Tổng quan về công suất phản kháng

Tổng quan công suất phản kháng I Công suất phản kháng hệ thống điện: Khái niệm công suất phản kháng:  Công suất phản kháng lượng điện thành phần cảm kháng dung kháng mạch điện sinh tiêu thụ  Cơng suất phản kháng khơng trực tiếp chuyển hóa lượng điện thành công công suất phản kháng thành phần làm nóng mạch từ làm lệch pha dòng điện so với điện áp mạch Tổng quan công suất phản kháng I Công suất phản kháng hệ thống điện: Khái niệm công suất phản kháng:  Thực chất công suất phản kháng thành phần có lợi nhiều có hại, tiêu thụ cuộn cảm đa số thiết bị điện Khác với công suất tác dụng, cơng suất phản kháng phuc hồi sau hấp thụ Tổng quan công suất phản kháng Bản chất công suất phản kháng: Ta xét mạch điện bao gồm thành phần R-L-C hình vẽ: Từ đồ thị vecto hình ta tìm góc lệch pha u i: tg  U L  UC X  XC  L UR R Công suất phản kháng: 𝑋 Q=U.I.sin𝜑=Z.I.(I.sin𝜑) =Z.I2 𝑍 =X.I2 Tổng quan công suất phản kháng Hệ số cơng suất cos𝜑: Ta có tam giác công suất: Côngsuất biểu kiến: S= 𝑃2 + 𝑄2 Hoặc S=U.I P=Scos𝜑 Q=Ssin𝜑 Cos 𝜑 = 𝑃 𝑆 Tổng quan công suất phản kháng Sự tiêu thụ công suất phản kháng  Trên lưới điện, công suất phản kháng tiêu thụ ở: Động không đồng bộ, máy biến áp, kháng điện đường dây tải điện phần tử, thiết bị có liên quan đến từ trường Yêu cầu công suất phản kháng giảm đến mức tối thiểu khơng thể triệt tiêu cần thiết để tạo tù trường, yểu tố trung gian cần thiết q trình chun hóa điện Tổng quan công suất phản kháng Sự tiêu thụ công suất phản kháng  Động không đông thiết bị tiêu thụ cơng suất phản kháng lưới điện, chiếm khoảng 60 – 65%  MBA tiêu thụ khoảng 22 đến 25% nhu càu công suất phản kháng II Bù công suất phản kháng Tại phải bù công suất phản kháng ? Công suất phản kháng Q không sinh công lại gây ảnh hưởng xấu kinh tế kỹ thuật: - Về kinh tế: phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ - Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây sụt áp đường dây tổn thất công suất đường truyền II Bù công suất phản kháng Bù ngang Bù ngang thực cách lắp kháng điện có cơng suất cố định hay kháng điện điều khiển trạm biến áp Kháng bù ngang đặt phía cao áp hay phía hạ áp máy biến áp Khi đặt phía cao áp nối trực tiếp song song với đường dây nối qua máy cắt điều khiển khe hở phóng điện Bù công suất phản kháng Bù dọc:  Bù dọc giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết (giảm điện cảm kháng X đường dây) dung kháng XC tụ điện Giải pháp thực cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây Bù công suất phản kháng Trước bù dọc, công suất truyền tải đường dây là: U U P  sin  XL Ta có giới hạn công suất truyền tải là: Pgh  U1 U Ul Sau bù dọc, công suất truyền tải đường dây là: P  Ta có giới hạn công suất truyền tải là:   Pgh U1 U sin  XL  XC U1 U XL  XC Cấu trúc statcom : Q ✘STATCOM thiết bị chuyển đổi nguồn điện áp, chuyển đổi nguồn điện áp chiều thành điện áp xoay chiều để bù công suất phản kháng cho HTĐ Cấu trúc thể V V V dc hình bên , bao gồm: biến đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) nối phía thứ cấp máy biến áp ghép; nguồn điện áp DC 43 Nguyên lí hoạt động statcom: STATCOM thiết bị bù ngang, điều chỉnh điện áp vị trí lắp đặt đến giá trị cài đặt (Vref) thông qua việc điều chỉnh biên độ góc pha điện áp rơi STATCOM HTĐ - Việc thay đổi CSPK thực VSC nối bên thứ cấp máy biến áp VSC sử dụng linh kiện điện tử công suất (GTO, IGBT IGCT) để điều chế điện áp xoay chiều ba pha V2 từ nguồn chiều Nguyên lý hoạt động STATCOM thể công suất tác dụng phản kháng truyền điện áp hệ thống để điều khiển V1 điện áp tạo VSC V2 44 Nguyên lí hoạt động statcom 45 Nguyên lý hoạt động Statcom: ✘Trong chế độ hoạt động ổn định điện áp phát STATCOM V2 pha với V1 (δ = 0), có cơng suất phản kháng truyền tải Bằng cách điều khiển điện áp V2 tạo VSC pha với điện áp V1 hệ thống có biên độ lớn khiến dòng phản kháng (Iq) chạy từ STATCOM vào hệ thống, lúc bù hoạt động điện dung cung cấp công suất phản kháng đến hệ thống, qua nâng cao điện áp hệ thống lên 46 ✘Ngược lại, điện áp V2 tạo VSC có biên độ thấp điện áp V1 hệ thống khiến dòng phản kháng (Iq) chạy từ hệ thống vào STATCOM, lúc bù hoạt động điện cảm tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống, qua hạn chế điện áp lưới điện Nếu điện áp V2 tạo VSC điện áp hệ thống V1 khơng có trao đổi cơng suất phản kháng 47 48 ✘Ta có CSTD CSPK trao đổi hai nguồn V1 (lưới) V2 (bộ bù): ✘Trong đó: -V1 θ1 : Điện áp lưới cần điều chỉnh góc lệch pha -V2 θ2 : Điện áp tạo VSC góc lệch pha -XL : Điện kháng kết nối lưới bù -δ : Góc lệch pha điện áp lưới điện áp bù Trong chế độ hoạt động bù CSPK δ = 49 ✘Từ cơng thức ta có : ✘Từ cơng thức ta thấy Q tỉ lệ với hai điện áp (V1 – V2) ✘Khi V1 = V2 Q = bù khơng phát hay hấp thụ CSPK ✘Khi V1 > V2 Q > tồn thành phần điện áp V12 tương ứng dòng cảm kháng IL chậm sau V1, V2 góc 900, lưới truyền CSPK vào bù (STATCOM hấp thụ CSPK) 50 ✘Khi V1 < V2 Q < tồn thành phần điện áp V12 tương ứng dòng điện dung IC vượt trước V1, V2 góc 900 bù phát CSPK lên lưới điện Trạng thái phát công suất phản kháng tụ bù 51 Đặt tính statcom ✘STATCOM hoạt động hai chế độ khác nhau, phụ thuộc vào chất bán dẫn công suất sử dụng ✘Trong chế độ điều chỉnh điện áp (điện áp quy định giới hạn giải thích đây) ✘Trong chế độ điều khiển var (đầu công suất phản kháng STATCOM giữ không đổi) Khi STATCOM vận hành chế độ điều chỉnh điện áp, thực đặc tính V-I sau đây: 52 Đặt tính V-I statcom 53 ✘Miễn dòng phản kháng phạm vi giá trị dòng điện (-Imax, Imax) áp đặt đánh giá chuyển đổi, điện áp quy định điện áp tham chiếu Vref Tuy nhiên, droop điện áp thường sử dụng (thường 1% 4% đầu tối đa công suất phản kháng), đặc tính V-I có độ dốc hình 2.22 Trong chế độ điều chỉnh điện áp, đặc tính V-I mơ tả phương trình sau: ✘V = Vref + XsI -Trong đó: ✘V - điện áp thứ tự dương (pu) ✘I - dòng phản kháng (pu/ Pnom) (I > cho thấy dòng điện cảm) ✘Xs - kháng dốc (pu/Pnom) ✘Pnom - công suất tiêu chuẩn pha chuyển đổi 54 Đặt tính V-Q statcom 55 Mạch tương đương mơ hình hố statcom Mơ hình hố statcom ✘Chuyển đổi nguồn điện áp dựa STATCOM cấu trúc liên kết chiếm ưu thực tế ✘Trong đó: ia, ib, ic : Dòng điện đường dây Va, Vb, Vc : Pha điện áp chuyển đổi ea, eb, ec : Điện áp pha nguồn AC ✘Vdc =Vpn : Điện áp phía DC ✘Ip : Dòng điện phía DC ✘L : Điện cảm điện kháng đường dây ✘R : Điện trở điện kháng đường dây ✘C : Tụ điện phía DC 57 .. .Tổng quan công suất phản kháng I Công suất phản kháng hệ thống điện: Khái niệm công suất phản kháng:  Thực chất công suất phản kháng thành phần có lợi nhiều có... kháng Tại phải bù công suất phản kháng ? Công suất phản kháng Q không sinh công lại gây ảnh hưởng xấu kinh tế kỹ thuật: - Về kinh tế: phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ - Về. .. P=Scos