Hướng dẫn Thí nghiệm Hệ thống điện - Bài 6: Vận hành và khảo sát các chế độ hoạt động của máy phát 3 pha

Bài 6:
VẬN HÀNH VÀ KHẢO SÁT 
CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT 3 PHA
I. MỤC ĐÍCH
Thực tập vận hành, hòa đồng bộ máy phát AC 3 pha.
Khảo sát máy phát làm việc ở các chế độ: bình thường, mất kích từ, mất động cơ kéo, vừa mất kích từ vừa mất động cơ kéo.
II. LÝ THUYẾT: NỘI DUNG CHUẨN BỊ 
A
B
C
E=Ed
U
I
P
Q
U = const
Ed
U
Xd
P,Q
Chia hai vế cho Xd	ta có: 	
Do U = const ( thanh góp có điện áp không đổi)	 
 Xd = const ( mạch từ máy phát không bão hoà)
Tương tự như trên	 
Một cách tính khác :	
U1
U2
d
U1
U2
P
U1
U2
X 
P,Q
Trường hợp 1: 
Điều chỉnh công suất tác dụng P, trong điều chỉnh này giữ nguyên kích từ :
1
U
P
Q
2
3
4
5
6
P
Pcơ
 900
Pmax
Q
δ
Trường hợp 2: 
Giữ nguyên công suất tác dụng P điều chỉnh công suất phản kháng Q
Ed
U
I
P= const
Q
d
1
2
3
4
Edmin
I
Istator
Ikt
thiếu kích thích
thừa kích thích
Pcơ
 900
P
	Quan hệ giữa dịng điện kích từ và dòng điện stator là đặc tính hình V
P
Q
1
I
II
III
IV
Đặc tính công suất của máy phát:
Vùng I và IV với cơng suất P>0 là vùng máy phát 
Vùng II và III với P<0 là vùng động cơ
Vùng II Q>0 là vùng động cơ đồng bộ
Máy điện làm việc trên trục Q , P=0 lúc này máy điện không tải, hoặc là máy bù.
P
Q
1
I
If
0.8
0.5
0 
Công suất bù
 	Khi kích từ tăng, Ed tăng, Q tăng tuy nhiên kích từ quá cao làm mạch từ rotor bị bão hoà vì vậy kích từ không được tăng cao quá,như vậy Ed cũng bị giới hạn,khi máy phát dùng làm máy bù thì công suất phản kháng máy phát chỉ phát cực đại là 0,8pu.
Khi máy phát thiếu kích thích máy phát nhận công suất phản kháng, trong trường hợp máy bù, khi kích từ bằng không, Ed cũng bằng không lúc này công suất phản kháng nhận về cực đại là: 
III. NỘI DUNG CHUẨN BỊ: 
	Sinh viên đọc kỹ phần II (sinh viên soạn ra giấy)
IV. NỘI DUNG THỰC TẬP
Đóng mạch và hòa đồng bộ:
Nhấn nút ON cấp nguồn cho mạch nhị thứ của nhà máy.
Nhấn các dao cách ly và máy cắt theo đúng thứ tự từ đầu mạch, động cơ xoay chiều, máy phát một chiều, động cơ một chiều và máy phát xoay chiều (lưu ý chưa được đóng máy cắt ở máy phát điện xoay chiều vì lý do máy cắt này phục vụ cho việc hòa đồng bộ).
Lần lượt mở khóa cho phép hòa đồng bộ ở 3 vị trí : vị trí đồng bộ kế và vị trí máy cắt đầu cực máy phát, và cuối cùng là vị trí máy cắt hòa.
Kiểm tra các điều kiện cho việc hòa đồng bộ.
Nhấn máy cắt (ở vị trí máy phát điện xoay chiều) để hòa đồng bộ. 
Vận hành các chế độ:
Sau khi hòa đồng bộ, ghi lại các giá trị ở các đồng hồ. Lần lượt thực hiện theo đúng trình tự các bước sau :
Bước 1 : Giữ nguyên kích từ máy phát, thay đổi công suất cơ (P<5KW)
. Tăng kích từ động cơ kéo đến khi P = 4kW. Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu.
Bước 2 Giữ nguyên P cơ, thay đổi kích từ máy phát (I<10A)
Thay đổi kích từ máy phát để Q = -2 KVAr. Ghi lại các thông số vào bảng số liệu.
Tăng kích từ máy phát đến khi Q = 0kVAr. Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu.
Thay đổi kích từ máy phát để Q = 2 KVAr. Ghi lại các thông số vào bảng số liệu.
 Bước 3 (Mất kích từ máy phát)
Thay đổi kích từ máy phát đến khi Q=0, ghi lại các giá trị.
Ngắt kích từ máy phát, khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu.
 Đóng lại kích từ máy phát, ghi lại giá trị trên đồng hồ đo.
 Bước 4 (Mất động cơ kéo)
 Giảm kích từ động cơ đến khi P=0. Ghi lại các giá trị.
 Ngắt động cơ kéo. Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị.
 Trong trạng thái ngắt động cơ, thay đổi kích từ máy phát để Q lần lượt nhận các giá trị -2 ; 0 ; 2 KVA.
 Lưu ý: Trong quá trình khảo sát nhớ lứu ý tới các giới hạn (hệ thống sẽ tự động báo cho người vận hành trên bàn điều khiển) hoặc báo động (hụ còi). Với trường hợp báo động thì người vận hành phải cắt điện hệ thống ngay lập tức để đảm bảo an toàn. Với trường hợp bàn điều khiển báo vi phạm các giới hạn, người vận hành phải điều chỉnh kích từ máy phát hoặc động cơ để đưa các giá trị của thông số bị quá giới hạn về trong giới hạn cho phép.
Ngắt mạch:
Ngắt lần lượt các máy cắt theo thứ tự ngược lại lúc đóng.
Nhấn nút OFF cắt nguồn nhị thứ của nhà máy điện.
Chuyển CB nguồn tổng về OFF.
V. NỘI DUNG BÁO CÁO
Câu 1: Bảng số liệu P, Q, U, I, Ukt, Ikt của máy phát và n(tốc độ) của động cơ ở các chế độ. Từ đó hãy tính Xtổng = (XMBA + Xd). Tính E, δ, φ, và vẽ giản đồ véc tơ E, I, U cho từng chế độ.
Chế độ
P
Q
U
I
Ukt
Ikt
N
Hòa đồng bộ
Tăng kích từ động cơ đến khi P=4 (KW)
Thay đổi kích từ MP đến khi 
Q = 0 ; Q = -2, Q= 2 KVAr.
Giảm Q về 0, sau đó ngắt kích từ MP
Đóng lại kích từ MP
Giảm P về 0, sau đó ngắt động cơ kéo.
Trong chế độ ngắt động cơ kéo, thay đổi kích từ MP để Q lần lượt bằng -2;0;2 KVAr
Câu 2: Khi chưa hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ động cơ một chiều sẽ làm thay đổi tốc độ của bộ động cơ, máy phát, điều chỉnh kích từ máy phát điện xoay chiều sẽ làm thay đổi điện áp đầu cực của máy phát. Khi đã hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ động cơ một chiều sẽ làm thay đổi công suất thực của máy phát, điều chỉnh kích từ máy phát điện xoay chiều sẽ làm thay đổi công suất phản kháng của máy phát. Giải thích lý do.
Câu 3: Nêu các phương pháp kích từ máy phát điện.
Câu 4: Máy phát có được phép làm việc lâu dài ở chế độ mất kích từ không. Tại sao ?
Câu 5: Nêu các điều kiện để thực hiện hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống. Theo anh chị, điều kiện nào quan trọng nhất ?