Trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy thuỷ điện nói riêng, vấn đề duy trì điện áp đầu cực máy phát ổn định (liên quan đến ổn định tần số nguồn điện phát ra của máy phát) và bằng với giá trị điện áp định mức là rất quan trọng. Hệ thống điều chỉnh kích từ máy phát có chức năng duy trì ổn định điện áp máy phát khi máy phát vận hành song song với hệ thống điện hoặc vận hành đôc lập tương ứng với các máy cắt đường dây truyền tải đóng hoặc mở. Khâu quan trọng nhất trong hệ thống điều khiển là các cầu chỉnh lưu thyristor và bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR- Automatic Voltage Regulator). Hệ thống kích từ của SIEMENS dùng trong các nhà máy điện là hệ thống kích từ tĩnh ( THYRIPOL ).

  1. Tổng quan về hệ thống kích từ

Chức năng cơ bản của hệ thống kích từ là cung cấp dòng một chiều cho cuộn dây kích từ tạo từ trường của máy phát điện. Hệ thống kích từ được điều khiển và bảo vệ nhằm đáp ứng công suất kháng cho hệ thống thông qua sự điều khiển điện áp bằng cách điều khiển dòng điện kích từ. Hiện nay có các loại hệ thống kích từ như sau :

    • Hệ thống kích từ một chiều: hệ thống này sử dụng máy phát điện một chiều cung cấp dòng điện cho cuộn dây kích từ ở rotor của máy phát điện đồng bộ thông qua vành trượt và chổi than.
    • Hệ thống kích từ xoay chiều: hệ thống này thường sử dụng máy phát xoay chiều như là nguồn năng lượng kích từ của máy phát điện chính. Hệ thống này còn được gọi là hệ thống kích từ không chổi than.
    • Hệ thống kích từ tĩnh: Cung cấp cho cuộn dây kích từ là bộ chỉnh lưu có điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu không điều khiển. Đối với hệ thống sử dụng bộ chỉnh lưu Thyristor gọi là hệ thống kích từ

 

2. Hệ thống kích từ tĩnh

Hệ thống kích từ tĩnh là hệ thống tiên tiến nhất hiện nay với ưu điểm nổi bật là giá thành rẻ và không cần bộ phận quay. Hệ thống này có cấu tạo gồm một máy biến áp cho hệ thống kích thích, bộ chỉnh lưu và bộ điều chỉnh điện áp tự động như sơ đồ hình 1. . Trong sơ đồ có hai bộ điều chỉnh độc lập : Bộ điều chỉnh xoay chiều và bộ điều chỉnh một chiều. Bộ điều chỉnh xoay chiều có chức năng duy trì ổn định điện áp đầu ra máy phát điện chính bằng giá trị đặt. Bộ điều chỉnh xoay chiều có chức năng duy trì ổn định điện áp kích từ bằng giá trị đặt. Bộ điều chỉnh một chiều được điều chỉnh bằng tay sẽ được đưa vào vận hành khi bộ điều chỉnh xoay chiều hỏng.

Cấu trúc hệ thống kích từ tĩnh

Để duy trì điện áp đầu cực máy phát ổn định và bằng với giá trị định mức thì bộ điều chỉnh điện áp tự động có các nhiệm vụ sau:

  • Điều chỉnh điện áp máy phát điện.
  • Giới hạn tỷ số điện áp / tần số.
  • Điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện.
  • Bù trừ sụt điện áp trên đường dây.
  • Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất phản kháng, đề cân bằng sự phân phối công suất phản kháng giữa máy phát trong hệ thống khi máy phát điện vận hành với lưới điện.
  • Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ thống, khi máy nối lưới.
  • Đảm bảo kích thích khi có sự cố trên lưới.
  1. Hệ thống kích từ tĩnh của Siemens ( THYRIPOL )

Hệ thống kích từ tĩnh của Siemens ( THYRIPOL ) được ứng dụng trong các nhà máy nhiệt điện và thủy điện, nhà máy điện hạt nhân với các ưu điểm nổi bật:

  • Hệ thống có thiết kế nhỏ gọn nên sử dụng ít không gian.
  • Dịch vụ bảo dưỡng tối ưu và có thể chuẩn đoán từ xa thông qua giao diện người dùng cao cấp.
  • Có thiết kế dạng module nên có thể đáp ứng các yêu cầu của dự án.
  • Tính sẵn sàng cao, khả năng đáp ứng nhanh và có thể dễ dàng thay thế.
  • Hệ thống phù hợp với các thiết bị tiêu chuẩn khác của Siemens như SIMATIC S7, SINAMICS DCM.

                                           

 

                                     
                                                                              Sơ đồ khối hệ thống kích từ tĩnh THYRIPOL

 

Sơ đồ khối hệ thống kích từ tĩnh THYRIPOL được trình bày trên hình 3. Cuộn dây kích từ của máy phát điện (F) được cấp điện trực tiếp từ bộ chỉnh lưu Tiristo 3 với bộ tự động điều chỉnh điện áp kích từ và trong hệ thống không có phần từ máy điện quay.