1.1 Hệ thống kích từ là gì?

Nguồn điện cung cấp dòng kích từ cho máy phát điện và các thiết bị phụ trợ được gọi là hệ thống kích từ.

1.2 Cấu thành của hệ thống kích từ

Nó được chia thành hai phần chính: đơn vị công suất kích từ và bộ điều chỉnh kích từ:

1. Đơn vị công suất kích từ cung cấp dòng kích từ cho roto của máy phát đồng bộ;

2. Bộ điều chỉnh kích từ kiểm soát đầu ra của đơn vị công suất kích từ dựa trên tín hiệu đầu vào và quy tắc điều chỉnh đã định.

1.3 Vai trò của hệ thống kích từ

1.3.1 Duy trì điện áp ở máy phát hoặc điểm điều khiển khác (ví dụ: thanh cái cao áp của nhà máy điện) ở mức đã định

Việc duy trì mức điện áp là nhiệm vụ chính của hệ thống điều khiển kích từ, có ba lý do chính sau:

Đảm bảo thiết bị vận hành trong hệ thống điện. Các thiết bị vận hành trong hệ thống điện đều có điện áp định mức và điện áp cao. keo truc tuyen Duy trì điện áp ở đầu máy phát trong phạm vi cho phép là một trong những điều kiện cơ bản để đảm bảo vận hành an toàn cho máy phát và các thiết bị trong hệ thống điện. Điều này đòi hỏi hệ thống kích từ của máy phát không chỉ hoạt động ổn định trong trạng thái tĩnh mà còn phải duy trì điện áp máy phát trong phạm vi định mức đã được thiết lập sau khi xảy ra sự cố lớn.

Quy trình vận hành máy phát điện quy định rằng điện áp của máy phát đồng bộ lớn không được vượt quá 110% giá trị định mức.

Đảm bảo hiệu quả kinh tế trong vận hành máy phát. Máy phát vận hành gần giá trị định mức là hiệu quả nhất. Nếu điện áp máy phát giảm, thì dòng điện cuộn dây stator cần thiết để cung cấp cùng công suất sẽ tăng lên, làm tăng tổn thất. Quy định quy định rằng điện áp vận hành của máy phát lớn không được thấp hơn 90% giá trị định mức; khi điện áp máy phát dưới 95%, máy phát nên vận hành với tải hạn chế. Các thiết bị điện khác cũng gặp vấn đề tương tự.

Thứ ba, yêu cầu nâng cao khả năng duy trì điện áp máy phát và yêu cầu nâng cao ổn định hệ thống điện trùng khớp với nhau ở nhiều khía cạnh. Hệ thống điều khiển kích từ ảnh hưởng rõ rệt đến ổn định tĩnh, ổn định động và ổn định tức thời, đồng thời là giải pháp đơn giản, kinh tế và hiệu quả nhất.

1.3.2 Kiểm soát phân phối công suất phản kháng hợp lý giữa các máy phát chạy song song

Phân phối công suất phản kháng giữa các máy phát nối song song phụ thuộc vào đặc tính điều chỉnh điện áp đầu máy phát. Đặc tính điều chỉnh điện áp đầu máy phát có ba loại: không điều chỉnh, điều chỉnh âm và điều chỉnh dương.

Khi hai hoặc nhiều máy phát có đặc tính điều chỉnh nối song song, công suất phản kháng sẽ được phân bổ dựa trên mức độ điều chỉnh. Máy phát có tỷ lệ điều chỉnh nhỏ sẽ nhận được nhiều công suất phản kháng hơn, trong khi máy phát có tỷ lệ điều chỉnh lớn sẽ nhận được ít hơn.

Nếu đơn vị máy phát biến áp được nối song song ở phía cao thế, do biến áp có điện kháng lớn, nếu sử dụng đặc tính không điều chỉnh, sau khi đi qua biến áp, đơn vị này trở thành điều chỉnh có sai số. Nếu điện kháng của biến áp lớn, để giữ ổn định điện áp trên thanh cái cao thế, cần đảm bảo tỷ lệ điều chỉnh không quá lớn. Khi đó, máy phát có thể sử dụng đặc tính điều chỉnh âm, nhằm bù trừ phần sụt áp do dòng điện phản kháng gây ra trên biến áp chính, đây còn được gọi là bù tải.

Đặc tính điều chỉnh được xác định bởi bộ phận điều chỉnh thêm trong bộ điều chỉnh điện áp tự động. Đối với các máy phát kết nối với hệ thống lớn, tỷ lệ điều chỉnh Ku thường được điều chỉnh trong khoảng ±(3%–10%).

Có nhiều loại hệ thống kích từ cho máy phát đồng bộ, hiện nay trong hệ thống điện thường sử dụng các loại sau đây.

II. Phân loại hệ thống kích từ

Bảng phân loại hệ thống kích từ:

Hệ thống kích từ tự nối

Đây là phương thức kích từ đơn giản trong hệ thống tự kích. Sơ đồ nguyên lý điển hình được thể hiện trong Hình 1-8. Chỉ sử dụng một máy biến áp kích từ ZB được lắp đặt tại đầu máy phát làm nguồn kích từ, thông qua bộ chỉnh lưu thyristor KZ điều khiển trực tiếp kích từ máy phát. Phương thức kích từ này còn được gọi là hệ thống kích từ tự nhiên, hiện nay phổ biến ở Trung Quốc gọi là phương thức tự nối (tự kích).

Cấu thành của hệ thống kích từ tự nối

Hệ thống kích từ gồm các thành phần sau: máy biến áp kích từ, bộ chỉnh lưu thyristor, bộ điều chỉnh kích từ, thiết bị dập từ và bảo vệ quá điện áp, thiết bị khởi động ban đầu.

Ưu điểm của phương pháp kích từ tự nối:

Thiết bị và dây nối đơn giản hơn; do hệ thống kích từ không có bộ phận quay, nên có độ tin cậy cao;

Biến áp kích từ có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào, rút ngắn chiều dài tổ máy; giảm chi phí,

Tốc độ điều chỉnh kích từ nhanh, đây là hệ thống kích từ có đáp ứng ban đầu cao.

Khi dừng máy bình thường, có thể sử dụng cầu điều khiển ba pha toàn khiển để ngắt kích từ, giảm tải cho hệ thống ngắt kích từ.

Điện áp đầu máy phát trong hệ thống tự kích tỉ lệ thuận với tốc độ quay. Việc kiểm soát điện áp sau khi mất tải có lợi hơn so với hệ thống kích từ kiểu đồng trục máy phát xoay chiều.

Biến áp kích từ

Máy biến áp kích từ cung cấp nguồn năng lượng cho hệ thống kích từ. Đối với hệ thống kích từ tự kích, thường không lắp công tắc tự động ở phía cao thế. Có thể lắp cầu chì cao thế hoặc không cần lắp.

Máy biến áp kích từ có thể được trang bị bảo vệ dòng điện quá mức, bảo vệ nhiệt độ. Máy biến áp kích từ dầu có công suất lớn còn có bảo vệ khí. Hầu hết máy biến áp kích từ công suất nhỏ không tự trang bị bảo vệ. Dây nối phía cao thế của máy biến áp kích từ nằm trong phạm vi bảo vệ dòng điện thứ tự khác của máy phát. Tổ nối dây của máy biến áp kích từ thường là Y/△, tổ nối Y/Y—12 thường không được sử dụng. Tương tự như máy biến áp phân phối thông thường, điện áp ngắn mạch của máy biến áp kích từ là 4%–8%.

Cầu chỉnh lưu thyristor

Trong hệ thống kích từ tự kích, các bộ chỉnh lưu công suất lớn thường sử dụng cấu hình cầu ba pha. tin tức bóng đá Ưu điểm của cách nối này là các linh kiện bán dẫn chịu điện áp thấp và hiệu suất sử dụng máy biến áp kích từ cao. Mạch cầu ba pha có thể sử dụng cầu bán kiểm soát hoặc cầu kiểm soát hoàn toàn. Hai loại này có khả năng kích từ tương đương nhau, nhưng khi giảm từ hóa, cầu bán kiểm soát chỉ có thể điều chỉnh điện áp kích từ về 0, trong khi cầu kiểm soát hoàn toàn có thể tạo ra điện áp kích từ âm khi hoạt động ở chế độ nghịch lưu, làm giảm nhanh dòng điện kích từ về 0 và trả lại năng lượng về lưới điện. Hiện nay, hầu hết hệ thống kích từ tự kích đều sử dụng cầu kiểm soát hoàn toàn.

Trong hệ thống kích từ tự kích, các bộ chỉnh lưu công suất lớn thường sử dụng cấu hình cầu ba pha. Ưu điểm của cách nối này là các linh kiện bán dẫn chịu điện áp thấp và hiệu suất sử dụng máy biến áp kích từ cao. Mạch cầu ba pha có thể sử dụng cầu bán kiểm soát hoặc cầu kiểm soát hoàn toàn. Hai loại này có khả năng kích từ tương đương nhau, nhưng khi giảm từ hóa, cầu bán kiểm soát chỉ có thể điều chỉnh điện áp kích từ về 0, trong khi cầu kiểm soát hoàn toàn có thể tạo ra điện áp kích từ âm khi hoạt động ở chế độ nghịch lưu, làm giảm nhanh dòng điện kích từ về 0 và trả lại năng lượng về lưới điện. Hiện nay, hầu hết hệ thống kích từ tự kích đều sử dụng cầu kiểm soát hoàn toàn.

Cầu chỉnh lưu thyristor sử dụng phương pháp điều khiển pha.

Vì vậy, khi tải thay đổi, bằng cách thay đổi góc điều khiển thyristor để điều chỉnh cường độ dòng kích từ, đảm bảo điện áp đầu máy phát luôn ổn định.

Nguyên tắc chọn số nhánh song song của cầu chỉnh lưu là (N+1) (cũng có thể dùng N+2, nhưng xét đến việc công nghệ sản xuất thyristor và cầu chỉnh lưu ngày càng phát triển, việc sử dụng 2 cầu dư thừa dường như không còn cần thiết nữa).

Đối với hệ thống kích từ lớn, để đảm bảo dòng kích từ đủ, thường sử dụng nhiều cầu chỉnh lưu mắ

N là số cầu chỉnh lưu cần thiết để đảm bảo kích từ bình thường cho máy phát. Tức là khi một cầu chỉnh lưu bị hỏng, hệ thống kích từ vẫn có thể duy trì khả năng kích từ bình thường.

Thiết bị điều khiển kích từ bao gồm bộ điều chỉnh điện áp tự động và mạch điều khiển khởi động. kết quả tỷ số Đối với hệ thống kích từ tự kích của máy phát lớn, bộ điều chỉnh điện áp tự động thường sử dụng bộ điều chỉnh điện áp số dựa trên vi xử lý. Bộ điều chỉnh kích từ đo điện áp đầu máy phát và so sánh với giá trị định trước. Khi điện áp đầu máy phát cao hơn giá trị định trước, tăng góc điều khiển thyristor, giảm dòng kích từ, đưa điện áp đầu máy phát trở lại giá trị định trước. Khi điện áp đầu máy phát thấp hơn giá trị định trước, giảm góc điều khiển thyristor, tăng dòng kích từ, duy trì điện áp đầu máy phát ở giá trị định trước.

Thiết bị điều khiển kích từ

Trong hệ thống kích từ không chổi than, cuộn dây của máy phát chính (ACL) quay, điện áp xoay chiều ba pha được tạo ra sẽ được chỉnh lưu bởi cầu diode quay và truyền trực tiếp đến vòng dây rotor của máy phát. Vì cuộn dây máy phát chính và bộ chỉnh lưu silicon quay cùng trục với rotor máy phát chính, nên không cần bất kỳ bộ phận tiếp xúc quay nào như vòng trượt hay chổi than. Máy phát phụ (PMG) trong hệ thống kích từ không chổi than là máy phát xoay chiều tần số trung bình từ trường vĩnh cửu, quay cùng trục với máy phát. Cuộn dây từ của máy phát chính là tĩnh, tức là nó là máy phát xoay chiều có cuộn dây quay và từ trường tĩnh.

Phương pháp kích từ này có toàn bộ các linh kiện tiếp xúc quay. Sơ đồ nguyên lý xem hình 1-9.

Hệ thống kích từ không chổi than loại bỏ các bộ phận tiếp xúc quay như vòng trượt và chổi than, nâng cao độ tin cậy vận hành và giảm khối lượng bảo trì cho thiết bị. Tuy nhiên, phương pháp kích từ không chổi than sử dụng bán dẫn quay yêu cầu độ tin cậy cao của linh kiện silicon, không thể sử dụng thiết bị dập từ truyền thống, và việc đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ rotor gặp khó khăn.

Sau đó, nếu có kỹ thuật muốn học hỏi, hãy đến trang của Giang Tây Sen Nguyên để hỏi biên tập viên. Chúng ta sẽ gặp nhau mỗi ngày trong lớp điện! ！ ！

Hộp phân phối Giang Tây: