BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT MAM
CÔNG TY CỔ PHẦN VIETTRONICS ĐỐNG ĐA
BÁO CÁO
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NĂM 2007 Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG KÍCH THÍCH CHO MÁY PHÁT
ĐIỆN, ỨNG DỤNG TRONG CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ THỦY
ĐIỆN TRUNG BÌNH VÀ NHỎ, THAY THẾ HÀNG NHẬP KHẨU.
Mã số:195-07RD/2007 Cơ quan chủ trì : Công ty Cổ phần Viettronics Đống Đa
Số 56 - Nguyễn Chí Thanh – q. Đống Đa – tp. Hà Nội.
Chủ nhiệm đề tài : Lưu Hoàng Long -
Kỹ sư Điện - Giám đốc Cty.
trang 3
MỤC LỤC
Trang:
MỞ ĐẦU 6
1. Giới thiệu chung 6
2. Cơ sở pháp lý/xuất xứ của đề tài
7
3. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
7
4. Đối tượng/phạm vi và nội dung nghiên cứu
7
5. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước và Cơ sở lý
thuyết
7
5.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước
7
5.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
8
5.3 Phương pháp tiến hành nghiên cứu
8 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
9
I.1. Phân loại kích thích
23
II.3.3.4. Chức năng giám sát bộ xử lý.
23
II.3.3.5. Chức năng điều khiển ổn định hệ thống công suất (PSS).
23
II.3.3.6. Chức năng truyền thông với hệ thống.
24
trang 4CHƯƠNG III. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
26
Quy trình công nghệ chế tạo hệ thống điều khiển kích thích tĩnh
26 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN
TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT SỐ
27
IV.1. Thiết kế mô hình hệ thống
27
IV.1.1. Mục tiêu chung khi thiết kế hệ thống
27
IV.1.2. Quan điểm thiết kế hệ thống
28
IV.1.3. Thông số yêu cầu đáp ứng của hệ thống
78
IV.3.2.4. Mô tả phần màn hình hiển thị
LK204-25 của hãng MATRIX ORBITAL
85
IV.3.2.5. Thiết kế tổng thể phần cứng hộp bộ điều khiển
85
IV.3.2.6. Thuyết minh chức năng đáp ứng về giao diện và phím lệnh của bộ điều
khiển loại V1000SE (COB)
86
IV.3.4. Chế tạo panel hiển thị tại chỗ và từ xa
86
IV.3.4.1. Mô tả phần màn hình hiển thị của hãng MATRIX ORBITAL
90
IV.3.4.2. Mô tả cấu trúc, kích thước bộ điều khiển tại chỗ và từ xa
91
IV.3.4.3. Thuyết minh chức năng đáp ứng về giao diện và phím lệnh của bộ điều
khiển tại chỗ và từ xa loại V1000SE LCP và RCP
91
IV.3.5. Chế tạo/ tích hợp bộ điều khiển công suất
93
trang 5
IV.3.6. Chế tạo/ tích hợp bộ mồi từ
96
IV.3.7. Chế tạo/ tích hợp bộ diệt từ
96 CHƯƠNG V. THỰC NGHIỆM
98
Việc làm chủ công nghệ và chủ động cung cấp các hệ thống điều khiển đồ
ng
bộ bằng nội lực hiện nay là một yêu cầu cấp bách, nhằm nâng cao tỷ trọng nội
địa hoá các sản phẩm sản xuất trong nước. Do chưa làm chủ được công nghệ
thiết kế chế tạo nên phần lớn các hệ thống thiết bị đồng bộ chúng ta vẫn phụ
thuộc vào các tập đoàn Quốc tế. Tỷ trọng phần giải pháp công nghệ, thiết kế
thông th
ường chiếm từ 30% đến 60%, thậm chí trong một vài dự án cụ thể nó
chiếm tới 80% tổng giá thành của hệ thống thiết bị đồng bộ. Như vậy cho dù
các điều kiện công nghệ sản xuất trong nước chưa cho phép ta sản xuất hết
được các thiết bị điều khiển đòi hỏi công nghệ cao, chúng ta vẫn đạt được tỷ
lệ sản xuất trong nước cao trong các h
ệ thống thiết bị đồng bộ bằng giá trị
công nghệ, thiết kế trong hệ thống. Bài viết này đề cập về vấn đề nghiên cứu
làm chủ công nghệ thiết kế, tích hợp, chế tạo hệ thống điều khiển đồng bộ về
việc điều khiển kích từ (kích thích) máy phát cho các nhà máy thuỷ điện, nhiệt
điện công suất trung bình và nhỏ.
trang 7
2. Cơ sở pháp lý/xuất xứ của đề tài
Công ty Cổ phần Viettronics Đống Đa là đơn vị thực hiện đề tài khoa học năm 2007
Theo hợp đồng số 195-07RD /HĐ-KHCN, ký ngày 01 thánđg 03 năm 2007 về việc
“NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ”
với nội dung
“Nghiên cứu chế tạo Hệ thống kích thích cho máy phát điện, ứng dụng trong các nhà
máy nhiệt điện và thủy điện trung bình và nhỏ, thay thế hàng nhập khẩu”.
Giữa bên giao là Bộ Công nghi
ệp và bên nhận là Công ty Cổ phần Viettronics Đống
Đa.
3 .Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Trong khi đó nhu cầu về việc xây dựng các nhà máy phát điện ngày càng nhiều, theo
quy hoạch phát triển ngành điện đến năm 2010 nước ta cần phải xây dựng 50 nhà máy
điện các loại.
Hiện nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, cũ
ng như việc hội nhập của Việt
Nam. Để chủ động về công nghệ cũng như kết hợp đội ngũ kỹ sư sẵn có chúng ta hoàn
toàn có thể nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển kích thích phục vụ cho
các nhà máy điện thay thế các thiết bị nhập ngoại, đảm bảo đáp ứng thời gian cung cấp,
bảo hành thiết b
ị kịp thời.
Làm chủ công nghệ để chủ động trong thiết kế, chế tạo các hệ thống thiết bị đồng bộ nói
chung và hệ thống điều khiển đồng bộ nhà máy thuỷ điện nói riêng là một đòi hỏi cấp
bách hiện nay, nó vừa là cơ hội và cũng là thử thách đối với các đơn vị chế tạo trong
nước. Việc chế tạo đượ
c tất cả các thiết bị công nghệ cao để nâng cao tỷ lệ sản xuất
trong nước và chủ động trong việc thiết kế chế tạo các hệ thống thiết bị đồng bộ là
mong muốn của toàn Đảng, toàn dân ta trong giai đoạn hiện nay. Trình độ công nghệ
chế tạo trong nước chưa cho phép chúng ta sản xuất hết được các thiết bị đòi hỏi công
nghệ, nghiên cứu cơ bản r
ất cao như các thiết bị PLC, PC thiết bị đo lường đặc biệt...
để đạt tiêu chuẩn quốc tế với giá thành cạnh tranh thì giải pháp thiết kế tích hợp và lập
trình điều khiển để chủ động cung cấp các hệ thống thiết bị đồng bộ là giải pháp tốt nhất
hiện nay. Nếu làm được như vậy thì tỷ lệ nội địa hoá các hệ thống thiế
t bị đồng bộ đã
đạt trên 50%, mặc dù chúng ta chưa chế tạo được các thiết bị công nghệ cao.
5.3 Phương pháp tiến hành nghiên cứu
9 Khảo sát mẫu nhập ngoại
9 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển kích thích phù hợp với điều
kiện các nhà máy điện trong nước.
áp đầu cực máy phát là do lưới quy định, trong trường hợp này chức năng chính của hệ
thống điều khiển kích thích là cung cấp dòng kích thích cho máy phát điện đồng bộ để
giữ công suất cảm kháng trên lưới, từ đó ổn
định điện áp đầu cực máy phát.
trang 10
I.1. Phân loại kích thích
Căn cứ vào cách tạo ra dòng kích thích cung cấp cho dây quấn kích thích, nguời ta chia
hệ thống kich từ thành hai nhóm chính: Hệ thống kích thích quay xây dựng trên các bộ
kích thích quay một chiều DC (DC Exciter), bộ kích thích quay xoay chiều AC (AC
Exciter) và hệ thống kích thích tĩnh xây dựng trên các bộ kích thích tĩnh (Static Exciter).
Bộ kích thích AC và DC được xây dựng trên cơ sở sử dụng các máy phát điện một
chiều (DC Exciter) hoặc xoay chiều có chỉnh lưu (AC Exciter) gắn đồng trục của Rotor,
quay đồng bộ với Rotor để cấp dòng cho dây quấn kích thích.
Bộ kích thích tĩnh (Static Exciter) đặt độc lập với máy phát, cấp dòng kích thích cho dây
quấn kích thích qua cơ cấu chổi quét vòng góp điện. Dòng kích thích của bộ kích thích
tĩnh được lấy từ đầu cực máy phát thông qua khối cầu chỉnh luư Thyristor có điều khiển.
a) Hệ thống kích thích một chiều (DC)
Ngày nay, bộ kích thích DC vẫn còn được sử dụng ở nhiều máy phát đồng bộ
(Synchronous Generator-SG) có công suất thấp hơn 100MVA. Nó được cấu tạo gồm
hai máy phát điện một chiều kiểu vành góp điện DC (DC commutator electric generator)
đóng vai trò là: Bộ kích thích chính (Main Exciter- ME) và bộ kích thích bổ trợ (Auxiliary
Exciter- AE) gắn đồng trục và quay đồng bộ với Rotor máy phát.Hinh I.2: Hệ thống kích thích một chiều
Khi Rotor quay, máy phát điện AE sẽ tạo ra dòng điện cấp cho máy phát điện ME. Tới
lượt mình, ME sẽ tạo ra dòng một chiều cấp cho dây quấn kích thích máy phát để tạo ra
sức điện động cảm ứng trên đầu cực máy phát. Bộ kích thích DC được điều khiển bởi
AVR thông qua điện áp điều khiển Vcon.
- Không có khả năng dự phòng online, rất khó cho bảo vệ khi tất cả các thành
phần của hệ thố
ng đều là cơ cấu quay, không tĩnh.
c) Bộ kích thích tĩnh
Bộ kích thích tĩnh, thiết kế trên cơ sở cầu chỉnh lưu Thyristor có điều khiển, được sử
dụng rộng rãi từ những năm 1960. Trong bộ kích thích tĩnh, điện áp (có thể cả dòng
điện) ở đầu cực máy phát được chuyển đổi về một mức thích hợp, được chỉnh lưu có
trang 12
hoặc không có điều khiển và cấp trực tiếp tới dây quấn kích thích thông qua cơ cấu chổi
quét, vòng góp điện.
Hình I.4: - Vị trí của hệ thống kích thích tĩnh Hình I.5: Hệ thống kích thích tĩnh
Sự ra đời IGBT công suất lớn mở ra hướng thay thế cầu chỉnh lưu Thyristor có điều
khiển bằng hệ Diode-IGBT điều khiển bằng phương pháp điều chế biên độ xung PWM
Hệ chỉnh lưu Diod-IGBT có ưu điểm về điều khiển và bảo vệ là huớng phát triển triển
vọng trong tương lai.
trang 13
V_EX
Hình I.6: Cầu chỉnh lưu công suất có điều khiển dùng Thyristor và IGBT
Hệ thống kích thích tĩnh có ưu điểm về tính ổn định cao, dễ dàng thiết kế, chế tạo, vận
hành và thuận lợi cho dự phòng thay thế. Hơn nữa, bộ kích thích tĩnh được thiết kế trên
cơ sở bộ chỉnh lưu Thyristor, có công suất kích thích được lấy từ đầu cực máy phát do
vậy hằng số thời gian của hệ thống là bé. Tuy nhiên, Hệ thống kích thích tĩnh gặp một
số hạn chế như:
- Nguồn kích thích được lấy trực tiếp từ đầu cực máy phát nên cần phải có một
nguồn công suất phụ độc lập để mồi từ cho hệ thống. Hơn nữa, dễ sinh ra tia lửa
Hầu hết các đối số điều chỉnh mà ảnh hưởng đến thao tác của hệ thống điều khiển kích
thích được chứa trong các phần tử của hệ thống kích thích bao gồm bộ xác định lỗi điều
chỉnh điện áp, các bộ bù, các giới hạn và bộ ổn định hệ thống kích thích.
Điều khiển điện áp đầu cực là chức năng đầu tiên của bộ điều khiển kích thích, trong
trường hợp máy phát điện đồng bộ nối lưới, chức năng điều khiển của hệ kích thích
được chuyển sang ổn định công suất phản kháng hoặc ổn đị
nh hệ số công suất.
f) Chức năng điều khiển bằng tay
Điều khiển bằng tay là một thành phần không thể thiếu của hệ thống kích thích, chức
năng điều khiển bằng tay thường được thiết kế để điều chỉnh máy dòng điện hoặc điện
áp kích thích từ không tải đến đầy tải. Chức năng này được thực hiện khi thí nghiệm
bàn giao (commissning) hệ thống và điều khiển dự phòng khi có lỗi xảy ra với bộ điều
khiển tự động.
g) Chức năng điều khiển tự động
Chức năng điều khiển tự động bao gồm các giới hạn của nó chứuc năng ổn định, điều
chỉnh điện áp đầu cực máy phát đồng bộ bởi cung cấp tín hiệu điều khiển tới cầu chỉnh
lưu công suất. Tất cả sự điều chỉnh, máy phát và hệ thống công suất đều ảnh hưởng
đến điện áp đầu cực máy phát.
Đặc tính ổn định
Đáp ứng của hệ thống kích thích biến đổi chậm theo tải, tần số và nhiệt độ của môi
trường, tất cả kết hợp nên đặc tính ổn định của hệ thống. Thuật ngữ điều chỉnh tải là
điểm quan tâm kế của sự thay đổi điện áp mà kết quả là sự thay đổi tải. Giả sử tải thay
đổi từ không tải đến đủ tải trừ các trường hợp khác. Bộ điều chỉnh tải thường được lấy
ở +/-0.5%.
Đặc tính tín hiệu nhỏ.
Đặc tính tín hiệu nhỏ tham chiếu tới các đáp ứng của nó khi sự không tuyến tính trong
thực hiện của hệ thống điều khiển kích thích có thể bỏ qua. Đặc tính quá độ và tần số
kết hợp với hệ thống điều khiển hồi tiếp là cơ sở đặc biệt của đặc tính tín hiệu nhỏ.
hạn cân bằng trạng thái ổn định hoặc cả hai. Mặc dù giới hạn dưới kích thích thường là
một thiết bị cảm nhận trở kháng, mục đích là nó có thể được so sánh với đường cong
khả năng của máy phát điện đồng bộ hoặc giới hạn cân bằng trạng thái ổn định. Thao
tác của nó được kết hợp với bảo vệ mất kích thích cho máy phát đồng bộ. Trong một vài
trường hợp, giới hạn dưới kích thích không được đóng với PSS. Giới hạn dưới kích
thích có th
ể được chỉ lại trên cơ sở nhiệt độ hoạt động của máy phát điện đồng bộ.
Giới hạn quá kích thích
Giới hạn quá kích thích được sử dụng ban đầu để tránh sự quá nhiệt của cuộn dây kích
thích máy phát điện đồng bộ khi dòng kích thích trên sự hoạt động danh định. Nhiệt độ
quá tải của cuộn dây này tỉ lệ nghịch với thời gian, và hơn nữa giới hạn này có thể được
chậm trể. Giới hạn này thường được kết hợp trong một hệ điều khiển
đa bậc và các
khối bảo vệ cho dây kích thích. Giới hạn quá kích thích có thể được đưa ra trên cơ sở
làm lạnh máy phát điện đồng bộ.
Giới hạn Volts/Hertz
trang 16
Giới hạn Volts/Hertz có cùng tên như vậy vì từ thông tỉ lệ với điện áp đầu cực trên tần
số. Từ thông dư thừa này có thể gây ra sự quá nhiệt và phá hỏng lõi sắt và sự cách
điện của cuộn dây Stator. Giới hạn V/Hz được sử dụng để ngăn cản sự quá nhiệt xuất
hiện từ sự dư thừa từ thông do sự hoạt động dưới tần s
ố hoặc quá áp hoặc cả hai.
Giới hạn V/Hz thường được dùng để bảo vệ một máy phát điện đồng bộ (và các máy
biến thế kết nối với nó) trong suốt quá trình khởi động, các chủ thể có thể của máy phát
(và các máy phát kết nối với nó) tới hệ kích thích trong suốt quá trình giảm tốc độ (và
sau đó là giảm tần số). Nó cũng được dùng để bảo vệ máy phát đồng bộ (và các máy
bi
ến thế nối với nó) từ mức từ thông cao, khi điều này xảy ra với máy ở chế độ off-line,
chức năng điều khiển bằng tay điện áp hoặc dòng hoặc cả hai có thể là kết quả từ lỗi
gây ra bởi một thành phần điều khiển, hoặc khi phát hiện ra lỗi hoặc quá kích thích (quá
áp hoặc quá dòng).
Trong vài hệ thống, AVR được yêu cầu cho thao tác vận hành độc lập. Trên các hệ
thống này, chuyển đổi tới thao tác điều khiển bằng tay không cho phép và lỗi của AVR
có thể là làm đóng ng
ắt một thiết bị chuyển mạch hoặc chuyển sang chế độ hoạt động
dự phòng.
trang 17
c. Đơn vị điều khiển tự động
Chức năng điều khiển tự động được xây dựng theo yêu cầu điều khiển máy điện đồng
bộ. Thông thường một hệ thống điều khiển kích từ được trang bị nhiều chức năng điều
khiển như điều khiển điện áp đầu cực máy phát, điều khiển công suất phản kháng, hệ
số công su
ất… Mỗi chức năng điều khiển hoạt động theo yêu cầu và trong các trường
hợp khác nhau.
Chức năng điều khiển tự động của hệ thống điều khiển kích thích có thể được điều
khiển và giám sát từ xa, qua giao tiếp mạng.
Một đơn vị tự động start/stop được xem xét để đưa hệ thống kích thích vào hoạt động
hoặc remove nó ra khỏi hệ th
ống trên cơ sở đóng mở các tiếp điểm.
I.4.Chức năng bảo vệ hệ thống.
Chức năng bảo vệ hệ thống được xem xét trên cơ sở những sự cố có thể xảy ra và ảnh
hưởng của nó đối với hệ thống kích thích và các thiết bị liên kết với hệ thống. Theo đó,
những lỗi được xem xét khi xây dựng hệ thống kích thích là:
- Mất cảm nhận hồi tiếp tới AVR
- Lỗi ở AVR
- Lỗi cầu chỉnh lưu Thyristor
- Ngắn mạch
- Chạm đất cuộn dây Rotor
được cấp bởi lưới có thể gây ra xoắn trục Rotor, quá nhiệt ở cuộn dây Rotor do dòng
kích thích cưỡng bức phản hồi từ lưới.
Hệ thống hoạt động ở chế độ
quá kích thích:
Trong trường hợp này, dòng kích thích lớn sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt và có thể làm
hỏng lớp cách nhiệt ở cuộn dây Rotor. Ngoài ra, điện áp đầu cực của máy sẽ rất lớn
gây ra quá áp ở tải cũng như quá nhiệt ở cuộn Stator. Khi máy nối lưới, máy sẽ bơm
công suất phản kháng vào lưới, các máy khác sẽ hấp thụ công suất phản kháng của
lưới để duy trì điện áp lưới ổn đị
nh, gây ra sụt công suất tác dụng của toàn lưới và gây
ra quá nhiệt trên cuộn Rotor.
Đây là hai chế độ hoạt động nguy hiểm đối với máy phát và các thiết bị kết nối với máy.
Để bảo vệ, ở đầu các cuộn dây kích thích, người ta sẽ gắn các Roler bảo vệ quá/dưới
dòng, áp. Các cảm biến nhiệt được cài đặt để đo nhiệt độ của dây quấn Rotor và Stator.
c) Lỗi cầu chỉnh lưu Thyristor.
Các lỗi xảy ra với cầu Thyristor là: Mất điều khiển, luôn mở, luôn đóng, hoặc một chiếc
Thyristor nào đó bị hỏng…Khi đó chất lượng điện áp cạnh DC của Thyristor sẽ không
tốt, hài không mong muốn, ảnh hưởng xấu đến điện áp kích thích cung cấp cho máy.
Để bảo vệ, người ta sử dụng các Rơle quan sát độ gợn sóng của dòng kích thích.
Lỗi cầu Thyristor còn xảy ra khi nhiệt độ trong t
ủ đựng là lớn, ảnh hưởng đến điều kiện
làm việc của Thyristor. Do vậy ở trong các tủ đựng Thyristor nhiệt độ làm việc luôn
được điều khiển và quan sát, hệ thống làm mát và bảo vệ quá nhiệt phải được lắp đặt
tại đây.
d) Ngắn mạch.
Dưới điều kiện ngắn mạch, đáp ứng của hệ thống kích thích phụ thuộc vào thiết kế, và
khoảng cách từ vị trí ngắn mạch tới. Khi ngắn mạch xảy ra điện áp đầu cực máy phát sẽ
giảm, dòng điện đầu cực tăng, có thể gây mất điều khiển AVR. AVR có thể chuyển sang
làm việc rất ổn định, điều khiển tối ưu, gần như không gặp phải sự cố trong nhiều quý
vận hành nên năng xuất phát điện của công ty tăng lên rõ rệt.
Trên cơ sở đó, chúng tôi đã chọn hệ thống điều khiển kích thích tĩnh của hãng ABB để
làm mục tiêu nghiên cứu học hỏi với mục đích chế tạo, tích hợp h
ệ thống để có sản
phẩm tương tự và có giá thành rẻ hơn, chất lượng vẫn đảm bảo, làm chủ hơn về công
nghệ. Sau đây chúng tôi sẽ đề cập đến các vấn liên quan:
II.1.Giới thiệu hệ thống kích thích UNITROL5000 của hãng ABB:
UNITROL 5000 là dòng sản phẩm Hệ thống kích thích sử dụng công nghệ vi xử lý công
nghệ mới nhất. UNITROL là dòng sản phẩm kế thừa kinh nghiệm 40 năm chế tạo bộ
chuyển đổi công suất và 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực chế tạo hệ thống kích thích
trên cơ sở sử dụng bộ vi xử lý.
Hệ thống kích thích tĩnh (Static Excitation Systems - SES) được sử dụng cho các nguồn
công suất 50Hz, 60Hz hoặc 16 2/3 Hz với dòng kích thích từ
1000Adc đến hơn
10.000Adc.
Bộ điều chỉnh điện áp tự động (Automatic Voltage Regulating Systems – AVR) điều
chỉnh điện áp đầu cực máy phát được thiết kế đặc biệt sử dụng được với tần số từ 16
2/3 đến 400Hz.
Ứng dụng truyền thông qua cáp quang, cáp đồng trục với chuẩn ARCnet.
II.2.Đặc điểm kỹ thuật của UNITROL 5000
- Có 2 bộ điều khiển điện áp, một bộ có chức năng dự phòng (có thể lựa chọn).
- Tín hiệu đầu vào được xử lý số bao gồm:
o Điện áp 3 pha
o Dòng điện 3 pha.
- Các chức năng điều khiển bổ sung được thực hiện bằng phần mềm, không cần
bổ sung thêm phần cứng.
- Dễ dàng mở rộng thêm đầu vào ra t
ương tự và số với bus ARCnet.
trang 20
suất và với các thiết bị hiển thị được thực hiện thông qua bus nối tiếp ARCnet.
Các Panel điều khiển có thể đặt và thao tác với khoảng cách lên tới 1000m thông qua
cáp quang.
II.3.1 Khối chuyển đổi công suất
UNITROL 5000 sử dụng hoặc bộ chuyển đổi công suất kiểu DCS500 hoặc UNL 13300.
Kiểu và số bộ chuyển đổi công suất mắc song song dựa trên yêu cầu về điện áp trần và
chu kỳ làm việc lớn nhất đối với hệ thống.
Các chọn lựa có thể được đáp ứng theo:
trang 21
Hình II.1: Hệ thống tủ kích thích tĩnh
- Mức độ làm mát tự nhiên hoặc cưỡng bức.
- Các quạt làm mát dự phòng
- Khả năng thực hiện công việc bảo dưỡng mỗi bộ chuyển đổi công suất trong
trong khi hệ thống đang làm việc (với 5 cực cách ly).
Bộ chuyển đổi công suất điều chỉnh phân bố tổng dòng giữa các đơn vị tích cực, điều
này có thể ngăn cản sự quá tải
đối với mỗi nhánh Thyristor và giảm tính lỗi cho bộ
chuyển đổi công suất riêng biệt.
II.3.2.Khối mồi từ (Field Flashing) và diệt từ (Crowbar)
Hình
II.2: Mô tả khối mồi từ và diệt từ
Chức năng chính là tạo từ trường ban
đầu cho hệ thống khi từ dư trong roto
máy phát không đủ, diệt từ trong các
trường hợp đặc biệt, như cắt kích từ đột
UNITROL 5000 đó là sự mở rộng bổ
sung các chức năng được thực hiện
bằng phần mềm và không cần bổ
sung thêm các thiết b
ị phần cứng.
Hình II.5: Card diều khiển (COB)
Hầu hết các chức năng của UNITROL được thực hiện bằng phần mềm. Phần mềm
chuẩn được đưa ra bao hàm nhiều chức năng tạo sự hoạt động ổn định cho hệ thống
kích thích, bao hàm cả các bộ ghi chép dữ liệu tự động, các sự kiện chẩn đoán và bảo
dưỡng.
II.3.3.1.Chức năng điều chỉnh.
- Bộ điều chỉnh điện áp với PID (chế độ điều khiển tự động)
- Bộ điều chỉnh dòng kích thích với PI (Chế độ điều khiển bằng tay)
- Chức năng bù tải phản kháng, hoặc bù độ dốc khi có tải tác dụng
- Chức năng chuyển đổi giữa các kênh điều khiển, giữa các chế độ hoạt
động
thường trực/dự phòng.
- Chế độ hoạt động tự động/bằng tay.
- Bộ ổn định hệ thống công suất phù hợp với IEEE-PSS2A
- Bộ ổn định hệ thống công suất tự thích nghi
- Bộ ổn định hệ thống công suất nhiều dải.
trang 23
II.3.3.2.Chức năng giám sát và bảo vệ.
- Thời gian tăng kích thích.
- Bảo vệ quá dòng (tức thời/ thời gian)
- Bảo vệ Volts/Hertz
- Bảo vệ mất kích thích
- Nhiệt độ bộ chuyển đổi công suất
quả lớn đối với hệ thống kích thích tĩnh, nhưng cũng có hiệu quả cho hệ thống kích
thích quay. ABB đưa ra 3 kiểu khác nhau củ
a PSS.
- PSS phù hợp với IEEE
Với PSS phù hợp với 1EEE-PSS2A, cố định các đối số được xác định bởi sự tối ưu sự
cản với bộ lọc điều chỉnh lead/lag. Để xác định các đối số này, ABB có một phần mềm
tính toán để lấy số liệu máy phát và dữ liệu hệ thống kích thích, cũng như máy biến áp
và độ cảm kháng của lưới.
trang 24
- Bộ ổn định hệ thống công suất thích nghi (APSS)
Bộ ổn định hệ thống công suất thích nghi (APSS) làm việc với các đối số biến đổi được
tính toán liên tục với các điểm làm việc và trạng thái dòng của hệ thống công suất. Với
UNITROL 5000, không cần phải bổ sung phần cứng như UNITROL P.
- Bộ ổn định hệ thống công suất đa dải (MBPSS)
Thay vì một bộ lọ
c LEAD/LAG, MBPSS có 3 dải điều chỉnh làm việc riêng lẻ. Đảm bảo
làm việc hiệu quả trên một dải tần số rộng 0.05…4.0Hz. Ba dải được thiết kế để ngăn
cản các dao động từ trường tại tần số thấp, trung bình và cao.
Bộ ổn định hệ thống nguồn là đặc thù tiêu chuẩn của hệ thống UNITROL500. Chức
năng này được thực hiện trong phần mề
m của card đo lường. Mục đích của PSS là
thiết lập một tín hiệu ổn định được yêu cầu để cải thiện làm giảm dao động của máy
đồng bộ và dao động của hệ thống nguồn, vì thế để đóng góp ổn định hoàn toàn hệ
thống. Thuật toán điều khiển của PSS là dựa trên cơ sở tiêu chuẩn IEEE Std.421-Type
2A
Sự ổn định tín hiệu phù hợp v
ới kết quả tín hiệu nguồn tăng từ sự kết hợp các tín hiệu
đầu vào lưới điện (Pe) và tần số góc rotor (∆ω). Tín hiệu ra được đưa tới bộ điều khiển
AVR.
UNITROL 5000 có thể được kết nối tới
máy tính với phần mềm CMT và thông
qua một kết nối quang. Điều này đảm
bảo truyền thông nhanh với hệ thống
kích thích. Các thao tác điều khiển hệ
thống có thể thực hiện ngay trên máy
tính. Việc hiển thị, giám sát các trạng
thái làm việc cũng dễ dàng.
Hình II.8: Khả năng truyền thông với máy tính
Copyright: Tài liệu đại học ©