Nghiên Ứu Á Giải Pháp Nâng Ao Hất Lượng Điện Năng Trong Lưới Điện Phân Phối.pdf

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi LÊ NGỌC HUY ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI luËn v¨n th¹c sÜ KỸ THUẬT chuyªn ngµnh hÖ thè[.]

ng-êi h-íng dÉn khoa häc: pgs.TS ĐẶNG QUỐC THỐNG

hµ néi - 201 4

Lời cam đoan

Sau một thời gian dài tìm hiểu, nghiên cứu đ-ợc sự giúp đỡ của thầy giáo h-ớng dẫn trực tiếp và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, cùng với các bạn

đồng nghiệp tôi đã hoàn thành Luận văn nghiên cứu này Tôi cam đoan bản luận văn do tôi thực hiện Các số liệu thống kê, báo cáo, các tài liệu khoa học trong Luận văn đ-ợc sử dụng của các công trình khác đã nghiên cứu, đ-ợc chú thích đầy đủ, đúng quy định

Tác giả luận văn

Lờ Ngọc Huy

MỤC LỤC

Trang

Trang phô b×a

Lêi cam ®oan

1.3.4 Độ không đối xứng 23

CHƯƠNG 2.CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

NĂNG

29

CHƯƠNG3 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN

3.1.3 Tình hình phát triển kinh tế xã hội 57

CHƯƠNG 4 SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH PHÂN BỐ

CÔNG SUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN

TRUNG ÁP HUYỆN KIM ĐỘNG

64

®iÖn trung huyÖn Kim §éng áp

67

4.2.1 TÝnh ph©n bố c«ng suÊt trªn c¸c ®-êng d©y trung ¸p huyÖn

Kim §éng

67

4.2.1.2 Khai b¸o, nhËp d÷ liÖu vµ tÝnh to¸n trªn phÒn mÒm

PSS/ADEPT 5.0

67

4.2.2 æng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn l-íi ®iÖn trung ¸p huyÖn T

Kim §éng

4.3.Đánh giá chất lượng điện áp và giải pháp nâng cao chất lượng

điện áp lưới trung áp huyện Kim Động

81

83

4.4 Xác định vị trí và dung lượng bù để nâng cao chất lượng điện

áp lộ 971TG Kim Động

85

4.4.2 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án

4.4.3 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế cho các phương án

Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t

Danh môc c¸c b¶ng

3 B¶ng 3.2 T×nh tr¹ng mang t¶i c¸c tr¹m biÕn ¸p trung gian

5 B¶ng 3.4 Thèng kª công suất đặt và chiều dài cña c¸c ®-êng d©y trung ¸p

6 Bảng 3.5 Hi n trạng t i cệ ả ủa các tr m biạ ến áp lộ 971TG Kim Động

phụ tải cực đại

và nâng tiết diện lộ 971TG Kim Động

Bảng 4.11 Thống kê độ lệch điện áp các nút lộ 971TG Kim Động khi kết hợp bù công suất phản kháng và nâng tiết diện dây

Bảng 4.12 Vị trí và dung lượng bù theo phương án 2

Bảng 4.13 Thống kê độ lệch điện áp các nút lộ 971TG Kim Động khi

bù 100% công suất phản kháng tại các vị trí bù

B ng 4.14 C¸c sè liÖu dïng khi tiÕn hµnh ph©n tÝch kinh tÕ ả

Bảng 4.15 Kết quả phân tích NPV khi kết hợp bù và nâng tiết diện dâyBảng 4.16 Kết quả phân tích NPV khi bù 100% công suất phản kháng tại vị trí bù

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

1 Hình 1.1 Miền chất lượng điện áp

2 Hình 1.2 Miền chất lượng điện áp ứng chế độ max và min phụ tải

3 Hình 1.3 Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

4 Hình 1.4 Tiêu chuẩn điện áp theo 1.8.5

5 Hình 1.5 Tiêu chuẩn điện áp theo 1.8.5 trục ngang

tỷ phần phụ tải phi tuyến trong mạng

12 Hình 1.12 Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số KĐX

14 Hình 2.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn

15 Hình 2.3 Lưới điện kín vận hành hở

17 Hình 2.6 Tổng trở của mạng điện khi lắp cuộn cảm triệt hài

18 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc tích cực

22 H×nh 2.11 Sơ đồ đối xứng hóa một phần tử

23 H×nh 2.12 Sơ đồ đối xứng hai phần tử

24 H×nh 2.13 Sơ đồ đối xứng hóa ba phần tử

25 H×nh 3.1 Sơ đồ m t s i l 471E28.2 ộ ợ ộ

29 H×nh 4.2 Hiển thị kết quả phân tích đường dây 10kV lộ 971TG Kim

Động khi phụ tải cực đại

Mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

Sau hơn 20 năm mở cửa, đổi mới Việt Nam đã thu đ-ợc nhiều thành tựu

to lớn trong công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc, đặc biệt về phát triển kinh

tế, xã hội và chính trị Cùng với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội, nhu cầu

sử dụng điện của n-ớc ta ngày càng tăng nhanh, việc đảm bảo cung cấp điện

an toàn, liên tục, ổn định và đảm bảo chất l-ợng điện năng cao là tiêu chí quan trọng hàng đầu của ngành điện n-ớc ta

Sau khi Việt Nam ra nhập WTO, các nhà đầu t- n-ớc ngoài đã đầu t- vào Việt Nam ở nhiều lĩnh vực, chủ yếu là lĩnh vực công nghiệp nên nhu cầu cung cấp điện với chất l-ợng cao Do đú việc nõng cao chất lượng điện năng đặc biệt là trong lưới điện phõn phối mang một ý nghĩa chiến lược

Từ những lý do đú luận văn đó chọn đề tài “ Nghiờn cứu cỏc giải phỏp nõng cao chất lượng điện năng trong lưới điện phõn phối”

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Cơ sở lý thuyết về lưới phõn phối, cỏc vấn đề về chất lượng điện năng của lưới phõn phối Trong phạm vi luận văn này chủ yếu nghiờn cứu về chất lượng điện ỏp, cỏc phương phỏp đỏnh giỏ và biện phỏp nõng cao chất lượng điện ỏp Áp dụng tớnh toỏn chất lượng điện ỏp bằng mỏy tớnh cho một lưới điện cụ thể

3 Đối t -ợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiờn cứu chung của đề tài tập trung chủ yếu ở lưới phõn phối đú là cỏc lộ xuất tuyến đường dõy trung ỏp của TBA 110 kV Trong điều kiện thời gian cú hạn luận văn chủ yếu nghiờn cứu cỏc vấn đề về chất lượng điện năng trong lưới trung ỏp, cỏc lưới điện phõn phối hỡnh tia hay lưới điện kớn nhưng vận hành hở và ỏp dụng đỏnh giỏ thực tế cho lưới điện trung thế

Điện lực Kim Động

Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán trào l-u công suất và đỏnh

giỏ chất lượng điện ỏp lưới điện trung ỏp huyện Kim Động

4 nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ý

4.1 nghĩa khoa học ý

Vấn đề nõng cao chất lượng điện cho ph p cải thiện chế độ làm việc kinh

tế của cỏc thiết bị điện, đồng thời cho ph p tiết kiệm điện năng, một nhiệm vụ cấp bỏch mang tớnh toàn cầu nhất là trong điều kiện thị trường điện cạnh tranh Việc ỏp dụng khoa học cụng nghệ để nõng cao chất lượng điện như việc

sử dụng cỏc thiết bị bự vào lưới phõn phối được triển khai mang lại hiệu quả

rất cao

4.2 Tính thực tiễn của đề tài

Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế của l-ới điện trung áp huyện Kim Động, do đó kết quả mang tính thực tiễn, có thể áp dụng và nhân rộng r rãi

* Các nội dung chủ yếu:

- Tổng quan về chất lượng điện năng và cỏc tiờu chuẩn đỏnh giỏ chất lượng điện năng

- Đưa ra cỏc giải phỏp nõng cao chất lượng điện năng

- Tỡm hiểu cỏc đặc điểm tự nhiờn, kinh tế xó hội Đỏnh giỏ hiện trạng nguồn điện, lưới điện trung ỏp huyện Kim Động

giỏ chất lượng điện ỏp lưới điện trung ỏp huyện Kim Động

- Thống kờ cỏc nỳt cú điện ỏp vi phạm tiờu chuẩn

- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tớnh cụng suất phản khỏng, đỏnh giỏ hiệu quả phương phỏp bự

- Đề xuất các giải pháp nõng cao chất lượng điện năng, nõng cao điện

ỏp nỳt, loại trừ số nỳt vi phạm tiờu chuẩn độ lệch điện ỏp l-ới điện trung áp huyện Kim Động

Sau một thời nghiên cứu, đến nay luận văn đã hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Hệ thống điện - Tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, các bạn đồng nghiệp, Điện lực Kim Động, …đã tạo điều kiện

giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu và đặc biệt xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS

ĐẶNG QUỐC THỐNG đã tận tình chỉ bảo h-ớng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Do điều kiện thực hiện luận văn có hạn, khối l-ợng công việc lớn và kiến thức thực tế cũng nh- lý luận còn nhiều hạn chế nên nội dung luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong sự tham gia, góp ý của các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp để công trình nghiên cứu nhanh chóng phát huy hiệu quả cao trong thực tiễn, cũng nh- giúp em tiếp tục củng cố và nâng cao trình độ của mình

CHƯƠNG 1

1.1 S c n thi t phự ầ ế ải quan tâm đến chất lượng điện năng

Các công ty điện lực Việt Nam và các khách hàng tiêu thụ điện ngày càng quan tâm đến chất lượng điện năng Lý do của sự quan tâm đó là:

Ngày càng có nhiều thiết bị điện nhạy cảm với sự thay đổi của chất lượng điện năng hơn so với các thiết bị trong quá khứ Rất nhiều thiết bị điện mới có chứa bộ vi xử lý, vi điều khiển, thiết bị điện tử công suất Chính vì vậy trong quá trình hoạt động chúng rất nhạy với các vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng là độ lệch điện áp, tần số và dòng điện

Khách hàng sử dụng điện ngày càng am hiểu về những vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng, họ nắm được thông tin tốt hơn về những hiện tượng mất điện, sụt áp, quá độ do đóng cắt điện Với những thiết bị theo dõi tại chỗ, khách hàng là phụ tải công nghiêp dễ dàng nhận ra những sự cố gây biến động rất nhỏ các thông số điện áp, tần số Từ đó đưa ra những thử thách đối với những người sản xuất và cung cấp điện phải không ngừng cải thiện chất lượng điện năng

Chất lượng điện được đảm bảo nếu thiết bị dùng điện được cung cấp điện năng với với tần số định mức của hệ thống điện và với điện áp định mức của thiết bị đó Nhưng việc đảm bảo tuyệt đối ổn định hai thông số này trong suốt quá trình làm việc của thiết bị là không thể thực hiện được do các nhiễu loạn thường xuyên xảy ra trong hệ thống, do sự phân phối không đều điện áp trong mạng điện và do chính quá trình làm việc của các thiết bị ở các điểm khác nhau là hoàn toàn ngẫu nhiên Cho nên chất lượng điện năng không có giá trị tuyệt đối với các thông số và chúng được coi là đảm bảo nếu tần số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh mức chuẩn đã quy định Thực tế cho thấy chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số

trên đường dây khác nhau Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba pha không cân bằng Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải

sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp Chính vì vậy mà rất cần nâng cao hiểu biết về chất lượng điện năng trong ngành điện cũng như khách hàng, đặc biệt là khách hàng lớn

1.2 Định nghĩa chất lượng điện năng

Có nhiều cách hiểu, cũng như cách định nghĩa khác nhau về chất lượng điện năng tùy thuộc vào quan điểm của người đánh giá

Ở trong luận văn này,chất lượng điện năng được hiểu là những vấn đề liên quan đến sự biến động của tần số hoặc điện áp mà có thể dẫn đến việc hoạt động kém hiệu quả hoặc hư hỏng thiết bị của khách hàng hoặc của đơn

vị cung ứng điện [1]

1.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện năng

1.3.1 Tần số

1.3.1.1 Độ lệch tần số:

Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tần số định mức: (f - fn)gọi là

độ lệch tần số Độ lệch tần số có thể biểu thị dưới dạng độ lệch tương đối:

n n

Tần số định mức trong hệ thống điện quốc gia là 50Hz Trong điều kiện

với tần số định mức Trường hợp hệ thống điện chưa ổn định, tần số hệ thống

điện được dao động trong phạm vi 0,5Hz so với tần số định mức

Trong trường hợp tần số thay đổi nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%/s, sự biến đổi đó gọi là dao động tần số Một trong những nguyên nhân gây ra dao động tần số là sự thay đổi đột ngột các tham số của hệ thống điện như khi xảy

ra ngắn mạch, quá trình đóng cắt tải [3]

1.3.1.2 Ảnh hưởng của độ lệch tần số:

Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị điện và hệ thống điện

a) Với thiết bị điện.

Các thiết bị được thiết kế và tối ưu ở tần số định mức, biến đổi tần số dẫn đến giảm năng suất làm việc của thiết bị

Làm giảm hiệu suất của thiết bị điện ví dụ như đối với động cơ vì khi tần số thay đổi sẽ làm tốc độ quay thay đổi, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của các động cơ Khi tần số tăng lên, công suất tác dụng tăng và ngược lại

b) Đối với hệ thống điện

Biến đổi tần số ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị

tự dùng trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hưởng đến chính độ tin cậy cung cấp điện Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hoàn trong nhà máy điện, tần số giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy

Thiết bị được tối ưu hoá ở tần số 50 Hz, đặc biệt là các thiết bị có cuộn dây từ hoá như máy biến áp

Làm thay đổi trào lưu công suất của hệ thống, tần số giảm thường dẫn đến tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đồng nghĩa với thay đổi trào lưu công suất tác dụng và tăng tổn thất trên các đường dây truyền tải

Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm năng suất của các thiết bị điện giảm,

hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho các máy phát, động cơ

bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng

Ngoài ra sự biến đổi của tần số còn phá hoại sự phân bố công suất, kinh

tế trong hệ thống điện

Tần số thay đổi là do có sự sai lệch về momen điện và momen cơ trên trục máy phát Do vậy những vấn đề về điều chỉnh sự cân bằng momen này được thực hiện tại các nhà máy điện Trong phạm vi nghiên cứu về lưới điện phân phối ta coi tần số là không đổi và đi sâu nghiên cứu các vấn đề về điện

áp do chúng là một đại lượng biến đổi ở mọi điểm trên lưới điện và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

1.3.2 Điện áp nút phụ tải

1.3.2.1 Độ lệch điện áp

a) Độ lệch điện áp tại phụ tải

Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện

so với điện áp định mức Un của mạng điện và được tính theo công thức:

n n

U - U

U

Độ lệch điện áp phải thỏa mãn điều kiện: - ≤ ≤ +trong đó :-, +

là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp

Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước Ở Việt Nam quy định:

-Trong chế độ vận hành bình thường điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối được phép lệch so với điện áp danh định như sau:

-Tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện là 5%;

- Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%

Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau sự cố, cho phép độ lệch điện áp tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và –10% so với điện áp danh định

-Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho phép độ lệch điện áp trong khoảng 10% so với điện áp 

danh định

- Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha trong giới hạn: 2,5 % ≤ - cp≤ +5 %

- Độ lệch cho động cơ - 10% ≤ cp ≤ +10 %

- Các phụ tải còn lại 5 % ≤ - cp ≤ +5 %

mất điện cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như ơ r le, máy cắt… Tuy nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra Do đó phải đảm bảo

khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra bên cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành [3],[6]

b) Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp

Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện Trong lưới phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về không gian và thời gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào) Vì vậy trong toàn bộ lưới phân phối hạ áp điện áp phải thỏa mãn tiêu chuẩn: - ≤  ≤ +

Phối hợp các yêu cầu trên ta lập được các tiêu chuẩn sau, trong đó quy

ước số 1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min

A1 A2 B1 B2

Ta có:

U U

U U

Khi cho biết UH trên lưới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị đánh giá chất lượng điện như Hình 1.2 Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối trong chế độ max và min, tính được B1, B2 Đặt hai điểm này vào

đồ thị rồi nối bằng một đường thẳng

số xuất hiện các dao động đó Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp

là do các thiết bị có cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và công suất phản kháng như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, …

Dao động điện áp được đặc trưng bởi hai thông số là biên độ và tần số dao động Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:

- Q Lượng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;

SBA - Công suất định mức của máy biến áp cấp cho điểm tải, MVA Như vậy, biên độ dao động điện áp sẽ phụ thuộc vào giá trị hệ số kQ Với cùng một sự biến đổi phụ tải Q như nhau, nếu công suất máy biến áp lớn hơn thì mức độ dao động điện áp giảm, điều đó có nghĩa là máy biến áp có công suất càng lớn thì mức độ dao động điện áp càng giảm, chất lượng điện

càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất lợi khác như tổn thất điện năng, dòng ngắn mạch cũng lớn hơn… Vì vậy việc giảm biên độ dao động là bài toán rất phức tạp đòi hỏi chúng ta phải phân tích kỹ lưỡng để làm dung hòa các yếu tố trên

Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể tính toán gần đúng như sau:

S

U = 100S

Trong đó:

Q - Lượng công suất phản kháng biến đổi của phụ tải;

SB - Công suất của máy biến áp lò điện hồ quang;

SN - Công suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc

Độ dao động điện áp được hạn chế trong miền cho phép, theo TCVN quy định dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng như sau:

cp

Trong đó:

N - là số dao động trong một giờ;

∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao động (phút)

Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ được phép là 7 % Đối với các thiết bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép

∆U đến 1,5 % Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn hóa, nhưng nếu ∆U lớn hơn 15 % thì sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các thiết bị điều khiển [3]

1.3.2.3 Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

Phân tích lưới phân phối với cấu trúc như hình vẽ sau:

Hình 1.3 - Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dưới tải ở các trạm 110 kV nên điện áp đầu nguồn đạt độ lệch E1 so với điện áp định mức Khi truyền tải trên đường dây trung áp, điện áp sụt giảm một lượng là UTA làm điện áp thanh cái đầu vào máy biến áp phân phối giảm xuống (đường 1) nhưng tại máy biến áp phân phối có các đầu phân áp cố định nên điện áp có thể tăng lên hoặc giảm, tuỳ theo vị trí đầu phân áp đến điện áp Ep1 Ở đầu ra của máy biến áp phân phối điện áp giảm xuống do tổn thất điện áp UB1 trong máy biến áp phân phối Đến điểm A ở cuối lưới phân phối hạ áp điện áp giảm xuống thấp hơn nữa do tổn thất UH1 trên lưới hạ áp

Ở chế độ min cũng tương tự, ta có đường biểu diễn điện áp (đường 2) Nếu đường điện áp nằm trọn trong miền chất lượng điện áp (miền gạch chéo) thì chất lượng điện áp đạt yêu cầu, ngược lại là không đạt, khi đó cần phải có các biện pháp điều chỉnh Áp dụng tiêu chuẩn (1.8.1) ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp tại các nút cung cấp điện cho phụ tải và có thể chọn được đầu phân áp thích hợp với cấu trúc lưới phân phối và các thông số vận hành cho trước Song với tiêu chuẩn này ta không so sánh được hiệu quả của các biện pháp điều chỉnh điện áp và không thể lập mô hình tính toán để giải

trên máy tính điện tử Để khắc phục ta đưa ra tiêu chuẩn tổng quát sau:

Từ sơ đồ trên ta lập được biểu thức tính toán:

Tiêu chuẩn (1.8.5) cho phép đánh giá chất lượng điện áp của toàn lưới

hạ áp tại điểm B là thanh cái của máy biến áp hạ áp khi đã biết tổn thất điện

áp trong lưới hạ áp ở chế độ max UH1 và chế độ min UH2

Hình 1.4 Hình 1 5

Tiêu chuẩn 8.5) được vẽ trên Hình (1 1.4 theo quan hệ với công suất phụ tải, giả thiết quan hệ này là tuyến tính Miền gạch chéo là miền chất lượng điện áp, nghĩa là khi độ lệch điện áp nằm trong miền này thì chất lượng Khi độ lệch điện áp tại B nằm trong miền này thì chất lượng điện

áp trong toàn lưới hạ áp được đảm bảo và ngược lại

Tiêu chuẩn này được vẽ trên Hình 5 với trục ngang là độ lệch điện áp 1

B1, chất lượng điện áp được đảm bảo khi B1 nằm trong miền giữa - +

U1+ và  + - 

1.3.2.4 Ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của phụ tải

Trong thực tế ta thấy khi làm việc với các thiết bị điện sử dụng chất lượng điện kém và điện áp thường xuyên dao động nó sẽ gây ra những tác động không tốt đến sức khỏe người lao động, giảm hiệu suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị điện Ta có thể nhận thấy sự ảnh hưởng này đối với các thiết

bị cụ thể như sau:

a) Đối với động cơ:

Mô men của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp U đặt vào động cơ Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho momen quay thay đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện áp giảm quá 5% so với định mức Vì vậy bất

kỳ sự thay đổi điện áp nào cũng tác động không tốt đến sự làm việc của các động cơ

b) Đối với thiết bị chiếu sáng

Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp giảm 2,5

% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9 % Đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10 % thì tuổi thọ của nó giảm (20 25) %, với các đèn có khí, khi 

điện áp giảm xuống quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy bóng đèn Đối với các đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95 % điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh bị méo Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp Như khi xảy ra dao động điện áp nó sẽ gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người lao động, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và thiết bị điện tử Chính vì thế độ lệch điện áp cho phép đối với các thiết bị chiếu sáng và thiết bị điện tử được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác

Hình 1 -Đặc tính của đèn sợi đốt .6

d) Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở

Công suất tiêu thụ trong các phụ tải loại này tỷ lệ với bình phương điện

áp đặt vào Khi điện áp giảm hiệu quả đốt nóng của các phần tử giảm rõ rệt Đối với các lò điện sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế

kỹ thuật của các lò điện

e) Đối với nút phụ tải tổng hợp

Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc tính tĩnh của phụ tải

0

P, Q

U

Q P

U n

U gh

Hình 1.7 - Sự phụ thuộc của P, Q vào điện áp

Ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với công suất phản kháng Khi điện áp giảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng đều giảm, đến một giá trị điện áp Ugh nào đó, nếu điện áp tiếp tục giảm công suất phản kháng tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện áp, có

thể xảy ra với một nút phụ tải hay toàn hệ thống điện khi điện áp giảm xuống (70 80) % so với điện áp định mức ở nút phụ tải Đây là một sự cố vô 

cùng nguy hiểm cần phải có biện pháp ngăn chặn kịp thời

f) Đối với hệ thống điện

Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của bản thân

hệ thống điện Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng độ cảm ứng từ trong lõi thép gây phát nóng cục bộ Khi điện áp tăng quá cao có thể chọc thủng cách điện

1.3.3 Độ không sin

Điện áp và dòng điện ba pha thay đổi theo chu kỳ hình sin với tần số cơ bản 50 Hz Nhưng trong thực tế ta không bao giờ nhận được đường cong hình

là phi tuyến Điều đó dẫn đến sự xuất hiện của các tần số khác nhau làm cho điện áp và dòng điện không sin đó là các sóng hài Vậy sóng hài là gì?

1.3.3 Sóng hài 1

Ta biết rằng theo lý thuyết các nguồn tác động (là những tín hiệu được đưa đến mạch) tồn tại trên lưới điện là các hàm điều hòa Thực tế các nguồn tác động này trong hệ thống điện không phải lúc nào cũng là hàm điều hòa,

mà nó có thể có hình dạng bất kỳ, bao gồm nhiều thành phần tần số trong đó

có các thành phần tần số nào đó (họa tần) khác với thành phần tần số cơ bản

mà ta mong muốn sẽ ảnh hưởng nhất định cho sự hoạt động của mạch và các phần tử trong hệ thống điện Khi đó các đáp ứng trong mạch cũng sẽ là các quá trình nhiều tần số

Hình 1.8 - Các bậc sóng hài

1.3.3 2 Các nguồn tạo sóng hài

Trong những năm gần đây, các thiết bị điện tử (như bộ điều chỉnh tốc

độ động cơ, các bộ chỉnh lưu điều khiển, máy vi tính, ) đã gây ra nhiều vấn đề liên quan đến sóng họa tần trong hệ thống điện Đối với hệ thống truyền tải điện thì ảnh hưởng chủ yếu do cảm kháng từ hóa phi tuyến của máy biến áp, thiết bị hồ quang như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các cuộn kháng điện trong các thiết bị hoạt động dựa trên cơ sở cảm ứng điện

từ Ngoài ra các tụ bù trong lưới điện thường kết hợp với cảm kháng lưới tạo ra mạch cộng hưởng làm khuếch đại các dòng hài có tần số lân cận tần

số cộng hưởng tồn tại trong lưới Sau đây chúng ta nghiên cứu một vài nguồn gây ra họa tần trong mạng điện

a) Tải phi tuyến

Do ở tải phi tuyến tổng trở của nó thay đổi, dòng mà nó hấp thu sẽ không sin mặc dù điện áp đặt vào có tính sin Các tải phi tuyến thường gặp như:

- Các quá trình chỉnh lưu điện áp

- Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ

- Thiết bị thuộc lĩnh vực điện công nghệ: máy hàn, lò hồ quang

Khi từ hóa lõi thép máy biến áp, do mạch từ bão hòa sẽ làm xuất hiện những hiện tượng mà trong một số trường hợp ảnh hưởng đến trạng thái làm việc của máy biến áp Ở đây xét những ảnh hưởng đáng kể đó khi máy biến áp làm việc không tải

Ta biết rằng khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin thì sẽ sinh

ra dòng điện không tải io chạy trong nó, dòng điện không tải io này sinh ra

từ thông chạy trong lõi thép Ở đây nếu không kể đến tổn hao trong lõi thép

hóa lõi thép

Khi đó quan hệ f(io) cũng chính là quan hệ từ hóa B = F(H) Trên cơ

sở lý thuyết mạch, do hiện tượng bão hòa của lõi thép, nếu là hình sin thì iokhông hình sin và có dạng nhọn đầu và trùng pha, nghĩa là dòng điện iongoài thành phần sóng cơ bản còn có các thành phần sóng hài bậc cao 3, 5, 7…Trong đó đáng chú ý là thành phần hài bậc 3 lớn nhất và đáng kể hơn

cả, còn các thành phần khác khá nhỏ Hiện tượng này chúng ta có thể thấy

rõ trong Hình 1.9

Hình 1.9 - Hiện tượng từ trễ và bão hòa mạch từ

làm méo dạng sóng dòng điện

c) Máy phát cấp cho tải không đối xứng

Trong quá trình cung cấp điện có thể xảy ra các trường hợp tải các pha không bằng nhau Như vậy máy phát điện đồng bộ làm việc ở tải không đối xứng, trong máy điện đồng bộ sẽ sinh ra một số hiện tượng bất lợi như điện

áp không đối xứng, các sóng hài sức điện động và dòng điện bậc cao Và đặc biệt khi có dòng họa tần phát sinh mạch ngoài tác động lên đầu cực máy phát

từ đó có sự biến thiên từ trở phản ứng giữa các khe hở của stator và rotor của máy làm chuyển đổi bậc dòng họa tần này lan truyền vào hệ thống

d) Lưới điện

Lưới điện tồn tại các hài áp do ảnh hưởng của các tải tiêu thụ (công nghiệp và dân dụng) Đây là căn cứ để đánh giá chất lượng sóng hài của hệ thống điện Kiểm soát các nguồn nhiễu họa tần tác động lên hệ thống để nâng cao chất lượng điện năng cho khách hàng

Ngoài các nguồn hài là các thiết bị điện kể trên còn phải kể đến các sóng hài do quá độ sinh ra bởi các hiện tượng quá độ xảy ra trên lưới điện do thao tác đóng cắt mạch, do xung sét gây nên.[1]

1.3.3 3 Ảnh hưởng của sóng hài

Dòng điều hòa từ các nguồn phát sóng hài được đưa ngược trở lại hệ thống cung cấp Do đó sóng hài ảnh hưởng đến tất cả các thiết bị trong hệ thống điện, sự tồn tại của chúng làm giảm chất lượng điện năng, gây ra tổn thất điện năng trên các phần tử của hệ thống Do đặc tính phi tuyến của các thiết bị tạo sóng hài làm biến dạng ờng đồ thị điện áp, khiến nó không còn đưhình sin nữa và biến thành sóng hài bậc cao Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện, tăng nhanh quá trình già hoá của vật liệu cách điện, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của các bộ biến đổi van (đổi chiều không hoàn toàn) làm cho các thiết bị đ ường, bảo vệ, điều o lkhiển trong các hệ thông cung cấp điện tác động không chính xác, đồng thời làm giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

Nghiên cứu sau đây chúng ta có thể thấy rõ sự ảnh hưởng của sóng hài đối

với thiết bị điện:

a) Sóng hài gây ra tổn thất phụ trên đường dây

Công suất tác dụng cấp cho phụ tải phụ thuộc vào giá trị dòng điện tần

số cơ bản (I1) Khi có sự hiện diện của phụ tải phi tuyến, giá trị hiệu dụng của dòng điện Ie lớn hơn giá trị của dòng I1 Độ méo hình sin theo dòng điện được đánh giá bởi hệ số:

1

2 h

2 3

2 2

I

I I

k     (1.9)

I

I k

2 1

e

Trong đó:

kksi - độ không sin theo dòng;

Ie - giá trị hiệu dụng của dòng điện;

I1 - cường độ dòng điện tần số cơ bản

Từ đó:

2 ksi 1

2 h ks.u U

Ih - thành phần dòng điện sóng hài bậc h;

Rh - điện trở đường dây ứng với tần số hài bậc h

Một cách gần đúng có thể coi bằng giá trị điện trở tần số cơ bản: Rh =

R1 Ta biểu thị tổng tổn thất công suất tác dụng do các thành phần sóng hài gây ra trên đường dây trong hệ đơn vị tương đối (pu), ứng với chế độ tần số

cơ bản:

1 ΔP ΔP

ΔP ΔP

ΔP ΔP

ΔP ΔP ΔP

ΔP

d1

d1 d1

d d

d d d1

hΣ h.pu

I ΔP

2 Ton that dPd va dong dien Ie phu thuoc vao do meo hinh sin

kks

dPd, Ie

b) Tổn thất trong máy biến áp

Dòng điện sóng hài gây tổn thất trong các cuộn dây và lõi thép của máy

nguyên nhân gây tổn thất trong lõi thép do hiện tượng từ trễ (hysteresis) Thông thường tổn thất trong các cuộn dây tỷ lệ với bình phương độ méo hình sin của dòng điện kksi, còn tổn thất trong lõi thép thì tỷ lệ với độ méo hình sin điện áp kksu

b1) Tổn thất phụ trong các cuộn dây

Tổn thất phụ do các thành phần sóng hài bậc cao gây ra trong các cuộn dây của máy biến áp được xác định tương tự như tổn thất phụ trên đường dây Nếu bỏ qua hiệu ứng bề mặt, thì tổn thất đồng gây ra bởi các thành phần sóng hài được xác định phụ thuộc vào độ méo hình sin:

ks.i cu.pu

cu

cu cu

ΔP

ΔP ΔP ΔP

Tổn thất trong lõi thép bao gồm tổn thất từ trễ (hysteresis) và tổn thất

do dòng điện xoáy (eddy current) Tổn thất từ trễ phụ thuộc vào khối lượng

-và chất lượng mạch từ, thành phần tổn thất do dòng điện xoáy là kết quả của kích thích máy biến áp Nếu coi thông lượng (flux density) biến thiên theo hình sin, thì các thành phần tổn thất này được xác định theo biểu thức:

2 max

2 e α max h

fuko hys

100

f ε B 100

f ε ΔP ΔP

hys ε f B

2 max 2 e phuco ε 100f B

Sự hiện diện của phụ tải phi tuyến dẫn đến sự quá tải của máy biến áp

-vào dòng điện sóng hài được xác định theo biểu thức:

m h 0,1 1

1

1

h h

I

I

áp phụ thuộc vào tỷ phần phụ tải phi tuyến

tỷ phần phụ tải phi tuyến trong mạng

Các kết quả tính toán cho thấy nếu máy biến áp cấp điện cho phụ tải trong

đó với 40 % là tải phi tuyến, thì công suất của nó sẽ phải giảm đi hơn 40 % c) Tổn thất trong máy điện quay

c1)Tổn thất phụ trong máy đồng bộ do sóng hài được xác định theo biểu thức

h.mc hfe hcu đ

Trong đó:

Рh.cu – tổn thất phụ trong các cuộn dây máy điện;

Рh.fe – tổn thất phụ trong lõi thép;

Рh.mc – tổn thất do phải vượt qua mômen cản do dòng điện hài bậc cao

c2) Tổn thất phụ trong động cơ không đồng bộ

Tổn thất phụ do các thành phần sóng hài gây ra trong động cơ không đồng

bộ được xác định theo biểu thức:

' h 2, h 1, 2 h h.đ 3 I R R

Tổng tổn thất trong tụ điện gồm các thành phần tổn thất trong điện trở ∆PR

và tổn thất trong điện môi ∆PD:

e I I

f) Tổn thất phụ trong điện môi

Thà nh phần tổn thất điện môi các só hài gây ô do ng ra kh ng đáng kể, nên đối với tổn thất điện môi thường chỉ xét tần số ơ c bản, nó được xác định

C - tổng điện dung (3.Cn - đối với sơ đồ nối tam giác và bằng Cn đối với

sơ đồ nối sao);

tg δ0 - hệ số tổn thất điện môi (2.10-4);

Ngoài ra còn có các thành phần tổn thất do sóng hài ở vỏ tụ và ở các tấm cách điện:

* Tổn thất phụ trong do sóng hài ở cách điện đối với vỏ tụ:

2 n

Кn,e,h - hệ số tính tới ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt ở đoạn е;

Rе - điện trở của đoạn thứ е

h) Ảnh hưởng tới các thiết bị khác

Gây chỉ thị sai đối với thiết bị đo lường ví dụ như thiết bị kiểm tra cách điện thường trực (PIM) thì khi có hài bội bậc cao có thể có dòng trên dây trung tính, PIM có thể nhận thấy và báo tín hiệu sai hoặc đối với các máy cắt (CB) điện

tử khi có sóng hài có thể làm CB tác động không mong muốn

Làm tăng nhiệt máy cắt, ảnh hưởng khả năng cắt dòng của máy cắt do dòng hài tồn tại làm tăng dòng hiệu dụng qua máy cắt dẫn đến máy cắt tác động sai lệch Các máy cắt hoạt động cắt không được do các cuộn cắt không có khả năng vận hành thích hợp trong điều kiện hiện diện các sóng hài phức tạp

Sóng hài gây nên trạng thái vận hành không mong muốn của cầu chì (do là đặc tính thời gian và dòng điện của các dây chì)

Sự xuất hiện các dòng điện trong dây trung tính gây tác động chức năng của các rơle như rơle phát hiện dòng rò, dòng chạm đất…)

Sóng hài trong hệ thống làm rơle có thể tác động sai Do rơle hoạt động phụ thuộc vào giá trị đỉnh của điện áp và dòng điện Do đó chúng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi sự méo dạng dòng của sóng hài Các loại rơle bảo vệ có thể tác động sai

do hiện tượng méo dạng dòng hay áp

Đối với các đèn chiếu sáng trong các chấn lưu có tụ và cuộn cảm sóng hài gây cộng hưởng tạo nên sự gia tăng nhiệt gây hư hỏng

Gây kích dẫn không đúng thời điểm cho các thiết bị công suất, hư hỏng các phần tử trong bộ lọc của đường dây sử dụng trong hệ thống thông tin

Các thiết bị truyền dẫn để điều khiển từ xa sẽ vận hành sai nếu tần số sóng hài gần với tần số truyền dẫn.[1]

Kết luận:

Sự hiện diện của các thành phần dòng điện sóng hài bậc cao dẫn đến những tổn thất phụ trong các phần tử của hệ thống điện, làm tăng độ đốt nóng của các thiết bị, do đó làm giảm khả năng truyền tải và làm giảm tuổi thọ của chúng Đặc biệt, đối với thiết bị bù công suất phản kháng, sự hiện diện của các thành phần dòng điện sóng hài thường dẫn đến sự đốt nóng và làm tăng chi phí đối với các thiết bị này

1.3.4 Độ không đối xứng

1.3.4.1 Nguyên nhân

Trong mạng điện ba pha, ngoài các thiết bị điện ba pha còn có rất nhiều các thiết bị điện 1 pha Mặc dù nguồn điện là 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng đối xứng và các phụ tải 1 pha được phân phối đều trên các pha khi thiết kế và lắp đặt… Tuy nhiên các phụ tải 1 pha này lại luôn biến đổi và hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên Vì vậy, trong quá trình vận hành chắc chắn không thể tránh được tình trạng làm việc không đối xứng

Sự xuất hiện không đối xứng trong hệ thống điện do nhiều nguyên nhân khác nhau như:

- Do phụ tải: phụ tải một pha là phụ tải không đối xứng điển hình nhất như lò điện, máy hàn, các thiết bị chiếu sáng và các phụ tải sinh hoạt… Các lò

hồ quang ba pha nói chung là phụ tải ba pha không đối xứng vì hồ quang trong ba pha thường không đồng đều Sự phân chia phụ tải một pha không đồng đều cho các pha cũng là nguyên nhân gây mất đối xứng

- Do bản thân các phần tử ba pha không đối xứng hoàn toàn như đường dây tải điện ba pha đặt đồng phẳng hay trên đỉnh của các tam giác đều mà không hoán vị

đất”, “pha đường ray” chế độ không toàn pha, tức là chế độ đường dây 3 pha - chỉ truyền tải điện trên 1 hoặc 2 pha

- Do sự cố ngắn mạch không đối xứng, đứt dây… Trong các tình trạng làm việc này hiện tượng điện áp và dòng điện trên các pha có trị số khác nhau và góc giữa 2 vectơ cạnh nhau khác 120° Lúc này trong lưới điện ngoài thành phần thứ tự thuận còn xuất hiện các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không của điện áp, dòng điện gây ảnh hưởng đến sự làm việc của thiết bị điện ba pha Sự không đối xứng còn gây ra nhiều vấn đề

lượng điện năng cung cấp thì không những các nhà thiết kế mà cả các kỹ

đặc biệt cho vấn đề này

Như vậy ta có thể thấy độ không đối xứng của lưới điện xuất hiện khi

có thành phần thứ thự nghịch trong nó Đặc biệt là sự xuất hiện của điện áp thứ thự nghịch Độ không đối xứng được ký hiệu là K2 và tính như sau:

2

2 2

U +a U +a U U

Với U2 - Điện áp thứ tự nghịch ở tần số cơ bản;

K2 ≤ 1 % thì được xem là đối xứng [1]

1.3.4.2 Ảnh hưởng của không đối xứng lưới điện

Trong khi lưới điện bị mất đối xứng sẽ xuất hiện dòng thứ tự nghịch

và thứ tự không Do điện trở thứ tự nghịch nhỏ hơn điện trở thứ tự thuận từ (57) lần Nên với một giá trị nhỏ của điện áp U2 cũng có thể làm cho dòng điện thứ tự nghịch lớn gây lên đốt nóng thiết bị điện, đồng thời nó gây lên tổn thất thứ tự nghịch và thứ tự không

a) Đối với máy phát đồng bộ

Hiện nay đại bộ phận các máy phát điện đồng bộ thường làm việc trong lưới trung tính cách ly, do đó trong chế độ không đối xứng không tồn tại thành phần dòng thứ tự không mà qua chúng chỉ có thành phần thứ tự thuận

và nghịch

Hệ dòng thứ tự thuận sinh ra từ trường quay đồng bộ với rôto nên không quét qua rôto và các tác dụng của nó giống như lúc máy phát có phụ tải đối xứng bình thường (trong rôto không có dòng cảm ứng xoay chiều mà chỉ có dòng kích thích một chiều) Hệ dòng thứ tự nghịch sinh từ trường quay ngược chiều rôto với vận tốc đồng bộ do đó nó quét qua rôto với vận tốc bằng hai lần vận tốc đồng

bộ và do đó trong mạch rôto sẽ có dòng cảm ứng tần số 100 Hz Dòng này gây nên tác dụng nhiệt và cơ đối với máy phát điện đồng bộ

Tác dụng nhiệt là do từ trường quay ngược cắt các mạch vòng khép kín của phần quay và tĩnh của máy phát và nó sinh dòng cảm ứng cùng tồn tại thất phụ Đối với các máy phát nhiệt điện (tuabin máy phát) rôto của chúng là

cả một khối thép lớn, do đó dòng cảm ứng với tần số 100 Hz trong rôto cũng rất lớn Ngoài ra vì tần số của dòng trong rôto tương đối cao do đó hiệu ứng mặt ngoài mạnh, dòng rôto khép mạch qua các chêm và đai Vì vậy các tác dụng nhiệt của dòng cảm ứng tần số 100 Hz đối với rôto máy phát nhiệt điện rất nguy hiểm Đối với máy thuỷ điện, vì rôto cục lồi lên dòng cảm ứng tần số

100 Hz nhỏ hơn nhiều so với máy phát nhiệt điện và chế độ không đối xứng,

tác dụng nhiệt không nguy hiểm như đối với máy phát nhiệt điện.

Trong chế độ không đối xứng mômen của máy phát gồm hai thành phần: không đổi dấu và đập mạch Tác dụng của từ ường nghịch với cuộn kích thích tr

sẽ sinh ra mômen đổi dấu đập mạch với tần số 100, 200, 300 Hz,… Tuy nhiên trong thực tế chỉ cần xét đến mômen đập mạch với tần số 100 Hz vì biên ộ đmômen tần số càng cao càng nhỏ, thí dụ biên độ của mômen đập mạch với tần

số 200 Hz chỉ bằng 10 % biên độ của mômen đập mạch với tần số 100 Hz

Để xác định mômen đập mạch sinh ra trong chế độ không đối xứng cần phải xét máy phát cùng với mạch ngoài vì điện kháng thứ tự nghịch của máy phát không chỉ phụ thuộc vào tham số của bản thân máy phát mà còn phụ thuộc vào cả mạch điện không đối xứng bên ngoài Tác dụng mômen đổi dấu đối với máy phát điện là gây ứng suất phụ và rung

b) Đối với động cơ không đồng bộ

Cuộn dây ba pha phần tĩnh của động cơ không đồng bộ được đấu tam giác hoặc sao không dây trung tính, do đó trong chế độ không đối xứng phần tĩnh của nó chỉ tồn tại các thành phần dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch

Tác dụng từ trường quay của hệ dòng thứ tự thuận đối với rôto là sinh

mô men không đồng bộ như trong chế độ đối xứng bình thường và khi đó dòng rôto có tần số f1s ( s ở đây là độ trượt giữa vận tốc quay của rôto và vận tốc đồng bộ, f1 tần số dòng phần tĩnh)

Từ trường quay của dòng thứ tự nghịch quay ngược chiều với rôto nên sinh dòng cảm ứng trong rôto với tần số (2 - s).f1 Điện trở tác dụng tương đối

kháng tản từ của rôto cũng chỉ vào khoảng 0,1 Trong khi đó điện kháng từ hoá của nó lại rất lớn (Xm = 3 ÷ 4) Do đó điện kháng thứ tự nghịch của động

cơ không đồng bộ rất nhỏ và có thể coi như bằng điện kháng ngắn mạch của nó

X2 = XN = (0,1 ÷ 0,3) tức là rất nhỏ so với điện kháng thứ tự thuận Như vậy ngay cả khi điện áp thứ tự nghịch đặt vào rất nhỏ thì trong động cơ không đồng bộ cũng có dòng thứ tự nghịch rất lớn

Trong chế độ không đối xứng đứt một pha phần tĩnh động cơ thì dòng

hai pha còn lại tăng gấp 3 lần dòng thứ tự thuận và nếu coi dòng này bằng

định mức thì tổn thất công suất trong phần tĩnh hai pha còn lại tăng ba lần, tổn

thất trong rôto tăng hai lần Vì vậy trong chế độ không đối xứng động cơ

không đồng bộ phát nóng rất mạnh Mô men cực đại của động cơ không

đồng bộ trong chế độ không đối xứng có thể giảm xuống đến hai lần

c) Đối với ờng dây các phần tử tĩnh khác đư

Có thể thấy rằng trong chế độ không đối xứng tổn thất trên đường dây

và các phần tử tĩnh khác tăng lên Ví dụ trong chế độ đối xứng tổn thất ba pha

đường dây có dòng điện I và điện trở R là 3I2R Còn trong chế độ không đối

xứng, nếu dòng trong pha này giảm đi I, dòng trong pha kia tăng lên I, còn

dòng trong pha thứ ba vẫn là I thì tổn thất trên đường dây khi đó là:

R[(I+I)2+(I - I)2+I2] = R(3I2+2I2)

Hình 1.12 - Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số KĐX

Kết Luận : Sự xuất hiện không đối xứng trong hệ thống điện sẽ xuất

hiện dòng thứ tự nghịch và thứ tự không gây lên đốt nóng thiết bị điện, tổn

thất thứ tự nghịch và thứ tự không do đó làm giảm khả năng truyền tải và tuổi

thọ của chúng Đặc biệt Chế độ không đối xứng có thể dẫn đến quá tải các tụ

điện bù, tụ lọc của thiết bị chỉnh lưu, làm phức tạp cho bảo vệ rơle Vì điện áp

khi đó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp định mức nên công suất phát của

tụ QC của tụ có thể tăng hoặc giảm, do đó có thể thay đổi sự đốt nóng của các pha khác nhau [1]