1.2.9 .Thiết bị bù ngang có điều khiển
1.2.11. Máy biến áp
Thường xuyên tiêu thụ công suất phản kháng ở mọi chế độ, nhưng lại có khả năng điều chỉnh trào lưu công suất phản kháng trên nhánh thông qua bộ điều chỉnh điện áp. Tùy thuộc sơ đồ cụ thể việc điều chỉnh đầu phân áp có thể làm tăng hay giảm đi CSPK đưa đến nút (hay lấy đi từ nút), nhờ đó điện áp được điều chỉnh. Phần lớn các MBA ở cấp truyền tải đều có trang bị thiết bị tự động điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC - On Load Tap Changer). OLTC có thể điều chỉnh tự động hoặc bằng tay. Vị trí các nấc phân áp của MBA có OLTC có thể được điều chỉnh hàng ngày, hàng giờ, tuỳ theo yêu cầu của hệ thống. Còn nấc phân áp của các MBA không có điều áp dưới tải cần phải được tính toán để có thể đáp ứng được mọi chế độ vận hành trong một khoảng thời gian nhất định.
Các nấc phân áp phổ biến của các MBA 500kV, 220kV trên lưới truyền tải như sau: MBA 500kV: +8*1,25%/225/35kV
MBA 220kV: 225+8*1,25%/115/23kV
Đối với các máy biến áp hai cuộn dây không điều áp dưới tải của các trạm hạ áp[1].
Đầu điều chỉnh tính toán được chọn theo công thức:
(1.25) Trong đó:
U’max, U’min - giá trị quy đổi về phía cao của điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đối với các chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất tương ứng (được lấy theo các số liệu tính toán của điện áp có gía trị bằng điện áp thực tế phía cao áp trừ đi tổn thất điện áp qua MBA);
Uyc max,Uyc min - giá trị điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạmtrong các
chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất;
Uhđm - điện áp định mức của cuộn dây hạ áp của các máy biến áp.
Sau đó chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn của máy biến áp, gần nhất với đầu điều chỉnh tính toán theo công thức ( 1.25).
Để xác định điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn, có thể sử dụng công ( 1.26)
Trong đó:
Ucđm - điện áp định mức của cuộn dây điện áp cao; n - số thứ tự đầu điều chỉnh chọn;
E0 - mức điều chỉnh của mỗi đầu, %.
Đối với các máy biến áp không điều chỉnh dưới tải, đầu điều chỉnh không thay đổi trong tất cả các chế độ vận hành của mạng điện.
Các điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức tổng quát sau:
(1.27)
trong đó là giá trị quy đổi về phía điện áp cao của điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm, tương ứng với các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và chế độ sau sự cố.
Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm được tính theo công thức: (1.28)
Trong đó:
- điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm đối với các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố;
Uđm - điện áp định mức của mạng hạ áp.
Chọn đầu điều chỉnh điện áp theo công thức (1.25) thường được áp dụng đối với các trạm phân phối có yêu cầu điều chỉnh thường.
Điều chỉnh điện áp khác thường, khi đó cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh dưới tải[1]
Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh dưới tải cho phép thay đổi đầu điều chỉnh khi máy biến áp đang vận hành. Do đó chất lượng điện áp của các hộ tiêu thụ được đảm bảo trong cả ngày đêm. Vì vậy cần xác định điện áp của đầu điều chỉnh riêng đối với chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất.
Nếu biết các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm giảm áp trongcác chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố, quy đổi về phía điện áp cao là U’max, U’min, U’sc. Đồng thời điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạmtrong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố có các giá trị tương ứnglà Uyc max , Uyc min ,
Uyc sc. Như vậy đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp khi phụ tải lớn nhất được xác
định theo công thức:
(1.29) Đối với chế độ phụ tải nhỏ nhất:
(1.30) Trong chế độ sau sự cố:
(1.31)
Từ các giá trị tìm được của điện áp tính toán theo các công thức trên, ta tiến hành chọn các đầu tiêu chuẩn gần nhất.
Khi đó các điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ được tính như dưới đây:
Đối với chế độ phụ tải lớn nhất:
(1.32)
Đối với chế độ phụ tải nhỏ nhất:
(1.33) Đối với chế độ sau sự cố:
(1.34)
Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm đối với mỗi chế độ được xác định theo công thức tổng quát sau:
(1.35)
trong đó Uit là điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố.
Nếu các máy biến áp điều chỉnh dưới tải không có khả năng đảm bảo các giá trị thích hợp của điện áp, khi đó cần sử dụng các thiết bị điều chỉnh bổ sung, ví dụ đặt các bộ tụ bù tĩnh hay các máy bù đồng bộ.
Đối với các máy biến áp hai cuộn dây trong các trạm tăng áp[1] của các nhà
máy điện, đầu điều chỉnh tính toán trong chế độ phụ tải lớn nhất, được xác định theo công thức:
(1.36) Đối với chế độ phụ tải nhỏ nhất:
(1.37)
Trong đó:
UFmax , UFmin - điện áp trên thanh góp điện áp máy phát (hay trên cực máy phát) trong các chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất tương ứng;
UFđm - điện áp định mức của máy phát;
Umax , Umin - điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất;
, - tổn thất điện áp trong máy biến áp đối với chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất.
Bởi vì các máy biến áp tăng áp trong các nhà máy điện thường là các máy biến áp không điều chỉnh dưới tải, do đó cần phải chọn đầu điều chỉnh trung bình:
(1.38)
Sau đó tiến hành chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn gần nhất với giá trị tínhtoán Uđc. Đồng thời xác định các giá trị thực của điện áp và kiểm tra các độ lệchcủa điện áp trên thanh góp điện áp máy phát trong các chế độ phụ tải lớn nhất,nhỏ nhất và sau sự cố.
Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn xác định theo công thức sau:
Các giá trị thực của điện áp trên thanh góp máy phát được tính theo các công thức dưới đây:
Đối với chế độ phụ tải lớn nhất:
(1.40) Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất:
(1.41) Độ lệch điện áp trên cực máy phát trong chế độ phụ tải lớn nhất:
(1.42) Đối với chế độ phụ tải cực tiểu, độ lệch điện áp bằng:
(1.43)
Cần chú ý rằng, khả năng điều chỉnh điện áp của các máy phát chỉ trong giới hạn ±5% UFđm. Do đó trong chế độ phụ tải lớn nhất điện áp đầu cực máyphát UFmax
= 1,05 UFđm; còn đối với chế độ phụ tải nhỏ nhất UFmin = 0,95 UFđm. Đồng thời các máy biến áp tăng áp có phạm vi điều chỉnh ±2 x 2.5% Ucđm (Ucđmlà điện áp định mức của cuộn dây cao áp của máy biến áp).
Trong các máy biến áp ba cuộn dây [1], điều chỉnh điện áp dưới tải được thực
hiện trong cuộn dây cao áp, còn cuộn dây trung áp có thiết bị không điều chỉnhdưới tải, vì vậy để thay đổi các đầu điều chỉnh cần phải cắt phụ tải của cuộn dây trung áp. Để chọn các đầu điều chỉnh của máy biến áp ba cuộn dây, trước hết chọn các đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp đối với các chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất trên thanh góp của cuộn dây hạ áp theo các công thức (g.7.5) và (g.7.6), đồng thời khi tính có thể xét máy biến áp như là máy biến áp hai cuộn dây có các cuộn dây cao áp và hạ áp. Sau đó chọn các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn của cuộn dây cao áp trong chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất Uctcmax và Uctcmin. Để chọn đầu điều chỉnh trong cuộn dây trung áp đối với chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất, có thể sử dụng công thức:
trong đó:
Uctcmax , Uctcmin - điện áp của các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn trong cuộn dây cao
áp đối với chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất trên thanh góp hạ áp;
U’t max , U’t min - điện áp trên thanh góp trung áp trong các chế độ phụ tảilớn
nhất và nhỏ nhất, quy đổi về phía điện áp cao; Utyc - điện áp yêu cầu trên thanh góp trung áp.
Sau đó chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn gần nhất có điện áp Uttc.
Như vậy các điện áp thực trên các thanh góp hạ áp và trung áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất được xác định: (1.46) (1.47) (1.48) (1.49) trong đó:
U’hmax , U’hmin - Các giá trị điện áp trên các thanh góp hạ áp trong các chế độ lớn nhất và nhỏ nhất, quy đổi về phía cao áp;
Uhđm - điện áp định mức của cuộn dây hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây. Giá trị điện áp thực trên các thanh góp hạ áp và trung áp trong chế độ sau sự cố được tính theo các công thức sau:
(1.50) (1.51) trong đó:
U’hsc , U’tsc - giá trị điện áp trên các thanh góp hạ áp và trung áp trong chế độ sự cố, quy đổi về phía điện áp cao;
Uctcsc - điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn trong cuộn dây cao áp đối với
Điện áp của đầu điều chỉnh của cuộn dây cao áp trong chế độ sau sự cố được xác định theo công thức (1.34).
Sau đó tiến hành kiểm tra độ lệch điện áp trên các thanh góp trung áp và hạ áp trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố[1].