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 nguyên tắc điều chỉnh đã định.

1.3 Vai trò của hệ thống kích từ

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

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. kết quả trực tuyến Mọi thiết bị hoạt động trong hệ thống điện đều có điện áp định mức và điện áp làm việc cao. Duy trì điện áp đầu máy phát ở mức 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 máy phát không chỉ có thể duy trì điện áp máy phát ở mức cho phép trong trạng thái tĩnh mà còn trong trạng thái ổn định sau khi xảy ra sự cố lớn.

Quy trình vận hành máy phát 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 xuống, thì để cung cấp cùng công suất, dòng điện stato sẽ tăng lên, dẫn đến tổn hao điện năng tăng. Quy định cho biết rằng điện áp vận hành của máy phát lớn không được thấp hơn 90% điện áp định mức; khi điện áp máy phát dưới 95%, máy phát cần phải hạn chế tải. 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 có nhiều điểm tương đồng. Hệ thống điều khiển kích từ đóng vai trò quan trọng trong ổn định tĩnh, ổn định động và ổn định tạm thời, đồng thời là giải pháp đơn giản, kinh tế và hiệu quả nhất.

1.3.2 Điều khiển phân phối công suất phản kháng hợp lý giữa các máy phát nối song song

Phân bổ công suất phản kháng giữa các máy phát nối song song phụ thuộc vào đặc tính điều chỉnh điện áp đầu máy. Đặc tính điều chỉnh điện áp đầu máy 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, thì sau khi đi qua biến áp, đơn vị này sẽ trở thành điều chỉnh. Nếu điện kháng của biến áp lớn, để giữ ổn định điện áp tại 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, giúp bù trừ một phần sụt áp do dòng điện phản kháng gây ra trên biến áp chính, đây còn gọi là bù tải.

Đặc tính điều chỉnh được định trước trong mạch điều chỉnh điện áp tự động. Đối với các tổ máy 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 cấp

Đây là phương thức kích từ đơn giản trong hệ thống tự kích. Sơ đồ nguyên lý điển hình được minh họa như Hình 1-8. Chỉ cần một máy biến áp kích từ ZB được đặt ở đầu máy làm nguồn kích từ, sau đó thông qua bộ chỉnh lưu tiristor KZ điều khiển trực tiếp dòng kích từ của máy phát. Phương thức kích từ này còn được gọi là hệ thống kích từ tự động đơn giản, hiện nay phổ biến ở Trung Quốc gọi là phương pháp kích từ tự nối (tự kích).

Cấu thành của hệ thống kích từ tự cấp

Hệ thống kích từ bao gồm các thành phần sau: máy biến áp kích từ, bộ chỉnh lưu tiristor, 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 cấp:

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

Biến áp kích từ có thể đặt tùy ý, rút ngắn chiều dài tổ máy; giảm chi phí,

Tốc độ điều chỉnh kích từ nhanh, là hệ thống kích từ có đáp ứng khởi động cao.

Khi dừng máy bình thường, khi sử dụng cầu điều khiển ba pha, có thể tắt từ bằng cách nghịch lưu, giảm tải cho hệ thống tắt 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 tải được rút ra tốt 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 quá dòng, bảo vệ nhiệt độ. Máy biến áp kích từ dầu công suất lớn còn có bảo vệ khí. nhận định bóng đá Hầu hết máy biến áp kích từ công suất nhỏ thường không có bảo vệ riêng. Dây nối phía cao thế của máy biến áp kích từ nằm trong phạm vi bảo vệ so lệch của máy phát. Nhóm nối dây của máy biến áp kích từ thường dùng nhóm Y/△, nhóm 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 dao động từ 4% đến 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. 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 toàn kiểm soát. Hai loại này đều có khả năng tăng cường kích từ như nhau, nhưng khi giảm kích từ, cầu bán kiểm soát chỉ có thể điều chỉnh điện áp kích từ về 0, trong khi cầu toàn kiểm soát có thể tạo ra điện áp kích từ âm trong chế độ nghịch lưu, khiến dòng kích từ giảm nhanh về 0 và trả lại năng lượng cho lưới điện. Ngày nay, hầu hết hệ thống kích từ tự kích đều sử dụng cầu toàn kiểm soát.

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 toàn kiểm soát. Hai loại này đều có khả năng tăng cường kích từ như nhau, nhưng khi giảm kích từ, cầu bán kiểm soát chỉ có thể điều chỉnh điện áp kích từ về 0, trong khi cầu toàn kiểm soát có thể tạo ra điện áp kích từ âm trong chế độ nghịch lưu, khiến dòng kích từ giảm nhanh về 0 và trả lại năng lượng cho lưới điện. Ngày nay, hầu hết hệ thống kích từ tự kích đều sử dụng cầu toàn kiểm soát.

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

Với cầu ba pha toàn kiểm soát, khi tải là cảm kháng, góc điều khiển nằm trong khoảng 0° đến 90° là chế độ chỉnh lưu (sản sinh điện áp dương và dòng điện dương); góc điều khiển nằm trong khoảng 90° đến 150° (về lý thuyết góc điều khiển có thể đạt tới 180°, tuy nhiên xét đến hiện tượng trùng hợp chuyển mạch thực tế và độ rộng xung kích thích, người ta thường chọn góc điều khiển lớn nhất là 150°) là chế độ nghịch lưu (sản sinh điện áp âm và dòng điện dương).

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

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

Nguyên tắc chọn số nhánh song song của cầu chỉnh lưu là (N+1) (cũng có trường hợp sử dụng N+2, nhưng xét đến sự phát triển ngày càng hoàn thiện của công nghệ tiristor và cầu chỉnh lưu, việc sử dụng 2 cầu dư thừa dường như không còn cần thiết nữa).

N là số cầu chỉnh lưu 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

Thiết bị điều khiển kích từ bao gồm bộ điều chỉnh điện áp tự động và mạch điều khiển khởi động. Đối với bộ điều chỉnh điện áp tự động trong hệ thống kích từ tự kích của các tổ máy lớn, 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 tiristor, giảm dòng kích từ, đưa điện áp đầu máy phát trở lại giá trị đã định. Khi điện áp đầu máy phát thấp hơn giá trị định trước, giảm góc điều khiển tiristor, tăng dòng kích từ, duy trì điện áp đầu máy phát ở giá trị đã định.

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

Trong hệ thống kích từ không chổi than, cuộn dây của máy phát từ (ACL) quay, điện áp xoay chiều ba pha được tạo ra bởi cuộn dây này sau đó được chỉnh lưu bởi cầu diode quay và được cung cấp trực tiếp vào mạch quay của máy phát. Vì cuộn dây và bộ chỉnh lưu của máy phát từ cùng quay trên cùng một trục với rotor máy phát chính, nên không cần bất kỳ bộ phận tiếp xúc quay nào như vòng trượt hay chổi than. sicbo Máy phát phụ (PMG) trong hệ thống kích từ không chổi than là máy phát xoay chiều tần số trung bình sử dụng nam châm vĩnh cửu, quay cùng trục với máy phát chính. Cuộn dây từ của máy phát từ là tĩnh, tức là nó là máy phát xoay chiều có cuộn dây quay và từ tĩnh.

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 tổ máy. Tuy nhiên, phương pháp kích từ không chổi than sử dụng bán dẫn quay có yêu cầu cao về độ tin cậy của linh kiện silic, không thể sử dụng thiết bị dập từ truyền thống, đồng thời việc đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ rotor khó khăn hơn.

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

Hộp phân phối Giang Tây: