Đối xứng hóa lưới điện phân phối bằng phương pháp sơ đồ phức thay thế
MỤC LỤC
Phương pháp sơ đồ phức thay thế
Từ hệ phương trình cơ bản (2.14) lập được sơ đồ thay thế đối với mỗi thành phần đối xứng (hình 2.1), trong đó thể hiện dòng thứ tự nào đi trong mạch thứ tự đó và chỉ có sơ đồ thứ tự thuận có nguồn. Ta trình bày lại dưới dạng sơ đồ khối, ta tách điểm không đối xứng trong các mạch ( thứ tự thuận,. thứ tự nghịch, thứ tự không) với các áp và dòng tại chỗ không đối xứng; trong sơ đồ thuận EG và ZG là sức điện động và tổng trở của nguồn (hình 2.2).
Phương pháp xếp chồng
Như đã nói trên, chế độ trước sự cố không có thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không, do đó chỉ cần xếp chồng thành phần thứ tự thuận của chế độ trước sự cố và thành phần thuận chế độ sau sự cố. Để tính dòng của chế độ sự cố riêng coi rằng đứt dây tương đương như đặt vào chỗ đứt một nguồn dòng bằng dòng của chế độ phụ tải trước đó nhưng có chiều ngược lại còn các sức điện động bằng 0.
Dùng phương pháp thành phần đối xứng để khảo sát bài toán không đối xứng ngang và dọc
Khi đứt dây tức không đối xứng dọc, coi tổng trở chỗ đứt là vô cùng lớn, do đó tổng dẫn bằng không. Để giải bài toán này đã có 3 phương trình cơ bản dạng (2.14), trong mỗi trường hợp cần lập thêm 3 phương trình nữa bằng cách căn cứ vào chỗ đứt dây hoặc ngắn mạch (điều kiện giới hạn). Trong tính toán vẫn lấy pha A làm pha tính toán khi đó các sự cố phải được chọn sao cho pha tính toán A phải là pha đặc biệt (không giống bất cứ pha nào).
Dòng trong các pha ngắn mạch rất lớn nên ta coi dòng trong các pha không ngắn mạch bằng không. Nhưng ký hiệu UA,UB,UC ở đây là điện áp giáng tại chỗ đứt, còn khi ngắn mạch là điện áp pha của lưới điện.
Sơ đồ của các phụ tải không đối xứng
Vậy trong hệ thống mất đối xứng để đối xứng trở lại cần triệt tiêu thành phần dòng thứ tự nghịch, tức là phải có thiết bị sản sinh ra dòng thứ tự nghịch có đại lượng bằng dòng thứ tự nghịch của phụ tải không đối xứng nhưng có chiều ngược lại. Xuất phát từ giả thiết biết các tải ba pha không đối xứng SAB, SBC, SCA và đảm bảo điện áp trên các tải là định mức, thay thế các tải bằng các tổng dẫn phức cố định Y. Từ trên thấy rằng mặc dù bản thân tải là ba pha đối xứng nhưng trong chế độ không đối xứng của điện áp thì trong tải ba pha đối xứng vẫn tồn tại các dòng thành phần thứ tự nghịch.
Việc thay thế như vậy trong một số trường hợp làm cho bài toán đơn giản đi rất nhiều vì phụ tải một pha được xét đến như trạng thái không đối xứng một lần, còn phụ tải ba pha không đối xứng là trạng thái không đối xứng ba lần. Như vậy một phụ tải ba pha không đối xứng bất kỳ bao giờ cũng có thể thay thế bằng một phụ tải ba pha đối xứng và một phụ tải một pha (hiển nhiên phụ tải một pha là không đối xứng).
Sơ đồ đối xứng hoá một phần tử
Từ đó thấy rằng thông số của phần tử đối xứng hoá gồm một điện trở tác dụng RAB và một điện kháng XAB phụ thuộc vào đại lượng và hệ số công suất của phụ tải không đối xứng. Như vậy khi thực hiện đối xứng hoá ta đã đưa vào mạch điện một tổng trở, tức là làm thay đổi cấu trúc của lưới điện trong khu vực đang xét. Đối với sơ đồ hình 3.5 khi thực hiện đối xứng hoá hoàn toàn luôn có tổn thất tác dụng vì vậy ta tìm hệ số công suất của lưới sau khi thực hiện đối xứng hoá.
Ngoài giới hạn trên không thể thực hiện đối xứng hoá hoàn toàn và thiết bị đối xứng hoá chỉ có thể làm giảm một phần độ không đối xứng. Hệ số công suất của lưới giảm xuống sau khi thực hiện đối xứng hoá đối với sơ đồ 3.4, còn đối với sơ đồ 3.5 thì hệ số công suất của lưới tăng lên sau khi thực hiện đối xứng hoá.
Sơ đồ đối xứng hoá hai phần tử
Hệ số công suất của lưới sau khi thực hiện đối xứng hoá sẽ thay đổi so với trước khi thực hiện đối xứng hoá và được xác định từ dòng thứ tự thuận. Điều đó chứng tỏ rằng sau khi thực hiện đối xứng hoá thì hệ số công suất là một số không đổi, tức là không phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải không đối xứng. Hệ số công suất của lưới sau khi thực hiện đối xứng hoá sẽ thay đổi so với trước khi thực hiện đối xứng hoá và được xác định từ dòng thứ tự thuận.
Điều đó chứng tỏ rằng sau khi thực hiện đối xứng hoá thì hệ số công suất là một số không đổi, tức là không phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải không đối xứng. Còn đối với sơ đồ hình 3.7 và hình 3.8 sau khi thực hiện đối xứng hoá thì hệ số công suất là một số không đổi, tức là không phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải không đối xứng.
Sơ đồ đối xứng hoá ba phần tử
Để xác định được các thông số của sơ đồ thiết bị đối xứng hoá phải lập thêm một phương trình nữa. Từ kết quả trên ta thấy khi thiết bị đối xứng hoá có 3 phần tử ta chỉ dùng các phần tử phản kháng là XAB, XCA, XBC. Các thông số này vẫn phụ thuộc vào đại lượng và hệ số công suất của phụ tải không đối xứng cũng như hệ số công suất của lưới sau đối xứng.
Thông số các phần tử đối xứng hoá vẫn phụ thuộc vào đại lượng và hệ số công suất của phụ tải không đối xứng. Khi ϕpt =π2 thì sơ đồ đối xứng hoá ba phần tử trở thành sơ đồ một phần tử XBC và nó là một điện dung.
Xác định quan hệ giữa công suất định mức của động cơ không đồng bộ và phụ tải không đối xứng
Xng - là điện kháng tính từ nguồn cung cấp đến thanh góp mà tải một pha và động cơ không đồng bộ nối vào. Coi rằng điện áp trên thanh góp hệ thống cung cấp là không đổi và bằng định mức. Chọn công suất cơ bản là công suất tải một pha (Scb = Spt), các điện kháng trong sơ đồ thay thế cũng được tính bằng đơn vị tương đối cơ bản như vậy.
Điều đó có nghĩa là khi bù hoàn toàn điện kháng thứ tự nghịch của động cơ thì để đối xứng hoá hoàn toàn hệ thống đòi hỏi công suất định mức của động cơ không đồng bộ phải bằng công suất phụ tải một pha. Qua trên ta thấy kết quả này không phụ thuộc điện kháng ngoài và đối xứng hoá được thực hiện thường xuyên và hoàn toàn mà không cần phải sự điều chỉnh nào khi tải thay đổi bất kỳ.
Dòng điện trong ba pha của động cơ
Trên hình 4.3b cho đồ thị véc tơ của dòng ba pha động cơ không đồng bộ. Ta thấy rằng dòng điện I1d chính là dòng từ hoá của động cơ nên lấy IA1d. Khi làm nhiệm vụ đối xứng hoá không những dòng điện trên động cơ không đối xứng mà còn tăng lên lớn hơn dòng điện trên thanh góp cung cấp vì dòng qua điện dung có tính trợ từ.
Vì vậy các động cơ làm chức năng đối xứng hoá cần phải được chế tạo có xét đến quá dòng điện khoảng 30%.
Điện áp trong ba pha của động cơ
=U +IA1dXc −IA1ptXcsinϕpt −jIA1ptXccosϕpt Do đó ta có module điện áp trên pha A của động cơ. Khi làm nhiệm vụ đối xứng hoá không những điện áp trên động cơ không đối xứng mà còn tăng lên lớn hơn điện áp thanh góp cung cấp vì dòng qua điện dung có tính trợ từ. Vì vậy các động cơ làm chức năng đối xứng hoá cần phải được chế tạo có xét đến quá điện áp khoảng 30%.
Vấn đề tự kích thích điện dung
Như đã biết đối với động cơ không đồng bộ không tồn tại khu vực tự kích thích đồng bộ tức khu vực I và giới hạn của khu vực tự kích thích chỉ bao gồm khu vực II và III dặc trưng cho kích thích không đồng bộ. Khi làm nhiệm vụ đối xứng hoá động cơ không đồng bộ làm việc không tải vì vậy có thể coi gần đúng rằng khi đó động cơ có vận tốc gần bằng đồng bộ. Vì vậy khi hệ số trượt gần bằng không, tức khi không tải tụ điện mắc nối tiếp trong mạch stator của động cơ với các giá trị đã nói trên không dẫn đến hiện tượng tự kích thích.
Tuy nhiên khi điện trở tác dụng trong mạch stator nhỏ hơn giá trị tới hạn, tự kích thích có thể xảy ra khi hệ số trượt nhỏ hơn 1 (khu vực III). Nếu động cơ tăng vận tốc chậm thì quá trình tự kích thích kịp hình thành trong thời gian mở máy và bị ghìm lại ở vận tốc thấp khi đó phát sinh dao động.