Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6627-3:2010 Máy điện quay – Phần 3: Yêu cầu cụ thể máy phát đồng bộ tuabin hơi

• Số hiệu: TCVN6627-3:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

A giới hạn bởi nhiệt độ dây quấn kích từ	X đơn vị tương đối kW
B giới hạn bởi nhiệt độ dây quấn phần ứng	Y đơn vị tương đối kvar quá kích thích
C giới hạn bởi nhiệt độ của các phần đầu lõi hoặc độ ổn định xác lập	Y’ đơn vị tương đối kvar thiếu kích thích
D công suất ra danh định

Hình 2 – Biểu đồ công suất P-Q điển hình

4.15. Yêu cầu quá dòng

Máy phát có công suất ra danh định đến 1 200 MVA phải có khả năng mang dòng điện stato bằng 1,5 đơn vị tương đối trong 30 s mà không bị hỏng.

Đối với công suất ra danh định lớn hơn 1 200 MVA, cần thỏa thuận về khoảng thời gian nhỏ hơn 30 s, công suất tăng thì thời gian giảm nhưng ít nhất là 15 s, dòng điện vẫn giữ ở 1,5 đơn vị tương đối cho tất cả các thông số đặc trưng.

Máy phát phải có khả năng chịu các phối hợp khác giữa quá dòng và thời gian, tạo ra cùng mức phát nhiệt bổ sung cao hơn nhiệt lượng tạo ra bởi 1 đơn vị tương đối dòng điện.

Từ đó, đối với các máy điện đến 1 200 MVA:

(I^2 - 1)t = 37,5 s

trong đó:

I là dòng điện stato tính bằng đơn vị tương đối;

...

...

...

Hệ thức này phải áp dụng cho các giá trị t trong khoảng từ 10 s đến 60 s.

CHÚ THÍCH: Điều này chứng tỏ rằng nhiệt độ stato sẽ vượt quá các giá trị tải danh định trong các điều kiện này, do vậy kết cấu của máy phát dựa trên giả thiết rằng số lần làm việc ở các điều kiện giới hạn được qui định này không quá hai lần mỗi năm.

4.16. Ngắn mạch đột ngột

Máy phát phải được thiết kế để chịu được các dạng ngắn mạch tại các đầu nối của máy phát mà không bị hỏng, khi làm việc ở tải danh định và 1,05 đơn vị tương đối điện áp danh định, với điều kiện dòng điện pha lớn nhất được hạn chế bằng phương tiện bên ngoài đến giá trị không vượt quá dòng điện pha lớn nhất do ngắn mạch ba pha. "Không bị hỏng" có nghĩa là máy phát không đến mức phải ngừng hoạt động, mặc dù có thể có một số biến dạng của dây quấn stato.

Nếu có thỏa thuận giữa người mua và nhà chế tạo rằng thử nghiệm ngắn mạch đột ngột phải được thực hiện trên máy phát chưa qua sử dụng, thì thử nghiệm phải thực hiện sau khi thử nghiệm chấp nhận về điện môi đủ điện áp như sau.

Máy phát được thiết kế để nối trực tiếp đến hệ thống điện phải chịu được ngắn mạch ba pha tại các đầu nối của máy phát khi được kích thích đến điện áp danh định ở chế độ không tải. Đối với máy phát được thiết kế để nối đến hệ thống điện qua biến áp hoặc cuộn kháng, thường là bằng các thanh cái được cách điện, thử nghiệm tại các đầu nối phải thực hiện ở điện áp giảm, theo thỏa thuận giữa người mua và nhà chế tạo, để tạo ra dòng điện stato giống như dòng điện ngắn mạch ba pha ở đầu nối phía điện áp cao của biến áp.

Thử nghiệm này được coi là đạt nếu sau đó máy phát vẫn làm việc được mà không phải sửa chữa hoặc chỉ sửa chữa nhỏ ở dây quấn stato, và nếu máy phát chịu được thử nghiệm điện áp cao bằng 80 % giá trị cho trong TCVN 6627-1 (IEC 60034-1) đối với máy phát chưa qua sử dụng. Thuật ngữ "sửa chữa nhỏ" ám chỉ đến các thanh chèn cuối dây quấn và cách điện nhưng không phải là thay bối dây.

CHÚ THÍCH: Dòng điện và mômen cao bất thường có thể xuất hiện do có ngắn mạch gần máy phát điện khi đang vận hành hoặc do cắt và đóng lặp lại ở các khoảng cách xa hơn hoặc sự cố hòa đồng bộ. Nếu các điều kiện này làm cho quá dòng nghiêm trọng thì phải hết sức cẩn thận khi xem xét kỹ máy phát, đặc biệt là dây quấn stato. Bất kỳ chỗ nào của đế đỡ hoặc các cơ cấu đệm bị nới lỏng đều phải được khắc phục tốt trước khi cho máy phát làm việc trở lại để tránh khả năng bị hỏng sau này do rung. Cũng cần yêu cầu kiểm tra sự thay đổi về cân bằng của trục và biến dạng của bulông khớp nối và các khớp nối.

4.17. Tỷ số ngắn mạch

...

...

...

4.18. Điện kháng quá độ và cận quá độ dọc trục đối với máy phát

Khi qui định điện kháng quá độ và cận quá độ dọc trục liên quan đến các điều kiện làm việc, các giá trị dưới đây cần theo thỏa thuận:

- giá trị nhỏ nhất của điện kháng cận quá độ dọc trục ở mức bão hòa của điện áp danh định;

- giá trị lớn nhất của điện kháng quá độ dọc trục ở điều kiện chưa bão hòa của dòng điện danh định.

Vì hai điện kháng này phụ thuộc đáng kể vào từ thông chung nên cần chú ý để các giá trị qui định hoặc thỏa thuận là tương thích, nghĩa là giới hạn trên của điện kháng cận quá độ không đặt quá gần giới hạn dưới của điện kháng quá độ.

Khi không qui định giá trị của điện kháng cận quá độ dọc trục thì giá trị này không được nhỏ hơn 0,1 đơn vị tương đối tại mức bão hòa tương ứng với điện áp danh định.

Giá trị của mỗi điện kháng này có thể được qui định và dựa trên thỏa thuận ở mức bão hòa khác theo IEC 60034-4. Nếu có thỏa thuận là các giá trị điện kháng được xác định bằng thử nghiệm thì thử nghiệm phải theo IEC 60034-4.

4.19. Dung sai tính theo tỷ số ngắn mạch, theo điện kháng quá độ và cận quá độ dọc trục

Khi các giá trị giới hạn của tiêu chuẩn này, hoặc các giới hạn khác đã được qui định hoặc được thỏa thuận thì không được có dung sai theo hướng quan trọng, nghĩa là không được dung sai âm về giá trị nhỏ nhất và không được dung sai dương ở giá trị lớn nhất. Theo hướng khác, áp dụng dung sai 30 %.

...

...

...

Trong trường hợp người mua không đưa ra giá trị qui định, nhà chế tạo phải nêu các giá trị và dung sai là ± 15 %.

4.20. Độ bền cơ đối với rôto

4.20.1. Số lần khởi động

Nếu không có thỏa thuận nào khác, rôto phải có thiết kế về cơ để có khả năng chịu trong suốt tuổi thọ của nó:

- bình thường, không ít hơn 3 000 lần khởi động;

- đối với rôto được thiết kế cho các chế độ khởi động-dừng thường xuyên để vận hành hàng ngày, không ít hơn 10 000 lần khởi động.

4.20.2. Vận hành của bộ quay trục

Trước khi khởi động và sau khi nghỉ, việc vận hành của bộ quay trục của tổ máy phát tuabin có thể là tất yếu do nhu cầu của động cơ sơ cấp. Tuy nhiên, vận hành của bộ quay trục kéo dài có thể làm cho rôto của máy phát dễ bị hư hại và cần được hạn chế. Bộ quay trục có thể dễ bị hỏng do ảnh hưởng thiết kế. Nếu bộ quay trục có thể cần hoạt động lâu hơn thì các thiết kế bổ sung để giảm thiểu các ảnh hưởng có hại cần được thỏa thuận.

4.21. Bộ làm mát

...

...

...

- áp suất tuyệt đối 2,7 bar (270 kPa) đối với máy phát được làm mát bằng không khí;

- áp suất tuyệt đối 4,5 bar (450 kPa) đối với máy phát được làm mát bằng hyđrô và chất lỏng;

Áp suất thử nghiệm phải bằng 1,5 lần áp suất làm việc lớn nhất và được đặt trong 15 min.

Nếu áp suất của nước trong bộ làm mát được khống chế bằng van hoặc cơ cấu giảm áp suất nối đến nguồn nước ở đó áp suất cao hơn áp suất làm việc thì bộ làm mát phải được thiết kế cho áp suất cao hơn và nếu không có thỏa thuận nào khác thì phải được thử nghiệm ở 1,5 lần áp suất cao hơn này. Áp suất này phải do người mua qui định.

Bộ làm mát phải được thiết kế sao cho, nếu tháo một phần tử của chúng để làm sạch thì tổ máy vẫn có thể mang liên tục ít nhất hai phần ba tải danh định (hoặc giá trị khác, theo thỏa thuận) mà không làm cho nhiệt độ của các phần đang hoạt động của máy điện tăng quá mức cho phép. Trong điều kiện như vậy, nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp có thể cao hơn giá trị thiết kế. Đối với máy phát được làm mát bằng hyđrô và chất lỏng, cần lưu ý rằng trong một số điều kiện làm việc, ví dụ trong quá trình bảo trì hoặc trong khi làm sạch hộp khí, bộ làm mát có thể chịu áp suất khí mà không có áp suất nước. Do đó, phải thiết kế đối với áp suất vi sai bằng 8 bar (800 kPa) ở phía khí.

CHÚ THÍCH: Nồng độ chất hóa học trong nước tăng lên, ví dụ muối hoặc glycol có thể ảnh hưởng đến tính năng làm mát.

5. Máy phát làm mát bằng không khí

5.1. Yêu cầu chung

Điều này áp dụng cho máy phát có các bộ phận tác dụng được làm mát bằng không khí trực tiếp hoặc gián tiếp hoặc kết hợp cả hai phương pháp.

...

...

...

Hệ thống thông gió nên ưu tiên chọn hệ thống mạch khí kiểu kín. Nếu hệ thống kiểu hở được qui định hoặc được thỏa thuận, phải chú ý tránh để nhiễm bẩn đường thông khí, tránh quá nhiệt và làm nhiễm bẩn bề mặt cách điện.

Khi có vành trượt để kích thích thì vành này cần được thông gió riêng để tránh làm nhiễm bẩn máy phát và bộ kích thích do bụi than.

5.3. Nhiệt độ của môi chất làm mát sơ cấp

Máy phát không phải là máy phát truyền động bằng tuabin khí phải phù hợp với TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Nếu nhiệt độ lớn nhất của không khí môi trường hoặc của không khí làm mát sơ cấp trong trường hợp sử dụng bộ làm mát từ không khí sang nước, khác 40 ^oC, thì áp dụng các điều liên quan của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Các yêu cầu cụ thể đối với máy phát được truyền động bằng tuabin khí được nêu trong 7.2 và 7.3.

5.3.1. Bộ phát hiện nhiệt độ

Để theo dõi nhiệt độ của dây quấn stato, phải có ít nhất sáu bộ phát hiện nhiệt độ đặt bên trong (ETD) phù hợp với TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Số lượng đầu đo nhiệt độ trong các đường đưa không khí vào máy phát phải được thỏa thuận.

...

...

...

6.1. Yêu cầu chung

Điều này áp dụng cho máy phát có các bộ phận tác dụng được làm mát trực tiếp hoặc gián tiếp bằng hyđrô, khí hoặc chất lỏng hoặc bằng cách kết hợp cả hai. Một số máy phát có thể sử dụng loại khí khác hyđrô, nếu vậy, áp dụng các nguyên tắc như nhau trong các trường hợp thích hợp.

6.2. Áp suất và độ tinh khiết hyđrô của trong vỏ máy

Nhà chế tạo phải nêu áp suất tuyệt đối và độ tinh khiết của hyđrô trong vỏ máy mà tại đó máy phát tạo ra công suất ra danh định.

Ưu tiên các giá trị tuyệt đối của áp suất hyđrô sau đây:

bar

2

3

4

...

...

...

6

7

kPa

200

300

400

500

600

700

...

...

...

6.3. Vỏ máy phát và nắp che

Vỏ máy phát hoàn chỉnh và nắp che bộ phận chứa áp suất bất kỳ (ví dụ bên trên bộ làm mát) để sử dụng với môi chất làm mát là hyđrô, phải được thiết kế để chịu được nổ từ bên trong, hỗn hợp nổ ban đầu ở áp suất khí quyển, mà không gây nguy hiểm cho người xung quanh. Thử nghiệm áp suất thủy tĩnh phải được tiến hành để kiểm tra độ bền của vỏ máy và nắp che. Thử nghiệm thích hợp có thể là đặt áp suất tuyệt đối bằng 9 bar (900 kPa) trong 15 min.

CHÚ THÍCH: Ở một số quốc gia, các tiêu chuẩn hoặc qui phạm có thể đặt ra các yêu cầu thử nghiệm khác.

6.4. Đầu nối dây quấn stato

Các đầu nối dùng cho máy phát làm mát bằng hyđrô phải được thiết kế để chịu được áp suất khí tuyệt đối ít nhất là 9 bar (900 kPa).

Cách điện đầu nối phải được thử nghiệm độc lập về điện với các dây quấn máy phát và phải chịu được thử nghiệm điện môi khô tần số công nghiệp trong không khí trong 60 s với điện áp thử nghiệm không nhỏ hơn 1,5 lần điện áp thử nghiệm 1 min cho dây quấn máy phát.

CHÚ THÍCH: Nếu các đầu nối được làm mát bằng chất lỏng thì môi chất làm mát không cần đấu vào khi thử nghiệm điện áp cao.

6.5. Nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp, nhiệt độ và độ tăng nhiệt của máy phát

Các máy phát không thuộc loại truyền động bằng tuabin khí phải phù hợp với TCVN 6627-1 (IEC 60034-1). Nhiệt độ lớn nhất của môi chất làm mát sơ cấp, hyđrô hoặc chất lỏng có thể khác 40 oC (ví dụ: để đạt được thiết kế kinh tế cho bộ làm mát với nhiệt độ lớn nhất qui định đối với môi chất làm mát thứ cấp). Do đó:

...

...

...

b) đối với các máy điện làm mát trực tiếp, phải áp dụng nhiệt độ được qui định trong các bảng thích hợp của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1) mà không thay đổi.

CHÚ THÍCH: Để tránh tăng nhiệt quá mức hoặc dải nhiệt độ quá mức, nhiệt độ lớn nhất của môi chất làm mát thường không nên sai khác 40 ^oC một lượng lớn hơn ±10 ^oC.

Yêu cầu cụ thể đối với máy phát truyền động bằng tuabin khí được nêu ở 7.2 và 7.3.

6.6. Bộ phát hiện nhiệt độ

Theo TCVN 6627-1 (IEC 60034-1), phải có ít nhất sáu bộ phát hiện nhiệt độ đặt bên trong (ETD). Đối với máy phát làm mát trực tiếp, một chú ý quan trọng là nhiệt độ đo được từ ETD không chỉ ra nhiệt độ điểm nóng của dây quấn stato.

Việc tuân thủ nhiệt độ lớn nhất của môi chất làm mát nêu trong điểm 1 ở Bảng 11 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1) sẽ đảm bảo nhiệt độ dây quấn không bị cao quá mức. Giới hạn nhiệt độ cho phép đo được bằng ETD giữa các thanh dẫn của bối dây nhằm bảo vệ cách điện khỏi bị nóng quá mức từ lõi. Có thể sử dụng nhiệt độ đọc được trên ETD để kiểm soát hoạt động của hệ thống làm mát dây quấn stato.

Số lượng bộ phát hiện nhiệt độ để đo nhiệt độ môi chất làm mát ở những vị trí chất này đi vào máy phát phải được thỏa thuận.

Đối với máy phát làm mát trực tiếp dây quấn stato, nhiệt độ môi chất làm mát tại đầu ra của dây quấn stato phải được đo bằng ít nhất ba bộ phát hiện nhiệt độ. Các bộ phát hiện nhiệt độ phải tiếp xúc tốt với môi chất làm mát. Do vậy, nếu dây quấn được làm mát bằng khí thì bộ phát hiện nhiệt độ phải được đặt sát với ống dẫn khí đi ra khỏi bối dây mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về điện. Nếu dây quấn được làm mát bằng nước, bộ phát hiện nhiệt độ phải đặt trong ống nằm trong khung máy điện hoặc càng gần với vị trí mà môi chất làm mát đi ra khỏi khung càng tốt. Chú ý không để chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa điểm đo và điểm mà môi chất làm mát ra khỏi dây quấn.

6.7. Hệ thống phụ trợ

...

...

...

a) Hệ thống khí làm mát hoàn chỉnh (hyđrô hoặc khí khác) cùng với bộ điều chỉnh thích hợp để khống chế áp suất khí trong máy phát, thích hợp để nối đến nguồn cung cấp khí, bộ phận làm khô khí và phương tiện kiểm tra hoặc theo dõi lượng khí tiêu thụ hàng ngày.

b) Hệ thống hoàn chỉnh để làm sạch khí (thường là cacbon đioxit), thích hợp để nối đến nguồn cung cấp khí, cho phép nạp đầy và lọc sạch khí hyđrô vào vỏ máy một cách an toàn.

Nếu hệ thống không khí nén của trạm điện được sử dụng để thổi khí được lọc sạch ra khỏi vỏ máy, việc nối đến hệ thống không khí phải đảm bảo không khí không bị thổi vào trong máy, ngoại trừ để đẩy khí được lọc sạch ra, ví dụ, bằng cách nối một ống nối tháo ra được.

c) Các cơ cấu báo động và cơ cấu chỉ thị cần thiết cho phép duy trì độ tinh khiết của khí hyđrô và cho phép kiểm soát độ tinh khiết của khí thổi trong quá trình đẩy hyđrô ra khỏi máy. Nên có hai phương tiện độc lập để chỉ ra độ tinh khiết.

d) Hệ thống dầu kín hoàn chỉnh kể cả thiết bị để kiểm soát độ kín dầu và, nếu có yêu cầu, để loại khí và nước ra khỏi dầu.

Phải có nguồn kín dầu khẩn cấp để tự động hoạt động nếu nguồn chính bị hỏng.

e) Hệ thống (hoặc các hệ thống) làm mát bằng chất lỏng hoàn chỉnh, có bơm, có bộ làm mát và bộ lọc, có bộ điều chỉnh thích hợp để khống chế nhiệt độ của chất lỏng làm mát.

f) Các phương tiện phát hiện sự suy giảm hoặc thất thoát luồng chất lỏng qua các dây quấn.

g) Các phương tiện đo độ dẫn điện của nước làm mát các dây quấn và duy trì độ dẫn điện ở giá trị đủ thấp.

...

...

...

7. Máy phát dùng cho tuabin khí hoặc các ứng dụng chu kỳ kết hợp

7.1. Yêu cầu chung

Điều này áp dụng cho các máy phát được truyền động bằng tuabin khí hoặc các ứng dụng chu kỳ kết hợp có làm mát bằng không khí kiểu mạch hở hoặc làm mát kiểu mạch kín bằng không khí hoặc hyđrô trong đó đầu ra máy phát yêu cầu là hàm của nhiệt độ môi trường.

7.2. Điều kiện vận hành

7.2.1. Yêu cầu chung

Máy phát truyền động bằng tuabin khí và phù hợp với tiêu chuẩn này phải thích hợp để mang tải tương ứng với các thông số đặc trưng và công suất máy phát trong các điều kiện vận hành dưới đây.

7.2.2. Nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp

Đối với các máy phát làm mát bằng không khí kiểu mạch hở, nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp là nhiệt độ không khí đi vào máy phát. Nhiệt độ này thường là nhiệt độ không khí môi trường. Dải nhiệt độ này phải được người mua qui định, thường là từ -5 ^oC đến + 40 ^oC.

Đối với các máy phát làm mát kiểu mạch kín, nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp là nhiệt độ không khí hoặc hyđrô đi vào máy từ bộ làm mát. Dải nhiệt độ môi chất làm mát này phải do nhà chế tạo xác định, để đạt được thiết kế tối ưu của máy điện và bộ làm mát, dựa trên dải nhiệt độ môi chất làm mát thứ cấp (không khí môi trường hoặc nước) do người mua qui định.

...

...

...

Số lần khởi động hàng năm không quá 500, trừ khi có thỏa thuận khác.

7.2.4. Đặt tải

Tải có thể đặt đột ngột và tốc độ tăng tải của máy phát chỉ bị giới hạn bằng khả năng chịu tải của tuabin.

7.3. Công suất ra danh định

Tuabin khí thường có mức danh định ở nhiệt độ không khí đầu vào là 15 ^oC, và máy phát thường có mức danh định ở nhiệt độ không khí đầu vào là 40 ^oC. Do vậy, tuabin khí và máy phát có công suất như nhau sẽ có các thông số đặc trưng khác nhau.

Ở công suất ra danh định, độ tăng nhiệt không được vượt quá giá trị qui định trong Bảng 7 và Bảng 8 hoặc nhiệt độ qui định trong Bảng 12 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Nếu không có thỏa thuận nào khác, các tham số của máy phát phải được xác định có tính đến các thông số đặc trưng này.

7.4. Công suất

7.4.1. Yêu cầu chung

...

...

...

7.4.2. Công suất cơ bản

Công suất cơ bản là dải công suất ra liên tục tính theo công suất biểu kiến có thể có ở đầu ra của máy phát:

- tại vị trí làm việc ở tần số, điện áp và hệ số công suất danh định;

- áp suất và độ tinh khiết của hyđrô phù hợp với TCVN 6627-1 (IEC 60034-1), trong trường hợp thuộc đối tượng áp dụng

tương ứng với dải nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp hoặc thứ cấp qui định cho vị trí làm việc, xem 7.2.2, với độ tăng nhiệt hoặc nhiệt độ (nếu thích hợp) không vượt quá các giá trị qui định trong 7.4.3.

Thành phần công suất tác dụng của công suất cơ bản của máy phát chia cho hiệu suất máy phát phải lớn hơn hoặc bằng công suất cơ bản của tuabin khí trên toàn bộ dải nhiệt độ không khí qui định tại điểm lấy vào tuabin ở vị trí lắp đặt.

Có thể thỏa thuận là ngoài nhiệt độ không khí thấp hoặc cao phải chịu, không nhất thiết công suất cơ bản của máy phát phải bằng công suất cơ bản của tuabin. Khi đó vẫn có thể thỏa mãn mọi yêu cầu khác với máy phát công suất nhỏ hơn một chút.

Nhà chế tạo phải cung cấp đường cong công suất cơ bản trong các điều kiện của vị trí lắp đặt trên toàn bộ dải nhiệt độ qui định của môi chất làm mát sơ cấp hoặc thứ cấp (xem Hình 3). Đối với máy phát làm mát bằng không khí kiểu mạch hở, nhiệt độ của môi chất làm mát này phải bằng hoặc gần bằng nhiệt độ không khí tại điểm lấy vào tuabin (thang X của Hình 3). Trong trường hợp không khí tuần hoàn tự động được lắp đặt cho các ứng dụng nhiệt độ môi trường thấp thì đường cong này phải qui về nhiệt độ không khí làm mát thực tế khác với nhiệt độ môi trường tại điểm lấy vào tuabin.

Trong máy phát làm mát bằng không khí kiểu mạch kín, sử dụng bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước, dải nhiệt độ của nước (môi chất làm mát thứ cấp) có thể không liên quan trực tiếp với nhiệt độ không khí môi trường. Hình 3, chỉ ra công suất máy phát được vẽ đồ thị theo nhiệt độ môi chất làm mát thứ cấp trên thang X’. Do đó, khi nhiệt độ không khí môi trường giảm, công suất máy phát có thể không thay đổi hoặc có thể tăng chậm hơn công suất tuabin. Nếu cỡ của máy phát được xác định bởi công suất ra của tuabin ở nhiệt độ không khí thấp thì công suất ra của máy phát sẽ vượt quá đáng kể so với công suất được yêu cầu ở nhiệt độ không khí bình thường.

...

...

...

Chú dẫn

A

công suất cơ bản

X

nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp

B

công suất đỉnh

X’

...

...

...

C

chênh lệch nhiệt độ, 15 ^oC

D

điểm thông số đặc trưng

Y’

công suất biểu kiến của máy phát, đơn vị tương đối

CHÚ THÍCH 1: Đường cong đối với một máy phát cụ thể chỉ có giá trị cho toàn bộ dải nhiệt độ môi chất làm mát được qui định. Đối với máy phát có thiết bị trao đổi nhiệt, không thể hiện thang nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp. Hai thang nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp hoặc thứ cấp được kể đến ở đây chỉ để thể hiện các dạng của biểu đồ.

CHÚ THÍCH 2: Đường cong điển hình này không kéo dài quá khoảng nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp từ -20 ^oC đến 60 ^oC, vì bên ngoài dải này các yêu cầu tính năng phải được thỏa thuận giữa người mua và nhà chế tạo.

...

...

...

7.4.3. Độ tăng nhiệt và nhiệt độ tại công suất cơ bản

Đối với dây quấn được làm mát gián tiếp, độ tăng nhiệt khi làm việc tại nơi lắp đặt phải phù hợp với Bảng 7, Bảng 8 và Bảng 9 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1), nếu thích hợp, có điều chỉnh như sau:

a) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp từ 10 ^oC đến 60 ^oC: cộng thêm (40 - nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp) ^oC;

b) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp thấp hơn 10 ^oC nhưng không thấp hơn -20 ^oC: cộng thêm 30 ^oC + 0,5 (10 – nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp) ^oC;

c) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp cao hơn 60 ^oC hoặc thấp hơn - 20 ^oC, phải có thỏa thuận.

Đối với các dây quấn làm mát trực tiếp bằng không khí hoặc bằng hyđrô, nhiệt độ tổng khi làm việc tại vị trí lắp đặt phải phù hợp với các giới hạn trong Bảng 12 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1), có điều chỉnh như sau:

d) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp từ 10 ^oC đến 60 ^oC: không có điều chỉnh gì;

e) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp thấp hơn 10 ^oC nhưng không thấp hơn -20 ^oC: trừ đi 0,3 (10 – nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp) ^oC;

f) đối với nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp cao hơn 60 ^oC hoặc thấp hơn - 20 ^oC, phải có thỏa thuận.

...

...

...

Công suất đỉnh là thông số đặc trưng của máy phát khi cho máy phát làm việc ở nhiệt độ tăng cao hoặc độ tăng nhiệt không vượt quá 15 ^oC có tính đến nhiệt độ hoặc độ tăng nhiệt ở công suất cơ bản.

CHÚ THÍCH: Làm việc ở công suất đỉnh sẽ giảm tuổi thọ của máy phát vì làm lão hóa nhiệt của cách điện khoảng từ ba đến sáu lần so với làm việc ở công suất cơ bản.

Lưu ý đặt ra ở 7.4.2 liên quan đến mối quan hệ giữa công suất cơ bản của máy phát và công suất cơ bản của tuabin cũng áp dụng cho công suất đỉnh.

7.5. Tấm thông số đặc trưng

Tấm thông số đặc trưng phải nêu các thông tin được qui định trong TCVN 6627-1 (IEC 60034-1), đồng thời nêu giá trị của công suất đỉnh đầu ra tại nhiệt độ môi chất làm mát sơ cấp được chọn làm cơ sở cho các thông số đặc trưng.

7.6. Thử nghiệm nhiệt độ

Thử nghiệm nhiệt độ phải thực hiện theo thỏa thuận. Nhiệt độ hoặc độ tăng nhiệt phải phù hợp với 7.4.3, có hiệu chỉnh nếu cần, đối với chênh lệch về độ cao so với mực nước biển giữa vị trí thử nghiệm và vị trí làm việc, phù hợp với TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Phụ lục A

...

...

...

Biện pháp phòng ngừa cần thực hiện khi sử dụng máy phát đồng bộ được truyền động bằng tuabin làm mát bằng hyđrô

A.1. Yêu cầu chung

Phụ lục này nêu hướng dẫn về một số đặc trưng thiết kế và qui trình làm việc dự kiến để tránh xuất hiện hoặc mồi cháy hỗn hợp dễ cháy của hyđrô và không khí trong bản thân máy phát hoặc trong và xung quanh thiết bị kết hợp. Tuy nhiên, phụ lục này không phải là một yêu cầu kỹ thuật hoặc một quy phạm hoàn chỉnh đủ cho thiết kế và làm việc an toàn của hệ thống lắp đặt. Trách nhiệm thiết kế an toàn máy phát và các phụ kiện còn lại phần lớn là của nhà chế tạo. Trách nhiệm để thiết kế an toàn các bộ phận khác của hệ thống lắp đặt cần dựa trên thỏa thuận giữa các bên liên quan.

Nhà chế tạo có trách nhiệm cung cấp các hướng dẫn làm việc và bảo trì chính thức. Bất kỳ sửa đổi nào về hướng dẫn của nhà chế tạo để thích hợp với ứng dụng cụ thể chỉ được thực hiện thông qua qui trình xem xét lại chính thức của nhà chế tạo.

Trách nhiệm đối với hoạt động an toàn thuộc về người sử dụng thiết bị.

A.2. Độ tinh khiết của nguồn hyđrô

Độ tinh khiết của hyđrô được cung cấp không được nhỏ hơn 99 % theo thể tích.

A.3. Điều kiện làm việc bình thường

Điều kiện làm việc bình thường là:

...

...

...

- vận hành máy phát đã nạp hyđrô;

- khởi động, ngắt nguồn và dừng máy phát khi đã nạp hyđrô;

- làm sạch khí từ máy phát.

A.4. Biện pháp bảo vệ đối với vành trượt và máy kích thích ghép nối

Nếu máy kích thích hoặc vành trượt nằm trong vỏ máy mà hyđrô có thể bị rò trong đó thì việc tích lũy hỗn hợp nổ hyđrô-không khí phải được ngăn ngừa, ví dụ bằng cách duy trì luồng không khí qua vỏ máy, xem Điều A.7.

Luồng không khí thường dễ dàng được tạo ra trong khi trục quay ở tốc độ bình thường. Có thể cần phương tiện bổ sung khi máy phát có chứa hyđrô và trục đứng yên hoặc quay chậm. Có thể cung cấp đường ống đưa khí vào và thổi ra để lưu thông hyđrô rò rỉ thông qua đối lưu tự nhiên và lực nổi. Nếu sử dụng quạt bên trong để đảm bảo thông gió thì động cơ quạt phải là loại có bảo vệ chống khí quyển có chất khí dễ nổ phù hợp với phần thích hợp của IEC 60079. Quạt không được hút không khí. Quạt phải cung cấp lực kéo cưỡng bức từ nguồn không khí sạch.

A.5. Thiết bị phụ trợ

A.5.1. Yêu cầu chung

Thiết bị phụ trợ, khi sử dụng, phải phù hợp với các yêu cầu qui định ở A.5.2 đến A.5.8.

...

...

...

Thùng khử khí hyđrô và hệ thống dầu kín phải thích hợp đối với áp suất thử nghiệm bằng 1,5 lần áp suất làm việc tuyệt đối lớn nhất hoặc áp suất tuyệt đối bằng 900 kPa, chọn giá trị nào lớn hơn.

Vật liệu dễ vỡ hoặc có thể bị rỗ như thép đúc không được dùng làm linh kiện chịu áp suất hyđrô hoặc dầu kín.

A.5.3. Máy làm khô khí

Máy làm khô khí phải thích hợp đối với áp suất thử nghiệm bằng 1,5 lần áp suất làm việc tuyệt đối lớn nhất hoặc áp suất tuyệt đối bằng 900 kPa, chọn giá trị nào lớn hơn.

Có thể sử dụng nhiều hệ thống khác nhau để duy trì độ ẩm đủ thấp bên trong vỏ máy phát, sử dụng thiết bị được gọi là “máy làm khô khí”. Thiết bị phải phù hợp với các qui tắc an toàn chung dưới đây:

- nếu máy làm khô khí là loại trong đó chất làm khô cần hoạt hóa lại theo chu kỳ, tức là phải được cung cấp phương tiện để cho biết khi nào cần thực hiện hoạt hóa lại và khi nào hoàn thành;

- nếu sử dụng không khí trong quá trình hoạt hóa lại thì phải có một số phương tiện để đảm bảo rằng không khí không được đưa vào ngẫu nhiên trong vỏ máy phát. Việc này đòi hỏi các van được khóa liên động hoặc các mối nối ống dễ dàng tháo ra được và là loại đặc biệt;

- nếu sử dụng bộ gia nhiệt, cần thực hiện các biện pháp để đảm bảo rằng bộ gia nhiệt làm việc tốt ở nhiệt độ dưới nhiệt độ mồi cháy của hỗn hợp hyđrô-không khí bất kỳ có thể được hình thành. Thông thường, giới hạn cho phép là 300 ^oC. Có thể cần giới hạn dưới để tránh hư hại chất làm khô như nhôm hoạt hóa. Bộ gia nhiệt phải được bố trí, ví dụ bằng cách khóa liên động các công tắc với các van để nó có thể làm việc chỉ trong thời gian tái sinh;

- nếu có phương tiện để cho phép khí ngưng tụ thoát ra khỏi phòng thử mà phải chịu áp suất hyđrô thì kết cấu và vận hành phải ngăn không cho hyđrô thoát ra đáng kể;

...

...

...

CHÚ THÍCH: Dụng cụ đo và cơ cấu điều khiển không liên quan đến máy làm khô khí. Chúng có thể được đề cập trong điều riêng rẽ của xuất bản sau của tiêu chuẩn này.

Các loại thích hợp là, ví dụ “vỏ bọc chịu lửa” hoặc thiết bị “an toàn từ bên trong” theo IEC 60079. Tiêu chuẩn này áp dụng, ví dụ, cho các thiết bị sau: thiết bị điện dùng để giám sát độ tinh khiết của hyđrô, máy đo áp suất tiếp xúc điện hoặc máy đo áp suất kiểu nhiệt kế được cấp kèm thiết bị truyền từ xa.

A.5.4. Mối nối

Mối nối đến các linh kiện trong tất cả các mạch điện phải được thực hiện sao cho độ tăng nhiệt trong khi làm việc, rung hoặc khi các vật liệu cách điện lão hóa không gây suy giảm chất lượng đấu nối. Xem IEC 60079 để có các ví dụ thích hợp. Mối nối điện phải được thiết kế để ngăn ngừa bị ngắt ra hoặc lỏng ra không chủ ý mà có thể gây phóng tia lửa điện.

CHÚ THÍCH: Khí có thể di chuyển xuống các lõi của cáp điện.

A.5.5. Nhiễm hyđrô

Phải áp dụng các qui tắc dưới đây để tránh một lượng lớn hyđrô bị thoát ra ngẫu nhiên, hoặc vào trong máy phát nếu van điều khiển bị hỏng hoặc vào khu vực xung quanh nếu xảy ra rò vào khí quyển.

A.5.5.1. Hệ thống đường ống cần được bố trí và đỡ để được bảo vệ tốt nhất có thể khỏi hư hại ngẫu nhiên. Nếu hệ thống đường ống hyđrô bất kỳ ở trong ống dẫn hoặc đi ngầm dưới đất thì nó phải được bố trí sao cho có thể phát hiện và làm tiêu tán một cách an toàn hyđrô bị rò rỉ.

A.5.5.2. Nếu máy phát được cấp hyđrô riêng từ một giá gồm các xylanh hyđrô đặt bên trong vỏ bọc máy phát (từng xylanh có dung tích từ 6 m^3 đến 10 m^3 ở nhiệt độ và áp suất bình thường, NTP), giá này chỉ nên chứa một số lượng xylanh sao cho có chứa tổng dung tích khoảng 80 m^3 NTP, với chỉ khoảng hai hoặc ba xylanh (ứng với khoảng 20 m^3 NTP) vận hành ở cùng thời điểm.

...

...

...

a) van dừng tự động (tác động, ví dụ do luồng khí vượt quá), hoặc

b) van từ có thể đóng bằng tay từ xa trong trường hợp khẩn cấp.

Do đó, nếu xảy ra rò rỉ lớn thì nguồn chính của hyđrô sẽ bị cắt. Sơ đồ bố trí có thể có theo điểm a) ở trên được thể hiện trên Hình A.1.

Nếu thiết bị được lắp các van ngừng mở thao tác bằng tay, thường lắp trên các xylanh cung cấp thì hyđrô phải được cấp vào van điều khiển áp suất theo chu kỳ để giữ áp suất khí trong dải xác định.

A.5.5.4. Khối nguồn cung cấp trong nhà cũng như ngoài trời đòi hỏi van an toàn ở phía áp suất thấp của hệ thống cung cấp hyđrô.

Thông lệ chung là giảm áp suất từ xy lanh lưu giữ đến khung của máy phát trong hai tầng.

Cần có một van an toàn ở phía áp suất thấp của từng tầng phải được thông hơi đến nơi an toàn, xem A.5.7.

A.5.5.5. Phải lưu ý đặc biệt đến qui định quốc gia đối với việc bảo quản hyđrô và khí trơ, xy lanh và các mối nối của chúng, van giảm áp và van an toàn và các mối nối đến hệ thống khí.

A.5.6. Tích tụ hỗn hợp hyđrô-không khí

...

...

...

Ống nối của máy phát, các mối nối đến chúng và vỏ bọc bất kỳ phải được thiết kế sao cho hyđrô không thể tích tụ trong trường hợp bị rò.

Nếu sử dụng thanh cái cách ly về pha thì thiết kế của các thanh cái này phải sao cho hyđrô không thể tích tụ trong máng cáp hoặc đường ống.

A.5.7. Ống thông hơi

Ống thông hơi mang hyđrô hoặc hỗn hợp hyđrô-không khí phải được lắp đặt sao cho ngăn ngừa tích tụ hỗn hợp hyđrô-không khí ở các vị trí mà khí bị thải ra. Trong khu vực thải khí, không được có cửa sổ hoặc lối vào không khí và nguồn đánh lửa, ví dụ, ngọn lửa trần hoặc nguồn phóng vầng quang hoặc đánh tia lửa điện.

A.5.8. Khu vực liền kề

Tất cả các khu vực trong và xung quanh nơi đặt máy phát và bất kỳ không gian nào trong đó hyđrô có thể bị rò rỉ (kể cả lối đi và vùng điều khiển hoặc vùng thiết bị) phải được kết cấu và/hoặc thông hơi đủ sao cho việc tập trung hyđrô có hại không xảy ra.

Có thể cần thông hơi cưỡng bức trong một số trường hợp, xem Điều A.6. Nếu cần thông hơi cưỡng bức thì nên dùng quạt hút cưỡng bức không phóng điện hoặc nếu sử dụng không khí nén thì ống xả cần nối đất.

Phải lưu ý đặc biệt đến tất cả các khu vực có thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao hoặc có thể xảy ra phóng điện.

A.6. Làm việc của máy phát và thiết bị phụ trợ

...

...

...

Ngọn lửa hở, hàn điện, khói hoặc phương tiện đánh lửa khác không được nằm trong vùng lân cận máy phát và các thiết bị phụ trợ của nó.

A.6.2. Hỗn hợp hyđrô-không khí

Không được có hỗn hợp hyđrô-không khí dễ cháy trong máy phát. Trong điều kiện làm việc bình thường, độ tinh khiết của hyđrô không được nhỏ hơn 95 % theo thể tích. Nếu độ tinh khiết giảm thấp hơn 90 % theo thể tích của hyđrô và không thể tăng nhanh chóng thì phải ngắt điện máy phát trước khi độ tinh khiết giảm xuống thấp hơn 85 % theo thể tích và hyđrô phải được làm sạch.

Phải có dự phòng ít nhất là hai hệ thống đo độ tinh khiết độc lập. Nếu tất cả các hệ thống đo đều cho thấy không đạt thì phải ngắt điện máy phát và làm sạch.

A.6.3. Thay thế không khí hoặc hyđrô

Không được thay thế trực tiếp không khí bằng hyđrô hoặc ngược lại. Trong cả hai trường hợp, máy phát phải được làm sạch bằng khí trơ như CO₂. Việc làm sạch phải tiếp tục cho đến khi nồng độ khí làm sạch đạt đến mức an toàn khi được quan sát ở ống xả.

CHÚ THÍCH: Theo thông lệ quốc tế đã được thiết lập, việc này đạt được khi thành phần khí trơ quan sát được từ 75 % đến 90 % theo thể tích.

Trong quá trình làm sạch, cấm thực hiện tất cả các loại thử nghiệm điện trên máy phát cho đến khi đạt được các điều kiện cuối cùng của không khí hoặc hyđrô trong máy phát.

Nếu nguồn cấp không khí nén được sử dụng để loại bỏ khí trơ thì việc nối với nguồn không khí phải sao cho không khí không thể đi vào máy phát trừ khi yêu cầu phải như vậy cho mục đích này. Việc này có thể được bố trí bằng khóa liên động thích hợp giữa các van cung cấp không khí, khí trơ và hyđrô hoặc bằng ống dẫn không khí dễ dàng ngắt ra được. Chỉ nối ống này trong khi đang loại bỏ khí trơ và phải ngắt ra ngay sau đó.

...

...

...

Trước khi có người đi vào máy phát, các túi khí trơ bất kỳ ở đáy cần được làm tiêu tán bằng thông hơi cục bộ, sử dụng không khí nén hoặc quạt không đánh lửa để con người không bị ngạt bên trong máy phát.

Máy phát không được thiết kế để chạy trong khí quyển có khí trơ do đó không nên chạy máy phát trong khí trơ ở tốc độ và áp suất lớn hơn giá trị lớn nhất do nhà chế tạo khuyến cáo.

Trong quá trình ngắt nguồn khẩn cấp mà việc này đòi hỏi máy phát được làm sạch hyđrô, chỉ có thể tiếp nhận khí trơ bên dưới giới hạn tốc độ do nhà chế tạo khuyến cáo. Qui trình này chỉ được phép khi có đủ khí trơ sẵn có để cho phép các tổn hao tăng qua ống thông hơi gây ra bởi hỗn hợp hai khí khi chống lại lực nổi khi thay thế.

A.6.4. Nguồn kín dầu và áp suất hyđrô

Hệ thống nguồn kín dầu thường có chế độ làm việc và dãy bơm ở trạng thái chờ.

Máy phát không được làm việc ở áp suất hyđrô lớn hơn khả năng chịu áp suất được khống chế bởi bơm kín dầu dự phòng sẵn có tiếp theo.

Máy phát phải được ngắt nguồn và làm sạch khi tất cả các bơm kín dầu dự phòng không sẵn có.

A.6.5. Độ kín khí

Độ kín khí của máy phát phải được theo dõi liên tục bằng cách duy trì việc ghi lại tốc độ tiêu thụ hyđrô. Nếu việc tiêu thụ khí tăng đáng kể so với mức đã được thiết lập bình thường cho máy phát khi ở trạng thái tốt thì phải nhận biết ngay nguyên nhân tăng tổn hao.

...

...

...

Tốc độ rò rỉ tuyệt đối không được phép vượt quá khoảng 18 m^3 NTP trong 24 h. Tổn hao hyđro đô được và thoát ra qua các ống thông hơi được xác định rõ mà không tạo ra nguy hiểm có thể được trừ đi từ tổng tổn hao khí đo được trước khi áp dụng giới hạn này.

CHÚ THÍCH 1: Máy phát cỡ lớn làm việc ở áp suất hyđrô cao có thể vượt quá tốc độ rò ở trên. Đối với các máy phát này, khuyến cáo rằng phải sử dụng tốc độ dự kiến của nhà chế tạo về tiêu thụ hyđrô làm giá trị chuẩn.

CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp không có sự phân biệt giữa tiêu thụ hyđrô (khí được cấp vào máy phát) và tốc độ rò rỉ (khí thoát ra do rò rỉ không xác định) thì tốc độ tiêu thụ hyđrô có thể cao hơn tốc độ rò rỉ, ví dụ là do mất mát khí bởi dầu kín.

Tất cả các công việc sửa chữa phải được thực hiện sau khi công bố rằng khu vực là an toàn về khí.

A.6.6. Hệ thống nước

Nếu áp suất hyđrô của máy phát vượt quá áp suất nước trong bộ làm mát bằng hyđrô hoặc áp suất thấp nhất trong dây quấn được làm mát bằng nước, trong trường hợp thuộc đối tượng áp dụng, thì hyđrô sẽ rò rỉ vào trong hệ thống nước và có thể di chuyển cách xa đáng kể so với máy phát. Cần kiểm tra hệ thống nước về khả năng này khi tìm kiếm nguyên nhân tiêu thụ hyđrô cao.

Phải có thoát khí an toàn khi tốc độ rò rỉ bình thường. Khả năng khí thoát ra lớn do khuyết tật cần được nhận biết.

A.7. Hướng dẫn để thông hơi đủ

Nếu thể tích hyđrô rò rỉ L tính bằng mét khối bị trộn hoàn toàn với thể tích bằng 100 L/p mét khối không khí thì nồng độ hyđrô là p % và p có thể được giữ thấp hơn mức an toàn bằng cách đảm bảo rằng hyđrô được thải ra khỏi không gian trong đó nó được gom bởi luồng không khí thích hợp qua không gian đó.

...

...

...

Nếu không gian liên quan có thể tích bằng V mét khối thì không khí bên trong sẽ cần thay đổi l lần trong một giờ, trong đó Vl = 125 m^3 trong một giờ. Do đó

V/m^3

1

5

25

125

500

l (lần trong một giờ)

125

...

...

...

5

1

0,25

Chú dẫn

1

dãy xylanh H₂ hoặc lưu giữ tải

7

lưu lượng kế

...

...

...

van ngắt nguồn cung cấp

8

ống thông hơi đến khu vực an toàn

3

van ngắt nguồn cho từng máy phát

9

máy phát

4

van dừng tự động

...

...

...

Ngoài trời

5

van giảm áp suất

Y

trong nhà

6

van an toàn

...

...

...

(sơ đồ đơn giản hóa)

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

TCVN 6627-8 (IEC 60034-8), Máy điện quay – Phần 8: Ghi nhãn đầu nối và chiều quay

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

...

...

...

3. Thuật ngữ và định nghĩa

4. Yêu cầu chung

5. Máy phát làm mát bằng không khí

6. Máy phát làm mát bằng hyđrô hoặc chất lỏng

7. Máy phát dùng cho tuabin khí hoặc kết hợp các ứng dụng chu kỳ

Phụ lục A (qui định) – Biện pháp phòng ngừa cần thực hiện khi sử dụng máy phát đồng bộ truyền động bằng tuabin làm mát bằng hyđrô

Thư mục tài liệu tham khảo