Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều chỉnh công suất các máy phát làm việc song song (Đồ án tốt nghiệp)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.35 MB, 64 trang )

B GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

NGHIÊN C U THI T K H TH

U CH NH

CÔNG SU T CÁC MÁY PHÁT LÀM VI C SONG SONG

ÁN T T NGHI

I H C H CHÍNH QUY
N CÔNG NGHI P

H I PHÒNG - 2016

B GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

NGHIÊN C U THI T K H TH

U CH NH

CÔNG SU T CÁC MÁY PHÁT LÀM VI C SONG SONG

ÁN T T NGHI

I H C H CHÍNH QUY
N CÔNG NGHI P

Sinh viên:

Nguy n Thanh Bình
ng d n: T.S Nguy n Tr ng Th ng

H I PHÒNG - 2016

C ng hoà xã h i ch
c l p T Do

t Nam
H nh Phúc

----------------o0o----------------B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NHI M V

Sinh viên:

TÀI T T NGHI P

Nguy n Thanh Bình

L p:

Mã sv: 1513102012
nT

tài: Nghiên c u thi t k h th
làm vi c song song

ng công nghi p

u ch nh công su t các máy phát

NHI M V

TÀI

1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v

tài t t nghi p (

v lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ).
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Các s li u c n thi

thi t k , tính toán

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
m th c t p t t nghi p: .........................................................................
.............................................................................................................................

NG D

CÁC CÁN B

TÀI T T NGHI P

ng d n th nh t:
H và tên :

Nguy n Tr ng Th ng

H c hàm, h c v :

Ti
:

N

i h c dân l p H i Phòng

ng d n :

Toàn b

án

ng d n th nh t:
H và tên :
H c hàm, h c v :
:
N

ng d n :

tài t t nghi

c giao ngày ......... tháng...........

Yêu c u ph

c ngày................tháng...........

n nhi m v

mv

Sinh viên

Cán b

Nguy n Thanh Bình

ng d

T.S Nguy n Tr ng Th ng

H

HI

NG

N H U NGH

PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B
1.Tinh th

c

NG D N
tài t t nghi p.

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
ng c

i n i dung yêu c

nhi m v
ch

ra trong

t lý lu n th c ti n, tính toán giá tr s d ng,

ng các b n v ..)

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

thuy t minh và b n v , giá tr lý lu n và th c ti

ch tính toán ch

ng

tài.

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
m c a cán b ch m ph n bi n
m ghi b ng s và ch )
6
i ch m ph n bi n
(Ký và ghi rõ h tên)

M CL C
U .................................................................................................. 1

L IM
C

Làm vi c song song và v
n nhà máy

phân ph i công su t trong tr m

1.1. Làm vi c song song c a các máy phát................................................... 2
1.2. V

phân ph i cho các máy khi làm vi c song song ........................ 9
t tác d ng
V

n.................. 18

u khi n PIC

2.1. Khái quát chung v

u khi n PIC ................................................. 21

2.2. Gi i thi u v PIC 16F87XA ................................................................ 27
Nghiên c u thi t k b t
tv

ng phân chia công su t tác d ng

............................................................................................ 46

3.2. Thi t k ph n c ng............................................................................... 48
3.3. Xây d ng thu t toán. ............................................................................ 51
K T LU N .................................................................................................... 55
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 56

L IM

U

d
c ho

c s d ng r ng rãi nh t, trong t t c

ng kinh t

kho

is

n xu

công nghi p. H th ng c

i. Theo th ng kê thì có

c dùng trong các xí nghi p và nhà máy
n

nh r t quan tr ng trong công nghi p, n u

m t dây chuy n s n xu

nl

ib s c

t ng t m

n

mà không kh c ph c k p th i thì s gây thi t h i r t l n v kinh t .
ph i trang b

n l

chuy n s n xu t c a nhà máy ho
s d ng m

n

i m t. Th c t dây

ng v i công su t tiêu th r t l n, n u ch

n thì r

c nhu c u s n xu

t ra

nên c n ph i hòa hai hay nhi u máy phát làm vi c song song.
E

c

tài Nghiên c u, thi t k h th

u ch nh công

su t các máy phát làm vi c song song do th y giáo T.S Nguy n Tr ng
Th ng

ng d n.

N i dung thi t k

án:

1: Làm vi c song song và v n

phân ph i công su t trong

tr m phát i n nhà máy.

Ch

ng 2: Vi i u khi n PIC.
Thi t k ,ch t o b t

ng phân chia công su t tác d ng.

1

C
LÀM VI C SONG SONG VÀ V

PHÂN PH I CÔNG

SU T TRONG TR

N NHÀ MÁY

1.1. LÀM VI C SONG SONG C A CÁC MÁY PHÁT
1.1.1. Khái ni m chung
Làm vi

m n i b t là có th thêm vào ho c c t

b t các máy phát ra kh

i trong nh

ch

ng (m máy) nh

ng trong vi c kh i

ng h p c n thi t. Hoàn toàn
tl n

th m chí công su

x p x công su t c a m t máy phát. Khi

làm vi

i có th i gian h i ph c nhanh (t nh ) gi
i có ch

ng cung c

n t

ng th i, kh n

ngu n cho các ph t i trong quá trình làm vi
n khi c

i máy và m

p

c liên t c, không b gián

m n a là gi

c tr

ng,

c c a các ph n t , thi t b phân ph i, cung c p.
T t c nh

ut

kh

u ki n s d ng m t cách r ng rãi
n trong xí nghi p và nhà máy. Tuy

nhiên, khi các máy công tác song song v n t n t

m không th

c sau:
- Ph i trang b các thi t b

v n hành song song, các thi t b

máy vào và c
trình ho
c a tr

tb

u khi

u ch nh trong quá

ng.
i s d ng ph

cao v chuyên môn do thi t k

n phát song song có c u trúc ph c t

kh

2

n hành khai thác

-

l n dòng ng n m ch khi x y ra ng n m ch bao gi

n

y c n ph i l a ch n nh ng thi t b b o v ng n m ch ph c t
và tin c
-S

u t i cho các máy theo t l công su
t là k

ng g p khó

c tính khác nhau ho

u gi

th

c tính ban

i.

nghiên c u c th v ch

ng b và quá trình

làm vi c song song trong tr m phát c a xí nghi

i ta phân ra

ng h p sau:
G i :P

là công su

P

nh m c c a máy phát kh o sát

là t ng công su t t t c

i.

-N uP

<< P

:thì ta g i máy phát x là công tác v i m ng c ng.

-N uP

>> P

:thì ta g

-N uP

P

1.1.2.

c l p.

:thì ta g i máy phát x là công tác v i m ng m m.

ng b các máy phát

t máy

phát t tr ng thái không c

n tr ng thái cùng cung c
ng b

ng v i

c coi là thành công

khi không gây ra xung dòng l n và th i gian t n t i quá trình này ph i ng n.
ng b vào công tác song song v i các máy phát
khác, trong th c t
-

n:

ng b

ng b

c kích t

nh m c và công tác song song v i các máy phát khác.
-T

ng b

ng b

c kích t

vào công tác song song v
nt

nh m c r

ib
n.

3

u kích t

nh m c.

ng b

c ng d ng nhi u trong th c t .

Ta có th chia làm 2 cách:
-

ng b chính xác: là t i th

t tc

u ki n hoà ph

-

c tho mãn.

ng b thô: là t i th

tc

u ki n ph i tho mãn ch tr

u ki

uc

n áp

n áp máy phát không trùng nhau.
B

u ki

ng b là:

-

u ki

-

u ki n 2: t n s máy phát c n hòa ph i b ng t n s

-

u ki n 3: th t pha c a máy phát c n hòa ph i gi ng th t pha

c

n áp máy phát c n hòa ph i b

i.
i.

i.
-

u ki

uc

uc
1.1.2.1

n áp máy phát c n hòa ph i trùng v i

n áp cùng tên c

n.

ng b chính xác
ng b b

t:

ng b b

Hình 1.1:
4

t

ng b chính xác b

Trên hình 1.1
; V và Vo

ng h

2 v trí; L1, L2, L3

n s ; SW công t c chuy n m ch

n; ACB c u dao chính.
p lai máy phát cho ch y

nh t i t

nh m c, trong quá trình kh

n áp, chuy n công t c SW v v

p
ki m tra giá tr

s c a máy phát thông qua các thi t b
giá tr

n s FM. N u các

nh m c thì c n ti

u ch nh t n s thông qua tay ga,

n áp thông qua chi

t c a b ng

n). Chuy n công t c SW sang v trí
ng t n s

so sánh t n s

L2, L3 th y ánh sáng c t t sáng lên r i l i t

th

t vào hi

ng theo t n s

thì t n s

n áp hai pha cùng tên
c th t

t c a h th ng. N u sai khác t n s góc l n

tl

sáng t i v i chu k nhanh, sai khác t n s nh thì

t n s sáng t i s ch m. Th
nh , t c là t

ns

sáng t i c

khít lên nhau

c ch n v i t n s

t hoàn toàn.

ng h Vo

i ta b

ng h

t nh
tr
nh

t

m và khi các vecto cùng tên ch ng

tin c y cho th
trí

i.
i b ng

y quan sát ánh sáng c
chuy

n áp v

n áp c
1,

t t

n áp và t n

i gian tr

giá tr hi u d

m

t sáng và Vo ch

i thao tác
cm t

c khi các giá tr v

i, quá trình hòa

k t thúc.

5

ng b b

d

ng b k .

ng b b

Hình 1.2:

ng b k .

ng b k

c coi là

háp tin c y nh t. V

ng b k

n là thi t b so

sánh chênh l ch t n s gi a máy phát c

n thông qua t

c t o ra b i các cu

ng b k

theo nhi u d
ng b k

n xu t phát t
c thi t k trên m

ng h

c thi t k

so sánh t n s góc.
u th

m hòa

b ng m t v ch ch th , khi kim ch th trùng t i v ch d u thì ph i th c hi n
ng h
iv

ra chi

c t n s góc c a máy phát c n hòa nhanh
i ta ch n chi

h d
ut

ng b . Vi c ch nh chi u quay c a kim chính là vi c can thi p vào
p. Chính vì v trí hòa và chi

c

nh s n

nên vi

u n i vào các cu n dây c

ng b k ch duy nh t theo 1 cách.

N u vi

u n i sai thi t k thì th

m và các chi u ch th s sai khác.

u này h t s c quan tr ng v i các k

6

t o và l p ráp

n chính, các k

b

có s a ch

v

u này n u

n Synchronizing Panel.

Hình 1.2
n i vào h

nguyên lý c

th

1,

ng b k

PT5 là bi

ng (Potential

Transformer) v i cu n dây n i sao h và th c p n
là m

u

ng b k v i hai chi

t an toàn và bên c nh

c ghi và ch th b

Th c t

ng b trí k t h p hai d ng c

b k và h th

t ho

ng

tin c y trong quá trình

v

ng b hoàn toàn gi ng v
t ho

n th

ng ch

mb

ng b k

i ta

ng b k quay theo chi u Fast và th

kim quay ch m d n ti

n v ch. Ph i tính toán sao cho khi ti

c a ACB ti p xúc v i ti
v ch ho

ng

i th i kh c kim quay trùng khít lên

t nh p.

1.1.2.2

ng b thô
ng b

um

a mãn. Vì b qua m

u ki n g

u

u ki n nên v c u trúc ph n c ng ph

thêm cu n kháng nh m làm gi m dòng cân b ng xu t hi
máy vào công tác song song. Khi b
h pc
kháng ph

ng h

n áp

n2l

ng
n áp pha cho nên cu n

c tính toán theo giá tr c

c u cu

t

t l n. M t khác do dòng và áp xu t hi n trong quá
này mà nhi u trong s

ho

i

v i cùng t n s khác nhau, khi phân tích các thành ph n này thì nh
các sòng hài b c cao vì v y cu
ng mà lõi c a chúng ph
h i n a không th thi

c

n ch t o bình
c làm b ng lo i s t t

c bi t và m

n chính ph i thi t k l

kháng này. V i các y u t

t cho cu n

ng tính toán kinh t , và chính vì th

7

ng b

mà g
hi n nay kh

n ng d

ng b b ng các thi t b t

ng ho

c bi t
ng chính xác,

tin c y cao mà giá thành l i r t r . Ngoài cu
d ng m t ACB ho c m t CB ph n

còn ph i s

dùng cho vi

t cu n

kháng ra khi thao tác.
Thao tác hòa

ng h p này v n ph i ki m tra các

, khi các ch s

ng h

n cho máy phát c
tu n t th c hi

u ki n t n s

ng nhau thì có th ti n

i. Vi

u dao ph

u dao ph i

cu n dây ph n ng c a máy phát

n i v i BUS thông qua cu n kháng CK, sau m t vài giây (tdelay= 5 ~ 10 s) m i
u dao chính. Gi s máy G2
u ki

i, sau khi ki m tra các

ng, không c n ch n th

ACB22, sau th i gian tr

1

u dao chính ACB21. Qua trình hòa k t thúc.

3

2

Hình 1.3:

u dao

ng b thô v i cu n kháng XK.

8

4

PHÂN PH I CHO CÁC MÁY KHI LÀM VI C SONG

1.2. V
SONG

1.2.1. Phân ph i công su t tác d ng
c a vi c phân ph i công su t tác d ng:
Khi các máy phát làm vi c song song v
v i công su t f = f (P) ph i là h u sai v i h s

c tính t n s
y gia s :

C

- f = kC .P

(1.1)

D u (-

u th

f ( t n s ) vì n u công su

n s gi

c nhau c a P và
cl

vi
kC .P + f = 0
Vi

(1.2)

i:
kC .P* + f* = 0

Vi

(1.3)

i d ng:
(1.4)
ng h p tuy n tính)
công th c (1.4) th y r ng, n

có h s

*
C

1/4 = -0,25 t

= 0,01 thì t i s

ng công su t kho

ng 1% thì công su

c tính c a m t máy phát
ng trong kho

=-

y ch c n t n s dao
quy ph

chênh l ch t i cho phép gi a hai máy khi làm vi c song song là ±10%.

9

*

M t trong nh ng yêu c

t ra khi phân ph i công su t tác d ng là v n

ch tiêu kinh t ,

tiêu hao nhiên li

nh t. V i diesel, m i m t máy có m t

t ra là ti t ki m

c tính tiêu hao nhiên li u G = f (P)

ng nhiên li u tiêu hao theo th i gian, còn P là công su
c u tiêu hao nhiên li u c n th

t yêu

c tính tiêu hao:
(1.5)

V i công su

n c n th a mãn:
(1.6)

Hình 1.4:
c a vi c phân chia công su t tác d ng
cho các máy phát khi làm vi c song song song
t kháng, công su t tác d
ph

Gi s có ba máy phát cùng làm vi c song song v i

c tính c

hình 1.4

su t m i máy P1, P2, P3
s

c hi n phân

nh t i f2

u các máy làm vi c v i t n s f1 ng v i công
i cho tr m, vì có sai s nên t n s c
ng công su

thu

1,

u ki n nào?
10

2

3.

V

i
ng

T

th th y r ng:
(1.7)

T ng quát:
T ng s công su

(1.8)
ng trong kho

ng t n s
(1.9)
(1.10)

(1.11)

y:

(1.12)

11

là t ng gia s t i c a tr m phát.

vi t quy lu

u ch nh công su t tác d

(1.13)

(1.14)
M t s nh n xét:
- Gia s t i c a t ng máy phát ph thu c vào t ng gia s t i c a toàn
tr m phát.
- Gia s t i c a m i máy phát t l ngh ch v i h s
-H s

a m t máy phát b

c a tr m, còn n u h s

n hoàn toàn t i

at tc

h hoàn toàn vô sai các máy nh n t i không
T nh n xét th 3 th y r
song

a nó.

u ki

ub
nh.
hai c m D-G làm vi c song

a diesel ph i là h u sai.

12

1.2.2. Phân ph i công su t kháng
Khi hai máy làm vi c song song v i nhau trong tr m n u vi c phân
ph i t i vô công gi a chúng không t l v i công su t m i máy thì s gây nên
các h u qu :
- Xu t hi n dòng cân b ng ch y trong các cu n dây ph n ng c a hai
máy phát, dòng này c ng v i dòng t i c a tr m t o nên dòng t ng s r t l n.
n trong máy l n thì chúng s gây phát nhi t làm t
n u dòng cân b ng quá l n thì gây quá t i v dòng, có th d
b o v ph i ho
-

ng b o v

n các thi t b

ng.

máy nào nh n t i kháng l n s có hi u su t khai thác r t th p và

vi c không nh

c t i tác d ng c a máy này s là nguyên nhân gây nên

quá công su t tác d ng cho máy khác, h

Hình 1.5:

m t

nh.

c a vi c phân ph i công su t kháng

cho các máy khi làm vi c song song.
c a vi c phân ph i t i vô công cho các máy phát là d
tính ngoài c a các máy phát v

c

c tính ngoài c a các máy phát v i m

sai s m i máy khác nhau. Hình 1.5

c tính c a ba máy phát
13

n áp trên c c máy phát, IP là dòng

không trùng nhau G1, G2, G3
mang tính ch t kháng c
cùng v i giá tr

d

n áp U1 trên ba máy s có ba giá tr dòng khác nhau IGP1,

IGP2, IGP3

y ng v

n áp U2

yv im ts
s

c tính không gi ng nhau nên

n áp trong kho

ng c a dòng ph n kháng s
c1

c1,

GP1,

Gp1

P

1

U2 thì gia

và có th vi

= 0;

c2

Gp2

= 0;

c3

Gp3

= 0.

(1.15)

kc2, kc3 là h s

s h u sai). Gia s

I GP2, I GP3.

nghiêng c

c tính

n có th tính:
;
;

(1.16)

.
C ng các v ph i và trái r i bi

i, nh

c:

(1.17)

14

Có th vi t gia s

n m t cách t ng quát cho n máy phát làm

vi c song song:
(1.18)

Và gia s

n áp:
(1.19)

Vi c phân ph i t

ng

c th c hi n b

n là vi c s d ng n i dây cân b ng

gi a các máy ho c s d

d

c tính ngoài. Các

m thi t k c a m i h
ng v i nhau. Hi
so v

u ch nh

i nhi u và vì th , vi c áp d

tr

u qu .

1.2.3

i dây cân b ng
c th c hi n ngay t nh
c dùng ph bi n là lo i máy m t chi u kích t h n h p. Khi

tr m phát chuy n sang s d
v

ng b thì vi c n i dây cân b ng

c áp d ng. Th c ch t c

o nên giá tr dòng

kích t gi a các máy (cùng series) khi làm vi c song song v i nhau là hoàn
toàn gi ng nhau (n u

phía m t chi u thì b ng nhau v tr s còn n u

xoay chi u thì ngoài dòng kích t có h s b

phía
i ph i

gi ng nhau c v tính ch t: b ng nhau v module, gi ng nhau v argument).
y n i dây cân b ng có th th c hi n trong m ch kích t c
chi u l n xoay chi u.

15

phía m t

* N i dây cân b ng phía m t chi u.

Hình 1.6: N i dây cân b ng cho hai máy phát phía m t chi u.
c khi n i dây cân b

ng b làm vi c song song

v i nhau m ch kích t phía m t chi u c n ph

ng m t s

-

n áp kích t c a hai máy phát ph i b ng nhau

-

c tính không t

u ki n:

c tính t hóa ph i gi ng nhau.

Hình 1.6 trình bày nguyên lý n i dây cân b ng cho máy phát
chi u dòng kích t

1,

G2

phía m t

ng b v i hai cu n kích

t Ex1 và Ex2. ACB1 và ACB2 là hai c u dao chính, K là contactor. Các máy phát
c cung c p ngu n kích t thông qua hai c u ch
hai b t

u ch

n áp ho

áp ph c h p v i cu

t o nên m ch c
ng x y ra t i th

ng theo nguyên lý bù nhi u, dùng bi n

n áp WP l y tín hi

cu n kháng Zk. Cu n WP

y ngu n t

n áp dây máy phát thông qua

cn iv ib t
ng, m

n C n i theo hình tam giác

ng này

m c ng

m t n s hai máy phát fG = 75% f

ch x y ra trong quá trình kh

ng c

t c là c

ng

t o nên dòng kích t l n
16

giúp cho quá trình thành l

n áp c a máy phát khi kh

ng thành công.

p th hai là W1

n l y tín hi u

Bi n áp ph c h p còn có cu

dòng t i. Cu n th c p WS chính là cu n nh
tín hi

c tín hi u t ng vecto c a hai

n (

). T

contactor K ch ho

hình v th y r ng,

m c a mình khi c hai ACB1 và

th c hi n n i dây cân b ng phía m t chi
kích t g

cc

n

n t m t ngu n kích thích, luôn t

trên hai c c máy phát b ng nhau cho dù t

n áp

i ra sa

y, vi c

phân ph i t i kháng cho các máy phát hoàn toàn gi ng nhau.
* N i dây cân b ng cho dòng kích t máy phát phía xoay chi u.
c tính t

n áp kích thích c a các máy phát không gi ng

nhau thì vi c n i dây cân b ng

phía m t chi u không th th c hi

c và

ng áp d ng n i dây cân b ng phía xoay chi u. Th c ch t v
n i dây cân b ng là t

n áp th c trên các máy khi làm vi c song song

v i nhau luôn b ng nhau dù t

i th nào.

Hình 1.7 trình bày nguyên lý khi n i dây cân b ng phía xoay chi u, lúc
này b t

u ch

n áp s d ng bi n áp ph c h p (BAPH) v i b n
hình 1.8 thì BAPH thêm cu n dây WSP

cu n dây, so v
t

c

ys c

cu n th c p WS là:
(1.20)

o nên s cân b

n áp gi a các máy, cu n WSP s chính là

cu

s chênh l ch gi

n áp các máy. Vai

trò c a WSP trong BAPH không ph

t tên duy nh t mà

nó s
cu n th c

t
u này ph thu

n áp máy phát t i th

m xét. N u
i

nó vì m

ó WSP

n áp máy phát nh

c

cl in u
p.

17

Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều chỉnh công suất các máy phát làm việc song song (Đồ án tốt nghiệp)

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về