CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
3.3.3 Thiết bị bù ngang có điều khiển (SVC)
a) Cấu tạo cơ bản của SVC
Thiết bị bù ngang có điều khiển trong trường hợp chung được cấu tạo tư 3 phần tử cơ bản:
Thyristor controlled reactor (TCR) là cuộn kháng có điều khiển bằng thyristor. TCR có điều chỉnh liên tục dung lượng bù bằng cách thay đổi góc mở của thyristor một cách liên tục tư
Hình 3.11 Nguyên lý cấu tạo SVC
Cấu tạo của SVC gồm 3 phần tử cơ bản như hình trên đó là 3 thiết bị: + cuộn kháng điều khiển TCR (thyristor controlled reactor) có thể điều chỉnh liên tục dung lượng bù bằng cách thay đổi góc mở thyristor
+ Cuộn kháng đóng cắt TSR (thyrirstor switched reactor) bằng thyristor TSR chỉ có thể đóng hoặc mở bằng thyristo khi đó XK2 nhận 1 trong 2 giá trị sau (XK2=0 hoặc XK2= XKmax).
+ Tụ điện đóng cắt TSC (thyristor switched cappacitior) điện dung của tụ chỉ có thể thay đổi là 0 hoặc XCmax.
Phối hợp điều khiển dòng qua điện kháng XK1 của bộ TCR với việc đóng mở cuộn kháng XK2 của bộ TSR và điện dung XC của bộ TSC, SVC có khả năng điều khiển lượng CSPK trao đổi với hệ thống tư Qmin(<0) đến Qmax(>0). Điện dẫn phản kháng của bộ TCR có thể xác định theo góc mở của thyristor [3.4] như sau:
Tư đó có thể xác định điện dẫn phản kháng của cả bộ SVC như sau:
Bằng cách điều khiển TCR và đóng mở TSR hoặc TSC thích hợp cho phép điều khiển SVC bù một lượng CSPK cho hệ thống điện trong phạm vi
Trong đó: Khi đó : SVC thực hiện bù CSPK dẫn đến điện áp tăng lên. Khi : SVC tiêu thụ CSPK dẫn đến điện áp trên đường dây giảm xuống +SVC là thiết bị tự động điều chỉnh điện kháng, được chế tạo để điều chỉnh điện áp tại các nút đặt SVC và điều chỉnh CSPK.
+ Nếu hệ thống thưa CSPK hay điện áp nút cao hơn giá trị cho phép, SVC sẽ đóng vai trò là các kháng bù ngang.Khi đó, SVC sẽ tiêu thụ CSPK tư hệ thống và hạ thấp điện áp tại nút điều chỉnh.
+ Một SVC điển hình gồm các tụ bù ngang được điều khiển bằng các đóng cắt, kết nối với cuộn dây điện cảm được điều chỉnh bằng thyristor.Nhờ
Chương 3. Các phương pháp bù công suất phản kháng
việc thay đổi góc dẫn của thyristor mà điện kháng cua SVC có thể thay đổi liên tục được. Do đó, CSPK của lưới điện có thể bơm vào hoặc hút liên tục.
+ Theo cấu trúc này, các tụ điện sẽ điều chỉnh thô, sau đó các TCR(thyristor controlled reactor) sẽ điều chỉnh giá trị cảm kháng, kết quả là giá trị điện kháng đẳng trị là giá trị liên tục. Điều chỉnh trơn hơn và linh hoạt hơn có thể thực hiện bằng cách sử dụng bộ tụ điện được đóng cắt bằng thyristor hay TCCS (thyristor controlled capacitor switching).
+ Các tải cảm kháng thay đổi nhanh trong mạch (ví dụ như lò điện) có thể làm biến đổi dạng sóng điều hòa của điện áp. Và do đó, các bộ lọc điện tử công suất lớn được sử dụng để làm trơn điện áp. Bản thân các bộ lọc sóng điều hòa này lại có tính dung, do đó, chúng cung cấp CSPK cho lưới điện.
Nguyên lý làm việc của SVC: khi tín hiệu điều chỉnh góc mở lấy tư phía điện áp cao qua biến điện áp TU, qua bộ tự động điều chỉnh (TĐC) điều khiển các TSC cà TSR để điều chỉnh thô, sau đó điều chỉnh TCR để lợi dụng tính chất điều chỉnh liên tục của nó để điều chỉnh CSPK qua SVC đến trị số thích hợp. Trong phạm vi thay được CSPK, điện áp tại nơi lắp đặt SVC sẽ được giữ là hằng số.
Hình 3.12 Sơ đồ giải thích nguyên lý làm việc của SCV.
Do đó có thể thay đổi thông số của thiết bị điện có điều khiển, mà nâng cao đáng kể hiệu quả bù CSPK trong hệ thống điện. Nếu so với máy bù đồng bộ là một thiết bị phổ biến thì SVC có quán tính nhỏ, độ bền, không gây tổn thất và ít phải chăm sóc bảo quản khi vận hành.SVC không chỉ làm việc điều chỉnh điện áp mà nó còn giữ nhiệm vụ ổn định, nâng cao chất lượng của hệ thống.
b) Hoạt động của thiết bị bù ngang có điều khiển SVC
+ Đặc tính điều chỉnh của SVC
Như đã biết phần tử đáng chú ý nhất của SVC là TCR.Nhờ có TCR trị số của SVC thay đổi liên tục.Tác động cho TCR đặt vào cực điều khiển của các thyristor.Nhờ thay đổi góc mở thyristor mà dòng điện qua kháng được thay đổi liên tục tư 0 đến trị số cực đại, tương đương với CSPK trên SVC.
Đặc tính điều chỉnh của SVC có thể xây dựng nguyên lý làm việc của thyristor. Dưới đây mô tả sơ đồ và hoạt động của thyristor: Loại 1 thyristor và loại 2 thyristor mắc song song ngược.
Thyristor hoạt động tương tự như chỉnh lưu,ngoài điều kiện điện áp đặt lên bản thân thyrsitor thuận chiều, còn yêu cầu thêm 1xung điện áp đặt lên cực điều khiển Xung này có thể không cần kéo dài mà thyristor vẫn mở cho đến khi điều kiện thuận chiều điện áp không còn nữa. Sang chu kỳ mới, điện áp thuận chiều nhưng mạch chỉ mở khi có xung đưa đến cực điều khiển. Khi thay đổi thời điểm phát xung ở mỗi chu kỳ, ta có hể thay đổi đường cong dòng điện. Nếu coi thành phần cơ bản của dòng điện là thành phần làm việc, thì biên độ của thành phần này thay đổi theo góc mở thyristor. Khi thyristor mở hoàn toàn (góc mở ) biên độ của thành phần cơ bản sẽ lớn nhất (bằng dòng ban đầu), khi góc mở dòng qua mạch bằng 0. Còn khi thay đổi đột ngột góc mở sang ta nhận được trạng thái đóng cắt của 2 phần tử TSC và TSR để thấy rõ ta xét sơ đồ cơ bản của cuộn kháng có điều khiển bằng thyristor –góc pha. Mỗi nhánh của 3 pha bao gồm cuộn dây điện cảm L nối tiếp với hệ thống 2 thyristor mắc song song
Chương 3. Các phương pháp bù công suất phản kháng
ngược(TCR). Các thyristor T1 và T2 sẽ thay phiên nhau làm việc ứng với mỗi chu kỳ điện áp.
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thyristor
+ Đặc tính làm việc của SVC
Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện.SVC làm nhiệm vụ tự động điều chỉnh giữa nguyên điện áp nút. Tín hiệu điều khiển là độ lệch điện áp đo được tư TU, tín hiệu này điều khiển góc mở của các thyristor làm thay đổi trị số cơ bản dòng điện qua kháng nhờ đó công suát tiêu thụ (CSPK) trên SVC thay đổi. Khi điện áp tăng dụng điều chỉnh làm dòng điện tăng, công suất tiêu thụ bởi SVC lớn hơn sẽ hạ điện áp nút. Khi điện áp bị giảm thấp, dòng điện qua kháng giảm, SVC giảm công suất tiêu thụ (hoặc phát CSPK lên điện áp có giá trị dung) nhờ đó nâng cao được điện áp. Hình sơ đồ biểu diễn đặc tính làm việc của SVC với đặc tính điều chỉnh
Hình 3.14 Sơ đồ biểu diễn đặc tính làm việc của SVC
Hình 3.15 Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp
Chương 3. Các phương pháp bù công suất phản kháng
hạ áp 1 máy đến bộ thyristor rồi xuống cuộn kháng còn một máy đi qua thanh cái đến tủ điện chính ( TĐC), hình 3.15d là đặc tính tổng quát lớn của SVC, SVC trong trường hợp này có thể nhận hoặc phát CSPK. Một cách tương tự ta cũng có đường đặc tính của điện kháng XK theo điện áp hình 3.15a và 3.15c. Ở hình 3.15 đường đặc tính của UKmax và UKmin ngược chiều với QKmax và QKmin.
Trong phạm vi thay đổi được công suất (phạm vi của TCR) điện áp nút được giữ ở trị số U0. Trong thực tế, với mục đích phối hợp điều chỉnh, người ta chế tạo SVC có đặc tính điều chỉnh mềm. Khi đó trong phạm vi điều chỉnh được của công suất, điện áp nút được phép dao động với độ lệch . Nhờ đó độ dốc của đường đặc tính mà trong phạm vi điều chỉnh có thể được phân bố công suất cho các SVC làm việc song song hoặc thiết bị làm việc với công suất khác.