Giáo trình Máy biến áp - Chương 4: Hòa đồng bộ các máy phát điện

• Điện áp sai khác ΔU= UL - UG < Upha như trong đồ thị véc tơ hình a/. Đồ thị véc tơ trường hợp điện áp máy phát cần hòa và lưới có trị số khác nhau . LU  GU  U . LU . LU  GU  U  GU  U   tI  cbI  I   cbI  cbI  U  SLU  SGU • Khi đó độ sai lệch điện áp ΔU sẽ tạo nên dòng cân bằng Icb có giá trị không quá lớn. Vì điện trở thuần cuộn dây phần ứng máy phát là không đáng kể nên dòng cân bằng sẽ nhanh pha hơn điện áp một góc là 900 điện. Lúc này trong cuộn dây máy phát đang nhận tải sẽ tồn tại một dòng điện İΣ = İT + İcb. Dòng này không nguy hiểm và có thể vượt trước điện áp pha .Trong máy lúc này có phản ứng phần ứng trợ từ. • Trường hợp nguy hiểm nhất là tần số khác nhau và pha ban đầu khác nhau như đồ thị vec tơ hình 5.1b/ . Lúc đó: • Biểu thức tức thời có dạng : uS = Δu = uL – uG = U1msinωLt – U2msinωFt Vì điện áp có biên độ như nhau nên sau khi biến đổi ta được : GL UUU   tUuu FLFLS 2 sin 2 cos2   • Gọi ωS = ωL - ωG là tần số trượt thì Δu sẽ thực hiện dao động theo hàm sin với tần số là ωS/2, tuy nhiên biên độ của dao động này lại đồng thời dao động theo hàm cos với tần số như đồ thị trên. Điện áp Δu này sinh ra dòng cân bằng chậm pha so với Δu một góc 900 điện. Dòng cân bằng được tính theo công thức : icb = Δu/jx” và trị số hiệu dụng được tính: Trong đó X” là điện kháng siêu quá độ. Dòng cân bằng này có thể lên tới hàng ngàn Ampe tùy thuộc vào điện áp và công suất máy phát. 2 GL   '''' 2 180sin2 X U X UIcb     Đường cong điện áp uL , uG và đường cong hiệu hai điện áp lưới và máy phát Lu Gu Lu Gu t GL uuu  t s 2 Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp của máy phát UF được thực hiện bằng cách thay đổi dòng kích từ của máy, còn tần số fF của máy được điều chỉnh bằng cách thay đổi mômen quay (tốc độ) của động cơ sơ cấp kéo máy phát. Sự trùng pha giữa điện áp của máy phát và điện áp của lưới được kiểm tra bằng đèn, vonmét chỉ không hoặc dụng cụ đồng bộ. 4. Các phương pháp hòa đồng bộ 4. Các phương pháp hòa đồng bộ 4.1. Hòa đồng bộ chính xác: là phương pháp đưa một máy phát đã được kích từ đến điện áp định mức vào công tác song song với các máy phát khác. Hòa đồng bộ chính xác là tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái tất cả bốn điều kiện phải được thỏa mãn. Để kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát công tác song song có các phương pháp sau : 4.1.1. Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu ánh sáng đèn. 4.1.1.1. Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn ‘tối’. 4.1.1.2. Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay. 4.1.2. Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu điện từ. - Hòa bằng tay - Dùng bộ hòa đồng bộ tự động 4.2. Hòa tự đồng bộ: là quá trình đóng máy phát chưa được kích từ vào công tác song song với các máy phát khác sau khi đã quay máy phát đến tốc độ định mức sau đó mới kích từ lên điện áp định mức. Phương pháp này gây ra xung dòng lớn 4.1.1. Hoà đồng bộ bằng bộ hoà đồng bộ kiểu ánh sáng đèn. Bộ hoà này dùng cho các máy phát điện có công suất nhỏ. Có hai kiểu nối các đèn trong bộ hoà: kiểu nối “tối” (hình a) và kiểu ánh sáng đèn “quay” (hình b). Sơ đồ hoà đồng bộ máy phát điện kiểu nối “tối” (a) và kiểu ánh sáng đèn “quay” (b) a) F2F1 A B C V D1 D2 3 1 2 + - it1 + - it2 b) F2 A B C Đến F1 2 D2 1 3 + - it2 4.1.1.1. Hoà đồng bộ bằng bộ hoà kiểu ánh sáng đèn nối theo kiểu nối tối. Trong sơ đồ hình 13-6a, F1 là máy phát điện đang làm việc, F2 là máy phát điện cần ghép song song với máy phát F1. Bộ hoà kiểu ánh sáng đèn được hình thành bởi ba ngọn đèn 1, 2 và 3. Các đèn của bộ hoà được nối giữa hai đầu tương ứng của cầu dao D2. Trong quá trình hoà, phải điều chỉnh đồng thời điện áp UF và tần số fF của máy phát F2. Điện áp máy phát UF được kiểm tra theo điều kiện UF = UL bằng vôn mét V có cầu dao đổi nối. Tần số và thứ tự pha được kiểm tra bằng bộ đồng bộ với ba đèn 1, 2 và 3. Hình 13-6. Sơ đồ hoà đồng bộ MFĐ dùng bộ hoà nối theo kiểu nối “tối” a) F2F1 A B C V D1 D2 3 1 2 + - it1 + - it2 • Điện áp đặt vào ba đèn chính là hiệu số các điện áp pha tương ứng của máy phát và của lưới (hình 13-7a). • Hai hình sao điện áp của máy phát và của lưới đang quay với tốc độ ωF = 2πfF và ωL = 2πfL. • Khi tần số fF ≠ fL thì điện áp đặt vào các đèn UF - UL sẽ có tần số fF - fL. • Nếu thứ tự pha của máy phát và của lưới giống nhau thì điện áp đặt vào ba đèn sẽ giống nhau và thay đổi trong phạm vi 0 ≤ ΔU ≤ 2UF, cả ba đèn sẽ cùng tối và cùng sáng như nhau với tần số fF - fL. • Điều chỉnh tần số fF của máy phát F2 sao cho chu kỳ sáng và tối bằng 3 ÷ 5 giây, chờ lúc các đèn tắt hẳn (là lúc điện áp của máy phát và của lưới trùng pha nhau) thì đóng cầu dao hoà D2, việc ghép song song máy phát với lưới được hoàn thành. a) FAU LAU LBU FBU CFU CLU F L 1U 2U 3U Hình 13-7. Đồ thị véc tơ điện áp khi nối theo kiểu nối “tối” Khi sử dụng hệ thống đèn nối ‘tối’ ta cần thực hiện như sau: - Kiểm tra sự bằng nhau của tần số lưới và tần số máy phát định hòa bằng tần số kế. - Kiểm tra sự bằng nhau của điện áp máy phát định hòa và điện áp của lưới bằng vôn kế. - Kiểm tra thứ tự pha như nhau bằng cách quan sát các bóng đèn. Đây là hệ thống đèn nối ‘tối’ nên khi thứ tự pha như nhau thì các bóng đèn sẽ tắt sáng đồng thời. - Kiểm tra véc tơ điện áp các pha tương ứng đã trùng là thời điểm các bóng đèn cùng tắt, và đó là thời điểm đóng máy phát lên mạng. • Thực tế, các bóng đèn thường được sử dụng là các loại bóng đèn sợi đốt vì thế không phải chờ đến khi điện áp đặt lên nó về zero đèn mới tắt mà nó đã mất ánh sáng trước đó. Để nâng cao độ tin cậy cho thời điểm đóng aptomat, thường người ta bố trí thêm đồng hồ V0, đồng hồ này cũng chỉ giá trị hiệu dụng U nên thời điểm đóng aptomat tốt nhất là khi các đèn đã mất ánh sáng và V0 chỉ zero. Người thao tác sẽ có tính toán để trừ đi thời gian trễ do thao tác cơ khí chậm. Khi aptomat được đóng lên lưới, quá trình hòa kết thúc. 4.1.1.2. Hoà đồng bộ bằng bộ hoà nối theo kiểu ánh sáng đèn “quay” Khi hoà đồng bộ theo kiểu ánh sáng đèn “quay” (hình 13-6b) thì hai trong ba đèn phải được nối vào các đầu không tương ứng của cầu dao D2, ví dụ đèn 2 và đèn 3. Nếu thứ tự pha giống nhau thì khi tần số fF ≠ fL, các đèn 1, 2, 3 sẽ lần lượt thay nhau sáng, tối tạo thành ánh sáng đèn “quay”. Sở dĩ như vậy là vì điện áp đặt vào các đèn không bằng nhau, chúng thay đổi lần lượt trong phạm vi 0 ≤ ΔU ≤ 2UF như trên hình 13-7b. b) F2 A B C Đến F1 2 D2 1 3 + - it2 Hình 13-6b. Hoà đồng bộ MFĐ dùng bộ hoà kiểu ánh sáng đèn “quay” • Khi fF > fL, ánh sáng quay theo chiều này thì khi fF < fL ánh sáng quay theo chiều ngược lại. • Điều chỉnh cho fF = fL và tốc độ ánh sáng quay thật chậm (fF ≈ fL), chờ đến khi đèn không nối chéo (đèn 1) tắt hẳn, các đèn nối chéo (2 và 3) sáng bằng nhau (đó là lúc các điện áp của máy phát và của lưới trùng pha nhau) thì đóng cầu dao hoà D2. • Chú ý: Khi hoà dùng bộ hoà kiểu ánh sáng đèn, nếu nối theo sơ đồ nối “tối” mà nhận được kết quả là ánh sáng đèn “quay” hoặc khi nối theo sơ đồ ánh sáng đèn “quay” mà kết quả nhận được các đèn cùng sáng cùng tối thì thứ tự pha của máy phát đã khác thứ tự pha của lưới. Trong trường hợp đó chỉ cần tráo hai trong ba pha của máy phát điện nối với cầu dao D2 là được. Hình 13-7. Đồ thị véc tơ điện áp khi nối theo kiểu ánh sáng đèn “quay” b) FAU LAU LBU FBU CFU CLU F L 1U 2U 3U 4.1.2. Hoà đồng bộ bằng bộ đồng bộ kiểu điện từ Ở các nhà máy điện có đặt các máy phát có công suất lớn, để kiểm tra các điều kiện ghép song song máy phát điện vào lưới người ta dùng bộ đồng bộ kiểu điện từ, gọi là cột đồng bộ. Cột đồng bộ gồm ba dụng cụ đo sau: một vôn mét có hai kim, một kim chỉ UF và một kim chỉ UL, một tần số kế có hai kim để chỉ đồng thời tần số máy phát fF và tần số lưới fL và một đồng bộ kế làm việc theo nguyên lý từ trường quay có kim quay với tần số fF - fL. Tốc độ quay của kim đồng bộ kế phụ thuộc vào trị số fF - fL, chiều quay của kim thuận hay ngược chiều kim đồng hồ tuỳ thuộc vào fF > fL hay fF < fL. Trong quá trình hoà, điều chỉnh cho fF = fL và kim quay thật chậm (fF ≈ fL), thời điểm đóng cầu dao hoà là lúc kim của đồng bộ kế trùng với vạch thẳng đứng và hướng lên trên. Việc hoà đồng bộ chính xác máy phát điện đòi hỏi nhân viên vận hành phải thao tác thật thành thục và tập trung chú ý cao độ để tránh thao tác nhầm, nhất là khi trong lưới đang có sự cố. Để giảm nhẹ công việc cho nhân viên thao tác và tránh nhầm lẫn có thể xảy ra sự cố, ta có thể dùng bộ hoà đồng bộ tự động: Tự động điều chỉnh UF và fF của máy phát và tự động đóng cầu dao khi các điều kiện hoà được đảm bảo. Vì khi trong lưới đang có sự cố, UL và fL luôn thay đổi nên quá trình hoà tự động thường kéo dài 5 đến 10 phút. 4.1.2.1. Các thiết bị hòa đồng bộ kiểu điện từ a. Đồng bộ kế Cấu tạo và nguyên lý hoạt động - Cấu tạo: Lõi từ số 1 được chế tạo như hình chữ Z đặt trong cuộn dây, cuộn dây này được nối với thanh cái mà máy phát sẽ phải công tác song song với các máy phát khác đang cấp điện cho thanh cái đó. Lõi từ 1 có thể quay quanh gối đỡ 3. Phía ngoài cuộn 2 được đặt cuộn dây 4 và 5 lệch pha nhau 1 góc 1200 điện và được đấu với máy phát định hòa. Sau khi đóng mạch đưa đồng bộ kế vào hoạt động, dòng chạy trong các cuộn dây sẽ tạo thành 1 từ trường quay. Lõi từ 1 sẽ được quay theo chiều nhất định phụ thuộc vào tần số của điện áp trên thanh cái lớn hơn hay nhỏ hơn tần số của điện áp máy phát định hòa. - Nguyên lý hoạt động: • Nếu gọi: fL là tần số của điện áp thanh cái. fF là tần số của điện áp máy phát định hòa. thì: + Nếu fF > fL thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều kim đông hồ. + Nếu fF < fLthì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều ngược chiều kim đông hồ • Tốc độ quay của kim tỷ lệ với hiệu tần số của lưới và máy phát. • Tại thời điểm tần số fF = fL và các véc tơ điện áp pha tương ứng trùng nhau thì kim số 6 sẽ cố định tại vị trí 0. Sơ đồ cấu tạo và cách mắc đồng bộ kế 5 4 2 3 6 1 2 5 6 15 4 G 3 ~ T S R b. Bộ hòa đồng bộ tự động • Ứng dụng. CSQ là một thiết bị điện tử tích hợp cả hai chức năng kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ chính xác và thực hiện hòa đồng bộ. Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ được cung cấp như một thiết bị hỗ trợ quá trình hòa đồng bộ bình thường. Nó ngăn chặn quá trình hòa đồng bộ máy phát lên lưới khi các thông số có thể điều chỉnh được vượt quá giá trị cho phép.Bằng việc ngăn chặn việc hòa đồng bộ không đúng nó làm giảm nguy cơ gây hư hỏng cho lưới điện và thiết bị chuyển mạch. RSQ là thiết bị hòa đồng bộ bằng điện tử không có rơ le kiểm tra điều kiện hòa . • Chức năng: Ở phía đằng sau của CSQ được thiết kế để có thể chỉnh định các thông số : sự sai khác điện áp, góc lệch pha và thời gian trễ. Khi sự sai khác điện áp trong dải đặt trước, các đèn LED màu đỏ (được đánh dấu ΔV) ở phía trước sẽ tắt, khi góc lệch pha trong khoảng đặt trước và cả điện áp máy phát và lưới đạt trên 75% điện áp định mức, đèn LED màu xanh (được đánh dấu SYNC) sáng, rơ le được đóng sau thời gian trễ đặt trước. Khoảng tham số có thể điều chỉnh được đặt đủ để đảm bảo an toàn, tuy nhiên rơ le kiểm tra hòa đồng bộ chỉ sử dụng cho các aptomat có thời gian đóng nhỏ hơn 200ms. Phía trước của CSQ có một đèn LED chỉ thị sự sai khác pha giữa thanh cái (lưới) và máy phát. Bằng cách thiết kế có một sự thay đổi dần cường độ sáng theo thứ tự của các đèn LED tạo thành vòng quay hướng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. C. Cột đồng bộ sử dụng ghép chung với bộ hòa đồng bộ tự động C1. Hòa đồng bộ máy phát vào thanh cái Sơ đồ hòa một máy phát vào thanh cái có hình như bên cạnh • Trong hình trên, phía dưới nối vào 3 pha ABC của máy phát. Phía trên nối vào ABC của thanh cái. Giả sử thanh cái máy phát và máy phát đều được đo lường bằng một máy biến thế đo lường nối hình V/V. • Người ta chỉ cần nối đất pha b phía thứ cấp của cả 2 phía, và nối a1, b1 vào một phía của cột đồng bộ, a2, b2 vào phía kia của cột đồng bộ. Như vậy b1 và b2 đương nhiên được nối với nhau. Có thể thấy khi máy phát đồng bộ với nhau thì: - Điện áp a1 bằng với a2, (V1 = V2) - Tần số a1 bằng với a2, (Hz1 = Hz2) - Góc pha a1 trùng với a2, (SS chỉ 12 giờ) - 2 bóng đèn trên cột đồng bộ tắt. Rơ le đồng bộ, có 2 loại, là rơ le tự động đồng bộ và rơ le kiểm soát đồng bộ (chống hòa sai). Khi 3 điều kiện trên thỏa thì rơ le sẽ xuất ra một lệnh đi đóng máy cắt. C2. Hòa đồng bộ máy phát vào lưới thông qua máy biến áp Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay, ít khi người ta nối nhiều máy phát vào một thanh cái máy phát. Khuynh hướng chung là thiết kế hợp bộ máy phát - máy biến thế. Hình dưới đây cho thấy máy phát nối với máy biến thế lực qua máy cắt đầu cực. C2.1. Máy biến áp đấu nối sao / tam giác 1 giờ • Trong trường hợp này, để tiết kiệm, người ta sẽ không đặt bộ biến thế đo lường trung thế ở giữa máy cắt và máy biến thế, mà sử dụng luôn bộ biến áp phía cao thế để so sánh. • Tương tự, hình bên, cũng máy biến thế sao tam giác 1 giờ. Nhưng máy phát được nối trực tiếp với máy biến áp. Máy cắt hòa điện đặt phía cao thế. Người ta cũng không đặt biến thế đo lường giữa máy cắt và máy biến thế. Mà sử dụng luôn biến thế đo lường của máy phát để so sánh. • Khi đặt mạch so sánh như vậy, lợi điểm là tiết kiệm được một bộ biến áp đo lường, vốn rất đắt, và chiếm chỗ. Nhưng sẽ nảy sinh ra 2 vấn đề là pha và biên độ. Về pha, máy biến áp lực thường có tổ đấu dây sao / tam giác 1 giờ hoặc 11 giờ. Nghĩa là khi đồng bộ, điện áp phía cao thế và trung thế sẽ lệch nhau 30 độ. Vì thế, phải lấy tín hiệu sao cho phù hợp. Như hình trên, là phía cao thế lấy điện áp a2-n và phía hạ thế lấy tín hiệu điện áp dây a1-b1. Cách lấy như vậy sẽ bù trừ pha sao cho dù điện áp sơ cấp lệch nhau 30 độ, nhưng điện thế thứ cấp đưa vào hệ thống hòa cũng đồng pha. Về biên độ, do phía cao thế lấy điện thế pha, nên bị suy giảm đi căn 3 lần. Hơn nữa, các tỳ số biến thế đo lường không hoàn toàn phối hợp với tỷ số biến thế lực. Do đó phải sử dụng thêm một bộ biến thế đo lường phụ ở 1 trong 2 phía. Thường là đặt ở phía lấy điện thế pha, và tăng thế lên cho đủ định mức rơ le. C2.2. Máy biến áp đấu nối Sao / tam giác 11 giờ • Các hình dưới đây tương tự như 2 hình trên, nhưng nối với máy biến thế lực sao / tam giác 11 giờ. Điện thế phía cao thế được lấy điện thế pha, c2-n2, và phía trung thế lấy điện áp dây c1-b1 4.2. Phương pháp hoà tự đồng bộ. Ghép song song máy phát với lưới điện thep phương pháp tự đồng bộ được tiến hành như sau: Quay máy phát không được kích thích (UF = 0) với dây quấn kích thích được nối tắt qua điện trở diệt từ đến tốc độ xấp xỉ tốc độ đồng bộ (sai khác khoảng 2%), không cần kiểm tra tần số, trị số và góc pha của điện áp, đóng cầu dao ghép máy phát vào lưới điện. Sau đó lập tức đóng kích thích cho máy phát điện, do tác dụng của mômen đồng bộ, máy phát được lôi vào đồng bộ (fF = fL), việc ghép máy phát vào làm việc song song với lưới được hoàn thành. Chú ý: Việc đóng cầu dao nối máy phát chưa được kích thích với lưới có UL tương đương với trường hợp ngắn mạch đột nhiên của lưới. Tuy nhiên, do trên lưới có tổng trở của các phần tử (như máy biến áp tăng áp, đường dây ) và tổng trở của bản thân máy phát điện nên dòng điện xung chạy trong máy phát điện không vượt quá ba hoặc bốn lần dòng điện định mức. • Vì dây quấn kích thích được nối tắt qua điện trở diệt từ nên dòng điện xung quá độ giảm rất nhanh (hình 24-3). • Phương pháp hoà tự đồng bộ chỉ được phép sử dụng trong trường hợp Ixg < 3,5 Iđm Hình 24-3. Sự thay đổi của U, I, it của máy phát 100000 kW khi hoà tự đồng bộ vào lưới điện I* U* it* 3 2 1 0 U* I* it* U* = 1 40 60 120 160 t • Điểm đặc biệt của phương pháp hòa tự đồng bộ là vào thời điểm đóng máy phát vào hệ thống sẽ kéo theo sự tăng vọt của dòng điện • Dòng cân bằng khi hòa tự đồng bộ xấp xỉ dòng ngắn mạch 3 pha ở đầu cực máy phát và nó nhỏ hơn dòng cân bằng lớn nhất khi hòa đồng bộ chính xác. Đóng máy phát bằng phương pháp hòa tự đồng bộ cũng làm giảm thấp điện áp ở đầu cực của máy phát, ảnh hưởng không tốt đến sự làm việc của các hộ tiêu thụ nối với thanh góp điện áp máy phát của nhà máy điện. Sơ đồ hòa tự đồng bộ máy phát điện a) Sơ đồ nối điện b) Sơ đồ thay thế • Ưu điểm chính của phương pháp hòa tự đồng bộ là có khả năng đóng máy phát vào mạng khá nhanh so với phương pháp hòa chính xác. Điều này đặc biệt quan trọng khi đống máy phát trong điều kiện sự cố của mạng điện, lúc ấy cần phải đóng nhanh máy phát dự trữ. 4.2.1. Thiết bị hòa tự đồng bộ • Ở các nhà máy nhiệt điện, việc hòa tự đồng bộ được thực hiện nửa tự động do sự phức tạp tự động khởi động các phần nhiệt của nhà máy từ trạng thái tĩnh. Ở các nhà máy thủy điện, người ta áp dụng các thiết bị tự động khởi động các tổ máy phát thủy điện, vì vậy có thể sử dụng các thiết bị hòa tự đồng bộ tự động cũng như nửa tự động. • Thiết bị hòa tự đồng bộ nửa tự động đảm bảo tự động đóng máy cắt của máy phát chưa được kích từ khi tần số quay của máy phát gần bằng tần số quay của các máy phát khác đang làm việc. Việc điều chỉnh tần số quay của máy phát trước khi đóng vào có thể được tiến hành bằng tay bằng cách tác động đến bộ điều chỉnh tốc độ quay của tuabin, máy phát được kích từ sau khi đóng máy cắt của nó. • Dưới đây, chúng ta khảo sát thiết bị hòa tự đồng bộ nửa tự động áp dụng ở các nhà máy nhiệt điện. • Phần tử chính của thiết bị (hình dưới) là rơle hiệu tần số Rf, có nhiệm vụ kiểm tra độ lệch tần số của điện áp máy phát và hệ thống. Cuộn I của Rf nối vào máy biến áp 1BU của máy phát và nối nối tiếp với điện trở R1. • Cuộn II của Rf nối với máy biến áp 2BU của hệ thống. • Thiết bị hòa tự đồng bộ nửa tự động được đưa vào làm việc bằng cách chuyển khóa điều khiển K sang vị trí Đ, đóng mạch 1BU, 2BU, mạch thao tác một chiều và mạch đầu ra. • Khi chưa được kích từ, trị số điện áp dư của mỗi máy phát một khác nha. Để điện áp từ 1BU của các máy phát khác nhau đưa đến cuộn I của rơle Rf gần bằng nhau, mối máy phát được hiệu chỉnh với một trị số điện trở R1 khác nhau. Việc điều chỉnh biến trở R1 được thực hiện khi hiệu chỉnh thiết bị. Sơ đồ thiết bị hòa tự đồng bộ nửa tự động a) Mạch xoay chiều b) Mạch thao tác • Vào lúc đưa điện áp đến các cuộn dây của rơle Rf, tiếp điểm của rơle có thể đóng ngắn hạn. Để loại trừ tác động không đúng của thiết bị, cuộn dây I và II của Rf được nối vào 1BU và 2BU không cùng một lúc: trước tiên nối cuộn dây II, sau đó một thời gian (khoảng vài giây) được hiệu chỉnh ở tiếp điểm RT1 của rơle thời gian RT, cuộn dây I được nối vào nhờ rơle trung gian 3RG (qua tiếp điểm 3RG2). Ngoài ra thời gian duy trì của tiếp điểm RT2 trong mạch gồm các tiếp điểm Rf1 và Rf2 cần thiết để loại trừ sự tác động không đúng của rơle vào lúc đưa điện áp đến cuộn I của rơle Rf. • Khi tần số trượt bằng tần số khởi động của rơle Rf, rơle đầu ra 1RG của thiết bị sẽ khởi động và tự duy trì bằng tiếp điểm 1RG11. Tiếp điểm 1RG3 khép mạch đóng máy cắt 1MC của máy phát. Sau khi đóng 1MC, áptômát diệt từ ADT của máy phát đóng lại đưa kích từ đến cuộn dây rôto máy phát (trạng thái đóng của máy phát được kiểm tra bằng tiếp điểm phụ 1RC1). Máy phát đã được kích từ và sẽ được kéo vào làm việc đồng bộ. • Rơle 1RG tự giữ để đảm bảo đóng chắc chắn 1MC và ADT của máy phát. Rơle trung gian 2RG khi trở về có thời gian chậm trễ nhằm giới hạn độ dài tín hiệu đi đóng 1MC và ADT. Rơle Rf không được tính toán để chịu đựng lâu dài điện áp định mức từ 1BU của máy phát đã được kích từ. Do vậy, để loại trừ tác hại đến cuộn dây I của nó, tiếp điểm 3RG2 sẽ mở mạch cung cấp cho cuộn dây I sau khi 3RG trở về do 1RG2 mở ra. Rơle RU nhận điện áp từ 1BU có nhiệm vụ khóa mạch đưa điện áp định mức của máy phát được kích từ đến cuộn I của rơle Rf trong tường hợp xảy ra thao tác nhầm lẫn của vận hành viên (đóng kích từ trước khi đóng máy phát vào hệ thống). Tiếp điểm RU mở mạch cuộn dây RT và nhờ vậy loại trừ khả năng khởi động của 3RG. 5. Các biện pháp kiểm tra các điều kiện đồng bộ 5. Các biện pháp để kiểm tra các điều kiện đồng bộ • Các điều kiện về điện áp và điều kiện về tần số, có thể kiểm tra bằng các dụng cụ đo trực tiếp như Vôn kế, Tần số kế. Nhưng các điều kiện về pha: thứ tự pha và đồng vị pha (góc lệch pha) cần phải kiểm tra nghiêm ngặt hơn. Đồng vị pha trong máy phát Đối với máy phát được hòa đồng bộ vào hệ thống lưới, điều kiện tiên quyết là thứ tự pha phải hoàn toàn chính xác. Như vậy chỉ cần 1 pha của máy phát có góc lệch so với pha tương ứng của lưới =0 thì đã đạt điều kiện về đồng vị pha. Trong trường hợp này, đồng vị pha sẽ được xác định khi máy phát đã quay đến đủ tốc độ định mức và điện áp cũng đạt đến giá trị định mức. Khi đó, do tần số của máy phát và tần số của lưới thường luôn dao động trong phạm vi nhỏ, nên rất khó bằng nhau trong một thời gian dài, mà sẽ có sai lệch nhỏ. Với sự khác biệt về tần số như thế, nên góc lệch pha giữa hai máy sẽ thay đổi liên tục. • Vì thế các thao tác đóng máy cắt điện để hòa đồng bộ vào lưới rất có nhiều rủi ro không đúng góc pha. Khi đóng máy cắt ở trạng thái góc pha không đúng, dòng điện máy phát sẽ rất lớn và có dạng xung. Mômen điện từ trong máy phát cũng thay đổi đột ngột, rất dễ gây hư hỏng cho máy, và gây mất ổn định cho lưới. Để bảo đảm đồng vị pha, ngoài việc dùng các hệ thống đo lường chính xác, trên mạch điều khiển máy cắt cần có lắp đặt rơ le hòa đồng bộ, hoặc rơ le chống hòa sai. Đồng vị pha trong hai hệ thống lưới Đối với các hệ thống phân đoạn, hệ thống lưới mạch vòng, thì đồng vị pha đã được xác định ngay khi thiết kế. Tuy nhiên do những sai lệch về điện áp giáng trên đường dây, trên tổng trở ngắn mạch của máy biến áp, do phối hợp các tổng trở các máy biến áp trong mạch vòng không tốt và do sự phân bố tải trước khi đóng, nên góc pha giữa 2 đầu máy cắt có thể khác 0. Nhưng thường là ít thay đổi trong thời gian ngắn. Trong trường hợp này, đóng máy cắt sẽ không gây ra ảnh hưởng gì lớn, ngoại trừ một vài điểm nào đó có khả năng quá tải. Đối với một số vùng liên kết với hệ thống lưới bằng 1 đường duy nhất, hoặc nhiều đường nhưng do sự cố đã rã toàn bộ, thì khi đóng lại, góc pha sẽ không còn 0 nữa. Khi đó, góc pha sẽ thay đổi liên tục, vì 2 tần số lúc ấy sẽ không còn bằng nhau. Đóng máy cắt lúc đó phải đầy đủ các điều kiện về tần số như hòa đồng bộ máy phát điện. Và thường rất khó, khó hơn hòa đồng bộ máy phát. Vì muốn thay đổi tần số của một trong 2 hệ thì không thể tác động tại chỗ được, mà phải liên hệ từ xa. • Để bảo đảm đồng vị pha, trên mạch điều khiển các máy cắt ấy phải có lắp đặt rơ le hòa đồng bộ, hoặc rơ le chống hòa sai. Đối với trường hợp thứ nhất, rơ le có thể chỉnh định với khoảng cho phép khá rộng: góc pha có thể sai từ 5 đến 10 độ, điện áp cho phép sai từ 5 đến 10%. Có thể cho phép hoặc không cho phép đóng trong trường hợp live line dead bus, live bus dead line... một số máy cắt còn cho phép đóng cả trong trường hợp dead line dead bus. Đối với trường hợp thứ hai, thì yêu cầu có lẽ sẽ nghiêm ngặt hơn. 6. Thao tác hòa đồng bộ bằng tay 6. Thao tác hòa đồng bộ bằng tay 6.1. Kiểm tra thứ tự pha Đầu tiên, phải bảo đảm cả hai phía đều đúng thứ tự pha. Bạn có thể kiểm tra thứ tự pha bằng các cách như sau: 1/. Đồng hồ đo thứ tự pha. 2/. Kiểm tra chiều quay của 1 động cơ trên thanh cái khi dùng điện lưới. Sau đó mở điện lưới ra, đóng điện máy phát vào, và kiểm lại thứ tự pha. 3/. Dùng 2 volt kế đo và so sánh khi chưa hòa đồng bộ (Dùng volt kế kim). Một cái đo giữa pha A của máy và pha A của lưới. Cái còn lại đo lần lượt giữa B máy và B lưới, rồi đến C máy và C lưới. Khi máy chạy, các đồng hồ này sẽ thay đổi từ 0 đến 2 lần Upha đm. Nhưng điều kiện bắt buộc là chúng phải tăng và giảm đồng thời. Thật chính xác là phải tăng lên max cùng lúc, và giảm xuống 0 cùng lúc. Khi đó thì hai đầu cầu dao sẽ đúng thứ tự pha với nhau. Trong trường hợp không đồng thời, bạn thử đổi lại: Một đồng hồ vẫn đo A và A. Đồng hồ còn lại đo B máy và C lưới, hoặc C máy và B lưới. Nếu trong trường hợp này nó lại lên xuống đồng đều, thì chắc chắn là ngược thứ tự phase hai đầu. Sau khi kiểm tra đúng thứ tự pha, có thể đấu nối chắc chắn mạch nhất thứ, và không phải lo lắng gì về thứ tự pha sau này nữa. 6.2. Kiểm tra điện áp Việc này thì đơn giản, chỉ cần 2 đồng hồ Volt lắp ở hai đầu. Tuy nhiên có thể dùng một đồng hồ volt đo giữa pha a của máy và phase A của lưới. Khi điện thế x