TÀI LIỆU KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH TỦ KÍCH TỪ TQH-360-800 - H3

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT HỆ THỐNG BÁCH KHOA

TÀI LIỆU KỸ THUẬT VÀ
HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH
TỦ KÍCH TỪ TQH-360-800

- H3 -

HÀ NỘI - 2012


CHƯƠNG I: CÔNG DỤNG - CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
I- CÔNG DỤNG:
+ Kích thích ban đầu cho tổ máy phát điện.
+ Chế độ làm việc không tải tổ máy phát điện.
+ Khởi động tự động hòa lưới bằng phương pháp đồng bộ chính xác tự
động.
+ Làm việc trong hệ thống điện với các phụ tải theo các chế độ cho phép
của tổ máy phát điện.
+ Cường hành với một bội số cho trước theo điện áp và dòng điện .
+ Dập từ ở chế độ dừng bình thường cũng như dừng sự cố cho các tổ máy
phát điện.
II- THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC PHẦN TỬ CHỦ YẾU CỦA HỆ
THỐNG KÍCH THÍCH.
- Hệ thống kích từ tĩnh
- Bộ biến đổi Thyristor 3 pha toàn sóng
- Số lượng kênh chỉnh lưu:1
- Nguồn cung cấp mạch lực lấy sau biến áp kích từ
- Hệ thống điều khiển số
- Ký mã hiệu : TQH-360-800
- Điều kiện môi trường làm việc:

+ Nhiệt độ làm việc tới 550C
+ Độ ẩm 80%
- Điện áp kích từ mồi: 110VDC-200VDC
TT

Mô tả thông số

Đơn vị

Giá trị

1

Dòng điện kích từ định mức

A

360

2

Dòng điện kích từ lớn nhất

A

1000

3

Điện áp kích từ định mức

V

82

4

Điện áp kích từ lớn nhất

V

600

5

Dòng điện kích từ không tải

A

186

6

Điện áp kích từ không tải

V

31

7

Điện áp kích từ mồi

V

110-220

8

Dải cài đặt điện áp ở chế độ tự
động (Uđm: điện áp định mức của
máy phát)

9

Dải cài đặt điện áp ở chế độ bằng
tay

% Uđm

70%-115% Uđm khi
không tải và ±5% Uđm
khi có tải

%

20% dòng/áp kích từ
định mức ở máy phát
không tải đến 125%
dòng/áp kích từ định

mức ở máy phát mang


tải định mức.
10

Hệ số cường kích

lần

2.0

11

Độ chính xác điện áp

%

Không lớn hơn 0.5% giá
trị điện áp máy phát

Tỷ số đáp ứng (response ratio)
không nhỏ hơn

10

Thời gian lấy mẫu (sampling time)
nhỏ hơn

giây

0.005

Thời gian đáp ứng điện áp kích từ
không lớn hơn

giây

0.05

13

Điện áp trần của hệ thống kích từ
không nhỏ hơn

%

200% giá trị điện áp
kích từ định mức

14

Dòng kích từ không nhỏ hơn

%

200% giá trị dòng điện
kích từ định mức

15

Thời gian tối đa để xả điện áp kích
từ máy phát về giá trị 0 Volt khi
có sự cố xảy ra

16

Giá trị biến đổi điện áp máy phát
không tải khi tần số thay đổi 1%

17

Làm mát thyristor

12

giây
%

0.8
Nhỏ hơn ± 0,25% giá trị
điện áp máy phát
Tự nhiên


CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ
TRONG HỆ THỐNG KÍCH THÍCH SỐ TQH3, TQH4
I- CẤU TẠO
1- Bộ biến đổi Thyristor
Bộ biến đổi thyristor được cấu tạo từ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển,

bao gồm 6 thyristor và có cầu chỉ bảo vệ trên cả 3 pha, các cầu chì này đều có
tiếp điểm đưa vào giám sát trong mạch điều khiển.
Trong bộ biến đổi có 3 cảm biến nhiệt độ cho 3 thanh tản nhiệt.

Khối mạch
lực
S1

K1

K3

G1

K5

G3

G5

CCA

CCB

CCC

K4

K6

G4

K2

G6

G2

S2
T1

T2

T3

2-Hệ thống điều khiển.
2.1- Cấu tạo của hệ thống điều khiển bao gồm:
+ Khối lọc: Chức năng của nó là loại trừ các sóng hài tần số bậc cao xuất
hiện trong điện áp nguồn được đưa đến từ các đầu ra chính của máy phát
điện phụ qua máy biến áp đo lường.
+ Khối nguồn. Chức năng của nó là cung nguồn 24VDC, điện áp đầu vào
lấy từ 2 nguồn 220VAC qua AT1 và 220VDC qua AT2, trong đó ưu tiên
lấy nguồn từ 220VAC, việc chuyển nguồn được thực hiện tự động nhờ
diode bán dẫn D1 và D2. Đồng thời các nguồn náy được giám sát thông
qua rơ le RL21 và RL20


Rơ le báo nhiệt
độ trong tủ cao

Bộ nguồn 24V
điều khiển
Aptomat nguồn
AC
Bộ nguồn 24V
cổng vào ra
Aptomat nguồn
DC

Role báo mất
nguồn DC

Role báo mất
nguồn AC


+ Khối phát xung điều khiển.
Mạch chỉnh lưu cầu ba pha có 6 kênh điều khiển phát xung mở cho 6
thyristor.
Các yêu cầu cơ bản :
• Đảm bảo phát xung với đủ các tiêu chuẩn để mở các thyristor :
+Đủ biên độ: 5 tới 10V .
+Đủ độ rộng xung tx: ( tx =20μ tới 100 μs ).
• Đảm bảo tính đối xứng đối với các kênh điều khiển.
• Đảm bảo cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực.
• Đảm bảo qui luật thay đổi về pha của xung điều khiển. Đây là yêu cầu để
đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc  , thông thường  = 1000 tới 170 độ.
• Không gây nhiễu đối với các hệ thống điều khiển điện tử khác, và không
chịu ảnh hưởng của các nhiễu xung quanh.
Cấu trúc chung của một hệ thống tạo xung gồm các khâu : Đồng pha, so

sánh , tạo xung, khuyếch đại xung và cách ly.
.
T ¹ o U tùa
®ång
pha

-

S o s¸ n h

U tùa

T¹o
xu n g

K h u yÕ ch
® ¹ i xu n g

+
U ®fa

U ®k

H×nh 4.2 S¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch tạo xung.

C ¸ ch ly
(B A X )


Hệ thống tạo xung các bộ chỉnh lưu phải tạo ra các xung điều khiển cấp cho

các thyristor trong mạch lực. Các xung điều khiển phải đảm bảo được
phạm vi điều chỉnh góc  , thông thường  thay đổi trong phạm vi 100 tới
1700.
Khâu đầu tiên tạo ra điện áp tựa đồng pha Ut thường có dạng răng cưa. Góc
 được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên vì vậy điện áp đồng pha phải
vượt trước điện áp pha của lưới một góc /3. Tiếp theo trong sơ đồ là khâu
so sánh ,tại đó điện áp tựa được so sánh với điện áp điều khiển để xác định
góc điều khiển . Với thời điểm xác định góc  từ khâu so sánh, khâu tạo
xung và khuyếch đại xung tạo ra xung (dương) có độ rộng cần thiết và
khuyếch đại đủ công suất để đưa đến điều khiển các Thyistor trong mạch
lực, xung điều khiển được truyền đến cực điều khiển của thyristor thông
thường qua biến áp xung để cách ly giữa mạch điều hiển và mạch lực.
+ Khối điều khiển . Chức năng của nó là xác định mối quan hệ giữa các tín
hiệu, điều khiển góc tạo xung ở đầu ra ,quản lý hệ thống điều khiển và
hiển thị các thông số về góc điều khiển, tần số làm việc, chế độ làm việc lên
màn hình LCD.
Phần trung tâm của mạch điều khiển dùng vi xử lý đã thực hiện được đầy
đủ các chức năng như mạch tương tự. Mạch được thiết kế tích hợp nhiều
chức năng khác nhau so với mạch điều khiển kiểu tương tự.
Sau đây là các chức năng chính của mạch:
- Tạo luật điều khiển
- Thuật toán bảo vệ
- Phát xung điều khiển thyristor.
+Khối hiển thị: Bao gồm
- Đồng hồ hiển thị dòng điện và điện áp kích từ
- LCD hiển thị các thông số bên trong bộ điều khiển và đặt các thông số cho
hệ thống hoạt động
- Đèn tín hiệu thông báo các sự cố xảy ra trong hệ thống
+ Khối đo lường: Chức năng đo các thông số cần điều khiển trong hệ thống
- Đo dòng điện kích từ

- Đo điện áp kích từ
- Đo điện áp máy phát
- Đo điện áp lưới
- Đo dòng điện phản kháng
- Đo dòng điện tác dụng


2.2- Hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng khi nhận các lệnh
Tên gọi của lệnh

Ý nghĩa của lệnh

Khởi động

Bộ điều khiển sẽ tăng dần điện áp tới giá trị định mức, sau đó
giữ ổn định ở trị số này, giá trị ổn định sẽ thay đổi được nhờ
tín hiệu tăng và giảm mức đặt

Dừng

Bộ kích từ sẽ dừng cung cấp dòng kích từ và tiến hành dập từ
tránh quá áp xảy ra trong hệ thống

Tăng mức đặt

Tín hiệu tăng mức đặt trong hệ thống điều khiển tùy thuộc vào
chế độ đang làm việc mà giá trị tăng có thể là dòng điện kích
từ hoặc dòng điện phản kháng

Giảm mức đặt

Tín hiệu giảm mức đặt trong hệ thống điều khiển tùy thuộc vào
chế độ đang làm việc mà giá trị giảm có thể là dòng điện kích
từ hoặc dòng điện phản kháng

Hòa máy phát vào
lưới

Bộ điều khiển sẽ chuyển máy phát sang chế độ làm việc hòa
lưới, tùy thuộc vào khóa điều khiển chế độ trên mặt tủ mà hệ
thống sẽ làm việc ở chế độ điều khiển dòng kích từ bằng tay
hay là điều khiển dòng kích từ theo công suất phản kháng


II- HỆ THỐNG LÀM MÁT CÁC BỘ BIẾN ĐỔI THYRITOR
1- Giới thiệu chung .
Hệ thống làm mát bao gồm 3 cánh tản nhiệt bằng nhôm nằm phía trên tủ và hệ
thống quạt thổi khí nóng ra ngoài tủ, vị trí các cánh tản nhiệt như hình vẽ.

Các thanh tản
nhiệt


2- Mạch điều khiển quạt.
Quạt được cấp nguồn từ aptomat AT3, nguồn quạt được giám sát nhờ role
RL22, quạt được điều khiển tự động nhờ role RL10 và RL9 tương ứng là
contactor KM2 và KM1.

Logic điều khiển quạt được thực hiện như sau:

3- Tín hiệu bảo vệ và báo hiệu.
Khi có lỗi xảy ra trong bộ kích từ, tín hiệu này sẽ được thông báo thông qua
rơle RL1 và hiển thị thông qua đèn LP1 trên mặt tủ.
Các lỗi xảy ra trong tủ kích từ:
- Đứt cầu chì
- Nhiệt độ tủ cao
- Quá dòng kích từ
- Quá áp máy phát
- Mất nguồn điều khiển AC
- Mất nguồn điều khiển DC
- Mất nguồn cung cấp cho quạt làm mát.
Tất cả các tín hiệu trên được đưa vào giám sát trong bộ điều khiển và được hiển thị
trên đèn LP1 , khi xảy ra lỗi đèn tín hiệu LP1 sẽ sáng, và sau một khoảng thời gian
đặt trước bộ điều khiển sẽ thông báo ra ngoài qua cặp tiếp điểm của rơ le RL4 và
RL5


Cảm biến và
hiển thị nhiệt độ
tủ

Contactor cấp
nguồn quạt đẩy

Contactor cấp
nguồn quạt hút

Rơle báo
lỗi

Aptomat
nguồn AC

Aptomat
nguồn DC

Rơle báo lỗi đi
dừng máy

Aptomat
nguồn quạt

Ro le báo
mất nguồn
DC

Ro le báo
mất nguồn
AC
Ro le báo
mất nguồn
quạt


CHƯƠNG III
SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH TRONG CÁC CHẾ ĐỘ
I- CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
1- Khởi động.
Điều kiện để hệ thống khởi động

Các tín hiệu bảo vệ không xuất hiện
- Tín hiệu bảo vệ quá dòng kích thích
- Tín hiệu bảo vệ quá áp máy phát
- Tín hiệu báo đứt cầu chì
- Tín hiệu báo nhiệt độ trong tủ cao
- Tín hiệu báo mất nguồn cung cấp xoay chiều
- Tín hiệu báo mất nguồn cung cấp một chiều
- Tín hiệu báo mất nguồn quạt
Có tín hiệu khởi động từ tổ máy hoặc tín hiệu khởi động bằng tay từ tủ điều khiển
Có tín hiệu tốc độ tổ máy đạt định mức. ( đèn báo trên màn hình màu đỏ)
Tín hiệu máy cắt không xuất hiên ( đèn báo trên màn hình màu xám)
Logic khởi động như sau:
Tín hiệu khởi động

t
Tín hiệu tốc độ tổ máy

t
Chế độ làm việc

t

t

2s

15s

t

Các tín hiệu thông báo trên màn hình, tín hiệu tích cực sẽ có màu đỏ

Báo điện trở
mồi từ hoạt
động

Báo bộ kích
từ ở chế độ
làm việc

Báo điện trở
dập từ hoạt
động

Các tín hiệu điều kiện trên màn hình

Tín hiệu máy
cắt

Tín hiệu bộ
thyristor làm
việc

Tín hiệu tốc
độ tổ máy


Màn hình đặt tham số cho chế độ khởi động
Hai hệ số xác định

tốc độ tăng áp khi
khởi động

Hai tham số xác
định điểm khởi
động

Hệ số tỷ lệ của bộ
điều khiển điện áp

Hệ số tích phân của
bộ điều khiển điện
á
Hệ số vi phân của
bộ điều khiển điện
á

Cho phép bộ
điều khiển điện
áp hoạt động


2- Chế độ hòa lưới
Trong chế độ hòa lưới, hệ thống kích từ lam việc ở hai chế độ.
- Chế độ điều khiển dòng điện kích từ băng tay
- Chế độ điều khiển tự động công suất phản kháng.
Việc chuyển đổi chế độ thực hiện bằng khóa chuyển mạch trên mặt tủ.

DP3

DP2

DÒNG ĐIỆN KÍCH TỪ

ĐIỆN ÁP KÍCH TỪ

Khóa chuyển
đổi chế độ
Tự động/tay

Màn hình
hiển thị

DP1

LCD

SW1

CHỌN BỘ
ĐIỀU KHIỂN

SW2

CHẾ ĐỘ LÀM
VIỆC

SW3

KHÓA THAY

ĐỔI GIÁ TRỊ

SW4

NÚT ẤN ĐIỀU
KHIỂN ON

SW5

NÚT ẤN ĐIỀU
KHIỂN OFF

LP1

ĐÈN BÁO LỖI

Khóa tăng
giảm giá trị
đặt


Chế độ điều khiển dòng kích từ bằng tay.
Trong chế độ này dong điện kích từ sẽ được giữ ổn định với giá trị đặt có thể thay
đổi được bằng tay thông qua khóa tăng giảm giá trị đặt trên mặt tủ.
Màn hình thông số cho chế độ này như sau

Hệ số Tỷ lệ điều
khiển dòng điện

Hệ số Tích phân điều

khiển dòng điện

Hệ số vi phân điều
khiển dòng điện

Chế độ điều khiển công suất phàn kháng
Trong chế độ này dòng điển kích từ được thay đổi sao cho quan hệ giữa công suất
Hệ số quan hệ giữa
dòng tác dụng và dòng
phản kháng
Điểm giới hạn

Độ lẹch điều khiển
cho phép


tác dụng và công suất phản kháng của máy phát theo một quy luật nhất định đảm
bảo điểm làm việc của máy phát theo yêu cầu đặt ra.
Quy luật quan hệ được hiệu chỉnh trên màn hình.
Ở đây sử dụng quan hệ tuyến tính, dòng phản kháng sẽ tỷ lệ với dòng tác dụng
thông qua hệ số tỷ lệ K, hệ số này thay đổi được nhờ khóa điều khiển tăng giảm giá
trị đặt trên mặt tủ, điểm giới hạn xác định dòng điện tác dụng lớn nhất coa khả năng
thay đổi được dòng phản kháng. Độ lệch điều khiển cho phép tạo một khoảng
không nhạy trong vùng điều khiển đảm bảo cho hệ thông không đưa tín hiệu điều
khiển quá nhiều trong quá trình làm việc.
2- Chế độ dừng kích từ
Điều kiện để hệ thống dừng kích từ.
- Có tín hiệu dừng từ hệ thống điều khiển tổ máy
- Có tín hiệu bảo vệ phát sinh trong hệ thống kích từ
+ Đứt cầu chì

+Quá dòng điện kích thích
+Quá điện áp máy phát
Logic điều khiển quá trình dừng.
Khi có tín hiệu dừng, bộ kích từ sẽ tiến hành dập từ bằng góc điều khiển trong thời
gian 3s, sau quá trình trên điện trở dập từ sẽ được đóng vào trong thời gian 3s, sau
đó bộ kích từ tiến hành giải trừ xung điều khiển và dừng hẳn.


Màn hình đặt thông số cho mồi từ và dập từ.
Đèn báo bộ kích từ làm
việc

Thời gian lớn nhất đóng
trở mồi từ

Điện áp máy phát tự động
cắt trở mồi từ

Đèn báo trở mồi từ được
đóng vào
Góc điều khiển khi dập từ
bằng góc
Đèn báo cho phép xung
điều khiển

Thời gian dập từ bằng góc
điều khiển


CHƯƠNG IV CÁC BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

I- CÁC BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
1- Các bảo vệ của hệ thống kích thích
Bảo vệ nguồn điều khiển xoay chiều AT1.
Bảo vệ nguồn điều khiển một chiểu AT2.
Bảo vệ nguồn quạt AT3.
Bảo vệ nguồn mạch lực AT4
Bảo vệ quá nhiệt trong tủ T1.
Bảo vệ mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21.
Bảo vệ mất nguồn điều khiển một chiều RL20.
Bảo vệ mất nguồn quạt RL22.
Bảo vệ đứt cầu chì. CCA, CCB, CCC
Bảo vệ quá dòng điện kích thích
Bảo vệ quá điện áp máy phát.
2- Các bảo vệ của máy phát điện
Bảo vệ quá dòng điện kích thích
Bảo vệ quá điện áp máy phát.
II- SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ TRONG CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH
CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
Các bảo vệ sau:
Bảo vệ quá nhiệt trong tủ T1.
Bảo vệ mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21.
Bảo vệ mất nguồn điều khiển một chiều RL20.
Bảo vệ mất nguồn quạt RL22.
sẽ thông báo ra ngoài qua role RL4.
Các bảo vệ sau:
Bảo vệ đứt cầu chì. CCA, CCB, CCC
Bảo vệ quá dòng điện kích thích
Bảo vệ quá điện áp máy phát.
sẽ dừng kích từ và thông báo ra ngoài qua role RL5
III- CÁC TÍN HIỆU CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH

Để nhanh chóng nhận biết tình trạng làm việc không bình thường của thiết bị cũng
như các dạng sự cố giúp cho việc phán đoán chính xác nguyên nhân gây hư hỏng,
sự cố thiết bị; Từ đó đề ra phương án xử lý thích hợp. Trong hệ thống kích thích có
lắp đặt các tín hiệu báo trước và cá tín hiệu sự cố sau:
1- Các tín hiệu báo trước.
1- Thông báo đứt cầu chì
2- Thông báo quá dòng điện kích thích


3- Thông báo quá điện áp máy phát
3 thông báo trên sẽ ngay lập tức xuất hiện trên màn hình vận hành và sau khoảng
thời gian đặt trước sẽ đưa tín hiệu ra ngoài qua role RL5
4- Thông báo quá nhiệt độ tủ thông báo trên màn hình và bộ đo nhiệt độ T1.
5- Thông báo mất nguồn điều khiển xoay chiều RL21.
6- Thông báo mất nguồn điều khiển một chiều RL20.
7- Thông báo mất nguồn quạt RL22.
Các thông báo trên sẽ làm đèn LP1 sáng và sau khoảng thời gian đặt trước sẽ thông
báo ra ngoài qua role RL4.
Sau đây là các màn hình thông báo và đặt các giá trị giới hạn
Đặt mức tác động quá
dòng kích thích

Đặt mức tác động quá điện
áp máy phát

Cho phép các bảo vê 1,2,3
dừng kích thích

Đặt thời gian tác
động cho các bảo vệ

Nút tắt màn hình

Màn hình thông báo có lỗi xuất hiện trong hệ thống kích từ

Phần hiển thị các lỗi

Màn hình này sẽ có mức ưu tiên cao nhất, sẽ thể hiện đè lên các màn hình khác khi
có lỗi xảy ra, các lỗi sẽ được hiển thị trên phần khung sáng của màn hình
Màn hình hiển thị các lỗi đã và đang xảy ra


Màn hình đặt các mức hạn chế làm việc:


IV- HIỆU CHỈNH ĐO LƯỜNG.
1- Hiệu chỉnh giá trị đo dòng và áp kích từ
Hệ số tỷ lệ mạch
đo áp

Lọc giá trị điện
áp

Chỉnh 0 giá trị
điện áp

Chỉnh 0 giá trị
dòng điện

Hệ số tỷ lệ mạch
đo dòng

Lọc giá trị dòng
điện

2- hiệu chỉnh bộ đo dòng tác dụng và dòng phản kháng
Hệ số tỷ lệ mạch
đo phản kháng

Chỉnh 0 giá trị
dòng phản kháng

Tỷ số biến dòng

Chỉnh 0 giá trị
dòng tác dụng

Tỷ số biến dòng

Lọc giá trị dòng
tác dụng
Lọc giá trị dòng
phản kháng

Hệ số tỷ lệ mạch
đo tác dụng


Hiệu chỉnh giá trị đo áp máy phát và áp lưới

Lọc giá trị áp
lưới

Giá trị số đo
được khi áp lưới
là 0V

trị số áp lưới là
0V

trị số áp lưới là
100V

Giá trị số đo
được khi áp lưới
là 100V

Lọc giá trị áp
máy phát

Giá trị số đo
được khi áp máy
phát là 0V

trị số áp máy
phát là 0V

trị số áp máy
phát là 100V

Giá trị số đo
được khi áp máy
phát là 100V