thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong sản xuất, chương 23 potx

1 Chương 23: TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SU ẤT PHẢN KHÁNG I. Khái niệm chung: Duy trì điện áp bình thường là một trong những biện pháp cơ bản để đảm bảo chất lượng điện năng của hệ thống điện. Điện áp gi ảm thấp quá mức có thể gây nên độ trượt quá lớn ở các động cơ không đồng bộ, dẫn đến qúa tải về công suất phản kháng ở các ngu ồn điện. Điện áp giảm thấp cũng làm giảm hiệu quả phát sáng c ủa các đèn chiếu sáng, làm giảm khả năng truyền tải của đường dây và ảnh hưởng đến độ ổn định của các máy phát làm việc song song. Điện áp tăng cao có thể làm già cỗi cách điện của thiết bị đ iện (làm tăng dòng rò) và thậm chí có thể đánh thủng cách điện làm hư hỏng thiết bị. Điện áp tại các điểm nút trong hệ thống điện được duy trì ở một giá trị định trước nhờ có những phương thức vận hành hợp lí, chẳng hạn như tận dụng công suất phản kháng của các máy phát ho ặc máy bù đồng bộ, ngăn ngừa quá tải tại các phần tử trong hệ thống điện, tăng và giảm tải hợp lí của những đường dây truyền tải, chọn tỷ số biến đổi thích hợp ở các máy biến áp Đ iện áp cũng có thể được duy trì nhờ các thiết bị tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của các máy phát điện và máy bù đồng bộ, các thiết bị tự động thay đổi tỷ số biến đổi của máy biến áp, các thiết bị tự động thay đổi dung lượng của các tụ bù tĩnh II. Thiết bị TĐK: Thiết bị tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) được sử dụng để duy trì điện áp theo một đặc tính định trước và để phân phối phụ tải phản kháng giữa các nguồn cung cấp trong tình trạng làm việc bình thường của hệ thống điện. II.1. Các nguyên tắc thực hiện tự động điều chỉnh kích từ: Máy phát được đặc trưng bằng sức điện động E F và điện kháng X F (hình 11.5). Áp đầu cực máy phát được xác định theo biểu thức : . . . U F  E F  j I F X F (11.2 ) 2 Nếu E F = const, khi I F thay đổi thì U F thay đổi, để giữ U F = const thì ph ải thay đổi E F t ức là thay đổi kích từ máy phát. Theo nguyên t ắc tác động, thiết bị tự động điều chỉnh điện áp được chia thành 3 nhóm: < Điều chỉnh điện áp theo độ lệch của đại lượng được điều chỉnh (ví dụ, theo độ lệch của U F ). < Điều chỉnh điện áp tùy thuộc vào tác động nhiễu (ví dụ, theo dòng điện của máy phát I F , theo góc  giữa điện áp và dòng điện của máy phát, ). 3 < Điều chỉnh điện áp theo độ lệch của đại lượng được điều chỉnh và theo tác động nhiễu. Hình 11.5 : Sơ đồ thay thế và đồ thị véctơ điện áp của máy phát Đối với các máy phát điện dùng máy kích thích một chiều, các thiết bị điều chỉnh điện áp có thể chia thành 2 nhóm: a) Thay đổi kích từ máy phát nhờ thay đổi R KT trong mạch cuộn kích từ W KT của máy kích thích KT một cách từ từ nhờ con trượt (hình 11.6 a) hoặc nối tắt một phần R KT theo chu k ỳ (hình 11.6 b). Hình 11.6 : Thay đổi kích từ máy phát nhờ thay đổi R KT b) Thay đổi kích từ máy phát nhờ dòng kích từ phụ I KTf tỷ lệ với U hoặc I F hoặc cả 2 đại lượng U và I F . Dòng kích từ phụ có thể đưa vào cuộn kích t ừ chính W KT (hình 11.7 a) ho ặc cuộn kích từ phụ W KTf (hình 11.7 b) của máy kích thích. 4 Hình 11.7 : Thay đổi kích từ máy phát nhờ dòng kích từ phụ II.2. Compun dòng điện: Thiết bị compun dòng điện tác động theo nhiễu dòng điện I F c ủa máy phát. Sơ đồ cấu trúc của thiết bị compun kích từ máy phát như hình 11.8. Dòng thứ cấp I 2 của BI tỷ lệ với dòng I F . Dòng này bi ến đổi qua máy biến áp trung gian BTG, được chỉnh lưu và được đưa vào cuộn kích từ W KT của máy kích thích. Dòng đã được ch ỉnh lưu I K gọi là dòng compun đi vào cuộn W KT cùng hướng v ới dòng I KT từ máy kích thích. Như vậy dòng tổng (I KT + I K ) trong cu ộn kích từ W KT của máy kích thích phụ thuộc vào dòng I F c ủa máy phát. Bi ến áp BTG để cách ly mạch kích từ của máy kích thích với mạch thứ BI có điểm nối đất, ngoài ra nhờ chọn hệ số biến đổi thích hợp có thể phối hợp dòng thứ I 2 c ủa BI với dòng compun I K . Bi ến trở đặt R đ để thay đổi một cách đều đặn dòng I K khi đưa thiết bị compun vào làm việc, cũng như khi tách nó ra. Hình 11.8 : Sơ đồ cấu trúc của thiết bị compun kích từ máy phát 5 Hình 11.9 : Đặc tính thay đổi điện áp U F c ủa máy phát ứng với các cos khác nhau Ưu điểm của thiết bị compun là đơn giản, tác động nhanh. Nhưng có một số nhược điể m: < Compun tác động theo nhiễu, không có phản hồi để kiểm tra và đánh giá kết quả điều chỉnh. < Đối với sơ đồ nối compun vào cuộn kích từ W KT của máy kích thích nh ư hình 11.7a, khi I F < I Fmin thì U F thay đổi giống như trường hợp không có compun (hình 11.9). Dòng I Fmin gọi là ngưỡng của compun. Thường I Fmin = (10  30)%I F đm . Tuy nhiên máy phát thường không làm vi ệc với phụ tải nhỏ như vậy nên nhược điểm này có th ể không c ần phải quan tâm. < Compun không ph ản ứng theo sự thay đổi của điện áp và cos , do vậy không thể duy trì một điện áp không đổi trên thanh góp điện áp máy phát. Trên hình 1.19 là đặc tính thay đổi điện áp U F theo I F . Ta th ấy với cùng một giá trị I F , thiết bị compun sẽ đ iều chỉnh điện áp U F đến những giá trị khác nhau ứng với các trường h ợp cos khác nhau. 6 Hình 11.10 : Sơ đồ cấu trúc của correctơ điện áp 7 . phát điện và máy bù đồng bộ, các thiết bị tự động thay đổi tỷ số biến đổi của máy biến áp, các thiết bị tự động thay đổi dung lượng của các tụ bù tĩnh II. Thiết bị TĐK: Thiết bị tự động điều. 1 Chương 23: TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SU ẤT PHẢN KHÁNG I. Khái niệm chung: Duy trì điện áp bình thường là một trong những biện pháp cơ bản để đảm bảo chất lượng điện. phần tử trong hệ thống điện, tăng và giảm tải hợp lí của những đường dây truyền tải, chọn tỷ số biến đổi thích hợp ở các máy biến áp Đ iện áp cũng có thể được duy trì nhờ các thiết bị tự động