tự động điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng trong hệ thống điện

-CHƯƠNG VI- TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 6.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Điện áp biết, tiêu đặc trưng cho chất lượng điện Trong trình vận hành bình thường mức điện áp nút hệ thống điện phải giữ giới hạn cho phép Trị số thực tế điện áp nút hệ thống điện thay đổi theo chế độ vận hành hệ thống cân công suất phản kháng nút phụ tải Cân công suất phản kháng phải thỏa mãn ứng với thông số đảm bảo điều kiện làm việc bình thường lưới điện hộ tiêu thụ điện Điện trở tác dụng phần tử lưới điện thường có trị số không lớn lắm, điện kháng phụ thuộc vào khoảng cách pha, nghĩa phụ thuộc vào cấp điện áp lưới điện Nếu kể điện kháng máy biến áp điện kháng tổng hệ thống lớn điện trở tổng hàng chục lần.Vì vận chuyển công suất phản kháng từ chỗ sang chỗ khác hệ thống gây nên tổn thất điện áp lớn phân tử hệ thống điện Về mặt kinh tế, nên đảm bảo cân công suất phản kháng cấp điện áp hệ thống điện, vấn đề điều chỉnh điện áp công suất phản kháng hệ thống điện mang tích cục (địa phương) rõ rệt Nếu xét tổng thể hệ thống điện phần khác nhau, phương pháp phương tiện điều chỉnh điện áp công suất phản kháng khác Điện áp máy điện lưới cung cấp (truyền tải) điều chỉnh hệ thống tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) máy phát điện Các máy phát điện đồng có thể: - Phát công suất phản kháng chế độ kích thích: - Tiêu thu công suất phản kháng chế độ thiếu kích thích - Thay đổi điện áp công suất phản kháng cách liên tục (trơn, không nhảy cấp) Các máy bù đồng (MBĐB), động đồng cỡ lớn máy bù tĩnh (tiếng Anh: SVC- Static VAR Compensator) thực chức phát tiêu thụ công suất phản kháng tương tự máy phát điện đồng Các thiết bị thường đặt nút phụ tải đầu vào cuộn dây thứ (hạ áp) máy biến áp liên lạc hai cấp điện áp truyền tải khác (chẳng hạn 220kV 500kV) Trong hệ thống truyền tải điện siêu cao áp ( ≥ 330kV) với công suất phản kháng điện dung đường dây phát thường lớn, chế độ không tải non tải lượng công suất phản kháng thừa gây điện áp lớn Để tiêu thụ bớt công suất phản kháng đường dây siêu cao áp người ta đặt kháng điện bù ngang Các kháng điện bù ngang nối cố định vào đường dây, nối qua máy cắt điện có công suất tiêu thụ điều khiển Ở đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn, trị số cảm kháng, có ảnh hưởng xấu đến phân bố điện áp đường dây công suất truyền tải thay đổi 46 làm giảm khả tải đường dây theo điều kiện ổn định hệ thống Để tăng khả tải cải thiện điều kiện phân bố điện áp đường dây người ta đặt tụ điện bù dọc Để bù công suất phản kháng nút phụ tải từ (từ 0,4kV đến 110 kV) người ta sử dụng rộng rãi tụ điện tĩnh (TĐT) Những tụ điện tĩnh làm việc phối hợp với kháng điện có điều khiển (trơn) tạo nên máy bù tĩnh (SVC) công suất phản kháng Ngày SVC thường sử dụng cấp trung áp (6-35 kV) với nhiều ưu việt hẳn mày bù đồng sử dụng trước Trong số phương tiện điều chỉnh điện áp lưới điện, thiết bị điều chỉnh đầu phân áp tải máy biến áp tự ngẫu có vai trò quan trọng Đối với máy biến áp làm nhiệm vụ liên lạc lưới điện có cấp điện khác nhau, lưới có chứa nguồn phát công suất phản kháng, thay đổi đầu phân áp máy biến áp liên lạc làm thay đổi phân bố công suất phản kháng lưới điện 6.2 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Và CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Ở MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Điều chỉnh điện áp công suất phản kháng máy phát điện đồng thực cách thay đổi dòng điện kích từ cuộn dây rô-to máy phát điện thông qua máy tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) 6.2.1 Các thông số đầu vào hệ thống tự động điều chỉnh kích từ Độ lệch tức thời điện áp khỏi giá trị cho trước: Máy điều chỉnh tiếp nhận độ lệch thay đổi dòng điện kích từ máy phát điện nhằm khôi phục lại trị số cho điện áp Một số máy điều chỉnh giữ xác trị số điện áp cho trước có sai số thống kê đó, sai số bé hệ số khuếch đại máy điều chỉnh lớn Khi điều chỉnh điện áp cực máy phát điện nhằm giữ cho điện áp máy phát UF = const, ta có: ∆U F = kc = − ∆U 1+ k x ∆U F = d 〉 0, ∆I F P + k đó: ∆U F - sai số thống kê đưa máy điều chỉnh vào làm việc; ∆U ≈ −∆I F P X d - độ lệch ban đầu chưa đưa máy điều chỉnh vào làm việc điện áp đầu cực máy phát thay đổi dòng điện stato thay đổi; k = kF kKT.kTDK – hệ số khuyếch đại hệ thống điều chỉnh hở tích hệ số khuyếch đại máy phát điện (k F), máy kích thích (kKT) máy tự động điều chỉnh kích từ (kTĐK); kc – hệ số tĩnh máy điều chỉnh theo thành phần dòng điện phản kháng Việc tăng hệ số khuếch đại k thường bị hạn chế theo điều kiện ổn định hệ thống điều chỉnh 47 Các nhiễu loan chủ yếu có ảnh hưởng đến trị số điện áp đầu cực máy phát dòng điện cuộn stato góc lệch pha dòng điện stato vơi điện áp máy phát Khi tăng dòng điện phụ tải hoặc tăng góc lệch pha điện áp dòng điện, điện áp giáng cuộn dây stato tăng theo, dòng điện kích từ không thay đổi, điện áp đầu cực máy phát giảm Để khôi phục lại điện áp, TĐK phải tăng dòng điện kích từ nghĩa làm tăng sức điện động máy phát nhằm bù lại điện áp giáng cuộn dây stato Tốc độ phản ứng TĐK nhanh TĐK bắt đầu làm việc trước xuất độ lệch lớn điện áp Tuy nhiên độ xác tác động điều chỉnh không cao bù hết tất nhiễu loạn Đạo hàm theo thời gian (bậc bậc hai) điện áp tác động nhiễu loạn: Việc đưa trị số đạo hàm vào quy luật điều chỉnh tăng nhanh đáng kể tốc độ điều chỉnh không làm ảnh hưởng đến đặc tính máy điều chỉnh Giải pháp đặc biệt có hiệu cao hệ thống kích từ tác động nhanh Độ lệch tức thời đạo hàm bậc tần số: Việc đưa đại lượng vào quy luật điều chỉnh làm tăng độ ổn định máy phát điện làm việc song song 6.2.2 Thiết bị kích từ cưỡng 1-Thiết bị tăng nhanh kích thích * Nhiệm vụ: Nối tắt Rđc mạch kích từ máy phát điện kích thích điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều UF giảm nhiều ( lúc ngắn mạch ) nhằm mục đích tăng kích từ đến trị số giới hạn để phục hồi nhanh chóng điện áp đầu cực máy điện xoay chiều * Sơ đồ (hình 6.1) * Nguyên lý làm việc - Khi điện áp đầu cực máy phát điện giảm nhiều rơ le 1RU, 2RU đóng tiếp điểm, rơ le 1RG, 2RG tác động, rơ le 3RG có điện đóng tiếp điểm nối tắt R đc làm cho dòng kích từ máy phát điện kích thích tăng nhanh, U KT tăng nhanh làm cho IKTF tăng nhanh, dẫn đến tăng điện áp máy phát điện xoay chiều Dùng hai rơ le áp nối vào hai biến điện áp khác đặt đầu cực máy phát điện xoay chiều dùng hai tiếp điểm 1RG, 2RG nối tiếp với nhau, nhằm đảm bảo cho thiết bị không tác động nhầm đứt cầu chì mạch biến điện áp Nếu đứt cầu chì biến điện áp hai rơ le áp tác động đóng tiếp điểm có hai rơ le trung gian có điện (1RG, 2RG) báo tín hiệu đứt cầu chì Các rơ le áp nối vào điện áp dây bảo đảm cho thiết bị kích từ cưỡng tác động tốt ngắn mạch pha Chọn điện áp khởi động cho rơ le áp UKđR = U dmF đó: - kat = 1,2 k at kv nu - kv = 1,05 ÷ 1,15 * Ưuku điểm: Thiết bị đơn giản nên đặt hầu hết máy phát điện máy bù đồng * Nhược điểm: Không có tác dụng điều chỉnh vận hành bình thường (khi điện áp đầu cực máy phát điện UF biến đổi theo phụ tải) 48 + ∼ iKT Rđc _ 3RG _ + Tín hiệu đứt cầu chì _ 1RG MC 2RG _ _ 2RU 1RU Từ 1BU đến Từ 2BU đến Hình -1 Thiết bị tăng nhanh kích từ 2- Thiết bị giảm nhanh kích thích * Nhiệm vụ: Đưa thêm RP vào mạch kích thích máy phát điện kích thích điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều tăng nhiều (khi phụ tải đột ngột máy phát điện tuốc bin nước) nhằm mục đích làm cho điện áp máy phát điện xoay chiều giảm nhanh * Sơ đồ ∼ _ + RP BU Rđc BU + RG RU Hình 6-2 Thiết bị49 giảm nhanh kích thích * Nguyên lý làm việc Khi điện áp đầu cực máy phát điện UF tăng nhiều, rơ le RU tác động đóng tiếp điểm làm cho cuộn dây RG có điện, tiếp điểm rơ le RG mở đưa R P vào mạch kích thích máy phát điện kích thích nhờ mà điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều giảm nhanh * Chọn điện áp khởi động rơ le áp xác định theo điều kiện rơ le phải trở điện áp đầu cực máy phát UF trở lại UFđm UKđRU = k at U Fdm UFđm = 1,3 kv nu nu đó: - kat = 1,05 - kv = 0,8 * Phạm vi ứng dụng: Được trang bị cho máy phát điện tuốc bin nước 6.2.3 Thiết bị kompun dòng Thiết bị Kom pun dòng để thực điều chỉnh điện áp máy phát điện dòng điện máy phát IF thay đổi Sơ đồ nguyên lý hình 6.3 Thiết bị Kom pun gồm chỉnh lưu CL, máy biến áp Kom pun BC biến trở đặt R đ - Biến trở đặt dùng để xác định chế độ làm việc thích hợp Kom pun (đưa vào làm việc cắt cách từ từ) dùng để hiệu chỉnh Kom pun - Máy biến áp BC dùng để ngăn mạch kích thích máy phát điện kích thích với mạch thứ cấp máy biến dòng có điểm nối đất Dòng điện kích thích máy kích thích gồm hai thành phần: iKT = iRKT + iK iRKT: thành phần dòng điện kích thích máy kích thích qua biến trở kích thích iK: thành phần dòng điện thiết bị Kom pun cung cấp BI ∼ iKT Rđc iK iRKT BC 50 IF Rđ Hình 6-3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị Kom pun Trong số trường hợp dòng điện Kom pun đưa vào cuộn kích thích phụ máy kích thích Vì trường hợp chung viết: (iW)KTΣ = (iW)KT + (iW)K (iW)KTΣ: Sức từ động tổng máy kích thích (iW)KT : Sức từ động dòng kích thích ( qua biến trở R đc ) máy kích thích sinh (iW)K : Sức từ động thiết bị Kom pun tạo UF ϕ2 < ϕđm UF Có Kom pun Không có Kom pun IFmin ϕ1 = ϕđm ϕ3 > ϕđm IF Hình 6-4 Quan hệ UF =f(IF) đầu cực máy phát có thiết bị Kom pun IFmin IFđm IF Hình 6-5 Quan hệ UF =f(IF) đầu cực máy phát có thiết bị Kom pun với góc ϕ khác * Nguyên lý làm việc: - Khi IF tăng ( UF giảm ) iK tăng Kết Kom pun điều chỉnh tăng điện áp UF - Khi IF giảm ( UF tăng ) iK giảm, Kom pun có tác dụng điều chỉnh điện áp UF - Quan hệ IF UF đầu cực máy phát điện có Kom pun hình 6-4 + Đặc tính UF = f(IF) có điểm gẫy máy kích thích cuộn kích từ phụ Vì IF < IFmin điện áp hai đầu chỉnh lưu bé điện áp chiều hai đầu cuộn kích thích nên có iK Khi IF > IFmin áp hai đầu chỉnh lưu lớn điện áp hai đầu cuộn kích thích bắt đầu có iK IFmin = ( 10 ÷ 30)IFđm, máy phát điện nói chung không làm việc với phụ tải nhỏ nhược điểm bỏ qua + Nếu máy phát điện kích thích có cuộn kích từ phụ đặc tính điểm gẫy * Nhược điểm Kom pun: phụ thuộc điện áp U F vào góc lệch pha phụ tải Như biết giá trị dòng điện I F phụ tải có cosϕ nhỏ làm cho điện áp máy phát giảm nhiều ( xét phụ tải cảm kháng ) Tác dụng Kom pun phụ thuộc vào giá trị I F, trì điện áp phụ tải có cosϕ khác có giá trị IF (hình 6-5) 51 6.2.4 Thiết bị corecto điện áp Hiện thường sử dụng rộng rãi corectơ loại điện từ, gồm phận sau: Khuếch đại từ a Cấu tạo ∼Gồm lõi sắt có ba trụ, hai trụ bên quấn cuộn dây làm việc W ∼, trụ quấn cuộn dây điều khiển Wđk để điều khiển khuếch đại từ cuộn dây đặt Wđ để định chế độ làm việc khuếch đại từ b Nguyên lý làm việc Dòng điện xoay chiều qua phụ tải cuộn dây W∼ : I∼ = Rpt U Uđ Iđ W∼ Wđk Wđ U ( R pt + R) + (ωL) Iđk Trong R,L điện trở điện cảm cuộn dây W∼ Uđk Rpt điện trở phụ tải Thường ωL >> R nên với Hình 6-6 Cấu tạo thiết bị corectơ điện áp U∼ số Rpt số trị số I∼ phụ thuộc vào điện cảm L, mà điện cảm L lại phụ thuộc vào độ thẩm từ µ lõi sắt * Vậy nguyên lý làm việc khuếch đại từ dùng biến thiên công suất bé cuộn điều khiển khống chế biến thiên công suất xoay chiều lớn phụ tải * Hệ số khuếch đại khuếch đại từ tỷ số lượng biến thiên công suất xoay chiều với lượng biến thiên công suất chiều tương ứng KP = ∆P∼ ∆P1 chiều Trong ∆P∼ : độ thay đổi công suất phụ tải ∆P1 chiều độ thay đổi công suất tương ứng mạch điều khiển KP : Hệ số khuếch đại Trên hình - ta thấy hệ số khuếch đại đặc trưng độ dốc đặc tính I∼ = f(Iđk), nghĩa đặc tính dốc L 52 Iđk B B4 B3 B2 B1 H1 H2 H3 H4 H Hình – Quan hệ B H lõi sắt µ L, I∼ I∼ KP lớn * Tác dụng cuộn đặt (Wđ): Cuộn dây đặt dùng để xác định vị trí ban đầu đường đặc tính tính I ∼ = f(Iđk) khuếch đại từ Khi có I đ số cuộn Wđ với iđk = Hình - Các đặc tính µ, L, I∼ theo Iđk trụ khuếch đại từ có sẵn từ thông (I đ = -Iđk) độ từ hoá lõi sắt nhỏ Vậy thay đổi trị số chiều dòng điện đặt ta tịnh tiến đặc tính I∼ = f(Iđk) sang phải sang trái trục tung (hình - 9) c Khuếch đại từ có phản hồi Hệ số khuếch đại khuếch đại từ đặc trưng độ dốc đặc tính I∼ = f(Iđk) I∼ Muốn thay đổi hệ số khuếch đại ta phải thay đổi độ dốc đặc tính I∼ = f(Iđk) Để đạt mục đích ta dùng khuếch đại từ có phản hồi Iđ =0 Trong khuếch đại từ có phản hồi, I∼ sau qua phụ tải chỉnh lưu đưa vào cuộn dây Iđ >0 I∼min phản hồi WPh (hình - 10) - Nếu sức từ động cuộn dây phản hồi Iđk tăng cường cho sức từ động cuộn dây điều Hình khiển (cùng chiều) ta có phản hồi dương Đặc tính I∼ = f(Iđk) thay đổi Iđ - Nếu sức từ động cuộn phản hồi ngược chiều với sức từ động cuộn điều khiển ta có phản hồi âm Dòng điện phản hồi IPh cuộn phản hồi có chiều xác định iđk dương âm, lõi sắt từ hoá nhờ hai dòng điện nên sức từ động tổng khuếch đại từ là: (iW)Σ = (iW)Ph ± (iW)đk Vậy phía trục tung có IPh sức từ động tổng (iW)Σ tăng làm cho I∼ = f(Iđk) dốc hệ số khuếch đại tăng, ngược lại phía (iW) Σ giảm, đặc tính choãi nên hệ số khuếch đại giảm (hình - 11) 53 I∼ RPt có phản hồi U∼ Không có phản hồi WPh Wđ W∼ Iđk Wđk Hình – 11 Đặc tính I∼ = f(Iđk) có IPh Hình – 10 Khuếch đại từ có phản hồi Bộ phận đo lường Bộ phận đo lường cần cho tín hiệu độ lệch áp tỷ lệ máy phát điện - Giả thiết khuếch đại từ có hai cuộn điều khiển nối vào hai mạch khác tính chất cung cấp từ nguồn điện chung Uab ≡ UF (hình - 12) (i.Wđk) Wđk1 R (ixWđk2) iR (iRWđk1) X ix U Uab ≡ UF Wđk2 Hình - 12 Khuếch đại từ có hai cuộn điều khiển cung cấp từ nguồn Hình - 13 Các quan hệ (iWđk)= f(U) UFđm ) qua R chỉnh lưu vào W đk1 có đặc tính iR = f(U) + Dòng 0điện iR(iW chạy đk Σ đường thẳng + Dòng điện ix qua kháng điện chỉnh lưu đưa vào cuộn Wđk2 có đặc tính ix = f(U) quan hệ không đường thẳng (Hình - 13) - Ta chọn trị số R X cho: + Khi UF = UFđm (iRWđk1) = (ixWđk2) (iWđk)Σ = (iRWđk1) - (ixWđk2) = + Khi UF < UFđm (iRWđk1) > (ixWđk2) (iWđk)Σ > + Khi UF > UFđm (iRWđk1) < (ixWđk2) nên (iWđk)Σ < 54 Vậy điện áp đầu cực máy phát điện thay đổi (iW đk)Σ thay đổi trị số chiều, nguyên tắc ứng dụng để điều khiển khuếch đại từ Corectơ điện từ a Sơ đồ (Hình 6-14) b Nguyên lý làm việc * Corectơ thuận - Trong corectơ thuận đầu corectơ i KTf1 đặt vào cuộn kích từ phụ chiều với dòng kích từ cuộn kích từ Sức từ động cuộn phản hồi chiều với sức từ động cuộn điều khiển (iW)ΣI = (iW)Ph + [(iW)đk1 - (iW)đk2] hay sức từ động khuếch đại từ là: (iW)ΣI = (iW)Ph + (iW)đkΣ X ∼ iKT iKTP2 iKTP1 Rđc W∼ Wph iR KĐTI W R Wđk1 X đk ix iWđk iWđk2 iWđk1 W∼ Wph KĐTII Wđk1 Wđk2 Hình - 14 Sơ đồ nguyên lý iW corectơ điện Ph từ UF iR ix iW UFđm đk∑ (a) UF < U - Khi (iW)ΣI khuếch đại từ tăng lên làm cho dòng điện đầu iKTf1 tăng lên dẫn đến dòng kích từ tổng iW máy phát điện kích thích tăng lên Kết đk∑I làm tăng điện Aáp máy phát điện xoay chiều - Khi UF > U1 sức từ động tổng UF (b) UFđm Hình - 15 Đặc tính đầu corectơ 55 UFđm 1Wph UF khuếch đại từ tăng nên corectơ thuận điều chỉnh sai Đáng lẽ cần làm giảm điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều lại làm cho UF∼ tăng Để giảm nhược điểm dùng chỉnh lưu khoá CL1 iWđkΣ Khi (iW)đk2 > (iW)đk1 có thành phần dòng điện ix chạy qua chỉnh lưu CL1 có: (iW)đk1 = (iW)đk2 Nhờ có chỉnh lưu CL1 mà sức từ động tổng (iW)ΣI đường nét đứt nằm ngang (hình - 15,b) - Trong corectơ thuận người ta điều chỉnh cho điểm ứng với UFđm nằm bên trái điểm A hình - 15,b Ứng dụng: Corectơ thuận dùng cho máy phát điện tuốc bin máy phát điện tuốc bin có tượng điện áp *Corectơ nghịch Trong corectơ nghịch dòng đầu khuếch đại từ hai ( KĐT II ) iKTf2 ngược chiều với dòng kích từ cuộn kích thích máy phát điện kích thích Sức từ động cuộn phản hồi ngược chiều với sức từ động cuộn điều khiển (iW)đk1 - Khi UF >U1 (iW)ΣII tăng trị số KĐT II bão hoà thêm iKTf2 tăng làm cho corectơ nghịch có tác dụng điều chỉnh giảm điện áp UF∼ xuống - Khi UF < U1 dòng đầu corectơ nghịch tăng, corectơ nghịch điều chỉnh sai: Đáng lẽ cần làm tăng U F∼ lại làm UF∼ giảm Để tránh nhược điểm dùng chỉnh lưu khoá CL2 Khi UF < U1 iRWđk1 > ixWđk2 có thành phần dòng điện i R chạy qua chỉnh lưu CL2 có: iRWđk1 = ixWđk2 Nhờ có CL2 mà sức từ động tổng KĐTII đường nét đứt nằm ngang Trong corectơ nghịch, người ta điều chỉnh cho điểm tương ứng với U Fđm nằm phía bên phải điểm A (hình -16) (iW)ΣII UFđm UF (iW)ΣII 56 UFđm Hình – 16 Đặc tính đầu corectơ nghịch (iW)ΣII - Ứng dụng: Corectơ nghịch thường dùng với máy phát điện tuốc bin nước Vì máy phát bị phụ tải đột ngột UF∼ tăng Cũng dùng đồng thời corectơ thuận corectơ nghịch Đặc tính đầu corectơ tổng hợp hình 6-17 Thuận UF Tổng hợp Nghịch Hình – 17 Đặc tính corectơ tổng hợp 6.2.5 Điều chỉnh phân phối công suất phản kháng máy phát điện làm việc song song Đặt độ dốc đặc tuyến điều chỉnh Khi máy phát điện làm việc song song để phân bố công suất máy phát cách ổn định đặc tuyến điều chỉnh điện áp máy phát theo dòng điện stato phải có độ dốc dương định (H6.18a) Để tạo nên độ dốc đưa thành phần điện áp tỷ lệ với dòng điện stato vào điện áp đầu vào U TĐK máy tự động điều chỉnh kích từ UTĐK = U + IR b) a) U U0 UA R Udđ TN * UTĐK = U + IR BI * c) Ip UTĐK Ia BU * IA ỏ A I aR B Idđ I C UC UTĐKUBC I AR UB Hình 6.18: Đặt độ dốc (hệ số phụ thuộc) dương đặc tính điều chỉnh điện áp (a); Sơ đồ đấu dây (b) đồ thị véc tơ (c) Trên hình 6.18b c trình bày sơ đồ đấu dây đồ thị véc tơ tương ứng Cần lưu ý đến cực tính cuộn dây BI BU việc chọn tổ hợp dòng áp đặt vào TĐK Nếu chọn dòng điện pha (chẳng hạn I A) điện áp điện áp dây hai pha (U BC) Từ hình 6.18c nhận thấy rằng, thành phần 57 phản kháng IP dòng điện stato có ảnh hưởng định đến việc thay đổi trị số điện áp đầu vào UTĐK máy điều chỉnh kích từ Khi dòng điện stato tăng lên điện áp đầu vào TĐK tăng theo, TĐK cảm nhận điện áp đầu cực máy phát tăng tác động theo hướng giảm bớt điện áp, tạo nên độ dốc dương đặc tuyến điều chỉnh Thành phần điện áp dòng điện stato đặt vào phận đo lường TĐK chế độ làm việc danh định bằng: ∆U R = R.I dd F / n I , đó: R - điện trở mắc phía thứ cấp máy biến dòng, Idd – dòng điện danh định máy phát, n1 – tỷ số biến máy biến dòng Hệ số phụ thuộc (độ dốc) đặc tính điều chỉnh xác định gần theo công thức sau: ∆U R cos α kc ≅ kc ≅ U dd / nu 100%, R.I dd cos α nu 100% U dd nI đó: α - góc lệch pha dòng điện áp đưa vào phận đo lường TĐK (hình 6.18c), Udd - điện áp danh định máy phát điện, nu – tỷ số biến đổi máy biến điện áp Từ tính trị số điện trở R tương ứng với hệ số phụ thuộc đặc tính điều chỉnh cần đặt: UR ≅ k cU dd n1 1.0nu 1dd cos α Hệ số kc thường điều chỉnh khoảng kc = – % U U a) U0 b) U02 R1 U01 R2 R1> R2 Idđ I I I1 I2 Hình 6.19 Thay đổi đặc tính điều chỉnh điện áp cách thay đổi hệ số phụ thuộc (a) dịch chuyển (tịnh tiến) đặc tính điều chỉnh (b) Vì vậy, R có trị số lớn hệ số phụ thuộc k c lớn mức độ phụ thuộc điện áp đầu cực máy phát vào dòng điện stato cao (hình 6.19a) Để giữ điện áp đầu cực máy phát điện không thay đổi thành phần điện áp từ BU đặt vào phận đo lường để thay đổi UTĐK biến trở biến áp tự ngẫu đặt phía thứ cấp BU (hình 6.20b) 58 Khi thay đổi trị số đặt điện áp, đặc tính điều chỉnh bị dịch chuyển hệ số phụ thuộc không thay đổi (hình 6.19b) Nếu đổi chiều dòng điện qua điện trở đặt R (hình 6.20b) điện áp đặt vào phận đo lường TĐK UTĐK= U- IR Đặc tính điều chỉnh có độ dốc âm ( k c 0 (a) kc P1 P1 > Q1 P=0 Q2 QNMĐ Q1 Q2 62 pháp dịch chuyển đặc tuyến Hình 6.22 Điều chỉnh điện áp theo phương điều chỉnh với hệ số phụ thuộc dương c Điều chỉnh theo tỷ phần phụ thuộc: Được sử dụng để điều chỉnh điện áp theo quan hệ độc lập khác thường góp nhà máy điện phân bố công suất phản kháng theo tỷ lệ nhà máy phát điện Quy luật điều chỉnh máy phát điện theo phương pháp điều chỉnh theo quan hệ độc lập thực theo biểu thức sau: n ∆U i + kci (QFi − βi ∑ QFk ) = 0; i = 1, n k =1 Trong đó: ∆Ui = UFi – U0 - độ lệch điện áp máy phát khỏi giá trị U0 cho trước; βi – tỷ phần tham gia máy phát điện thứ i cần tổng công suất phản kháng nhà máy n n k =1 i =1 ∑ QFk ; ∑ βi = kci – hệ số phụ thuộc đặc tuyến điều chỉnh máy phát điện thứ i Chia phương trình tổ máy cho hệ số phụ thuộc S i cộng phương trình điều kiện ∆U1 = ∆U2 = ∆Un = ∆U, ta nhận được: n n n + (1 − ∑ βi )∑ QFk = k =1 kci i =1 k =1 ∆U ∑ Quá trình điều chỉnh kết thúc ∆U = 0, n ∑β i =1 i = vằ Kci >0 , công n QFk suất phản kháng máy phát thư i cuối trình điều chỉnh : QF1 = βi ∑ k =1 TĐK máy phát điện điều chỉnh điện áp theo độ chênh lệch công suất phản kháng thực tế QFi so với trị số công suất phản kháng theo tỷ phần n QFk phân βi ∑ Quá trình điều chỉnh kết thúc : k =1 n ∆QFi = QFi - βi ∑ QFk k =1 =0 Vế phải phương trình phản ánh quy luật điều chỉnh máy phát điện xem tín hiệu đầu vào thiết bị TĐK máy phát điện tương ứng Quá trình điều khiển diễn sau: Khi công suất phản kháng thay đổi, điện áp góp nhà máy điện lệch khỏi giá trị cho trước tất TĐK bắt đầu làm việc, theo độ lệch ∆U Chúng thay đổi dòng điện kích từ công suất phản kháng máy phát điện cho điện áp góp khôi phục lại giá trị ban đầu Công suất phản kháng phân phối máy phát điện theo tín hiệu ∆QFi độ lệch trở lại không ( nghĩa máy phát nhận đủ tỷ phần 63 lượng công suất phản kháng tổng toàn nhà máy ) Khi tác động điều chỉnh không hệ thống điều chỉnh điện áp trở lại trạng thái cân 64