Khảo sát máy phát điện 330 MW làm mát bằng hydro, mô phỏng bằng phần mềm matlab các chế độ vận hành của nó

iii




LỜI CẢM TẠ

Qua thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu ngành “Thi
ết bị, mạng
& Nhà máy điện” tại Trường ĐH SPKT TP HCM, cùng với sự nhiệt t
ình
hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo, dạy dỗ của quý thầy cô đến nay tôi đ
ã hoàn
thành được luận văn tốt nghiệp này.
Trước hết tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trư
ờng, Ban
chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử và Phòng quản lý sau đại học Trư
ờng ĐH
SPKT TP HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghi
ên
cứu nâng cao trình độ, và thực hiện tốt đề tài trong thời gian qua.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với Thầy Nguyễn Hoàng Việt đ
ã
nhiệt tình hư
ớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tậ p cũng
như trong quá trình thưc hiện luận văn tốt nghiệp
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giảng dạy đã t
ận tâm chỉ
dẫn, truyền đạt thêm những kiến thức chuyên môn cho tôi trong su
ốt quá
trình theo học tại Trư ờng.

Xin gởi lời cảm ơn đến các thành viên hội đ
ồng chỉnh sửa, phản
biện góp ý cho tôi để tôi hoàn thành được luận văn của mình.
Ngoài ra tôi cũng xin được nói lời cảm ơn đế n các anh chị học vi
ên
trong lớp cao học 2010a đã cùng tôi đoàn kết, gắn bó vư
ợt qua khoảng
thời gian dài học tập.
Có được thành công này cũng nhờ vào động viên giúp đ
ỡ của bạn
bè, lãnh đạo Công ty nhiệt điệ n Cần Thơ, nơi tôi đ
ang công tác, tôi xin
được ghi ơn tất cả mọi người
Trân trọng.
TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 nă
m 2012
Học viên

Nguyễn Thành Trung

iv
TÓM TẮT
Tên đề tài: ‘‘Khảo sát máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro, mô phỏng
bằng phần mềm Matlab các chế độ vận hành của nó”
Thời gian thực hiện: từ tháng 02 năm 2012
Địa điểm nghiên cứu: Nhà máy điện Ô Môn – Công ty Nhiệt điện Cần Thơ
Nội dung luận văn gồm có
Chương 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu chung về tình phát kinh tế, nhu cầu lắp mới các nhà máy có công suất
lớn. Giới thiệu nhà cung cấp Misubishi, thời gian ra đời của các loại máy phát 330 MW

làm mát bằng Hydro, những ư u đ iểm của khí Hydro khi sử dụng làm mát máy phát.
Giới thiệu sơ lược về tổ máy 330 MW lắp đặt ở nhà máy Ô Môn, hệ thống điều
khiển DCS và phần mềm đ iều khiển Diasys Netmation, giới thiệu đặt tính kỹ thuật máy
phát điện, các đường cong giới hạn thông số vận hành máy phát.
Nêu mục đích của đề tài: Hiểu rõ thiết bị đang quản lý vận hành, sửa chữa một
cách sâu sắc hơn, hiểu rõ các chế độ vận hành bình thường, bất thường của máy phát
để nâng cao tính chủ động, đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc, góp phần ổn định
hệ thống điện khu vực Miền Tây.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, CÁC PHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG
VỀ MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ
Nghiên cứu mô hình lý thuyết, mô hình toán học, các phương trình cơ sở tính
toán của máy phát điện đồng bộ 3 pha. Quá trình chuyển hóa năng lượng từ trường từ
Stator đến Rotor và ngược lại.

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA BẰNG
PHẦN MỀM SIMULINK TRÊN MATLAB.
Từ các công thức toán học, các công cụ mô phỏng trong simulink trên matlab,
thực hiện mô phỏng máy phát điện đồng bộ 3 pha với các thông số đầu vào tác đ ộ ng
lên máy phát là điện áp lưới, điện áp kích từ, mô ment cơ khí tác dụng lên trụ c rotor
của máy phát và thông số đầu ra cần khảo sát là điện áp, dòng điện stator, công suất
hữu công, vô công, điện áp kích từ, góc sông suất.

v
CHƯƠNG 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ CHẠY MÔ
PHỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỔ PHA.
Thực hiện viết chương trình nhập các thông số của máy phát điện cần khảo sát,
chương trình tính toán các thông số cơ bản, gọi tên chương trình để chạy mô phỏng
máy phát và suất ra các thông số cần khảo sát dưới dạng đồ thị theo thời gian.
Nhận xét đánh giá kết quả thực hiệ n được, so sánh với mội vài điều kiện vận

hành thực tế thử nghiệm được trên máy phát 1 trường hợp sự cố thực sự trên máy phát.
Các chế độ vận hành mô phỏng khảo sát trong luận văn;
 Mô phỏng vận hành bình thường máy phát điện với các thông số đ ịnh mức
 Mô phỏng vận hành máy phát điện trong trường hợp thiếu kích từ
 Mô phỏng vận hành máy phát điện trong trường hợp quá kích từ
 Mô phỏng vận hành máy phát điện trong trường hợp mất kích từ
 Mô phỏng vận hành máy phát trong trường hợp điện áp lưới thấp
 Mô phỏng vận hành máy phát trong trường hợp điện áp lưới cao
 Mô phỏng vận hành máy phát trong trường hợp mất công suất thực
 Mô phỏng vận hành máy phát trong trường hợp mất điện áp
Kết luận.


vi
ABSTRACT

Topic name: '' Investigation on a 330 MW hydrogen-cooled generator using
Matlab software for simulating its operation modes"
Duration: from January 02, 2012
Study sites: O Mon Thermal Power Plant - CanTho Thermal Power Company Limited
This thesis consists of the following parts :

Chapter 1: OVERVIEW
General introduction about the economic development and the need for new
installation of large capacity plants.
Introduction on Mitsubishi’s providers, the time of release of the 330 MW
hydrogen-cooled generators,
and the advantages of hydrogen used to cool the
generator.
General introduction on the 330 MW hydrogen-cooled generators installed in O

Mon thermal power plants, Distributed Control System and its Diasys Netmation
software. Introduction on the specification, the capability curves and the operating
parameters of generator
The purpose of the project: to fully comprehend the devices and equipment is

for the purpose of managing the operation and maintenance; to understand the
generator in normal and abnormal operation modes for the purpose of improving
activeness, safety and reliability during its working state; to make the contribution for
the stabilization of the power system in Southwest of Vietnam

Chapter 2: THEORETICAL BASIS, THE EQUATIONS TO SIMULATE THE
SYNCHRONOUS GENERATOR
The study on the theoretical models, the mathematical models and the basis
equations for calculating of 3-phase synchronous generator; the transformation process
of magnetic power from Stator to Rotor and vice versa.

CHAPTER 3 : SIMULATION OF THE 3 - PHASE SYNCHRONOUS
GENERATOR USING MATLAB SIMULINK.
vii
From the mathematical equations and the tools for simulation from Matlab
Simulink, a simulation of the 3-phase synchronous generator is performed with input
parameters of the grid voltage, the excitation voltage and mechanical moment acting
on the rotor’s axis of the generator and the output parameters to examine are the
voltage, the stator current, the active power, the reactive power, the excitation voltage
and the power angle.

CHAPTER

: PROGRAMMING THE SIMULATION AND THE SIMULATED
RESULTS OF THE 3-PHASE SYNCHRONOUS GENERATOR.

Programming the simulation with inputs as the parameters of the generator
under examination, the program to calculate the basic parameters, calling for functions
to simulate the generator and output the values desired for the examination in the form
of time-based graphs.
Comments and conclusions on the results achieved and the comparison of this
with some practical operation conditions that can be tested on the generator and an
event that has happened on the generator in the past.
 The simulations of generator operation in the normal condition at the rated
parameters.
 The simulation of generator operation in case of under - excitation
 The simulation of generator operation in case of over - excitation
 The simulation of generator operation in case of excitation loss
 The simulation of generator operation in case of voltage decrease of the power
grid.
 The simulation of generator operation in case of voltage increase of the power
grid.
 The simulation of generator operation in case of active power loss
 The simulation of generator operation in case of voltage loss.




viii
MỤC LỤC

Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ……………………………………………………………………… i
Lời cam đoan ……………………………………………………………………… ii
Cảm tạ ……………………………………………………………………………… iii

Tóm tắt ………………………………………………………………………………. iv
Mục lục …………………………………………………………………………… viii
Danh sách các chữ viết tắt ………………………………………………………… xi
Danh sách các hình …………………………………………………………………. xii

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung:
1

1.2. Giới thiệu sơ lược về nhà máy Ô Môn 2
1.3. Giới thiệu về máy phát điện 5
1.3.1.

Thông số kỹ thuật máy phát điện 330 MW
5
1.3.2.

Sơ bộ cấu tạo máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro
7
1.3.3.

Hệ thống điều khiển nhà máy
13
1.3.4.

Đặc tuyến P – Q củ a máy phát
21
1.3.5.

Đặt tuyến hình V của máy phát đồng bộ.

27
1.3.6.

Giới thiệu bộ tự động điều chỉnh điện áp
31
1.4. Hướng nghiên cứu
33

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT, CÁC PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌC VỀ MÁY
PHÁT ĐỒNG BỘ
2.1. Mô hình máy phát điện đồng bộ.
34

2.2. Sơ đồ tương đương máy phát đồng bộ
35

2.3. Các phương trình toán học.
36

2.3.1.

Các phương trình mạch stator. (Stator circuit equations)
37
2.3.2.

Hỗ cảm các cuộn dây stator. (Stator mutual inductances)
38
ix
2.3.3.

Hỗ cảm giữa stator và rotor.
39
2.3.4.

Các phương trình mạch rotor. (Rotor circuit equation)
40
2.4. Phép biến đổi dq0. (the dq0 transformation)
41

2.4.1.

Phương trình từ thông Stator trong hệ quy chiếu dq0.
43
2.4.2.

Phương trình từ thông rotor trong hệ quy chiếu dq0
43
2.4.3.

Phương trình điện áp stator trong hệ quy chiếu dq0
44
2.4.4.

Phương trình công suất và moment.
45
2.5.

Phương trình toán học trong hệ đơn vị tương đối.
46
2.5.1.

Các giá trị cơ bản stator.
46
2.5.2.

Phương trình điện áp stator trong hệ đơn vị tương đối.
47
2.5.3.

Phương trình điện áp rotor trong hệ đơn vị tương đối.
49
2.5.4.

Phương trình từ thông stator trong hệ đơn vị tương đối.
49
2.5.5.

Phương trình từ thông rotor trong hệ đơn vị tương đối.
50
2.5.6.

Hệ đơn vị tương đối cho rotor.
50
Chương 3. MÔ PHỎNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA BẰNG PHẦN
MỀM SIMULINK TRÊN MATLAB
3.1. Biểu thức Mô ment
59

3.2. Phương trình chuyển động khối Rotor
59

3.3. Biểu thức Môment, phương trình chuyển động trong hệ đơn vị tương
đối.
60

3.4. Mô phỏng các thông số đầu vào máy phát
61

3.5. Mô phỏng sơ đồ khối các biến trên trục dq
63

3.5.1.

Mô phỏng trên trục q
63
3.5.2.

Mô phỏng trên trục d
65
3.6. Mô phỏng moment, vận tốc góc và góc lệch pha
68

3.7. Mô phỏng kết nối tục dq và Rotor máy phát
70

3.8. Mô phỏng khối sin ; cos
71

3.9. Mô phỏng khối chuyển đổi dòng điện từ trục dqr sang trục abc
72

x
3.10. Mô phỏng khối xuất dữ liệu từ máy phát ra P; Q, I, V.
73

Chương 4. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG MÁY
PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA
4.1. Viết chương trình nhập thông số máy phát điện đồng bộ 3 pha.
75

4.2. Viết chương trình chạy mô phỏng và tính toán các thông số máy phát
trong đơn vị tương đối. 75
4.3. Kết quả chạy mô phỏng
77

4.3.1.

Kết quả mô phỏng chế độ vận hành máy phát điện đồng bộ 3 pha với các
thông số ở định mức.
77
4.3.2.

Kết quả mô phỏng máy phát vận hành ở chế độ thiếu kích từ
80
4.3.3.

Kết quả mô phỏng máy phát vận hành ở chế độ quá kích từ.
84
4.3.4.

Kết quả mô phỏng vận hành máy phát ở chế độ mất kích từ
88
4.3.5.

Kết quả mô phỏng máy phát vận hành ở chế độ đ iện áp thấp
92
4.3.6.

Kết quả mô phỏng máy phát vận hành ở chế độ đ iện áp cao
95
4.3.7. Kết quả mô phỏng máy phát vận hành ở chế độ mất công suất thực
99
4.4. Kết luận 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 107
PHỤ LỤC 1. FILE “NHAPTS_MF” 108
PHỤ LỤC 2. FILE “
CT_MOPHONG”
109



xi
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ACS Accessory Station
AMS Engineering Management System
APC Automatic Plant Control
APS Automatic Plant Start – up /Shutdown
AVR Automatic Voltage Regulation
BMS Burner Management System

BOP Balance Of Plant
CSC Common System Control
D – AVR Digital – Automatic Voltage Regulation
DCS Distribution Control System
DEH Digital Electrical Flash Hydraulic Control System
EVN Electric of VietNam
FO Heavy Fuel Oil
GPR Generator Protection Relay
HDS Historical Data Storage
I/O Input/Output
JBIC Japan Bank for International Cooperation
MC Mitsubishi Corporation
MHI Mitsubishi Heavy Industries
MPS Multiple Process Station
ODA Official Development Assistance
OPS Operation Station
TEPSCO Tokyo Electric Power Service Co. Ltd
TPR Transformer Protection Relay




xii
DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Biểu diễn dãy công suất của máy phát theo chế độ làm mát của nhà sản
xuất Mitsubishi 1
Hình 1.2: So sánh đặt tính của khí Hydro với không khí và nước 2
Hình 1.3: Lễ khởi công xây dựng nhà máy nhiệt điện Ô Môn 3
Hình 1.4: Cảnh quan 3D nhà máy Ô Môn 1 3

Hình 1.5 Sơ đồ mặt cắt dọc máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro 7
Hình 1.6 Cấu trúc lõi Rotorcủa máy phát. 8
Hình 1.7 Cấu trúc cuộn dây Roto 8
Hình 1.8 Sơ đồ thông gió làm mát cho Rotorcủa máy phát 9
Hình 1.9 Bộ chèn khí Hydro bằng dầu 9
Hình 1.10 Bảo vệ điện thế trục Roto 11
Hình 1.11 Hệ thống vành trượt và chổi than máy phát. 12
Hình 1.12 giao diện phần mềm Diasys Netmation của Mitsubishi 13
Hình 1.13 Cấu trúc tổng quan của hệ thống DCS 14
Hình 1.14 Cấu hình phần cứng một bộ điều khiển MPS 15
Hình 1.15 Tiến trình khởi động tự động tổ máy ở APS 16
Hình 1.16 Tiến trình ngừng tự độ ng tổ máy theo APS 17
Hinh 1.17 Các trang màn hình điều khiển 18
Hình 1.18 Giao diện theo dõi thông số vận hành máy phát điện 19
Hình 1.19 Giao diện theo dõi thông số nhiệt độ máy phát điện 20
Hình 1.20 Giao diện theo dõi thông số điện máy phát 21
Hình 1.21 : Đặt tuyến P – Q máy phát 330 MW làm mát bằng khí Hydro 22
Hình 1.22: Sơ đồ thay thế máy điện đơn giản và Giản đồ véc tơ trạng thái xác lập 23
Hình 1.23: Giới hạn nhiệt do dòng kích từ và dòng phần ứng 24
Hình 1.24: Giới hạn nhiệt vùng biên 26
xiii
Hình 1.25: Sơ đ ồ vectơ từ thông phần cuối stator 27
Hình 1.26 Đặt tính hình V của máy phát điện đồng bộ 28
Hình 1.27 Đặt tuyến hình V biểu diễn mối quan hệ công suất ngõ ra và dòng điện
kích từ của máy phát 410 MVA làm mát bằng hydro 29
Hình 1.28 Đặt tuyến biễu diễn quan hệ điện áp, dòng điện và công suất ngõ ra theo
dòng điện kích từ của máy phát 410 MVA làm mát bằng hydro 30
Hình 1.29 Sơ đồ nguyên lý mạch kích từ máy phát 32
Hình 2.1 Sơ đồ mặt cắt ngang máy phát đồng bộ 3 pha 34
Hình 2.2 Sơ đồ tương đương máy phát đồng bộ 3 pha 35

Hình 2.3 Giá trị của tự cảm Stator 38
Hình 2.4 Giá trị của hỗ giữa các cuộn dây Stator 38
Hình 3.1 Biểu diển góc lệch pha giữa các véc tơ điện áp, dòng điện, Stator và Rotor
của máy phát điện đ ồng bộ 53
Hình 3.2 Mô phỏng khối chuyển đổi điện áp từ hệ quy chiếu abc sang qd0 63
Hình 3.3 Sơ đồ khối trục q 64
Hình 3.4 Độ tăng điện áp 64
Hình 3.5 Mô phỏng trục q trong Simulink (khối q _cct) 64
Hình 3.6 Sơ đồ khối trục d 66
Hình 3.7 Mô phỏng trên trục d (khối d_cct) 67
Hình 3.8 Sơ đồ khối về Moment vậ n tốc góc, góc lệch pha 69
Hình 3.9 Mô phỏng chuyển động của Rotor 69
Hình 3.10 Mô phỏng khối kết nối trục Rotor máy phát 70
Hình 3.11 Mô phỏng khối tạo hàm sin ; cos 71
Hình 3.12 Sơ đồ mô phỏng khối chuyển đổi từ dqr sang abc 72
Hình 3.13 Sơ đồ mô phỏng khối xuất dữ liệu từ máy phát 73
Hình 3.14 Sơ đồ khối tổng quát máy phát đồng bộ 74
Hình 4.1 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp và dòng điện Stator với các thông số vận hành
bình thường ở định mức
78

xiv
Hình 4.1 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công với các thông số vận
hành bình thường ở định mức
78

Hình 4.1 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment với các thông số vận hành
bình thường ở tải định mức 79
Hình 4.1 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và dòng tức thời pha a với các thông số
vận hành bình thường ở tải định mức

79

Hình 4.2 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp và dòng điện stator vận hành ở chế độ thiếu
kích từ 80
Hình 4.2 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công vận hành ở chế độ
thiếu kích từ 81
Hình 4.2 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment vận hảnh ở chế độ thiếu
kích từ 8
1

Hình 4.2 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và dòng tức thời stator vận hành ở chế
độ thiếu kích từ 82
Hình 4.2 (e) Các thông số thực tế trong quá trình thử nghiệm giảm kích từ máy phát 83
Hình 4.3 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp và dòng điện stator máy phát vận hành ở chế
độ quá kích từ 85
Hình 4.3 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công của máy phát vận
hành ở chế độ quá kích từ 85
Hình 4.3 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment của máy phát vận hành ở
chế độ quá kích từ 86
Hình 4.3 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và dòng tức thời stator vận hành ở chế
độ quá kích từ 86
Hình 4.3 (e) Các thông số thực tế trong quá trình thử nghiệm quá kích từ máy phát . 87
Hình 4.4 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp, dòng điện stator máy phát vận hành trong
trường hợp mất kích từ 89
Hình 4.4 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công, vô công của của máy phát vận
hành trong trường hợp mất kích từ 90
Hình 4.4 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment của máy phát vậ n hành
trong trường hợp mất kích từ 90
xv
Hình 4.4 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và dòng tức thời máy máy vận hành

trong trường hợp mất kích từ 91
Hình 4.5 (a) Mô phỏng điện áp, dòng điện stator máy phát vận hành trong trường
hợp điện áp lưới thấp 93
Hình 4.5 (b) Mô phỏng công suất hữu công và vô công máy phát vận hành trong
trường hợp điện áp lưới thấp 93
Hình 4.5 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và moment máy phát vận hành trong
trường hợp điện áp lưới thấp 94
Hình 4.5 (d) Đồ thị mô phỏng dòng điện kích từ và dòng tức thời stator vận hành
trong trường hợp điện áp lưới thấp 94
Hình 4.6 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp dòng điện stator máy phát vận hành trong
trường hợp điện áp lưới cao 96
Hình 4.6 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công của máy phát vận
hành trong trường hợp điện áp lưới cao 96
Hình 4.6 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment của máy phát vậ n hành
trong trường hợp điện áp lưới cao 97
Hình 4.6 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và đòng tức thời máy phát vận hành
trong trường hợp điện áp lưới cao 97
Hình 4.6 (e) Các thông số của máy phát trong sự cố điện áp cao ngày 26/04/2011 98
Hình 4.7 (a) Đồ thị mô phỏng điện áp và dòng điện stator của máy phát vận hành ở
chế độ mất công suất 100
Hình 4.7 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công của máy phát vận
hành ở chế độ mất công suất 100
Hình 4.7 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và moment máy phát vận hành ở chế
độ mất công suất 101
Hình 4.7 (d) Đồ thị mô phỏng dòng kích từ và dòng điện tức thời máy phát vận hành
ở chế độ mất công suất 101
Hình 4.8 (a) Đồ thị mô phỏng Điện áp và dòng điện Stator vận hành trong trường
hợp mất điện áp lưới 103
xvi
Hình 4.8 (b) Đồ thị mô phỏng công suất hữu công và vô công máy phát vận hành

trong trường hợp mất điện áp lưới 103
Hình 4.8 (c) Đồ thị mô phỏng góc công suất và môment tức thời máy phát vận hành
trong trường hợp mất điện áp lưới 104
Hình 4.8 (d) Đồ thị mô phỏng
dòng
kích từ và dòng tức thời máy phát vận hành ở
chế độ mất điện áp 104
Hình 4.9 Sơ đồ mô phỏng máy phát với bộ AVR, bộ điều tốc turbine, kết nối tự
dùng và hệ thống điện 106





HVTH


1.1. Giới thiệ
u
V
ới nhu cầu điện
đư
ợc thiết kế với công s
áp đ
ầu cực máy phát, k
nhi
ệt cho các cuộn dây củ
Đối với t
ình hình
các nước ngh

èo trong k
năm là c
ực kỳ cấp bác
ngành công nghi
ệp khác
suất lớn và nhi
ều loại h
hệ thống.
Trên thế giới tr
ư
b
ằng không khí. Tại n
Mitsubishi đ
ã nghiên c
mát bằng Hydro.
Hình 1.1: Bi
ểu

GVHD: PGS TS





Chương 1
TỔNG QUAN
u chung:

điện năng ti
êu thụ trên thế giới ng

ày càng ca
g suất ng
ày càng tăng nhưng b
ị hạn chế bởi
, kích th
ước rotor, tốc độ rotor và đ
ặc biệt
y của máy phát l
àm việc với dòng đi
ện lớn.
ình phát tri
ển của kinh tế nư
ớc ta, vừa mới
khu v
ực, nhu cầu đòi hỏi tăng trư
ởng sản l
ách, ng
ành Điện cần được phát triển trư
ớc
ác c
àng phát tri
ển. Do vậy nhu cầu lắp mới
ại h
ình để đảm bảo vấn đề an ninh năng lư
ợ
ư
ớc năm 1945 các máy phát điện đều sử
ại n
ư
ớc Nhật kể từ sau chiến tranh thế g ớ

c
ứu và s
ản xuất thử nghiệm các máy phát
ểu diễn d
ãy công su
ất của máy phát theo chế đ
sản xuất Mitsubishi

ệt
cao, các máy phát đi
ện
ế ởi nhiều lý do nh
ư điện
iệt l
à phương pháp giải
ớn.

ới thoát khỏi danh sách
ản l
ượng điện năng hàng
ớc hết để kéo theo các
ới các nh
à máy có công
ợng góp phần ổn định
ử dụng
chế độ làm mát
ế giới thứ II
Tập đoàn
át điện với chế độ l
àm

hế độ l
àm mát của nhà




HVTH




Khí Hydro v
ới nhữ
• Tỷ tr
ọng t
• Đ
ộ dẫn nh
Hình 1.
2:

1.2. Gi
ới thiệu
Hình 1.3:
L

GVHD: PGS TS





ớ những đặt tính lý hoá của nó nh
ư :
ọ g thấp, tổn thất d
òng chảy nhỏ
ẫ nhiệt lớn v
à hi
ệu suất trao đổi nhiệt bề mặt
2:
So sánh đặt tính c
ủa khí Hydro với khôn
iệu s
ơ lược về nhà máy Ô Môn
L
ễ khởi công xây dựng nhà máy nhi
ệt điệ


ặt cao.


ông khí v
à nước

điện Ô Môn






HVTH




Dự án Nh
à máy
thành đưa vào vận h
ành
ODA c
ủa JBIC (Nhật Bả
H
ợp đồng xây dự
Chủ đầu t
ư cho
(Electricity of Vie
tNam
Tư v
ấn chính ch
Co.Ltd)
Xây lắp chính l
à
Industries Ltd. (MHI) v
lắp là Lilama.
Thiết b
ị chính n
liệu sử dụng cho Nh
à
trước mắt vận hành v

ới
Nhà máy s
ẽ chuyển san
Công nghệ nh
à m

GVHD: PGS TS





y Ô Môn đư
ợc b
ắt đầu xây dựng từ đầu nă
nh thương m
ại từ ngày 04/02/2009 đ
ến nay
ậ Bản)

dựng dựa tr
ên nguyên tắc ch
ìa khoá trao tay
Hình 1.4: Cảnh quan 3D
nhà máy Ô Mô

o nhà máy này là t
ập đoàn đi
ện lực việt
m).

cho nh
à máy là nhà th
ầu Tepsco (Tokyo E
à
nhà thầu Mitsubishi consortium bao g
ồ
) và Mitsubishi Corporation (MC)
, nhà th
ầ
nh
ư Lò h
ơi, Turbine, Máy phát do Misub
à máy là d
ầu FO/khí thi
ên nhiên (Heavy
ới dầu FO, khi đ
ư
ờng ống khí kéo đến trung
ang đ
ốt khí.
máy là nhi
ệt điện turbine hơi truy
ền thống,


ầ năm 2006 v
à đã khánh
nay
dựa trên nguồn vốn

tay.


ôn 1

ệt Nam
gọi tắt là EVN
Electric Power Service
ồm Mitsubishi Heavy
ầu phụ trách phần xây
ubishi cung c
ấp. Nhiên
y Fuel oil /Gas Fired),
ng tâm điện lực Ô môn
ố g, bao gồm:


GVHD: PGS TS


HVTH







1 lò hơi

1 Turbine (1 cao áp, 1 trung áp và 2 hạ áp)





HVTH




1 Máy phát điện

1.3. Gi
ới thiệu
1.3.1. Thông s
ố
SERIAL No

Nhà sản xuất

Công suất định mức



Tốc độ định mức

Điện áp định mức

Dòng điện định mức

Hệ số công suất

Tỉ số ngắn mạch


Cấp cách điện


GVHD: PGS TS





iệu về máy phát điện

ố
kỹ thuật máy phát điện 330 MW
06HEKZ
Mitsubishi Electric (Jap
410 MVA
348,5 MW
(ở nhiệt độ nước l
àm m
3 000 rpm
50 Hz

16 KV
14 795 A
0,85
không ít hơn 0,5
ở công suất đ
ịnh mức 4
Stator/ Rotor: F
tăng nh



apan)

mát 37
o
C)
ứ 410 MVA

nhi
ệt đến cấp B.

GVHD: PGS TS


HVTH







Hệ thống kích từ Kích từ tĩnh, chĩnh lưu toàn cầu 3 pha có
điều khiển
Điện áp kích từ 410 V
Dòng kích từ định mức 3476 A
Máy biến áp kích từ 3 pha; 5050 kVA; 16/089 kV
Hệ thống làm mát làm mát bằng Hydro kín
Hydro được làm mát bằng nước
Áp suất khí Hydro 0,45 Mpa – g
Thể tích khí Hydro 105 NTP
NTP: nhiệt độ và áp suất điều kiện chuẩn
.Điện kháng đồng bộ ở trạng thái định mức
Xd = 2,04 %
Xq = 2,00 %
Điện kháng đồng bộ ở trạng thái bão hoà
Xd = 1,73 %
Xq = 1,50 %
Điện kháng quá độ ở trạng thái định mức
X’d = 0,334 %
X’q = 0,511 %
Điện kháng quá độ ở trạng thái bão hoà

X’d = 0,294 %
X’q = 0,449 %
Điện kháng siêu quá độ ở trạng thái bão hoà
X”d = 0,248 %
X”q = 0,244 %
Hằng số năng lượng dự trữ (Stored Energy Constant H) 0,82 sec
Điện kháng Potier Xp = 0,277 %

Điện dung phần ứng phase với đất 0,69 µF
Điện trở cuộn dây stator mỗi phase ở 95
o
C là 0,000886 Ω

GVHD: PGS TS


HVTH







Hằng số thời gian ngắn mạch phần ứng (Armature Short Circuit Time Constant t
a
)
0,59 sec.
Điện trở cuộn dây kích từ ở 95
o
C là 0,1043 Ω

1.3.2. Sơ bộ cấu tạo máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro
Máy phát đồng bộ, rotor hình trụ, đặt nằm ngang, làm mát máy phát bằng khí
Hydro và Hydro được làm nguội bằng nước thông qua bộ làm mát khí Hydro đặt phía
trên stator máy phát (Hình 1.5). Kích từ máy phát được cung cấp qua máy biến áp
kích từ và bộ chỉnh lưu dòng điện đưa vào rotor thông qua bộ vành trượt chổi than
(hình 1.11) lắp đặt ở đầu rotor. Hai quạt làm mát đối lưu khí Hydro lắp ở 2 đầu rotor

rút khí hydro đã được làm nguội sau khi qua bộ trao đổi nhiệt làm nguội khí hydro, đi
vào bên trong máy phát làm mát các cuộn dây rotor, stator rồi đi đến bộ làm nguội
Hydro, làm thành vòng tuần hoàn kín.

Hình 1.5 Sơ đồ mặt cắt dọc máy phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro


GVHD: PGS TS


HVTH








Hình 1.6 Cấu trúc lõi Rotorcủa máy phát.


Hình 1.7 Cấu trúc cuộn dây Roto


GVHD: PGS TS


HVTH









Hình 1.8 Sơ đồ thông gió làm mát cho Rotorcủa máy phát



Hình 1.9 Bộ chèn khí Hydro bằng dầu

GVHD: PGS TS


HVTH








Để làm kín Hydro bên trong máy phát, bộ chèn kín khí Hydro bằng dầu nhớt
bôi trơn bợ trục được lắp đặt ở 2 đầu rotor máy phát (Hình 1.9)
Áp suất khí Hydro là 0,45 Mpa trong dãy hoạt động dao động ± 5% về điện áp
và ± 2% dao động về tần số
Để tránh phát sinh điện thế cảm ứng trên trục rotor máy phát làm hư hỏng các

bợ trục, bộ bảo vệ điện thế trục rotor (Hình 1.10) được lắp ở đầu trục rotor
Máy phát được thiết kế chịu đựng được số lần khởi động nhà máy trong
khoảng chu kỳ tuổi thọ 30 năm vận hành như sau:
• Khởi động lạnh (sau 72 giờ ngừng máy) 120 lần
• Khởi động ấm (sau 8 giờ ngừng máy đến 72 giờ) 520 lần
• Khởi động nóng (sau 1 giờ ngừng máy đến 8 giờ) 2000 lần
• Khởi động rất nóng (nhỏ hơn 1 giờ ngừng máy) 300 lần
Hệ thống kích từ máy phát sử dụng hệ thống kích từ tĩnh. Máy biến áp kích từ
chỉnh lưu sang dòng điện DC thông qua bộ chỉnh lưu dùng các thyristor công suất.
Trong quá trình khởi động hoặc trong trường hợp máy biến áp kích từ bất thường,
nguồn DC 110 V từ dàn accu 2000A vẫn có thể duy trì cung cấp đủ kích thích cho
rotor máy phát


GVHD: PGS TS


HVTH










Hình 1.10 Bảo vệ điện thế trục Roto