Bộ tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh điện áp, tần số tự động hóa ( Automatic Voltage Regulator – AVR ) rong những máy phát điện, là một phần đóng vai trò quan trọng của mỗi máy phát hoặc mạng lưới hệ thống tổ máy phát điện, nếu mất tính năng tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh này thì chất lượng điện cung ứng ( điện áp và tần số ) không phân phối được nhu yếu khắc nghiệt của hệ thống thiết bị TTTH
Bộ AVR máy phát điện hay còn gọi là bộ tự điều chỉnh điện áp, bộ phận này cùng lúc thực hiện 4 chức năng cơ bản:
1) Điều chỉnh điện áp máy phát điện:
Với công dụng này bộ AVR nó hoàn toàn có thể thực thi theo dõi điện áp đầu ra của máy phát điện công nghiệp, đồng thời so sánh với một điện áp tham chiếu .
2) Giới hạn tỉ số điện áp:
Khi máy phát điện được khởi động bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp tự động hóa sẽ có khuynh hướng tăng dòng kích thích lên sao cho đủ điện áp đầu ra như tham chiếu theo giá trị đặt hoặc điện áp lưới. Đồng thời bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp tự động hóa cũng phải luôn theo dõi tỷ số này để kiểm soát và điều chỉnh dòng kích thích cho tương thích, mặc dầu điện áp máy phát chưa đạt đến điện áp tham chiếu .
3) Điều khiển công suất vô công của máy phát điện:
Ngoài việc theo dõi và điều khiển và tinh chỉnh điện áp, còn phải theo dõi và tinh chỉnh và điều khiển dòng điện vô công hoàn toàn có thể hiểu là điều khiển và tinh chỉnh dòng kích thích khi hiệu suất vô công và điện áp lưới có sự đổi khác, sao cho mối liên hệ giữa điện áp máy phát, điện áp lưới và hiệu suất vô công phải là mối liên hệ hài hòa và hợp lý .
4) Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây:
Muốn giảm bớt tai hại của mạng lưới hệ thống do quy trình quản lý và vận hành máy phát điện gây ra. do Bộ điều áp phải Dự kiến được năng lực sụt giảm của đường dây, và tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Bộ AVR máy phát điện không phụ thuộc vào vào tần số, chỉ trừ khi nào thấp hơn ngưỡng được cho phép thì nó sẽ cắt giảm kích từ đầu ra bảo vệ cho AVR và đầu phát bảo đảm an toàn .
II. Giới thiệu các loại bộ tự động điều chỉnh điện áp
Mỗi mạng lưới hệ thống kích từ của máy phát được trang bị một bộ tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh điện áp ( Automatic Voltage Regulator – AVR ). Bộ AVR được đấu nối với những biến điện áp một pha ll0V riêng không liên quan gì đến nhau nhau nằm trong tủ thiết bị đóng cắt máy phát. Bộ AVR phân phối được thành phần pha thứ tự thuận của điện áp máy phát và không phụ thuộc vào vào tần số. Bộ AVR là loại điện tử kỹ thuật số, nhận tín hiệu nguồn vào là điện áp 3 – pha tại đầu cực máy phát, sử dụng nguyên tắc kiểm soát và điều chỉnh PID theo độ lệch điện áp đầu cực máy phát, nó cũng có tính năng kiểm soát và điều chỉnh hằng số thông số hiệu suất và hằng số dòng điện trường .
Một bộ thiết lập điện áp được sử dụng, thiết bị này thích hợp với việc quản lý và vận hành bằng tay tại tủ kiểm soát và điều chỉnh điện áp và tại tủ điều khiển và tinh chỉnh tại chỗ tổ máy. Bộ setup này có năng lực đặt dải điện áp đầu cực máy phát trong khoảng chừng ± 50 % giá trị điện áp định mức. Tất cả những bộ cài đặt giá trị quản lý và vận hành đều là kiểu điện tử kỹ thuật số. Bộ cài đặt giá trị điện áp quản lý và vận hành bằng tay và bộ cài đặt giá trị điện áp mẫu phải tự động hóa đặt về giá trị nhỏ nhất khi tổ máy dừng. Bộ AVR điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa đóng hoặc mở mạch mồi kích từ khởi đầu trong quy trình khởi động tổ máy .
Chức năng bù điện kháng được thiết kế kèm theo các phương pháp điều chỉnh để có thể bù điện kháng trong khoảng lớn nhất là 20%. Chức năng bù dòng giữa các tổ máy được thiết kế để đảm bảo điện kháng được phân bổ ổn định giữa các máy phát. Có biện pháp ngăn ngừa quá kích từ máy phát trong quá trình khởi động và dừng bình thường của tổ máy.
Bộ AVR cùng với trang thiết bị phụ được đặt trong tủ độc lập trên sàn máy phát, tương thích với những tủ khác của mạng lưới hệ thống kích từ. Tất cả trang thiết bị cho quản lý và vận hành và tinh chỉnh và điều khiển được lắp trên mặt trước của tủ .
Các mạch tổng hợp được phong cách thiết kế với độ an toàn và đáng tin cậy lớn nhất hoàn toàn có thể và có cấu trúc dự trữ tương thích để sự cố ở một vài thành phần điều khiển và tinh chỉnh sẽ không làm mạng lưới hệ thống kích từ gặp nguy khốn hay không quản lý và vận hành. Tất cả những bộ phận sẽ tương thích với điều kiện kèm theo thao tác liên tục và dài hạn dưới điều kiện kèm theo nhiệt độ 00C-700 C và nhiệt độ tới 95 % .
Mỗi cầu nắn dòng thyristor được trang bị riêng một mạch điều khiển xung. Mạch điều khiển xung có khả năng vận hành tự động và không tự động.
Các cổng tín hiệu vào và ra hoàn toàn có thể bị tác động ảnh hưởng do những nhiễu loạn trong mạch điều khiển và tinh chỉnh, do đó được bảo vệ bằng những bộ lọc nhiễu hoặc bằng những rơ le thích hợp .
Độ an toàn và đáng tin cậy và đúng chuẩn của góc pha mạch điều khiển và tinh chỉnh xung phải bảo vệ sao cho những bộ chỉnh lưu hoạt động giải trí trong hàng loạt khoanh vùng phạm vi áp xoay chiều là 30 % – 150 % giá trị định mức và tần số là 90 % – 145 % giá trị định mức, thậm chí còn cả khi sóng điện áp bị méo ( không là hình sin ) .
Bộ AVR cơ bản gồm có một vòng lặp kiểm soát và điều chỉnh áp bằng những tín hiệu tích phân tải để đạt được sự không thay đổi trong thời điểm tạm thời và không thay đổi động. Đo lường điện áp máy phát được triển khai trên cả ba pha. Độ đúng chuẩn của điện áp kiểm soát và điều chỉnh nằm trong trong khoảng chừng 0.5 % giá trị thiết lập, trong những chính sách quản lý và vận hành từ không tải tới đầy tải .
Một tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển từ bên ngoài được ảnh hưởng tác động vào bộ AVR để biến hóa liên tục giá trị kiểm soát và điều chỉnh mẫu mà không cần bất kể một bộ phận quay nào. Một mạch cản hoàn toàn có thể được sử dụng để hạn chế độ dốc của tín hiệu bên ngoài, nếu thiết yếu .
Bộ AVR được cung ứng cùng với những bộ số lượng giới hạn giá trị kích từ min, max và hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh ; bộ số lượng giới hạn được cho phép tổ máy quản lý và vận hành bảo đảm an toàn và không thay đổi, thậm chí còn tại những giá trị số lượng giới hạn trên và dưới kích từ. Bộ số lượng giới hạn hoạt động giải trí sẽ tác động ảnh hưởng kiểm soát và điều chỉnh góc mở những thyristor. Nó có năng lực đưa đường cong quản lý và vận hành của những bộ số lượng giới hạn càng gần với đường cong hiệu suất của tổ máy. Do sự Open sụt áp tức thời hoặc do ngắn mạch ngoài, bộ số lượng giới hạn quá kích từ sẽ không phản ứng trong khoảng chừng 1 s để cho phép đúng mực lại dòng kích từ cưỡng bức .
Các giá trị đo lường thích hợp như đo tính trễ của mạng được lấy để đưa vào phục vụ chế độ vận hành dưới kích từ.
Một Mạch khóa giữ không thay đổi mạng ( hoặc chống xê dịch ) – switchable stabilizing network được trang bị để góp thêm phần dập dao dộng của tổ máy bằng cách điều khiển và tinh chỉnh thích hợp bộ kích từ. Tín hiệu không thay đổi được số lượng giới hạn sao cho nó không hề làm bộ kích từ đổi khác quá l0 % giá trị thông thường trong bất kỳ trường hợp nào. Tín hiệu không thay đổi sẽ tự động hóa cắt khi dòng tính năng nhỏ hơn giá trị đã xác lập. Nó có năng lực xác lập những giá trị từ 10-30 % giá trị dòng tính năng thông thường và kiểm soát và điều chỉnh tín hiệu đầu ra của khóa Giữ không thay đổi mạng theo trong thực tiễn với những giá trị liên tục từ 0 tới giá trị lớn nhất của nó. Các thông số kỹ thuật không thay đổi được dựa vào thành phần tích phân của đổi khác hiệu suất tính năng. Tín hiệu hiệu suất nguồn vào được lọc thích hợp để không sinh ra giá trị bù điện áp cố định và thắt chặt. Bộ AVR được trang bị bộ điều khiển và tinh chỉnh áp đường dây và mạch bù dòng tổ máy để phân bổ tải giữa những máy phát .
Bộ điều khiển tự động bán dẫn hoặc kỹ thuật số
Ngày nay, bộ điều khiển thường cấu tạo trên kỹ thuật số-vi xử lý. Màn hình cảm ứng (Touch-screen) được kết nối để có thể cài đặt tham số, thuật toán điều khiển bvà đo lường các giá trị tức thời. Một số bộ điều tốc cho các máy phát cớ lớn (>15MW) bộ điều khiển có thể kết nối đến hệ thống giám sát SCADA trong nhà máy để giám sát các thông số tức thời, biểu đồ vận hành quá khứ (trent) hoặc các sự kiện bởi các giao thức và mạng thông tin phổ thông hoặc chuyên biệt của nhà sản xuất (Modbus, CAN bus,…)
Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay
Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay có khả năng điều chỉnh góc mở thyristor bằng một mạch độc lập. Để chỉ báo sự khác nhau giữa điều khiển bằng tay và điều khiển tự động, sẽ trang bị một mạch cân bằng. Trong trường hợp bộ điều chỉnh tự động gặp sự cố thì điều chỉnh bằng tay phải sẵn sàng để tổ máy tiếp tục vận hành. Một mạch chuyển tiếp phải được cung cấp để cho phép chuyển từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay mà không có sự thay đổi nào cho bộ kích từ.
Các thiết bị phục vụ điều khiển bằng tay được cung cấp cho mỗi hệ thống kích từ máy phát. Trang thiết bị khóa chế độ, chuyển mạch được thiết kế cho tủ kích từ tại các tủ điều khiển tổ máy tại chỗ và tại phòng điều khiển để có thể chọn lựa chế độ vận hành của hệ thống kích từ là tự động điều chỉnh điện áp (AVR) hoặc diều chỉnh bằng tay.
Một bộ điều khiển chuyển tiếp cũng phải được thiết kế để chuyển tiếp điều khiển kích từ từ chế độ AVR sang chế độ điều chỉnh bằng tay trong trường hợp mất tín hiệu từ một vài thiết bị đo áp hoặc nguồn vận hành DC, AC của hệ thống AVR. Bộ phát hiện tín hiệu áp xoay chiều sẽ phân biệt được giữa sự cố của mạch áp thứ cấp (đứt mạch, mất pha..) hoặc sự sụt áp của mạch sơ cấp gây ra bởi các sự cố ngắn mạch.
Trang thiết bị điều khiển bằng tay được thiết kế để liên tục và tự động đặt tại các vị trí tương ứng với các giá trị mà bộ AVR đạt được sao cho không có sự thay đổi về dòng kích từ nào xảy ra khi chuyển từ chế độ AVR sang điều khiển bằng tay hoặc do chọn chế độ vận hành hoặc do bộ điều khiển chuyển tiếp tác động.
