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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÀNH TRUNG

KHẢO SÁT MÁY PHÁT ĐIỆN 330 MW LÀM MÁT
BẰNG HYDRO, MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM
MATLAB CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA NÓ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ðIỆN – 605250

S KC 0 0 3 7 6 7

Tp. Hồ Chí Minh, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGUYỄN THÀNH TRUNG

KHẢO SÁT MÁY PHÁT ðIỆN 330 MW
LÀM MÁT BẰNG HYDRO,
MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB CÁC
CHẾ ðỘ VẬN HÀNH CỦA NÓ

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ðIỆN – 605250

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 / 2012.


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÀNH TRUNG

KHẢO SÁT MÁY PHÁT ðIỆN 330 MW

LÀM MÁT BẰNG HYDRO,
MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB CÁC
CHẾ ðỘ VẬN HÀNH CỦA NÓ

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ðIỆN – 605250
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 / 2012.


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Nguyễn Thành Trung

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 21/04/1967
Nơi sinh: Cần Thơ
Quê quán: Cần Thơ
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 108/49/54B Đường 30/04 Phường An Phú,
Quận Ninh Kiều, Thành Phố Cần Thơ
Điện thoại cơ quan: 07102 212 510
Fax: 0713 841 785

Điện thoại nhà riêng: 07102 223287
E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 08/1985 đến 08/1988
Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH SPKT TP HCM
Ngành học: Cơ khí Ô Tô
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Tại chức
Thời gian đào tạo từ 08/1996 đến 08/ 2001
Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH BK TP HCM, Thành Phố HCM
Ngành học: Điện Công Nghiệp
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
Khảo sát các tổ máy phát điện ở nhà máy điện Cần Thơ, nghiên cứu và
bổ sung quy trình vận hành các tổ máy phát này trên hệ thống điện Miền Tây
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
09/08/2001;
Bảo vệ luận văn tốt nghiệp tại Trường ĐH BK TP HCM
Người hướng dẫn: TS Trần Hồng Lĩnh
3. Sau Đại học
Cơ sở đào tạo: Trường ĐH SPKT TP HCM
Ngành học: Thiết bị, mạng & nhà máy điện; Thời gian đào tạo: từ tháng 02/2010
4. Ngoại ngữ
Anh văn : Bằng B1 khung châu âu
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian

Công việc đảm nhiệm

Nơi công tác

2001

Công Ty Nhiệt Điện Cần Thơ

P. Quản Đốc PXVH

2006

Công Ty Nhiệt Điện Cần Thơ

P. Quản Đốc PXSCĐiện

2008

Công Ty Nhiệt Điện Cần Thơ

Quản Đốc PXSC Điện đến nay

i


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Nguyễn Thành Trung, học viên cao học lớp 2010a , ngành Thiết
bị, mạng và Nhà máy điện. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Khảo sát máy
phát điện 330 MW làm mát bằng Hydro, mô phỏng bằng phần mềm Matlab
các chế độ vận hành của nó’’ là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 năm 2012
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Thành Trung

ii


LỜI CẢM TẠ
Qua thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu ngành “Thiết bị, mạng
& Nhà máy điện” tại Trường ĐH SPKT TP HCM, cùng với sự nhiệt tình
hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo, dạy dỗ của quý thầy cô đến nay tôi đã hoàn
thành được luận văn tốt nghiệp này.
Trước hết tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban
chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử và Phòng quản lý sau đại học Trường ĐH
SPKT TP HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên
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 đã
nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng
như trong quá trình thưc hiện luận văn tốt nghiệp
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giảng dạy đã tận tâm chỉ
dẫn, truyền đạt thêm những kiến thức chuyên môn cho tôi trong suốt quá
trình theo học tại Trường.
Xin gởi lời cảm ơn đến các thành viên hội đồng 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 đến các anh chị học viên
trong lớp cao học 2010a đã cùng tôi đoàn kết, gắn bó vượt qua khoảng
thời gian dài học tập.
Có được thành công này cũng nhờ vào động viên giúp đỡ của bạn
bè, lãnh đạo Công ty nhiệt điện Cần Thơ, nơi tôi đang công tác, tôi xin
được ghi ơn tất cả mọi người
Trân trọng.
TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 11 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thành Trung

iii


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 ưu điểm 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 điều 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 động
lên máy phát là điện áp lưới, điện áp kích từ, mô ment cơ khí tác dụng lên trục 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.

iv


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 hiện 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 định 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.

v

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.

vi


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 4: 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.
Conclusion.

vii


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 của 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

viii


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
ix


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

x


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

xi


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 động 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

xii


Hình 1.25: Sơ đồ 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 đồng 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 vận 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
xiii


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 .......................................................................................................... 81
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 vận hành
trong trường hợp mất kích từ ....................................................................... 90
xiv


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 vận 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

xv

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

xvi


Luận Văn Thạc só

GVHD: PGS TS Nguyễn Hoàng Việt
Vi

Chương 1

TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu
u chung:

Với nhu cầu điện nnăng tiêu thụ trên thế giới ngày
ày càng cao, các máy phát điện
được thiết kế vớii cơng suất
su ngày càng tăng nhưng bị hạn chếế bởi

ởi nhi
nhiều lý do như điện
áp đầu cựcc máy phát, kích thước
th
rotor, tốc độ rotor và đặcc biệt là
l phương pháp giải
nhiệt cho các cuộnn dây củ
của máy phát làm việc với dòng điện lớn.
ớn.
Đối với tình
ình hình phát triển
tri của kinh tế nước ta, vừa mới
ới thốt kh
khỏi danh sách
các nước nghèo
èo trong khu vực,
v
nhu cầu đòi hỏi tăng trưởng sản
ản lượng
l
điện năng hàng
năm là cực kỳ cấpp bách, ngành
ng
Điện cần được phát triển trước
ớc hết
h để kéo theo các
ngành cơng nghiệpp khác càng
c
phát triển. Do vậy nhu cầu lắp mới
ới các nhà

nh máy có cơng
suất lớn và nhiều loại
ại hình
h
để đảm bảo vấn đề an ninh năng lượ
ợng góp phần ổn định
hệ thống.
ước năm 1945 các máy phát điện đều sử
ử ddụng chế độ làm mát
Trên thế giới trư
bằng khơng khí. Tại
ại nước
n
Nhật kể từ sau chiến tranh thếế giới
giớ thứ II Tập đồn
Mitsubishi đãã nghiên cứu
c và sản xuất thử nghiệm
m các máy phát điện với chế độ làm
mát bằng Hydro.

Hình 1.1: Biểu
ểu diễn
di dãy cơng suất củaa máy phát theo chế độ làm mát của nhà
sản xuất Mitsubishi

HVTH : Nguyễn Thành Trung
1


Luận Văn Thạc só

GVHD: PGS TS Nguyễn Hoàng Việt

Khí Hydro với
ới những
nhữ đặt tính lý hố của nó như :
• Tỷ trọng
ọng thấp,
th tổn thất dòng chảy nhỏ
• Độ dẫn
ẫn nhi
nhiệt lớn và hiệu suất trao đổi nhiệt bề mặt
ặt cao.

Hình 1.2:
2: So sánh đặt tính của khí Hydro vớii khơng khí và
v nước

1.2.

Giớii thiệu sơ
s lược về nhà máy Ơ Mơn

Hình 1.3: Lễ
L khởi cơng xây dựng nhà máy nhiệt điện Ơ Mơn

HVTH Nguyễễn Thành Trung
2