Hòa đồng bộ máy phát điện – Các sơ đồ hòa đồng bộ trong
thực tế (Phần 3)
Sau khi đã tìm hiểu các điều kiện hòa đồng bộ và phương pháp
kiểm tra, bước tiếp theo là xem xét các sơ đồ hòa đồng bộ được sử dụng trong thực
tế. Theo lý thuyết, các sơ đồ hòa đồng bộ khá đơn giản và có thể sử dụng các
phương pháp như đèn tối, đèn sáng, đèn quay hoặc kết hợp với các đồng hồ
đo. Tuy nhiên, trong các hệ thống điện hiện đại, việc hòa đồng bộ chủ yếu được
thực hiện thông qua các rơ le hòa đồng bộ và hệ thống điều khiển tự động.
Hòa đồng bộ máy phát vào thanh cái
Một trong những sơ đồ cơ bản là hòa một máy phát điện vào
thanh cái.
Trong sơ đồ này:
- Phía
dưới được nối với ba pha A, B, C của máy phát.
- Phía
trên được nối với ba pha A, B, C của thanh cái.
Giả sử cả máy phát và thanh cái đều được đo lường bằng máy
biến điện áp nối hình V/V. Sơ đồ này có thể dễ nhầm với sơ đồ tam giác hở
nhưng thực chất không phải.
Người ta nối đất pha B ở phía thứ cấp của cả hai bộ
biến điện áp, sau đó:
- Đưa
tín hiệu a1, b1 vào một phía của cột đồng bộ.
- Đưa
tín hiệu a2, b2 vào phía còn lại.
Khi đó, hai điểm b1 và b2 được nối chung với
nhau.
Điều kiện để hai phía được xem là đồng bộ
Khi máy phát đã đồng bộ với thanh cái thì đồng thời thỏa mãn
các điều kiện sau:
- Điện
áp a1 = a2.
- Tần
số a1 = a2.
- Góc
pha của a1 trùng với a2 (kim đồng bộ kế chỉ vị trí 12 giờ).
- Hai
bóng đèn trên cột đồng bộ đều tắt.
Khi cả ba điều kiện trên được đáp ứng, rơ le đồng bộ sẽ phát
lệnh đóng máy cắt.
Rơ le đồng bộ
Trong hệ thống hòa đồng bộ thường sử dụng hai loại rơ le:
- Rơ
le hòa đồng bộ tự động.
- Rơ
le kiểm soát đồng bộ (rơ le chống hòa sai).
Chức năng của các rơ le này là giám sát liên tục các điều kiện:
- Điện
áp.
- Tần
số.
- Góc
pha.
Khi các điều kiện đạt yêu cầu, rơ le sẽ phát lệnh đóng máy cắt
đúng thời điểm.
Hòa đồng bộ máy phát vào lưới thông qua máy biến áp
Trong các nhà máy điện hiện nay, ít khi nhiều máy phát được
nối chung vào một thanh cái máy phát như các sơ đồ lý thuyết.
Xu hướng thiết kế phổ biến là tổ hợp máy phát – máy biến
áp lực.
Trong cấu hình này:
- Máy
phát nối với máy biến áp lực thông qua máy cắt đầu cực.
- Hệ
thống hòa đồng bộ được thực hiện ở phía máy biến áp.
Để tiết kiệm chi phí, người ta thường không lắp thêm bộ
biến điện áp trung thế giữa máy cắt và máy biến áp, mà sử dụng luôn bộ biến
điện áp phía cao áp để thực hiện so sánh.
Ở một số cấu hình khác:
- Máy
phát được nối trực tiếp với máy biến áp.
- Máy
cắt hòa điện được đặt ở phía cao áp.
Trong trường hợp này cũng không bố trí thêm bộ biến điện áp
giữa máy cắt và máy biến áp mà sử dụng trực tiếp tín hiệu từ các bộ biến điện
áp hiện có.
Giải pháp này giúp:
- Giảm
số lượng thiết bị.
- Tiết
kiệm chi phí đầu tư.
- Giảm
không gian lắp đặt.
Tuy nhiên, sẽ phát sinh hai vấn đề cần xử lý là:
- Sai
lệch góc pha.
- Sai
lệch biên độ điện áp.
Xử lý sai lệch góc pha
Máy biến áp lực thường sử dụng tổ đấu dây:
- Sao/Tam
giác 1 giờ, hoặc
- Sao/Tam
giác 11 giờ.
Điều này đồng nghĩa với việc điện áp phía cao áp và phía
trung áp sẽ lệch nhau 30°.
Do đó, tín hiệu điện áp đưa vào hệ thống hòa đồng bộ phải được
lựa chọn phù hợp để bù lại góc lệch này.
Ví dụ, đối với máy biến áp Sao/Tam giác 1 giờ:
- Phía
cao áp lấy điện áp pha a2 – n.
- Phía
hạ áp lấy điện áp dây a1 – b1.
Cách lấy tín hiệu như trên giúp bù trừ góc lệch pha của máy
biến áp, nhờ đó điện áp đưa vào bộ hòa đồng bộ vẫn đồng pha với nhau.
Xử lý sai lệch biên độ điện áp
Ngoài sai lệch góc pha, biên độ điện áp cũng cần được hiệu
chỉnh.
Do phía cao áp sử dụng điện áp pha nên giá trị điện áp bị giảm
√3 lần so với điện áp dây.
Bên cạnh đó, tỷ số của các biến điện áp đo lường không hoàn
toàn phù hợp với tỷ số của máy biến áp lực.
Vì vậy, trong thực tế thường phải bổ sung thêm một bộ biến
điện áp phụ ở một trong hai phía, thường đặt ở phía lấy điện áp pha để nâng
điện áp lên đúng giá trị yêu cầu của rơ le hòa đồng bộ.
Máy biến áp đấu dây Sao/Tam giác 11 giờ
Đối với máy biến áp có tổ đấu dây Sao/Tam giác 11 giờ,
nguyên tắc thực hiện hoàn toàn tương tự.
Khác biệt nằm ở vị trí lấy tín hiệu điện áp:
- Phía
cao áp lấy điện áp pha c2 – n2.
- Phía
trung áp lấy điện áp dây c1 – b1.
Việc lựa chọn các điểm lấy điện áp này cũng nhằm mục đích bù
lại góc lệch 30° của tổ đấu dây, để tín hiệu đưa về bộ hòa đồng bộ vẫn đảm bảo
đồng pha.
Tóm tắt
Trong thực tế, hệ thống hòa đồng bộ hiện đại không chỉ dựa
trên việc so sánh điện áp, tần số và góc pha mà còn phải xét đến ảnh hưởng của
máy biến áp lực.
Đối với các sơ đồ hòa đồng bộ thông qua máy biến áp, việc lựa
chọn đúng tín hiệu điện áp là yếu tố rất quan trọng nhằm:
- Bù
góc lệch pha do tổ đấu dây của máy biến áp.
- Hiệu
chỉnh biên độ điện áp.
- Đảm
bảo rơ le hòa đồng bộ nhận được tín hiệu chính xác trước khi phát lệnh
đóng máy cắt.
Hết Phần 3
Ở Phần 4, chúng ta sẽ đi vào thao tác hòa đồng bộ
máy phát điện bằng tay, bao gồm:
- Kiểm
tra thứ tự pha.
- Kiểm
tra điện áp.
- Kiểm
tra tần số.
- Kiểm
tra góc lệch pha.
- Thời
điểm thích hợp để đóng máy cắt hòa đồng bộ.
Đăng nhận xét