No products in the cart.
Bộ điều khiển kích từ hoạt động ra sao là câu hỏi cơ bản khi tìm hiểu về điều chỉnh điện áp của máy phát thủy điện. Thiết bị này điều chỉnh dòng kích từ cấp cho rô-to máy phát, qua đó giữ điện áp đầu cực ổn định và phân bổ công suất phản kháng khi tổ máy hòa lưới. Bài viết trình bày vai trò, nguyên lý hoạt động, các kiểu hệ thống kích từ phổ biến và những vấn đề thường gặp khi vận hành.
Hệ thống kích từ máy phát thủy điện là gì?
Máy phát đồng bộ cần từ trường ở rô-to để phát điện. Từ trường này do dòng điện một chiều chạy trong cuộn dây rô-to tạo ra, gọi là dòng kích từ. Toàn bộ thiết bị cung cấp và điều chỉnh dòng này hợp thành hệ thống kích từ. Điện áp đầu cực máy phát phụ thuộc vào dòng kích từ, và khi nối lưới, công suất phản kháng của tổ máy cũng được điều chỉnh bằng dòng kích từ.
Vai trò của bộ điều khiển kích từ
Bộ điều khiển kích từ (thường gọi là AVR, Automatic Voltage Regulator) là phần điều khiển của hệ thống kích từ. Thiết bị này có ba vai trò chính:
- Ổn định điện áp đầu cực: giữ điện áp máy phát gần giá trị đặt khi tải thay đổi.
- Điều chỉnh công suất phản kháng: khi hòa lưới, thay đổi dòng kích từ để tổ máy phát hoặc nhận công suất phản kháng theo yêu cầu vận hành.
- Bảo vệ máy phát: giới hạn dòng kích từ và khử từ khi cần, tránh quá nhiệt cuộn dây rô-to hoặc làm việc ngoài vùng ổn định.
Bộ điều khiển kích từ hoạt động ra sao?
Nguyên lý chung là điều khiển vòng kín, gồm các bước:
- Đo: biến điện áp (PT) và biến dòng (CT) đưa tín hiệu điện áp, dòng điện đầu cực máy phát về bộ điều khiển.
- So sánh: bộ điều khiển so sánh điện áp đo được với giá trị đặt.
- Tính toán: dựa trên độ lệch, bộ điều khiển tính lượng điều chỉnh dòng kích từ cần thiết.
- Điều chỉnh đầu ra: thay đổi dòng kích từ, chẳng hạn qua góc mở thyristor trong cầu chỉnh lưu hoặc qua dòng kích thích của máy kích từ, tùy kiểu hệ thống.
- Phản hồi: điện áp đầu cực thay đổi sẽ được đo lại và vòng điều khiển lặp lại liên tục.
Khi điện áp giảm, bộ điều khiển tăng dòng kích từ. Khi điện áp tăng, bộ điều khiển giảm dòng kích từ.
Các kiểu hệ thống kích từ phổ biến
| Kiểu kích từ | Nguồn cấp dòng kích từ | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Kích từ máy phát một chiều | Máy phát điện một chiều đồng trục với tổ máy | Kiểu truyền thống, thường gặp ở nhà máy cũ, cần bảo dưỡng chổi than và vành góp |
| Kích từ xoay chiều không chổi than | Máy kích từ xoay chiều cùng bộ chỉnh lưu quay gắn trên trục | Không có vành trượt và chổi than ở mạch kích từ chính, giảm công việc bảo trì |
| Kích từ tĩnh | Máy biến áp kích từ lấy điện từ đầu cực máy phát, cầu chỉnh lưu thyristor | Đáp ứng nhanh, cấp dòng qua vành trượt và chổi than, cần nguồn kích từ ban đầu khi khởi động |
Việc chọn kiểu kích từ do đơn vị thiết kế quyết định theo công suất tổ máy, yêu cầu đáp ứng và điều kiện vận hành của từng nhà máy.
Các chức năng điều khiển và bảo vệ thường có
| Chức năng | Mục đích |
|---|---|
| Chế độ tự động (AVR) và chế độ thủ công | Điều chỉnh điện áp tự động, hoặc giữ dòng kích từ theo giá trị đặt khi cần |
| Giới hạn quá kích từ | Bảo vệ cuộn dây rô-to khỏi quá nhiệt do dòng kích từ lớn kéo dài |
| Giới hạn thiếu kích từ | Giữ tổ máy trong vùng làm việc ổn định, tránh mất đồng bộ |
| Bảo vệ tỷ số điện áp trên tần số | Tránh bão hòa từ khi tần số giảm |
| Khử từ nhanh | Giảm nhanh từ trường khi cắt máy phát hoặc có sự cố |
Các chức năng cụ thể phụ thuộc cấu hình của từng bộ điều khiển và thiết kế nhà máy.
Các vấn đề thường gặp khi vận hành hệ thống kích từ
- Mất hoặc sai lệch tín hiệu đo điện áp: làm bộ điều khiển hiểu sai điện áp thực, dẫn đến điện áp máy phát dao động.
- Hỏng diode chỉnh lưu hoặc thyristor: dòng kích từ giảm hoặc không ổn định, thường gây tác động bảo vệ máy phát.
- Mòn chổi than, vành trượt (với kiểu kích từ có chổi than): tiếp xúc kém, phát nhiệt và tia lửa.
- Quá nhiệt do làm mát kém: giảm tuổi thọ linh kiện bán dẫn.
Các sự cố này được tổng hợp thêm trong bài Top 7 sự cố vận hành nhà máy thủy điện. Khi làm việc trên tủ kích từ, đơn vị vận hành cần tuân thủ các nguyên tắc cách ly, nối đất và kiểm tra không điện trong quy tắc an toàn trong vận hành thủy điện.
Liên hệ & tư vấn
Công ty TNHH Kỹ Thuật Và Thiết Bị TB Hydro Việt Nam là đơn vị chuyên nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo, lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Quý khách hàng cần tư vấn về giải pháp, sản phẩm, vận hành lĩnh vực thuỷ điện có thể liên hệ với TB Hydro Việt Nam để được hỗ trợ:
- Hotline: 0984250964
- Email: [email protected]
- Website: tbhydrovietnam.com
- Fanpage: TB Hydro Việt Nam
- Địa chỉ: Số 345A khu Park River, khu đô thị Ecopark, Xã Phụng Công, Tỉnh Hưng Yên, Việt Nam
