Bản trình bày - Công ty Thủy điện Đồng Nai
Download
Report
Transcript Bản trình bày - Công ty Thủy điện Đồng Nai
KIỂM NGHIỆM ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT MÁY
PHÁT SF400-66/16470 THỦY ĐIỆN SƠN LA
Đỗ Việt Bách
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN
NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH CỦA BÁO CÁO
• Từ lý thuyết
máy điện, phân tích và tính toán để kiểm nghiệm đặc tính công
suất cho máy phát nhà máy Thủy điện Sơn La. Có so sánh với bản vẽ nhà thầu
Alstom cung cấp để đảm bảo nghiên cứu là chính xác.
• Trên cơ sở đó tác giả đã viết phần mềm “Power characteristic curve 1.1” có tính
ứng dụng cao: Giúp tối ưu hóa chế độ vận hành, tra cứu, đào tạo, khảo sát năng
lực điều chỉnh công suất của các máy phát đồng bộ trên hệ thống điện với thông
số kỹ thuật khác nhau.
CÔNG SUẤT P – Q CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ CỰC LỒI
• Từ giản đồ vector điện áp ta suy ra công thức tổng
quát của máy phát đồng bộ cực lồi:
EU
U2 1
1
sin
P
sin 2 (1)
Xd
2 Xq Xd
(I )
EU
U2 1
1
U2 1
1
Q X cos 2 X X cos 2 2 X X
d
d
d
q
q
(2)
U E q jI d X d jI q X q
ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT NMTĐ SƠN LA
Thông số chính máy phát
SF400-66/16470 nhà máy
Thủy điện Sơn La:
𝑃đ𝑚 = 400𝑀𝑊
cos 𝜑 = 0.9
𝑋𝑑 = 107.4%
𝑋𝑞 = 70.6%
𝑋𝑑′ = 28.5%
Xét U = Uđm = 1pu
GIỚI HẠN QUÁ NHIỆT STATO
𝑆=
𝑃2 + 𝑄2 = 1𝑝. 𝑢
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
Gioi han qua nhiet Stato
Truc P(pu)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-1.5
-1
-0.5
0
Truc Q(pu)
0.5
1
1.5
Dòng điện chạy trên Stato bao gồm cả công suất hữu công P và công suất vô công Q, vẽ đường
tròn bán kính 1p.u lấy nửa đường tròn là phần P > 0 ta được giới hạn quá nhiệt Stato.
GIỚI HẠN CÔNG SUẤT CƠ CỦA TURBINE
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
𝑑𝑚
𝑆𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒
= 406.92
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han cong suat turbine
1
Truc P(pu)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Truc Q(pu)
Theo đặc tính máy phát SF400-66/16470 có thể phát P = 444.44MW, nhưng máy phát nhận
năng lượng cơ từ turbine nên chịu phụ thuộc vào công suất định mức và hiệu suất của turbine
GIỚI HẠN QUÁ NHIỆT ROTOR – QUÁ KÍCH THÍCH
• Là giới hạn bảo vệ quá nhiệt rotor
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
bằng cách khống chế dòng kích từ 𝐼𝑓
0.9
• Khi máy phát quá kích thích sẽ dẫn
0.7
• Quá kích từ là nguyên nhân gây ra
quá nhiệt máy phát.
0.8
Truc P(pu)
đến công suất vô công Q tăng, cuộn
dây rotor sẽ bị quá nhiệt, các thiết bị
nối vào đầu cực máy phát như biến
thế chính, máy biến áp tự dùng ... sẽ
bị quá kích thích, bão hòa từ hóa, và
gây quá nhiệt.
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han qua nhiet rotor
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-1.5
-1
-0.5
0
Truc Q(pu)
0.5
1
EmaxU
U2 1
1
P
sin
sin 2
Xd
2 X q X d
EmaxU
U2 1
1
U2 1
1
Q
cos
cos
2
Xd
2 X q X d
2 X q X d
Emax thỏa mãn P = 0.9 & S = 1
Emax = 1.7431 với δ = 0.452 ( 25.90deg )
1.5
GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH THEO LÝ THUYẾT
• Theo lý thuyết ổn định máy phát ổn
định với góc công suất 𝛿 ≤ 𝜋
là điểm giới hạn ổn
định theo lý thuyết (Pmax)
•
Vì 𝛿 = 𝜋
2
1
2
là điểm cực trị nên: Gán
𝑑𝑃
𝑑𝛿
đạo hàm của = 0, phương trình
trên xác định được nghiệm 𝛿𝑠
0.8
Truc P(MW)
• Ta xét 𝛿 = 𝜋
2
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100
120
Truc Delta
140
160
180
200
GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH THEO LÝ THUYẾT
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
Gioi han qua nhiet Stato
On dinh theo ly thuyet
Gioi han Emax Gioi han qua nhiet rotor
0.9
0.8
Truc P(pu)
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-1.5
-1
Qs U
-0.5
2
Xd Xq
Xd Xq
0
Truc Q(pu)
2
U
cos2 s
;
Xd
0.5
Ps
Xd Xq
Xq Xd
1
U 2 tan s sin 2 s
1.5
THIẾU KÍCH THÍCH MÁY PHÁT
•
Giới hạn thiếu kích thích được cài đặt trong miền công suất tác dụng P thấp & máy phát
hút Q nhỏ hơn một giá trị Qmin khi đó phản ứng phần ứng là trợ từ rất mạnh => dòng kích
từ 𝐼𝑘𝑡 đưa và rotor rất nhỏ => 𝐸𝑓 có thể nhỏ hơn ngưỡng tối thiểu AVR cảm nhận để đáp
ứng được (10%) làm cho máy phát có thể bị mất kích từ.
•
Thiếu kích thích dẫn đến nhận công suất Q từ lưới về, luợng Q càng lớn thì khả năng stator
bị quá dòng điện càng nhanh. Khi từ trường giảm đến mức làm cho máy phát không thể
chuyển công suất cơ thành công suất điện được nữa thì máy sẽ bị mất đồng bộ, tốc độ tăng
lên nhanh chóng làm cho máy bị vượt tốc. Nếu máy phát có công suất lớn sẽ gây mất ổn
định hệ thống.
•
Bảo vệ 40G ngăn chặn mất kích từ (thiếu kích thích) theo tổng trở R- X
THIẾU KÍCH THÍCH THEO BẢO VỆ 40G
F1P 0;
F1Q
E1P 0;
2
2
7.0175
'
Xd
0.285
E1Q
2
2
0.8220
'
2Xd Xd
2 1.074 0.285
Xa1 0.5 X 'd (unsat ) 0.5 0.285 0.1425
Xb1 Xd (unsat ) 1.074
THIẾU KÍCH THÍCH THEO BẢO VỆ 40G
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han thieu kich thich
On dinh theo ly thuyet
Gioi han Emax Gioi han qua nhiet rotor
0.9
0.8
Truc P(pu)
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-1.5
-1
-0.5
0
Truc Q(pu)
0.5
1
1.5
THIẾU KÍCH THÍCH THEO AVR
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han thieu kich thich
On dinh theo ly thuyet
Gioi han Emax Gioi han qua nhiet rotor
Thieu kich thich theo AVR
0.9
0.8
Truc P(pu)
0.7
0.6
0.5
0.4
X: -0.9709
Y: 0.2459
0.3
0.2
0.1
X: -0.8471
Y: 0
0
-1.5
-1
1 p.u ( I f ) 1028 A 1E
( I f ) 1140 A
-0.5
If
1140
E 1.109E
1028
0
Truc Q(pu)
0.5
E
10%
1
1.109 11.09
1
1.5
CÔNG SUẤT TỪ TRỞ
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
0.9
X: 0.4352
Y: 0.9013
0.8
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han thieu kich thich
On dinh theo ly thuyet
Cong suat tu tro
Gioi han Emax Gioi han qua nhiet rotor
Truc P(pu)
0.7
0.6
X: -0.8646
Y: 0.5121
0.5
0.4
X: -1.175
Y: 0.2427
0.3
0.2
0.1
0
-1.5
X: -0.822
Y: 0.007871
X: -1.416
Y: 0
-1
X: 0.6919
Y: 0.002108
-0.5
0
Truc Q(pu)
0.5
1
1.5
Công suất từ trở là đường chỉ trạng thái công suất mà máy phát có thể sản xuất khi
hoàn toàn mất tích từ (E = 0).
ỔN ĐỊNH THEO THỰC TẾ
• Là
đường ổn định khi máy phát SF400-66/16470 nối với hệ thống, ta xét ổn
định của máy phát được cộng thêm điện kháng MBA và đường dây.
• Vì hệ thống lớn hơn rất nhiều với máy phát, nên ta sẽ mô phỏng với 𝑋𝑑+ ≫, các
đường dây truyền tải công suất không có khe hở dọc trục & ngang trục của dây
cuốn trên mạch từ nên ta bỏ qua điện kháng ngang trục.
• Coi điện kháng ngang trục của hệ thống = điện kháng MBA.
X d X d X ht
• Ta có:
X q
X q X MBA
ỔN ĐỊNH THEO THỰC TẾ
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
1
Gioi han qua nhiet Stato
Gioi han thieu kich thich
On dinh theo ly thuyet
Cong suat tu tro
Gioi han Emax Gioi han qua nhiet rotor
On dinh theo thuc te
0.9
X: -0.4585
Y: 0.8884
0.8
Truc P(pu)
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-1.5
X: -1.168
Y: 0
-1
-0.5
0
Truc Q(pu)
0.5
1
1.5
ĐẶC TÍNH P – Q MÁY PHÁT SF400-66/16470
Dac tinh ly thuyet P Q may phat Thuy dien Son La
Đây là đặc tính máy phát với U = 18kV
Gioi
qua nhiet
Alstom cung cấp giá
trịhan
±5%
UđmStato
= 17.1 &
Gioi han thieu kich thich
18.9kV
On dinh theo ly thuyet
Nếu muốn thu thêmCong
Q bằng
đặt điện áp
suat tucách
tro
U < 17.10kV thì phải
hạn Gioi
dải han
thuqua
Q nhiet
bằngrotor
Gioigiới
han Emax
On dinh
thuc te→ Phần
bao nhiêu để máy phát
ổntheo
định?!
Thieu kich thich theo AVR
mềm “Power characteristic curve” được tác
giả viết với mục đích đó
X: -203.8
Y: 394.9
Truc P(MW)
400
X: -264.9
Y: 250.4
300
200
100
X: -365.3
Y: 0
0
-600
-400
-200
0
Truc Q(MVar)
200
400
600
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
POWER CHARACTERISTIC CURVE 1.1
GIAO DIỆN
PHẦN NHẬP THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Nhập điện áp (pu)
Phần nhập các thông số của
máy phát đồng bộ
PHẦN NHẬP THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Dữ liệu người dùng được nhập
vào các ô như hình bên.
Tích vào nút default
chương trình tự động
điền các thông số của
máy phát TĐSL
CHỌN ĐẶC TÍNH MUỐN VẼ
Tại các ô có thể nhập
thông số để thay đổi
(tham khảo trong báo cáo)
Chọn
tất cả
Hủy
tất cả
Tích vào đặc tính muốn vẽ, chương trình
sẽ lập tức vẽ đặc tính đó
Đồ thị đặc tính sẽ có cùng màu với đặc
tính chọn
ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH
Chỉ cho vẽ
1 đặc tính
Tắt
lưới
Chuyển từ đơn vị
tương đối sang đơn
vị có tên
ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH
Đồ thị các đặc tính được hỗ trợ bằng các
công cụ mạnh:
- Lấy tọa độ điểm chính xác
- Phóng to hoặc thu nhỏ
- Kéo đồ thị hoặc xoay 3D
TÍNH SĐĐ E VÀ GÓC ROTOR
Kết quả
Dữ liệu vào – Người dùng có thể thay đổi
Sai số
yêu cầu
Khoảng
chia Delta
Khoảng
chia Eq
LẶP
Sử dụng nếu
tính P < 0
VẼ ĐẶC TÍNH MÁY PHÁT Ở ĐIỆN ÁP = 16.64KV