I. Nâng cấp hệ thống kích từ
Luận văn tập trung vào việc nâng cấp hệ thống kích từ của Nhà máy Thủy điện Ka Nak. Hệ thống kích từ hiện tại chưa tối ưu, dẫn đến thời gian đáp ứng chậm và khả năng ổn định tĩnh hạn chế. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải tiến, bao gồm việc sử dụng bộ AVR theo tiêu chuẩn IEEE 421.1 và mô phỏng bằng phần mềm Matlab để đánh giá hiệu quả. Mục tiêu là đảm bảo vận hành ổn định, tăng độ tin cậy và hiệu suất của tổ máy.
1.1. Khái niệm và thông số hệ thống kích từ
Hệ thống kích từ tại Nhà máy Thủy điện Ka Nak sử dụng phương pháp tự kích, bao gồm hai giai đoạn: kích từ ban đầu từ hệ thống ắc quy và quá trình tự kích từ đầu cực máy phát. Các thông số chính bao gồm dòng điện kích từ định mức 416 A, điện áp kích từ định mức 142 V, và sử dụng bộ chỉnh lưu cầu ba pha với Thyristor KP500A/2000V. Hệ thống này đảm bảo điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát và bảo vệ máy phát khi có sự cố.
1.2. Nhược điểm hiện tại
Hệ thống kích từ hiện tại có một số nhược điểm như thời gian đáp ứng lớn, dẫn đến thời gian hòa lưới kéo dài, đặc biệt trong giờ cao điểm. Khả năng ổn định tĩnh còn hạn chế, gây dao động công suất phản kháng. Những hạn chế này ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành và độ tin cậy của tổ máy.
II. Nhà máy Thủy điện Ka Nak
Nhà máy Thủy điện Ka Nak là bậc thang trên của Nhà máy Thủy điện An Khê, có vai trò quan trọng trong việc điều tiết nước và phát điện. Với công suất lắp đặt 13 MW, nhà máy sử dụng tua bin Kaplan và máy phát thủy lực. Hệ thống kích từ của nhà máy đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo ổn định điện áp và chất lượng điện năng.
2.1. Thiết bị cơ khí thủy lực
Nhà máy sử dụng tua bin Kaplan trực đứng với công suất 6813 kW và máy phát thủy lực có công suất định mức 6,5 MW. Các thiết bị phụ trợ bao gồm hệ thống nước kỹ thuật, hệ thống bơm tiêu nước, và hệ thống khí nén. Những thiết bị này đảm bảo vận hành ổn định và liên tục của tổ máy.
2.2. Thiết bị điện
Hệ thống điện của nhà máy bao gồm máy biến áp, trạm phân phối, và các thiết bị điều khiển, giám sát. Hệ thống kích từ là một phần quan trọng, đảm bảo điều chỉnh điện áp và bảo vệ máy phát. Nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến hệ thống này để nâng cao hiệu suất vận hành.
III. Nghiên cứu kỹ thuật và ứng dụng
Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật và mô phỏng để đánh giá và cải tiến hệ thống kích từ. Phần mềm Matlab được sử dụng để mô phỏng các kịch bản vận hành, đánh giá độ ổn định của tổ máy và hiệu quả của bộ AVR. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc nâng cấp hệ thống kích từ sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của nhà máy.
3.1. Mô phỏng hệ thống kích từ
Mô phỏng bằng Matlab được thực hiện để đánh giá hiệu quả của bộ AVR theo tiêu chuẩn IEEE 421.1. Các kịch bản mô phỏng bao gồm đánh giá độ ổn định của tổ máy, khả năng làm việc của van bán dẫn Thyristor, và hiệu suất của bộ AVR. Kết quả cho thấy hệ thống kích từ nâng cấp đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp Nhà máy Thủy điện Ka Nak vận hành ổn định và hiệu quả hơn. Việc nâng cấp hệ thống kích từ không chỉ cải thiện hiệu suất phát điện mà còn đảm bảo cung cấp nước liên tục cho Nhà máy Thủy điện An Khê, góp phần vào sự phát triển bền vững của công ty.
