Hòa
đồng bộ máy phát điện – Nguyên lý và các điều kiện cần phải đáp ứng (Phần 1)
Hòa
đồng bộ máy phát điện là gì?
Khi
một máy phát điện làm việc song song với một máy phát khác hoặc nhiều máy phát
cùng nối vào một hệ thống lưới điện, các máy phát phải đáp ứng những điều kiện
nhất định để có thể vận hành an toàn và ổn định. Điều kiện quan trọng nhất là tất
cả các máy phải hoạt động đồng bộ với nhau.
Khi
bắt đầu khởi động, tốc độ quay, tần số và điện áp của máy phát đều tăng dần từ
giá trị bằng 0. Sau khi tần số và điện áp đạt đến giá trị định mức, máy phát vẫn
chưa thể đóng vào hệ thống ngay mà phải thực hiện thao tác đấu nối đúng thời điểm
để đảm bảo các điều kiện đồng bộ.
Quá
trình đưa máy phát vào làm việc chung với một nguồn điện khác được gọi là hòa
đồng bộ.
Trong
thực tế, hòa đồng bộ có thể được thực hiện trong các trường hợp sau:
- Hòa một
máy phát với một máy phát khác.
- Hòa một
máy phát với lưới điện đang mang điện.
- Hòa hai
hệ thống lưới điện đang mang điện với nhau.
Các
điều kiện hòa đồng bộ máy phát điện
Để
quá trình hòa đồng bộ diễn ra an toàn, cần đáp ứng ba điều kiện cơ bản.
1.
Điều kiện về tần số
Tần
số của hai máy phát phải bằng nhau, hoặc tần số của máy phát phải bằng với tần
số của lưới điện.
2.
Điều kiện về điện áp
Điện
áp của hai nguồn điện phải bằng nhau, hoặc điện áp của máy phát phải bằng điện
áp của lưới điện.
3.
Điều kiện về pha
Hai
nguồn điện phải:
- Có cùng
thứ tự pha.
- Góc pha
giữa các pha tương ứng phải trùng nhau.
Đây
là điều kiện bắt buộc để tránh xuất hiện dòng điện xung kích lớn ngay khi đóng
máy cắt.
Mối
quan hệ giữa tần số và góc pha
Thoạt
nhìn, điều kiện về tần số và điều kiện về pha có vẻ mâu thuẫn với nhau.
Nếu
muốn điều chỉnh để góc pha của hai phía trùng nhau thì bắt buộc phải thay đổi tốc
độ máy phát, đồng nghĩa với việc thay đổi tần số. Khi đó tần số của hai phía sẽ
không còn bằng nhau.
Ngược
lại, nếu giữ cho hai tần số hoàn toàn bằng nhau thì góc pha sẽ không thay đổi
theo thời gian, do đó không thể điều chỉnh để đạt đúng thời điểm hai pha trùng
nhau.
Chính
vì vậy, trong vận hành thực tế, điều kiện hòa đồng bộ được hiểu theo nghĩa thực
tế hơn thay vì tuyệt đối.
Điều
kiện thực tế về tần số
Trong
thực tế, tần số của máy phát và tần số lưới chỉ cần xấp xỉ bằng nhau.
Sai
lệch tần số phải nằm trong khoảng Δf cho phép. Giá trị Δf phụ thuộc vào:
- Chỉnh định
của bộ điều tốc.
- Chỉnh định
của rơ le hòa đồng bộ tự động.
- Chỉnh định
của rơ le chống hòa sai.
Thông
thường, người vận hành sẽ điều chỉnh để tần số máy phát cao hơn tần số lưới
một lượng rất nhỏ (Δf > 0).
Với
cách điều chỉnh này, ngay sau khi đóng máy cắt:
- Tần số của
máy phát sẽ bị hệ thống lưới ghì lại.
- Máy phát
sẽ phát ra một công suất tác dụng rất nhỏ ngay tại thời điểm hòa lưới.
Một
số rơ le vẫn cho phép đóng khi tần số máy phát thấp hơn tần số lưới. Tuy nhiên
trong thực tế vận hành, người ta vẫn ưu tiên điều chỉnh tần số máy phát cao hơn
một chút.
Nếu
tần số máy phát thấp hơn tần số lưới, sau khi đóng máy cắt:
- Máy phát
sẽ bị lưới kéo tăng tốc.
- Công suất
tác dụng sẽ mang giá trị âm trong một khoảng thời gian ngắn.
- Máy phát
làm việc tạm thời ở chế độ động cơ.
Thông
thường, bộ điều tốc được chỉnh tốc độ FSNL (Full Speed No Load) bằng khoảng
100,3% tốc độ định mức. Đây cũng là giá trị ban đầu thường được sử dụng
trước khi đưa hệ thống vào chế độ hòa đồng bộ.
Khi
Δf nhỏ hơn giới hạn cho phép, công suất phát hoặc công suất thu của máy phát tại
thời điểm hòa sẽ rất nhỏ và hầu như không ảnh hưởng đến hệ thống điện.
Điều
kiện thực tế về điện áp
Điện
áp của máy phát cũng được phép sai lệch một lượng nhỏ so với điện áp lưới.
Trong
vận hành thực tế, điện áp máy phát thường được điều chỉnh:
- Bằng điện
áp lưới.
- Hoặc cao
hơn điện áp lưới một lượng rất nhỏ.
Việc
điều chỉnh điện áp cao hơn một chút giúp sau khi đóng máy cắt, công suất phản
kháng của máy phát sẽ lớn hơn 0 một lượng nhỏ.
Khác
với điều kiện về tần số, điện áp của máy phát hoàn toàn có thể điều chỉnh bằng
đúng điện áp lưới mà không gây ra vấn đề trong quá trình hòa đồng bộ.
Hết
Phần 1
Ở
Phần 2, mình sẽ tiếp tục biên tập các nội dung:
- Điều kiện
về pha.
- Cách rơ
le dự đoán thời điểm đóng máy cắt.
- Các biện
pháp kiểm tra điều kiện đồng bộ.
- Đồng vị
pha trong máy phát và trong hệ thống lưới điện.
Đăng nhận xét