CHƯƠNG VII điều KHIỂN điện áp hệ THỐNG

Chương VIII:
ĐIỀU KHIỂN
ĐIỆN ÁP HỆ
THỐNG


HỆ THỐNG ĐIỆN

3 mm
N

Turbine

S

Boiler
Fuel

Transformer

if

Vr
θr

θs
IL ≠ 0

f
Vs

Load


BIẾN ĐỔI CƠ NĂNG THÀNH ĐIỆN
NĂNG


AC GENERATOR


Alternating Current (AC)

 The first commercial AC power was set up by George
Westinghouse in 1886.
 AC power was found to be much cheaper to distribute, it
because the obvious preference.
 The primary characteristic of AC power is to change the
voltage levels by using transformers. Power is distributed
as widely as needed.
 AC voltage and current are changed circle 60 (50) times
per second.


Sine wave characteristics


Biên độ (Amplitude)
 The amplitude is the maximum is the value of current or
voltage.
 These voltage (current) level is also referred to as the

peak voltage, and can be either positive or negative.
 A negative number does not mean that the voltage or
current flow are less than zero, only that the current
flows in the opposite direction.


Chu ký (Cycles)
 A cycle is one complete repetition of the sine wave
pattern.
 It is produced by one complete revolution (3600) of the
AC generator.


Tần số (Frequency)
 The number of time the sine wave pattern cycle occurs
in a second is called the frequency.
 Frequency was originally measured in cycles per
second.
 The unit of measurement for frequency is called Herzt
(Scientist George Herzt).


Giá trị hiệu dụng
Peak to peak
 Peak to peak voltage is the voltage
measured between the maximum
positive and negative amplitudes
on the sine wave.
 The value is the maximum voltage
available, but is not all useable in

practical applications.

Root Mean Square (RMS)
 Value of voltage is the actual
voltage (RMS)
 RMS is the standard way of
measuring
and
reporting
alternating current and voltage. It is
the average
 The RMS is found by multiplying
the peak amplitude by the square
root 2 (approximate 0.707).


NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY
ĐIỆN
Máy phát (Định luật sức điện động)

  
e = v .l.B

Sức điện động e cảm ứng
được trong một thanh dẫn có
Động cơ điện (Định luật về luậtchiều
điệndài
từl f)chuyển động với
tốc độ v trong một từ trường
đứng yên có từ cảm B

  
f = i .l.B

Lực điện từ f tác dụng lên thanh dẫn có
chiều dài l khi nó có dòng điện l và nằm
trong từ trường có từ cảm B


CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN QUAY

1. Máy điện không đồng bộ
2. Máy điện đồng bộ
3. Máy điện một chiều
4. Máy điện xoay chiều có vành góp


Single – phase
•
•
•
•
•
•

Single bar magnet rotating inside a single coil shaped
loop of wire.
The magnetic lines of force cut through the coiled wires.
The strength of the field created depends on the number
of these lines of that are cut each second.

Constant speed, more coils of wire → one-fourth
revolution point → generated voltage reaches maximum
One-half revolution point → fewer wire coils are being cut
per second → voltage decreases and goes to zero →
magnetic field is parallel to the coils of wire.
The south pole’s magnetic field cuts the coiled wire in the
opposite direction → producing an opposing voltage →
builds up to maximum at three-fourth revolution point
The north-pole moves from three-fourth to one full
revolution → voltage decreases to zero.


Three - phase

•
•

•
•

There are three separate windings, each
producing its own separate single-phase
voltage.
These windings are staggered around the
generator circumference, each of the singlephase voltages is “out of phase” with one
another.
Each of the three reaches the maximum and
minimum points in the AC cycle at different
times.
Why not four, five or six phases?

Theoretically, these would be even better, but
equipment manufactures would have to build
motors to use it → would not be cost effective
→ must continue to be powered.


MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA
(Vận hành)

M đ = Pωđb
Điều kiện làm việc bình thường

M co + M đ = 0


MÁY PHÁT TRONG NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN

60. f
n=
p
 Quay với vận tốc cao
 Rôto phải có độ bền cao
 Đường kính không thể lớn – lực ly tâm
 Kích thước máy phát nhiệt điện nhỏ
 Không thể tăng công suất phát đột ngột – hạn chế giản nở nhiệt
 Máy phát nhiệt điện làm việc liên hoàn (Lò – Tuabin – Máy phát) – nó phát
công suất trong giới hạn
 Công suất cực tiểu thường = 30~40% công suất định mức

MÁY PHÁT TRONG NHÀ MÁY THỦY
ĐIỆN

60. f
n=
p
 Quay với tốc độ chậm (60 ~ 750 vg/phút)
 Có nhiều đôi cực (có dạng cực lồi)
 Kích thước của máy lớn
 Vận hành linh hoạt


CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
1. Công suất định mức
2. Điện
định
mứcđịnh mức (Pđm): quyết định bởi tuabin
Côngáp
suất
tác dụng
Công
suất áp
biểu
kiến
định6,3
mức
(Sđm
Mức định
điện

máy
phát:
~ 30
kV): quyết định bởi phát nóng cho phép
3. Dòng
mức
Công suất
lớn –suất
điệnvàápđiện
càng
 Quyết
địnhcàng
bởi công
ápcao – giảm dòng định mức

4. Hệ số công suất định mức

phát lớn
có công
suất
< stato
100 MW
có mức
điện vài
áp 6,3
kV song song
 Máy
Khi dòng
– cuộn
dây

phảithường
được chế
tạo bằng
nhánh
 Hệ số công suất 0,8 ~ 0,9
 Hệ số công suất > 0,9 – làm việc với độ dự trữ ổn định tĩnh kém hơn

Pmax =

EqU ht
Xd


CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG
CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN
 Chế độ đồng bộ ổn định: vận tốc của rôto và từ trường quay phần tĩnh cùng
bằng vận tốc đồng bộ nhờ cân bằng giữa Mco và Mđ
 Chế độ đối xứng: dòng và áp ba pha có module tưng ứng bằng nhau, lệch
nhau 1200 giữa chúng

 Các thông số của máy phát: P, Q, cosϕ, dòng điện phần tĩnh I, phần quay If,
sức điện động ngang trục, điện áp thay đổi không vượt giới hạn cho phép làm
việc bình thường


CHẾ ĐỘ KHÔNG ĐỒNG BỘ
 Mômen đồng bộ của máy phát (cân bằng giữa Mco và Mđ)

M đb

1 EqU
=
sin δ
ωđb X d

 Mômen thừa trên trục rôto

M th = M co − M đb
 Nguyên nhân mất đồng bộ
 Dòng kích từ If – tức là s.đ.đ Eq giảm xuống – Mđb giảm – trên trục rôto xuất
hiện Mth – vận tốc quay rôto nhanh hơn vận tốc đồng bộ
 Khi ngắn mạch – điện áp tụt xuống – Mđb giảm – Mth xuất hiện – số vòng
quay rôto nhanh hơn vận tốc đồng bộ


CHẾ ĐỘ KHÔNG ĐỐI XỨNG
 Định nghĩa: chế độ làm việc không bình thường của máy phát điện, trong đó
dòng và điện áp ba pha không đối xứng tức là có module không tương ứng
bằng nhau hoặc góc lệch pha liên tiếp giữa chúng khác 1200
 Nguyên nhân:
1. Do phụ tải không đối xứng: phụ tải hàn, điện phân, v.v…
2. Do đường dây tải điện ba pha không được hóan vị hoặc hóan vị không hòan
tòan
3. Do áp dụng chế độ làm việc không tòan pha (sự cố trên 1 pha, hoặc MBA 3
pha tổ hợp từ 3 MBA một pha)
4. Do sự cố ngắn mạch một pha, hai pha, v.v…


ĐÓNG MÁY PHÁT VÀO LÀM VIỆC
SONG SONG VỚI LƯỚI

1. Phương pháp hòa đồng bộ chính xác
Nhờ tuabin, máy phát điện được quay đến vận tốc gần đồng bộ thì đóng
kích từ vào và thỏa mãn các điều kiện sau:
 Điện áp của máy đóng vào và của lưới phải có trị số bắng nhau: hiệu điện áp
giữa máy đóng vào và lưới bằng không – không có dòng cân bằng chạy tuần
hòan giữa máy đóng vào và các máy khác của lưới đang làm việc (nhờ điều
khiển kích từ)
 Tần số máy phát đóng vào và của lưới phải bằng nhau: thay đổi M co
 Điện áp của máy phát đóng vào và của lưới phải đồng pha với nhau: thay đổi M co
Đặc điểm của hòa đồng bộ chính xác là:
1) Phức tạp vì điều chỉnh tần số và điện áp cân bằng
2) Thời gian thao tác lâu (vài phút đến vài chục phút)
3) Nếu phạm sai lầm đóng máy vào lưới khi góc lệch pha giữa hai điện áp lớn
– sự cố nghiêm trọng – phá họai máy phát và tuabin


ĐÓNG MÁY PHÁT VÀO LÀM VIỆC
SONG SONG VỚI LƯỚI (tt)
2. Phương pháp hòa đồng bộ bằng tự đồng bộ
 Mạch rôto máy phát gắn điện trở dập tắt và cơ cấu tự động điều chỉnh kích từ
 Máy phát được quay không kích từ, khi vận tốc quay đạt 96~98% tốc độ đồng
bộ - đóng máy phát vào làm việc song song – ngay liền sau đó là đóng kích từ
 Máy phát tự mình hòa đồng bộ
 Việc đóng này có thể tiến hành ở độ trược ±5~10%
Ưu điểm của phương pháp tự đồng bộ
 Thao tác đơn giản
 Quá trình diễn ra tự động
 Lọai trừ khả năng đóng nhầm
 Quá trình đóng diễn ra rất nhanh (3 ~ 5 giây)

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐiỆN

ΦL
3 mm

Φ

Transformer

N

Turbine

-+
V
nP = 60f

IL ≠ 0
Vs

if

Fuel

θs
f

S

Boiler

Vr
θr

mf

Load


NHỮNG NỘI DUNG CẦN NHỚ
1. Nguyên làm việc của máy phát
2. Điều khiển máy phát
3. Vận hành máy phát
4. Hoà lưới
Tài liệu:
1. Hệ thống điện – truyền tải và phân phối (tr122-tr146
2. Máy điện I, II