Chương 11 Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phảng kháng

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Nội dung Text: Chương 11 Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phảng kháng

159 TÆÛ ÂÄÜNG ÂIÃÖU CHÈNH ÂIÃÛN AÏP Chæång 11: VAÌ CÄNG SUÁÚT PHAÍN KHAÏNG I. KHAÏI NIÃÛM CHUNG: Duy trç âiãûn aïp bçnh thæåìng laì mäüt trong nhæîng biãûn phaïp cå baín âãø âaím baío cháút læåüng âiãûn nàng cuía hãû thäúng âiãûn. Âiãûn aïp giaím tháúp quaï mæïc coï thãø gáy nãn âäü træåüt quaï låïn åí caïc âäüng cå khäng âäöng bäü, dáùn âãún quïa taíi vãö cäng suáút phaín khaïng åí caïc nguäön âiãûn. Âiãûn aïp giaím tháúp cuîng laìm giaím hiãûu quaí phaït saïng cuía caïc âeìn chiãúu saïng, laìm giaím khaí nàng truyãön taíi cuía âæåìng dáy vaì aính hæåíng âãún âäü äøn âënh cuía caïc maïy phaït laìm viãûc song song. Âiãûn aïp tàng cao coï thãø laìm giaì cäùi caïch âiãûn cuía thiãút bë âiãûn (laìm tàng doìng roì) vaì tháûm chê coï thãø âaïnh thuíng caïch âiãûn laìm hæ hoíng thiãút bë. Âiãûn aïp taûi caïc âiãøm nuït trong hãû thäúng âiãûn âæåüc duy trç åí mäüt giaï trë âënh træåïc nhåì coï nhæîng phæång thæïc váûn haình håüp lê, chàóng haûn nhæ táûn duûng cäng suáút phaín khaïng cuía caïc maïy phaït hoàûc maïy buì âäöng bäü, ngàn ngæìa quaï taíi taûi caïc pháön tæí trong hãû thäúng âiãûn, tàng vaì giaím taíi håüp lê cuía nhæîng âæåìng dáy truyãön taíi, choün tyí säú biãún âäøi thêch håüp åí caïc maïy biãún aïp ... Âiãûn aïp cuîng coï thãø âæåüc duy trç nhåì caïc thiãút bë tæû âäüng âiãu chènh kêch tæì (TÂK) ö cuía caïc maïy phaït âiãûn vaì maïy buì âäöng bäü, caïc thiãút bë tæû âäüng thay âäøi tyí säú biãún âäøi cuía maïy biãún aïp, caïc thiãút bë tæû âäüng thay âäøi dung læåüng cuía caïc tuû buì ténh ... II. THIÃÚT BË TÂK: Thiãút bë tæû âäüng âiãöu chènh kêch tæì (TÂK) âæåüc sæí duûng âãø duy trç âiãûn aïp theo mäüt âàûc tênh âënh træåïc vaì âãø phán phäúi phuû taíi phaín khaïng giæîa caïc nguäön cung cáúp trong tçnh traûng laìm viãûc bçnh thæåìng cuía hãû thäúng âiãûn. II.1. Caïc nguyãn tàõc thæûc hiãûn tæû âäüng âiãöu chènh kêch tæì: Maïy phaït âæåüc âàûc træng bàòng sæïc âiãûn âäüng EF vaì âiãûn khaïng XF (hçnh 11.5). Aïp âáöu cæûc maïy phaït âæåüc xaïc âënh theo biãøu thæïc : . . . U F = E F − jI F X F (11.2) Nãúu EF = const, khi IF thay âäøi thç UF thay âäøi, âãø giæî UF = const thç phaíi thay âäøi EF tæïc laì thay âäøi kêch tæì maïy phaït. Theo nguyãn tàõc taïc âäüng, thiãút bë tæû âäüng âiãöu chènh âiãûn aïp âæåüc chia thaình 3 nhoïm: •Âiãöu chènh âiãûn aïp theo âäü lãûch cuía âaûi læåüng âæåüc âiãöu chènh (vê duû, theo âäü lãûch cuía UF). • Âiãöu chènh âiãûn aïp tuìy thuäüc vaìo taïc âäüng nhiãùu (vê duû, theo doìng âiãûn cuía maïy phaït IF , theo goïc ϕ giæîa âiãûn aïp vaì doìng âiãûn cuía maïy phaït, ...).
160 • Âiãöu chènh âiãûn aïp theo âäü lãûch cuía âaûi læåüng âæåüc âiãöu chènh vaì theo taïc âäüng nhiãùu. Hçnh 11.5 : Så âäö thay thãú vaì âäö thë veïctå âiãûn aïp cuía maïy phaït Âäúi våïi caïc maïy phaït âiãûn duìng maïy kêch thêch mäüt chiãöu, caïc thiãút bë âiãöu chènh âiãûn aïp coï thãø chia thaình 2 nhoïm: a) Thay âäøi kêch tæì maïy phaït nhåì thay âäøi RKT trong maûch cuäün kêch tæì WKT cuía maïy kêch thêch KT mäüt caïch tæì tæì nhåì con træåüt (hçnh 11.6 a) hoàûc näúi tàõt mäüt pháön RKT theo chu kyì (hçnh 11.6 b). Hçnh 11.6 : Thay âäøi kêch tæì maïy phaït nhåì thay âäøi RKT b) Thay âäøi kêch tæì maïy phaït nhåì doìng kêch tæì phuû IKTf tyí lãû våïi ∆U hoàûc IF hoàûc caí 2 âaûi læåüng ∆U vaì IF. Doìng kêch tæì phuû coï thãø âæa vaìo cuäün kêch tæì chênh WKT (hçnh 11.7 a) hoàûc cuäün kêch tæì phuû WKTf (hçnh 11.7 b) cuía maïy kêch thêch.
161 Hçnh 11.7 : Thay âäøi kêch tæì maïy phaït nhåì doìng kêch tæì phuû II.2. Compun doìng âiãûn: Thiãút bë compun doìng âiãûn taïc âäüng theo nhiãùu doìng âiãûn IF cuía maïy phaït. Så âäö cáúu truïc cuía thiãút bë compun kêch tæì maïy phaït nhæ hçnh 11.8. Doìng thæï cáúp I2 cuía BI tyí lãû våïi doìng IF. Doìng naìy biãún âäøi qua maïy biãún aïp trung gian BTG, âæåüc chènh læu vaì âæåüc âæa vaìo cuäün kêch tæì WKT cuía maïy kêch thêch. Doìng âaî âæåüc chènh læu IK goüi laì doìng compun âi vaìo cuäün WKT cuìng hæåïng våïi doìng IKT tæì maïy kêch thêch. Nhæ váûy doìng täøng (IKT + IK) trong cuäün kêch tæì WKT cuía maïy kêch thêch phuû thuäüc vaìo doìng IF cuía maïy phaït. Biãún aïp BTG âãø caïch ly maûch kêch tæì cuía maïy kêch thêch våïi maûch thæï BI coï âiãøm näúi âáút, ngoaìi ra nhåì choün hãû säú biãún âäøi thêch håüp coï thãø phäúi håüp doìng thæï I2 cuía BI våïi doìng compun IK. Biãún tråí âàût Râ âãø thay âäøi mäüt caïch âãöu âàûn doìng IK khi âæa thiãút bë compun vaìo laìm viãûc, cuîng nhæ khi taïch noï ra. Hçnh 11.8 : Så âäö cáúu truïc cuía thiãút bë compun kêch tæì maïy phaït
162 Hçnh 11.9 : Âàûc tênh thay âäøi âiãûn aïp UF cuía maïy phaït æïng våïi caïc cosϕ khaïc nhau Æu âiãøm cuía thiãút bë compun laì âån giaín, taïc âäüng nhanh. Nhæng coï mäüt säú nhæåüc âiãøm: • Compun taïc âäüng theo nhiãùu, khäng coï phaín häöi âãø kiãøm tra vaì âaïnh giaï kãút quaí âiãöu chènh. • Âäúi våïi så âäö näúi compun vaìo cuäün kêch tæì WKT cuía maïy kêch thêch nhæ hçnh 11.7a, khi IF< IFmin thç UF thay âäøi giäúng nhæ træåìng håüp khäng coï compun (hçnh 11.9). Doìng IFmin goüi laì ngæåîng cuía compun. Thæåìng IFmin = (10 ÷ 30)%IFâm. Tuy nhiãn maïy phaït thæåìng khäng laìm viãûc våïi phuû taíi nhoí nhæ váûy nãn nhæåüc âiãøm naìy coï thãø khäng cáön phaíi quan tám. • Compun khäng phaín æïng theo sæû thay âäøi cuía âiãûn aïp vaì cosϕ, do váûy khäng thãø duy trç mäüt âiãûn aïp khäng âäøi trãn thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït. Trãn hçnh 1.19 laì âàûc tênh thay âäøi âiãûn aïp UF theo IF. Ta tháúy våïi cuìng mäüt giaï trë IF, thiãút bë compun seî âiãöu chènh âiãûn aïp UF âãún nhæîng giaï trë khaïc nhau æïng våïi caïc træåìng håüp cosϕ khaïc nhau. Hçnh 11.10 : Så âäö cáúu truïc cuía correctå âiãûn aïp
163 II.3. Correctå âiãûn aïp: Correctå âiãûn aïp laì thiãút bë tæû âäüng âiãöu chènh kêch tæì taïc âäüng theo âäü lãûch âiãûn aïp, thæåìng âæåüc duìng kãút håüp våïi thiãút bë compun kêch tæì âãø âiãöu chènh âiãûn aïp åí âáöu cæûc maïy phaït mäüt caïch hiãûu quaí. Hçnh 11.10 laì så âäö cáúu truïc cuía correctå âiãûn aïp, trong âoï bao gäöm: bäü pháûn âo læåìng ÂL vaì bäü pháûn khuyãúch âaûi KÂ. Bäü pháûn âo læåìng ÂL näúi våïi maïy biãún âiãûn aïp BU qua tæû ngáùu âàût TNÂ. Khi âiãûn aïp thay âäøi, bäü pháûn âo læåìng ÂL seî phaín æïng vaì âiãöu khiãøn sæû laìm viãûc cuía bäü pháûn khuyãúch âaûi KÂ. Tæû ngáùu âàût TNÂ âãø thay âäøi mæïc âiãûn aïp maïy phaït cáön phaíi duy trç båíi correctå. Bäü pháûn khuyãúch âaûi KÂ cuîng âæåüc cung cáúp tæì BU vaì âæa doìng correctå âaî âæåüc chènh læu IC vaìo cuäün kêch tæì phuû WKTf cuía maïy kêch thêch. Doìng IC âi qua cuäün kêch tæì phuû cuìng hæåïng våïi doìng trong cuäün kêch tæì chênh WKT cuía maïy kêch thêch. Bäü pháûn âo læåìng gäöm 2 pháön tæí (hçnh 11.11a): pháön tæí tuyãún tênh TT vaì pháön tæí khäng tuyãún tênh KTT. Pháön tæí tuyãún tênh TT taûo nãn doìng âiãûn tuyãún tênh ITT tyí lãû våïi âiãûn aïp UF cuía maïy phaït, pháön tæí khäng tuyãún tênh KTT taûo nãn doìng âiãûn IKTT phuû thuäüc mäüt caïch khäng tuyãún tênh vaìo âiãûn aïp UF cuía maïy phaït (hçnh 11.11b). Hçnh 11.11 : Bäü pháûn âo læåìng a) Så âäö khäúi chæïc nàng b) Âàûc tênh quan hãû cuía doìng ITT vaì IKTT våïi aïp âáöu vaìo Bäü pháûn âo læåìng laìm viãûc theo nguyãn tàõc so saïnh doìng ITT vaì IKTT. Tæì âàûc tênh trãn hçnh 11.11b ta tháúy ràòng: khi UF = U0 (U0 laì mäüt âiãûn aïp xaïc âënh trãn thanh goïp näúi maïy phaït), doìng ITT = IKTT, luïc áúy seî coï doìng ICmin nhoí nháút âæa ra tæì correctå. Khi UF giaím, vê duû giaím âãún U1 thç ITT > IKTT vaì tên hiãûu tæì bäü pháûn âo læåìng ÂL seî âiãöu khiãøn bäü pháûn khuyãúch âaûi KÂ laìm tàng doìng IC âæa vaìo cuäün kêch tæì phuû WKTf cuía maïy kêch thêch âãø tàng UF lãn. Khi âiãûn aïp UF tàng, vê duû tàng tåïi U2 thç IKTT > ITT, luïc naìy cuîng xuáút hiãûn doìng IC > ICmin laìm tàng UF thãm næîa. Âãø ngàn ngæìa correctå taïc âäüng khäng âuïng nhæ váûy, trong så âäö cuía correctå coï bäú trê mäüt pháön tæí khoïa khi IKTT>ITT. Âàûc tênh cuía correctå laì quan hãû giæîa doìng IC våïi âiãûn aïp trãn thanh goïp näúi maïy phaït nhæ hçnh 11.12. Âiãøm a, tæång æïng våïi khi IC = IC max, xaïc âinh khaí nàng tàng cæåìng kêch tæì låïn nháút coï thãø âaím baío båíi correctå. Doìng IC min taûi âiãøm d xaïc âënh khaí nàng giaím kêch tæì tháúp
164 nháút khi UF tàng. Sæû giaím tháúp cuía âàûc tênh åí âoaûn ac laì do âiãûn aïp nguäön cung cáúp cho correctå bë giaím tháúp cuìng våïi sæû giaím tháúp UF. Âoaûn de nàòm ngang do taïc duûng cuía pháön tæí khoïa khi IKTT > ITT. Så âäö correctå âaî khaío saït trãn laì loaûi mäüt hãû thäúng. Âáöu ra cuía correctå mäüt hãû thäúng thæåìng näúi nhæ thãú naìo âãø IC âi qua cuäün kêch tæì phuû WKTf thuáûn chiãöu våïi doìng IKT trong cuäün kêch tæì chênh WKT. Correctå näúi nhæ váûy âæåüc goüi laì correctå thuáûn. Trong mäüt säú træåìng håüp ngæåìi ta näúi âáöu ra cuía correctå thãú naìo âãø doìng IC âi qua cuäün WKTf ngæåüc hæåïng våïi doìng IKT trong cuäün kêch tæì chênh WKT. Hçnh 11.12 : Âàûc tênh cuía correctå Correctå näúi nhæ váûy âæåüc goüi laì correctå nghëch. ÅÍ nhæîng maïy phaït thuíy âiãûn cäng suáút låïn, ngæåìi ta duìng correctå 2 hãû thäúng (hçnh 11.13a) bao gäöm 2 correctå mäüt hãû thäúng. Mäüt hãû thäúng laì correctå thuáûn âæa doìng vaìo cuäün WKTf1 thuáûn chiãöu våïi doìng trong cuäün WKT . Hãû thäúng thæï 2 laì correctå nghëch âæa doìng vaìo cuäün WKTf2 theo hæåïng ngæåüc laûi. Âàûc tênh cuía correctå 2 hãû thäúng (hçnh 11.13b) âæåüc læûa choün thãú naìo âãø khi UF giaím thç correctå thuáûn laìm viãûc, coìn khi UF tàng thç correctå nghëch laìm viãûc. Hçnh 11.13 : Så âäö nguyãn lê cuía correctå 2 hãû thäúng CP : thiãút bë compun TNÂ : tæû ngáùu âàût a) Så âäö näúi b) Âàûc tênh cuía correctå II.4. Compun pha: Pháön tæí chênh cuía compun pha laì mäüt maïy biãún aïp âàûc biãût coï tæì hoïa phuû BTP (hçnh 11.14). Trãn loîi cuía BTP bäú trê 2 cuäün så cáúp (cuäün doìng WI vaì cuäün aïp WU), mäüt cuäün thæï cáúp WT vaì mäüt cuäün tæì hoïa phuû WP.
165 Tæì thäng cuía cuäün WI tyí lãû IF, coìn cuía cuäün WU tyí lãû UF. Do âoï, doìng trong cuäün WK tyí lãû våïi täøng caïc thaình pháön naìy. Doìng naìy âæåüc chènh læu vaì âæa vaìo cuäün kêch tæì cuía maïy kêch thêch. Nhæ váûy, compun pha thæûc hiãûn viãûc âiãöu chènh kêch tæì maïy phaït khäng chè theo doìng âiãûn, maì coìn theo âiãûn aïp vaì goïc lãûch pha giæîa chuïng. Nhåì âoï âaím baío hiãûu quaí âiãöu chènh cao. Tuy nhiãn compun pha laì mäüt thiãút bë taïc âäüng theo nhiãùu nãn khäng thãø giæî khäng âäøi âiãûn aïp cuía maïy phaït, do âoï cáön coï hiãûu chènh phuû. Viãûc hiãûu chènh âiãûn aïp âæåüc thæûc hiãûn nhåì correctå cung cáúp doìng IC cho cuäün tæì hoïa phuû WP cuía BTP. Hçnh 11.14 : Så âäö cáúu truïc cuía comun pha III. ÂIÃÖU CHÈNH VAÌ PHÁN PHÄÚI CÄNG SUÁÚT PHAÍN KHAÏNG GIÆÎA CAÏC MAÏY PHAÏT ÂIÃÛN LAÌM VIÃÛC SONG SONG: Khi thay âäøi kêch tæì cuía maïy phaït âiãûn laìm viãûc song song våïi caïc maïy phaït khaïc, cäng suáút phaín khaïng cuía noï cuîng thay âäøi theo. Vç váûy váún âãö âiãöu chènh kêch tæì cuía maïy phaït coï liãn quan chàût cheî våïi váún âãö âiãöu chènh vaì phán phäúi cäng suáút phaín khaïng trong hãû thäúng âiãûn læûc. Âiãöu chènh âiãûn aïp coï thãø âæåüc thæûc hiãûn theo âàûc tênh âäüc láûp hoàûc âàûc tênh phuû thuäüc (hçnh 11.15). Dæåïi âáy ta seî xeït âãún mäüt säú træåìng håüp sæí duûng TÂK Hçnh 11.15 : Âàûc tênh âiãöu chènh âiãûn aïp âãø tæû âäüng hoïa quaï trçnh âiãöu chènh âiãûn 1 - âäüc láûp 2 - phuû thuäüc aïp vaì cäng suáút phaín khaïng.
166 Hçnh 11.16 : Hai maïy phaït laìm viãûc song song taûi thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït a) Så âäö b) Âàûc tênh âiãöu chènh III.1. Træåìng håüp 2 maïy phaït laìm viãûc song song näúi chung åí thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït: Giaí thiãút caïc maïy phaït coï âàûc tênh âiãöu chènh nhæ hçnh 11.16, hai maïy phaït coï chung U’F æïng våïi I’F1 vaì I’F2. Khi taíi tàng thç UF giaím âãún U”F æïng våïi I”F1 vaì I”F2 . Âãø âaím baío giæî khäng âäøi sæû phán phäúi cäng suáút phaín khaïng giæîa caïc maïy phaït laìm viãûc song song theo mäüt tyí lãû âënh træåïc thç âiãöu kiãûn cáön vaì âuí laì åí âiãøm näúi chung caïc maïy phaït phaíi coï âàûc tênh âiãöu chènh phuû thuäüc. ∆I F1 tgα1 K PT1 = = ∆I F 2 tgα 2 K PT 2 KPT : Hãû säú phuû thuäüc, âàûc træng cho âäü däúc cuía âàûc tênh. KPT nhoí thç âäü däúc âàûc tênh êt vaì ∆IF låïn, tæïc cäng suáút phaín khaïng phán phäúi tyí lãû nghëch våïi KPT III.2. Træåìng håüp hai maïy phaït laìm viãûc song song näúi chung qua maïy biãún aïp: Nãúu caïc maïy phaït laìm viãûc song song näúi chung qua maïy biãún aïp (hçnh 11.17) thç màûc duì âàûc tênh âiãöu chènh cuía Hçnh 11.17 : Hai maïy phaït chuïng laì âäüc láûp, tyí lãû phán phäúi cäng laìm viãûc song song näúi chung suáút phaín khaïng giæîa chuïng váùn äøn âënh qua maïy biãún aïp vç åí âiãøm näúi chung âàûc tênh âiãöu chènh
167 cuía chuïng laì phuû thuäüc. UF1 = UF2 = hàòng säú UTG = UF1 - IF1.XB1 = UF2 - IF2.XB2 ≠ hàòng säú Khi cäng suáút phaín khaïng thay âäøi, tæïc khi IF∑ vaì tæång æïng IF1 vaì IF2 thay âäøi thç UTG thay âäøi, do váûy chè cáön taûi âiãøm näúi chung cuía caïc maïy phaït coï âàûc tênh phuû thuäüc thç sæû phán bäú cäng suáút phaín khaïng giæîa chuïng laì äøn âënh. IV. ÂIÃÖU CHÈNH ÂIÃÛN AÏP TRONG MAÛNG PHÁN PHÄÚI: Âiãûn aïp trãn thanh goïp haû aïp cuía traûm (hçnh 11.18) laì: ⎛ Pr + Qx ⎞ 1 UB = ⎜ UF − ⎟ ⎝ U 'B ⎠ k trong âoï: UF : âiãûn aïp trãn thanh goïp âáöu cæûc cuía maïy phaït. U’B : âiãûn aïp trãn thanh goïp cao aïp cuía traûm. r , x : täøng âiãûn tråí taïc duûng, phaín khaïng cuía âæåìng dáy vaì maïy biãún aïp. k : tyí säú biãún âäøi cuía maïy biãún aïp. Tæì biãøu thæïc trãn coï thãø kãút luáûn ràòng, viãûc âiãöu chènh âiãûn aïp UB cung cáúp cho caïc häü tiãu thuû coï thãø thæûc hiãûn âæåüc bàòng caïch: - thay âäøi UF (nhåì sæí duûng TÂK). - thay âäøi tyí säú biãún âäøi k cuía maïy biãún aïp - thay âäøi cäng suáút phaín khaïng Q truyãön trãn âæåìng dáy bàòng caïch âiãöu chènh kêch tæì cuía maïy buì hay âäüng cå âäöng bäü, hoàûc âoïng càõt bäü tuû buì åí traûm. Hçnh 11.18 : Så âäö maûng âãø giaíi thêch nguyãn tàõc âiãöu chènh âiãûn aïp * Tæû âäüng âiãöu khiãøn bäü tuû buì åí traûm: Xeït mäüt så âäö âiãöu chènh âiãûn aïp bàòng bäü tuû buì âàût åí traûm giaím aïp. Viãûc âiãöu khiãøn caïc bäü tuû âæåüc thæûc hiãûn theo mäüt chæång trçnh âënh træåïc, vê duû nhåì âäöng häö âiãûn. Trãn hçnh 11.20, khi tiãúp âiãøm cuía âäöng häö âiãûn ÂH âoïng vaìo mäüt thåìi âiãøm âàût træåïc thç råle thåìi gian 1RT taïc âäüng âoïng tiãúp âiãøm 1RT1, cuäün âoïng CÂ coï âiãûn, maïy càõt âoïng laûi âæa bäü tuû buì vaìo laìm viãûc. Khi âoïng maïy càõt thç caïc tiãúp âiãøm phuû liãn âäüng cuía noï cuîng chuyãøn maûch âãø måí maûch cuäün dáy råle 1RT vaì âoïng maûch cuäün dáy råle 2RT sàôn saìng cho thao taïc càõt bäü tuû ra sau âoï.
168 Hçnh 11.20 : Så âäö tæû âäüng âoïng càõt bäü tuû buì Âãún thåìi âiãøm cäng suáút phaín khaïng tiãu thuû giaím xuäúng thç tiãúp âiãøm ÂH laûi kheïp, råle thåìi gian 2RT laìm viãûc vaì maïy càõt seî càõt ra. Hai råle thåìi gian 1RT vaì 2RT cáön coï thåìi gian âoïng trãù nhàòm muûc âêch mäùi láön âoïng tiãúp âiãøm ÂH chè keìm theo mäüt thao taïc âoïng hoàûc càõt bäü tuû. Khi baío vãû BV cuía bäü tuû taïc âäüng thç råle RG coï âiãûn, tiãúp âiãøm RG2 âoïng laûi âãø tæû giæî, tiãúp âiãøm RG3 måí maûch cuäün âoïng CÂ cuía maïy càõt, tiãúp âiãøm RG1 âoïng âæa âiãûn vaìo cuäün càõt CC vaì maïy càõt seî càõt bäü tuû ra. Nuït áún N âãø giaíi træì tæû giæî cuía råle RG.