zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Hiện tượng cộng hưởng sắt từ đầu cực máy phát và nguy cơ hư hỏng các VT đầu cực

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này diễn giải cho hiện tượng hư hỏng bất thường các máy biến điện áp ở đầu cực máy phát điện gây ra bởi hiện tượng cộng hưởng sắt từ. Những điều kiện cần thiết để hiện tượng có thể xẩy ra tại đầu cực máy phát. Từ đó đưa ra giải pháp phòng ngừa bằng cách sử dụng các điện trở hãm tương ứng với cấu tạo của máy biến điện áp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hiện tượng cộng hưởng sắt từ đầu cực máy phát và nguy cơ hư hỏng các VT đầu cực

CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ ĐẦU CỰC MÁY PHÁT VÀ NGUY CƠ HƯ HỎNG CÁC VT ĐẦU CỰC Lưu Việt Hưng Công Ty Nhiệt Điện Nghi Sơn, 0973473873, luuhunghit@gmail.com Tóm tắt: Nghiên cứu này diễn giải cho hiện tượng hư hỏng bất thường các máy biến điện áp ở đầu cực máy phát điện gây ra bởi hiện tượng cộng hưởng sắt từ. Những điều kiện cần thiết để hiện tượng có thể xẩy ra tại đầu cực máy phát. Từ đó đưa ra giải pháp phòng ngừa bằng cách sử dụng các điện trở hãm tương ứng với cấu tạo của máy biến điện áp. Keywords: Cộng hưởng sắt từ, phi tuyến. CHỮ VIẾT TẮT CT: Current transformer VT: Voltage transformer SĐĐ: Suất điện động AVR: Automatic Voltage Regulation AQR: Automatic Q (reactive power) Regulation 1. GIỚI THIỆU Trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa tại Công ty Nhiệt điện Nghi Sơn, chúng tôi phát hiện ra hiện tượng 1 số VT đầu cực máy phát bị hư hỏng bất thường trong 1 số trường hợp đặc thù của phương thức vận hành hệ thống. Bài báo này sẽ đi sâu vào nghiên cứu và chỉ ra nguyên nhân sâu xa của hiện tượng cũng như đưa ra giải pháp để phòng tránh hiện tượng bị lặp lại trong tương lai tại nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn cũng như có thể áp dụng ở các hệ thống khác có cấu trúc tương tự. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý thuyết 2.1.1. Cộng hưởng sắt từ Hiện tượng cộng hưởng sắt từ xảy ra trong mạch điện có thành phần điện dung và điện cảm không tuyến tính, trong 1 số thời điểm nào đó, sự thay đổi của cấu trúc L-C và 1 số điều kiện khác gây ra hiện tượng cộng hưởng phi tuyến làm giá trị dòng và áp đổ qua thành phần điện cảm tăng cao. Hiện tượng này gây nên sự hư hỏng cách điện và gây phát nóng ở thành phần điện cảm có thể gây hậu quả lan tràn đến các sự cố không mong muốn khác. 217
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Hình 1. phân tích dòng và áp trong thí nghiệm khi có cộng hưởng sắt từ Ta có thể thấy khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng sắt từ, dòng và áp qua thành phần điện cảm tăng lên gấp nhiều lần so với trạng thái bình thường của nó. Xét 1 mạng điện cơ bản gồm 1 nguồn SĐĐ E và các thành phần R-L-C như hình dưới: Hình 2: Mô hình mạch điện các thành phần R-L-C Tùy theo giá trị hiệu dụng của nguồn E mà ta có giá trị điện áp VL như hình dưới: 218
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Hình 3. Mô hình điện áp VL Ta có thể thấy tương ứng với các giá trị: + khi E= E1, khi đó VL chỉ có thể có 1 trạng thái điện áp M 1n tương ứng ở chế độ ổn định “ stable state” + khi E=E2, khi đó VL có thể có 3 trạng thái điện áp: M 2n M 2i M 2 f , trong đó M 2n tương ứng ở chế độ ổn định “ stable state”, M 2 f ở tình trạng cộng hưởng sắt từ, M 2i tương ứng ở chế độ không ổn định: “ unstable state” + khi E=E’2, khi đó VL sẽ đột ngột nhảy từ trạng thái ổn định M 2 sang trạng thái cộng hưởng sắt từ M '2 điểm M 2 khi đó được gọi là điểm giới hạn. + khi E= E3, khi đó VL chỉ có thể có 1 trạng thái điện áp M 3 f ở tình trạng cộng hưởng sắt từ. Như vậy điều kiện nào sẽ quyết định trạng thái điện áp của VL : Xét đường đặc tính Vc- Ø như hình dưới: Hình 4. Mô hình đặc tính Vc- Ø 219
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Trạng thái điện áp của VL sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào các điều kiện ban đầu: điện áp đầu cực của điện dung và từ thông lõi thép điện cảm. Đường đặc tính C là đường biên giới hạn của 2 trạng thái. Khi các điều kiện ban đầu ở phía dưới đường đặc tính này, VL sẽ ở trạng thái ổn định stable state, khi các điều kiện ban đầu ở phía trên, VL sẽ rơi vào tình trạng cộng hưởng sắt từ. Như vậy ta có thể thấy với giá trị điện cảm không đổi, hiện tượng cộng hưởng sắt từ có thể xảy ra khi ta thay đổi giá trị điện áp đặt vào mạch điện hoặc thay đổi giá trị điện dung C trong mạch điện 2.1.2. Tác hại của hiện tượng cộng hưởng sắt từ Hiện tượng cộng hưởng sắt từ có thể gây nên rất nhiều những tác hại không mong muốn cho hệ thống điện, bao gồm: + Gây quá điện áp duy trì ở các giá trị điện áp Pha- đất, pha- pha + Gây nên quá dòng điện duy trì + Gây biến dạng đặc tính sóng sin của dòng điện và điện áp + Gây nên tình trạng lệch điểm trung tính ở các hệ thống trung tính cách điện + Gây tiếng ồn lớn và duy trì ở các máy biến áp + Phá hủy các máy biến điện áp do hiệu ứng nhiệt hoặc bị hư hỏng cách điện. + Gây nên hiện tượng các bảo vệ tác động không mong muốn 2.1.3. Các điều kiện có thể gây nên hiện tượng cộng hưởng sắt từ Như đã phân tích ở trên, hiện tượng cộng hưởng sắt từ cần những điều kiện cần thiết mới có thể xảy ra được, qua việc phân tích dữ liệu và tình trạng của các hệ thống đã từng xảy ra hiện tượng cộng hưởng sắt từ, có thể rút ra được những điều kiện cần có để có thể xảy ra được hiện tượng này.( Không phải là điều kiện đủ) Đó là các điều kiện: + Có sự xuất hiện đồng thời của điện dung và điện cảm phi tuyến trong mạch điện + Trong mạch điện có tình trạng điện áp bị thay đổi trong 1 dải đủ rộng. + Trong mạch điện có hệ thống thành phần tải thấp: như VT hay đường dây không tải.. Nếu hội tụ đủ 3 yếu tố trên, hiện tượng cộng hưởng sắt từ hoàn toàn có thể xảy ra. 220
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA 2.1.4, Hiện tượng cộng hưởng sắt từ đã xảy ra tại nhiệt điện Nghi Sơn và biện pháp khắc phục 2.1.4.1. Hiện tượng Nhà máy nhiệt điện Nghi sơn đã 2 lần xảy ra hiện tượng hư hỏng cuộn dây cao áp VT 21kV đầu cực máy trong thời kì chạy thử nghiệm các tổ máy phát kéo theo sự kích hoạt chức năng bảo vệ 59N của máy phát gây nên tình trạng trip tổ máy không mong muốn. Việc hư hỏng VT xảy ra không phải là sự tình cờ do cuộn dây cao áp VT nối đất, nên phân bố điện áp trên VT sẽ giảm dần từ đầu cuộn dây đến cuối cuộn dây tương ứng với xác xuất hư hỏng cách điện cũng giảm do điện áp cao chủ yếu tập trung ở phần đầu cuộn dây, nếu xảy ra hư hỏng thì cũng hầu như nằm ở phần cuộn dây này. Hình 5: Mô hình mạch điện thay thế đầu cực máy phát Khi xét mạch điện thay thế của các VT và so sánh với các điều kiện cần để xảy ra hiện tượng cộng hưởng sắt từ ta có: + Mạch điện VT chứa các thành phần điện dung và điểm cảm phi tuyến bao gồm: Điện dung Co của mạng điện máy phát và điện cảm phi tuyến của cuộn dây cao áp VT + Mạch điện VT chứa thành phần điện áp có thể thay đổi được đó là thành phần điện áp đầu cực máy phát, thành phần này có thể bị thay đổi khi xảy ra các sự cố trong mạch điện, hoặc do chế độ vận hành AQR- AVR, thay đổi nấc phân áp máy biến áp đầu cực. về cơ bản điện áp này có thể dao động trong khoảng : 19,95- 20,05kV. Bên cạnh đó, máy phát không phải là mạch điện có trung tính nối đất trực tiếp, dẫn đến điện áp có thể thay đổi mạnh khi xảy ra chạm đất 1 pha trong mạch điện máy phát, hoặc mất áp hoàn toàn nếu sự cố dẫn đến trip máy phát. + Mạch điện VT chứa thành phần tải thấp, đó là tải của VT ( chỉ khoảng 50VA). Do là máy biến điện áp đo lường, ở chế độ làm việc bình thường, VT làm việc gần như ở chế độ không tải, khi đó dòng điện sơ cấp gần như dùng để từ hóa lõi thép VT, do đó khi có hiện tượng gia tăng của điện áp pha, lõi thép VT có thể bị rơi vào vùng bão hòa có thể gây nên hiện tượng cộng hưởng sắt từ. 221
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 2.1.4.2. Mô hình và nguyên nhân cho hiện tượng cộng hưởng sắt từ tại Nghi Sơn Về cơ bản trong chế độ làm việc bình thường, điện áp phía đầu cực máy phát được duy trì trong khoảng 20,95-22,05 kV tức dải sai lệch khoảng 5% so với định mức, bên cạnh đó tỉ số V/f được tự động điều chỉnh trong dải cố định nên khả năng bị cộng hưởng trong chế độ làm việc bình thường là khó xảy ra. Thời điểm có khả năng gây nên việc cộng hưởng sắt từ nhất là ngay khi máy cắt đầu cực cắt ra. Mô hình hiện tượng như hình dưới: Hình 5: Mô hình cộng hưởng sắt từ đầu cực máy phát Hình 6. Mô hình cộng hưởng theo thời gian 222
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Tại thời điểm t1, ngay khi máy cắt đầu cực cắt ra, điện áp giảm đột ngột, điện dung C0 trên các pha máy phát thực hiện việc xả năng lượng qua cuộn dây phía sơ cấp VT1,2 làm dòng từ hóa VT 1,2 tăng cao, lõi thép VT1,2 rơi vào tình trạng quá bão hòa, gây nên hiện tượng tượng cộng hưởng sắt từ, tuy vậy hiện tượng sẽ tắt dần nhanh chóng nếu năng lượng của điện dung không được tích lũy trở lại, nguồn năng lượng này được duy trì nhờ vào Sđđ En từ phía máy biến áp( do vẫn duy trì được điện áp bình thường) thông qua điện dung kí sinh Cđ của máy cắt đầu cực GCB. Nhờ vậy dao động của cộng hưởng sắt từ sẽ duy trì thêm được nhiều chu kì nữa nhờ vào sự xả nạp của các thành phần điện dung C0 và Cđ trước khi tắt dần do V2
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Hình 6. Sơ đồ thay thế điện trở hãm cho VT có cuộn tam giác hở B. Đối với VT không có cuộn tam giác hở ở thứ cấp Hình 7. Sơ đồ thay thế điện trở hãm cho VT không có cuộn tam giác hở 224
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Với VT có 2 cuộn thứ cấp nối sao, điện trở hãm được đặt ở tất cả các pha đầu ra phía thứ cấp. Ta có giá trị tối thiểu của điện trở hãm R, và công suất của điện trở hãm PR : U s2 U s2 R ;P  kP  P R t m R (2) Trong đó: Us: điện áp định mức cuộn thứ cấp; Pt: Công suất định mức cuộn thứ cấp; Pm: công suất thực dùng cho đo lường và bảo vệ; K: hệ số tải danh định dải từ 0,25 đến 1 (lấy k=1). 2.2. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu thực tiễn. Dựa trên những trường hợp sự cố thực tế đã xảy ra ở nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn cũng như ở các nơi khác trên hệ thống điện. 2.3. Dự kiến kết quả đạt được  Xác định nguyên nhân thực tế và mô hình gây nên hiện tượng cộng hưởng sắt từ  Đề ra giải pháp cụ thể để tránh tình trạng lặp lại trong tương lai gây hư hỏng bất thường các VT ảnh hưởng đến chế độ vận hành và kinh tế. 3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Kết quả đạt được có thể áp dụng cho các hệ thống tương tự tránh khỏi hiện tượng hư hỏng do cộng hưởng sắt từ 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Ngày nay, việc sử dụng điện trở hãm đã trở nên phổ biến trên thế giới để phòng ngừa việc hư hỏng VT do cộng hưởng sắt từ. Điện trở hãm có ưu điểm không làm sai lệch kết quả đo lường phía thứ cấp của các VT do được đấu nối song song với đầu ra thứ cấp từ đó các chức năng bảo vệ và đo lường cũng ko bị ảnh hưởng. Vì vậy việc lắp thêm điện trở hãm sẽ không gây nên bất cứ tác động không mong muốn nào đến các chức năng hiện có đang sử dụng tín hiệu đầu ra của các VT. Ở tình trạng tiền cộng hưởng sắt từ, điện trở hãm đóng vai trò duy trì tải hãm cho các VT tránh tình trạng các VT làm việc như không tải làm mạch từ dễ dàng bị bão hòa trước các xung động điện áp của mạch cộng hưởng. 225
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Tổng Công ty Phát điện 1 (GENCO1), Công ty Nhiệt điện Nghi Sơn đã tạo điều kiện và kích lệ động viên trong quá trình thực hiện đề tài. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ferroresonance; Philippe FERRACCI; 1998 [2] Cộng hưởng sắt từ với máy biến áp đo lường trong hệ thống truyền tải điện; Lương Thành,Công ty Truyền tải điện 1, Xuất bản báo năng lượng Việt Nam,2013 226

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.