thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong sản xuất, chương 23 potx

1
Chương 23: TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN
ÁP VÀ CÔNG SU
ẤT PHẢN KHÁNG
I. Khái niệm chung:
Duy trì điện áp bình thường là một trong những biện pháp cơ
bản để đảm bảo chất lượng điện năng của hệ thống điện. Điện áp
gi
ảm thấp quá mức có thể gây nên độ trượt quá lớn ở các động cơ
không đồng bộ, dẫn đến qúa tải về công suất phản kháng ở các
ngu
ồn điện. Điện áp giảm thấp cũng làm giảm hiệu quả phát sáng
c
ủa các đèn chiếu sáng, làm giảm khả năng truyền tải của đường
dây và
ảnh hưởng đến độ ổn định của các máy phát làm việc song
song.
Điện áp tăng cao có thể làm già cỗi cách điện của thiết bị
đ
iện (làm tăng dòng rò) và thậm chí có thể đánh thủng cách điện
làm hư hỏng thiết bị.
Điện áp tại các điểm nút trong hệ thống điện được duy trì ở
một giá trị định trước nhờ có những phương thức vận hành hợp
lí, chẳng hạn như tận dụng công suất phản kháng của các máy
phát ho
ặc máy bù đồng bộ, ngăn ngừa quá tải tại các phần tử trong
hệ thống điện, tăng và giảm tải hợp lí của những đường dây truyền
tải, chọn tỷ số biến đổi thích hợp ở các máy biến áp
Đ
iện áp cũng có thể được duy trì nhờ các thiết bị tự động điều
chỉnh kích từ (TĐK) của các máy phát điện và máy bù đồng bộ,

các thiết bị tự động thay đổi tỷ số biến đổi của máy biến áp, các
thiết bị tự động thay đổi dung lượng của các tụ bù tĩnh
II. Thiết bị TĐK:
Thiết bị tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) được sử dụng để
duy trì điện áp theo một đặc tính định trước và để phân phối phụ
tải phản kháng giữa các nguồn cung cấp trong tình trạng làm việc
bình thường của hệ thống điện.
II.1. Các nguyên tắc thực hiện tự động điều chỉnh
kích
từ:
Máy phát được đặc trưng bằng sức điện động E
F
và điện
kháng X
F
(hình 11.5). Áp
đầu cực máy phát được xác định theo biểu thức :
. .
.
U
F
 E
F

j I
F
X
F
(11.2
)

2
Nếu E
F
= const, khi I
F
thay đổi thì U
F
thay đổi, để giữ U
F
=
const thì ph
ải thay đổi
E
F
t
ức là thay đổi kích từ máy phát.
Theo nguyên t
ắc tác động, thiết bị tự động điều chỉnh điện
áp
được chia thành 3 nhóm:
<
Điều chỉnh điện áp theo độ lệch của đại lượng được điều
chỉnh (ví dụ, theo độ
lệch của U
F
).
<
Điều chỉnh điện áp tùy thuộc vào tác động nhiễu (ví dụ,
theo dòng điện của máy phát I
F

, theo góc  giữa điện áp và dòng
điện của máy phát, ).
3
< Điều chỉnh điện áp theo độ lệch của đại lượng được điều
chỉnh và theo tác động nhiễu.
Hình 11.5 : Sơ đồ thay thế và đồ thị véctơ điện áp của máy
phát
Đối với các máy phát điện dùng máy kích thích một chiều,
các thiết bị điều chỉnh
điện áp có thể chia thành 2 nhóm:
a) Thay
đổi kích từ máy phát nhờ thay đổi R
KT
trong mạch
cuộn kích từ W
KT
của máy kích thích KT một cách từ từ nhờ con
trượt (hình 11.6 a) hoặc nối tắt một phần R
KT
theo chu k
ỳ (hình
11.6 b).
Hình 11.6 : Thay đổi kích từ máy phát nhờ
thay đổi R
KT
b) Thay đổi kích từ máy phát nhờ dòng kích từ phụ I
KTf
tỷ lệ
với U hoặc I
F

hoặc cả
2 đại lượng U và I
F
. Dòng kích từ phụ có thể đưa vào cuộn kích
t
ừ chính W
KT
(hình
11.7 a) ho
ặc cuộn kích từ phụ W
KTf
(hình 11.7 b) của máy kích
thích.
4
Hình 11.7 : Thay đổi kích từ máy phát nhờ dòng kích từ
phụ
II.2. Compun dòng điện:
Thiết bị compun dòng điện tác động theo nhiễu dòng điện I
F
c
ủa máy phát. Sơ đồ cấu trúc của thiết bị compun kích từ máy phát
như hình 11.8. Dòng thứ cấp I
2
của BI tỷ lệ với dòng I
F
. Dòng này
bi
ến đổi qua máy biến áp trung gian BTG, được chỉnh lưu và được
đưa vào cuộn kích từ W
KT

của máy kích thích. Dòng đã được
ch
ỉnh lưu I
K
gọi là dòng compun đi vào cuộn W
KT
cùng hướng
v
ới dòng I
KT
từ máy kích thích. Như vậy dòng tổng (I
KT
+ I
K
)
trong cu
ộn kích từ W
KT
của máy kích thích phụ thuộc vào dòng
I
F
c
ủa máy phát.
Bi
ến áp BTG để cách ly mạch kích từ của máy kích thích với
mạch thứ BI có điểm nối đất, ngoài ra nhờ chọn hệ số biến đổi
thích hợp có thể phối hợp dòng thứ I
2
c
ủa BI với dòng compun I

K
.
Bi
ến trở đặt R
đ
để
thay đổi một cách đều đặn dòng I
K
khi đưa
thiết bị compun vào làm việc, cũng như khi tách nó ra.
Hình 11.8 : Sơ đồ cấu trúc của thiết bị compun kích từ máy
phát
5
Hình 11.9 : Đặc tính thay đổi điện áp U
F
c
ủa máy phát ứng với các cos khác nhau
Ưu điểm của thiết bị compun là đơn giản, tác động nhanh.
Nhưng có một số nhược
điể
m:
< Compun tác
động theo nhiễu, không có phản hồi để kiểm
tra và đánh giá kết quả điều chỉnh.
< Đối với sơ đồ nối compun vào cuộn kích từ W
KT
của máy
kích thích nh
ư hình
11.7a, khi I

F
< I
Fmin
thì U
F
thay
đổi giống như trường hợp không
có compun (hình 11.9). Dòng I
Fmin
gọi là ngưỡng của compun.
Thường I
Fmin
= (10

30)%I
F
đm
. Tuy nhiên máy phát
thường
không làm vi
ệc với phụ tải nhỏ như vậy nên nhược điểm này có
th
ể không
c
ần phải quan
tâm.
< Compun không ph
ản ứng theo sự thay đổi của điện áp và
cos
, do vậy không thể duy trì một điện áp không đổi trên thanh

góp
điện áp máy phát. Trên hình 1.19 là đặc tính thay đổi điện áp
U
F
theo I
F
. Ta th
ấy với cùng một giá trị I
F
, thiết bị compun sẽ
đ
iều chỉnh
điện áp U
F
đến những giá trị khác nhau ứng với các trường
h
ợp cos khác nhau.
6
Hình 11.10 : Sơ đồ cấu trúc của correctơ điện áp
7