Nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải biến đổi theo thời gian. Nguồn cung cấp công suất phản kháng thường xuyên là do các nhà máy điện và do các điện dung của các đường dây cao áp và cáp phát ra. Trong chế độ phụ tải cực đại, công suất phản kháng của các nguồn trên không đủ đáp ứng nên trong hệ thống phải đặt thêm các nguồn công suất phản kháng khác. Nhưng trong chế độ phụ tải cực tiểu, lại thừa công suất phản kháng do đó các nguồn công suất phản kháng phải điều chỉnh được; thậm chí khi đã giảm hết công suất phản kháng của nguồn, công suất phản kháng của một số điểm nào đó trên hệ thống điện vẫn thừa do công suất phản kháng do đường dây sinh ra quá lớn, làm điện áp tăng lên đến mức nguy hiểm, khi đó phải có thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng thừa này.
Thực tế ngoài máy phát điện và máy bù đồng bộ, người ta còn dùng các nguồn công suất phản kháng sau:
- Nguồn phát: tụ điện, tụ điện điều khiển bằng tiristor
thích hợp với chế độ điện áp dao động nhanh), kháng điện điều khiển bằng tiristor, máy biến áp kháng lớn điều khiển bằng tiristor
- Nguồn phát và tiêu thụ: máy bù tĩnh, đó là tổ hợp tụ điện và kháng điện có điều khiển bằng tiristor.
Chương V. XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CHO PHÉP TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI THEO ĐỘ LỆCH ĐIỆN ÁP CHO PHÉP
Trong các mạng điện phân phối thì tổn thất điện áp cho phép thường là điều kiện quyết định để lựa chọn tiết diện dây dẫn. Do đó việc xác định tổn thất điện áp cho phép trong mạng điện phân phối theo độ lệch điện áp cho phép là một khâu cần phải nắm vững khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. Theo định nghĩa, độ lệch điện áp bằng: đm U U U = − ∆
Độ lệch điện áp ∆U so với giá trị định mức không được vượt quá giá trị mà giới hạn kỹ thuật cho phép:
+ − ≤ ∆ ≤ ∆
∆U U U
Chương VI. SO SÁNH CÁC BIỆN PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
Trong các biện pháp điều áp đã khảo sát ở trên, thì biện pháp điều áp bằng máy biến áp điều áp dưới tải là biện pháp cơ bản, quan trọng và có hiệu quả nhất. Các biện pháp điều áp còn lại (điều áp bằng máy biến áp có đầu phân áp cố định, bằng máy phát điện của nhà máy điện, thay đổi tổng trở của đường dây, thay đổi dòng công suất phản kháng) đều không quan trọng và đều là biện pháp phụ.
Các máy biến áp có đầu phân áp cố định chỉ được dùng trong các mạng điện áp không quá 35 kV. Với loại máy biến áp này không thể điều áp đối ứng được, vì hệ số biến áp của máy biến áp vẫn giữ nguyên trong suốt ngày đêm, trong khi chế độ phụ tải lại thay đổi. Loại máy biến áp này chỉ sử dụng được để điều chỉnh theo mùa. Nếu chuyển đổi đầu phân áp luôn luôn, trước hết phụ tải có thể không cho phép cắt điện, và phải đầu tư thiết bị đóng cắt, vận hành trở nên phức tạp và số lượng nhân viên phục vụ phải tăng thêm.
Dùng máy biến áp điều áp dưới tải tại trạm biến áp khu vực, hoàn toàn có thể điều áp đối ứng vì có thể thay đổi được tỷ số biến áp và đầu phân áp trong lúc vẫn mang tải.
Máy biến áp điều áp dưới tải đắt tiền hơn máy biến áp thường từ 20 đến 25%. Nhưng giá tiền của bộ chuyển đổi đầu phân áp dưới tải phụ thuộc rất ít vào công suất máy biến áp, nên với máy biến áp công suất nhỏ mà có điều áp dưới tải thì giá tiền sẽ đắt lên rất nhiều, có khi tới 70 đến 80% so với máy không có điều áp dưới tải. Máy biến áp điều áp dưới tải được sử dụng từ điện áp 35 kV trở lên.
Máy biến áp điều chỉnh đường dây công suất nhỏ được sử dụng trong các mạng điện công nghiệp và nông nghiệp. Còn máy biến áp điều chỉnh đường dây công suất lớn được dùng ở các mạng điện cung cấp (mạng điện khu vực).
Thiết bị bù giữ vai trò quan trọng không chỉ trong nhiệm vụ điều áp mà còn giữ vai trò hàng đầu trong việc đảm bảo cân bằng công suất phản kháng và giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng.
Khi bù ngang công suất phản kháng tụ điện sinh ra Qc = U2
cwC, tỷ lệ với bình phương điện áp Uc đặt vào tụ điện. Nếu điện áp đặt vào tụ điện Uc giảm xuống thì lượng công suất phản kháng tụ điện sinh ra giảm rất nhanh, do đó Uc lại càng giảm và cứ như thế theo nhau mà sụt xuống. Vì vậy khi Uc giảm, lập tức ta phải tăng thêm dung lượng của tụ điện tĩnh, hay là ta nối tắt một số tụ điện nối tiếp (C sẽ tăng lên) và khi Uc tăng lên lập tức ta phải giảm dung lượng của tụ điện tĩnh. Điều đó khiến công tác quản lý và vận hành trở nên phức tạp.
Máy bù đồng bộ được đặt ở những trạm biến áp công suất lớn vì giá tiền của mỗi đơn vị dung lượng của máy bù đồng bộ thay đổi theo công suất của nó, cho nên dùng máy bù đồng bộ công suất lớn mới kinh tế.
Tụ điện tĩnh thường được đặt tại những trạm công suất nhỏ trong mạng điện công nghiệp, nông nghiệp và thành phố.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình Vận Hành Hệ Thống Điện – Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng 2. Lưới Điện & Hệ Thống Điện – TRẦN BÁCH
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...1
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 giảm thấp quá mức có thể gây nên độ trượt quá lớn ở các động cơ không đồng bộ, dẫn đến quá tải về công suất phản kháng ở các nguồn điện. Điện áp giảm thấp cũng làm giảm hiệu quả phát sáng của 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 điện và thậm chí có thể đánh thủng cách điện làm hư hỏng thiết bị. Điện áp tăng cao sẽ làm giảm tuổi thọ của các đèn...2 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 hoặc 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,…...2 Điện 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,...2 Nếu điện áp đặt và phụ tải không hoàn toàn đúng với điện áp định mức do phụ tải yêu cầu thì ít hay nhiều tình trạng làm việc của phụ tải cũng trở nên không tốt. Nói cách khác, độ lệch điện áp càng lớn thì chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của thiết bị dùng điện càng thấp...2 Theo định nghĩa độ lệch điện áp bằng:...2 Độ lệch điện áp tính theo phần trăm so với điện áp định mức bằng:...3 Trên thực tế không thể nào giữ được điện áp ở phụ tải luôn luôn đúng bằng định mức, nhưng nếu giữ được độ lệch điện áp tương đối nhỏ thì các phụ tải vẫn giữ được chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tốt...3 Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP...4 Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây:...4 Về địa điểm thực hiện điều chỉnh điện áp, có thể ở nhà máy điện, trên mạng điện khu vực và ở mạng điện địa phương hoặc đặt ngay tại thiết bị dùng điện...4 Theo bản chất vật lý chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc tăng thêm nguồn công suất phản kháng (phương pháp 1 và 4) hoặc phân bố lại công suất phản kháng trong mạng điện (các phương pháp còn lại), phương pháp sau chỉ có hiệu quả khi hệ thống điện có đủ công suất phản kháng. Khi hệ thống điện thiếu công suất phản kháng, phương pháp duy nhất để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các nguồn công suất phản kháng...4 Để có thể điều chỉnh tốt điện áp, quá trình điều chỉnh được chia theo thời gian thành ba giai đoạn, mà hệ thống điều chỉnh điện áp của Điện lực Pháp thực hiện có hiệu quả là: điều chỉnh sơ cấp, điều chỉnh thứ cấp và điều chỉnh cấp ba...4 Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi nhanh và ngẫu nhiên của các thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các máy bù tĩnh. Điều
chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian vài chục phần trăm giây. Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở mức an toàn, tránh nguy cơ suy áp trong điều kiện vận hành bình thường và nhất là khi sự cố...5 Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm của điện áp. Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các kháng điện và các máy biến áp điều áp dưới tải trong từng miền. Quá trình này kết thúc trong vòng 3 phút...5 Điều chỉnh cấp 3 để điều hòa mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ cấp, với mục đích tối ưu hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn. Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hay tự động. Thực hiện nhiệm vụ này do hệ thống điều độ trung tâm thục hiện...5 Chương III. CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP...6 Việc điều chỉnh điện áp trong phạm vi cho phép là vấn đề phức tạp vì hệ thống liên kết nhiều nguồn với nhiều phụ tải ở mọi cấp bậc của hệ thống điện. Kết quả là giữ điện áp chỉ ở một điểm của hệ thống là chưa đủ mà trái lại phải giữ ở nhiều điểm ở mọi cấp bậc theo chiều ngang cũng như chiều dọc của hệ thống...6 Nói cách khác, vấn đề điều chỉnh điện áp là xuyên suốt toàn bộ hệ thống và đòi hỏi một số lượng lớn các thiết bị đặt trong hệ thống để phục vụ cho hệ thống này. 6 Việc lựa chọn và phối trí các thiết bị điều áp là một trong những vấn đề lớn của kỹ thuật hệ thống điện...6 Các thiết bị sử dụng để điều chỉnh điện áp gồm có:...6 Ở đầu dây cao áp của máy biến áp ngoài đầu ra chính còn có các đầu ra phụ gọi là đầu phân áp. Các đầu phân áp cho phép thay đổi số vòng dây của cuộn cao máy biến áp và do đó thay đổi hệ số biến áp của máy biến áp...6 Máy biến áp điều áp dưới tải là loại máy biến áp có thể thay đổi đầu phân áp khi đang mang tải. Máy biến áp điều áp dưới tải khác các loại máy biến áp thông thường ở chổ là có bộ chuyển đổi đầu phân áp dưới tải, có đầu phân áp nhiều hơn và phạm vi điều áp rộng hơn...7 3. Máy biến áp bổ trợ và máy biến áp điều chỉnh đường dây...7 Máy biến áp bổ trợ cùng với máy biến áp động lực được sử dụng rộng rãi trong mạng điện để điều chỉnh điện áp dưới tải. Máy biến áp bổ trợ có một cuộn dây được nối tiếp với đường dây có thể thay đổi được điện áp. Cuộn dây này được cung cấp điện từ cuộn thứ cấp của máy biến áp phụ. Cuộn sơ cấp của máy biến áp phụ nhận điện từ mạng điện...7 Tùy theo cách đấu nối cuộn dây của máy biến áp bổ trợ và của máy biến áp phụ, ta có thể tạo được sức điện động phụ E lệch pha hoặc cùng pha với điện áp...7 Để điều chỉnh điện áp ngang thì điện áp đặt vào cuộn dây của máy biến áp bổ trợ phải vuông góc với pha đang khảo sát...7 Để điều chỉnh điện áp dọc thì cuộn sơ của máy biến áp phụ được nối vào cùng với pha đang khảo sát...7 Bộ điều chỉnh đường dây chỉ sử dụng có một máy biến áp. Cuộn thứ cấp của máy biến áp được nối nối tiếp trên đường dây, có thể làm tăng hoặc làm giảm điện áp trên đường dây đó. Các mạng điện công nghiệp, đại bộ phận điều dùng máy biến áp điều chỉnh đường dây...7
Máy bù đồng bộ là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải – không có tải trên trục của nó. Nếu bỏ qua tổn thất không tải, có thể coi như máy bù đồng bộ không tiêu tốn công suất tác dụng mà chỉ sản xuất công suất phản kháng. So với động cơ đồng bộ thông thường thì máy bù đồng bộ có trục nhỏ hơn nên có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn...8 Máy bù đồng bộ là nguồn công suất phản kháng rất linh động vì công suất phản kháng của nó có thể thay đổi liên tục về độ lớn và về chiều từ công suất phản kháng sang công suất dung hầu nhưng rất đơn giản bằng cách thay đổi từ trường kích thích...8 Công suất phản kháng cung cấp bởi máy bù đồng bộ có khuynh hướng tăng khi điện áp thanh cái giảm, kết quả là máy bù đồng bộ vận hành tốt hơn tình trạng hệ thống có sự cố và giảm được nhấp nháy về ánh sáng...8 Máy bù đồng bộ có thể quá tải ngắn hạn bằng cách điều chỉnh kích thích và làm giảm được sự nhấp nháy về ánh sáng...8 Vì máy bù đồng bộ có thể sinh ra công suất phản kháng và cũng có thể tiêu thụ công suất phản kháng, nên máy bù đồng bộ có thể làm giảm hoặc làm tăng điện áp tại phụ tải. máy bù đồng bộ không chịu ảnh hưởng của điện áp mạng điện trong việc sản xuất ra công suất phản kháng, nó chỉ phụ thuộc chủ yếu vào dòng điện kích từ. Dùng máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh được điện áp rất trơn (không bị nhảy cấp) và chính xác, vì dòng điện kích từ có thể điều chỉnh liên tục. Gia tiền của mỗi đơn vị dung lượng của máy bù đồng bộ thay đôi theo công suất định mức của nó, cho nên chỉ khi nào dung lượng trên 500 kVA, dùng máy bù đồng bộ mới đảm bảo kinh tế...8 Chương IV. CÁC LOẠI ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP...9 Các quá trình điều chỉnh đòi hỏi sự chỉnh định liên tục đáp ứng với sự thay đổi của điện áp, bao gồm điều chỉnh kích từ máy phát, máy bù đồng bộ, vị trí của các bộ điều chỉnh cảm ứng, nhảy nấc, bộ bù tĩnh,…...9 Tất cả các phương thức điều chỉnh có thể được thực hiện bằng tay hay tự động...9 Các bộ điều chỉnh điện áp trên đường dây nhánh hay tụ bù ngang trong hệ thống phân phối thực tế được điều khiển tự động vì số lượng lớn các thiết bị điều chỉnh và không có người trực, máy phát hay máy bù đồng bộ có người trực có thể được điều chỉnh bằng tay. Tuy vậy, khi sự liên kết hệ thống ngày càng phát triển rộng lớn thì điều khiển tự động kích từ máy phát trở nên thông dụng vì tác dụng rất có lợi về ổn định trong hệ thống...9 Vì lý do kinh tế công suất nhà máy chỉ có thể đảm đương một phần yêu cầu công suất phản kháng của phụ tải nhưng phần quan trọng có thể đáp ứng tức thời các biến đổi nhanh công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ làm việc bình thường cũng như sự cố phần còn lại phải dùng các thiết bị bù để cung cấp cho phụ tải...9 Ta thấy máy phát chỉ cung cấp khoảng 50% tổng yêu cầu công suất phản kháng của hệ thống phần còn thiếu được xử lý sau...9