CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

Tác giả: Trịnh Quang Khải
1
CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
MÁY PHÁT ĐIỆN
NỘI DUNG
I. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG 3
I.1 Biểu đồ véc tơ và đặc tính công suất của máy phát điện: 3
I.1.1 Biểu đồ véc tơ 3
I.1.2 Góc tải: 4
I.1.3 Các đường cong đặc tính của máy phát: 4
I.2 Phạm vi hoạt động, đường cong công suất của máy phát điện: 10
I.2.1 Công suất định mức: 10
I.2.2 Điện áp định mức: 10
I.2.3 Hệ số công suất của máy phát: 10
I.2.4 Tốc độ quay định mức: 10
I.2.5 Đường cong công suất của máy phát điện: 10
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT KHI CÁC THÔNG SỐ
THAY ĐỔI: 12
II.1 Khi công suất vượt quá định mức: 12
II.2 Khi điện áp đầu cực tăng lên hoặc giảm đi so với điện áp định mức:.12
II.3 Khi tần số bị dao động: 13
II.4 Khi hệ số công suất cosϕ thay đổi: 14
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG 15
III.1 Khái quát chung: 15
III.2 Chế độ quá tải máy phát: 15
III.3 Chế độ độ vận hành không đối xứng: 17
III.4 Chế độ không đồng bộ: 18
III.5 Các chế độ khác: 18
III.5.1 Khi nhiệt độ máy phát tăng quá trị số cho phép: 18
III.5.2 Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây stato: 18
III.5.3 Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây rôto: 19

III.5.4 Khi có ngắn mạch đầu cực máy phát điện: 19
III.5.5 Máy phát điện bị mất kích thích: 20
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
2
III.5.6 Máy phát trở thành động cơ điện: 21
III.5.7 Không nâng được điện áp máy phát: 22
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
3
I. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG
Chế độ làm việc bình thường của máy phát điện là chế độ làm việc ổn định,
đáp ứng được yêu cầu công suất của phụ tải, duy trì được thời gian cung cấp
điện liên tục với tần số và điện áp đầu cực của máy phát đạt trị số định mức cho
phép.
Ở chế độ làm việc bình thường nhiệt độ của máy phát phải nằm trong giới hạn
nhiệt độ cho phép. Khi vận hành nhiệt độ trong máy phát tăng lên, nhiệt độ trong
giới hạn quy định được gọi là nhiệt độ cho phép, ở chế độ làm việc bình thường
thì nhiệt độ cho phép trên các bộ phận của máy phát được quy định trong quy
phạm kỹ thuật. Không được phép vận hành máy phát điện với nhiệt độ lớn hơn
nhiệt độ cho phép.
Khi nhiệt độ của khí làm mát là 45
0
C thì độ tăng nhiệt độ và nhiệt độ lớn nhất
cho phép của các bộ phận trong máy phát được quy định theo Bảng 1
Bảng 1
Tên các bộ phận
Độ tăng nhiệt độ τ
0
C

Nhiệt độ lớn nhất θmax
0
C
Cuộn dây rôto máy phát
Cuộn dây stato máy phát
Lõi sắt stato
85
70
60
130
115
105
Khi nhiệt độ gió làm mát máy phát điện tăng giảm hơn 45
0
C bắt buộc phải
tăng hoặc giảm dòng điện qua stato theo Bảng 2
Bảng 2
Phạm vi tăng và
giảm nhiệt độ
Tăng lên 1
0
C buộc phải giảm
dòng điện là (% I đm)
Giảm xuống 1
0
C cho phép
tăng dòng điện là (% I đm)
45
0
C ÷ 50

0
C
50
0
C ÷ 55
0
C
45
0
C ÷ 25
0
C
2
3
-
-
-
0,5
Khi nhiệt độ gió làm mát giảm thấp dưới 25
0
C không được tăng dòng điện
stato (Is) quá 100% Iđm.
Chế độ làm việc định mức là chế độ làm việc bình thường của máy phát điện,
các thông số kỹ thuật như điện áp đầu cực UF, dòng điện IF, tần số fF, công suất
phát SF, hệ số công suất cos

F nằm ở trong giới hạn định mức.
I.1 Biểu đồ véc tơ và đặc tính công suất của máy phát điện:
I.1.1 Biểu đồ véc tơ
Biểu đồ véc tơ dùng để biểu diễn mối quan hệ của các đại lượng Eo, U và I

trong máy phát điện khi có ảnh hưởng của điện kháng đồng bộ.
Sơ đồ tương đương một pha và sơ đồ véc tơ trên Hình 1. Điện áp rơi trên tổng
trở đồng bộ được lấy bằng Zs.I.
Điện áp trên đầu cực máy phát khi có tải là:
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
4
U = Eo - Zs.I
Trên Hình 1:
− V là điện áp đặt vào tải “R, X”.
− Eo là sức điện động cảm ứng định mức trên đầu cực máy phát.
− ra là điện trở đồng bộ.
− Xa là điện kháng ảo.
− X1 là điện kháng rò phần ứng.
− Xs là điện kháng đồng bộ.
− R là điện trở của tải.
− X là điện kháng của tải.
− Zs là tổng trở đồng bộ.
− δ là góc tải hay độ lệch pha trong giữa điện áp U và Eo.
− E là sức điện động bên trong máy phát.
I.1.2 Góc tải:
Góc tải “δ” (Hình 1) là góc lệch pha giữa sức điện động không tải Eo và điện
áp U trên cực máy phát khi máy phát mang tải. Góc tải tăng giảm theo sự tăng
giảm của dòng điện phụ tải. Góc tải không phụ thuộc vào hệ số công suất cosφ
Khi phụ tải tăng thì góc tải tăng lên nghĩa là độ sụt áp tăng. Để duy trì góc tải
không đổi thì máy điều tốc của tua bin máy phát xác định nhanh chóng tình trạng
trên và tăng cường ngay mô men quay cho tua bin đồng nghĩa với việc tăng
cường lực quay cho tua bin. Đây là giải pháp chính để duy trì ổn định điện áp
máy phát trong quá trình vận hành máy phát điện.
Thí dụ: Với máy phát điện tua bin nước - Khi phụ tải tăng, máy điều tốc trong

tua bin nước phải kịp thời điều chỉnh tăng lượng nước chảy vào tua bin để tăng
cường lực quay cho cánh tua bin, duy trì góc tải không đổi, giữ ổn định điện áp
trên các đầu cực máy phát điện.
I.1.3 Các đường cong đặc tính của máy phát:
Các đường cong đặc tính được dùng để mô tả mối quan hệ của các đại lượng
về điện có liên quan khi máy phát điện vận hành trong chế độ không tải, chế độ
ngắn mạch duy trì, chế độ mang tải định mức.
Hình 1
Mạch tương đương một pha và sơ đồ véc tơ có điện kháng đồng bộ Xs
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
5
I.1.3.1 Đường cong bão hòa không tải:
Đường cong bão hòa không tải “OM” trên Hình 2b mô tả quan hệ của dòng
điện kích thích và điện áp trên các đầu cực máy phát. Khi máy phát điện chạy
không tải với tốc độ quay của rô to là định mức và có dòng điện kích thích tăng
dần lên từ trị số không. Điện áp của máy phát tăng lên khi dòng điện kích thích
tăng. Khi điện áp ở vùng có trị số thấp thì Uo và If có quan hệ gần như tuyến
tính. Trên vùng bão hòa đường đặc tính OM gần như đi ngang, điện áp Uo
không tăng trong khi If tiếp tục tăng lên.
Khi máy phát đang vận hành mang tải mà cắt điện cả 3 pha sẽ làm tăng điện
áp trên đầu cực máy phát. Từ trở của máy phát có ảnh hưởng hạn chế sự tăng
điện áp, mức độ tăng điện áp trên các đầu cực máy phát tùy thuộc vào từ trở của
máy phát lớn hay bé.
a) Sơ đồ thử nghiệm không tải b) Đường cong bão hòa không tải
Hình 2
Thử nghiệm đặc tính không tải của máy phát
− Trên đường cong OM lấy điểm “c”
tương ứng với điện áp U = 1,2 Uđm, dóng
sang ngang cắt trục tung tại điểm b.

− Từ O kẻ đường tiếp tuyến với
đường OM cắt đường thẳng cb tại c’.
− Tính hệ số bão hòa bằng biểu thức:
Hình 3
Đường cong tính toán hệ số bão hòa từ δ
cc’
δ =
bc’
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
6
I.1.3.2 Đường cong ngắn mạch 3 pha:
Đường cong ngắn mạch 3 pha được thể hiện trên Hình 4. Dạng ngắn mạch 3
pha này xảy ra khi máy phát điện có tốc độ quay của rô to là định mức, 3 đầu
cực cuộn dây phần ứng được nối tắt (nối ngắn mạch), dòng điện kích thích tăng
dần từ trị số 0. Ta gọi đây là dạng ngắn mạch duy trì hoặc ngắn mạch lâu dài.
Trong vận hành nếu đột nhiên máy phát bị ngắn mạch đầu cực ta gọi là ngắn
mạch tức thời còn gọi là dạng ngắn mạch sự cố. Dòng điện ngắn mạch 3 pha phụ
thuộc vào tổng trở của cuộn dây phần ứng do cuộn dây phần ứng có điện trở
đồng bộ ra nhỏ hơn điện kháng ảo Xa khi có ngắn mạch (Hình 1).
ra <<<Xa
nên dòng điện ngắn mạch tại thời điểm này là dòng điện từ trễ với hệ số công
suất cosϕ ≈ 0. Phản ứng phần ứng có tác dụng khử từ, lúc này từ thông tồn tại rất
nhỏ vì vậy đường cong ngắn mạch coi như có dạng tuyến tính, không bão hòa.
I.1.3.2.1 Tỷ số ngắn mạch và tổng trở đồng bộ:
I.1.3.2.1.1Tỉ số ngắn mạch:
Tỉ số ngắn mạch Ks là một trong các hằng số đặc trưng của máy điện đồng bộ.
Hình 5 biểu diễn 3 đường cong đặc tính:
− Đường cong bão hòa không tải M,
− Đường cong ngắn mạch 3 pha S,

− Đường cong tổng trở đồng bộ k.
Với tốc độ của máy phát là định mức ta có dòng điện kích thích I’f (đoạn od)
tương ứng với điện áp định mức không tải Uo (đoạn cd), và dòng điện I”f (đoạn
oe) tương ứng với dòng điện làm việc lâu dài, dòng điện định mức In (đoạn ge),.
Tỷ số ngắn mạch được xác định như sau:
a) Sơ đồ thử nghiệm ngắn mạch 3 pha b) Đường cong ngắn mạch 3 pha
Hình 4
Thử nghiệm đặc tính ngắn mạch 3 pha
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
7
Từ đây ta có: Is = Ks x In
Trong đó:
− Is là dòng điện ngắn mạch lâu dài.
− In là dòng điện định mức.
− Ks là tỷ số ngắn mạch.
Trong trường hợp sức điện động không tải bằng điện áp định mức không tải
Un và máy phát điện bị ngắn mạch 3 pha thì dòng điện ngắn mạch lâu dài Is
bằng Ks lần dòng điện định mức In.
Cụ thể là:
− Với máy phát điện tua bin nước thì Ks = 0,9 ÷ 1,2
− Với các máy điện khác thì Ks = 0,6 ÷ 1,0
I.1.3.2.1.2Tổng trở đồng bộ:
Trên sơ đồ thay thế Hình 1 tổng trở đồng bộ Zs được tính bằng tỉ số của sức
điện động cảm ứng một pha Eo và dòng điện ngắn mạch Is với cùng một dòng
điện kích thích
Hình 5
Đường cong bão hòa không tải,
Đường cong ngắn mạch 3 pha,
Đường cong tổng trở đồng bộ và tỉ số ngắn mạch

Od I”f fd Is
Ks = = = =
Oe I’f ge In
Eo
Zs =
Is
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
8
Trên Hình 5 đường cong tổng trở đồng bộ “jhk” cho thấy Zs không phải là
hằng số mà thay đổi phụ thuộc vào tình trạng bão hòa của mạch từ theo dòng
điện kích thích If . Với các máy phát nói chung tổng trở đồng bộ thường được
tính bằng tỷ số giữa điện áp pha định mức (với sơ đồ đấu dây của
phần ứng máy phát đấu hình Y). Dòng điện ngắn mạch 3 pha Is tương ứng với
dòng điện ích thích yêu cầu để cảm ứng ra En
Trong hệ đơn vị tương đối thì tổng trở ngắn mạch được tính:
Tổng trở đồng bộ bằng nghịch đảo của hệ số ngắn mạch. Nếu nhân với 100 thì
được gọi là tổng trở đồng bộ phần trăm.
I.1.3.2.2 Mối quan hệ giữa tỷ số ngắn mạch với các thông số khác:
Trên biểu thức:
Nếu tỷ số ngắn mạch Ks nhỏ thì tổng trở đồng bộ Zs lớn dẫn đến phản ứng
phần ứng lớn đồng nghĩa với các khe hở từ nhỏ. Chế tạo máy phát với phương
thức này sẽ tiết kiệm được vật liệu đồng và sắt. Ngược lại nếu máy phát điện có
Ks lớn thì khi chế tạo sẽ tốn kém vật liệu hơn nhưng bù lại máy phát sẽ có khả
năng dự phòng lớn, điều chỉnh điện áp tốt hơn và có khả năng chịu quá tải tốt
hơn phù hợp cho các đường dây truyền tải điện công suất lớn và có khoảng cách
chuyên tải xa. Trong trường hợp cần đến yêu cầu điều chỉnh điện áp tốt, cần có
khả năng truyền tải lớn cho đường dây thì dùng máy phát loại này, tỷ số ngắn
mạch Ks thường lớn:
Ks = 1,5 ÷ 1,8.

Với máy phát điện có Ks nhỏ, có sức điện động lớn theo dòng điện phần ứng
sẽ được gọi tên là “máy điện đồng”. Với máy phát điện có Ks lớn, có từ thông
lớn, xử dụng nhiều vật liệu sắt sẽ được gọi tên là “máy điện sắt”.
I.1.3.3 Đường cong bão hòa tải:
Trong vận hành máy phát điện chịu ảnh hưởng của hệ số công suất tải. Nếu
lần lượt thay đổi các loại tải có hệ số công suất khác nhau, giữ vận tốc của máy
phát không đổi sau đó thay đổi dòng điện kích thích nếu hệ số cosϕ của tải càng
thấp, độ trễ càng lớn thì điện áp của máy phát càng khó tăng lên. Nguyên nhân là
do dòng điện chạy vào phần ứng càng lớn thì sự khử từ do tác động dọc trục
En = Uo/ √ 3
En dc /√ 3
Zs = = = dh [
Ω
]
Is df
1
Zs =
Ks
1
Zs =
Ks
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
9
càng tăng lên, từ thông nằm giáp ranh khu vực khe hở từ có khuynh hướng bị
khử.
Khi máy phát mang tải có hệ số công suất không đổi, vận tốc không đổi và
dòng điện không đổi ta có “Đường cong bão hòa tải” là đường cong biểu diễn
mối quan hệ giữa điện áp đầu cực và dòng điện kích thích. Nếu cũng với hệ số
công suất không đổi đó nhưng dòng điện phụ tải là định mức thì đường cong bão

hòa tải được gọi là “Đường cong bão hòa tải lý tưởng”. Trong vận hành máy
phát thường xuyên cần phải thay đổi hệ số công suất, “đường cong bão hòa tải”
sẽ cho dòng điện kích thích cần thiết để duy trì được điện áp định mức.
I.1.3.4 Đường cong đặc tính ngoài:
“Đường cong đặc tính ngoài” biểu thị quan hệ giữa điện áp đầu cực máy phát
với dòng điện phụ tải khi hệ số công suất liên tục thay đổi trong quá trình vận
hành. Dòng điện kích thích được xác định để duy trì điện áp định mức trên máy
phát khi máy phát làm việc ở tốc độ định mức, dòng điện định mức với một hệ
số công suất nhất định. Trên Hình 7 biểu diễn đường cong đặc tính ngoài của
máy phát gồm 3 đường cong điển hình với hệ số công suất cosϕ = 1,0, hệ số
công suất trễ (mang đặc tính điện cảm) hệ số công suất sớm (mang đặc tính điện
dung).
Hình 6 Đường cong bão hòa tải
Chú thích:
− N là đường cong bão hòa không tải.
− Lb là đường cong bão hòa tải với hệ
số công suất cosϕ = 1.
− Lc là đường cong bão hòa tải với hệ
số công suất cosϕ = 0,8.
− Lc là đường cong bão hòa tải với hệ
số công suất cosϕ = 0.
Hình 7 Đường cong đặc tính ngoài
Chú thích:
−
Đường cong 1: ứng với trường hợp hệ số
công suất trễ (cảm kháng), dòng điện phụ tải
tăng điện áp đầu cực giảm.
−
Đường cong 2: ứng với trường hợp hệ số
công suất bằng 1,0 (trở), dòng điện phụ tải

tăng điện áp đầu cực giảm.
−
Đường cong 3: ứng với trường hợp hệ số
công suất sớm (dung kháng), dòng điện phụ
tải tăng điện áp đầu cực tăng.
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
10
I.2 Phạm vi hoạt động, đường cong công suất của máy phát điện:
I.2.1 Công suất định mức:
Công suất của máy phát điện bị giới hạn bởi nhiệt độ của các bộ phận trên
máy phát. Công suất định mức của máy phát điện được quy định theo công suất
biểu kiến S [kVA] với các điều kiện tiêu chuẩn về điện áp, dòng điện, tần số.
Các tổn thất sắt trên lõi thép và tổn thất đồng trên cuộn dây máy phát được xác
định bởi điện trở và dòng điện chứ không quy định theo công suất tác dụng.
I.2.2 Điện áp định mức:
Điện áp định mức trên cực máy phát quyết định bởi số cuộn dây nối tiếp
của cùng một pha và cường độ từ thông cắt qua các cuộn dây stato. Như vậy
muốn có máy phát có điện áp cao hơn cần phải chế tạo số lượng thanh dẫn nhiều
hơn, stato có nhiều rãnh hơn, điều này đồng nghĩa với việc chế tạo mạch từ của
stato lớn hơn, cách điện của các bối dây dẫn điện phải tốt hơn và phải đảm bảo
được điều kiện thông gió cho máy phát. Đây là nguyên nhân làm cho giá thành
chế tạo của máy phát tăng lên.
I.2.3 Hệ số công suất của máy phát:
Hệ số công suất của máy phát điện thường từ 0,8 đến 0,98. Khi cần tăng
cường khả năng truyền tải công suất lớn nhất thì máy phát được chế tạo với hệ
số công suất là 1,0.
I.2.4 Tốc độ quay định mức:
Tốc độ quay định mức phụ thuộc vào tốc độ quay của tuabin. Ngoài ra còn
phụ thuộc vào số đôi cực của máy phát. Nếu tốc độ quay là n, số đôi cực là p, tần

số của hệ thống là f = 50Hz (60) thì tốc độ quay đồng bộ là:
Số đôi cực thay đổi tùy theo cấu tạo của từng loại máy phát, số đôi cực “p”
thường là (1, 2, 3, 4, 5, 6, …). Tốc độ quay của các máy phát phải đảm bảo đạt
được tốc độ đồng bộ của hệ thống điện.
I.2.5 Đường cong công suất của máy phát điện:
Đường cong công suất cho biết giới hạn đã được tính toán của các máy phát
điện. Nếu không đáp ứng được những yêu cầu dưới đây máy phát không được
phép hoạt động.
• Giới hạn nhiệt độ tăng cao của cuộn dây stato và rôto.
• Công suất định mức của máy phát kích từ.
• Sự tăng nhiệt độ của đầu cực của sta to.
• Các trạng thái ổn định tĩnh và động của máy phát…
60f
n = vòng/ phút.
p
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
11
Trên Hình 8
− Vùng có đường vạch giới hạn “phạm vi giới hạn trong vùng bóng tối” là
phạm vi mà máy phát vận hành khi đã thỏa mãn các điều kiện cho phép được chỉ
ra trong vùng giới hạn.
− “Đường cong 1” là đường cong giới hạn nhiệt độ tăng cao của các cuộn dây
stato ( bán kính là công suất định mức MVA).
− “Đường cong 2’ là đường cong giới hạn nhiệt độ tăng cao của cuộn dây
kích từ (còn gọi đây là đường cong giới hạn khả năng kích thích).
− “Đường cong 3” là đường cong giới hạn giới hạn nhiệt độ tăng cao của các
đầu cực stato (giới hạn kích thích cực tiểu).
− “Đường cong 4” là đường cong giới hạn sự ổn định của trạng thái ổn định
theo lý thuyết.

− “Đường cong 5” là đường cong giới hạn sự ổn định của trạng thái ổn định
theo thực tế.
− “Điểm 6” là điểm vận hành định mức có công suất phát định mức và hệ số
cosϕ định mức.
− “Điểm 7” là điểm có khả năng mang tải tuyến tính.
− “Đường thẳng 8” là đường hệ số cosϕ ứng với công suất định mức.
− “Đường thẳng a” là đường giới hạn phạm vi công suất hữu công định mức
(P).
Trên thực tế có thể điều chỉnh trong một phạm vi cho phép đường cong công
suất bằng cách:
• Điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát kích từ bằng bộ tự động hạn
chế kém kích thích, quá kích thích, hạn chế dòng điện…
Hình 8
Đường cong công suất máy phát
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
12
• “ Trong trường hợp công suất phản kháng dẫn trước” độ ổn định điện áp
của máy phát điện được khắc phục bởi bộ AVR “Tự động điều chỉnh điện áp”.
• Với các máy phát có công suất lớn thì việc mở rộng giới hạn ổn định
động của máy phát là nhờ sự trợ giúp của bộ PSS (bộ ổn định hệ thống điện).
quá độ
• Có thể điều chỉnh được công suất tác dụng trong phạm vi công suất phát
định mức của các máy phát – Đường thẳng a (Hình 8).
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT KHI CÁC THÔNG SỐ
THAY ĐỔI:
Các trạng thái làm việc không nằm trong giới hạn định mức cho phép gọi là
chế độ làm việc của máy phát khi các thông số thay đổi.
II.1 Khi công suất vượt quá định mức:
Công suất định mức của máy phát điện cho biết khả năng cung cấp điện năng

liên tục trên đầu cực của máy phát điện. Công suất định mức còn gọi là dung
lượng định mức S(kVA) với các điều kiện:
− Tần số của máy phát là định mức: fđm (Hz)
− Điện áp đầu cực của máy phát là định mức: Uđm (kV)
− Hệ số công suất của máy phát là định mức cosϕđm.
trong chế độ làm việc bình thường hệ số công suất cosϕđm nằm trong phạm vi:
cos

= 0,8÷ 0,95.
Công suất của các máy phát điện bị giới hạn bởi sự tăng nhiệt độ của máy
phát điện, khi máy phát điện mang tải đến định mức thì nhiệt độ của máy phát
cũng không được vượt quá nhiệt độ cho phép. Sự tăng nhiệt độ là do trong máy
phát có tổn thất sắt từ và tổn thất do điện trở trong cuộn dây máy phát (tổn thất
do điện trở còn gọi là tổn thất đồng):
− Tổn thất sắt từ là do có từ thông Φ khép mạch qua lõi thép của máy phát, vì
lõi thép của máy phát có từ trở và có dòng điện xoáy (dòng Fu cô) làm cho
nhiệt độ của lõi thép lên.
− Tổn thất do điện trở gây nên là vì trong các cuộn dây của máy phát đều có
điện trở thuần R(Ω), khi có dòng điện chạy qua cuộn dây thì cuộn dây sẽ bị
nóng lên, dòng điện càng tăng lên thì mức độ phát nóng càng tăng.
Điện áp và dòng điện là hai yếu tố gây nên sự tăng nhiệt độ của máy phát.
II.2 Khi điện áp đầu cực tăng lên hoặc giảm đi so với điện áp định mức:
Điện áp định mức là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng cung cấp
điện, do đó sự sai lệch điện áp cho phép trên đầu cực máy phát điện được quy
định.
Quy định sự sai lệch điện áp cho phép là

Ucf = ±5%
Quy định dòng tải cho phép khi điện áp dao động trong phạm vi


Ucf = ±5%
− U < 95% UđmF thì dòng điện stato Is không > 105% Iđm
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
13
− U > 105% UđmF thì dòng điện stato Is không < 95% Iđm
Điện áp trên đầu cực máy phát thường được duy trì định mức (Uđm), tuy nhiên
trong vận hành có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng điện áp bị dao động
khác với điện áp định mức gây ra những ảnh hưởng không tốt cho máy phát và
phụ tải tiêu thụ điện. Sự dao động điện áp trên đầu cực máy phát ảnh hưởng trực
tiếp đến tuổi thọ của máy phát và sự ổn định của hệ thống.
Khi mang tải điện áp đầu cực giảm U < 95% UđmF dòng điện stato Is sẽ tăng
lên dẫn đến tình trạng cuộn dây và mạch từ của máy phát điện bị phát nóng làm
suy giảm khả năng cách điện dẫn đến phá hỏng cách điện máy phát.
Khi điện áp đầu cực giảm thấp dưới mức U < 90 % UđmF máy phát sẽ có
nguy cơ mất ổn định với hệ thống điện. Điện áp giảm sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp
đến tình trạng làm việc của phụ tải:
− Động cơ điện sẽ quay yếu không đạt được tốc độ định mức dẫn đến dòng
điện qua cuộn dây tăng lên làm nóng động cơ, gây ra tổn thất điện năng.
− Đèn chiếu sáng không đủ điện áp làm cho hiệu suất chiếu sáng giảm đi,
quang thông (ánh sáng phát ra) giảm có hại cho mắt người, chóng hỏng
bóng đèn.
Nếu điện áp tăng cao U > 105% UđmF thì từ thông chính Φo trong lới thép
tăng lên gây nóng mạch từ làm nguy hại cho cách điện của cuộn dây và làm suy
giảm dần khả năng dẫn từ của lõi thép. Nếu U > 110% UđmF thì cuộn dây máy
phát dễ bị chọc thủng cách điện, phá hỏng máy phát. Khi điện áp tăng cao qúa
định mức sẽ dẫn đến hư hỏng các thiết bị tiêu thụ điện: Cháy bóng đèn, cháy
động cơ điện, cháy hỏng các thiết bị điện có yêu cầu điện áp ổn định hoặc rất
nhạy cảm với sự quá điện áp.
Khi điện áp dao động vượt quá giới hạn cho phép thì hệ thống tự động điều

chỉnh điện áp AVR, PSS khởi động để duy trì điện áp đầu cực máy phát.
II.3 Khi tần số bị dao động:
Tần số f(Hz) của máy phát điện là một chỉ tiêu quyết định việc cho phép máy
phát hòa vào hệ thống điện. Tần số được quy chuẩn f = 50Hz trên toàn bộ hệ
thống điện quốc gia (ở một số nước tần số lấy quy chuẩn f = 60Hz). Các máy
phát điện hoạt động không cùng tần số sẽ không cho phép hòa vào hệ thống
điện. Trong chế độ làm việc bình thường tần số f = 50Hz hoặc dao động trong
phạm vi cho phép:

fcf = ±0,2Hz hoặc

fcf = ± 0,4% fđm.
Như vậy trong chế độ làm việc bình thường tần số của máy phát được phép
dao động trong phạm vi f = 49,8Hz đến f = 50,2Hz.
Dựa trên biểu thức tính toán tốc độ đồng bộ
- n là tốc độ đồng bộ
n = - f là tần số
- p là số độ cực của máy phát
− Nếu tần số của máy phát tăng vượt quá giới hạn cho phép f > 50,2Hz thì
rôto của máy phát và tuabin chạy vượt tốc làm mòn hỏng các gối trục.Tần số
tăng lên dẫn đến sự lệch pha điện áp của máy phát điện và điện áp của hệ thống
điện.
60f
p
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
14
δ(UF, Uht) là góc lệch pha điện áp của máy phát điện và điện áp của hệ thống
điện, δcf là góc lệch pha giới hạn cho phép. Nếu δ(UF, Uht) > δcf thì máy phát
điện sẽ rơi vào tình trạng mất ổn định.

− Nếu tần số giảm quá giới hạn cho phép f < 49,8Hz thì tốc độ quay giảm,
điều kiện làm mát bị giảm làm cho máy phát bị phát nóng. Do điện áp trên đầu
cực máy phát tỉ lệ với sức điện động phần ứng mà sức điện động phần ứng lại tỉ
lệ với số vòng quay Eư = Ce.

.n do đó khi tốc độ giảm thì điện áp trên đầu cực
máy phát cũng giảm theo.
Để duy trì điện áp định mức của máy phát phải:
− Tăng dòng điện kích thích lên lớn hơn định mức Ikt > Iktđm làm cho điện
áp trên đầu cực máy phát tăng lên. Nhưng việc tăng dòng kích thích lại làm cho
làm cuộn dây rôto phát nóng bất lợi cho máy phát.
− Giảm bớt phụ tải để giảm phản ứng phần ứng và giảm mô men điện từ làm
cho điện áp trên đầu cực máy phát tăng lên nhưng công suất phát ra của máy
phát điện lại giảm đi.
II.4 Khi hệ số công suất cos thay đổi:
Trong chế độ làm việc bình thường hệ số cosϕ được quy định nằm trong một
giới hạn đảm bảo chỉ tiêu vận hành kinh tế nhất cho máy phát điện.
Hệ số cosϕ được quy định: cos

đm = 0,8 ÷ 0,95
Trong thực tế hệ số cosϕ thường hay dao động ngoài giới hạn định mức
− Khi cosϕF < cosϕđm:
Công suất tác dụng (PF = SF.cosϕF) phát ra của máy phát giảm đi, sinϕ tăng
lên, công suất phản kháng (QF = SF.sinϕF) tăng lên, dòng điện phản kháng Ipk
tăng lên làm cho phản ứng khử từ tăng lên dẫn đến điện áp đầu cực giảm đi.
Hình 9
Hình biểu diễn góc lệch pha
véc tơ điện áp máy phát và véc tơ điện áp của hệ thống điện
Hình 10
Tam giác công suất P,Q,S

và hệ số công suất cosϕ
PF
cos
ϕF =
S
F
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
15
Muốn giữ ổn định điện áp phải tăng dòng điện kích từ lớn hơn dòng kích từ
định mức: Ikt > Iktđm. Nhưng khi dòng điện kích từ tăng lên quá định mức sẽ lại
gây ra phát nóng cho cuộn dây rôto.
− Khi cosϕF > cosϕđm:
cosϕF tăng thì sinϕF giảm đi, công suất phản kháng (QF = SF.sinϕF) giảm đi,
dòng điện phản kháng Ipk giảm đi làm cho phản ứng khử từ giảm dẫn đến điện
áp đầu cực tăng lên.
Muốn giữ ổn định điện áp phải giảm dòng điện kích từ. Khi giảm dòng kích từ
thì nhiệt độ của máy phát giảm đi, công suất tác dụng (PF = SF.cosϕF) phát ra
của máy phát sẽ được phép tăng lên. Nếu như PF > PFđm thì động cơ sơ cấp của
máy phát điện lại rơi vào tình trạng quá tải, bất lợi cho máy phát. Khi hòa vào
lưới điện quốc gia nếu cosϕF > 0,95 thì máy phát sẽ phát huy tối đa công suất,
hiệu suất làm việc η của máy phát có tăng lên nhưng máy phát sẽ hoạt động mất
ổn định.
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG
III.1 Khái quát chung:
Chế độ làm việc không bình thường là chế độ làm việc mất ổn định của máy
phát điện, không đáp ứng được yêu cầu công suất của phụ tải, không duy trì
được thời gian cung cấp điện liên tục với tần số và điện áp đạt định mức cho
phép.
Chế độ làm việc không bình thường hay xảy ra trong một khoảng thời gian

ngắn. Nếu tình trạng không bình thường có nguy cơ phá hỏng máy phát thì phải
cho ngừng hoạt động máy phát.
Ngày nay các máy phát điện được trang bị các thiết bị tự động có khả năng
kiểm soát tình trạng hoạt động của máy phát thông qua các thiết bị đo lường, tín
hiệu. Trong đó: Hệ thống điều khiển tự động có khả năng duy trì ổn định điện
áp, tần số; Hệ thống relay tự động cắt điện khi có sự cố: ngắn mạch, chạm đất
một pha trong cuộn dây stato hoặc chạm đất mạch điện kích thích, mất đồng bộ
khi giảm dòng điện kích thích hoặc mất điện cuộn dây kích thích máy phát …
III.2 Chế độ quá tải máy phát:
Khi công suất phát ra tăng cao hơn so với công suất định mức của máy phát
được gọi là quá tải:
SF > SđmF, PF > PđmF, QF > QđmF.
Khi quá tải dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây stato và dòng điện một
chiều đi qua cuộn dây rô to tăng lên quá trị số định mức làm cho nhiệt độ máy
phát tăng
lên cao quá mức quy định làm hỏng cách điện của máy phát.
Có hai trạng thái quá tải:
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
16
− Quả tải bình thường xảy ra khi máy phát bị tăng cao công suất trong khi hệ
thống vận hành bình thường. Trong vận hành bình thường không cho phép quá
tải.
− Quá tải sự cố xảy ra khi có một trong các tổ máy phát đột xuất phải tách ra
khỏi lưới. Các máy phát còn lại phải duy trì việc cung cấp điện cho phụ tải của
hệ thông dẫn đến quá tải ta gọi đó là quá tải sự cố. Máy phát trong tình trạng sự
cố cho phép quá tải ngắn hạn theo dòng điện stato là 50% trong 2 phút.
− Trong tất cả các chế độ hoạt động bất thường của máy phát, quá tải ngắn
hạn cho phép theo dòng stato với bội số của dòng điện so với trị số định mức của
dòng điện stato nhưng phải tương ứng với các trị số quy định của từng nhà máy

phát điện, đồng thời số lần quá tải ngắn hạn không được nhiều hơn hai lần trong
một năm, tham khảo thí dụ trong Bảng 3.
Bảng 3
Quá tải ngắn hạn cho phép theo dòng stato
Bội số quá tải
2,0
1,5
1,4
1,3
1,3
1,1
Thời gian
qúa tải (phút)
Nhà máy điện Trị An
2
3
4
6
60
Nhà máy điện Hòa
Bình
50s
2
3
4
6
60
− Máy phát khi có cường hành kích thích cho phép tăng gấp đôi dòng kích
thích định mức trong khoảng thời gian 50s. Cường hành kích thích là trạng thái
chập tắt các vòng dây của cuộn dây kích thích rôto để tăng tức thời dòng điện

kích thích nhằm chống suy giảm điện áp đầu cực máy phát khi dòng điện stato
tăng đột biến.
− Trong tất cả các chế độ bất thường của máy phát, thời gian quá tải ngắn hạn
cho phép còn được quy định theo bội số quá tải của dòng điện dòng điện kích
thích so với dòng điện định mức. Thời gian quá tải ngắn hạn được quy định với
từng nhà máy phát điện, tham khảo thí dụ trong Bảng 4 và Bảng 5.
Bảng 4
Thời gian quá tải ngắn hạn cho phép theo dòng stato
Bội số quá tải
2,0
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
Thời gian
qúa tải (phút)
Nhà máy điện Trị An
2
3
4
6
60
Nhà máy điện Hòa
Bình
50s
2
3
4
6

60
Bảng 5
Thời gian quá tải ngắn hạn cho phép theo dòng điện kích thích
Bội số quá tải
1,4
1,25
1,2
1,15
1,10
Thời gian quá tải
2
3
4
6
60
Bội số quá tải
2,0
1,5
Thời gian quá tải
50s
2
3
4
6,50
Lâu
dài
Nhà máy điện Trị An
Nhà máy điện Hòa Bình
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải

17
III.3 Chế độ độ vận hành không đối xứng:
Chế độ vận hành không đối xứng còn gọi là chế độ lệch tải có dòng điện phụ
tải 3 pha không cân bằng nhau. Trên các pha xuất hiện dòng điện thứ tự thuận I1
và thứ tự nghịch I2. Dòng điện I2 cảm ứng trên cuộn dây sta to từ thông nghịch
Φ2 có vận tốc quay nhanh gấp 2 lần tốc độ đồng bộ, từ thông Φ2 lại cảm ứng
trên cuộn dây rôto và trên mạch từ rôto một dòng điện I’2 có tần số f2 = 100Hz,
gấp đôi tần số f1 = 50Hz. Dòng điện I’2 gây ra tổn hao phụ làm cho thân rôto và
cuộn dây rôto bị phát nóng cục bộ. Ngoài ra tác dụng tương hỗ của dòng điện I’2
và từ thông Φ2 là sinh ra mô men cản M2 có chiều ngược với chiều của mô men
đồng bộ M1 gây rung động máy phát điện.
Trong vận hành bình thường cũng có lúc xảy ra sự mất đối xứng không phải
do sự cố gây ra, giới hạn “mất đối xứng ” cho phép được quy định theo sự
chênh lệch của dòng điện giữa các pha của stato với dòng điện định mức.
Khi máy phát mang tải định mức: Với máy phát điện tua bị hơi dòng điện
chênh lệch trong một pha không quá 10% so với dòng điện định mức máy phát
IđmF. Với máy phát điện tua bị nước dòng điện chênh lệch trong một pha không
quá 20% so với dòng điện định mức máy phát IđmF so với dòng điện định mức.
Khi máy phát mang tải nhỏ hơn định mức: Mức độ mất đối xứng cho phép lớn
hơn quy định trên nhưng mức độ lệch dòng điện phải được xác định bằng thực
nghiệm. Theo độ bền nhiệt của rô to, các máy phát chỉ cho phép được hoạt động
ngắn hạn trong các chế độ không đối xứng trong một khoảng thời gian. Thời
gian cho phép hoạt động ngắn hạn trong các chế độ đối xứng sẽ được quy định
khác nhau cho từng các nhà máy phát điện, có thể tham khảo Bảng 6.
Thời gian cho phép được tính như sau:
Trong đó: I2% là dòng điện thứ tự nghịch tính theo phần trăm (%) của dòng
điện định mức stato Is, t là thời gian không đối xứng tính bằng giây.
Bảng 6
Thời gian cho phép hoạt động ngắn hạn trong các chế độ không đối xứng
I2%

0,1
0,5
1,0
2,0
3,0
t(sec)
4000
160
40
10
4,4
I2%
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
t(sec)
40
18
10
4
2
Khi lưới điện xảy ra sự cố chạm đất một pha gây ra mất đối xứng ta gọi là mất
đối xứng do sự cố: Với lưới điện Udđ = 110kV trung tính nối đất khi xảy ra
chạm đất một pha dòng điện chạm đất rất lớn được gọi là dòng điện ngắn mạch
một pha, quy định không cho phép vận hành, phải cắt điện để tách máy phát ra
khỏi lưới. Với lưới điện Udđ ≤ 35kV trung tính cách điện khi xảy ra chạm đất
một pha dòng điện chạm đất rất nhỏ, quy định cho phép duy trì vận hành với thời
giạn cho phép: Không quá 1 giờ với mạng điện có điện áp Udđ = 10,5 ÷ 35kV,

không quá 2 giờ với mạng điện có điện áp Udđ = 6,3kV nhưng nếu dòng điện
chạm đất một pha I
(1)
N lớn hơn 5A thì phải cắt điện tách máy phát ra khỏi lưới.
Trị An
Hòa Bình
I2%
2
. t ≤ 40
s
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
18
III.4 Chế độ không đồng bộ:
Trong hệ thống điện các máy phát điện sẽ hoạt động bình thường ở chế độ
đồng bộ. Trường hợp xảy ra mất đồng bộ là khi điện áp và tần số của máy phát
nào đó bị dao động không phù hợp với hệ thống. Nguyên nhân mất đồng bộ là
do dòng điện kích thích đột nhiên giảm hoặc bị mất kích thích, do ngắn mạch nội
bộ máy phát điện, do sự cố trong hệ thống tua bin … và một vài nguyên nhân
khác.
Chế độ không đồng bộ xảy ra ngay cả khi bắt đầu hòa đồng bộ máy phát điện
vào lưới điện. Yêu cầu khi hòa đồng bộ máy phát là phải có cùng tần số, cùng
điện áp, cùng thứ tự pha. Khi hệ thống tự động hòa đồng bộ hoạt động sai thì
máy phát điện không hòa được với hệ thống, nếu hệ thống relais chống hòa sai
làm việc không tốt sẽ dẫn đến tình trạng mất đồng bộ ngay tại thời điểm hòa.
Khi xảy ra mất đồng bộ dòng điện stato của máy phát đột nhiên tăng lên rất
lớn, điện áp hệ thống bị dao động, máy phát điện có tiếng rú mạnh, các đồng hồ
bị dao động mạnh ngay lập tức hệ thống relais bảo vệ khởi động đi cắt máy phát
đó ra khỏi hệ thống.
Các máy phát điện không được phép hoạt động ở chế độ không đồng bộ.

III.5 Các chế độ khác:
Chế độ khác là chế độ làm việc của máy phát không bình thường do sự cố gây
ra. Khi có xảy ra thì cần phải phát hiện kịp thời, tìm nguyên nhân và xử lý xong
mới cho máy phát tiếp tục hoạt động.
III.5.1 Khi nhiệt độ máy phát tăng quá trị số cho phép:
Máy phát điện đang làm việc bình thường, công suất nằm trong định mức thì
phát hiện thấy:
1. Nhiệt kế chỉ nhiệt độ của cuộn dây stato và rôto tăng.
2. Nhiệt kế chỉ nhiệt độ của mạch từ tăng cao.
3. Nhiệt kế chỉ nhiệt độ hệ thống làm mát vượt quá 30
0
C.
Nguyên nhân do công suất tải tăng đột biến, do đường thông gió hoạt động
kém hiệu quả, do có hư hỏng hệ thống bơm nước tuần hoàn làm mát…cần phải
kiểm tra để tìm ra nguyên nhân, nếu không phát hiện ra và giải quyết được phải
cho ngừng hoạt động máy phát.
III.5.2 Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây stato:
Thông thường máy phát điện đấu Y cuộn dây stato, trung điểm 3 cuộn dây
được nối đất, các máy phát đều được trang bị relais bảo vệ chạm đất. Khi xảy ra
chạm đất relais bảo vệ chạm đất sẽ khởi động đi cắt điện máy phát. Nếu bảo vệ
relais không tác động phải giảm tải ngay và tách máy phát ra khỏi lưới.
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
19
III.5.3 Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây rôto:
Máy phát vận hành ổn định được hay không là do điều chỉnh dược dòng điện
kích thích để duy trì điện áp đầu cực máy phát đạt định mức cho phép. Cuộn dây
kích thích hoặc mạch điện kích thích bị chạm đất sẽ đột biến thay đổi dòng điện
kích thích, chính vì vậy không cho phép chạm đất trong mạch kích thích, phải
giảm tải ngay và tách máy phát ra khỏi lưới.

III.5.4 Khi có ngắn mạch đầu cực máy phát điện:
Ngắn mạch đầu cực là trạng thái nguy hiểm nhất đối với máy phát điện vì:
− Xuất hiện lực điện động tác dụng lên cuộn dây phần ứng làm xô lệch cuộn
dây.
− Gây ra quá nhiệt phá hỏng cách điện máy phát.
Mỗi pha của máy phát có thể chịu được dòng điện ngắn mạch duy trì Is khi
dòng điện kích thích If tăng dần (từ 0 ÷ Ifcf ), dòng điện Is chạy qua phần ứng,
mối quan hệ của If và Is là tuyến tính như biểu thức sau:
Eo
If
Khi ngắn mạch thì dòng điện đi qua cuộn dây máy phát bị tăng đột biến sau
vài giây rồi mới giảm dần đến trị số dòng điện ngắn mạch duy trì. Tại thời điểm
xảy ra ngắn mạch chỉ có điện kháng rò phần ứng cản trở dòng điện ngắn mạch.
Sau một thời gian dòng điện quá độ mới giảm tới trị số dòng điện ngắn mạch
duy trì, nó được xác định theo điện kháng đồng bộ Zs. (Hình 11)
Đặc tuyến trên Hình 12 có thành phần một chiều IDC giảm dần theo hằng số
thời gian Ta. Thành phần dòng điện xoay chiều IAC đạt trị số lớn nhất khi ngắn
Hình 11
Đặc tuyến dòng điện
ngắn mạch của máy phát
Hình 12
Đặc tuyến ngắn mạch
xoay chiều duy trì
Is =
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
20
mạch, sau đó dòng điện này giảm dần và chuyển sang trạng thái ngắn mạch duy
trì có đặc tuyến hình sin và có biên độ không đổi. Dòng điện một chiều sinh ra
trong quá trình quá độ xảy ra ngắn mạch. Khi ngắn mạch dòng điện phần ứng

tăng lên gây ra sự giảm từ thông của dòng điện khích thích và dẫn đến giảm rất
nhanh điện áp của máy phát. Vì từ thông sinh ra trên cuộn cản có chiều ngược
chiều từ thông chính nên đã hạn chế được sự suy giảm từ thông chính, do đó
trong thời gian quá độ từ 9 đến 10 chu kỳ đầu tiên điện áp vẫn được duy trì.
Thời gian quá độ được tính từ thời điểm có ngắn mạch đến thời điểm có dòng
điện một chiều giảm bằng không. Quá trình quá độ này kéo dài từ 9 đến 10 chu
kỳ đầu tiên, mỗi chu kỳ là 0,02sec.
Thời gian siêu quá độ được tính trong 3 chu kỳ đầu tiên, dòng điện ngắn mạch
siêu quá độ tăng đột biến có thể đến 40 lần dòng điện định mức. Trong khoảng
thời gian siêu quá độ lực điện động tăng rất lớn có thể bẻ cong trục, làm bung
các bối dây stato máy phát…
Sau 0,2 sec tương ứng với 9 đến 10 chu kỳ đầu tiên là thời gian ngắn mạch
duy trì, dòng điện ngắn mạch duy trì có thể tăng lên từ 7 đến 10 lần dòng điện
định mức. Trong thời gian ngắn mạch duy trì nhiệt độ của máy phát điện bị tăng
lên qúa giới hạn cho phép gây phá hỏng cách điện.
Do thời gian ngắn mạch quá độ rất ngắn nên các “trang bị bảo vệ rơ le và máy
cắt điện” không kịp tác động, chính vì vậy phải tính toán chỉnh định relay bảo vệ
theo dòng điện ngắn mạch duy trì.
III.5.5 Máy phát điện bị mất kích thích:
Mất kích thích là tình trạng hư hỏng mạch kích thích dẫn đến mất điện cuộn
dây kích thích (Hình 13).
Nguyên nhân:
− Do đứt mạch cuộn dây kích thích,
− Do chạm đất cuộn dây kích thích tại hai điểm làm cho cuộn dây kích
thích bị nối tắt hoàn toàn,
− Do hư hỏng máy phát điện kích thích (do đứt mạch cuộn dây kích thích
của máy phát điện kích thích thích, chổi than của điện trở điều chỉnh tiếp xúc
kém…)
Trong trường hợp hư hỏng mạch kích thích tua bin của máy phát điện vẫn
quay để cấp công suất cơ M1, máy phát không phát ra điện mà lại nhận điện áp

Hình 13
Sơ đồ nguyên lý mạch
kích thích của máy phát điện
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
21
từ hệ thống. Lúc này hệ thống điện lại cung cấp cho máy phát điện một lượng
công suất vô công Q’
F
làm cho điện áp của hệ thống bị suy giảm. Ngoài ra hệ
thống điện còn phải cung cấp cho máy phát một dòng điện kích thích phụ trên
cuộn dây kích thích đủ để máy phát phát ra công suất tác dụng P’F làm cho dòng
điện trên stato bị tăng lên.
Loại trừ trường hợp mất kích thích do đứt mạch cuộn dây kích thích CK
F
, các
trường hợp còn lại cuộn dây kích thích vẫn là một mạch kín trong khi đó rôto
vẫn quay với vận tốc n làm cho công suất P
F
bị giảm đột ngột và mô men cản
điện từ bị giảm đột ngột so với mô men sơ cấp MC
đt
< M
1
dẫn đến tốc độ của
rôto bị tăng lên, máy phát xuất hiện hệ số trượt s, lúc này máy phát rơi vào trạng
thái không đồng bộ.
s =
Khi đã rơi vào tình trạng không đồng bộ sẽ xuất hiện mô men cản điện từ
không đồng bộ Mc

kđb
làm cho tốc độ của rôto lại giảm xuống, lúc này số chỉ trên
các đồng hồ đo điện áp, đo dòng điện, đo tần số, đo công suất bị dao động, máy
phát điện có hiện tượng chấn động.
Nếu máy cắt kích thích MC
KT
nhảy mà máy cắt đầu cực máy phát chưa nhảy
và điện áp kích thích vẫn bình thường thì lập tức đóng điện trở lại MC
KT
để nâng
điện áp kích thích lên. Nếu điện áp kích thích bình thường mà dòng điện trên
mạch kích thích bằng không thì chắc chắn mạch kích thích rôto bị đứt, cần thay
thế máy kích thích chính bằng một máy kích thích dự phòng. Trong mọi điều
kiện không cho phép máy phát làm việc trong chế độ mất kích thich.
III.5.6 Máy phát trở thành động cơ điện:
Máy phát đang vận hành ở chế độ bình thường đột nhiên chuyển sang chế độ
động cơ, lúc này mô men quay trên trục máy phát không còn nữa dẫn đến tình
trạng công suất cơ truyền từ hệ thống tua bin sang trục máy phát bị mất, máy
phát chuyển thành động cơ điện. Khi đó máy phát sẽ nhận một công suất P’F từ
hệ thống điện dùng để thắng lực ma sát trên trục máy phát và kéo tua bin quay.
Lúc này đồng hồ đo công suất hữu công chỉ trị số âm, đồng hồ đo công suất vô
công chỉ tăng lên, điện áp và tần số giảm xuống, có tín hiệu chuông và đèn báo
“sập van chính” hoặc báo sự cố tua bin “ máy nguy hiểm”. Rôto của máy phát
điện vẫn quay với vận tốc n = n
1,
dòng điện kích thích trong rôto vẫn tồn tại nên
máy phát sẽ phát ra công suất vô công Q’
F
lên lưới điện.
Thực tế cho thấy:

Gặp trường hợp này không cần thiết dừng ngay máy phát mà phải tìm cách
phục hồi lại hơi tua bin, nhanh chóng đưa hơi vào tua bin để máy phát trở lại
trạng thái bình thường sau đó điều chỉnh nâng công suất hữu công của máy phát
lên, điều chỉnh điện áp và tần số về trị số quy định. Nếu không gài lại được van
hơi chính của tua bin và không có cách nào khắc phục được thì mới tách máy
phát ra khỏi lưới điện.
P’
F
< P
F
Q’
F
> Q
F
n1 – n
n
eBook for You
Tác giả: Trịnh Quang Khải
22
III.5.7 Không nâng được điện áp máy phát:
Khi khởi động máy phát đầu tiên phải nâng dần tốc độ của rôto lên dần đến
trị số định mức, sau đó điều chỉnh dòng điện kích thích bằng biến trở điều chỉnh
để nâng dần điện áp máy phát nhưng có khi điện áp không nâng lên được.
Trường hợp này xảy ra khi:
− Mạch đấu dây của máy kích thích bị đấu ngược cực tính.
− Máy phát có thể bị mất từ dư cần phải nạp lại từ dư.
− Tiếp xúc của chổi than không tốt do lực ép của lò so chổi than kém.
− Cổ góp vành trượt bị bẩn gây ra tiếp xúc không tốt.
−
Mạch đấu dây chưa tốt hoặc quên chưa đấu nối.

eBook for You