Hệ thống kích từ
22/07/2026
Admin
SỬA CHỮA, THAY THẾ VÀ THÍ NGHIỆM HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG KÍCH TỪ
Hệ thống kích từ là một trong những hệ thống điều khiển quan trọng nhất của tổ máy phát điện đồng bộ. Hệ thống có nhiệm vụ cung cấp và điều chỉnh dòng điện một chiều cho cuộn dây rôto, qua đó kiểm soát điện áp đầu cực máy phát, công suất phản kháng, hệ số công suất và khả năng ổn định của tổ máy khi làm việc song song với lưới điện.
Khi hệ thống kích từ bị suy giảm chất lượng, cài đặt không phù hợp hoặc thiết bị đã lạc hậu, tổ máy có thể xuất hiện các hiện tượng như điện áp dao động, phân phối công suất phản kháng không ổn định, tác động sai của bộ giới hạn, mất chế độ điều khiển tự động hoặc thậm chí phải dừng máy ngoài kế hoạch.
Vì vậy, công tác sửa chữa, thay thế và thí nghiệm hiệu chỉnh hệ thống kích từ cần được thực hiện theo một quy trình đồng bộ, từ khảo sát hiện trạng, chẩn đoán nguyên nhân, xử lý phần cứng, nâng cấp bộ điều khiển đến thử nghiệm đáp ứng động và nghiệm thu sau sửa chữa.
1. Hệ thống kích từ trong nhà máy điện
Một hệ thống kích từ hoàn chỉnh thường bao gồm:
- Bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR;
- Bộ điều khiển kích từ bằng tay;
- Bộ chỉnh lưu thyristor hoặc diode;
- Máy biến áp kích từ hoặc máy phát kích từ;
- Mạch mồi từ (Field Flashing);
- Máy cắt kích từ và mạch dập từ;
- Các bộ giới hạn kích từ;
- Bộ ổn định hệ thống điện PSS;
- Các mạch đo lường dòng điện, điện áp;
- Tủ điều khiển, nguồn phụ trợ, HMI và hệ thống truyền thông;
- Các mạch bảo vệ, cảnh báo và ghi sự kiện.
AVR liên tục so sánh điện áp đầu cực máy phát với giá trị đặt và điều chỉnh điện áp hoặc dòng kích từ để duy trì điện áp trong giới hạn cho phép. Khi tổ máy đã hòa lưới, hệ thống kích từ còn tham gia điều khiển công suất phản kháng, hệ số công suất và hỗ trợ ổn định điện áp của hệ thống điện. Theo quy định hiện hành của Việt Nam, tổ máy phát điện phải được trang bị AVR hoạt động liên tục, có khả năng giữ điện áp đầu cực trong giới hạn quy định, bù sụt áp máy biến áp đầu cực, phân chia ổn định công suất phản kháng và cho phép cài đặt giới hạn dòng kích từ tối thiểu, tối đa. Các tổ máy có công suất lớn còn phải trang bị PSS để làm suy giảm dao động công suất trong dải tần số quy định.
2. Khi nào cần sửa chữa hoặc nâng cấp hệ thống kích từ?
- Điện áp máy phát không ổn định
Điện áp đầu cực dao động, thời gian xác lập kéo dài, độ quá điều chỉnh lớn hoặc điện áp không đạt giá trị đặt có thể liên quan đến tham số AVR, tín hiệu đo lường, bộ chỉnh lưu hoặc nguồn kích từ.
- Công suất phản kháng phân bố không đều
Các tổ máy làm việc chung thanh cái nhưng chia tải phản kháng không ổn định, thường xuyên xảy ra hiện tượng một tổ máy phát nhiều công suất phản kháng trong khi tổ máy khác nhận công suất phản kháng.
- Thường xuyên xuất hiện cảnh báo hoặc tác động giới hạn
Các cảnh báo liên quan đến quá kích từ, thiếu kích từ, quá dòng rôto, quá dòng stato, V/Hz, lỗi cầu chỉnh lưu, lỗi nguồn điều khiển hoặc mất tín hiệu PT/CT xuất hiện lặp lại.
- Chuyển đổi Auto/Manual không ổn định
Hệ thống không tự động bám giá trị giữa hai chế độ, gây bước nhảy lớn về điện áp hoặc công suất phản kháng khi chuyển từ AVR sang điều khiển bằng tay và ngược lại.
- PSS hoạt động không hiệu quả
PSS không được đưa vào vận hành, thường xuyên bị khóa, thông số cài đặt không còn phù hợp hoặc không làm suy giảm được dao động công suất sau nhiễu động.
- Thiết bị đã lỗi thời, khó tìm linh kiện thay thế
Các hệ thống AVR analog hoặc bộ điều khiển thế hệ cũ thường gặp khó khăn về linh kiện thay thế, phần mềm cấu hình và hỗ trợ kỹ thuật. Tài liệu của Basler Electric cho thấy việc duy trì các hệ thống kích từ analog ngày càng khó khăn khi linh kiện trở nên khan hiếm; thay thế bằng bộ điều khiển số có thể đồng thời loại bỏ nhiều thiết bị lỗi thời và bổ sung các công cụ thí nghiệm, ghi dữ liệu và tự động hiệu chỉnh.
- Sau sửa chữa lớn hoặc thay đổi cấu hình tổ máy
Hệ thống kích từ phải được kiểm tra lại sau khi thay AVR hoặc bộ điều khiển; thay cầu chỉnh lưu, thyristor, diode công suất; thay máy biến áp kích từ; thay CT/PT; thay máy cắt kích từ; cập nhật phần mềm, firmware; thay đổi tham số AVR, PSS hoặc các bộ giới hạn; đại tu máy phát điện; hoặc thay đổi công suất, điện áp và phương thức đấu nối tổ máy.
Quy định vận hành hệ thống điện cho phép đơn vị phát điện yêu cầu thử nghiệm lại đặc tính tổ máy sau sự cố, sửa chữa lớn, thay thế, cải tiến hoặc lắp ráp lại.
Danh mục
