Tìm hiểu về hòa đồng bộ 2 máy phát điện

Trong trường hợp nhu cầu sử dụng điện của đơn vị tăng cao, chúng ta có thể tăng khả năng cấp điện bằng cách sử dụng hệ thống các máy phát điện chạy song song với nhau. Khi đó, chúng ta có hệ thống hòa đồng bộ 2 máy phát điện. Cách làm này đồi hỏi những kỹ thuật chuyên ngành nhất định, đồng thời người thực hiện cần nắm vững nguyên tắc và quy trình hòa đồng bộ, cũng như hình thức sử dụng tại mỗi trạm. Hãy cùng tìm hiểu toàn bộ những kiến thức liên quan đến lĩnh vực này trong bài viết dưới đây của chúng tôi.

hòa đồng bộ 2 máy phát điện

Hòa đồng bộ máy phát điện

Khi nào phải sử dụng giải pháp mắc hệ thống máy phát điện song song

Chúng ta thường mắc các máy phát điện song song hoặc máy phát điện song song với lưới điện trong một số trường hợp dưới đây:

  • Công suất làm việc của một máy nhỏ, trong khi công việc đòi hỏi nguồn điện với công suất cao hơn.
  • Tiết kiệm nhiên liệu khi phụ tải thay đổi nhiều.
  • Nhu cầu sử dụng điện tăng do tình hình sản xuất kinh doanh. Trong khi đơn vị bạn đã có sẵn một máy phát điện thì việc lắp song song thêm 1 hoặc nhiều máy nữa là giải pháp tối ưu nhất.
  • Hệ thống của bạn đòi hỏi tần suất hoạt động liên tục 24 giờ trong suốt cả tuần, và bạn không muốn công việc của mình bị gián đoạn khi chuyển tải từ máy này sang máy khác.
  • Hệ thống của bạn chỉ cho phép thời gian mất điện rất ngắn (thường trong khoảng vài giây) hoặc tuyệt đối không được mất điện (ví dụ như trong những nhà máy công suất lớn, việc mất điện có thể dẫn đến việc hư hỏng sản phẩm hoặc thiết bị, gây nên thiệt hại rất lớn cho công ty; hay trong những hội nghị mang tầm cỡ quốc gia, việc mất điện gây gián đoạn và ảnh hưởng lớn đến tính chuyên nghiệp của chương trình;...). Khi đó, nếu không thể trang bị hệ thống nguồn UPS, thì việc sử dụng hệ thống máy phát điện lắp song song sẽ giúp xử lý vấn đề trên.

hòa đồng bộ

Sử dụng hệ thống điện song song giúp tăng hiệu quả làm việc

Những ưu điểm của hòa đồng bộ máy phát điện

Việc hòa đồng bộ hệ thống máy phát điện công nghiệp giúp đem lại những lợi ích sau:

  • Độ tin cậy cao: khi chúng ta  có N+1 máy phát điện hoạt động thay vì chỉ có 1 máy phát, việc cung cấp điện cho hệ thống được đảm bảo liên tục và tính an toàn cao.
  • Khả năng mở rộng: có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp quy mô tổ máy tùy theo nhu cầu sử dụng điện bằng cách thêm hoặc bớt số lượng máy phát.
  • Tính linh hoạt cao: dễ điều chỉnh số lượng máy phát tùy theo nhu cầu phụ tải.
  • Dễ bảo trì: do có nhiều máy hoạt động, việc bảo trì hệ thống không có áp lực thời gian như việc chỉ sử dụng một máy.
  • Tính kinh tế cao: phương pháp này giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn so với việc sử dụng máy phát điện đơn cùng công suất hệ thống.

Các điều kiện hòa đồng bộ 2 máy phát điện

Điều kiện tần số

Để hòa đồng bộ 2 máy phát điện, tần số của 2 máy phải xấp xỉ bằng nhau, hoặc tần số máy bằng với tần số lưới, với sai số phải nằm trong khoảng cho phép. Sai số sẽ được xác định tùy thuộc vào việc điều chỉnh bộ điều tốc và rơle hòa điện tự động (hoặc rơle chống hòa sai).

hoà đồng bộ 2 máy phát

Để hòa đồng bộ 2 máy phát điện cần đảm bảo những điều kiện nhất định

Thông thường, sai số (Df) sẽ được điều chỉnh >0, nghĩa là tần số máy sẽ được chỉnh cao hơn tần số lưới một chút. Vì nếu để tần số máy thấp hơn, thì sau khi đóng máy cắt, máy phát sẽ bị tấn số lưới kéo cho nhanh lên, từ đó công suất sẽ bị âm, và máy phát phải làm việc ở chế độ động cơ. Ngược lại, nếu tần số máy phát cao hơn, máy phát sẽ bị tần số điện của lưới ghì lại, từ đó phát ra một công suất nhỏ ngay thời điểm đóng máy cắt.

Điều kiện điện áp

Thông thường, điện áp máy phát sẽ được điều chỉnh bằng hoặc lớn hơn một chút so với điện áp lưới, để khi đóng điện máy phát sẽ có công suất nhỉnh hơn 0.

Chúng ta cũng hoàn toàn có thể điều chỉnh cho U máy = U lưới một cách chính xác mà không gặp vấn đề kỹ thuật nào.

Điều kiện về pha

Điều kiện về pha là điều kiện quan trọng, bắt buộc phải chú ý và thực hiện chính xác. Thông thường, thứ tự pha sẽ được kiểm tra một lần duy nhất trước khi lắp máy, sau này không điều chỉnh lại trừ khi thực hiện tháo lắp nhiều thứ trong hệ thống.

Một số biện pháp để kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ

Đối với điều kiện về tần số và điện áp, chúng ta có thể kiểm tra dễ dàng bằng những công cụ đo chuyên dụng như Vôn kế hoặc Tần số kế. Tuy nhiên với điều kiện pha, cần có những thao tác kiểm tra cẩn thận và nghiêm ngặt hơn về thứ tự pha cũng như đồng vị pha để đảm bảo hiệu quả và an toàn khi hệ thống vận hành.

nguyên lý hòa đồng bộ máy phát điện

Tủ hòa đồng bộ máy phát điện

Đối với đồng vị pha trong máy phát

Khi hòa đồng bộ 2 máy phát điện, thứ tự pha là điều kiện tiên quyết phải thực hiện với độ chính xác 100%. Chỉ cần 1 pha của máy phát có góc lệch so với pha tương ứng =0 là hệ thống đã đạt điều kiện về đồng vị pha.

Trong trường hợp trên, đồng vị pha sẽ được xác định khi tốc độ quay máy phát và điện áp đã đạt đến giá trị định mức. 

Do tần số của lưới và tần số máy phát luôn có sự chênh lệch nhỏ và luôn biến thiên, nên góc lệch pha cũng thay đổi liên tục. Vì thế thao tác đóng máy cắt điện để hòa đồng bộ có khá nhiều rủi ro do không xác định được đúng góc pha. Điều này dẫn đến việc dòng điện phát ra rất lớn ở dạng sung, momen điện từ trong máy phát thay đổi đột ngột gây hư hỏng thiết bị và gây mất ổn định cho lưới điện.

Để đảm bảo đồng vị pha khi hòa đồng bộ, bên cạnh việc đo lường chính xác, trên mạch điều khiển máy cần có lắp rơle hòa đồng bộ hoặc rơle chống hòa sai.

Đồng vị pha trong hệ thống lưới

Đối với phân đoạn sử dụng hệ thống lưới mạch vòng, đồng vị pha đã được xác định sẵn ngay khi thiết kế. Tuy nhiên, do những sai lệch về tần số cũng như điện áp nên góc giữa 2 đầu máy cắt có thể thay đổi sang giá trị khác 0 (thường sẽ ít thay đổi trong thời gian ngắn). Trong trường hợp này, việc đóng máy cắt sẽ gây ảnh hưởng lớn đến hệ thống, ngoại trừ một vài điểm sẽ có khả năng bị quá tải.

Nhưng đối với trường hợp góc pha thay đổi liên tục, việc đóng máy cắt phải đầy đủ các điều kiện như máy phát điện, và thường sẽ khó hơn rất nhiều do tần số của một trong hai hệ không thể tác động tại chỗ mà phải liên hệ từ xa. Để đảm bảo đồng vị pha, trên máy cắt cũng sẽ được lắp rơle hòa đồng bộ hoặc rơle chống hòa sai.

tài liệu hòa đồng bộ máy phát

Cách hòa đồng bộ máy phát điện

Thao tác hòa đồng bộ

Hiện nay, hầu như các máy phát điện đều có hệ thống hòa đồng bộ tự động, giúp chúng ta thực hiện công việc này dễ dàng hơn. Các thao tác hòa đồng bộ máy phát điện bằng tay mà chúng tôi sắp chia sẻ dưới đây chỉ để làm rõ các nguyên lý hòa đồng bộ của máy phát điện.

Kiểm tra thứ tự pha

Trước tiên, chúng ta cần đảm bảo cả hai phái đều đúng thứ tự pha. Có thể kiểm tra thứ tự pha bằng cách sau:

  • Sử dụng đồng hồ đo thứ tự pha.
  • Kiểm tra chiều quay của 1 động cơ trên thanh cái khi sử dụng điện lưới. Sau đó mở điện lưới, đóng máy phát điện và kiểm tra lại thứ tự pha.
  • Dùng Vôn kế kim đo và so sánh điện áp khi chưa hòa đồng bộ. Một cái sẽ đo điện áp giữa pha A của máy và pha A của lưới, một cái đo lần lượt giữa B máy - B lưới và C máy - C lưới. Khi máy chạy, các đồng hồ sẽ đồng thời thay đổi từ 0 đến 2 lần Upha định mức. Khi đó, hai đầu cầu dao sẽ đúng thứ tự pha với nhau.

Trong trường hợp không thay đổi đồng thời, bạn sẽ thực hiện đổi lại một đồng hồ đo A-A, đồng hồ còn lại sẽ đo B máy - C lưới hoặc C máy - B lưới. Nếu trường hợp này đồng hồ lên đồng thời tức là thứ tự 2 pha đầu ngược nhau.

Sau khi hoàn tất công tác kiểm tra thứ tự kiểm tra thứ tự, chúng ta có thể đấu nối mạch mà không cần lo lắng về thứ tự pha trong suốt quá trình sử dụng sau này.

hòa đồng bộ máy phát điện

Sơ đồ hòa đồng bộ máy phát điện thông qua máy biến áp đấu nối sao

Kiểm tra điện áp

Các thao tác kiểm tra điện áp khá đơn giản. Chúng ta chỉ cần sử dụng 2 Vôn kế lắp ở 2 đầu, hoặc có thể dùng một Vôn kế đo giữa pha A của máy và lưới. Khi điện thế xuống mức thấp nhất, tương ứng với góc lệch pha =0. Khi đó, nếu điện thế 2 đầu bằng nhau, đồng hồ sẽ hiển thị 0V, nếu có sai biệt sẽ có trị số khác 0.

Kiểm tra tần số

Tần số máy phát và tần số lưới đều có đồng hồ đo riêng. Tuy nhiên để biết được chính xác sự chênh lệch tần số, chúng ta không thể sử dụng đồng hồ đo đó. Bạn có thể áp dụng một trong những cách sau đây để việc kiểm tra dễ dàng và hiệu quả hơn:

  • Sử dụng đồng bộ kế. Đây là một dụng cụ đo góc lệch pha giữa 2 nguồn điện. Nếu 2 tần số bằng nhau, kim đồng hồ sẽ đứng yên. Ngược lại, nếu có sự chênh lệch, kim sẽ di chuyển nhanh hay chậm tùy theo độ chênh lệch tần số.
  • Dựa vào đèn. Chúng ta sẽ lắp đèn, và tùy theo mức độ sáng tắt của đèn sẽ xác định được sự chênh lệch về tần số. Tốc độ sáng tắt của đèn càng thấp, tức là tần số chênh lệch càng ít. Tốt nhất chúng ta nên điều chỉnh sao cho độ chênh lệch nằm trong khoảng 0,2 đến 0,1 Hz, tức là tốc độ chớp tắt của đèn rơi vào khoảng 5 đến 10 giây.
  • Dựa vào hiệu ứng hoạt nghiệm. Đối với phương pháp này, chúng ta sẽ sử dụng đèn neon, đèn huỳnh quang hoặc đèn thủy ngân. Khi đèn chiếu vào một trục quay, chúng ta sẽ thấy trục đó quay chậm hơn hoặc dùng lại, hoặc quay ngược chiều tùy theo độ lệch của tần số lưới và tốc độ máy.

Cụ thể, nếu độ lệch =0, chúng ta sẽ thấy trục như đang đứng yên.

Tần số máy thấp hơn có vẻ trực như đang quay ngược chiều.

Tuy nhiên, đây là một phương pháp dựa trên kinh nghiệm, không được khuyến khích áp dụng.

các phương pháp hòa đồng bộ máy phát điện

Hình ảnh tổ máy phát điện hoạt động song song

Kiểm tra góc lệch pha

Chúng ta có thể nhận biết góc lệch pha bằng:

  • Vị trí kim của đồng bộ kế. Nếu kim ở vị trí cao nhất ta có góc pha =0.
  • Độ sáng của đèn: Góc pha =0 là khi đèn tắt hẳn hoặc đèn có ánh sáng mờ nhất. Tuy nhiên đây là cách xác định góc lệch pha có độ chính xác không cao, bởi ảnh hưởng nhiệt của dây tóc bóng đèn và khả năng phân biệt ánh sáng của mắt người là không tuyệt đối.
  • Sử dụng Vôn kế đo phách: khi trị số của Vôn kế min là lúc góc pha =0.

Sau khi kiểm tra tất cả các điều kiện trên, chúng ta sẽ có:

  • U máy ≈ U lưới.
  • Tần số máy ≈ Tần số lưới (cụ thể là cao hơn).
  • Góc pha tiến dần đến 0.

Các phương pháp hòa đồng bộ máy phát điện thường dùng

Hòa đồng bộ chính xác

Đối với phương pháp này, người ta thường phải thực hiện những công việc sau:

  • Đưa trị số điện áp máy phát điện UF và điện áp mạng UHT.
  • Điều chỉnh tốc độ quay của máy phát điện wF xấp xỉ với tốc độ góc quay wHT, trong đó wF>>wHT.
  • Điều chỉnh cho góc pha của vecto máy phát điện và điện áp mạng bằng nhau trong lúc đóng máy cắt.

Trước khi đóng 2 máy phát điện làm việc song song, máy đó cần phải được kích từ trước. Tới khi tốc độ quay và điện áp của 2 máy gần bằng nhau, ta chọn thời điểm thuận lợi để đóng máy. Thời điểm đó cần đảm bảo độ lệch điện áp giữa các máy phát trong tổ máy gần bằng 0.

điều kiện hòa đồng bộ 2 máy phát

Tủ đồng bộ máy phát điện

Hòa đồng bộ tự động

Để thực hiện phương pháp hòa đồng bộ tự động, người thực hiện cần tuân thủ những điều sau:

  • Lưu ý không kích từ máy phát, đồng thời chú ý đến tốc độ quay của máy.
  • Khi tiến hành đồng bộ, tốc độ quay của máy phát phải xấp xỉ với tốc độ quay của tổ máy đang làm việc.

Ngay sau khi đóng máy, dòng kích từ sẽ được đưa vào roto, máy phát điện sẽ được kéo vào làm việc đồng bộ với tổ máy trước.

Như vậy, với phương pháp hòa đồng bộ 2 máy phát điện có thể giúp tăng mức điện năng cung cấp cho tải một cách đáng kể. Quý khách hàng có thể sử dụng phương pháp này cho nhà xưởng của mình, nhưng cần có sự thực hiện hoặc giám sát của đội ngũ chuyên môn để đạt hiệu quả cao nhất. Mong rằng bài viết cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích cho công việc của mình. Nếu bạn đang cần đầu tư thêm máy phát điện phục vụ nhu cầu hoạt động của mình, vui lòng liên hệ Điện máy Yên Phát chúng tôi qua hotline: 0965 327 282 - 0966 631 546 để được tư vấn.

Hỏi Đáp

Máy phát diesel là gì? Sử dụng khi nào?

Máy phát diesel là gì? Sử dụng khi nào?

Khi nhà bị mất điện đột ngột thì phải làm như thế nào?

Khi nhà bị mất điện đột ngột thì phải làm như thế nào?

Tìm hiểu chi tiết về cấu tạo tuabin gió

Tìm hiểu chi tiết về cấu tạo tuabin gió

Quy trình lắp đặt máy phát điện đúng chuẩn nhất

Quy trình lắp đặt máy phát điện đúng chuẩn nhất

Cách tạo ra dòng điện xoay chiều mà bạn chưa biết

Cách tạo ra dòng điện xoay chiều mà bạn chưa biết

Cách làm máy phát điện mini đơn giản ngay tại nhà

Cách làm máy phát điện mini đơn giản ngay tại nhà

Phần cảm của máy phát điện xoay chiều

Phần cảm của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện chạy được điều hòa có nên hay không?

Máy phát điện chạy được điều hòa có nên hay không?

Nước làm mát máy phát điện có tác dụng như thế nào?

Nước làm mát máy phát điện có tác dụng như thế nào?