệt đường dây đơn có chiều dài lớn Ngồi ra, chu trình TĐL1P chế độ đồng trì nên đóng trở lại pha vừa bị cắt gây chấn động dòng, áp cơng suất HTĐ Đối với đường dây có nguồn cung cấp TĐL1P đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải quan trọng trình sử lý cố Nếu chế độ làm việc khơng tồn pha đường dây chấp nhận ngắn mạch pha trì đường dây chuyển sang chế độ “ hai pha – đất “ Khi sử dụng TĐL1P số lần thao tác máy cắt nói chung giảm đáng kể Nhược điểm: • Sơ đồ điều khiển máy cắt, bảo vệ TĐL phức tạp phải thêm lựa chọn pha cố điều khiển máy cắt riêng pha • Muốn chuyển đường dây sang làm việc chế độ “ hai pha - đất “ cần phải giải hàng loạt vấn đề phức tạp liên quan đến chế độ không đối xứng làm cho thiết bị bảo vệ tự động phức tạp thêm • Ảnh hưởng chế độ không đối xứng đến làm việc máy phát điện, động điện đường dây thông tin Thiết bị TĐL1P thường sử dụng cho đường dây siêu cao áp mạch đơn điện làm liên lạc hệ thống điện cho phần lớn hộ tiêu thụ Nhiệm vụ: • Trong trường hợp TĐL1P khơng thành cơng phải tác động cắt ba pha cấm đóng trở lại, chuyển sang chế độ “ hai pha – đất “nếu cho phép • Tác động cắt ba pha cấm đóng trở lại có ngắn mạch nhiều pha chế độ vận hành khơng tồn pha phận lựa chọn pha cố bị trục trặc • Đưa loại bảo vệ làm việc sai chế độ khơng toàn pha khỏi sơ đồ bảo vệ trình TĐL1P bảo bệ phản ứng xuất thành phần đối xứng dòng áp 30.Tăng tốc độ bảo vệ sau tự đóng lại (TĐL theo thứ tự, TĐL đường có phân nhánh ) Đặc điểm phạm vi ứng dụng TĐL theo thứ tự Giả sử, ngắn mạch N2 đường dây D2 KCL1 KCL2 tác động, sau thiết bị TĐL đóng phân đoạn đường dây tương ứng theo trình tự đoạn gần nguồn đóng trước, đoạn xa nguồn đóng sau, nghĩa : • Đoạn D1( gần nguồn ) với thời gian tTĐL1 • Đoạn D2 ( ) với thời gian : tTĐL2 = tTĐL1 + ∆t • Đoạn D3 ( xa nguồn ) với thời gian: tTĐL3= tTĐL2+ ∆t = tTĐL1 + 2∆t cấp chọn lọc thời gian ∆t cần chọn lớn thời gian làm việc bảo vệ không chọn lọc TĐL không thành công Như ngắn mạch D2 máy cắt MC2 MC1 cắt đồng thời thuy nhiên MC1 gần nguồn đóng trở lại trước với thời gian bé t TĐL1 trường hợp TĐL thành cơng NM khơng xảy D1,sau khoảng thời gian xác định ( lớn thời gian làm việc KCL1 ) bảo vệ KCL1 D1 bị khóa trước TĐL2 đóng lại MC2 Nếu NM D2 trì KCL2 cắt tức thời D2 đảm bảo loại trừ cố cách chọn lọc Bảo vệ KCL1 đoạn D1 đưa vào làm việc trở lại sau khoảng thời gianđủ để thực TĐL2 KCL2 làm việc, NM trì.TĐL theo thứ tự đảm bảo nhanh chóng khơi phục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ ( đặc biệt phụ tải gần nguồn ) loại trừ nhanh chóng có chọn lọc cố bảo vệ không chọn lọc TĐL đường dây có phân nhánh Khi có ngắn mạch nhánh đó, chẳng hạn N1, bảo vệ đặt đầu nguồn tác động cắt máy cắt đầu đường trục Trong khoảng thời gian chết DCLTĐL1 đầu nhánh rẽ bị cố tự động cắt ra, tách phần tử cố khỏi lưới điện Sau thiết bị TĐL đặt đầu đường dây đóng trở lại máy cắt nguốn, khôi phục cấp điện cho hộ không bị cố Khi ngắn mạch xảy sau biến áp phân phối ( điểm N2 N3 ) điện kháng lớn máy biến áp, dòng ngắn mạch qua bảo vệ đường dây có trị số bé, khơng đủ độ nhạy cho bảo vệ làm việc Để tăng độ nhạy cho bảo vệ đầu đường dây người ta đặt thêm dao ngắn mạch nhân tạo phía trước máy biến áp Khi có ngắn mạch sau biến áp, bảo vệ máy biến áp ( thường dùng bảo vệ dòng điện đơn giản ) tác động đóng dao ngắn mạch, dòng cố tăng lên đủ cho bảo vệ đầu đường dây làm việc cắt MC Tiếp theo, thời gian không điện, DCLTĐ nhánh biến áp bị cố tách TĐL đóng trở lại MC đầu đường dây Phạm vi áp dụng: dùng lưới điện nông thôn lưới trung áp cung cấp điện thành phố thiết kế theo mạch vòng làm việc hở 34.Các sơ đồ khởi động thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng