THÍ NGHIỆM lưới điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bộ mơn hệ thống điện  THÍ NGHIỆM LƯỚI ĐIỆN Họ tên sinh viên : Lớp : Hà Nội – 2016 Bài thí nghiệm số NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN HỞ 1.1 MỤC ĐÍCH Thí nghiệm giúp sinh viên nghiên cứu trạng thái vận hành khác lưới điện cao áp Dùng mơ hình thu nhỏ đường dây cao áp để nghiên cứu Các trạng thái vận hành khác lưới điện bao gồm: - Chế độ không tải lưới điện - Chế độ truyền tải với công suất tự nhiên - Chế độ phụ tải biến thiên lưới điện 1.2 PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH (MƠ PHỎNG) Các mơ hình thường sử dụng là: mơ hình tương tự (mơ hình đồng dạng hay mơ hình vật lý), mơ hình số (mơ hình tốn) mơ hình ghép – ghép nối mơ hình vật lý mơ hình tốn 1.2.1 Mơ hình tương tự Theo phương pháp để nghiên cứu đối tượng đó, người ta xây dựng mơ hình đồng dạng (thường thu nhỏ) với tỷ lệ xích định tiến hành nghiên cứu, đo đạc thông số cần thiết mơ hình thu nhỏ để đánh giá thơng số nhận đối tượng thực Phương pháp mơ hình tương tự địi hỏi tốn nhiều cơng phu để chế tạo mơ hình với khó khăn lớn đảm bảo tỷ số đồng dạng thơng số đối tượng mơ hình Thơng thường mơ hình đồng dạng chế tạo để nghiên cứu cho đối tượng cụ thể, khơng mang tính vạn để sử dụng cho nhiều đối tượng khác Một nhược điểm tượng, q trình thơng số khảo sát mơ hình tương tự thường cho ta đánh giá định tính, mức độ xác định Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 lượng khơng cao quan hệ đồng dạng thực tế khó thực xác Tuy nhiên, mơ hình tương tự có ưu điểm quan trọng cho ta hình ảnh q trình vật lý xảy với đối tượng nghiên cứu mà trước chưa quan sát hay chưa xảy đối tượng tương tự Chính đặc điểm mà đến phương pháp mơ hình tương tự cịn sử dụng rộng rãi Bài thí nghiệm sử dụng phương pháp mơ hình tương tự 1.2.2 Mơ hình tốn Được xây dựng sở mơ tả trình cần nghiên cứu biểu thức toán học giải biểu thức toán học để xác định thơng số cần tìm q trình Ưu điểm mơ hình tốn tính vạn năng, số quan hệ tốn nghiệm với trình với chất vật lý khác nhau, đối tượng quan sát rộng, khối lượng thực nghiệm khơng hạn chế độ xác cao mơ hình tương tự Độ xác mơ hình tốn phụ thuộc chủ yếu vào mức tương thích biểu thức tốn dùng để mơ tả q trình cần nghiên cứu Mơ hình tốn thường địi hỏi thời gian chi phí mơ hình vật lý Nhược điểm mơ hình tốn khơng thể sử dụng để nghiên cứu tượng, q trình chưa mơ tả dạng biểu thức phương trình tốn 1.2.3 Mơ hình ghép “tương tự - tốn” Mơ hình ghép kết hợp ưu điểm hai loại mơ hình vật lý mơ hình tốn khắc phục nhược điểm riêng loại Các mơ hình ghép thường dùng để nghiên cứu hệ thống lớn, đặc biệt nghiên cứu trình độ hệ thống 1.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 1.3.1 Giới thiệu mơ hình đường dây Xét đường dây cao áp làm việc với điện áp danh định Uđm = 220 kV Chiều dài đường dây L = 300 km Dây dẫn pha đặt mặt phẳng nằm ngang với khoảng cách hai pha cạnh d = m Đường dây sử dụng dây dẫn ACO – 300 Như biết, dây dẫn đặt nằm ngang khoảng cách trung bình hình học pha có giá trị: Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 D = 1,26d = 1,26.5 = 6,3 m Tra bảng tham số đường dây sau: ro = 0,108 / km x o = 0, 41 / km bo = 2, 77.10 −6 S / km Đường dây nghiên cứu thí nghiệm đường dây dài Khái niệm “dài, ngắn” xác định từ tương quan chiều dài đường dây với chiều dài bước sóng tần số cơng nghiệp (f = 50 Hz) biết bước sóng dài 6000 km Và theo quy ước chung, đường dây có chiều dai từ 300 km trở lên gọi đường dây dài Trong tính tốn đường dây dài, bỏ qua biến thiên điện từ trường dọc chiều dài đường dây đường dây biểu thị mơ hình có tham số phân bố mà theo dịng điện điện áp nghiệm phương trình sóng Xét đường dây dài hình 1.1, ta có hệ phương trình đường dây dài dạng lượng giác hyperbol:  U x = U2 cosh(γx) + I2 Z c sinh( γx)    U2  I x = I2 cosh(γx) + sinh( γx)  Zc Trong đó: γ - hệ số truyền sóng, γ = (R o + jωL o )(Go + jωC o ) = β + jα Z c - tổng trở sóng, Z c = R o + jωL o Go + jωC o Ro – điện trở tác dụng dây dẫn ứng với đơn vị dài Lo – điện cảm đơn vị đường dây Co – điện dung đất ứng với đơn vị dài đường dây Go – điện dẫn rò ứng với đơn vị dài đường dây L – chiều dài đường dây Khi không xét tổn hao có:  U x = U2 cos(α x) + jI2 Z c sin(α x)    U2  I x = I2 cos(αx) + j sin(αx)  Zc Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 Hình 1.1 Tuy nhiên, phương pháp khác thường dùng để tính tốn với đường dây dài mơ hình chuỗi đoạn đường dây ngắn Phương pháp khơng xác phương pháp mơ hình thơng số rải tính tốn lại đơn giản nhiều Để đảm bảo độ xác thường chọn chiều dài đoạn nhỏ 100 km Đây phương pháp dùng để nghiên cứu đường dây dài thí nghiệm Đường dây có chiều dài 300 km chia thành đoạn, đoạn có chiều dài 50 km Và đoạn biểu diễn sơ đồ đẳng trị với tham số tập trung hình П chuẩn sau: Hình 1.2 Trong thí nghiệm ta dùng mơ hình vật lý thu nhỏ đường dây cao áp, tham số tập trung thu nhỏ theo tỷ lệ định Sau ta xác định tham số thu nhỏ dùng cho mơ hình Gọi: UD – điện áp dây đường dây (kV) UM – điện áp pha thu nhỏ mơ hình (kV) KU – hệ số thu nhỏ điện áp ZM – tổng trở mơ hình (Ω) ZD – tổng trở đường dây (Ω) KZ – hệ số thu nhỏ tổng trở Theo định nghĩa, ta có: UM  K U = UD /   K = ZM  Z ZD Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 Ở lấy: UM = 115 V, KZ = 0,1325 Ta tính được: K U = UM 115 = = 10 −3 UD 230.10 roM = 0,108.0,1325 = 0, 01431 x oM = 0, 41.0,1325 = 0, 054325 / km / km boM = 2, 77.10 −6.0,1325 = 0, 367025.10 −6 S / km Căn vào hệ số thu nhỏ đại lượng trên, ta tính hệ số thu nhỏ dịng điện, cơng suất pha sau: KI = IM UM / ZM U 3ZD K U K U = = M = = ID UD /( 3.ZD ) UD ZM KZ KZ KS = K2 SM UM.IM = = K U K I = U SD UD / 3.ID KZ 1.3.2 Sơ đồ nối dây ϕ Hình 1.3 1.3.3 Chế độ khơng tải lưới điện Chế độ không tải xảy đóng đường dây hở mạch phía cuối phía nhận điện áp (I2 = 0) Khi đó, có tượng khơng bình thường xảy ra: (1) Điện áp đầu hở tăng cao (2) Máy phát điện bị tải dòng điện điện dung (3) Máy phát điện bị tự kích thích Khi cho cơng suất nguồn vơ lớn điện áp đầu đường dây (UA) giữ số Điện áp phía cuối đường dây (UG) xác định theo phương trình đường dây dài: Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 UA = UG cosh(β+jα)L UA = UA (A − jB) UG = cosh(β+jα)L Với: Gọi K = A= cosh(β L).cos(αL) cos (αL) + sinh2 (βL) B= sinh(βL).sin(αL) cos (αL) + sinh2 (βL) UG bội số điện áp được: UA K = A2 + B2 = cos (αL) + sinh2 (βL) Nếu khơng xét tổn hao (Ro = Go = 0) K = cos(αL) Do K>1 nên UG > UA Đặc biệt, đường dây có chiều dài tới 1500 km αL = π / điện áp tăng đến vô Nguyên nhân tăng áp đường dây dòng điện điện dung chảy qua điện kháng đường dây gây nên Để giảm điện áp phải dùng kháng bù ngang để tiêu thụ công suất phản kháng điện dung đường dây sản sinh làm giảm trị số dòng điện điện dung Đường dây khơng nói chung hấp thụ cơng suất phản kháng trừ tải nhỏ Tuy nhiên, đường dây cáp lại phát công suất phản kháng đầy tải Ở đường dây này, trị số công suất tự nhiên thường lớn gấp 10 lần đường dây không luôn lớn trị số giới hạn nhiệt 1.3.4 Thí nghiệm chứng minh tính ưu việt công suất tự nhiên Tải điện đường dây thực truyền sóng điện từ, tốc độ sóng bỏ qua điện trở điện dẫn đường dây xác định theo công thức: v= L o Co Với đường dây không: v ≈ vas = 300 000 km/s Với đường dây cáp: v = 150 000 km/s Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 Khi tải điện đường dây có độ dài hữu hạn xảy tượng phản xạ sóng từ cuối đường dây Có thể xem dịch chuyển sóng thuận sóng nghịch điện dòng điện chạy tốc độ v theo chiều thuận chiều nghịch Các sóng dịng điện điện đường dây xếp chồng sóng thuận sóng nghịch Sự phản xạ sóng khơng có tổng trở hộ tiêu thụ điện tổng trở sóng đường dây “Để tải lượng với tổn thất công suất điện bé cần phải điều chỉnh điện dòng điện hai đầu đường dây cho chúng đồng pha, tức cosφ = 1” Công suất tự nhiên đặc trưng liên quan đến khả chuyên tải cơng suất đường dây Nó xác định điều kiện lý tưởng tổng trở phụ tải cuối đường dây với tổng trở sóng (Z2 = ZC) Khi không xét tổn hao (trường hợp đường dây lý tưởng) nhận kết quả: (1) Áp dịng đường dây có modul không đổi đồng pha với (2) Trên đường dây truyền tải công suất tác dụng mà thành phần cơng suất phản kháng (3) Cơng suất phản kháng tiêu hao đường dây công suất phản kháng đường dây sản sinh (hiện tượng tự bù) Lưu ý công suất tự nhiên công suất lớn truyền tải đường dây Công suất lớn truyền tải đường dây phụ thuộc vào giới hạn phát nóng (đối với đường dây ngắn), tổn thất điện áp điều kiện ổn định (đối với đường dây dài) Để tính công suất tự nhiên đường dây không tổn thất, ta làm sau: - Tổng trở sóng đường dây: ZC = Lo ( ) Co - Công suất tự nhiên: S tnD = PtnD = U22D (MW) ZC Trong đó: U2D điện áp dây cuối đường dây Để đo cơng suất tự nhiên mơ hình, ta điều chỉnh cho cosφ2 = (phụ tải trở) Sau điều chỉnh R2 (điều chỉnh biến trở) cho cosφA = Khi đọc Watmet W2 ta công suất tự nhiên pha mơ hình Cơng suất tự nhiên đường dây thí nghiệm tìm là: Ptn( TN) = 3.PtnM (MW) KS Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 So sánh cơng suất tự nhiên tìm thí nghiệm với giá trị cơng suất tự nhiên tính theo lý thuyết xem có phù hợp khơng? Tìm tổn thất điện áp tổn thất công suất trường hợp này: U = U A − UG P = PA − P2 Tiếp theo, xét trường hợp đường dây vận hành với công suất P ≠ Ptn cách thay đổi P2 cho lớn bé Ptn Tính tổn thất điện áp tổn thất công suất trường hợp Nhận xét kết đo so với trường hợp P2 = Ptn 1.3.5 Thay đổi P2 phụ tải giữ cosφ2 không đổi Ở phần này, ta khảo sát thay đổi điện áp cuối đường dây (U2), hệ số công suất đầu đường dây ( cosϕA ) hiệu suất truyền tải mặt công suất ( η ) thay đổi phụ tải S2 giữ nguyên cosϕ2 với điều kiện điện áp đầu đường dây giữ không đổi Về mặt lý thuyết, để tính tốn thơng số chế độ tổng qt dùng mơ hình mạng cửa (đúng với đường dây ngắn, đường dây dài, ) Đối với đường dây dài cho trước, công suất biểu kiến phức cuối đường dây là: * S2 = P2 + jQ2 = U2 I2 Mặt khác, mối quan hệ điện áp dòng điện đầu đường dây diễn tả sau: U1 = A U2 + B I2 I1 = C U2 + D I2 Và U2 = A U1 − B I1 I2 = − C U1 + D I1 Trong đó: Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 A = D = A∠α B = B∠β C = C∠ψ U2 = U2 ∠0o U1 = U1∠δ Từ có được: I2 = U1 j( δ−β) A.U2 j( α−β) e e − B B Công suất tác dụng công suất phản kháng cuối đường dây là: U1U2 A.U22 cos(β-δ)cos(β-α) B B UU A.U22 Q2 = sin(β-δ)sin(β-α) B B P2 = Một cách hoàn toàn tượng tự, ta xây dựng hệ phương trình cân cơng suất phía đầu đường dây (P1, Q1) Biết P2, Q2, U1, giải hệ phương trình ta tìm U2, δ Sau đó, tính cơng suất đầu đường dây P1, Q1 Ta có số nhận xét sau: (i) Khi phụ tải P2 tăng điện áp cuối đường dây hiệu suất tải điện giảm xuống (ii) Hệ số công suất phụ tải thấp điện áp U2 hiệu suất truyền tải mặt công suất giảm nhanh có u cầu nhiều cơng suất phản kháng cuối đường dây (iii) Khi trị số công suất tác dụng P2 cịn nhỏ tác dụng dòng điện điện dung đường dây, tổn thất công suất phản kháng đường dây nhỏ công suất phản kháng phát đường dây nên đầu đường dây dòng điện vượt trước điện áp Tăng P2 đến trị số điện áp dòng điện đầu đường dây đồng pha với Tiếp tục tăng P2 đầu đường dây dòng điện bắt đầu chậm sau so với điện áp (iv) Hệ số công suất phụ tải cao trị số P2 để điện áp dòng điện đầu đường dây đồng pha với lớn Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 10 (v) Khi tỷ lệ X/R >1 dịng cơng suất phản kháng Q định tổn thất điện áp, dịng cơng suất tác dụng P định góc truyền tải điều độc lập đáng kể so với Tỷ lệ X/R lớn cấp điện áp cao Tuy nhiên, giảm áp cuối đường dây công suất phản kháng lại giới hạn truyền tải công suất tác dụng đường dây Do đó, để truyền tải cơng suất lớn giữ điện áp gần trị số định mức cần thiết phải có hệ số cơng suất cao Đồng thời, từ hệ phương trình cân cơng suất ta xác định công suất tác dụng lớn truyền tải đường dây theo lý thuyết Tuy nhiên, thực tế vận hành, trị số công suất tác dụng lớn nhỏ nhiều so với trị số tính theo lý thuyết Trong thí nghiệm này, ta đo giá trị U2, P1, cosφA, tính hiệu suất η tương ứng Vẽ đường cong biểu diễn quan hệ: U2 = f(P2 ) η = f(P2 ) cosϕA = f(P2 ) So sánh với đường loại lý thuyết 1.4 CÂU HỎI 1) Tại chế độ không tải, điện áp cuối đường dây lớn điện áp đầu đường dây? 2) Biện pháp để giảm tăng áp chế độ không tải non tải? 3) Mức độ tăng áp chế độ không tải phụ thuộc vào yếu tố nào? 4) Các thông số đường dây: ý nghĩa vật lý, phương pháp xác định? 5) Phân biệt đường dây dài đường dây ngắn? So sánh mơ hình đường dây dài đường dây ngắn tính tốn chế độ xác lập? 6) Định nghĩa công suất tự nhiên? Các ưu điểm truyền tải với công suất tự nhiên 7) Phương pháp xác định cơng suất tự nhiên thí nghiệm? 8) Khả tải lưới điện gì? Các yếu tố định khả tải lưới điện? 9) Khả tải lưới điện phản ánh đại lượng nào? 10) Tại tăng áp chế độ không tải cần quan tâm đường dây dài siêu cao áp? 11) Đặc điểm đường dây dài siêu cao áp? 12) Ảnh hưởng cảm kháng dung dẫn đối đường dây điện tổn thất điện áp, tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện? Phòng thí nghiệm lưới điện C1-115 11 13) Vì thường khơng tính đến điện dẫn tác dụng tính tốn lưới điện? 14) Mục đích phân pha dây dẫn? 15) Vì phải hốn vị dây dẫn đường dây khơng? 16) Phương pháp tính tốn chế độ đường dây biết phụ tải cuối đường dây điện áp đầu đường dây? 17) Khi thay đổi công suất phụ tải hệ số công suất không đổi giữ cố định điện áp đầu đường dây điện áp phụ tải hệ số công suất đầu đường dây thay đổi nào? Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 12 HƯỚNG DẪN LÀM THÍ NGHIỆM BÀI SỐ NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN HỞ Dây dẫn ACO-300 có Uđm = 220 kV, chiều dài L = 300 km, dây dẫn pha bố trí mặt phẳng nằm ngang với khoảng cách hai pha cạnh d = Để khảo sát đường dây ta thu nhỏ đường dây theo mơ hình với hệ số thu nhỏ: Ku, KZ, KI, KS, KY 1.1 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM 1.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1.2.1 Trạng thái khơng tải (Hiệu ứng Ferranti) a Mục đích nghiên cứu Thí nghiệm nhằm chứng tỏ rằng: - Khi không tải, điện áp cuối đường dây lớn điện áp đầu đường dây Nhận xét xem điện áp phía hở mạch có vượt trị số điện áp lớn hệ thống hay không? - Sự tăng áp cuối đường dây so với đầu đường dây lớn chiều dài đường dây tăng - Phần trăm tổn thất điện áp (∆U%) dọc đường dây phụ thuộc vào thông số đường dây (ro, Lo, Co, go) mà không phụ thuộc vào điện áp đường dây b Kết đo Bảng 1.1 Điện áp đo mơ hình dọc theo chiều dài đường dây UA IA UB UC UD UE UF UG UTN ULT V A V V V V V V % % QC MVAr 115 c Tính tốn kết thí nghiệm - Quy đổi giá trị điện áp thí nghiệm (TN) đo mơ hình (mh) giá trị thực theo cơng thức: = = = − Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 13 Bảng 1.2 Điện áp quy đổi thực tế x (km) 50 100 150 200 250 300 (kV) Trong đó, khoảng cách x tính so với gốc vị trí đầu đường dây - Vẽ phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây: Yêu cầu sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu với đa thức xấp xỉ hàm bậc 3: = + + + - Phần trăm tổn thất điện áp theo lý thuyết (LT): − = − = γ = − # + "ω$ = γ Trong đó: L : chiều dài đường dây (km) γ : hệ số truyền sóng, γ = = ! + "ω ! +" " abs(cosh( γ L)): modul cosh( γ ) - Phần trăm tổn thất điện áp theo thực nghiệm: − UTN% = - Lượng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra: * = + ) + ) ' + % ( + + ) % ) ( + + $ ) + $ + + & + ) & + ' + ! Với l = 50 km, chiều dài phân đoạn đường dây d Nhận xét giải thích kết thí nghiệm Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 14 UU [kV] , , , , , x [km] , Hình 1.1 Quan hệ điện áp với chiều dài đường dây 1.2.2 Trạng thái tải cố định a Mục đích nghiên cứu - Xác định công suất tự nhiên đường dây - Chứng minh tính ưu việt truyền tải đường dây với công suất công suất tự nhiên b Kết đo tính tốn: Bảng 1.3 Kết đo thông số đường dây trạng thái tải cố định UA(V) cosϕA IA(A) PA(W) I2(A) P2(W) cosϕ2 U2(V) 115 1 115 Tổn thất công suất đường dây: - −P% = Công suất tự nhiên tính theo thực nghiệm: [MW] -./ = Cơng suất tự nhiên tính theo lý thuyết: -./ = [MW] U P% Ptn(TN ) Ptn( LT ) Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 15 c Nhận xét giải thích kết thí nghiệm 1.2.3 Trạng thái tải thay đổi: (với cosϕ2 = const) a Mục đích nghiên cứu: Thí nghiệm nhằm chứng tỏ rằng: - Điện áp đường dây phụ thuộc chủ yếu vào dịng cơng suất phản kháng - Hiệu suất truyền tải phụ thuộc vào dịng cơng suất truyền tải đường dây - Hệ số cơng suất dịng điện sớm pha so với điện áp làm điện áp tăng Hệ số công suất dòng điện chậm pha so với điện áp làm điện áp giảm, công suất tác dụng lớn truyền tải nhỏ Muốn truyền tải công suất với hiệu suất cao giữ điện áp gần định mức hệ số cơng suất phải cao b Kết đo tính tốn Hiệu suất truyền tải mặt công suất: η = P2 100 Từ kết tính tốn vẽ PA quan hệ: U2 = f(P2) ; η = f(P2) ; cosϕA = f(P2) Bảng 1.4 Kết đo thông số đường dây trạng thái tải thay đổi UA (V) 115 115 115 115 115 115 115 115 cosϕ2 P2 (W) U2 (V) I2 (A) IA (A) PA (W) cosϕA η% Ghi Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 16 , , U2 [V]; η , Hình 1.2 Quan hệ U2 = f(P2) ; η = f(P2) P2 [W] ,, cosϕ1 + P2 [W] Hình 1.3 Quan hệ cosϕ ϕ1 = f(P2) - Ghi chú: Ở hình 1.3 dấu (+) ứng với dòng điện chậm sau điện áp; dấu (-) ứng với dòng điện vượt trước điện áp c Nhận xét giải thích kết thí nghiệm 1.3 NHẬN XÉT CHUNG VỀ BÀI THÍ NGHIỆM Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 17 Thí nghiệm số ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 MỤC ĐÍCH - Hiểu biện pháp điều chỉnh điện áp thường khác thường 2.2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Dùng mơ hình thu nhỏ đường dây máy biến áp, ta nghiên cứu việc điều chỉnh điện áp cho mạng điện đơn giản 110 kV vẽ hình 2.1 Hình 2.1 Trên hình 2.1, điện áp UA đầu đường dây trì phạm vi Ở đây, để đơn giản, ta giả thiết trì khơng đổi UA = 115 kV = số Điện áp U2 đầu phụ tải thay đổi phạm vi thời gian vận hành tùy theo biến thiên phụ tải Độ lệch điện áp đầu phụ tải: U − Udm δU% = 100 phụ thuộc vào yêu cầu điều chỉnh Udm Ta quy định sau: Điều chỉnh điện áp thường: Trong chế độ phụ tải lớn nhất: δU% ≥ + 2,5% Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất: δU% ≤ + 7,5% Trong chế độ sau cố: δU% ≥ - 2,5% (2.1) Điều chỉnh điện áp khác thường: Trong chế độ phụ tải lớn nhất: δU% = + 5% Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất: δU% = 0% Trong chế độ sau cố: δU% = ÷ +5% (2.2) Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 18 ϕ Ta nghiên cứu biện pháp điều chỉnh sau đây: • Điều chỉnh điện áp thường cách lựa chọn đầu phân áp máy biến áp T2, lúc điện áp U2 phải thỏa mãn điều kiện (2.1) • Điều chỉnh điện áp khác thường máy biến áp điều áp tải, lúc U2 phải thỏa mãn điều kiện (2.2) Chỉ tiêu kinh tế biện pháp điều chỉnh đánh giá chi phí tính tốn hàng năm: Z = (a1 + a2 ).K + c A (2.3) Trong đó: Z - chi phí tính tốn hàng năm (đồng) a1 - hệ số khấu hao, tu sửa, phục hồi trạm biến áp thiết bị điều chỉnh a2 - hệ số thu hồi vốn đầu tư K - vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp có xét đến biện pháp điều chỉnh (đồng) c - giá tiền kWh điện tổn thất (đồng/kWh) ∆A - điện tổn thất đường dây, máy biến áp thiết bị điều chỉnh (kWh) Ta tiến hành làm thí nghiệm mơ hình lưới điện máy biến áp vẽ hình 2.2 Trong thí nghiệm ta lấy KU = 3.10 −3 (nghĩa đặt UA = 115 V mơ hình thay cho 115 kV lưới điện thực) có KZ = 0,1325 nên: KS = K U2 3.10 −6 = = 22, 65.10 −6 K Z 0,1325 Cơng suất phụ tải cần đặt mơ hình là: (2.4) Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 19 Chú ý ta khơng mơ hình điện áp thứ cấp U2 máy biến áp T2 hay nói mơ hình U2 với hệ số thu nhỏ khác UA Nhà máy điện trạm biến áp T1 không cần mô hình điện áp UA đầu đường dây đặt mức cần thiết Máy biến áp BA mơ hình cho máy biến áp T2, có: S dmT 16 = 22, 65.10 −6 .106 = 120, VA (2.5) 3 Tỷ số điện áp: 110/121 V Bên sơ cấp có đầu phân áp: Uphân áp = 110 ± x 2,5% Điện áp không tải: Ukt = 121 V (với Uđm = 110 V, Ukt lớn Uđm 10%) S dmBA = K S 2.2.1 Xác định đầu phân áp máy biến áp điều chỉnh thường thí nghiệm Cho đường dây máy biến áp mang tải với hai trường hợp Pmax (W) Pmin (W), ta đo tổn thất điện áp đường dây máy biến áp Lúc này, máy biến áp đặt đầu (Upa = 110 V) Đo tổn thất điện áp đường dây: Duy trì UA = 115 V = số, đo ∆UĐD đường dây hai trường hợp Pmax Pmin cách đo điện UG cuối đường dây (Lưu ý: trì UA cách khác: lúc phụ tải cực đại UA=121V, lúc phụ tải cực tiểu UA=110V) ∆UĐD = UA – UG (2.6) Đo tổn thất điện áp máy biến áp: Bây ta lại trì điện áp bên sơ cấp máy biến áp UC = U1đmBA = 110 V = số Đo ∆UBA máy biến áp hai trường hợp Pmax Pmin thông qua việc đo U2 hai trường hợp ∆UBA = Ukt – U2 (2.7) Đây tổn thất điện áp máy biến áp tính bên thứ cấp Tổn thất điện áp máy biến áp quy đổi phía sơ cấp là: ' UBA = UBA k B (2.8) Trong đó: Ukt - điện áp khơng tải máy biến áp, Ukt = … V kB - hệ số biến đổi máy biến áp Phòng thí nghiệm lưới điện C1-115 kB = U1dm 110 = Ukt Ukt 20 (2.9) Tổn thất điện áp đường dây máy biến áp: Σ∆Umax = ∆UĐDmax + ∆U’BAmax Σ∆Umin = ∆UĐDmin + ∆U’BAmin (2.10) (2.11) Đầu phân áp máy biến áp chọn sau: Ukt Ub1yc (2.12a) Ukt Ub2yc (2.12b) Upamax = (UA − ∑ Umax ) Upamin = (UA − ∑ Umin ) Trong đó: Ub1yc, Ub2yc - giới hạn điện lúc phụ tải cực đại cực tiểu Ub1yc = Udm + 2,5%Udm = (1 + 2,5%).110 = 112, 75 V Ub2yc = Udm + 7,5%Udm = (1 + 7,5%).110 = 118, 25 V (2.13) Điện đầu phân áp cần đặt tính theo cơng thức: Upatb = Upamax + Upamin (2.14) Sau tính Upatb ta chọn lấy đầu phân áp tiêu chuẩn gần Bảng 2.1 – Kết đo đo tổn thất điện áp mạng điện Chế độ Max P2 (W) UA(V) UG(V) UDD(V) 115 115 UG(V) U2(V) UBA UBA' Σ U(V) 110 110 Kiểm tra lại đầu phân áp chọn xem có thỏa mãn quy định điều chỉnh điện áp thường hay không? Bảng 2.2 – Kết kiểm tra lại đầu phân áp chọn P2 (W) UA (V) 115 115 U2cần U2đo (V) (V) ≥112,75 ≤118,25 PA (W) P2 (W) P (W) Đạt/Không đạt? Chú ý bước (điều chỉnh thường), ta có quyền chọn năm đầu phân áp (từ đến 7) máy biến áp thường có đầu phân áp Đồng thời, xem thử ∆Ub% phạm vi điều kiện (2.1) suy nghĩ cách giải quyết? Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 21 2.2.2 Điều chỉnh điện áp khác thường máy biến áp điều chỉnh tải Duy trì UA = 115 V, giữ Pmax Pmin thí nghiệm trước Di chuyển trượt đầu phân áp đạt giá trị: Ubcần (max) = 115 V; Ubcần (min) = 110 V Lúc sử dụng đầu phân áp Quan sát xem: - Có đủ đầu phân áp Upa để trì U2 theo điều kiện (2.2) không? – Độ lệch ∆Ub% đo có khác với điều kiện (2.2) nhiều khơng? (Sai lệch nằm phạm vi ÷ 1,5% đạt yêu cầu) – Xem thử ∆P có thay đổi so với bảng 2.2 khơng? Giải thích? Trong chế độ phụ tải cực tiểu, điện áp vận hành nguồn điện 115 V có chọn đầu phân áp để điện áp U2cần = 110 V khơng? Giải thích? Nếu khơng chọn đầu phân áp chọn lại điện áp vận hành nguồn? ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Bảng 2.3 – Kết điều chỉnh điện áp khác thường UA (V) P2 (W) 115 U2cần (V) U2đo (V) Upa (V) PA (W) P2 (W) P (W) 115 110 2.2.3 Điều chỉnh điện áp khác thường máy biến áp thường tụ điện tĩnh Cho phụ tải giá trị Pmin, đưa đầu phân áp Upamin vị trí cho điện áp U2min đạt giá trị cần đo Ucầnmin = 110 V Sau điều chỉnh phụ tải lên giá trị Pmax, mắc thêm tụ vào, điều chỉnh giá trị tụ cho U2max đạt giá trị U2cầnmax = 115 V Bảng 2.4 – Kết điều chỉnh điện áp tụ MBA thường P2 (W) U2cần (V) 115 110 C ( F) Qc (kVAr) 0 PA (W) P2 (W) P (W) Ic (A) Công suất tụ điện mơ hình: Qcmax = U.Ic = U2 ωC (VAr) (lấy U = 115 V để tính) Cơng suất bù cần thiết thực tế là: QK = Qcmax (kVA) KS Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 22 2.3 CÂU HỎI 1) Mục đích điều chỉnh điện áp hệ thống điện? 2) Các biện pháp để điều chỉnh điện áp hệ thống điện? 3) Điều kiện cần đủ để điều chỉnh điện áp hệ thống điện? 4) Phân biệt máy biến áp có điều áp tải máy biến áp khơng có điều áp tải? 5) Ưu nhược điểm điều chỉnh điện áp tụ bù ngang? 6) Điều chỉnh điện áp có làm giảm tổn thất cơng suất mạng điện khơng? Giải thích? 7) Ngun tắc làm việc điều chỉnh điện áp tải? 8) Điều chỉnh điện áp máy biến áp khác điều chỉnh điện áp tụ điện? 9) Ưu nhược điểm điều chỉnh điện áp máy biến áp? 10) So sánh tụ bù ngang tụ bù dọc phương diện điều chỉnh điện áp? ... đối đường dây điện tổn thất điện áp, tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện? Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 11 13) Vì thường khơng tính đến điện dẫn tác dụng tính tốn lưới điện? 14) Mục... Phòng thí nghiệm lưới điện C1-115 17 Thí nghiệm số ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 MỤC ĐÍCH - Hiểu biện pháp điều chỉnh điện áp thường khác thường 2.2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Dùng... KS Phịng thí nghiệm lưới điện C1-115 22 2.3 CÂU HỎI 1) Mục đích điều chỉnh điện áp hệ thống điện? 2) Các biện pháp để điều chỉnh điện áp hệ thống điện? 3) Điều kiện cần đủ để điều chỉnh điện áp