Chương 24: Máy phát điện đồng bộ làm việc song song

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong mỗi nhà máy điện thường đặt ra nhiều máy phát điện đồng bộ và nói chung các nhà máy điện đều làm việc trong một hệ thống điện lực

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 24: Máy phát điện đồng bộ làm việc song song

Ch¬ng 24 M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc song song 24-1. §¹i c¬ng Trong mçi nhµ m¸y ®iÖn thêng cã ®Æt nhiÒu m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé vµ nãi chung c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®Òu lµm viÖc trong mét hÖ thèng ®iÖn lùc. Nh vËy trong mét hÖ thèng ®iÖn lùc cã rÊt nhiÒu m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc song song. ViÖc nèi c¸c m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc chung trong hÖ thèng ®iÖn lùc lµ cÇn thiÕt, v× cã u ®iÓm gi¶m bít vèn ®Çu t ®Æt m¸y ph¸t ®iÖn dù tr÷ ®Ò phßng söa ch÷a vµ sù cè ®Ó ®¶m b¶o an toµn cung cÊp ®iÖn, hoÆc sö dông hîp lý c¸c nguån n¨ng lîng nh cho c¸c tr¹m thuû ®iÖn lµm viÖc víi c«ng suÊt lín trong mïa ma lò ®Ó gi¶m bít c«ng suÊt cña c¸c tr¹m nhiÖt ®iÖn, do ®ã tiÕt kiÖm ®îc than trong thêi gian ®ã, nãi tãm l¹i lµ n©ng cao ®îc c¸c chØ tiªu kinh tÕ vµ kü thuËt khi thiÕt kÕ vµ vËn hµnh. Trong ch¬ng nµy sÏ nghiªn cøu vÊn ®Ò ghÐp c¸c m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc song song víi nhau, ngoµi ra sÏ nghiªn cøu vÊn ®Ò ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn khi nã lµm viÖc trong hÖ thèng ®iÖn lùc cã c«ng suÊt lín vµ khi nã lµm viÖc song song víi mét m¸y ph¸t ®iÖn kh¸c cã c«ng suÊt t¬ng tù. 24-2. GhÐp mét m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc song song Khi ghÐp mét m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc song song víi hÖ thèng ®iÖn lùc hoÆc víi mét m¸y ph¸t ®iÖn kh¸c, ®Ó tr¸nh dßng ®iÖn xung vµ m« men ®iÖn tõ cã trÞ sè rÊt lín cã thÓ g©y ra sù cè ph¸ háng m¸y vµ c¸c thiÕt bÞ kh¸c, g©y rèi lo¹n trong hÖ thèng ®iÖn lùc th× c¸c trÞ sè tøc thêi cña ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn ghÐp vµo vµ cña hÖ thèng ®iÖn lùc ph¶i lu«n lu«n b»ng nhau. Muèn vËy ph¶i b¶o ®¶m c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y: 1) §iÖn ¸p cña m¸y ph¸t U F ph¶i b»ng ®iÖn ¸p cña líi ®iÖn U L. Dieu kien hoa 2) TÇn sè cña m¸y ph¸t f F ph¶i b»ng tÇn sè cña líi ®iÖn f L. 3) Thø tù pha cña m¸y ph¸t ph¶i gièng thø tù pha cña líi ®iÖn. 4) §iÖn ¸p cña m¸y vµ cña líi ph¶i trïng pha víi nhau. NÕu kh«ng ®¶m b¶o ®óng c¸c ®iÒu kiÖn nãi trªn, khi ghÐp song song m¸y ph¸t ®iÖn cã thÓ x¶y ra c¸c sù cè nghiªm träng, thÝ dô nh khi ®ãng cÇu dao mµ ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t vµ cña líi lÖch pha nhau 180 0 th× sÏ t¬ng ®¬ng víi nèi ng¾n m¹ch m¸y ph¸t ®iÖn víi ®iÖn ¸p U F - UL = 2UF, dßng ®iÖn xung khi ®ãng cÇu dao cã thÓ lín gÊp hai lÇn dßng ®iÖn ng¾n m¹ch th«ng thêng, lùc vµ m«men ®iÖn tõ sÏ lín gÊp bèn lÇn, ph¸ háng d©y quÊn, kÕt cÊu thÐp, l âi thÐp, trôc,… cña m¸y ph¸t ®iÖn. Khi ghÐp song song, viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p U F cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ® æi dßng ®iÖn kÝch thÝch cña m¸y, tÇn sè f F cña m¸y ®îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ® æi m«men hoÆc tèc ®é quay cña ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y ph¸t ®iÖn. Sù trïng pha gi÷a ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn vµ cña líi ®iÖn ®îc kiÓm tra 127 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
b»ng ®Ìn, v«nmÐt cã chØ sè kh«ng hoÆc dông cô ®o ®ång bé. Thø tù pha cña m¸y ph¸t ®iÖn thêng chØ ®îc kiÓm tra mét lÇn sau khi l¾p r¸p m¸y vµ hoµ ®ång bé víi líi ®iÖn lÇn ®Çu. ViÖc ghÐp song song m¸y ph¸t ®iÖn vµo hÖ thèng ®iÖn theo c¸c ®iÒu kiÖn nãi trªn gäi lµ hoµ ®ång bé chÝnh x¸c m¸y ph¸t ®iÖn. Trong mét sè trêng hîp cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p hoµ ®ång bé kh«ng chÝnh x¸c ngh Üa lµ kh«ng ph¶i so s¸nh tÇn sè, trÞ sè gãc pha c¸c ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn cÇn ®îc ghÐp song song vµ cña líi ®iÖn. Ph¬ng ph¸p nµy cßn ®îc gäi lµ ph¬ng ph¸p tù ®ång bé. Díi ®©y sÏ lÇn lît xÐt c¸c ph¬ng ph¸p hoµ ®ång bé chÝnh x¸c vµ tù ®ång bé. 24.2.1. C¸c ph¬ng ph¸p hoµ ®ång bé chÝnh x¸c §Ó ghÐp m¸y ph¸t ®iÖn vµo lµm viÖc song song víi líi ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p hoµ ®ång bé chÝnh x¸c, cã thÓ dïng bé hoµ ®ång bé kiÓu ¸nh s¸ng ® Ìn hoÆc bé hoµ ®ång bé kiÓu ®iÖn tõ. 1. Hoµ ®ång bé b»ng bé ®ång bé kiÓu ¸nh s¸ng ®Ìn Ph¬ng ph¸p nµy dïng cho c¸c m¸y ph¸t ®iÖn cã c«ng suÊt nhá vµ ®îc thùc hiÖn hoÆc b»ng kiÓu nèi “tèi” theo s¬ ®å trªn h×nh 24-1a hoÆc b»ng kiÓu ¸nh s¸ng ® Ìn “quay” theo s¬ ®å trªn h×nh 24-1b. A A B B C C 1 1 §Õn FI D1 D2 D2 3 2 3 2 V F2 F2 F1 - - - it2 it1 it2 + + + a) b) H×nh 24-1. S¬ ®å hoµ ®ång bé m¸y ph¸t ®iÖn kiÓu nèi “tèi” (a) vµ kiÓu ¸nh s¸ng ®Ìn “quay” (b) Trong c¸c s¬ ®å trªn h×nh 24-1a, 24-1b, F 1 lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®ang lµm viÖc vµ F 2 lµ m¸y ph¸t ®iÖn cÇn ®em ghÐp song song víi F 1. Bé ®ång bé kiÕu ¸nh s¸ng ®îc h×nh thµnh b»ng c¸c ngän ® Ìn 1, 2 vµ 3. Khi hoµ ®ång bé theo kiÓu nèi “tèi” (h×nh 24-1a), mçi ngän ® Ìn 1, 2, 3 cña bé ®ång bé ®îc nèi gi÷a hai ®Çu t¬ng øng cña cÇu dao D2. Trong qu¸ tr×nh hoµ ®ång bé thêng ph¶i ®iÒu chØnh ®ång thêi ®iÖn ¸p U F vµ tÇn sè fF cña m¸y ph¸t ®iÖn F 2. §iÖn ¸p UF cña m¸y ph¸t ®iÖn ®îc kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn U F = UL (trong ®ã U L lµ ®iÖn ¸p cña líi ®iÖn vµ còng lµ ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn F 1 ®ang lµm viÖc) b»ng v«nmÐt V cã cÇu dao ® æi nèi. TÇn sè vµ thø tù pha ®îc kiÓm tra b»ng bé ®ång bé víi ba ® Ìn 1, 2 vµ 128 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
3. Khi tÇn sè f F ≠ fL th× ®iÖn ¸p UF - UL ®Æt vµo c¸c ®Ìn 1, 2, 3 sÏ cã tÇn sè f F - fL. NÕu thø tù pha cña m¸y ph¸t ®iÖn vµ cña líi ®iÖn gièng nhau th× c¶ ba ngän ® Ìn sÏ lÇn lît cïng tèi vµ cïng s¸ng nh nhau víi tÇn sè f F - fL ®ã. Së dÜ nh vËy lµ v× c¸c ®iÖn ¸p ∆U ®Æt lªn ba ngän ® Ìn chÝnh lµ hiÖu sè c¸c ®iÖn ¸p pha t¬ng øng cña hai h×nh sao ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn F 2 vµ cña líi ®iÖn, quay víi tÇn sè gãc ωF = 2 πfF vµ ωL = 2 πfL nh trªn h×nh 24-2a. Râ rµng lµ khi f F ≠ fL th× c¸c ®iÖn ¸p ®Æt vµo ba ngän ®Ìn sÏ thay ®æi gièng nhau trong ph¹m vi 0 ≤ ∆U ≤ 2UF vµ c¶ ba ®Ìn sÏ cïng s¸ng vµ cïng tèi víi hiÖu tÇn sè f F - fL ®ã. TiÕp tôc ®iÒu chØnh tÇn sè fF cña m¸y ph¸t F2 sao cho chu kú tèi vµ s¸ng b»ng 3 ÷ 5 gi©y vµ chê lóc c¸c ® Ìn t¾t h¼n h¼n øng víi lóc ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn F2 vµ cña líi ®iÖn trïng pha nhau th× cã thÓ ®ãng cÇu dao D2 vµ viÖc ghÐp song song m¸y ph¸t ®iÖn vµo líi ®iÖn ®îc hoµn thµnh. Khi hoµ ®ång bé theo kiÓu ¸nh s¸ng ®Ìn “quay” (h×nh 24- 1b) th× hai trong ba ® Ìn, thÝ dô c¸c ®Ìn 2 vµ 3 ph¶i ®îc nèi vµo c¸c ®Çu kh«ng t¬ng øng cña H×nh 24-2. §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p khi nèi “tèi” cÇu dao D2. (a) vµ khi nèi theo ¸nh s¸ng “quay” (b) Trong qu¸ tr×nh ghÐp song song nÕu thø tù pha gièng nhau th× khi fF ≠ fL c¸c ®Ìn 1, 2, 3 sÏ lÇn lît s¸ng vµ tèi t¹o thµnh ¸nh s¸ng “quay”. V× ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¸c ®Ìn ®ã kh«ng b»ng nhau vµ thay ® æi lÇn lît trong ph¹m vi 0 ≤ ∆U ≤ 2UF nh trªn h×nh 24-2b. Khi f F > fL nÕu ¸nh s¸ng quay theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh th× khi fF < fL ¸nh s¸ng sÏ quay theo chiÒu ngîc l¹i. §iÒu chØnh cho f F = fL vµ tèc ®é ¸nh s¸ng quay thËt chËm (fF ≈ fL) vµ chê khi ® Ìn kh«ng nèi chÐo (®Ìn 1) t¾t h ¼n vµ c¸c ® Ìn nèi chÐo (c¸c ®Ìn 2 vµ 3) s¸ng b»ng nhau øng víi lóc c¸c ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn vµ líi ®iÖn trïng pha th× ®ãng cÇu dao hoµ ®iÖn D2 . CÇn chó ý r»ng khi hoµ ®ång bé b»ng bé ®ång bé kiÓu ® Ìn, nÕu theo s¬ ®å nèi “tèi” mµ kÕt qu¶ ®îc ¸nh s¸ng ″quay” hay nÕu nèi theo s¬ ®å nèi kiÓu ¸nh s¸ng ″quay” mµ kÕt qu¶ ®îc c¶ ba ®Ìn cïng s¸ng vµ cïng tèi th× nh vËy thø tù pha cña m¸y ph¸t ®iÖn kh¸c víi thø tù pha cña líi. Trong trêng hîp ®ã ph¶i tr¸o ® æi hai trong ba ®Çu d©y tøc lµ hai trong ba pha cña m¸y ph¸t ®iÖn víi cÇu dao D2. 2. Hoµ ®ång bé b»ng bé ®ång bé kiÓu ®iÖn tõ Trong c¸c nhµ m¸y ®iÖn cã ®Æt c¸c m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt lín, ®Ó kiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn ghÐp song song m¸y ph¸t ®iÖn vµo líi ®iÖn ngêi ta thêng dïng cét ®ång bé tøc lµ bé ®ång bé kiÓu ®iÖn tõ. Cét ®ång bé gåm ba dông cô ®o nh sau: mét v«nmÐt cã hai kim, mét kim chØ ®iÖn ¸p U L cña líi ®iÖn vµ mét kim chØ ®iÖn ¸p U F cña m¸y ph¸t ®iÖn, mét tÇn sè kÕ cã hai d ·y phiÕn rung ®Ó chØ ®ång thêi tÇn sè f L cña líi vµ fF cña m¸y ph¸t ®iÖn vµ mét dông cô ®o lµm viÖc theo nguyªn lý tõ trêng quay cã kim quay víi tÇn sè fF - fL.Tèc ®é quay phô thuéc vµo trÞ sè f F - fL vµ chiÒu quay cña kim thuËn hay ngîc chiÒu kim ®ång hå tu ú theo fL > fF hoÆc ngîc l¹i. Khi fL = fF vµ 129 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
kim quay thËt chËm (fL ≈ fF ) th× thêi ®iÓm ®ãng cÇu dao lµ lóc kim trïng víi v¹ch th¼ng ®øng vµ híng lªn trªn. ViÖc hoµ ®iÖn ®ång bé chÝnh x¸c m¸y ph¸t ®iÖn ®ßi hái nh©n viªn thao t¸c ph¶i thËt thµnh th¹o vµ tËp trung chó ý cao ®é ®Ó tr¸nh thao t¸c nhÇm l Én, nhÊt lµ khi trong hÖ thèng ®iÖn lùc ®ang cã sù cè. §Ó gi¶m nh Ñ c«ng viÖc cña nh©n viªn thao t¸c vµ tr¸nh nhÇm lÉn cã thÓ x¶y ra sù cè, cã thÓ dïng bé hoµ ®ång bé tù ®éng gióp tù ®éng ®iÒu chØnh UF vµ fF cña m¸y ph¸t vµ tù ®éng ®ãng cÇu dao khi c¸c ®iÒu kiÖn ghÐp song song ®· ®îc b¶o ®¶m. Tuy nhiªn v× khi trong líi ®iÖn cã sù cè, ®iÖn ¸p vµ tÇn sè cña líi lu«n thay ®æi nªn qu¸ tr×nh hoµ ®ång bé tù ®éng thêng kÐo dµi tõ n¨m ®Õn mêi phót hoÆc l©u h¬n. V× vËy gÇn ®©y trong mét sè trêng hîp ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p hoµ tù ®ång bé. 24.2.2. Ph¬ng ph¸p tù ®ång bé ViÖc ghÐp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc song song víi líi ®iÖn theo ph¬ng ph¸p tù ®ång bé ®îc tiÕn hµnh nh sau: ®em quay m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®îc kÝch thÝch (UF = 0) víi d©y quÊn kÝch thÝch ®îc nèi t¾t qua ®iÖn trë triÖt tõ ®Õn tèc ®é sai kh¸c víi tèc ®é ®ång bé kho¶ng 2% råi kh«ng cÇn kiÓm tra tÇn sè, trÞ sè vµ gãc pha cña ®iÖn ¸p cø viÖc ®ãng cÇu dao ghÐp m¸y ph¸t ®iÖn vµo líi ®iÖn. Sau ®ã lËp tøc cho kÝch thÝch m¸y ph¸t ®iÖn vµ do t¸c dông cña m«men ®ång U* bé, m¸y ph¸t ®iÖn ®îc l«i vµo tèc ®é ®ång U* I* bé ( fF = fL), qu¸ tr×nh ghÐp m¸y ph¸t ®iÖn it* lµm viÖc song song trong líi ®iÖn ®îc 3 hoµn thµnh. * I * U =1 2 CÇn chó ý r»ng viÖc ®ãng cÇu dao nèi m¸y ph¸t ®iÖn cha ®îc kÝch thÝch vµo 1 it* líi ®iÖn cã ®iÖn ¸p UL t¬ng ®¬ng víi 0 t trêng hîp ng¾n m¹ch ®ét nhiªn cña líi 160 40 60 120 ®iÖn. V× ngoµi tæng trë cña b¶n th©n m¸y ph¸t ®iÖn cßn cã tæng trë cña c¸c phÇn tö H×nh 24-3. Sù biÕn ®æi cña U, I, it kh¸c cña líi ®iÖn (m¸y biÕn ¸p t¨ng ¸p, cña m¸y ph¸t 100000 KW khi hoµ ®êng d©y…) nªn dßng ®iÖn xung ch¹y ®ång bé tù ®éng vµo líi ®iÖn trong m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng vît qu¸ ba hoÆc bèn lÇn dßng ®iÖn ®Þnh møc. H¬n n÷a v× d©y quÊn kÝch thÝch ®îc nèi qua ®iÖn trë triÖt tõ nªn dßng ®iÖn xung qu¸ ®é gi¶m rÊt nhanh. H×nh 24-3 cho thÊy sù biÕn ® æi U, I vµ it khi ®ãng cÇu dao ghÐp m¸y ph¸t ®iÖn vµo líi ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p tù ®ång bé. Ph¬ng ph¸p tù ®ång bé ®îc phÐp sö dông trong trêng hîp Ixg < 3,5 I®m. 24-3. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®ång bé T¶i cña hé dïng ®iÖn trong líi ®iÖn thêng lu«n thay ® æi theo ®iÒu kiÖn cña s¶n xuÊt hoÆc còng cã thÓ cã trêng hîp tuy t¶i kh«ng thay ® æi nhng do ®iÒu kiÖn vËn hµnh cña líi ®iÖn mµ cÇn thiÕt ph¶i thay ® æi chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c m¸y ph¸t ®iÖn, do ®ã trªn thùc tÕ ph¶i ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. 130 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Ta h·y xÐt vÊn ®Ò ë hai trêng hîp ®iÓn h×nh. Trêng hîp thø nhÊt lµ trêng hîp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc trong hÖ thèng ®iÖn lùc cã c«ng suÊt v« cïng lín víi U, f = const, hay nãi kh¸c ®i t æng c«ng suÊt cña c¸c m¸y ph¸t ®iÖn ®ang lµm viÖc song song trong hÖ thèng rÊt lín so víi c«ng suÊt cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ang ®îc xÐt, do ®ã viÖc ®iÒu chØnh P vµ Q cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ã kh«ng lµm thay ®æi U vµ f cña hÖ thèng ®iÖn. Trêng hîp thø hai lµ trêng hîp chØ cã hai hoÆc vµi m¸y ph¸t ®iÖn cã c«ng suÊt t¬ng ®¬ng lµm viÖc song song vµ sù thay ® æi chÕ ®é lµm viÖc cña mét m¸y sÏ lµm thay ® æi U, f chung cña c¶ c¸c m¸y ph¸t ®iÖn ®ã. 24.3.1. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé 1. Trêng hîp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc trong hÖ thèng ®iÖn c«ng suÊt v« cïng lín ë trêng hîp nµy U vµ f lµ kh«ng ® æi nªn P nÕu gi÷ dßng ®iÖn kÝch thÝch i t kh«ng ®æi th× E Pcb lµ h»ng sè vµ theo biÓu thøc 21-12 th× P lµ ∆P hµm sè cña gãc θ vµ ®êng biÓu diÔn cña nã A B cã d¹ng nh ® · biÕt trªn h×nh 21-9. ë chÕ ®é lµm viÖc x¸c lËp c«ng suÊt t¸c dông P cña m¸y Pm øng víi gãc θ nhÊt ®Þnh ph¶i c©n b»ng víi ∆θ c«ng suÊt c¬ trªn trôc lµm quay m¸y ph¸t θ2 θm 0 θ1 θ ®iÖn. §êng biÓu diÔn c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ s¬ cÊp ®îc biÓu thÞ b»ng ®êng th ¼ng H×nh 24-4. C«ng suÊt t¸c dông song song víi trôc ngang vµ c¾t ®Æc tÝnh gãc ë vµ c«ng suÊt chØnh bé cña m¸y ®iÓm A trªn h×nh 24-4. Nh vËy muèn ®iÒu ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn chØnh c«ng suÊt t¸c dông P cña m¸y ph¸t th× ph¶i thay ®æi gãc θ, nghÜa lµ giao ®iÓm A b»ng c¸ch thay ®æi c«ng suÊt c¬ trªn trôc m¸y. C«ng suÊt t¸c dông cùc ®¹i Pm mµ m¸y ph¸t ®iÖn cã thÓ cung cÊp cho hÖ thèng ®iÖn dP = 0 . ¸p dông ®iÒu kiÖn ®ã ®èi víi biÓu thøc (21-12) cña m¸y ph¸t ®ång øng víi khi dθ bé cùc Èn suy ra ®îc θm = 900 vµ mUE Pm = (24-1) xd Còng nh vËy ®èi víi m¸y cùc låi, tõ (21-12) cã thÓ suy ra ®îc gãc θm x¸c ®Þnh bëi: A 2 + 8B 2 − A cosθ m = 4B 1 1 mUE B = mU 2  −  A= trong ®ã: , x  xd  q xd  mU 2  1  mUE  − 1  sin 2θ m Pm = sin θ m + vµ (24-2) 2  q xd  x xd  131 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Khi ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông cÇn chó ý r»ng m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé chØ lµm viÖc æn ®Þnh tÜnh khi 0 < θ < θm. §Ó thÊy r â ®iÒu ®ã, gi¶ thö r»ng m¸y ®ang lµm viÖc ë giao ®iÓm A øng víi θ1 < θm. NÕu do mét nguyªn nh©n nµo ®ã c«ng suÊt c¬ Pc¬ cña ®éng c¬ s¬ cÊp t¨ng lªn trong mét thêi gian ng¾n, sau ®ã l¹i tr ë vÒ trÞ sè ban ®Çu th× r«to cña c¸c m¸y ph¸t ®iÖn sÏ quay nhanh lªn. Nh vËy gãc θ sÏ t¨ng thªm +∆θ vµ t¬ng øng c«ng suÊt P sÏ t¨ng thªm ∆P. V× lóc ®ã c«ng suÊt c¬ Pc¬ ®· trë vÒ trÞ sè ban ®Çu nªn P + ∆P > Pc¬, kÕt qu¶ lµ r«to sÏ bÞ gh×m vµ m¸y ph¸t ®iÖn tr ë l¹i lµm viÖc ë gãc θ ban ®Çu sau vµi chu k ú dao ®éng. Tr¸i l¹i nÕu m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc x¸c lËp ë θ2 > θm, vÝ dô ë ®iÓm B trªn h×nh 24-4 th× khi c«ng suÊt c¬ thay ® æi nh trªn, gãc θ t¨ng thªm ∆θ sÏ lµm cho P cña m¸y ph¸t ®iÖn gi¶m, nh vËy P < Pc¬, kÕt qu¶ lµ r«to quay nhanh thªm, gãc θ cµng t¨ng vµ m¸y ph¸t ®iÖn sÏ mÊt ®ång bé víi líi ®iÖn. Tõ nh÷ng ®iÒu nãi trªn ta thÊy r»ng, khi ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông mµ muèn gi÷ cho m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc æn ®Þnh th× ph¶i cã ®iÒu kiÖn sau: dP >0 (24-3) dθ dP trong ®ã ®îc gäi lµ c«ng suÊt chØnh bé ®Æc trng cho kh¶ n¨ng gi÷ cho m¸y lµm dθ viÖc ®ång bé trong líi ®iÖn vµ ®îc kÝ hiÖu b»ng Pcb. Tõ c¸c biÓu thøc (21-12) vµ (21-14) suy ra ®îc c«ng suÊt chØnh bé ®èi víi m¸y cùc låi: 1 1 mUE cosθ + mU 2  −  cos 2θ Pcb = (24-4) x  xd  q xd  vµ ®èi víi m¸y cùc Èn: mUE Pcb = cosθ (24-5) xd §êng biÓu diÔn cña c«ng suÊt chØnh bé nh ®êng nÐt ®øt trªn h×nh 24-4. Ta thÊy khi kh«ng t¶i (θ = 0), kh¶ n¨ng chØnh bé tøc kh¶ n¨ng cña ∆P gi÷a c«ng suÊt c¬ ®a vµo m¸y vµ c«ng suÊt t¸c dông ®a ra líi ®iÖn øng víi sù thay ® æi ∆θ lµm cho m¸y ph¸t vÉn duy tr× lµm viÖc ®ång bé víi líi ®iÖn lµ lín nhÊt, cßn khi θ = θm th× kh¶ n¨ng chØnh bé b»ng kh«ng. Trªn thùc tÕ vËn hµnh ®Ó ®Ò phßng trêng hîp U hoÆc E gi¶m hoÆc nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c lµm cho c«ng suÊt P ®a ra líi ®iÖn gi¶m theo nhng v Én duy tr× ®îc ®ång bé, m¸y ph¸t ®iÖn thêng lµm viÖc víi c«ng suÊt ®Þnh møc P®m øng víi θ < 300. Nh vËy kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ®îc x¸c ®Þnh tû sè: Pm km = Pdm gäi lµ hÖ sè n¨ng lùc qu¸ t¶i. 1 §èi víi m¸y cùc Èn k m = sin θ dm 132 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Theo quy ®Þnh th× cÇn ®¶m b¶o km > 1,7 vµ muèn nh vËy th× m¸y ph¶i cã tû sè ng¾n m¹ch K lín, ngh Üa lµ xd ph¶i nhá (hoÆc khe hë lín). CÇn chó ý r»ng khi ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P, do θ thay ®æi nªn c«ng suÊt ph¶n kh¸ng còng thay ®æi theo. 2. Trêng hîp m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt t¬ng tù lµm viÖc song song Gi¶ thö cã hai m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt b»ng nhau lµm viÖc song song. ë trêng hîp nµy, trong ®iÒu kiÖn t¶i cña líi ®iÖn kh«ng ® æi, khi t¨ng c«ng suÊt t¸c dông cña mét m¸y mµ kh«ng gi¶m t¬ng øng c«ng suÊt t¸c dông cña m¸y kia th× tÇn sè cña líi ®iÖn sÏ thay ®æi cho ®Õn khi cã sù c©n b»ng míi vµ khiÕn cho hé dïng ®iÖn ph¶i lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn tÇn sè kh¸c ®Þnh møc. V× vËy, ®Ó gi÷ cho f = const khi t¨ng c«ng su©t t¸c dông cña mét m¸y th× ph¶i gi¶m c«ng suÊt t¸c dông cña m¸y kia. ChÝnh còng b»ng c¸ch ®ã mµ cã thÓ thay ® æi sù ph©n phèi c«ng suÊt t¸c dông gi÷a hai m¸y. 24.3.2. §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn Ta h·y xÐt viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc trong líi ®iÖn v« cïng lín (U, f = const) khi c«ng suÊt t¸c dông cña m¸y ®îc gi÷ kh«ng ®æi. Gi¶ sö m¸y ph¸t ®iÖn cã cùc Èn vµ ®Ó ®¬n gi¶n, bá qua ®iÖn trë d©y quÊn phÇn øng (r = 0). Trong trêng hîp ®ã, ®å thÞ vÐct¬ s.®.®. nh trªn h×nh 24- 5. V× P = mUIcosϕ ≡ OA lµ kh«ng ® æi, vµ víi ®iÒu kiÖn U = const nªn khi thay ® æi Q, mót cña vÐct¬ I lu«n lu«n ë trªn ®êng th ¼ng 1, vu«ng gãc víi vÐct¬ U. Víi mçi trÞ sè cña I sÏ cã mét trÞ sè cña cos ϕ vµ vÏ ®å thÞ vÐct¬ s.®.®. t¬ng øng sÏ x¸c ®Þnh ®îc ®é lín cña vÐct¬ E, tõ ®ã suy ra ®îc dßng ®iÖn kÝch thÝch i t cÇn thiÕt ®Ó sinh ra s.®.®. E. mEU sin θ ≈ P1 = const , trong ®ã U vµ xd kh«ng ® æi nªn P ≡ Còng cÇn chó ý r»ng P = xd Esinθ = OB = const vµ mót cña vÐct¬ E lu«n lu«n n»m trªn ®êng th ¼ng 2 vu«ng gãc víi OB. &′ ThiÕu E0 j I& ′x db I kÝch thÝch m Qu¸ n & j I&x db E0 kÝch thÝch & cosϕ =1 U 2 B θ P = 1,0P®m θ P = 0,5P®m θ' P = 0,25P®m 1 & & A I, I ϕ0 ϕ' it0 A 0 it ϕ B 0 H×nh 24-5. §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n H×nh 24 - 6. §Æc tÝnh h×nh V kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé 133 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
KÕt qu¶ ph©n tÝch cho thÊy muèn ®iÒu chØnh c«ng suÊt kh¸ng Q th× ph¶i thay ®æi kÝch thÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn. Víi mçi trÞ sè cña P = const, thay ®æi Q vµ vÏ ®å thÞ vÐct¬ s.®.®. nh trªn ta x¸c ®Þnh ®îc quan hÖ I = f(it), cßn gäi lµ ®Æc tÝnh h×nh V cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. Thay ®æi c¸c trÞ sè cña P, víi ph¬ng ph¸p nh trªn sÏ thµnh lËp ®îc mét hä c¸c ®Æc tÝnh h×nh V nh trªn h×nh 24- 6. Trªn h×nh vÏ ®êng Am ®i qua c¸c ®iÓm cùc tiÓu cña hä ®Æc tÝnh h×nh V t¬ng øng víi khi cos ϕ = 1. Khu vùc bªn ph¶i cña ®êng Am øng víi t¶i cã tÝnh chÊt c¶m (ϕ > 0) vµ chÕ ®é lµm viÖc qu¸ kÝch thÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn. Khu vùc ë bªn tr¸i cña ®êng ®ã øng víi t¶i cã tÝnh chÊt dung (ϕ < 0) vµ chÕ ®é thiÕu kÝch thÝch cña m¸y. §êng Bn øng víi giíi h¹n lµm viÖc æn ®Þnh víi m¹ng khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é thiÕu kÝch thÝch. ë trªn ta xÐt ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn cùc Èn, nhng tÊt c¶ nh÷ng ph©n tÝch ®ã ®Òu ¸p dông ®îc cho m¸y ph¸t ®iÖn cùc låi. Trong trêng hîp c«ng suÊt cña líi ®iÖn nhá (vÝ dô chØ cã hai m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt b»ng nhau lµm viÖc song song), nÕu t¨ng dßng ®iÖn kÝch thÝch i t cña mét m¸y mµ vÉn gi÷ dßng ®iÖn kÝch thÝch cña m¸y thø hai kh«ng ® æi, th× do c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y 1 t¨ng, t æng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng sÏ t¨ng lµm thay ® æi ®iÖn ¸p U cña líi ®iÖn, ¶nh hëng ®Õn tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh thêng cña hé dïng ®iÖn. Nh vËy, ®Ó duy tr× tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh thêng cña líi ®iÖn víi U = const, khi t¨ng dßng ®iÖn kÝch tÝch cña mét m¸y th× ph¶i gi¶m t¬ng øng dßng ®iÖn kÝch thÝch cña m¸y thø hai. B»ng ph¬ng ph¸p ®ã sÏ thùc hiÖn ®îc sù ph©n phèi l¹i c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q gi÷a hai m¸y ph¸t ®iÖn. ThÝ dô Hai m¸y ph¸t ®iÖn gièng nhau lµm viÖc song song cã ®iÖn tr ë phÇn øng r = 2,18 Ω, ®iÖn kh¸ng ®ång bé x ®b = 62 Ω cïng cung cÊp ®iÖn cho mét t¶i 1830 k W víi cosϕ = 0,83 (chËm sau). §iÖn ¸p ®Çu cùc cña t¶i lµ 13 800 V. §iÒu chØnh kÝch tõ cña hai m¸y sao cho mét m¸y cã dßng ®iÖn ph¶n kh¸ng lµ 40 A. TÝnh: a) Dßng ®iÖn cña mçi m¸y ph¸t ®iÖn. b) S.®.®. E cña mçi m¸y vµ gãc pha gi÷a c¸c s.®.®. ®ã. Gi¶i Dßng ®iÖn t¶i cã trÞ sè: 1830 × 10 3 P I= = = 92,3 A 3U cos ϕ 3 × 13800.0,83 Dßng ®iÖn chËm sau ®iÖn ¸p gãc ϕ = arccos0,83 = 33, 90 BiÓu diÔn dßng ®iÖn díi d¹ng phøc nh sau: I = 92,3∠ − 33,9 0 = 76,8 − j 51,4 A V× c«ng suÊt t¸c dông ph©n phèi ®Òu cho hai m¸y nªn dßng ®iÖn t¸c dông cña mçi m¸y lµ 76,8/2 = 38,4 A. Dßng ®iÖn ph¶n kh¸ng cña m¸y A lµ 40 A, do ®ã: IB = I - IA = 38,4 - j11,4 A 134 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
øng dông biÓu thøc (12-40) ta cã: EA = U + IA(r + jx®b) = EA∠θA 13800 + (38,4 − j 40).(2,18 + j 62) = 10720∠12,22 0 V = 3 Còng nh vËy: EB = U + IB(r + jx®b) = EB∠θB = 9030 ∠15,10 V Gãc lÖch pha gi÷a hai s.®.®. ®ã: θA - θB = 15,10 – 12,220 = 2,880. C©u hái 1. Ph©n tÝch hËu qu¶ x¶y ra ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn khi hoµ ®ång bé mµ kh«ng tho¶ m·n tõng ®iÒu kiÖn ghÐp song song víi líi ®iÖn. 2. V× sao khi hoµ m¸y ph¸t ®iÖn vµo líi b»ng ph¬ng ph¸p tù ®ång bé d©y quÊn kÝch thÝch ph¶i ®îc nèi t¾t qua ®iÖn trë diÖt tõ? 3. Lµm thÕ nµo ®Ó ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. ViÖc ®iÒu chØnh P vµ Q khi m¸y ph¸t lµm viÖc trong líi ®iÖn cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ trong líi cã c«ng suÊt nhá (vÝ dô chØ cã hai m¸y ph¸t ®iÖn cã c«ng suÊt t¬ng ®¬ng lµm viÖc song song) kh¸c nhau nh thÕ nµo ? Bµi tËp Cho hai m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé nèi Y hoµn toµn gièng nhau vµ cã x ®b = 4,5 Ω lµm viÖc song song. T¶i chung ë ®iÖn ¸p 13,2 kV lµ 26000 kW, hÖ sè c«ng suÊt lµ 0,866, ®îc ph©n ®Òu cho hai m¸y. NÕu thay ® æi kÝch thÝch ®Ó ph©n phèi l¹i c«ng suÊt ph¶n kh¸ng sao cho hÖ sè c«ng suÊt cña mét m¸y cos ϕ1 = 1 th× lóc ®ã hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y kia cosϕ2 lµ bao nhiªu ? TÝnh E vµ θ cña mçi m¸y trong trêng hîp ®ã. §¸p sè: cos ϕ2 = 0,64 E1 = 8048,5 V; E2 = 10500 V; θ1 = 18055; θ2 = 14012. 135 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com