Bù nhóm nên sử dụng khi mạng ựiện quá lớn và khi chế ựộ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân ựoạn thay ựổi khác nhaụ
Bộ tụ ựược ựấu vào tủ phân phối khu vực . Hiệu quả do bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chắnh ựến các tủ khu vực có ựặt tụ ựược thể hiện rõ nhất.
Ưu ựiểm:
- Làm giảm tiền phạt do vấn ựề tiêu thụ công suất phản kháng. - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
69 cùng dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
Nhận xét :
- Dòng ựiện phản kháng tiếp tục ựi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực.
- Vì lý do này mà kắch thước và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không ựược cải thiện với chế ựộ bù nhóm.
- Khi có sự thay ựổi ựáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá ựiện áp.
Tụ bù ựược nối vào thanh góp cung cấp của lưới phân phối, vắ dụ có một số lớn ựộng cơ nhỏ làm việc liên
tục hoặc gián ựoạn (hình 30) A
M 3 ~ M 3 ~ A Hình 30. Bù nhóm 3.2.5. Bù tập trung
được áp dụng cho tải ổn ựịnh và liên tục.
Bộ tụ ựấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chắnh và ựược ựóng trong thời gian tải hoạt ựộng.
Trong các TBA tương ựối lớn, nhiều phụ tải công suất nhỏ và trung bình (như các ựộng cơ..) thường không làm việc ựồng thời, thì các tụ bù ựược nối tập trung ở thanh góp chắnh (hình 31)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
70 Bảo vệ ngắn mạch bao gồm cầu chì cho mỗi tụ
ựiện nếu cần. Các máy biến ựiện áp cần nói hình V ựể phóng ựiện sau khi cắt tụ.
Bù tập trung có thể áp dụng cho mọi cấp ựiện áp
Ưu ựiểm:
- Giảm tiền phạt do vấn ựề tiêu thụ công suất phản kháng .
- Làm giảm công suất biểu kiến.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do ựó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết.
A
Hình 31: Bù tập trung
Nhận xét :
- Dòng ựiện phản kháng tiếp tục ựi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chắnh của mạng hạ thế.
- Vì lý do này kắch cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không ựược cải thiện ở chế ựộ bù tập trung.
3.3. NGUYÊN LÝ đIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ BÙ SỬ DỤNG TỤ đIỆN TĨNH 3.3.1. Cơ sở ựiều khiển
Quá trình ựóng cắt các tụ ựiện có thể thực hiện bằng cách ựiều khiển bằng tay hay tự ựộng bằng cách sử dụng một số kiểu ựiều khiển thông minh
- điều khiển bằng tay (tại vị trắ lắp ựặt hay ựiều khiển từ xa) có thể áp dụng cho các trạm biến áp phân phối
- điều khiển thông minh ựược sử dụng trong các kiểu ựiều khiển tự ựộng bao gồm: đóng cắt theo thời gian, ựiện áp, dòng ựiện, ựiện áp Ờ thời gian, ựiện áp Ờ dòng ựiện, nhiệt ựộ
Tô ệiỷn ệiÒu khiÓn theo thêi gian
Tô ệiỷn ệiÒu khiÓn theo ệiỷn ịp Tô ệiỷn cè ệỡnh Q (kVAr) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Thêi gian (giê)
Hình 32: Sự phân bố CSPK theo thời gian
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
71 áp, ựiện áp Ờ dòng. điều khiển ựóng cắt theo thời gian là loại ắt tốn kém nhất, một số tổ hợp của các ựiều khiển này cũng ựược dùng ựể phân bố một cách gần ựúng biểu ựồ của công suất phản kháng như hình 32.
3.3.2. điều chỉnh dung lượng bù
Theo sự phân tắch ở chương 2 ta thấy ứng với mỗi trị số phụ tải Q có một dung lượng bù tối ưụ Vì vậy cần phải ựiều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện cho phù hợp với phụ tải phản kháng ựể ựạt ựược hiệu quả kinh tế cao nhất. Song vì phụ tải luôn luôn biến ựổi và các tụ ựiện ựã ựược chế tạo sẵn thành các phần tử có dung lượng nhất ựịnh nên việc ựiều chỉnh liên tục dung lượng bù là ựiều khó thực hiện ựược. Trong thực tế, người ta chia tụ ựiện thành nhiều nhóm nhỏ và tủy theo sự biến ựổi của phụ tải mà cho nhiều hay ắt nhóm làm việc.
Vắ dụ: Có ựồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày như ở hình 33. đồ thị ựó có thể chia làm hai phần: phần phụ tải lớn (trong quãng thời gian t1) và phần phụ tải bé (quãng thời
gian còn lại) 24 Qbù 2 t Q Qbù 2 t1
Hình 33: Vắ dụ về ựiều chỉnh dung lượng bù.
Vì vậy chúng ta chia tụ ựiện thành hai nhóm, mỗi nhóm có dung lượng Qbù / 2. Ta cho một nhóm làm việc suốt 24 giờ, gọi là nhóm tụ bù nền. Nhóm còn lại chỉ làm việc trong quãng thời gian t1 có phụ tải lớn mà thôi
Việc ựiều chỉnh dung lượng bù nhảy cấp như vậy có khuyết ựiểm là sẽ có những vùng bù thừa (phần gạch ngang trên hình vẽ) và những vùng bù thiếu (phần gạch dọc trên hình vẽ). Muốn giảm phần bù thừa, bù thiếu ta phải phân tụ ựiện ra thành nhiều nhóm nhỏ, song như vậy sẽ tốn nhiều thiết bị ựóng cắt, ựo lường, bảo vệ và việc ựiều chỉnh dung lượng bù phức tạp lên. Vì vậy việc phân nhóm tụ ựiện phải căn cứ vào tình hình cụ thể của phụ tải và dựa trên cơ sở các tắnh toán so sánh kinh tế kỹ thuật.
Người ta quy ựịnh rằng: nếu dùng máy cắt dầu ựể ựóng cắt và bảo vệ một nhóm tụ ựiện thì dung lượng của nhóm không nên nhỏ hơn 400 kVAr. Ở mạng ựiện áp cao nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 100 kVAr, ở mạng ựiện áp thấp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
72 nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 30 kVAr thì không nên ựặt tụ ựiện ở nhánh ựó, mà nên chuyên sang các nhánh lân cận.
Việc ựiều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện có thể ựược thực hiện bằng tay hoặc tự ựộng.
Việc ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù của tụ ựiện thường chỉ ựược ựặt ra trong trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn. Có bốn cách tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù: ựiều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc ựiện áp, theo thời gian, theo dòng ựiện phụ tải và theo hướng ựi của CSPK. điều chỉnh dung lượng bù theo ựiện áp và thời gian hay ựược dùng hơn cả.
3.3.2.1. điều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện theo ựiện áp
Căn cứ vào ựiện áp trên thanh cái của trạm biến áp ựể tiến hành ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù. Nếu ựiện áp của mạng sụt xuống dưới ựịnh mức, có nghĩa là mạng thiếu công suất phản kháng, thì cần phải ựóng thêm tụ ựiện vào làm việc. Ngược lại khi ựiện áp quá giá trị ựịnh mức thì cần cắt bớt tụ ựiện, vì lúc này mạng thừa công suất phản kháng. Phương pháp ựiều chỉnh tự ựộng dương lượng bù theo ựiện áp vừa giải quyết ựược yêu cầu bù CSPK, nâng cao hệ số công suất cosφ vừa có tác dụng ổn ựịnh ựiện áp nên ựược dùng phổ biến.
Hình 34 trình bày một vắ dụ về sơ ựồ ựiều chỉnh một cấp dung lượng bù theo nguyên tắc ựiện áp. C ớt M C ậ ãn g M C ậãng bỪng tay ậãng tù ệéng Cớt tù ệéng Cớt bỪng tay Bờo vỷ rể le 1RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp thÊp 2RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp cao
Áp tô mát Thanh cái A A Rểle bờo vỷ RTr C Đ 2RTh 1RTh RTr 1RU 2RTh 1RTh RTr C Đ MC MC MC MC 2RU 6 - 10kV MC CD BU BI
Hình 34: Sơ ựồ ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo ựiện áp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
73 dùng ựể ựóng tụ ựiện vào làm việc khi ựiện áp của mạng sụt xuống. Rơle ựiện áp cao 2RU dùng ựể cắt tụ ựiện ra khi ựiện áp của mạng vượt quá giá trị ựịnh mức. để tránh cho sơ ựồ tác ựộng khi có dao ựộng ựiện áp (vắ dụ khi mở máy ựộng cơ có công suất lớn) trong sơ ựồ có bố trắ rơle thời gian Rth với tiếp ựiểm ựóng chậm cơ thời gian trì hoãn 2- 3 phút
Sơ ựồ làm việc như sau: Khi ựiện áp sụt xuống quá mức cho phép, rơle ựiện áp thấp 1RU tác ựộng cấp nguồn cho rơle thời gian 1Rth Sau thời gian ựã chỉnh ựịnh, tiếp ựiểm của nó ựóng lại cấp nguồn cho cuộn dây ựóng D ựể ựóng máy cắt MC ựưa tụ ựiện vào làm việc. Khi ựiện áp cao quá ựịnh mức (U ≥ 110%Un) rơle ựiện áp cao 2RU tác ựộng cấp nguồn cho rơle thời gian 2Rth ựóng tiếp ựiểm của nó lại, cấp nguồn cho cuộn dây cắt C ựể cắt máy cắt MC ra, tụ ựược cắt khỏi mạng. Nếu trong quá trình vận hành có sự cố, thiết bị rơle bảo vệ làm việc cấp nguồn cho rơle trung gian Rtr. Rơle Rtr tác ựộng ựóng mạch cuộn cắt ựể cắt máy cắt rạ
3.3.2.2.điều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo nguyên tác thời gian
Căn cứ vào sự biến ựối của phụ tải phản kháng trong một ngay ựêm mà người ta ựóng hoặc cắt bớt tụ ựiện. Phương pháp này ựược dùng khi ựồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày biến ựổi theo một quy luật tương ựối ổn ựịnh và người vận hành nắm vững ựồ thị ựó.
Hình 35 ựưa ra vắ dụ về sơ ựồ ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian. BI BU CD MC 6 - 10kV ĐH MC MC MC MC Đ C RTr 1RTh 2RTh RU RTr 1RTh 2RTh Đ C RTr Rểle bờo vỷ ậăng hă ậH A A Thanh cái Áp tô mát ậăng hă ậH ậãng cớt MC do ệăng hă ậH RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp cao Bờo vỷ rể le Cớt bỪng tay Cớt tù ệéng ậãng tù ệéng ậãng bỪng tay ậ ã ng M C C ớt M C
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
74 Cơ cấu ựể tác ựộng ựóng cắt tụ ựiện trong sơ ựồ này là ựồng hồ ựiện đH. Các tiếp ựiểm của ựồng hồ xác ựịnh chương trình ựóng và cắt tụ ựiện. Căn cứ vào sự biến thiên có tắnh chu kỳ của phụ tải người ta xác ựịnh thời ựiểm cần ựóng và cắt tụ ựiện và ựiều chỉnh cơ cấu ựồng hồ làm việc theo chương trình ựã ựịnh.
Giả sử tụ chưa làm việc, MC ựang cắt ra, nếu tiếp ựiểm của ựồng hồ đH ựóng lại thì rơ le thời gian 1RTh có ựiện và tác ựộng ựi ựóng máy cắt tiếp ựiểm, đH ựóng lại và rơle thời gian 2RTh có ựiện tác ựộng ựi cắt máy cắt tương tự như ở ựồ hình 34. Rơle ựiện áp cao RU dùng ựể bảo vệ tụ ựiện tránh bị quá ựiện áp.
3.4.THIẾT BỊ BÙ BÙ NGANG CÓ đIỀU KHIỂN (SVC) 3.4.1. Cấu tạo cơ bản của SVC
Thiết bị bù ngang có ựiều khiển trong trường hợp chung ựược cấu tạo từ ba phân tử cơ bản:
- Thyristor controlled reactor (TCR) là cuộn kháng có ựiều khiển bằng thyristor. TCR có thể ựiều chỉnh liên tục dung lượng bù bằng cách thay ựổi góc ựóng mở của Thyristor một cách liên tục từ 900ọ1800, hình 36ạ
TCR TSR TSC
a) b) c)
Hình 36: Nguyên lý cấu tạo SVC
Một tụ ựiện riêng rẻ có thể thêm vào bằng cách mắc song song ựể ựặt ựược dung lượng kVAr và có thể nối tiếp ựể ựược ựiện áp kV. Chúng có thể ựược sử dụng tại hay xấp xỉ giá trị ựiện áp ựịnh mức bởi các lý do về kinh tế.
Biện pháp này ựược gọi là biện pháp bù có hiệu lực nhất do ựó có thể tùy ý ựặt công suất thiết bị bù ựể ựạt ựược hệ số công suất mong muốn.
Tụ ựiện ựược chế tạo với ựiện áp từ 220 V ựến 10 kV một pha và ba pha, công suất ựơn vị từ 5 ọ100kVAr bằng cách ghép nối tiếp và song song sẽ có ựược bộ tụ ựiện, có công suất và ựiện áp tùy ý. Trên mạng ựiện tụ ựiện ựược dùng phổ biến hơn máy bù do những ưu ựiểm nổi bật như tiêu thụ ắt công suất tác dụng, khoảng từ 0,3 ọ0,5% công suất ựịnh mức, vận hành và sửa chữa ựơn giản.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
75 thyristor. TSR chỉ có thể ựóng hoặc mở dùng thyristor, khi ựó XK chỉ nhận một trong hai giá trị (XK = 0 hoặc XK = XK max), hình 36b.
- Thyristor Switched Capacitor (TSC) là tụ ựiện ựóng cắt bằng thyristor, ựiện dung của tụ chỉ có thể thay ựổi là 0 hoặc XCmax, hình 36c
TSR và TSC thực chất là các bộ kháng và tụ ựiện ựóng cắt nhanh bằng thyristor. điều ựáng chú ý hơn cả là TCR, một thiết bị kháng có tham số ựược ựiều chỉnh trơn (từ 0 ựến giá trị cực ựại). Khi tổ hợp các phần tử nói trên, nói chung có thể tạo ra thiết bị bù ngang thay ựổi ựược liên tục thông số (ựiện kháng, công suất) trong phạm vi giới hạn bất kỳ.
Vắ dụ như sơ ựồ hình 37:
Có thể giải thắch nguyên lý làm việc của SVC trong trường hợp này như sau: tắn hiệu ựiều chỉnh góc mở lấy từ phắa ựiện áp cao qua biến ựiện áp TU, qua bộ tự ựiều chỉnh (TđC) ựiều khiển các Thyristor. đầu tiên ựiều khiển các TSC và TSR ựể ựiều chỉnh thô, sau ựó ựiều chỉnh TCR ựể lợi dụng tắnh chất ựiều chỉnh liên tục của nó ựể ựiều chỉnh CSPK qua SVC ựến trị số thắch hợp. Trong phạm vi thay ựổi ựược của CSPK, ựiện áp tại nơi lắp ựặt SVC sẽ ựược giữ là hằng số. TSC TSR TCR MBA Hình 37: Sơ ựồ giải thắch nguyên lý làm việc của SVC
Do ựó thể thay ựổi ựược thông số của các thiết bị ựiện có ựiều khiển, mà nâng cao ựáng kể hiệu quả ựiều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống ựiện. Nếu so với máy bù ựồng bộ - là một thiết bị bù phổ biến thì SVC có quán tắnh nhỏ, ựộ bền cao, không gây tổn thất và ắt phải chăm sóc bảo quản khi vận hành. SVC không chỉ làm nhiệm vụ ựiều chỉnh ựiện áp mà nó còn ựóng vai trò rất tắch cực trong việc giữ ổn ựịnh, nâng cao chất lượng vận hành hệ thống.
3.4.2. Hoạt ựộng của thiết bị bù ngang có ựiều khiển SVC
3.4.2.1. đặc tắnh ựiều chỉnh của SVC
Như ựã biết phần tử ựáng chú ý nhất của SVC là TCR. Nhờ có TCR trị số của SVC thay ựổi ựược liên tục. Tác ựộng ựiều chỉnh cho TCR ựặt vào cực ựiều khiển của các thyristor. Nhờ thay ựổi góc mở của các thyristor mà dòng ựiện (thành phần cơ bản) qua kháng ựược thay ựổi liên tục từ 0 ựến trị số cực ựại, ựiều này tương ứng với sự thay ựổi liên tục công suât phản kháng trên SVC
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
76 đặc tắnh ựiều chỉnh của SVC có thể xây dựng ựược dựa vào nguyên lý làm việc của thyristor. Trên hình 38 mô tả ựơn gian sơ ựồ và hoạt ựộng của thyristor, loại một thyristor và loại hai thyristor mắc song song ngược.
Thyristor hoạt ựộng tương tự như chỉnh lưu, tuy nhiên ngoài ựiều kiện ựiện áp ựặt lên bản thân thyristor thuận chiều, còn yêu cầu thêm một xung ựiện áp ựặt lên cực ựiều khiển. Xung này có thể không cần kéo dài mà thyristor vẫn mở cho ựến khi ựiều kiện thuận chiều ựiện áp không còn nữạ Sang chu kỳ mới, ựiện áp thuận chiều nhưng mạch cũng chỉ mở khi có xung ựưa ựến cực ựiều khiển. Rõ ràng, khi thay ựổi thời ựiểm phát xung ở mỗi chu kỳ, ta có thể thay ựổi ựược dạng của ựường