Thiết kế và tích hợp hệ thống hòa đồng bộ máy phát và chia tải
Hòa đồng bộ máy phát và chia tải không phải là một kỹ thuật mới, tuy nhiên do hữu hạn các tài liệu và hướng dẫn hòa đồng bộ, do đó, các cán bộ kỹ thuật không đủ dữ kiện để thiết kế và tích hợp hệ thống hòa đồng bộ máy phát điện một cách chính xác và tin cậy. Câu hỏi đặt ra là
- Làm thế nào để hòa đồng bộ và chia tải?
- Các bước thực hiện dự án hòa đồng bộ và chia tải được tiến hành như thế nào để đảm bảo an toàn và tin cậy?
Tuy nhiên với các bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải của hãng CRE TECHNOLOGY, các cán bộ kỹ thuật hoàn toàn có thể tự tin xây dựng hệ thống hòa đồng bộ một cách dễ dàng.
Các bước tiếp cận một dự án hòa đồng bộ và chia tải máy phát được tiến hành như sau:
1. Có thông tin về điều tốc và kích từ của các máy phát được tích hợp với hệ thống hòa đồng bộ và chia tải, cũng như sơ đồ một sợi của hệ thống
Lưu ý các bạn rằng bước này tương đối quan trọng, giúp bạn chọn bộ hòa đồng bộ và chia tải phù hợp với yêu cầu của khách hàng, trong bài viết này tác giả đưa ra tình huống đơn giản nhất là 2 máy phát hòa đồng bộ và chia tải để bạn có thể dễ hình dung hơn.
Với bộ điều khiển điều tốc hoặc ECU, đầu vào từ bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải sẽ có những dạng như sau:
- Đầu vào điện áp, lớn nhất là từ -10V dến 10V (Gensys Compact hỗ trợ)
- Tín hiệu xung tăng / giảm điều tốc (tốc độ và công suất) (Gensys Compact hỗ trợ)
- Tín hiệu xung <10kHz điều khiển điều tốc (cần bộ điều khiển loại Gensys2.0)
- Tín hiệu điều khiển điều tốc thông qua CAN bus chuẩn J1939 (Gensys Compact hỗ trợ)
Bạn có thể tham khảo việc ghép nối giữa bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải Gensys Compact với các bộ điều tốc như trong đường dẫn dưới đây:
Với các bộ kích từ (AVR), đầu vào từ bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải sẽ có những dạng như sau:
- Đầu vào điện áp, lớn nhất là từ -10V dến 10V (Gensys Compact hỗ trợ)
- Tín hiệu xung tăng / giảm điều tốc (tốc độ và công suất) (Gensys Compact hỗ trợ)
Ngoài ra, để có đáp ứng tức thời của kích từ khi thay đổi tải, bạn có thể sử dụng Droop CT thay cho tín hiệu điều khiển từ bộ hòa đồng bộ và chia tải.
Bạn có thể tham khảo việc ghép nối giữa bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải Gensys Compact với các bộ kích từ (AVR, DVR) như trong đường dẫn dưới đây:
Bài toán phổ biến đối với hòa đồng bộ và chia tải theo kinh nghiệm bản thân là bài toán hòa đồng bộ và chia tải với đầu ra analog (điện áp -10V đến 10V) của Gensys Compact với điều tốc và kích từ
Một điều cần lưu ý, đối với các bộ điều tốc sử dụng phần mềm cài đặt từ máy tính, bạn cần lưu ý rằng bạn đã nắm bắt được phần mềm đó, hoặc yêu cầu sự hỗ trợ từ hãng sản xuất máy phát để bộ điều tốc hoặc ECU có thể nhận tín hiệu từ bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải
2. Thiết kế tủ hòa đồng bộ và chia tải:
Việc thiết kế tủ, bảng điện là kỹ năng cơ bản của các cán bộ kỹ thuật, tác giả không có ý định đi sâu vào lĩnh vực thiết kế tủ bảng điện, trong nội dung này, tác giả chỉ đề cập đến một số yếu tố quan trọng khi thiết kế tủ hòa đồng bộ và chia tải:
a. Nguồn sạc / nạp bổ xung cho ắc quy:
Thông thường, các máy phát sẽ bao gồm hệ thống ắc quy 12V hoặc 24V được dùng để khởi động máy phát điện, trong trường hợp hệ thống ắc quy chưa có nguồn sạc / nạp bổ xung, trong hệ thống tủ hòa đồng bộ nên được trang bị bộ sạc / nạp bổ xung để đảm bảo hệ thống tủ hòa đồng bộ và chia tải làm việc ổn định và lâu dài, cũng như chắc hiện tượng sụt giảm điện áp ắc quy, không đủ để phục vụ việc khởi động máy phát điện.
Bạn có thể tham khảo các bộ sạc / nạp ắc quy dưới đây, nếu cần thiết
http://tannamtech.com.vn/bo-nguon-/-nap-ac-quy-bp-0524m
http://tannamtech.com.vn/bo-nguon-/-nap-ac-quy-compact-bpr0512s
Lưu ý việc cấp nguồn 12V hoặc 24V cho bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải Gensys Compact nên thông qua cầu chì bảo vệ, giá trị bảo vệ của cầu chì là 2A hoặc MCB 2A, vì bộ hòa đồng bộ và chia tải có công suất tiêu thụ nguồn rất nhỏ
b. Tổ đấu dây của biến dòng và biến áp
Khi thiết kế và lắp đặt cần đảm bảo tổ đấu dây phù hợp với bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải.
- Thông thường tổ đấu dây của mạch áp là 3 pha 4 dây (3P4W).
- Xác định chính xác chiều dòng và sự phù hợp giữa dòng và áp của từng pha, tránh trường hợp bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải nhận sai giá trị công suất khi tiến hành chia tải.
Tương tự như mạch cấp nguồn cho bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải, đầu vào tín hiệu điện áp của máy phát và thanh cái tới bộ điều khiển cần thông qua các cầu chì có trị số bảo vệ ~2A hoặc MCB 2A để hạn chế các yếu tố ảnh hưởng đến bộ bộ hòa đồng bộ và chia tải.
c. Lựa chọn máy cắt cho tủ hòa đồng bộ
Việc lựa chọn dòng định mức và dòng cắt của máy cắt, tác giả xin phép không đi sâu, chỉ xin đề cập đến hai vấn đề như sau: phương án lựa chọn cuộn cắt của máy cắt và cài đặt thông số bảo vệ dòng của máy cắt.
Bạn có thể lựa chọn điện áp định mức 24V cho cuộn đóng và cuộn cắt của máy cắt phù hợp với điện áp ắc quy trong hệ thống máy phát điện. Theo quan điểm cá nhân của tác giả, việc sử dụng nguồn điện dự phòng sẽ an toàn cho toàn bộ hệ thống hòa đồng bộ và chia tải cũng như phụ tải và hệ thống máy phát. Tuy nhiên, việc đặt hàng các máy cắt ACB có cuộn cắt có điện áp làm việc 24V không phải dễ dàng. Bạn có thể lựa chọn các máy cắt có điện áp làm việc 220Vac nhưng nên lựa chọn thêm cuộn cắt thấp áp và việc điều khiển cắt máy cắt nên thực hiện thông qua cuộn cắt thấp áp này để đảm bảo trong bất kỳ tình huống vận hành nào, thậm trí là sự cố thì máy cắt sẽ cách ly máy phát điện ra khỏi thanh cái.
Hiện nay, tất cả các máy cắt ACB (400V) đều được trang bị rơ le bảo vệ quá dòng và ngắn mạch, tuy rằng bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải đã trang bị tất cả các chức năng bảo vệ để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống hòa đồng bộ và chia tải nhưng việc cài đặt thêm chức năng bảo vệ trên bản thân máy cắt giúp hệ thống hòa đồng bộ và chia tải làm việc một cách hoàn hảo, phản ứng chính xác với các tình huống sự cố.
Một điểm bổ xung là tác giả ưa dùng kiểu điều khiển máy cắt từ bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải bằng xung từ 2-2.5s, giúp tránh trường hợp cuộn đóng và cuộn cắt của máy cắt bị ngâm điện dẫn tới hư hỏng cuộn đóng và cuộn cắt.
d. Tín hiệu đầu vào bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải
Như trong sơ đồ phía trên, 3 tín hiệu quan trọng nhất cần có cho bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải là tín hiệu phản hồi vị trí máy cắt, tín hiệu khởi động từ xa và nút ấn dừng khẩn cấp.
- Bộ hòa đồng bộ và chia tải luôn quản lý máy cắt, tùy thuộc thời gian cài đặt bên trong mà nó phát hiện ra rằng sau khi đã đóng máy cắt mà không có phản hồi rằng máy cắt đã đóng, bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải lập tức sẽ báo lỗi máy cắt đóng (hoặc lỗi máy cắt trip)
- Thường thì tín hiệu khởi động từ xa được hiểu như tín hiệu từ bộ điều khiển ATS, khi mất tín hiệu lưới, bộ điều khiển ATS sẽ tách máy cắt lưới và sau 1 thời gian được cài đặt nó sẽ đưa tín hiệu đi khởi động bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải, ngay sau đó bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải sẽ đưa tín hiệu đi khởi động máy phát.
- Nút ấn dừng khẩn cấp là một bộ phận không thể thiếu với bất kỳ hệ thống tự động hóa nào nên việc trang bị nút ấn này là điều cần thiết.
Bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải có 9 đầu vào lập trình được, ngoài ba đầu vào cần thiết như trên, 6 đầu ra còn lại có thể dùng cho các tín hiệu khác tùy theo yêu cầu bài toán do khách hàng đặt ra.
e. Tín hiệu đầu ra
Các đầu ra của bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tảicũng có thể lập trình được. Ngoài đầu ra điều khiển máy cắt, thông thường 2 đầu ra số được dùng cho việc khởi động máy phát điện và mở van nhiên liệu cho máy phát. Trong trường hợp máy phát điện có sẵn bộ điều khiển, tín hiệu mở van dầu (Fuel Valve) được dùng làm chân remote start cho bộ điều khiển máy phát này. Khi có tín hiệu mở van dầu này, bộ điều khiển sẽ khởi động máy phát, khi mất tín hiệu này máy phát sẽ tiến hành quá trình dừng máy.
Lưu ý cần đồng nhất thời gian khởi động, thời gian làm mát, thời gian dừng máy giữa bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải với bộ điều khiển máy phát nói trên để tránh báo lỗi quá thời gian khởi động, quá thời gian dừng máy.
f. Tín hiệu điều khiển điều tốc, kích từ, analog và truyền thông.
Trước hết, tác giả đề cập đến truyền thông CAN bus giữa các bộ hòa đồng bộ và chia tải, với Gensys Compact, hãng CRE TECHNOOGY sử dụng kiểu truyền thông riêng để trao đổi dữ liệu giữa các bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải. 2 điểm đầu và cuối của mạng truyền thông này (có thể nên đến 32 bộ) phải được nối qua điện trở 120 ohm, loại có sẵn trong bộ điều khiển hòa đồng bộ và chia tải. Việc nối điện trở đầu và cuối mạng giúp cho hệ thống mạng này vận hành ổn định, tránh những xung nhiễu gây mất ổn định hệ thống.
Đáng lưu ý là các tín hiệu điều khiển điều tốc, kích từ, đo tốc độ, tín hiệu analog nên sử dụng cáp chống nhiễu và vỏ chống nhiễu phải được nối đất.
Trên đây, tác giả đã đề cập đến nhiều vấn đề liên quan đến phần cứng của hệ thống tủ hòa đồng bộ và chia tải, về phần cài đặt và hiệu chỉnh hệ thống hòa đồng bộ và chia tải xin được gặp lại các bạn trong bài viết tiếp theo.
Một số hình ảnh về các dự án hòa động bộ và chia tải mà tác giả và cộng sự đã hỗ trợ khách hàng tại Việt Nam trong việc thiết kế, tích hợp cũng như vận hành thử nghiệm, chi tiết theo đường dẫn
http://tannamtech.com.vn/hinh-anh-thuc-te-bo-hoa-dong-bo-gensys-compact-prime
Nguồn: lvhung - Tannamtech
