Hòa đồng bộ máy phát điện – Kiểm tra điều kiện đồng bộ và
vai trò của rơ le hòa đồng bộ (Phần 2)
Trong Phần 1, chúng ta đã tìm hiểu ba điều kiện cơ bản
để hòa đồng bộ máy phát điện gồm tần số, điện áp và pha. Trong phần này
sẽ tiếp tục làm rõ điều kiện về pha, đồng thời trình bày các phương pháp kiểm
tra điều kiện đồng bộ và vai trò của rơ le hòa đồng bộ trong hệ thống.
Điều kiện về pha
Trong ba điều kiện hòa đồng bộ, điều kiện về pha là điều
kiện bắt buộc và phải đảm bảo chính xác tuyệt đối.
Thứ tự pha (trùng pha) thường chỉ được kiểm tra một lần khi
lắp đặt hệ thống. Sau khi đã xác nhận chính xác, điều kiện này hầu như không cần
kiểm tra lại trong quá trình vận hành, trừ khi hệ thống được tháo lắp hoặc thay
đổi đấu nối.
Do trong quá trình hòa đồng bộ luôn phải điều chỉnh tần số
nên tần số của hai nguồn điện không hoàn toàn bằng nhau. Khi đó, góc lệch
pha sẽ thay đổi liên tục theo tần số phách, tức là hiệu giữa hai tần số.
Vì vậy, rơ le hòa đồng bộ phải thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Dự
đoán chính xác thời điểm góc lệch pha bằng 0.
- Biết
trước thời gian đóng của máy cắt.
- Phát
tín hiệu đóng máy cắt sớm hơn đúng bằng thời gian đóng của máy cắt.
Thông thường, thời gian đóng của máy cắt nằm trong khoảng dưới
100 ms đến vài trăm mili giây.
Các biện pháp kiểm tra điều kiện đồng bộ
Điều kiện về điện áp và tần số có thể được kiểm tra trực tiếp
bằng các dụng cụ đo thông thường như:
- Vôn
kế.
- Tần
số kế.
Tuy nhiên, đối với điều kiện về pha, bao gồm:
- Thứ
tự pha.
- Đồng
vị pha (góc lệch pha).
thì cần được kiểm tra nghiêm ngặt hơn.
Đồng vị pha trong máy phát điện
Khi hòa một máy phát vào hệ thống điện, điều kiện tiên quyết
là thứ tự pha phải hoàn toàn chính xác.
Khi đó, chỉ cần một pha của máy phát có góc lệch bằng 0 so với
pha tương ứng của lưới thì điều kiện về đồng vị pha được xem là đạt.
Việc xác định đồng vị pha được thực hiện khi:
- Máy
phát đã đạt tốc độ định mức.
- Điện
áp máy phát đạt giá trị định mức.
Trong thực tế, tần số của máy phát và tần số của lưới luôn
có một sai lệch nhỏ. Chính sự sai lệch này làm cho góc lệch pha giữa hai phía
thay đổi liên tục theo thời gian.
Nếu đóng máy cắt không đúng thời điểm đồng bộ, sẽ xảy ra các
hiện tượng:
- Dòng
điện máy phát tăng rất lớn và có dạng xung.
- Mômen
điện từ trong máy phát thay đổi đột ngột.
- Có
nguy cơ gây hư hỏng máy phát.
- Làm
mất ổn định hệ thống điện.
Để bảo đảm điều kiện đồng vị pha, ngoài các thiết bị đo lường,
trên mạch điều khiển máy cắt cần lắp đặt:
- Rơ
le hòa đồng bộ, hoặc
- Rơ
le chống hòa sai (ký hiệu 25).
Đồng vị pha giữa hai hệ thống lưới điện
Đối với các hệ thống lưới điện phân đoạn hoặc hệ thống mạch
vòng, đồng vị pha thường đã được xác định ngay từ giai đoạn thiết kế.
Tuy nhiên, trong quá trình vận hành vẫn có thể xuất hiện sai
lệch góc pha do các nguyên nhân như:
- Điện
áp giáng trên đường dây.
- Tổng
trở ngắn mạch của máy biến áp.
- Phối
hợp tổng trở giữa các máy biến áp trong mạch vòng chưa phù hợp.
- Sự
phân bố tải trước khi đóng máy cắt.
Trong trường hợp này, góc lệch pha giữa hai đầu máy cắt có
thể khác 0 nhưng thường thay đổi rất ít trong thời gian ngắn. Việc đóng máy cắt
thường không gây ảnh hưởng đáng kể, ngoại trừ một số vị trí có khả năng quá tải.
Trường hợp hai hệ thống lưới bị tách rời
Đối với những khu vực chỉ liên kết với hệ thống điện bằng một
đường dây hoặc nhiều đường dây nhưng bị tách hoàn toàn do sự cố, khi thực hiện
đóng điện trở lại thì góc pha giữa hai hệ thống sẽ không còn bằng 0.
Lúc này:
- Hai
hệ thống không còn cùng tần số.
- Góc
lệch pha thay đổi liên tục theo thời gian.
Việc đóng máy cắt phải đáp ứng đầy đủ các điều kiện về tần số
giống như quá trình hòa đồng bộ máy phát điện.
Trong thực tế, trường hợp này thường khó thực hiện hơn hòa đồng
bộ máy phát vì việc thay đổi tần số của một trong hai hệ thống không thể thực
hiện tại chỗ mà phải phối hợp điều khiển từ xa.
Để đảm bảo đóng điện đúng thời điểm, trên mạch điều khiển
máy cắt cũng phải lắp đặt:
- Rơ
le hòa đồng bộ, hoặc
- Rơ
le chống hòa sai (25).
Chỉnh định rơ le hòa đồng bộ
Đối với trường hợp đóng giữa hai hệ thống đã đồng bộ sẵn
(như lưới phân đoạn hoặc mạch vòng), rơ le có thể được chỉnh định với giới hạn
tương đối rộng:
- Sai
số góc pha khoảng 5° đến 10°.
- Sai
số điện áp khoảng 5% đến 10%.
Ngoài ra, tùy theo yêu cầu của hệ thống, rơ le có thể cho
phép hoặc không cho phép đóng trong các trường hợp:
- Live
Line – Dead Bus.
- Live
Bus – Dead Line.
- Một
số máy cắt còn cho phép đóng trong trường hợp Dead Line – Dead Bus.
Đối với trường hợp đóng giữa hai hệ thống điện đã tách rời,
yêu cầu chỉnh định thường nghiêm ngặt hơn.
Hết Phần 2
Trong Phần 3, chúng ta sẽ tìm hiểu các sơ đồ hòa đồng
bộ trong thực tế, bao gồm:
- Hòa
máy phát vào thanh cái.
- Hòa
máy phát qua máy biến áp.
- Máy
biến áp tổ đấu dây Y/Δ 1 giờ.
- Máy
biến áp tổ đấu dây Y/Δ 11 giờ.
- Cách
lấy tín hiệu điện áp để bù góc lệch pha và biên độ.
Đăng nhận xét