Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011

TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Bộ môn Hệ thống điện
Đại học Bách Khoa Hà Nội
11/21/2011 Giảng viên: Nguyễn Xuân Tùng & Nguyễn Thị Anh
Đại học Bách Khoa Hà Nội
nx_tung-htd@mail.hut.edu.vn

Nguyễn Xuân Tùng Bộ môn Hệ thống điện – ĐHBK HN
Tự động hóa hệ thống điện -
GS. Trần Đình Long
2
Giáo trình
Automation in Electrical
Power Systems – A. Barzam

Automatic Power System
Control - V.A. Venikov
3
Giáo trình
Power System Stability and
Control – P. Kundur

Operation and Control in
Power Systems- P. S. R Murty
4
Giáo trình
Control and automation of
electric power distribution
systems – J. Northcote

Khóa học online tại trang web của NPTEL
Trang chủ: http://nptel.iitm.ac.in/
Trang về “Power Systems Operation and Control”:
http://14.139.160.11/video.php?courseId=1023
hoặc trên Youtube:
http://www.youtube.com/user/nptelhrd
5
Giáo trình
http://www.youtube.com/user/nptelhrd

Chương mở đầu: Giới thiệu chung về tự động hóa trong HTĐ và
các vấn đề liên quan
Chương 1: Tự động đóng lại các nguồn điện
Chương 2: Tự động chuyển đổi nguồn điện
Chương 3: Tự động hòa đồng bộ các nguồn điện
6
Đề cương môn học
Chương 4: Tự động sa thải phụ tải theo tần số
Chương 5: Tự động điều chỉnh điện áp & công suất phản kháng
trong HTĐ
Chương 6: Tự động điều chỉnh tần số & công suất tác dụng trong
HTĐ
Chương 7: Tự động hóa lưới điện phân phối và tự động hóa trạm
biến áp

Giới thiệu chung
Chương mở đầu
7
Sự cần thiết của việc tự động hóa trong
HTĐ
Các qui tắc về bản vẽ dùng trong tự động
hóa
Các ký hiệu thường dùng

Các loại sự cố trong HTĐ:
Diễn biến nhanh, dễ lan rộng
Không loại trừ nhanh: gây tác hại nghiêm trọng
Do thời gian rất ngắn nên bắt buộc phải có các thiết bị tự động phát hiện
và xử lý các trường hợp này
Nhiều thao tác tự động dễ gây nhầm lẫn: máy tự động sẽ làm
8
Sự cần thiết của việc tự động hóa
Nhiều thao tác tự động dễ gây nhầm lẫn: máy tự động sẽ làm
tốt hơn con người, loại trừ được các sai sót, tăng độ chính xác.
Máy tự động cho phép theo dõi liên tục và kịp thời điều chỉnh

Các loại sơ đồ:
Sơ đồ khối:
Thể hiện chức năng của các phần tử
Mối liên hệ giữa các phần tử này
Trình tự hoạt động của cơ cấu được thiết kế
Không thể hiện chi tiết của từng khâu
9
Các qui tắc dùng trong bản vẽ
Không thể hiện chi tiết của từng khâu

Các loại sơ đồ:
Sơ đồ khai triển
Không vẽ đầy đủ các phần tử mà thể hiện chi tiết mối liên hệ, trình tự
vận hành giữa chúng
Sơ đồ khai triển một chiều (dc); Sơ đồ khai triển xoay chiều (ac); Sơ
đồ mạch tín hiệu, chiếu sáng...
10
Thích hợp cho mục đích sửa chữa, đấu nối dây giữa các phần tử

Sơ đồ tổng hợp: thể hiện đầy đủ các phần tử của sơ đồ
Thể hiện được trình tự làm việc của các phần tử
Sơ đồ phức tạp, khó theo dõi
Với các cơ cấu đơn giản có thể dùng loại sơ đồ này
Với các cơ cấu phức tạp: dùng thêm các sơ đồ khai triển
11

Sơ đồ biểu diễn được vẽ ở trạng thái không điện:
Máy cắt ở trạng thái mở
Cuộn dây rơle không mang điện
Có ghi chú với các trường hợp đặc biệt
12

Một số ký hiệu thường gặp
Tiếp điểm máy cắt
Tiếp điểm ở trạng thái mở:
Tiếp điểm ở trạng thái đóng
13
Ký hiệu dùng trong bản vẽ
Tiếp điểm ở trạng thái đóng

Tiếp điểm rơle:
Tiếp điểm ở trạng thái thường mở
Tiếp điểm ở trạng thái mở, mở chậm
14
Tiếp điểm ở trạng thái mở, mở chậm
Tiếp điểm ở trạng thái mở, đóng chậm

Tiếp điểm rơle:
Tiếp điểm ở trạng thái thường đóng
Tiếp điểm ở trạng thái đóng, mở chậm
15
Tiếp điểm ở trạng thái đóng, mở chậm
Tiếp điểm ở trạng thái đóng, đóng chậm

Cuộn dây:
Rơle được ký hiệu theo tên gọi:
16
Cñ Cc U I
Cu n ñóng
máy c t
Cu n c t
máy c t
Cu n
ñi n áp
Cu n dòng
ñi n
Rơle được ký hiệu theo tên gọi:
Rơle dòng điện: RI
Rơle điện áp RU
Rơle thời gian: RT
Rơle trung gian: RG Rơle trung gian hoạt động có trễ: RGT...
Các phần tử trên sơ đồ được đánh số thứ tự để dễ phân biệt:
1BU; 2BU; 3RI; 4RI; 5RT; 6RG; 7RGT...
Tiếp điểm của rơle được đánh chỉ số
1RT1; 1RT2 hoặc 1RT1; 1RT2 hoặc 1RT-1; 1RT-2... 4RG
1
2
3

Nguyễn Xuân Tùng Bộ môn Hệ thống điện – ĐHBK HN17
Ví dụ
Tín hiệu
Sơ đồ bảo vệ quá dòng với biến dòng điện đặt trên hai pha
(áp dụng cho lưới điện có trung tính cách điện)

Ví dụ
Trình
tự
đọc
sơ
Mạch khai triển điện xoay chiều
Mạch tín
hiệu
Mạch khai triển điện một chiều
sơ
đồ

Tự động đóng lại các nguồn điện
Chương 01
19
Chương 5: Tự động điều chỉnh điện áp & công suất phản kháng trong HTĐ
Chương 6: Tự động điều chỉnh tần số & công suất tác dụng trong HTĐ
Auto Reclose (AR) hoặc 79
Tự đóng lại (TĐL)
79

Số liệu thống kê đối với đường dây trên không:
80-90% hư hỏng: sự cố thoáng qua
Ngưỡng 80% Lưới 6-110kV
Ngưỡng 90% Lưới từ 220kV trở lên
10-20% còn lại: sự cố duy trì và bán duy trì
Do vậy:
20
Lý do sử dụng thiết bị TĐL
Trong đa số các trường hợp: có thể cho phép đóng lại đường dây sau sự
cố và xác suất thành công sẽ lớn
Sử dụng thiết bị TĐL: làm nhiệm vụ tự động đóng trở lại máy cắt đường
dây sau một khoảng thời gian được cài đặt trước
Nhanh chóng khôi phục lại việc cung cấp điện
Nâng cao được tính ổn định của hệ thống so với khi không có TĐL (đường dây bị cắt điện
kéo dài, giảm khả năng liên kết truyền tải giữa các khu vực)

Sự cố thoáng qua:
Nguyên nhân gây nên sự cố có thể tự loại trừ
Phóng điện tạm thời bề mặt sứ do sét đánh
Cây cối chạm vào đường dây do gió to...
Sự cố bán duy trì:
21
Lý do sử dụng thiết bị TĐL
Nguyên nhân gây sự cố có thể bị loại trừ sau khi
hồ quang đã cháy vài lần
Vật lạ rơi vào đường dây có thể bị hồ quang đốt cháy
sau khi đóng cắt lại đường dây vài lần
Sự cố duy trì
Nguyên nhân gây ra sự cố không thể tự loại trừ
Đứt dây, nứt vỡ sứ, quên tiếp địa đường dây...

Theo số lần tự đóng lại:
TĐL một lần: thường áp dụng cho lưới điện từ 220kV trở lên
TĐL hai lần: áp dụng cho cấp điện áp từ 110kV trở xuống
Đóng lại nhiều lần ảnh hưởng xấu đến tính ổn định của hệ thống
Xác suất thành công thấp (<10% với lần TĐL thứ hai)
Tăng mức độ hao mòn máy cắt (MC chỉ cho phép đóng cắt một số lần giới hạn
– sau đó phải bảo dưỡng)
22
Phân loại thiết bị TĐL
– sau đó phải bảo dưỡng)
Mức độ phức tạp của sơ đồ

Theo số pha thực hiện TĐL
TĐL 3 pha: dùng cho cấp điện áp từ 220kV trở xuống
TĐL 1 pha: dùng cho cấp điện áp 500kV
Khi sự cố pha nào: cắt và TĐL riêng pha đó
Hệ thống rơle phải có chức năng lựa chọn pha sự cố
Máy cắt: có bộ truyền động riêng từng pha
23
TĐL 1 pha dùng cho lưới 500kV: chủ yếu là sự cố một
pha
Các thiết bị là loại một pha: biến áp một pha
Khoảng cách pha-pha lớn
Khi cắt pha sự cố thì hai pha còn lại vẫn hoạt động:
giữ được liên kết giữa các phần của hệ thống – Đảm
bảo tính ổn định (yếu tố quan trọng)
TĐL một pha không thành công: cắt cả 3 pha

Theo thời gian thực hiện tự đóng lại:
TĐL nhanh (Rapid AR): thời gian TĐL rất ngắn (0.35-1 giây) thường chỉ
đủ để đảm bảo thời gian khử i-on
Đảm bảo nhanh chóng cung cấp điện trở lại
Giảm thiểu mức độ mất đồng bộ khi cần đóng lại giữa hai nguồn điện
Giảm nhẹ sự mất ổn định.
TĐL có thời gian (Delayed AR): thời gian TĐL được kéo dài để đảm bảo
24
TĐL có thời gian (Delayed AR): thời gian TĐL được kéo dài để đảm bảo
nguyên nhân gây sự cố có thể được loại trừ hoàn toàn. Khi các phần của
HT được liên kết bởi nhiều đường dây thì có thể áp dụng TĐL có trễ.
Thực tế: để đảm bảo xác suất thành công:
Lần 1: tTĐL = 0.3-2 giây
Lần 2: tTĐL = 10-15 giây
Lần 3: tTĐL = 1-5 phút

Theo cấp điện áp thực hiện tự đóng lại:
TĐL cấp trung áp: mục tiêu của TĐL là giảm thiểu thời gian mất điện
TĐL cấp cao áp: mục tiêu chính là đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
25

Thiết bị TĐL phải đảm bảo đúng số lần tác động:
Tránh trường hợp đóng vào điểm sự cố nhiều lần có thể gây hư hỏng
máy cắt và ảnh hưởng xấu đến hệ thống
TĐL phải đảm bảo luôn khởi động đúng với mọi trường hợp sự
cố: đảm bảo độ tin cậy của thiết bị TĐL
Thiết bị TĐL phải được khóa trong một số trường hợp:
26
Các yêu cầu đối với thiết bị TĐL
Không tác động đóng lại đối với máy biến áp, máy phát, thanh góp để
tránh việc sự cố lan rộng
Bảo vệ chính của máy biến áp (BV so lệch, rơle hơi..) hoạt động: chắc chắn sự
cố trong MBA – Không nên thực hiện TĐL. Trong trường hợp này thường có
nhân viên vận hành ra khu vực MBA để kiểm tra bằng mắt và đợi lệnh của điều
độ cấp trên
Khi cắt máy cắt bằng tay: có chủ ý tách đường dây ra khỏi vận hành
(bảo dưỡng, thay thế..) không được TĐL

Khi đóng máy cắt bằng tay nếu MC lại cắt ra ngay: còn sự cố trên
đường dây chưa được phát hiện (vd: quên chưa tháo tiếp địa đường
dây..) – Không nên tự đóng lại.
Khi phụ tải bị cắt ra do việc sa thải phụ tải theo tần số
Khi bảo vệ chống hiện tượng máy cắt từ chối tác động làm việc
27
Trong một số trường hợp thiết bị TĐL có thể bị khóa khi dòng sự cố
quá cao (sự cố gần). Việc phát hiện sự cố gần có thể thực hiện bằng
cách đặt thêm chức năng bảo vệ quá dòng mức cao.

Khi xảy ra dao động điện: nếu máy cắt bị cắt ra do hiện tượng dao
động điện thì nên khóa TĐL đến khi nào hệ thống trở về trạng thái ổn
định.
Với lưới phân phối: không nên TĐL nếu trên đường dây vẫn còn điện
Điện áp trên đường dây vẫn còn duy trì một khoảng thời gian ngắn do các
động cơ lớn vẫn tiếp tục quay theo quán tính
28
động cơ lớn vẫn tiếp tục quay theo quán tính
Nếu TĐL ngay khi điện áp này chưa giảm hẳn: có thể xảy ra việc đóng không
đồng bộ gây nguy hiểm cho động cơ
Với đường dây cao áp và siêu cao áp: khóa TĐL khi sự cố 3 pha
Hiếm khi khi xảy ra sự cố 3 pha
Nếu xảy ra sự cố 3 pha: thường không phải sự cố thoáng qua (quên tiếp địa di
động – ground straps)
Nên khóa TĐl trong trường hợp này

Mục đích: chỉ cho phép TĐL khởi động khi được yêu cầu
Sơ đồ khởi động thay đổi tùy theo hãng sản xuất, tuy nhiên phương pháp
chung là dựa vào (theo khuyến cáo của tiêu chuẩn IEEE Std C37.104):
Khởi động bằng thiết bị bảo vệ rơle
Khởi động bằng tiếp điểm phụ của máy cắt
29
Các phương pháp khởi động thiết bị TĐL

Khởi động bằng thiết bị bảo vệ rơle - Khi có sự cố trên đường dây, thiết bị
bảo vệ rơle hoạt động sẽ:
Đưa tín hiệu đóng MC
Khởi động thiết bị TĐL
Đặc điểm:
30
Ngu n
BV
C t
Kh i ñ ng
TðL
Đặc điểm:
Sơ đồ đơn giản, đảm bảo TĐL khởi động với mọi trường hợp đường dây bị cắt ra
do sự cố
Khi cắt MC bằng tay: TĐL không khởi động (đúng)
Khi đóng MC bằng tay, nếu có sự cố trên đường dây, MC cắt ngay ra: TĐL sẽ hoạt
động
Với các thiết bị TĐL hiện đại - Cấm TĐL khi đóng máy cắt bằng tay:
Khi có tín hiệu đóng MC bằng tay (tiếp điểm phụ) >> đưa tín hiệu vào rơle khóa tạm thời chức
năng TĐL >> chức năng TĐL sẽ được giải trừ sau khi MC đã ở trạng thái đóng trong khoảng thời
gian đủ dài nào đó.

Khởi động bằng tiếp điểm phụ {máy cắt & khóa điều khiển}
TĐL lại sẽ được khởi động bất cứ khi nào có sự khác nhau giữa trạng thái thực của MC
(thể hiện qua tiếp điểm phụ 52b) và trạng thái của khóa điều khiển máy cắt
Tiếp điểm 52b: sẽ đóng khi MC ở trạng thái mở
Tiếp điểm của khóa điều khiển (slip contact) sẽ mở ra khi MC được mở bằng tay và đóng lại khi
MC được đóng bằng tay
31
Khóa ñi u khi n (K) Máy c t
-+
Đặc điểm
Khi đường dây gặp sự cố- MC cắt ra: tiếp điểm phụ MC đóng + Tiếp điểm khóa K
đang đóng >> Khởi động TĐL
Khi đóng/cắt MC bằng tay: tiếp điểm phụ MC và tiếp điểm phụ khóa K cùng vị trí
>> không khởi động (đúng)
Khóa ñi u khi n (K)
ð
52b
Rơle
TðL

Khóa điều khiển
Tủ điều khiển ngăn lộ
Máy cắt ngoài trạm

Các đại lượng thời gian trong quá trình TĐL
Ti p ñi m chính r i nhau
Dòng ñi n ch y qua ti p ñi m
d p h quang
1
Ti p ñi m d p h quang tách r i
H quang xu t hi n
2
H quang b d p t t
3
Ti p ñi m v trí m hoàn toàn
4
Quá trình c t máy c t (máy c t GL314 Areva)

B o
v
S c xu t
hi n
Th i gian làm
vi c c a b o v
B o v tác
ñ ng
B o v tr
v
Máy c t
Cu n c t Ti p ñi m H quang Ti p ñi m Cu n Ti p ñi m
H quang
t n t i
Cu n c t
ñư c c p
ñi n
Ti p ñi m
tách r i
H quang
xu t hi n
H quang
b d p t t
Ti p ñi m
m hoàn
toàn
Cu n
ñóng
ñư c c p
ñi n
Ti p ñi m
ch m
nhau
Ti p ñi m
ñóng hoàn
toànTh i gian ch t (không ñi n)
Thi t b TðL
TðL ñư c
kh i ñ ng
TðL g i
xung ñóng
ð dài xung ñóngTh i gian ch t c a TðL
Th i gian s n sàng (gi i tr )
S n sàng cho l n
s c ti p theo

Thời gian làm việc của bảo vệ: từ khi bảo vệ khởi động >> phát tín hiệu cắt
MC.
Thời gian cắt MC: cuộn cắt mang điện >> hồ quang dập tắt
Thời gian tồn tại hồ quang trong MC: các đầu tiếp xúc chính của MC rời nhau
(hồ quang phát sinh) >> hồ quang bị dập tắt.
35
(hồ quang phát sinh) >> hồ quang bị dập tắt.
Độ dài xung đóng của TĐL: là khoảng thời gian tiếp điểm đầu ra của thiết bị
TĐL còn giữ ở trạng thái đóng
Thời gian đóng của MC: cuộn đóng MC mang điện >> tiếp điểm chính MC
chạm nhau

Thời gian khử i-on: là thời gian cần thiết để không khí xung quanh điểm sự cố
khôi phục lại mức độ cách điện cần thiết (các i-on tản mát) đảm bảo hồ
quang không phát sinh trở lại khi cấp điện cho đường dây. Các yếu tố quyết
định:
Cấp điện áp << là yếu tố đóng vai trò quan trọng
Khoảng cách giữa các phần mang điện
Dòng điện sự cố ; thời gian tồn tại sự cố
36
Điện dung của các phần tử lân cận, tốc độ gió, điều kiện môi trường
tkhử i-on= 0,07-0,5 (giây) (với cấp điện áp từ 35-500kV)
Thời gian tự đóng trở lại tTĐL: TĐL được khởi động >> cuộn đóng mang điện
Thời gian sẵn sàng: thiết bị TĐL gửi tín hiệu đóng >> sẵn sàng cho lần sự cố
tiếp theo
Thời gian chết (thời gian không điện): hồ quang bị dập tắt >> tiếp điểm chính
MC tiếp xúc trở lại
Thời gian nhiễu loạn: sự cố phát sinh >> MC đóng lại thành công

Tính toán cài đặt thông số

Đường dây một nguồn cấp (TĐL 3 pha):
TĐL lần thứ nhất: tTĐL chọn theo 2 điều kiện
Điều kiện khử i-on:
Theo điều kiện sẵn sàng cho lần làm việc kế tiếp của bộ truyền động MC (căng lò xo,
phục hồi áp suất khí...):
Chọn theo giá trị lớn nhất tính được từ hai điều kiện trên
38
(1)
( ) (1)TDL at khuion d MCt K t t= × −
(2)
(2)TDL at sansangt K t= ×
1 (1) (2)
ax{ ; }lan
TDL TDL TDLt m t t=
Để đảm bảo sự thành công của TĐL thì thời gian TĐL lần thứ nhất có thể được cố ý kéo
dài 2-5 giây (35kV)
TĐL lần thứ hai: chọn theo giá trị lớn nhất của
Tùy theo khả năng dập hồ quang của MC nếu gặp sự cố trong lần đóng này
Theo điều kiện khử khử i-on
tTĐL > tkhôi phục khả năng cắt
tTĐL > tkhử i-on – tđóng MC
ax{ ; }TDL TDL TDLt m t t=

Đường dây hai nguồn cấp (TĐL 3 pha):
Thời gian làm việc của các bảo vệ: tBV1 <tBV2 (phía 1 cắt ra trước khi có sự cố)
39
HT1 HT2
TðL2TðL1
BV1 BV2
U2<
MC1 MC2
U1<
Thời gian làm việc của các bảo vệ: tBV1 <tBV2 (phía 1 cắt ra trước khi có sự cố)
Thời gian TĐL phía 1:
Phải lớn hơn thời gian làm việc chênh nhau giữa BV1 & BV2 để tránh đóng vào sự cố
Phải chờ thêm thời gian cắt MC phía 2 và thời giankhử i-on sau khi cắt phía 2
Do vậy:
Do đóng máy cắt 1 mất một khoảng thời gian trễ nên có thể gửi xung đóng sớm hơn:
TĐL 2 chỉ thực hiện khi đã đóng thành công phía đối diện (có thể kiểm tra
đồng bộ hoặc không)
1 2 1 2( )TDL BV BV cat MC khui ont t t t t −≥ − + +
1 2 1 2 1{( ) }TDL BV BV cat MC khui on d MC du phongt t t t t t t−≥ − + + − +

Đường dây hai nguồn cấp (TĐL 3 pha):
40
HT1 HT2
TðL2TðL1
BV1 BV2
U2>
MC1 MC2
U1<
Để đảm bảo an toàn: để tránh đóng cả hai nguồn vào ngắn mạch còn tồn tại:
kiểm tra xem trên đường dây có còn điện áp hay không – điện áp sẽ bằng 0
khi đã cắt hoàn toàn cả hai phía.
TĐL1 chỉ tác động khi đường dây không mang điện: dùng các rơle điện áp thấp để kiểm
tra (U1<)
TĐL2 chỉ tác động khi đường dây đã được đóng lại thành công từ phía 1: dùng các rơle
điện áp cao (U2>).

Tự đóng lại không đồng bộ:
Để đơn giản và nhanh chóng tự đóng lại các nguồn : có thể sử dụng thiết
bị tự đóng lại không kiểm tra đồng bộ
Việc tự đóng lại không đồng bộ có thể dẫn đến dao động công suất. Nếu
thời gian dao động bị kéo dài: phải mở máy cắt tách riêng các phần của hệ
thống.
Phương pháp TĐL không đồng bộ cho phép dùng nếu dòng điện cân bằng
41
Các loại tự đóng lại khác
Phương pháp TĐL không đồng bộ cho phép dùng nếu dòng điện cân bằng
khi đóng MC đảm bảo nhỏ hơn một giá trị cho phép
Không kiểm tra
đồng bộ
HT1 HT2

Tự đóng lại không đồng bộ - Phạm vi áp dụng:
Sơ đồ thay thế khi đóng máy cắt: khi đóng máy cắt sẽ xuất hiện dòng điện
cân bằng.
42
1
'
E 1
'
HTX
2
'
E2
'
HTXdX
' '
; ;E X X Su t ñi n ñ ng & ñi n kháng quá ñ c a hai phía h th ng
Trị số dòng điện cân bằng lớn nhất:
(giả thiết Sđđ quá độ hai phía bằng nhau)
Nếu: thì có thể cho phép dùng phương pháp tự
đóng lại không đồng bộ
' '
; ; dE X X Su t ñi n ñ ng & ñi n kháng quá ñ c a hai phía h th ng
& ñi n kháng ñư ng dây
1 2
2 '
'
ax ' 'cbm
HT d HT
E
I
X X X
×
=
+ +
3' ( )
maxcb N daucucI I≤

Tự đóng lại nhanh
Sau khi máy cắt trên đường dây mở: các vector điện áp hai phía đầu
đường dây bị mất đồng bộ và góc lệch tương đối giữa hai vector này thay
đổi theo thời gian
Nếu có thể cho phép tự đóng lại trong thời gian rất ngắn: độ biến thiên
góc lệch sẽ nhỏ >>> khi đóng lại máy cắt sẽ không cần kiểm tra đồng bộ
và độ lớn dòng cân bằng
43
và độ lớn dòng cân bằng
Không kiểm tra
đồng bộ
HT1 HT2
Thời gian TĐL
rất ngắn
EHT1 EHT2
góc lệch bình
thường
EHT1 EHT2
góc lệch tăng lên ít
EHT1 EHT2
góc lệch tăng lên
nhiều
tTĐL (tổng) = 0.35 – 1 giây

Tự đóng lại một pha
Phạm vi áp dụng: các đường dây siêu cao áp (>330kV)
Lý do sử dụng:
Lưới siêu cao áp chủ yếu xảy ra sự cố một pha
Các thiết bị là loại một pha: biến áp một pha
Khoảng cách pha-pha lớn
Giữ vai trò liên kết trong hệ thống điện – Cần giảm thiểu việc cắt hoàn toàn
44
Giữ vai trò liên kết trong hệ thống điện – Cần giảm thiểu việc cắt hoàn toàn
đường dây:
TĐL 1 pha chỉ cắt pha sự cố
Hai pha còn lại vẫn hoạt động: Đảm bảo tính ổn định (yếu tố quan trọng)
Các yêu cầu:
Máy cắt phải truyền động riêng từng pha
Thiết bị bảo vệ có chức năng chọn pha sự cố: sơ đồ phức tạp
TĐL một pha không thành công: cắt cả 3 pha

Tự đóng lại một pha
Nhược điểm:
Chế độ vận hành không đối xứng gây ra dòng thứ tự nghịch ảnh (I2) hưởng tới
các máy phát
Gây nhiễu các đường dây thông tin lân cận
Thời gian khử i-on kéo dài hơn do điện áp cảm ứng xuất hiện trên pha đã cắt
điện: điện áp cảm ứng này xuất hiện do các liên hệ về điện cảm & điện dung
45
điện: điện áp cảm ứng này xuất hiện do các liên hệ về điện cảm & điện dung
giữa hai pha đang mang điện và pha đã cắt điện hai đầu.

Phối hợp thiết bị bảo vệ rơle
& thiết bị tự đóng lại

Mục đích – Phối hợp giữa thiết bị bảo vệ rơle (BVRL) & thiết bị
tự đóng lại (TĐL)
Loại trừ nhanh chóng sự cố
Giảm thời gian ngừng cung cấp điện (cho các trường hợp sự cố thoáng
qua)
Thực hiện: theo 02 hướng
Cố ý để BVRL hoạt động nhanh và không chọn lọc – sau đó hiệu chỉnh lại bằng
47
Phối hợp thiết bị BVRL & TĐL
Cố ý để BVRL hoạt động nhanh và không chọn lọc – sau đó hiệu chỉnh lại bằng
thiết bị TĐL
Thực hiện tự đóng lại và sau đó sử dụng bảo vệ (loại cắt nhanh không chọn lọc)
loại trừ nhanh các trường hợp sự cố duy trì.

Tăng tốc độ BVRL trước khi thực hiện TĐL
48
1 2 3
B3B2
t~0 giây
Trang bị các bảo vệ quá dòng (I>) cho các phân đoạn
Phân đoạn đầu nguồn:
Một bộ TĐL
Mộ bộ bảo vệ quá dòng cắt nhanh – được chỉnh định:
Thời gian tác động tức thời (t~0 giây)
Bảo vệ (tác động với mọi sự cố) trên toàn bộ các phân đoạn chính >> không chọn lọc
Không tác động khi sự cố sau các nhánh rẽ (VD: sau B2; B3..) để giảm số lần tác động của
bảo vệ đầu nguồn

49
1 2 3
B3B2
t~0 giây
N2
Hoạt động
Giả thiết sự cố tại N2
Bảo vệ (I>>) cắt tức thời máy cắt đầu nguồn, loại trừ sự cố
Thiết bị TĐL hoạt động:
Khóa tạm thời bảo vệ cắt nhanh (I>>)
Đóng lại máy cắt
Đóng lại thành công: sau một thời gian sẽ mở khóa (I>>)
Đóng lại không thành công: các bảo vệ chọn lọc (I>) sẽ tác động (bảo vệ phân đoạn 2)

50
1 2 3
B3B2
t~0 giây
Đặc điểm
Các sự cố luôn được loại trừ tức thời trong lần xuất hiện thứ nhất >> có tác
dụng tốt với các sự cố thoáng qua
Máy cắt đầu nguồn phải hoạt động nhiều >> tăng hao mòn
Thích hợp với các đường dây có ít phân đoạn

Tăng tốc độ BVRL sau khi thực hiện TĐL
51
1 2 3
t~0 giây t~0 giây t~0 giây
t1 giây t2 giây t3 giây
Trang bị các bảo vệ quá dòng (I>) & (I>>) & TĐL cho các phân đoạn
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh – được chỉnh định:
Bảo vệ toàn bộ phân đoạn và một phần phân đoạn tiếp theo >> không chọn
lọc (có vùng chồng lấn bảo vệ)
Đưa vào làm việc sau khi đã TĐL

52
1 2 3
N2
Hoạt động
Sự cố tại N2 (tại vùng chồng lấn phạm vi bảo vệ)
Bảo vệ có thời gian (I>) tại phân đoạn 1 & 2 hoạt động
Sau khoảng thời gian t2 : bảo vệ tại phân đoạn 2 cắt sự cố
TĐL2 được khởi động
Mở khóa (I>>) của riêng phân đoạn 2
Đóng lại máy cắt phân đoạn 2:
TĐL thành công: sau đó khóa (I>>)
TĐL không thành công: bảo vệ (I>>) cắt tức thời sự cố

53
1 2 3
Đặc điểm
Bảo vệ cắt nhanh chỉ có tác dụng loại trừ nhanh khi sự cố duy trì khi thực
hiện tự đóng lại
Có thể áp dụng cho lưới điện có nhiều phân đoạn
Lần sự cố đầu tiên được loại trừ bởi các bảo vệ có thời gian: có thể tăng
khả năng biến sự cố thoáng qua thành sự cố duy trì

Tự đóng lại từng đoạn theo thứ tự
54
1 2 3
tTðL1 tTðL2 tTðL3
Trang bị các bảo vệ quá dòng (I>) & (I>>) & TĐL cho các phân đoạn
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh – được chỉnh định (không khóa):
Bảo vệ toàn bộ phân đoạn và một phần phân đoạn tiếp theo >> không chọn
lọc (có vùng chồng lấn bảo vệ)
Thiết bị TĐL hoạt động phân cấp: gần nguồn đóng trước, xa nguồn
đóng sau: tTĐL1 < tTĐL2 < tTĐL3

55
1 2 3
N2
Hoạt động
Sự cố tại N2 (tại vùng chồng lấn phạm vi bảo vệ)
Bảo vệ cắt nhanh (I>>) của cả phân đoạn 1 & 2 có thể tác động
TĐL1 & TĐL2 được khởi động:
TĐL1 gần nguồn nên tác động trước: thành công (vì sự cố trên phân đoạn 2)
Sau đó khóa bảo vệ cắt nhanh phân đoạn 1 (I>>)
TĐL2 đếm hết thời gian tiếp sau đó:
Nếu sự cố tại N2 là thoáng qua thì TĐL2 thành công
Nếu TĐL2 không thành công: bảo vệ (I>>) của phân đoạn 2 cắt tức thời sự cố

56
1 2 3
Đặc điểm
Mọi loại sự cố đều được loại trừ bằng bảo vệ cắt nhanh
Có thể áp dụng cho lưới điện có số phân đoạn bất kỳ
Các hộ cuối nguồn có thời gian tự đóng lại kéo dài: tăng thời gian ngừng
cung cấp điện

Tự động chuyển đổi nguồn điện
Chương 02
57
Auto Transfer to Reserve Supply (ATS)
Tự đóng nguồn dự phòng (TĐD)

Nếu các hộ tiêu thụ chỉ được cấp từ một nguồn: sự cố nguồn >> mất điện
Nhiều loại phụ tải không cho phép mất điện: phải có hệ thống điện dự phòng
Với tổ máy nhiệt điện, mất điện tự dùng trong khoảng 20-30 giây có thể dẫn tới ngắt
sự vận hành của nồi hơi >> mất nhiều giờ để vận hành lại tổ máy
Một số quá trình trong nhà máy hóa chất nếu để mất điện lâu hơn 3 giây có thể phải
khôi phục lại từ đầu
58
Lý do sử dụng thiết bị TĐD
khôi phục lại từ đầu
Phương thức vận hành của nguồn (thiết bị) dự phòng:
Vận hành song song: không kinh tế
Ở trạng thái dự phòng không mang điện: để đảm bảo thao tác nhanh >> sử dụng
thiết bị TĐD để tự động thao tác đổi nguồn (thời gian mất điện <1-2 giây)

Ví dụ về ứng dụng của thiết bị TĐD
TĐD đường dây TĐD máy biến áp
TĐD tổ máy diezen dự phòng TĐD cho hệ thống tự dùng trong nhà máy điện
Hệ thống
F1 F2 F3
TD1 TD2 TD3 DP
TĐD thanh góp

Thiết bị TĐD phải tác động khi phần tử làm việc bị mất điện vì bất cứ
lý do gì, kể cả trường hợp ngắn mạch trên thanh cái hộ phụ tải (trừ
trường hợp sa thải theo tần số)
Thiết bị TĐD chỉ đóng nguồn dựu phòng khi đã cắt hoàn toàn nguồn
chính:
Tránh việc đóng không đồng bộ giữa hai nguồn
Tránh việc đóng thêm nguồn vào điểm sự cố
60
Các yêu cầu đối với thiết bị TĐD
Tránh việc đóng thêm nguồn vào điểm sự cố
Thiết bị TĐD phải có thời gian tác động nhanh – giảm thời gian ngừng
cung cấp điện
Để ngăn chặn khả năng đóng nguồn dự phòng vào ngắn mạch duy trì
nhiều lần: thiết bị TĐD chỉ tác động một lần

Khi thực hiện thao tác TĐD phải đảm bảo điều kiện tự khởi động của
các động cơ – có thể cắt bớt một số động cơ khi đóng nguồn dự
phòng
Có khả năng phối hợp để tăng tốc thiết bị bảo vệ rơle với mục đích
loại trừ nhanh sự cố khi đóng nguồn dự phòng
61
Các yêu cầu đối với thiết bị TĐD

Phương pháp khởi động thiết bị TĐD: 2 cách
Dùng tín hiệu từ tiếp điểm phụ máy cắt: tiếp điểm thường đóng
62
Các nguyên lý áp dụng trong thiết bị TĐD
1MC ñóng
1MC3
2MC m
2MC1
+ -
Ch ñ bình thư ng:
Cu n ñóng c a 2MC không có ñi n
1MC3
m
2MC1
ñóng
+ Cñ -
1MC c t
1MC3
ñóng
2MC m
2MC1
ñóng
+ Cñ -
Ch ñ s c : 1MC b c t ra
Cu n ñóng c a 2MC ñư c c p ñi n >> ñóng 2MC

Phương pháp khởi động thiết bị TĐD:
Dùng tín hiệu từ tiếp điểm phụ máy cắt:
Đặc điểm: nếu nguồn cấp bị cắt từ đầu
đường dây, máy cắt 1MC không mở ra >>
sơ đồ không hoạt động
Khắc phục: dùngrơle điện áp thấp (U<) để
kiểm tra tình trạng của nguồn cấp >> Sơ đồ
63
kiểm tra tình trạng của nguồn cấp >> Sơ đồ
khởi động có dùng rơle điện áp thấp
U<

Sơ đồ khởi động TĐD có rơle điện áp thấp (U<)
64
Khi thanh góp mất điện vì bất cứ
lý do gì: rơle điện áp thấp (3U<)
khởi động
Khi (3U<) khởi động sẽ cấp điệnKhi (3U<) khởi động sẽ cấp điện
cho rơle thời gian 5RT
Sau một khoảng thời gian trễ:
5RT sẽ cấp điện tới cuộn cắt của
1MC >> cắt 1MC
Khi 1MC được cắt ra thì sơ đồ
TĐD sẽ khởi động như bình
thường.

Sơ đồ khởi động TĐD có rơle điện áp thấp (U<)
65
Đặc điểm:
Nếu thiết bị làm việc và dự
phòng lấy điện chung từ một
nguồn thì phương pháp nàynguồn thì phương pháp này
không cần thiết.
Sơ đồ sẽ tác động nhầm khi đứt
cầu chì đầu ra của biến điện áp
(9BU)
Khắc phục: sử dụng hai rơle điện
áp thấp đấu nối tiếp tiếp điểm

Khắc phục: sử dụng hai rơle điện áp thấp đấu nối tiếp tiếp điểm
Nếu đứt cầu chì: chỉ một trong hai rơle điện áp thấp hoạt động >> mạch điện
cấp cho 5RT hở mạch
Nếu thanh góp mất điện: cả (3U<)&(4U<) tác động: mạch điện cấp cho 5RT
khép kín >> khởi động TĐD
Sơ ñ hai rơle ñi n áp th p ñ u n i ti p

Nguyên tắc đảm bảo thiết bị TĐD chỉ tác động một lần
Dùng rơle trung gian loại thường mở, mở chậm (6RGT):
67
Bình thường: 1MC đóng
• 1MC đóng –> 1MC3: mở
1MC2: đóng -> 6RGT có ñi n
• 6RGT có điện –> Tiếp điểm 6RGT: đóng
•• 2MC: đang mở -> 2MC1: đóng
Mạch đóng 2MC: không có điện
(+) -> 1MC3 -> 6RGT -> 2MC1 -> Cñ -> (-)
(m ) (ñóng) (ñóng)

Nguyên tắc đảm bảo thiết bị TĐD chỉ tác động một lần
Dùng rơle trung gian loại thường mở, mở chậm (6RGT):
68
Khi sự cố: 1MC bị cắt ra
• 1MC cắt –> 1MC3: đóng
1MC2: mở -> 6RGT m t ñi n
• 6RGT mất điện –> Tiếp điểm 6RGT: mở chậm
•• 2MC: đang mở -> 2MC1: đóng
Mạch đóng 2MC: có điện khi 6RGT đang mở
chậm
(+) -> 1MC3 -> 6RGT -> 2MC1 -> Cđ -> (-)
(đóng) (mở chậm) (đóng)
Khi 6RGT mở hoàn toàn: mạch đóng hở mạch
và không thể tác động lần 2.

Kiểm tra sự sẵn sàng của nguồn dự phòng
Thao tác TĐD chỉ có tác dụng khi nguồn dự phòng có điện áp trong
ngưỡng cho phép: sử dụng rơle điện áp cao (U>) để kiểm tra trạng
thái nguồn dự phòng
69
U>

Sơ đồ tổng thể của thiết bị TĐD
Sơ đồ TĐD cho đường dây

Tính toán chỉnh định thiết bị TĐD

Thời gian mở chậm của 6RGT:
Trong thời gian mở chậm của 6RGT: mạch đóng còn được cấp điện
Thời gian mở chậm phải lớn hơn thời gian đóng máy cắt
t6RGT = Kat x tđóng 2MC
72
Chỉnh định

Điện áp khởi động của rơle điện áp thấp {3U<} & {4U<}
Sự cố lân cận nguồn cấp (N1): điện áp trên thanh góp giảm thấp tới Udư(N1) --> rơle
không được phép tác động
Sự cố tại lân cận thanh góp (N2): điện áp trên thanh góp giảm tới Udư(N2): rơle
không được phép tác động.
Chỉnh định: Ukhởi động= min{Udư(N1) ; Udư(N2) }/Kat với Kat=1.2-1.3
73
Chỉnh định
N1
Udư=?
N2

Điện áp khởi động của rơle điện áp cao {8U>}
Rơle điện áp cao {8U>} để kiểm tra sự sẵn sàng của nguồn làm việc khi điện áp
nguồn này trong ngưỡng cho phép thì rơle được phép hoạt động
Chỉnh định: Ukhởi động= Kat x Unhỏ nhất cho phép với Kat=1.2-1.3
74
Chỉnh định

Thời gian làm việc của rơle thời gian 5RT
Sự cố lân cận nguồn cấp (N3): cần đảm bảo loại trừ hoàn toàn sự cố này trước khi
đóng nguồn dự phòng : t(1)
5RT > tcác bảo vệ tại thanh góp đầu nguồn
Phân tích tương tự với các sự cố tại lân cận thanh góp phụ tải (N4):
t(2)
5RT > tcác bảo vệ tại thanh góp phụ tải
Do vậy t5RT= max{t(1)
5RT ; t(2)
5RT} + tdự trữ
75
Chỉnh định
N3N3
N4

Tự động hòa đồng bộ các nguồn điện
Chương 03
76
Automatic Synchronization
Chức năng kiểm tra đồng bộ (25)

Là thao tác cần thiết để đưa máy phát điện vào làm việc cùng với hệ
thống – hoặc để kết nối giữa hai hệ thống.
Yêu cầu: dòng điện cân bằng trong lúc hòa đồng bộ phải nhỏ nhất,
giảm thiểu sụt áp và dao động công suất
77
Hòa đồng bộ trong hệ thống điện
Có hai phương pháp hòa đồng bộ:
Hòa đồng bộ chính xác
Tự hòa đồng bộ

Sơ đồ hòa đồng bộ
Trình tự thao tác
Máy phát được kích từ - quay tới tốc độ
78
Phương pháp hòa đồng bộ chính xác
Máy phát được kích từ - quay tới tốc độ
đồng bộ
Kiểm tra các điều kiện hòa
Cùng thứ tự pha
Điện áp bằng nhau:
Tốc độ góc (tần số) bằng nhau:
Góc lệch tương đối giữa vecto điện áp hai phía bằng
không:
Khi các điều kiện hòa đảm bảo: đóng máy cắt hòa
H FU U=ɺ ɺ
H F dbω ω ω= =
0,H FU Uδ = =ɺ ɺ
Góc lệchδ
Hω
Fω
HU FU

Dòng điện cân bằng xuất hiện tại thời điểm hòa
79
cbIHX dX
HEɺ
FEɺ Sơ đồ thay thế
Độ lớn dòng điện cân bằng Icb:
H F
cb
H d
E E
I
X X
−
=
+
ɺ ɺ
Để đơn giản, giả thiết độ lớn E =E =E và căn cứ theo đồ thị vecto:Để đơn giản, giả thiết độ lớn EF=EH=E và căn cứ theo đồ thị vecto:
2
2
sin
H F
cb
H d H d H d
E E E E
I
X X X X X X
δ− ∆ ×
= = = ×
+ + +
ɺ ɺ
δ
HE FE
E E
E∆
2
δĐộ lớn dòng điện Icb phụ thuộc vào góc lệch giữa
hai vecto điện áp ( )
2
sin
δ

Dòng cân bằng nhỏ nhất:
Vậy thời điểm thuận lợi nhất để đóng máy cắt hòa đồng bộ là khi góc lệch:
80
0 0 02
0 0 0 360 720
2 2
min min sin sin ; ; ...cb
H d
E
I
X X
δ δ
δ
 ×
= × = ⇔ = ⇔ = 
+ 
0 0 0
0 360 720; ; ...δ =
Dòng cân bằng lớn nhất:Dòng cân bằng lớn nhất:
Thường hệ thống có công suất vô cùng lớn so với máy phát: có thể coi XH=0; khi đó
Vậy thời điểm bất lợi nhất: khi góc lệch giữa vecto điện áp hai phía là 1800
và dòng Icbmax có thể gấp 2 lần dòng ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát
0
2 2 1 180
2 2
max max sin sincb
H d H d
E E
I
X X X X
δ δ
δ
 
= × × = × ⇔ = ⇔ = 
+ + 
3 0
2 2 180( )
maxcb N daucucMF
d
E
I I
X
δ= × = × ⇔ =

Vai trò của điện áp phách US (điện áp trượt) trong quá trình hòa
Với giả thiết EH=EF=E
81
( ) ( ) ( ) sin( ) sin( )S H F H H F Fu t u t u t E t E tω ω= − = −
2 2
2 2 2 2
( ) cos sin cos sin SH F H F H F
Su t E t t E t t
ωω ω ω ω ω ω+ − +     
= × × × = × × ×     
     
Với: định nghĩa là tốc độ trượtS H Fω ω ω= −
Điện áp phách biến thiên với hai tần số khác nhau:
uS(t)
(t)
2
cos H F
t
ω ω+ 
 
 
2
sin S
t
ω

Giá trị điện áp phách quan sát được là đường bao biên độ
82
uS(t)
(t)
2 2
2 2
sin sinS
SU E t E
ω δ
= × × = × ×
Us=0: Thời điểm thuận Us=0: Thời điểm thuậnUs=0: Thời điểm
Vì là tốc độ trượt nên đại lượng chính là góc lệch tương đối
giữa hai vecto điện áp theo thời gian.
Chu kỳ của điện áp phách thay đổi do trong quá trình hòa luôn có những
thao tác điều chỉnh sao cho tốc độ góc của máy phát gần nhất với phía hệ
thống
Thời điểm thuận lợi để hòa: khi Us=0
Sω ( )S tω × δ
Us=0: Thời điểm thuận
lợi ( )0
360δ =
Us=0: Thời điểm thuận
lợi ( )0
720δ =
Us=0: Thời điểm
thuận lợi ( )0
0δ =

uS(t)
(t)
Thuận lợiGửi xung đóng
tđóng MC
tđóng MC
tđóng MC
Do việc đóng máy cắt cần một khoảng thời gian tđóng MC: xung đóng phải
gửi trước thời điểm thuận lợi một khoảng thời gian vượt trước
tvượt trước = tđóng MC
Thời gian vượt trước có thể qui đổi tính theo góc vượt trước (độ) nếu tốc độ
trượt cho phép khi hòa đòng bộ đã biết:
vt scp vt scp dong MCt tδ ω ω= × = ×
Góc
vượt
trước
Tốc độ
trượt cho
phép
Thời gian vượt trước (chính là
thời gian đóng MC)

Trong thực tế để giảm thời gian điều chỉnh các thông số khi hòa đồng bộ: có
thể cho phép có sai số giữa các đại lượng hòa.
Sơ đồ nguyên lý máy hòa đồng bộ chính xác
84

Đặc điểm
Có thể áp dụng cho mọi loại máy phát
Thời gian hòa đồng bộ có thể bị kéo dài do quá trình điều chỉnh các tham số
khi hòa.
85

Mô hình điều khiển quá trình hòa trong thực tế
86

Sơ đồ tự hòa đồng bộ
88
Phương pháp tự hòa đồng bộ
Trình tự thao tác
1. Máy phát không được được kích từ - cuộn kích từ nối tắt hoặc nối qua điện
trở diệt từ RTDT (tiếp điểm liên động 1 đóng & 2 mở)
2. Quay máy phát đến gần tốc độ đồng bộ
Khi hệ số trượt đóng máy cắt đầu cực vào hệ thống.
3. Ngay sau khi đóng máy phát vào hệ thống: đóng kích từ cho máy phát
4. Do các mô men sinh ra sẽ tự đưa máy phát vào làm việc đồng bộ
100 2 3( %)db F
db
s
ω ω
ω
−
= × = ± ÷

Các mô men xuất hiện trong quá trình tự hòa đồng bộ
Phương trình chuyển động của roto máy phát
với J: momen quán tính của các phần tử quay của máy phát; MC: momen cản
Momen không đồng bộ Mkdb:
Khi đóng máy cắt đầu cực: máy phát hoạt động như một động cơ không đồng bộ roto
dây quấn. M xuất hiện do tác động tương hỗ giữa từ trường quay của stato và dòng
89
T c kdb pk db
d
J M M M M M
dt
ω
= − + + +
dây quấn. Mkdb xuất hiện do tác động tương hỗ giữa từ trường quay của stato và dòng
điện cảm ứng trong cuộn roto (đang bị nối tắt).
Momen này có tác dụng đưa roto quay gần tới tốc độ đồng bộ
Momem này không phải là tác nhân chính đưa máy phát vào đồng bộ vì khi tốc độ roto
bằng tốc độ đồng bộ (s=0) thì Mkdb=0

Momen phản kháng Mpk:
Xuất hiện do tác động tương hỗ gữa từ trường quay của stato và thân roto cực lồi bằng
vật liệu sắt từ. Với roto cực ẩn thì momen này không xuất hiện
Dấu của momen phản kháng thay đổi theo góc giữa roto và từ trường quay. Nếu xét
tổng trong nhiều chu kỳ thì tác dụng của momen này bằng không
90
Roto cực lồiRoto cực ẩn

Máy phát tại nhà máy thủy điện Sơn La
91
Rotor cực lồi

Rotor cực ẩn và cực lồi
Roto cực lồi
(thủy điện)
Roto cực ẩn
(nhiệt điện)

Rotor lồng sóc
Động cơ không đồng bộ

Momen đồng bộ Mdb:
Xuất hiện do tác động tương hỗ gữa từ trường quay của stato và dòng điện kích từ
trong cuộn roto
Mdb là tác nhân chính đưa máy phát vào làm việc đồng bộ do độ lớn của momen này
vẫn duy trì tại tốc độ đồng bộ.
94

Phạm vi ứng dụng phương pháp tự hòa đồng bộ
Dòng điện cân bằng quá độ xuất hiện khi đóng máy cắt:
95
''
maxcbiHX ''
dX
HEɺ 0FE =ɺ Sơ đồ thay thế
H
cb
H d
E
i
X X
′
′ =
′ ′+
Thông thường công suất hệ thống là vô cùng lớn so với máy phát:
Khi đó (trong hệ đơn vị tương đối)
Nhà chế tạo cho phép sử dụng phương pháp tự hòa đồng bố nếu:
H dX X′ ′+
0'
HX =
1 05
max
.H H
cb
H d d d
E E
i
X X X X
′ ′
′ = = =
′ ′ ′ ′+
3 5max .cb cbcpi i′ ≤ =

Tự động sa thải phụ tải theo tần số
Chương 04
96
Load Shedding
Rơle tần số (81)

Ở chế độ làm việc ổn đinh, bình thường: PF = PT
Sự mất cân bằng công suất: có thể xảy ra do:
Một hoặc vài tổ máy bị cắt ra: thiếu công suất
Một số đường dây hoặc phụ tải bị cắt ra: thừa công suất
Sự mất cân bằng công suất: ảnh hưởng tới tốc độ của tất cả các máy
phát (và động cơ) trong hệ thống điện.
97
Mục đích của việc sa thải phụ tải theo tần số (TCT)
F TP P P∆ = −
phát (và động cơ) trong hệ thống điện.
Khi xảy ra mất cân bằng công suất- tốc độ tổ máy giảm đi:
Các bộ điều tốc của tuabin và điều tần sẽ hoạt động
Huy động công suất dự trữ quay của các máy phát
Nếu công suất huy động không đủ: tốc độ quay của các tổ máy, động
cơ sẽ bị giảm đi

Khi tốc độ của các máy quay giảm đi: có tác dụng giúp nhanh lập lại
cân bằng công suất
Khi tốc độ giảm: công suất tiêu thụ của các dây chuyền cũng giảm đi
Ví dụ: công suất tiêu thụ của các quạt gió tỷ lệ với bình phương (f2) của tần số;
công suất tiêu thụ của bơm nước tỷ lệ với bậc 3 của tần số (f3)...
Quá trình giảm của tần số sẽ tiếp tục đến khi nào : tần số giảm
tới giá trị cuối cùng f
98
Mục đích của việc sa thải phụ tải theo tần số
0P∆ =
tới giá trị cuối cùng fcuối
Giả thiết không có công suất dự trữ quay: độ suy giảm tấn số sẽ là:
Quan hệ giữa công suất thiếu hụt và độ suy giảm tần số có thể biểu
diễn theo:
với
bandau cuoif f f∆ = −
(%) (%)P K f∆ = ×∆
100(%) F T
T
P P
P
P
−
∆ = × 100(%)
bandau cuoi
cuoi
f f
f
f
−
∆ = ×

Khi tốc độ của các máy quay giảm đi: có tác dụng giúp nhanh lập lại
cân bằng công suất
Khi tốc độ giảm: công suất tiêu thụ của các dây chuyền cũng giảm đi
Ví dụ: công suất tiêu thụ của các quạt gió tỷ lệ với bình phương (f2) của tần số;
công suất tiêu thụ của bơm nước tỷ lệ với bậc 3 của tần số (f3)...
Quá trình giảm của tần số sẽ tiếp tục đến khi nào : tần số giảm
tới giá trị cuối cùng f
99
0P∆ =
tới giá trị cuối cùng fcuối
Giả thiết không có công suất dự trữ quay: độ suy giảm tấn số sẽ là:
Quan hệ giữa công suất thiếu hụt và độ suy giảm tần số có thể biểu
diễn theo:
với
Hệ số K: hệ số tự điều chỉnh của phụ tải theo tần số
bandau cuoif f f∆ = −
(%) (%)P K f∆ = ×∆
100(%) F T
T
P P
P
P
−
∆ = × 100(%)
bandau cuoi
cuoi
f f
f
f
−
∆ = ×

Hệ số tự điều chỉnh của phụ tải theo tần số K: thể hiện sự thay đổi
công suất tiêu thụ của phụ tải (kể cả thay đổi tổn thất công suất trong
hệ thống) khi tần số biến đổi.
Hệ số K phụ thuộc:
Đặc tính của tải
Mức độ suy giảm điện áp khi có suy giảm tần số
Thay đổi theo thời gian, theo ngày, theo mùa..
100
Thay đổi theo thời gian, theo ngày, theo mùa..
Giá trị của K=1-3.5 (giá trị trung bình khoảng 2-2.5)
Với giá trị của K xác đing, độ suy giảm tần số (tính theo Hz):
Giả thiết f ban dau = 50Hz
K=2
0 5 0 25
(%)
( ) . . (%)
P
f Hz P
K
∆
∆ = × = ×∆

Tần số suy giảm trong hệ thống: biến đổi từ từ (không suy giảm đột
ngột) tùy theo momen quán tính của các phần tử quay và đặc tính tự
điều chỉnh của phụ tải.
Một cách gần đúng có thể coi tần số biến đổi theo hàm mũ khi thay
đổi từ f1 đến f2:
101
2 1 1( )f
t
T
f f f e
−
= ± ∆ × −
Hằng số thời gian Tf có thể tính gần đúng theo:
Hằng số quán tính của hệ thống Tquan tinh cua he thong = 10-16 (giây)
(10 giây: với các hệ thống có công suất tổ máy trong khoảng 200-300MW)
quantinhcuahethong
f
T
T
K
≈

Hệ thống vận hành với tần số thấp hơn định mức sẽ ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng và không cho phép vì các lý do sau:
Khi tần số giảm xuống dưới 49.5HZ: một số tuabin có thể xảy ra hiện tượng
rung mạnh dễ gây hỏng hóc nguy hiểm về cơ khí
Khi tần số giảm tới 49Hz: các bộ điều chỉnh đã mở hết các van năng lượng, tổ
máy đầy tải. Nếu tần số tiếp tục giảm sẽ gây giảm hiệu suất của hệ thống tự
dùng, đặc biệt là hệ thống bơm cấp. Khi công suất tự dùng giảm làm giảm
102
dùng, đặc biệt là hệ thống bơm cấp. Khi công suất tự dùng giảm làm giảm
công suất tổ máy làm trầm trọng mức độ mât cân bằng Kết quả có thể
dẫn tới hiện tượng sụp đổ tần số (thác tần số) và các tổ máy sẽ bị cắt ra khỏi
hệ thống.
Khi tốc độ quay của tổ máy chính giảm các máy phát kích từ cũng giảm tốc
giảm điện áp kích từ giảm điện áp đầu cực máy phát: làm mức độ dự
trữ ổn định, hệ thống dễ bị chia tách.
Khi tần số suy giảm: mức độ tiêu thụ công suất phản kháng của các phụ tải
tăng lên điện áp trong hệ thống giảm thấp đến một mức độ nào đó có
thể gây lên hiện tượn điện áp suy giảm đột ngột (thác điện áp) và các phụ tải
sẽ bị tách ra, hệ thống bị chia tách thành nhiều phần nhỏ.

Hệ thống tự động sa thải phụ tải sẽ làm nhiệm vụ tự động cắt bớt một
số tải (không quan trọng) để đảm bảo hệ thống không vận hành trong
các trạng thái tần số thấp nguy hiểm
Hệ thống tự động sa thải phụ tải phải đảm bảo
Tần số không được giảm thấp qúa 45Hz
Tần số giảm thấp dưới 47Hz: không quá 20 giây
Tại 48.5Hz: không quá 50 giây
103
Tại 48.5Hz: không quá 50 giây
Không sa thải tràn lan, gây mất điện không cần thiết
Mức độ sa thải đảm bảo tần số không vượt quá tần số định mức (50Hz)
Thông thường, sau khi đã sa thải tần số nằm trong khoảng 49 49.5Hz và sẽ
được đưa trở về giá trị định mức bằng các thao tác điều chỉnh của điều độ.

Giả thiết trong qúa trình tần số diễn biến từ fban dau fcuoi: có một đợt sa
thải (MW) tại tần số fa
Mức độ mất cân bằng công suất sau sa thải:
Giá trị tần số cuối cùng mới ứng với :
104
Diễn biến của tần số khi có sa thải phụ tải
1P
1 1P P P∆ = ∆ −
1P∆ 1 1cuoi cuoi cuoif f f= − ∆
với 1
1 0 5. [Hz]cuoi
P
f
K
∆
∆ = ×
Tại thời điểm a: tần số sẽ biến biến đổi theo đường 2 thay vì đường 1
Xu thế diễn biến hoàn toàn tương tự khi tần số bắt đầu tăng lên (từ điểm b)
fcuoi
f1 cuoi

Hệ thống tự sa thải phụ tải phải đảm bảo nguyên tắc:
Phải đảm bảo loại trừ được tất cả các trường hợp mất cân bằng công suất lớn
nhất có thể xảy ra.
Lượng công suất sa thải phải gần nhất với lượng công suất thiếu hụt (thiết bị
TCT phải có khả năng tự điều chỉnh theo lượng công suất thiếu hụt)
Hệ thống tự sa thải phụ tải được chia thành 3 nhóm:
105
Nguyên lý thực hiện sa thải phụ tải theo tần số

Cài đặt các nhóm sa thải phụ tải theo tần số
H th ng sa th i ph t i
Nhóm I
Ngăn ch n suy
gi m t n s
T n s ñ t khác nhau
Nhóm II
ðưa t n s v
g n ñ nh m c
T n s ñ t gi ng nhau
Nhóm III
Sa th i b sung
• Khi công su t thi u
h t l n (>45%)
• H th ng b chia tách
Tránh t n s t n t i lâu
ngư ng th p
1 05( )
.I
P P= ×∆∑ TCT max 0 4 0 5( ) ( )
( . . )II I
P P≥ ÷∑ ∑TCT TCT
T n s ñ t khác nhau
Th i gian ñ t gi ng nhau
1 2 3
( ) ( ) ( )
...I I I
t t t= =
T n s ñ t gi ng nhau
Th i gian ñ t khác nhau
1 2 3
( ) ( ) ( )
...II II II
t t t≠ ≠
46.5Hz 48.5Hz
(bư c 0.1Hz )
0.1 0.15 giây
48.5Hz
5 40 giây (max 90 giây)
cách nhau 3 5 giây
1 2 3
( ) ( ) ( )
...I I I
f f f≠ ≠
1 2 3
( ) ( ) ( )
...II II II
f f f= =

Đặc điểm:
Khi tính toán lượng mất cân bằng công suất lớn nhất không tính dự phòng
quay của hệ thống (tăng thêm mức độ an toàn trong tính toán lượng công
suất cần cắt).
Hệ số 1.05: để tính đến các biến động ngẫu nhiên khi sự cố (5%)
Lượng công suất cần sa thải của mỗi nhóm: thường được chia đều cho các
đợt sa thải. Tải quan trọng hơn sẽ sa thải sau cùng và đóng lại đầu tiên.
107
đợt sa thải. Tải quan trọng hơn sẽ sa thải sau cùng và đóng lại đầu tiên.
Ở các lưới điện hoặc hệ thống điện khu vực có khả năng xảy ra thiếu hụt
công suất lớn và suy giảm tần số trầm trọng (<45Hz): thiết bị sa thải phụ tải
bổ sung (nhóm III)
Sa thải bổ sung thường để xử lý các thiếu hụt trầm trọng ở địa phương
Cắt tải bổ sung là cần thiết khi: suy giảm tần số kèm theo sụp giảm mạnh
điện áp.

Khởi động sa thải bổ sung:
Dựa vào các yếu tố chỉ báo thiếu hụt công suất cục bộ, khu vực:
Cắt đường dây hay máy biến áp lớn
Thay đổi chiều luồng công suất qua đường dây, máy biến áp
Dựa theo tốc độ biến thiên tần số
Dựa theo sự sụp giảm điện áp
108
Giải pháp sa thải bổ sung khác: tách một vài tổ máy làm nhiệm vụ cấp điện
cho hệ thống tự dùng của toàn nhà máy và tách nhà máy chỉ cấp cho một số
lượng phụ tải đủ với công suất thiết kế.

50.0
Đợt 2-Nhóm I
48.5
48.4
48.3
48.2
2
Sự cốHz
t (giây)
Đợt 1-Nhóm I
Nhóm II khởi
động Đợt 1-Nhóm II
48.2
Đợt 2-Nhóm II
Rơle các nhóm sa thải trở về
1
Di n bi n t n s khi có sa th i ph t i

Rơle tác động theo độ lệch tuyệt đối tần số :
Rơle tác động bất cứ khi nào tần số thấp hơn giá trị chỉnh định
Cài đặt chỉnh định dễ dàng
Không tính đến tốc độ suy giảm của tần số
Rơle tác động theo tốc độ biến thiên tần số hoặc tốc độ biến thiên
trung bình :
110
Các phương tiện sa thải phụ tải
f∆
df
dtf
t
∆
∆
Tốc độ biến thiên tần số phản ánh mức độ mất cân bằng công suất
Rơle có khả năng phản ứng nhanh hơn với sự cố
Thực tế: sử dụng kết hợp cả hai chức năng ( & )
t∆
f∆
df
dt
(Tác động theo tốc độ biến thiên trung bình để giảm khả
năng tác động nhầm khi có dao động tần số ngắn hạn)

Suy giảm tần số ngắn hạn
Khi thanh góp bị cắt điện, tốc độ các động cơ giảm dần và các động cơ này có
khả năng duy trì điện áp trên thanh góp một thời gian nữa (tần số điện áp
này giảm theo tốc độ động cơ): rơle có thể tác động nhầm khóa thiết bị tự
đóng lại Phụ tải sẽ không được cấp điện khi thanh góp có điện trở lại.
Giải pháp: các phụ tải này sẽ được nối tới rơle tần số nhóm II, có thời gian làm việc trễ
Sử dụng các rơle công suất hoặc dòng điện cực tiểu để phát hiện sự cố mất điện
111
Các trường hợp gây tác động nhầm rơle tần số
Sử dụng các rơle công suất hoặc dòng điện cực tiểu để phát hiện sự cố mất điện
khóa tạm thời thiết bị sa thải phụ tải
Với các hệ thống điện nhỏ: sự cố ba pha có thể gây tổn thất công suất tác
dụng rất lớn và làm cho tần số có thể bị suy giảm
Sử dụng các thiết bị bảo vệ rơle có thời gian tác động nhanh, loại trừ sự cố trước khi
tần số bị sụp giảm đến ngưỡng khởi động của rơle sa thải.
Do các bộ điều tốc có thời gian phản ứng chậm:
Sử dụng các rơle tần số nhóm II

Sử dụng rơle dòng điện cực tiểu ngăn ngừa sự tác động nhầm của rơle tần số
khi phụ tải là các động cơ lớn:
112
Các trường hợp gây tác động nhầm rơle tần số

Sử dụng kết hợp rơle điện áp thấp & rơle dòng cực tiểu
113
Các phương tiện sa thải phụ tải

Rơle tần số có thể tác động nhầm do nhiều lý do – Do đó hệ thống tự
đóng lại được coi là bắt buộc đối với việc sa thải phụ tải
Thiết bị tự đóng lại nên nối tới:
Các rơle tần số thuộc nhóm sa thải sau cùng (là các tải quan trọng hơn)
Nối tới các nhóm sa thải đầu tiên (nhóm I): đây là nhóm sa thải dễ bị tác động
nhầm.
Tần số đặt cho thiết bị TĐL: 49.2 50Hz
114
Tự đóng trở lại các phụ tải sau sa thải
Tần số đặt cho thiết bị TĐL: 49.2 50Hz
Thời gian trễ: 10 20 giây
Để tránh việc đóng lại nhiều lần trong trường hợp hệ thống không thể
hồi phục: chỉ tác động một lần
Các phụ tải nên được đóng lại dần theo nhóm nhỏ (nhỏ hơn bước sa
thải): tránh hiện tượng khởi động đồng thời và nếu có sụt giảm tần số
nhỏ thì các bộ điều tốc mới đủ khả năng điều chỉnh.

Ví dụ
Diễn biến tần số khi có sa thải và tự đóng lại (hệ thống 60Hz).

Điều chỉnh điện áp & Công suất
phản kháng
Chương 05
116
phản kháng

Điện áp là một chỉ tiêu để đánh giá chất lượng điện năng
Thông thường điện áp tại đầu cực phụ tải không nên vượt quá
giá trị định mức.
Điện áp giảm thấp:
Giảm năng suất các dây chuyền, giảm mức độ chiếu sáng
Tăng hệ số trượt trong các động cơ, tăng sự tiêu thụ công suất phản kháng
117
Giới thiệu chung
5%±
Tăng hệ số trượt trong các động cơ, tăng sự tiêu thụ công suất phản kháng
Điện áp giảm thấp tại các “nút” trong hệ thống điện: giảm khả năng tải của
đường dây, ảnh hưởng tới tính ổn định của các máy phát.
Điện áp trong hệ thống điện thường được điều chỉnh duy trì tại một
số điểm nút (ví dụ: thanh góp 220kV Hòa Bình)
Việc điều chỉnh điện áp & công suất phản kháng mang tính cục bộ địa
phương (khác với việc điều tần).
Để giảm thiểu việc truyền tải CSPK trên lưới điện: cố gắng duy trì cân
bằng CSPK cho từng cấp truyền tải

Các phương tiện điều chỉnh U & Q trong HTĐ

Các bộ tụ bù
ði n tr x

Các bộ tụ bù
Kháng n i ti p
T bù
Kháng n i ti p
o H n ch dòng ñi n khi ñóng b t
o H n ch sóng hài ch y vào b t
(Detuned Reactor)
o H n ch c ng hư ng

Các kháng bù ngang

Phân biệt với kháng của bộ PLC (tải ba – Power line communication
or power line carrier )
Kháng bù ngang
Kháng t i
ba (1 ho c
2 pha)

Các bộ tụ bù dọc
Tr m 500kV Hòa Bình

Phân pha đường dây
Phân pha ñư ng dây

Các yếu tố ảnh hưởng đến điện áp trong hệ thống điện:
Điện áp đầu cực các máy phát
Tổng trở của các đường dây truyền tải
Lượng công suất truyền tải qua lưới
Tỷ số máy biến áp
126

Các mạch vòng điều khiển cơ bản của MFĐ
Thời gian đáp ứng của
mạch kích từ ngắn hơn rất
nhiều so với mạch điều
khiển tua bin, do đó hai
phần điều khiển có thể coi
là hai mạch vòng độc lập.
LFC Controller: Thiết bị điều tần
Frequency Sensor: cảm biến đo tần số
AVR: bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát
Excitation system: Phần kích từ của máy phát
Turbine: Tua bin; Shaft: trục nối
Steam: hơi vào tua bin
Valve control mechanism: Cơ cấu điều chỉnh độ mở
van năng lượng vào tua bin

Điều chỉnh kích từ và điện áp máy phát điện
Sơ đồ chi tiết của mạch vòng điều khiển kích từ
Step-up transformer: biến áp tăng áp đầu cực MFĐ
Step-down Transformer: biến áp giảm áp cấp cho hệ
thống tự dùng và kích từ
Exciter: cuộn kích từ
Auxilliary services: Hệ thống tự dùng
AVR: bộ điều khiển kích từ (điều chỉnh điện áp)

Hệ thống kích từ có thể chia ra 3 loại:
Hệ thống kích từ một chiều (DC)
Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt.
Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp
129
Các loại hệ thống kích từ

1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):
130
Hệ thống kích từ một chiều: hiện tại vẫn còn tồn tại, thường dùng cho các máy phát
có công suất <100MVA.
Hệ thống gồm 02 máy phát một chiều quay cùng trục với máy phát chính:
Máy phát kích từ chính (ME): cấp điện áp kích từ cho máy phát chính
Máy phát kích từ phụ (AE): cấp kích từ cho máy phát kích từ chính ME
Máy kích từ phụ được kích từ bằng dòng điện qua bộ điều khiển kích từ AVR

1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):
131
Công suất của nguồn cấp cho kích từ máy phát phụ và thiết bị chỉnh lưu có điều khiển
rất nhỏ (hệ thống hai máy phát một chiều có thể cung cấp khả năng khuyếch đại công
suất tới tỷ số 600/1)
Nhược điểm:
Thời gian đáp ứng chậm
Do vẫn dùng chổi than-vành góp nên thường xuyên phải thay thế.
Vẫn sử dụng hệ thống vành trượt đưa công suất kích từ vào máy phát chính.
Hệ thống này đang dần dần bị thay thế bởi các hệ thống kích từ thế hệ sau

Vành góp
132
Vành trượt (slip ring)

2. Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt:
133
Các diot chỉnh lưu được gắn lên roto của máy phát kích từ xoay chiều
Cuộn kích từ cho máy phát kích từ xoay chiều nằm trên stato (không quay)
Điện áp sau chỉnh lưu nối trực tiếp tới cuộn kích từ máy phát chính (nằm cùng trục).
Công suất của nguồn điều khiển kích từ khoảng 1/20 (30) công suất cuộn kích từ máy
phát chính (do chỉ có một tầng khuyếch đại)

2. Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt:
134
Không cần hệ thống vành trượt, vành góp
Thời gian đáp ứng của quá trình điều chỉnh nhanh hơn
Công suất của hệ thống nguồn kích từ nhỏ (1/20 (30))
Hệ thống vẫn được sử dụng trong công nghiệp vì không yêu cầu một nguồn kích từ
riêng biệt quá lớn

3. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp:
135
Nguồn cấp cho hệ thống kích từ có thể lấy từ đầu cực máy phát hoặc từ hệ thống tự
dùng
Cần có biến kích từ để biến đổi điện áp cho phù hợp
Một giải pháp khác: lấy công suất cấp cho kích từ từ hệ thống biến dòng điện và biến
điện áp – Với giải pháp này: điện áp cấp cho kích từ ít bị ảnh hưởng bởi ngắn mạch
gần hoặc sụt giảm điện áp đầu cực.

3. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp:
136
Để giảm tổn thất trong bộ hệ thống kích từ: dùng hai bộ chỉnh lưu có điều khiển
Một bộ dùng trong chế độ bình thường (chế độ xác lập)
Một bộ dùng trong chế độ cần cung cấp kích từ cưỡng bức (cường hành kích thích)
Thời gian đáp ứng điều khiển nhanh.
Trong chế độ diệt từ: bộ chỉnh lưu có thể điều khiển trở thành bộ nghịch lưu tiêu thụ
năng lượng thừ trong cuộn roto.

Sơ đồ khối của thiết bị tự động điều chỉnh điện áp máy phát
137
Thiết bị tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (AVR)
Load compensation: Bộ phận bù tải
Limiter: Bộ giới hạn dòng kích từ
Comparator: Bộ so sánh
Amplifier: Bộ khuyếch đại
Feedback: Tín hiệu phản hồi
PSS: bộ ổn định công suất
Measuring element (transducer): Phần tử đo lường
Generator: máy phát chính
Step-up transformer: Biến áp tăng áp đầu cực
Network: phía hệ thống

Sơ đồ khối chi tiết khác
138
Follow up Unit: Đảm bảo sự chuyển đổi mềm giữa chế độ tự động/chỉnh tay
Với các hệ thống kích từ kép (hai nhánh kích từ riêng): một nhánh được điều chỉnh
chủ động, nhánh còn lại điều chỉnh phụ thuộc theo (follow up)

Hệ thống kích từ kép (dual channel)
139

Bộ phận bù tải: được sử dụng khi cần điều khiển giữ không đổi điện
140
Bộ phận bù tải: được sử dụng khi cần điều khiển giữ không đổi điện
áp tại nút phụ tải phía xa.
Điện áp rơi trên tổng trở từ máy phát đến tải:
Với: Vc: điện áp cần bù
Vg: điện áp đầu cực máy phát
Rc & Xc: tổng trở từ máy phát đến tải
Khi không cần bù tải: đặt Rc=0; Xc=0 khi đó sẽ giữ điện áp tại đầu
cực máy phát

Bộ giới hạn dòng kích từ: giới hạn dòng kích từ cực đại và cực tiểu
141
Cuộn kích từ bị giới hạn về mặt phát nóng do đó phải giới hạn dòng kích từ
cực đại
Với các hệ thống hiện đại: sử dụng hệ thống giới hạn dòng kích từ cực đại
nhiều bậc: dòng kích từ lớn nhất cho phép tùy thuộc vào khoảng thời gian tồn
tại.
Hệ thống giới hạn dòng kích từ là cần thiết để ngăn ngừa quá tải khi máy phát
làm việc với hệ thống: tránh trường hợp thiếu công suất phản kháng lớn và
máy phát sẽ cố điều chỉnh để bù lại sự thiếu hụt này.

Giới hạn dòng kích từ cực tiểu: cần thiết phải giữ một ngưỡng tối thiểu của
dòng kích từ để tránh trường hợp máy phát dễ bị mất đồng bộ
Bộ ổn định công suất (PSS): có tác dụng điều khiển để tắt nhanh các
dao động điện trong hệ thống
Tín hiệu đầu vào của bộ PSS có thể là tốc độ roto, tần số dòng điện phát ra và
công suất tác dụng thực phát.
142
công suất tác dụng thực phát.
Bộ PSS đưa thêm tín hiệu điều khiển vào mạch điều chỉnh điện áp.

Sơ đồ khối của các thiết bị AVR khác
143
Điều chỉnh dùng biến trở

144

145

Điều kiện để vận hành song song các máy phát điện: xét hai máy phát
điện G1 & G2 cùng nối chung vào một thanh góp. Mỗi máy phát được
trang bị một bộ tự động điều chỉnh kích từ (AVR)
146
Vận hành song song các máy phát điện
AVR AVR
Đặc tính điều chỉnh của máy phát UF=f(IQ ) có thể là đặc tính độc lập
hoặc phụ thuộc
Ukhôngti
a. Độc lập
b. Phụ thuộc
IQ
IQ
Ukhôngti
Ukhôngti

Giả thiết hai máy đều trang bị đặc tính điều chỉnh độc lập
Khi điện áp trên thanh góp chung bị giảm: máy phát có bộ điều chỉnh với vùng chết
nhỏ sẽ tác động trước nhận thêm công suất Q.
Máy phát còn lại có thể không tác động nhận thêm Q hoặc chỉ tác động nhận thêm Q
khi máy thứ nhất đã hết công suất công suất phản kháng phân bố giữa các máy tùy
ý: có máy bị đầy tải, có máy non tải.
147
AVR AVR
IQ

Nếu hai máy được trang bị đặc tính phụ thuộc
Công suất phản kháng sẽ phân bố tuân theo độ dốc của đặc tính điều chỉnh
Máy phát có công suất lớn hơn nên được trang bị đặc tính có độ dốc ít hơn và ngược
lại
Độ dốc của đặc tính điều chỉnh được định nghĩa:
148
tans α=
Để thay đổi độ dốc của đặc tính điều chỉnh, đảm bảo sự phân bố ổn định
công suất Q giữa các máy phát làm việc song song: dùng mạch ổn định dòng
điện
AVR AVR
IQIQ2 IQ1
Uthanh góp

Mạch ổn định dòng điện
149
AVR khongtai QU U I R= + ×
Điện áp đưa vào mạch so sánh được tổng
hợp thêm tín hiệu dòng điện (IQ)
Điện áp đưa vào mạch so sánh (bỏ qua tỷ
số biến BU & BI):
Khi máy phát nhận thêm công suất phản
kháng I tăng lên thành phần (I xR)
AVR AVR
kháng IQ tăng lên thành phần (IQxR)
tăng điện áp UAVR tăng lên.
Khi bộ điều khiển thấy điện áp đầu vào
bộ so sánh UAVR của nó tăng lên sẽ điều
chỉnh giảm điện áp đầu cực.
Quan hệ điều chỉnh: IQ tăng & UF giảm
là đặc tính điều chỉnh phụ thuộc
Mức độ phụ thuộc (phân chia tải) có thể
thay đổi bằng thay đổi giá trị điện trở R

Chi tiết mạch ổn định dòng điện
150
Thay đổi độ dốc đặc tính điều chỉnh:
Thay đổi giá trị điện trở R
Dịch chuyển độ dốc đặc tính điều chỉnh:
Sử dụng máy biến áp có điều chỉnh tỷ số
phân áp
Khi thay đổi tỷ số biến áp điện áp đặt
vào bộ AVR thay đổi
Giảm tỷ số: điện áp đo được giảm đi bộ
AVR tăng kích từ để giữ điện áp đầu cực
đặc tính tịnh tiến lên
Tăng tỷ số: đặc tính tịnh tiến xuống
AVR

Chi tiết mạch ổn định dòng điện
151
AVR
Điện áp tham chiếu được lấy từ hai pha bất kỳ
Dòng điện đưa mạch ổn định dòng điện: lấy từ pha còn lại

Mạch ổn định dòng điện – Các chế độ hoạt động
152
MFĐ vận hành với hệ số công suất bằng 1
Các máy phát chỉ phát P, không phát Q không cần chia sẻ Q
Điện áp bù thêm bởi mạch ổn định: rất nhỏ không gây thay đổi
lượng công suất Q của các máy

153
MFĐ vận hành với hệ số công suất bằng 0.8
Điện áp bù thêm bởi mạch ổn định: gây thay đổi điện áp lớn hơn
trường hợp cos phi = 1

154
MFĐ vận hành với hệ số công suất bằng 0
Máy phát chỉ phát công suất phản kháng Q
Điện áp từ mạch ổn định: cộng trực tiếp vào điện áp đo được của AVR

Sử dụng chung Mạch ổn định dòng điện & Bộ phận bù phụ tải
155
AVR AVR
AVR khongtai QU U I R= + ×
Mạch ổn định dòng điện và Bộ phận bù phụ tải: có sơ
đồ đấu nối cực tính dòng điện khác nhau (mạch ổn định
dòng lấy thành phần dòng điện phản kháng)
Trong đa phần các trường hợp: khi chỉ cần bù điện áp
cho phụ tải theo thành phần IQ*X Hai sơ đồ có thể
dùng chung

Việc điều chỉnh điện áp có thể thực hiện thông qua việc thay đổi
đầu phân áp các máy biến áp
Việc thay đổi đầu phân áp có thể thực hiện khi MBA đang mang
tải hoặc đã cắt điện tùy theo cấu trúc bộ chuyển mạch
Chuyển đầu phân áp phải cắt tải: thường áp dụng cho các máy biến áp
trung áp hoặc hạ áp. Phạm vi điều chỉnh thường trong khoảng
156
Thiết bị tự động chuyển đổi đầu phân áp MBA
5%±
Chuyển đầu phân áp khi đang mang tải: thiết bị điều áp dưới tải (OLTC) .
Phạm vi điều chỉnh thường trong khoảng 20%±

Nguyên lý làm việc của thiết bị điều áp dưới tải
157
Với điện kháng (a) Với điện trở (b) Loại tổ hợp
Tiếp điểm D&S riêng biệt

Mô phỏng nguyên lý làm việc của thiết bị điều áp dưới tải
158

Sự cần thiết phải có thiết bị đổi nối trung gian
159
Không có thiết bị đổi nối

Sự cần thiết phải có khâu hạn chế dòng điện
160
Không có thiết bị hạn chế dòng điện

Hạn chế dòng điện bằng điện trở
161

Hạn chế dòng điện bằng điện trở
162

Chuyển đầu phân áp qua tiếp điểm trung gian phụ
163

Hạn chế dòng điện bằng điện kháng
Không tổn hao
Có thể nằm trong mạch chuyển mạch – Không cần loại trừ sau khi
chuyển mạch
164

Chuyển mạch bằng máy cắt chân không
Các phương pháp chuyển mạch: xuất hiện hồ quang dầu nhanh bị
kém chất lượng
Sử dụng thêm chuyển mạch bằng máy cắt chân không
165

166

167

Phương pháp trích đầu phân áp với MBA tự ngẫu
168
a. Số vòng của cuộn cao áp
(H) là cố định – tỷ số
vòng/volt sẽ cố định nếu
điện áp cao áp cố định –
Thích hợp nếu điện áp cao
áp ít thay đổi
b. Thích hợp nếu điện áp cao
áp thay đổi nhiều
Công tắc đảo chiều:
o Chỉ vận hành khi đầu phân
áp tại vị trí N (neutral)
o Đảo chiều cực tính điện áp
điều chỉnh tăng/giảm

Trích đầu phân áp gần điểm trung tính cuộn dây
169
Các phương pháp trước lấy đầu phân áp lân cận vị trí X
Phương pháp lấy đầu phân áp gần điểm trung tính: giảm
được cách điện của thiết bị OLTC
Tuy nhiên:
Số vòng cuộn cao áp thay đổi theo vị trí đầu phân ápSố vòng cuộn cao áp thay đổi theo vị trí đầu phân áp
Không thích hợp sử dụng vì điện áp phía cao áp thường tương
đối ổn định

Sơ đồ khối của quá trình điều khiển thay đổi đầu phân áp
170
Bộ điều
khiển
Bộ chuyển
mạch
Nấc
phân áp
Máy biến áp
Biến động (nhiễu)
Tín hiệu điều khiển khác
(vd: từ bộ điều khiển chủ đạo)
Biến động (nhiễu): ví dụ sự thay đổi của tải, thay đổi cấu trúc lưới dẫn
đến thay đổi điện áp
Tín hiệu điều khiển khác: khi máy biến áp làm việc song song thì các bộ
điều khiển có thể nhận tín hiệu điều khiển từ một bộ điều khiển chủ đạo
(master)

Sơ đồ đấu nối của bộ điều khiển
171

Các giá trị chỉnh định
Mức điện áp cài đặt
Giá trị cài đặt thường cao hơn 5% để
bù cho điện áp rơi trên đường dây
Vùng không nhạy
Phải đảm bảo sao cho khi điều chỉnh
một nấc phân áp thì mức thay đổi
172
Vùng
không
nhạy
105V
knU∆
một nấc phân áp thì mức thay đổi
điện áp không được vượt quá
ngưỡng không nhạy
Thời gian trễUδ
1 1 1 2( . . )knU Uδ∆ = ÷ ×
Thời gian trễ:
Để tránh thiết bị làm việc liên tục khi có dao động điện áp ngắn hạn (vd: do động
cơ khởi động) đặt 30-60 giây
Giữ điện áp tại điểm nút phụ tải:
Tương tự như trong thiết bị điều khiển kích từ

Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011

Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (11)

Similar to Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011

Similar to Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011 (20)

Bai giang tu dong hoa trong he thong dien 21 11-2011