HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC (Phần 3)

HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC (Phần 3)

4. Quá trình điều chỉnh tần số và công suất của hệ thống điều tốc

 a. Sơ lược về quá trình điều chỉnh tần số
Tần số và điện áp là hai chỉ tiêu quan trọng nhất của chất lượng điện năng. Khác với điện áp, tần số tại mọi điểm trong hệ thống đều như nhau và việc điều chỉnh tần số chỉ có thể thực hiện tại các nhà máy điện. Một đặc trưng nổi bật và đặt biệt của tuabin là độ ổn định tốc độ. Nó được định nghĩa là phần trăm thay đổi tần số cho phần trăm thay đổi công suất đầu ra của tuabin.
Speed Droop được định nghĩa như sau: 
Bp=(Δf/fđm)/(ΔP/Pmax) %

Khi Bp = 0, ta có đặc tính định vị tần số. Luôn giữ được tần số cố định ứng với mọi mức công suất phát, nên chỉ dùng cho các tổ máy làm việc trên lưới độc lập.
- Điều chỉnh sơ cấp: Điều chỉnh sơ cấp là quá trình tăng lượng nước vào turbine khi tần số giảm. Kết thúc quá trình điều chỉnh sơ cấp, tần số máy phát vẫn nhỏ hơn tần số quy định, do lượng công suất phát lên không bù hoàn toàn được độ gia tăng công suất phụ tải.
- Điều chỉnh thứ cấp: Quá trình điều chỉnh thứ cấp đó là quá trình đặt lại công suất của tổ máy.
Như vậy, bằng việc điều chỉnh sơ cấp và thứ cấp, công suất phát của tổ máy tăng lên để đáp ứng phụ tải và vẫn giữ được tần số ban đầu.
Điều chỉnh sơ cấp được thực hiện ở tất cả các nhà máy điện, còn điều khiển thứ cấp chỉ có ở một số nhà máy. Điều khiển thứ cấp có thể thực hiện bằng tay hay tự động.
- Quá trình điều chỉnh tần số theo phụ tải: 
Theo các đường đặc tính tần số của thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ của turbin (PF0) và đặc tính tần số của phụ tải tổng của hệ thống có xét đến tổn thất công suất trong mạng (Ppt0). Giao điểm của hai đường đặc tính này xác định tần số làm việc của hệ thống f0 .
Giả sử phụ tải tổng trong hệ thống tăng lên và ta có đường đặc tính Ppt. Nếu không có thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ, tức công suất của máy phát điện không đổi (bằng P0) thì hệ thống sẽ chuyển sang làm việc tại điểm a và tần số sẽ giảm xuống trị số f1. Khi có điều chỉnh tốc độ, tức có điều chỉnh sơ cấp thì hệ thống sẽ làm việc tại điểm b và tần số sẽ giảm xuống trị số f0 > f2 > f1. Khi có thiết bị tự động điều chỉnh tần số, tức có điều chỉnh thứ cấp thì đường đặc tần số của máy phát sẽ dịch chuyển lên thành đường (PF) và hệ thống sẽ làm việc tại điểm c, ứng với nó ta có tần số f0’ = f0 .
Có thể chia quá trình điều chỉnh tần số thành ba giai đoạn như sau:
+ Lúc đầu khi phụ tải tăng đột ngột, tần số chưa kịp biến đổi nên thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ và tần số chưa tác động. Công suất tăng sẽ do mỗi tổ máy phát gánh một phần, nhiều ít tùy theo sức điện động và góc pha của chúng và các điện kháng trong mạng. Trong lúc đó công suất của turbin vẫn chưa tăng do các máy phát bị hãm và tần số trong hệ thống giảm xuống.
+ Khi độ lệch của tần số vượt quá vùng không nhạy của thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ của turbin (khoảng 0,05% fđm đối với turbin hơi và 0,02% fđm đối với turbin nước) thì các bộ điều chỉnh tốc độ bắt đầu làm việc. Nhưng vì nó có quán tính nên tác động chậm trễ khoảng (1÷2 sec), sau khi tác động lượng hơi nước vào turbin tăng và tần số bắt đầu tăng (đoạn ab trên đặc tính Ppt).
+ Khi độ lệch của tần số vượt quá vùng không nhạy của thiết bị tự động điều chỉnh tần số (khoảng 0,02%) thì nó bắt đầu tác động và làm dịch chuyển đường đặc tính điều chỉnh tốc độ của turbin. Tốc độ dịch chuyển tương đối chậm, quá trình điều chỉnh chiếm khoảng (30÷40 sec) mới phục hồi được tần số định mức.
Trong hệ thống cần phải giao nhiệm vụ điều chỉnh tần số cho một số nhà máy điện nhất định (làm việc ở phần đỉnh phụ tải).
b. Quy luật điều chỉnh tần số
- Đáp ứng của bộ điều chỉnh PID trong quá trình khởi động
- Điều chỉnh tần số chỉ thực hiện khi tổ máy chạy ở chế độ không tải và khi làm việc ở chế độ tần số. Trong quá trình điều chỉnh công suất, bộ PID được cắt đi.