MẠNG LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU BA PHA ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ppt

30 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Họ và tên : ……………………………………… Lớp : ………………………………………………… MSSV : …………………………………………… BÀI 7 MẠNG LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU BA PHA ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP I. MỤC ĐÍCH: ♦ Quan sát phân bố công suất giữa hai đường dây truyền tải song song ♦ Nghiên cứu đặc tính của máy biến áp dời pha ♦ Điều chỉnh phân bố công suất giữa hai đường dây song song bằng máy biến áp dời pha II. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: Ở các bài thí nghiệm trước, chúng ta đã quan sát đặc tính của đường dây đơn. Tuy nhiên, trong hệ thống điện thực tế có cả mạng lưới đường dây được nối liền với nhau và liên kết các nhà máy điện với các phụ tải phân bố. Mạng điện như hình 1 là một ví dụ đơn giản về mạng lưới truyền tải điện, nó phức tạp hơn nhiều so với một mạch mắc nối tiếp và song song. Dòng công suất thực và kháng truyền trên đường dây không chỉ phụ thuộc vào trở kháng của đường dây, mà còn phụ thuộc vào độ lớn tương quan và góc lệch pha giữa điện áp đầu phát và đầu nhận. Ở một hệ thống như vậy, dòng công suất trong một đường dây đặc biệt có thể rất cao hoặc rất thấp, phụ thuộc vào khả năng tải của đường dây hay tính kinh tế của sự truyền tải. Hình 1 Dòng công suất thực có thể được điều chỉnh bằng cách làm lệch pha điện áp đầu nhận hoặc đầu phát. Tương tự, dòng công suất phản kháng cũng có thể được điều chỉnh bằng cách nâng lên hay hạ thấp một trong hai điện áp này. Nâng lên hoặc hạ điện áp xuống là một vấn đề đơn giản, có thể thực hiện được bằng máy biến áp tự ngẫu có điều chỉnh đầu phân áp đặt tại hai đầu đường dây. Việc dời pha có thể được thực hiện bởi một máy biến áp quay được tương tự như một động cơ không đồng bộ rotor dây quấn. Tuy nhiên, hầu hết những hệ thống điện lớn lại sử dụng máy biến thế chuyển dòch pha tónh, mức độ chuyển dòch phụ thuộc vào cách mắc các cuộn dây. Nguyên lý của máy biến áp dời pha có thể được hiểu như hình 2, trong đó a 1 , b 1 , c 1 là các cuộn sơ cấp của máy biến áp ba pha đấu sao; cuộn thứ cấp a 2 , b 2 , c 2 cũng được đấu theo hình sao nhưng các cuộn thứ cấp a 3 , b 3 , c 3 chưa được nối lại với nhau. Điện áp cảm ứng trong G 1 G 2 G 3 L 4 L 2 L 1 L 3 31 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n các cuộn a 1 , a 2 , a 3 cùng pha nhau; điện áp cảm ứng trong các cuộn b 1 , b 2 , b 3 và c 1 , c 2 , c 3 cũng như vậy. Ba nhóm điện áp này sẽ có góc lệch pha nhau 120° như hình 3. Nếu các cuộn a 2 a 3 , b 2 b 3 , c 2 c 3 được mắc nối tiếp với nhau thì điện áp giữa các đầu X, Y, Z sẽ cùng pha với điện áp giữa các đầu A, B, C như trên hình 3. Thế nhưng, nếu mắc nối tiếp các cuộn a 2 b 3 , b 2 c 3 , c 2 a 3 thì ta sẽ được biểu đồ pha như hình ; khi đó, điện áp giữa các điểm cuối X, Y, Z sẽ lệch pha với điện áp giữa các điểm đầu A, B, C. Mức độ lệch phụ thuộc vào độ lớn liên quan giữa điện áp ở a 2 b 2 c 2 và a 3 b 3 c 3 . ( Nếu những điện áp này đều bằng nhau thì độ lệch pha sẽ là 60°). Hình 2 Hình 3 Hình 4 Với những đầu phân áp thích hợp trên một máy biến áp 3 pha, và công tắc lựa chọn ta có thể dòch chuyển từng bước điện áp thứ cấp so với điện áp sơ cấp một góc 30°. Hơn nữa, cần có sự dự phòng sao cho góc pha có thể được thay đổi từng nấc từ trễ pha tới sớm pha và ngược lại. Xem hình 1, giả sử rằng chúng ta muốn điều chỉnh dòng công suất thực ở đường dây L 2 - L 3 . Nếu ta muốn tăng công suất thực thì góc pha giữa điện áp tại L 2 và L 3 sẽ phải tăng. Mặt khác, nếu ta muốn giảm công suất thực xuống không thì điện áp hai đầu phải cùng pha. Việc thay đổi những góc pha này có thể thực hiện bởi một máy biến áp dời pha đặt trên đường dây L 2 -L 3 . 32 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Việc thay đổi công suất thực trên đường dây L 2 -L 3 sẽ làm ảnh hưởng đến công suất thực trên những đường dây khác, đặc biệt là những đường dây nối vào đường dây L 2 -L 3 . Và đây thường là lý do để hiệu chỉnh công suất trên đường dây L 2 -L 3 ở nơi đầu tiên. Công suất kháng tương tự có thể được điều chỉnh bằng cách tăng áp hoặc giảm áp tại cả hai đầu của đường dây. Do vậy, nếu điện áp tại L 2 được tăng lên thì công suất phản kháng sẽ truyền thẳng tới L 3 . Và kết quả tương tự cũng sẽ có được nếu ta giảm áp tại L 3 . Ở đây, chúng ta cần lưu ý rằng điện áp chỉ có thể được tăng hoặc giảm trong trong nội bộ một đường dây truyền tải, nghóa là ta không thể thay đổi mức điện áp trên những đường dây khác nối vào điểm L 2 và L 3 . Trong thí nghiệm sau, ta sẽ nghiên cứu phương pháp phân bố tải giữa hai đường dây truyền tải mắc song song và sự phân bố này sẽ được thực hiện như thế nào bởi một máy biến áp thay đổi pha và điều chỉnh điện áp (gọi tắt là máy biến áp dời pha). II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM : Bộ nguồn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 8821 Bộ điện trở EMS 8311 Bộ điện cảm EMS 8321 Dây truyền tải ba pha EMS 8329 Máy biến áp dời pha EMS 8349 Bộ đo AC (250/500V) EMS 8426 Bộ đo công suất ba pha (300W/300Var) EMS 8446 Đồng hồ đo pha EMS 8451 Các dây kết nối EMS 9128 III. PHẦN THÍ NGHIỆM : 1. Mắc máy biến áp đời pha vào nguồn điện xoay chiều như hình 5 Hình 5 Thay đổi vò trí của công tắc chọn cách mắc tăng/giảm áp ghi lại điện áp và góc pha giữa chúng. Sau đó, thay đổi vò trí của công tắc đầu phân áp làm lệch pha và chú ý ảnh hưởng lên điện áp và góc pha. Cần lưu ý rằng việc thay đổi cả hai công tắc mắc rẽ có thể làm góc pha và điện áp E 2 thay đổi một cách độc lập. Ghi lại kết quả vào bảng 1. Chú ý đến ảnh hưởng của thứ tự pha không đúng lên hoạt động của máy biến áp. Trình bày những gì xảy ra ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 33 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Bảng 1 Thiết lập Giá trò đo Giảm áp Tăng áp Dời pha E 1 E 2 φ Trễ pha Sớm pha % ° V V ° - 0 0 0 +15 0 -15 -15 0 -15 +15 -15 -15 +15 0 +15 +15 +15 -15 2. Mắc mạch điện như hình 6, sử dụng hai đường dây mắc song song có tải trở và tải cảm bằng 1100Ω mắc sao. Đặt trở kháng của cả hai đường dây đều bằng 200Ω và điều chỉnh điện áp E 1 lên 380V. Cần lưu ý rằng mỗi dây đều mang cùng một lượng công suất thực và công suất phản kháng khi không có sự dòch pha hoặc tăng giảm điện áp máy biến áp dời pha. Hình 6 Vặn nút chỉnh dời pha và chú ý đến tác động lên dòng công suất thực ở mỗi đường dây. Chú ý rằng công suất phản kháng bò ảnh hưởng rất ít. Bây giờ, hãy thay đổi chế độ của công tắc tăng giảm áp và chú ý ảnh hưởng công suất phản kháng giữa hai đường dây. Chú ý rằng công suất thực chỉ bò ảnh hưởng vừa phải. Ghi lại kết quả vào bảng 2. 3. Lặp lại bước 2 với đường dây 1 có tổng trở bằng 0 và ghi lại kết quả vào bảng 3. Chú ý rằng trong các điều kiện bình thường này ứng với một đường dây rất ngắn, theo tự nhiên, nó sẽ tải được tất cả công suất thực và kháng của tải. Hãy quan sát dòng công suất có thể bò thay đổi nhanh chóng khi độ dời pha và tỷ số biến áp của máy biến áp tự ngẫu thay đổi. 34 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Bảng 2 Thiết lập Giá trò đo Dây1 IMP Dây2 IMP Giảm áp Tăng áp Dời pha P 1 Q 1 P 2 Q 2 E 1 E 2 E 3 Ω Ω % ° W Var W Var V V V 200 200 0 0 415 200 200 0 +15 200 200 0 -15 200 200 +15 0 200 200 -15 0 200 200 +15 +15 200 200 -15 -15 Bảng 3 Thiết lập Giá trò đo Dây1 IMP Dây2 IMP Giảm áp Tăng áp Dời pha P 1 Q 1 P 2 Q 2 E 1 E 2 E 3 Ω Ω % ° W Var W Var V V V 0 200 0 0 415 0 200 0 +15 0 200 0 -15 0 200 +15 0 0 200 -15 0 0 200 +15 +15 0 200 -15 -15 4. Lặp lại bước 2 với hai đường dây có tổng trở mỗi dây là 600Ω. Chú ý rằng dòng công suất sẽ không thay đổi nhiều như trước, do tổng trở của đường dây cao. Để có sự thay đổi công suất lớn trong phân bố công suất giữa hai đường dây, cần phải thay đổi độ dời pha lớn, hoặc tăng giảm điện áp trong phạm vi rộng. V. CÂU HỎI KIỂM TRA: 1. Chúng ta có thể dời pha 30° bằng cách dùng ba máy biến áp 1 pha độc lập nối sao (Y) cho sơ cấp và nối (∆) cho thứ cấp. Vẽ hình và giải thích điều này? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Cho hai đường dây truyền tải song song có điện kháng là 100Ω và 200Ω như hình vẽ, T 1 là máy biến áp dời pha. Giả sử công suất thực truyền trên hai đường dây giống nhau, điện áp đầu và cuối đường dây là 100kV, tính công suất cực đại truyền trên hai đường dây và góc dời pha cần thiết cho T 1 . _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ T 1 . TẢI VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU BA PHA ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP I. MỤC ĐÍCH: ♦ Quan sát phân bố công suất giữa hai đường dây truyền tải song song ♦ Nghiên cứu đặc tính của máy biến áp dời pha ♦ Điều. phương pháp phân bố tải giữa hai đường dây truyền tải mắc song song và sự phân bố này sẽ được thực hiện như thế nào bởi một máy biến áp thay đổi pha và điều chỉnh điện áp (gọi tắt là máy biến áp. thống điện thực tế có cả mạng lưới đường dây được nối liền với nhau và liên kết các nhà máy điện với các phụ tải phân bố. Mạng điện như hình 1 là một ví dụ đơn giản về mạng lưới truyền tải điện,