Báo cáo thực tập Công ty điện lực Thái Nguyên

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Trong mọi ngành sản xuất hiên nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền
thiết bị hiện đại đang xâm nhập vào nước ta. Với chính sách mở cửa của Đảng và
nhà nước, chắc chắn nền kĩ thuật tiên tiến trên thế giới sẽ thâm nhập vào Việt Nam.
Tác dụng của các công nghệ mới và những dây chuyền, thiết bị hiện đại đã và đang
ghóp phần tích cực thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.Các
máy điện hiên đại trong mọi lĩnh vực đa phần hoạt động nhờ vào điện năng thông
qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng… trong các dây
chuyền hiện đại, các máy móc muốn hoạt động , vận hành không thể không kể đến
các động cơ điện. Trong rất nhiều máy móc cần đến động cơ đồng bộ ba pha công
suất khác nhau, phù hợp với chức năng hoạt động của nó. Chính vì vậy bài báo cáo
này của em đã đi vào tìm hiểu về máy phát điện đồng bộ ba pha.
Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu đề tài mặc dù còn gặp nhiều khó khăn,
tuy nhiên nhờ có sự hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy cô, cùng với sự cố gắng của
bản thân cuối cùng em cùng em cũng hoàn thành xong bài báo cáo này. Em xin gửi
lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy Nguyễn
Duy Minh người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em hoàn thành bài báo cáo này.
Thái Nguyên tháng 3 năm 2013
Sinh viên thực hiện

1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY ĐIỆN LỰC THÁI NGUYÊN
Đến nay, toàn PCTN có 15 đơn vị trực thuộc và Cơ quan PCTN. Bao gồm:
-10 đơn vị điện lực: Điên lực Thành phố, Điện lực Gang thép, điện lực Sông Công,
Điện lực Phổ Yên, Điện lực Phú Bình, Điện lực Đồng Hỉ, Điện lực Võ Nhai, Điện
lực Đại Từ, Điện lực Phú Lương, Điện lực Định Hóa;
-4 phân xưởng: Thí nghiệm điện, Thiết kế, Xây lắp điện, Sửa chữa thiết bị điện;
-1 trung tâm viễn thong điện lực;
-Khối cơ quan PCTN gồm 13 phòng chức năng.

Chức năng nhiệm vụ của PCTN được quy định gồm:
Tham gia qui hoạch về điện trên địa bàn tỉnh. Trực tiếp quản lý vốn , tài sản
và các nguồn lực được giao. Bảo toàn và phát triển vốn, sử dụng có hiệu quả các
nguồn vốn. Trực tiếp điều hành các hoạt động sản xuất kinh doanh tại các đơn vị
trục thuộc.
Nâng cao hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh trong toàn PCTN phù hợp
với chiến lược phát triển vủa EVN NPC, chịu trách nhiệm trước EVN NPC về chiến
lược và hoạt động của PCTN và các đơn vị trực thuộc.
Kiểm tra, giám sát và hướng dẫn các hoạt dộng sản xuất kinh doanh của các
đơn vị trực thuộc, đảm bảo an toàn, ổn định và phát triển.
Tối đa hóa lợi nhuận, tạo thu nhập cao nhất trên vốn đầu tư của PCTN. Nâng
cao thu nhập cho người lao động.
2
1.1Chức năng nhiệm vụ phân xưởng thí nghiệm điện
1.1.1 Chức năng
Thực hiên công tác thí nghiệm, hiệu chỉnh các thiết bị điện theo phân cấp và
quy định pháp lênh đo lường Nhà nước.
1.1.2 Nhiệm vụ
Hàng năm lập kế hoạch kiểm định các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, đo lường
và kiểm định của Công ty Điện lực Thái Nguyên tại cơ quan đo lường cấp trên để
phục vục công tác kiểm định, hiệu chuẩn thiết bị, dụng cụ theo phận cấp.
Thí nghiệm các thiết bị điện theo phân cấp và quy trình quy phạm đã ban
hành.
Thí nghiệm các trang bị, dụng cụ ạn toàn phục vụ sản xuất trong và ngoài
Công ty Điện lực Thái Nguyên.
Kiểm định các thiết bị đo lường theo quyết định ủy quyền của tổng cục tiêu
chuẩn đo lường chất lượng Nhà nước.
Thực hiên thí nghiệm, kiểm định các thiết bị điện của khách hang theo quy
định của Công ty Điện lực Thái Nguyên.
Thực hiện chế độ báo cáo, quản lý, lưu trữ hồ sơ tài liệu theo quy định.

3
1.1.3 Sơ đồ tổ chức Phân xưởng thí nghiệm điện
1.2 Chức năng nhiệm vụ các vị trí
1.2.1 Quản đốc phân xưởng thí nghiệm điện
a.Chức năng
Tham mưu cho Giám đốc công ty định hướng phát triển trong lĩnh vục thí
nghiệm, kiểm định các thiết bị điện của công ty điện lực Thái Nguyên.
Tổ chức chỉ đạo, phân công CBNV trong phân xưởng thực hiện tốt chức năng
được giao.
b.Nhiệm vụ
Lập và tổ chức thực hiện kế hoạch dài hạn về công tác thí nghiệm kiểm định,
thí nghiệm điện.
4
Quản đốc
P.Quản đốc
Tổ kiểm
định công
tơ
Nhân
viên tài
chính
Nhóm thí
nghiệm
dầu
Tổ thí
nghiệm
Tổ chức điều hành phân công công tác cho CBCNV trong phân xưởng đôn
đốc kiểm tra tình hình thực hiện nhiệm vụ của CBCNV.
Trực tiếp giải quyết các mối quan hệ với các đơn vị khác trong công ty điện
lực để các nhân viên trong phân xưởng có điều kiện triển khai thuận lợi các công

việc được phân công.
1.2.2 Phó quản đốc phân xưởng TNĐ
a.Chức năng
Tham mưu cho quản đốc về công tác thí nghiệm kiểm định thiết bị điện.
b.Nhiệm vụ
Lập kế hoạch và phương án thực hiện vè sửa chữa lớn, sửa chữa thường
xuyên trang thiết bị phục vụ sản xuất của phân xưởng.
Thường xuyên theo dõi quản lý các hoạt động công việc được phân công.
Kiểm tra thường xuyên các tổ nhóm thí nghiệm thiết bị mới, thí nghiệm định kì và
kiểm định công tơ.
Báo cáo bằng van bản tiến độ triển khai công việc mới.
Tập hợp báo cáo theo yêu cầu của NPC, PCTN và Tổng cục tiêu chuẩn đo
lường chất lượng nhà nước trong lĩnh vực đo lường, kiểm định.
c.Yêu cầu vị trí
+ Trình độ học vấn: Đại học chuyên ngành điện
+ Kỹ năng: có kỹ năng, am hiểu sâu kỹ thuật điện, ngoại ngữ trình độ B trở
lên với một trong các ngôn ngữ phổ biến trong kỹ thuật như Anh, Pháp, Đức, Trung
Quốc, Nga.
+ Kinh nghiệm: Có kinh nghiệm quản lý, nắm chắc kiến thức tin học, hiểu
biết sâu các nghiệp vụ liên quan như nghiệp vụ quản lý kĩ thuật. Có ít nhất 3 năm
công tác trong lĩnh vục kỹ thuật điện.
1.2.3 Nhân viên tài chính thống kê
a.Nhiệm vụ
Chịu trách nhiệm giúp Quản đốc quản lý vật tư, thiết bị, tài liệu, hồ sơ, dữ
liệu theo phân công.
5
Thực hiên chấm công, theo dõi cấp phát tiền lương thưởng và các loại phụ
cấp, trang bị an toàn, bảo hộ lao động… liên quan đến chế độ của CBCNV.
Chấp hành sự phân công của lãnh đạo phân xưởng.
b.Báo cáo

- Báo cáo quản đốc phân xưởng kết quả công việc được giao ngay sau khi kết
thúc công việc.
c.Yêu cầu vị trí
+ Trình độ/ đào tạo: trung cấp hoặc cử nhân kinh tế
+ Kỹ năng: Nắm vững chế độ chính sách của ngành và chức năng nhiệm vụ
của đơn vị.
1.3 Tổ kiểm định công tơ
a.Chức năng
Trực tiếp thực hiện các công việc do quản đốc phân xương giao như: kiểm
định, duy tu, bảo dưỡng các loại công tơ các loại kiểu cảm ứng, công tơ điện tử 1
pha và 3 pha.
b.Nhiệm vụ
-Chịu trách nhiệm quản lý vận hành các thiết bị chuyên dùng kiểm định các
thiết bị đo điện.
-Lập kế hoạch bỏ sung vật tư phục vụ công tác kiểm địnhthiết bi đo điện.
-Lập kế hoạch sửa chữa thường xuyên, định kỳ thiết bị.
-Đảm bảo thí nghiệm, kiểm định thiết bị an toàn, chính xác nhanh chóng.
-Khắc phục kịp thời những khiếm khuyết nhỏ của thiết bị trong quá trình vận
hành và kiểm định.
c. Báo cáo
- Định kỳ áo cáo quản đốc, phó quản đốc tình hình thực hiện công việc được
giao.
- Báo cáo quản đốc, phó quản đốc khi hoàn thành công việc được giao.
- Báo cáo quản đốc, phó quản đốc khi có hư hỏng, sự cố thiết bị.
d. Yêu cầu vị trí
-Trình độ/ đào tạo: Trung cấp hoặc công nhân kĩ thuật. Có thẻ kiểm định
viên.
-Kỹ năng: Nắm vững kiến thức về kỹ thuật điện, hiểu biết, thông thạo toàn bộ
các trang thiết bị chuyên dùng kiểm định thiết bị đo điện.
-Kiểm nghiệm: có 3 năm kinh nghiệm trong công việc tương tự.

1.3.1 Tổ trưởng kiểm định công tơ
6
a. Nhiệm vụ
- Chịu trách nhiệm quản lý, vận hành các thiết bị chuyên dùng trong công tác
kiểm định công tơ các loại.
- Theo dõi, cập nhật thường xuyên và báo cáo cho lãnh đạo phân xưởng kết
quả kiểm định hàng ngày.
- Thực hiện đúng trình tự khiếu nại của khách hàng về phương tiện đo.
- Lập kế hoạch sửa chữa thường xuyên, định kỳ thiết bị.
- Đảm bảo thí nghiệm, kiểm định thiết bị an toàn, chính xác, nhanh chóng.
- Khắc phục kịp thời những khiếm khuyết nhỏ của thiết bị trong quá trình vận
hành.
b. Báo cáo
- Định kỳ báo cáo phó quản đốc, quản đốc tình hình thực hiện công việc được
giao.
- Báo cáo quản đôc, phó quản đốc khi hoàn thành công việc được giao.
- Báo cáo quản đốc, phó quản đốc khi có hư hỏng, sự cố thiết bị.
c. Yêu cầu vị trí
- Trình độ/đào tạo: Kĩ sư điện, có thẻ kiểm định viên.
- Kỹ năng: Nắm vững kiến thức về kỹ thuật điện, hiểu biết, thông thạo toàn
bộ các trang thiết bị chuyên dùng kiểm định thiết bị đo điện.
- Kinh nghiệm: có 3 năm kinh nghiệm trong công việc tương tự.
1.3.2 Nhân viên kiểm định công tơ
a. Nhiệm vụ
- Chịu trách nhiệm quản lý vận hành các thiết bị kiểm định công tơ chuyên
dùng được giao.
- Thực hiên đúng quy trình kĩ thuật an toàn điện, quy trình kiểm định công tơ.
- Chịu trách nhiệm thí nghiệm, kiểm định công tơ các loại.
- Chấp hành sự phân công của tổ trưởng và lãnh đạo phân xưởng.
b. Báo cáo

Báo cáo tổ trưởng kết quả công việc được giao ngay sau khi kết thúc công
việc.
a. Yêu cầu vị trí
-Trình độ/đào tạo: Trung cấp hoặc công nhân kỹ thuật, có thẻ kiểm định viên.
-Kỹ năng: nắm vững kiến thức về kỹ thuật điện, hiểu biết, thông thạo toàn bộ
các trang thiết bị chuyên dùng kiểm định công tơ và trang thiết bị an toàn.
-Kinh nghiệm: đã qua thử việc theo quy định.
7
1.4 Tổ thí nghiệm điện
a. Chức năng
- Thí nghiệm thiết bị điện, kiểm định biến dòng ddienj và biến điện áp đo
lường.
b. Nhiệm vụ
-Chịu trách nhiệm quản lý vận hành các thiết bị chuyên dùng thí nghiệm điện.
- Lập kế hoạch bổ sung vật tư phục vụ thí nghiệm điện.
- Lập kế hoạch sửa chữa thường xuyên, định kỳ thiết bị.
- Đảm bảo thí nghiệm, kiểm định thiết bị an toàn, chính xác, nhanh chóng.
-Khắc phục kịp thời những khiếm khuyết nhỏ của thiết bị trong quá trình vận
hành.
1.5 Nhóm thí nghiệm dầu
a. Chức năng
- Thí nghiệm, kiểm tra chất lượng dầu cách điện và các hạng mục phân tích,
hóa nghiệm dầu.
b. Nhiệm vụ
- Chịu trách nhiệm quản lý vận hành các thiết bị chuyên dùng thí nghiệm điện
dầu và các hạng mục phân tích, hoán nghiệm dầu.
- Lập kế hoạch bổ sung vật tư phục vụ thí nghiệm, hóa nghiệm dầu.
- Đảm bảo thí nghiệm, phân tích mẫu an toàn, chính xác, nhanh chóng.
8
CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ
2.1 Giới thiệu máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện rất quan trọng của các lưới điện công
nghiệp. Trong đó các động cơ sơ cấp là các tuabin hơi nước hoặc tuabin nước. Công
suất đơn chiếc mỗi máy có thể đạt đến 1200MW đối với máy phát tuabin hơi và đến
560MW đối với máy phát tuabin nước. Các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện
được kéo bởi động cơ Điêzel hoặc các tuabin khí, chúng có thể làm việc riêng lẻ
hoặc hai ba máy làm việc song song với nhau. Các máy phát điện đồng bộ hầu hết
được đặt ở các trạm phát điện xoay chiều, chúng được sử dụng rộng rãi trong mọi
lĩnh vực : trong cuộc sống, công nghiệp, giao thông vận tải, các nguồn điện dự
phòng, điện năng trên các phương tiện di động…
Máy điện đồng bộ còn được dung làm động cơ đặc biệt trong các thiết bị lớn,
vì khác với động cơ không đồng bộ là chúng có thể phát ra công suất phản kháng.
9
Thông thường các máy đồng bộ được tính toán, thiết kế sao cho chúng có thể
phát ra công suất phản kháng gần bằng công suất tác dụng. Trong một số trường hợp
việc đặt máy đồng bộ ở gần các trung tâm công nghiệp lớn là chỉ để phát ra công
suất phản kháng. Với mục đích chính là bù hệ số công suất cosϕ cho lưới điện gọi là
máy bù đồng bộ.
Những máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay Rôtor n bằng tốc độ quay
của từ trường n1 gọi là máy điện đồng bộ, có tốc độ quay Rôtor luôn không đổi khi
tải thay đổi
Ngoài ra các động cơ đồng bộ công suất nhỏ (đặc biệt là các động cơ kích từ
bằng nam châm vĩnh cửu) cũng được dùng rộng rãi trong các trang bị tự động điều
khiển.
2.2 Cấu tạo máy phát điện
2.2.1 Máy cực ẩn
Rôtor được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình
trụ, trên đó người ta gia công phay để tạo rãnh đặt dây quấn kích từ. Phần không
phay rãnh hình thành mặt cực từ.

Các máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn thường được chế tạo với số
cực 2p = 2 , như vậy tốc độ quay của Rôtor là 3000 vòng/phút. Để hạn chế lực ly
tâm trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép Rôtor, đường
kính D của Rôtor không quá 1,1 đến 1,5mét. Tăng công suất của máy bằng cách
tăng chiều dài l của lõi thép. Chiều dài tối đa của Rôtor vào khoảng 6,5mét.
Dây quấn kích từ đặt trên cực từ Rôtor được chế tạo từ dây đồng trần, tiết
diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các bối dây. Các vòng dây của lớp dây
này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng. Dây quấn kích từ nằm trong
rãnh được cố định và ép chặt bằng các thanh nêm phi từ tính đưa vào miệng rãnh.
Phần đầu nối ở ngoài được đai chặt bằng các ống trụ thép phi từ tính nhằm bảo vệ
10
chống lại lực điện động do dòng điện gây ra. Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn
trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện, nối với
dòng kích từ một chiều.
Dòng điện kích từ một chiều thường được cung cấp bởi một máy phát một
chiều, hoặc xoay chiều được chỉnh lưu( có hoặc không có vành trượt ), nối chung
trục với máy phát điện. Stator của máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn bao gồm
lõi thép, trong đó có đặt dây quấn ba pha, ngoài là thân và vỏ máy. Lõi thép Stator
được ghép và ép bằng các tấm tôn silic có phủ cách điện. Các đường thông gió làm
mát cho máy được chế tạo cố định trong thân máy để đảm bảo độ bền cách điện của
dây quấn và máy.
2.2.2 Máy cực lồi
Các máy phát điện có tốc độ quay thấp thường được chế tạo dạng cực lồi, nên
khác với máy cực ẩn, đường kính D của Rôtor có thể lên đến 15met trong khi chiều
dài lại nhỏ với tỷ lệ l/D = 0,15 – 0,2. Rôtor của máy phát điện đồng bộ cực lồi công
suất nhỏ và trung bình có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia công thành
khối hình trụ trên mặt có đặt cực từ. Ở các máy lớn, lõi thép đó đượcchế tạo từ các
tấm thép dày từ 1 đến 6mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành các
khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục của máy mà được
đặt trên giá đỡ của Rôtor, giá này được lồng vào trục máy.

11
Hình 2.1. Cực từ của máy phát đồng bộ cực lồi
Cực từ đặt trên lõi thép Rôtor được ghép bằng những lá thép dày 1 –
1,5mm chế tạo đuôi có hình T hoặc bằng các bulông bắt xuyên qua mặt cực và vít
chặt vào lõi thép Rôtor.
Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo
chiều mỏng thành từng cuộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hoặc
amiăng. Sau khi hoàn thiện gia công, các cuộn dây được lồng vào thân các cực từ.
Dây quấn cản của máy phát điện đồng bộ được đặt ở trên các đầu cực có cấu
tạo như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghĩa là làm bằng các
thanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và hai dầu nối với hai vành ngắn mạch.
Stator của máy phát điện đồng bộ cực lồi giống của máy phát điện đồng bộ
cực ẩn. Để đảm bảo vận hành ổn định, ngoài các yêu cầu chặt chẽ đối với kết cấu về
điện các kết cấu về cơ học và hệ thống làm mát cũng được thiết kế chế tạo phù hợp
và tương thích với từng loại máy phát điện, đáp ứng được môi trường và chế độ làm
việc. Máy phát điện đồng bộ làm mát bằng gió công suất nhỏ, có các khoang thông
gió và làm mát được thiết kế chế tạo nằm giữa vỏ máy và lõi thép Stator. Đầu trục
của máy được gắn một cánh quạt gió để khi quay không khí được thổi qua các
khoang thông gió này. Bên ngoài vỏ máy cũng được chế tạo với các sống gân hoặc
cánh toả nhiệt nhằm làm tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cho máy. Phổ biến nhất
là các máy phát điện đồng bộ được làm mát bằng nước hoặc bằng khí và được áp
dụng cho các máy có công suất từ vài chục kW trở lên.
Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì thường
dùng Điêzel làm động cơ sơ cấp và được gọi là máy phát điện Điêzel. Máy phát điện
Điêzel thường có cấu tạo cực lồi.
Đặc điểm khác biệt giữa những máy điện công suất nhỏ và máy điện công
suất lớn ngoài kích thước của chúng khác nhau thì chúng còn khác nhau về hiệu suất
làm việc, giá thành của máy cũng như giá điện sản xuất ra, thời gian làm việc của
nó… Máy phát điện công suất nhỏ có cấu tạo gọn nhẹ, rất thuận lợi để làm máy phát

12
T§K
C1
R®c
IKT
CKT
~
Hình2.2: Sơ đồ hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều
dự phòng khi mất điện lưới, như máy phát điện Điêzel có thể linh động vận chuyển
đi nơi khác để phục vụ khi cần thiết. Tuy nhiên máy điện công suất nhỏ giá thành
không được rẻ vì trái vơí máy có công suất đơn chiếc càng lớn thì giá thành trên đơn
vị công suất càng hạ nên nó chưa đươc sử dụng phổ biến mà nó chỉ được sử dụng ở
những nơi cần thiết như bệnh viện, truyền hình, quân sự và thông tin liên lạc…
Ngoài ra nó còn được sử dụng ở một số hộ dân cần điện để phục vụ sản xuất kinh
doanh liên tục khi thiếu điện lưới. Hiệu suất làm việc của máy điện công suất nhỏ
luôn thấp hơn những máy công suất lớn.
2.3 Hệ thống kích từ
Hệ thống kích từ có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều cho các cuộn
dây kích thích của máy phát điện đồng bộ. Nó phải có khả năng điều chỉnh dòng
kích thích (bằng tay hoặc tự động) để đảm bảo chế độ làm việc ổn định, kinh tế với
chất lượng điện năng cao trong mọi tình huống.
Trong chế độ làm việc bình thường điều chỉnh dòng kích từ sẽ điều chỉnh
được điện áp đầu cực máy phát, thay đổi công suất phản kháng vào lưới. Trong chế
độ sự cố chỉ có bộ phận kích từ cưỡng bức làm việc chủ yếu, nhằm duy trì điện áp
của máy phát điện không đổi, giữ ổn định hệ thống. Hiệu quả thực hiện các nhiệm
vụ trên phụ thuộc vào thông số của hệ thống kích từ cũng như kết cấu của bộ phận
tự động điều chỉnh kích từ.
2.3.1 Hệ kích từ dùng máy kích từ một chiều
13
CL

F
Để điều chỉnh dòng kích từ
f
I
người ta thay đổi dòng điện kích từ trong các
cuộn kích của máy phát điện một chiều. Biến trở
DC
R
cho phép điều chỉnh bằng tay
dòng điện trong các cuộn dây kích từ chính
1
C
.
Khi thiết bị tự động kích từ làm việc dòng điện trong các cuộn dây
2
C
và
3
C
được điều chỉnh tự động:
+ Dòng trong cuộn
2
C
được điều chỉnh ứng với chế độ làm việc bình thường.
+ Dòng trong cuộn
3
C
được điều chỉnh ứng với chế độ kích thích cưỡng bức.
Năng lượng và tín hiệu điều chỉnh cung cấp cho thiết bị tự động kích từ được nhận
qua máy biến dòng và máy biến áp phia đầu cực của máy phát điện đồng bộ.

Để quay máy phát điện một chiều kích thích người ta sử dụng năng lượng của
chính trục quay của máy phát điện đồng bộ.
2.3.2 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều và chỉnh lưu
a. Dùng máy phát điện xoay chiều tần số cao
Máy phát điện xoay chiều tần số cao được chế tạo theo kiểu cảm ứng: roto không
có cuộn dây, cuộn dây kích từ đặt ở phần tĩnh, từ thông thay đổi được nhờ kết cấu
rãnh của rôto.
14
T§K
CL§
PhÇn quay
Hình 2.4. Hệ thồng kích từ dùng máy phát điện xoay chiều không vành trượt
Cuộn kích từ
1
C
của máy phát điện kích thích được nối tiếp với tải của nó
(cuộn Ckt). Các cuộn kích từ phụ
2
C
và
3
C
được cung cấp và điều chỉnh qua thiết bị
tự động kích từ với năng lượng từ phía đầu cực của máy phát điện đồng bộ (qua BU
và BI).
Với mười rãnh trên bề mặt rôto, tần số của dòng điện trong máy phát điện
kích thích có tần số cao 500Hz (khi quay cùng trục với máy phát điện dồng bộ
tuabin hơi 3000 vg/ph). Dòng điện này được chỉnh lưu ba pha biến đổi thành dòng
điện một chiều.
Dùng máy phát điện xoay chiều có tần số cao làm nguồn cung cấp, hệ thống

kích từ có thể chế tạo được với công suất khá lớn và có thể áp dụng cho các máy
phát điện đồng bộ công suất (200: 300) MW. Để cung cấp dòng điện kích từ cho
rôto của máy phát điện đồng bộ chủ yếu vẫn dùng vành trượt và chổi điện do đó
công suất chế tạo hạn chế.
b. Dùng máy phát điện xoay chiều không vành trượt
Để tăng công suất kích từ người ta dùng hệ thống kích từ không vành trượt.
Trong hệ thống kích từ không vành trượt dùng một máy phát điện xoay chiều
ba pha cùng trục với máy điện chính làm nguồn cung cấp.
Máy phát xoay chiều kích từ có kết cấu đặc biệt: cuộn kích từ đặt ở stator, còn
cuộn dây ba pha đặt ở rôto. Dòng điện xoay chiều ba pha tạo ra ở máy phát kích
thích được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều nhờ bộ chỉnh lưu công suất lớn gắn
15
CL§
~
F
Hình 2.5. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu có điều khiển
ngay trên cực rôto của máy phát. Do đó cuộn dây kích từ của máy phát điện chính
1
C
có thể nhận được dòng điện chỉnh lưu không qua vành trượt và chổi điện.
Để cung cấp cho cuộn dây kích từ của máy phát kích thích (đặt ở stato)
người ta dùng một bộ chỉnh lưu khác (thường là chỉnh lưu có điều khiển) nguồn
cung cấp có thể là máy phát điện xoay chiều tần số cao hoặc nguồn xoay chiều bất
kỳ.
Tác động của thiết bị tự động kích từ được đặt trực tiếp vào cửa điều khiển
của bộ chỉnh lưu, làm thay đổi kích từ của máy phát điện kích thích, tương ứng với
mục tiêu điều chỉnh.
c. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu có điều khiển
16
Xuất phát từ các bài toán đảm bảo ổn định chất lượng điện năng, một yêu cầu

kĩ thuật quan trọng là giảm thật nhỏ hằng số thời gian kích từ
e
T
. Hằng số thời gian
e
T
này được xác định là hằng số thời gian tương đương của tất cả các khâu: từ tín
hiệu ra của thiết bị tự động kích từ đến điện áp kích từ
KT
U
của máy phát điện đồng
bộ và thường khá lớn do quán tính điện từ của máy phát kích thích. Nếu tác động
của thiết bị tự động kích từ trực tiếp vào điện áp kích từ Ukt thì hằng số thời gian sẽ
giảm đi rất nhiều. Điều này thực hiện được thông qua các loại chỉnh lưu có điều
khiển công suất lớn.
Nguồn điện xoay chiều ba pha cung cấp cho cuộn dây kích thích của máy
phát đồng bộ qua chỉnh lưu có điều khiển
D
CL
có thể là một máy phát điện xoay
chiều ba pha tần số (50:500) Hz, hoặc máy biến áp tự dùng.
17
CHƯƠNG 3
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC MẠCH BẢO VỆ CỦA MÁY PHÁT
ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA
3.1 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hoặc tuabin nước, vì
vậy chúng được gọi là máy phát tuabin hơi hoặc máy phát tuabin nước. Đối với máy
phát điện tuabin hơi, do đặc trưng là tốc độ cao tới vài nghìn vòng/phút nên máy
phát điện thường có kết cấu Rôtor cực ẩn với đường kính nhỏ để giảm thiểu lực ly

tâm. Và ngược lại, đối với máy phát điện tuabin nước, tốc độ thấp nên thường có
Rôtor cực lồi, đường kính có thể lên tới 1,5m tùy theo công suất của máy.
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện ba pha thường gặp nhất là máy phát điện mà dòng điện một
18
chiều được đưa vào cuộn dây kích từ thông qua hệ thống vành trượt. Cực từ của máy
phát điện ba pha được kích thích bằng dòng điện một chiều và được đặt ở phần
quay, còn dây quấn phần ứng với ba pha được đặt ở phần tĩnh và nối ra tải.
Cũng có thể đặt cực từ ở phần tĩnh và dây quấn phần ứng ở phần quay giống trong
máy điện một chiều, máy điện đồng bộ công suất nhỏ, vì sự trao đổi vị trí đó không
làm thay đổi nguyên lý làm việc cơ bản của máy. Nguyên lý làm việc của máy điện
nói chung và máy phát điện đồng bộ nói riêng đều dựa trên định luật cảm ứng điện
từ. Nguyên lý làm việc cơ bản như sau :
Stator của máy phát điện đồng bộ có dây quấn ba pha được đặt cách nhau
một góc 120
0
trong không gian, được gọi là phần ứng, cảm ứng ra các sức điện động
cung cấp ra tải ( hình 2.1 ). Còn Rôtor của máy phát điện, với cấu tạo dây quấn cực
từ ( cực lồi với đối với máy phát có tuabin tốc độ thấp như các máy phát tuabin
nước, các máy phát công suất nhỏ và cực ẩn với tuabin có tốc độ cao như máy phát
Điêzel, tuabin hơi và khí ) làm nhiệm vụ tạo ra từ trường phần cảm.
Khi Rôtor quay với tốc độ n thì từ trường cực từ sẽ quét và cảm ứng lên các dây
quấn phần ứng các sức điện động xoay chiều hình sin lần lượt lệch pha nhau 120 độ
theo chu kỳ thời gian, có trị số hiệu dụng là :
0
E
=4,44.
f
.
1

W
.
dq
K
.
0
ϕ
0
E
: là sức điện động pha.
1
W
: số vòng dây pha.
f
: tần số của máy phát.
0
ϕ
: từ thông cực từ Rôtor
dq
K
: hệ số dây quấn.
Với tần số :
60
np
f =
19
p : là số cặp cực của máy
Dây cuốn 3 pha stator có trục lệch nhau trong không gian một góc 120
0
điện, cho

nên sđđ các pha lệch nhau môt góc 120
0
.
e
A
= E
0
sin
e
B
= E
0
sin(- 120
0
)
e
C
= E
0
sin( - 240
0
)
Các sđđ náy có thể mắc hình sao hoặc tam giác .
Khi phần ứng cung cấp điện cho tải, dòng điện ba pha chạy trong dây cuốn phần
ứng sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ :
n
1 =
Ta thấy tốc độ từ trường quay n
1
bằng tốc độ quay rotor n nên gọi là máy phát điện

đồng bộ.
3.2 Các mạch bảo vệ của máy phát điện ba pha
Tuỳ theo chủng loại của máy phát (thuỷ điện, nhiệt điện, turbine khí, thuỷ điện
tích năng ), công suất của máy phát, vai trò của máy phát và sơ đồ nối dây của nhà
máy điện với các phần tử khác trong hệ thống mà người ta lựa chọn phương thức
bảo vệ thích hợp. Hiện nay không có phương thức bảo vệ tiêu chuẩn đối với MFĐ
cũng như đối với các thiết bị điện khác. Tuỳ theo quan điểm của người sử dụng đối
với các yêu cầu về độ tin cậy, mức độ dự phòng, độ nhạy mà chúng ta lựa chọn số
lượng và chủng loại rơle trong hệ thống bảo vệ. Đối với các MFĐ công suất lớn, xu
thế hiện nay là lắp đặt hai hệ thống bảo vệ độc lập nhau với nguồn điện thao tác
riêng, mỗi hệ thống bao gồm một bảo vệ chính và một số bảo vệ dự phòng có thể
20
thực hiện đầy đủ các chức năng bảo vệ cho máy phát. Để bảo vệ cho MFĐ chống lại
các dạng người ta thường dùng các loại bảo vệ sau:
- Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý khi xảy ra sự cố.
- Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố .
- Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây stator cho sự cố .
- Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố .
- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải cho sự cố .
- Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát tăng cao cho sự cố .
Ngoài ra có thể dùng: Bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so
lệch, bảo vệ chống quá nhiệt rotor do dòng máy phát không cân bằng, bảo vệ chống
mất đồng bộ,
3.2.1 Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý khi xảy ra sự cố
a.Sơ đồ nguyên lý
21
Hình 3.2. Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cuộn stator MFĐ. Sơ đồ tính toán (a) theo mã số
(b)
Trong đó:
-

f
R
: dùng để hạn chế dòng điện không cân bằng(
KCB
I
), nhằm nâng cao độ
nhạy của bảo vệ.
- 1RI, 2RI, 4Rth : phát hiện sự cố và đưa tín hiệu đi cắt máy cắt đầu cực máy phát
không thời gian (thực tế thường t ≈ 0,1 sec).
-3RI, 5RT : báo tín hiệu khi xảy ra đứt mạch thứ sau một thời gian cần thiết (thông
qua 5RT) để tránh hiện tượng báo nhầm khi ngắn mạch ngoài mà tưởng đứt mạch
thứ.
Vùng tác động của bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI nối vào mạch so lệch.
Cụ thể ở đây là các cuộn dây stator của MFĐ, đoạn thanh dẫn từ đầu cực MFĐ đến
máy cắt.
b. Nguyên lý làm việc
BVSLD hoạt động theo nguyên tắc so sánh độ lệch dòng điện giữa hai đầu
cuộn dây stator, dòng vào rơle là dòng so lệch:
1 2R T T SL
I I I I= − =
Với
1 2
,
T T
I I
là dòng điện thứ cấp của các BI ở hai đầu cuộn dây.
Bình thường hoặc ngắn mạch ngoài, dòng vào rơle 1RI, 2RI là dòng không cân
bằng
KCB
I

:
22
1 2 DRSL T T KCB K
I I I I I= − = <
(dòng khởi động rơ le)
Khi xảy ra chạm chập giữa các pha trong cuộn dây stator dòng điện vào các rơle
1RI, 2RI:
1 2 R
N
SL T T KD
I
I
I I I I
n
= − = >
-
N
I
: dòng điện ngắn mạch.
-
I
n
: tỉ số biến dòng của BI
Bảo vệ tác động đi cắt 1MC đồng thời đưa tín hiệu đi đến bộ phận tự động diệt từ
(TDT).
Trường hợp đứt mạch thứ của BI, dòng vào rơle là:
F
R
I
I

I
n
=
Dòng điện này có thể làm cho bảo vệ tác động nhầm, lúc đó chỉ có 3RI khởi
động báo đứt mạch thứ với thời gian chậm trễ, để tránh hiện tượng báo nhầm trong
quá trình quá độ khi ngắn mạch ngoài có xung dòng lớn. Ở sơ đồ hình 3.2, các BI
nối theo sơ đồ sao khuyết nên bảo vệ so lệch dọc sẽ không tác động khi xảy ra ngắn
mạch một pha ở pha không đặt BI. Tuy nhiên các bảo vệ khác sẽ tác động.
3.2.2 Bảo vệ so lệch ngang
Các vòng dây của MFĐ chập nhau thường do nguyên nhân hư hỏng cách điện
của dây quấn. Có thể xảy ra chạm chập giữa các vòng dây trong cùng một nhánh
(cuộn dây đơn) hoặc giữa các vòng dây thuộc hai nhánh khác nhau trong cùng một
pha, dòng điện trong các vòng dây bị chạm chập có thể đạt đến trị số rất lớn. Đối
23
với máy phát điện mà cuộn dây stator là cuộn dây kép, khi có một số vòng dây
chạm nhau sức điện động cảm ứng trong hai nhánh sẽ khác nhau tạo nên dòng điện
cân bằng chạy quẩn trong các mạch vòng sự cố và đốt nóng cuộn dây có thể gây ra
hư hỏng nghiêm trọng. Trong nhiều trường hợp khi xảy ra chạm chập giữa các vòng
dây trong cùng một pha nhưng BVSLD không thể phát hiện được, vì vậy cần phải
đặt bảo vệ so lệch ngang để chống dạng sự cố này.
a.Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.3. Sơ đồ bảo vệ so lệch ngang cho các pha MFĐ, sơ đồ tính toán (a) và
theo mã số (b)
CN: cầu nối, bình thường CN ở vị trí 1 và bảo vệ tác động không thời gian.
Khi máy phát đã chạm đất 1 điểm mạch kích từ (không nguy hiểm), CN được
chuyển sang vị trí 2 lúc đó bảo vệ sẽ tác động có thời gian để tránh tác động
nhầm khi chạm đất thoáng qua điểm thứ 2 mạch kích từ.
b.Nguyên lý hoạt động
24
Bảo vệ hoạt động trên nguyên lý so sánh thế V1 và V2 của trung điểm O1 và

O2 giữa 2 nhánh song song của cuộn dây.
Ở chế độ bình thường hoặc ngắn mạch ngoài:
12 1 2
0U V V= − ≈
nên không có dòng qua BI do đó bảo vệ không tác động (cầu nối ở vị trí 1).
Khi xảy ra chạm chập 1 điểm mạch kích từ, máy phát vẫn được duy trì vận
hành nhưng phải chuyển cầu nồi sang vị trí 2 để tránh trường hợp bảo vệ tác
động nhầm khi ngắn mạch thoáng qua điểm thứ 2 mạch kích từ.
Khi sự cố (chạm chập giữa các vòng dây):
12 1 2
0U V V= − ≠
nên có dòng qua BI bảo vệ tác động cắt máy cắt.
3.2.3 Bảo vệ chống chạm đất
a. Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ 2.4 được dùng để bảo vệ cuộn dây stator máy phát khi xảy ra chạm đất.
Bảo vệ làm việc theo dòng thứ tự không qua biến dòng thứ tự không 7BI0 có kích từ
phụ từ nguồn xoay chiều lấy từ 2BU.
- 3RI: rơle chống chạm đất 2 pha tại hai điểm khi dùng bảo vệ so lệch dọc đặt ở 2
pha (sơ đồ sao khuyết).
- 4RI: rơle chống chạm đất 1 pha cuộn dây stator.
- 6RT: tạo thời gian làm việc cần thiết để bảo vệ không tác động đối với những giá
trị quá độ của dòng điện dung đi qua máy phát khi chạm đất 1 pha trong mạng điện
áp máy phát.
25