CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG pps

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG ViỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
TH: GV. NGUYỄN TRUNG THĂNG
CHƯƠNG 9:
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG
02 Jan 2011 1
MÔN HỌC: LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI
MÃ MÔN: 401018
CHƯƠNG 9:
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG

9.1 Sự phụ thuộc của tần số và điện áp vào cân bằng công suất


9.2 Sự cân bằng và dự trữ công suất tác dụng

9.3 Sự cân bằng và dự trữ công suất phản kháng .
02 Jan 2011 2
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác
dụng và phản kháng.

Tổng công suất tác dụng và phản kháng của tất cả các máy
phát phải bằng tổng công suất tác dụng và phản kháng của tất
cả các phụ tải cộng với tổn thất công suất tác dụng và phản
kháng của tất cả các phần tử trong mạng điện.
- Do đó, tần số trong toàn hệ thống cũng như biên độ và góc pha
điện áp tại mỗi điểm nút được xác lập theo điều kiện cân bằng

công suất.
02 Jan 2011 3

Kết hợp với mỗi động cơ sơ cấp là đặc tính tần số (hay tốc
độ) theo công suất tác dụng (watt). Tổng trở của phụ tải sẽ
xác định công suất của phụ tải trong đó, P
L
= P
1
+ P
2
.

Cả hai máy phát có chung tần số.

Cùng một tốc độ nếu cả hai tổ máy cùng số cực từ vì: tốc độ
(vòng/phút) = 120f/số cực.
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 4
1
2’
2
Tần số
f
P
2
P
1
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ

ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 5
1
2’2
Tần số
f’
P’
2
P’
1
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 6
1
2’2
Tần số
f
P’’
2
P’’
1
1’
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 7
1
2
Tần số
P
2

P
1
f
f’
P’
1
P’
2
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 8
Giả sử điều khiển động cơ sơ cấp của MP2 được điều chỉnh
lại để máy phát này nhận thêm tải. dịch chuyển đặc tính f-tải
của MP2 đến một vị trí mới 2’ song song với đường cũ .
1
2
U
f
Q
2
Q
1
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 9

Với tổng công suất P
L
= P
1

+ P
2
không đổi, tần số bị cưỡng
bức đến giá trị f’ cao hơn f.

Để phân bố lại phụ tải các máy phát nhằm giữ tần số không
đổi, kích thích của động cơ M
2
được giảm xuống (dịch
chuyển theo chiều có tốc độ tăng) trong khi đó kích thích
của động cơ M
1
được tăng lên (dịch chuyển theo chiều có
tốc độ giảm).

Sự điều chỉnh đối ngược này cho phép chuyển tải từ máy
phát 1 sang máy phát 2.

Tổng quát, để chuyển từ máy phát này sang máy phát khác,
điều chỉnh tốc độ phải dịch chuyển theo hướng ngược lại
nếu như tần số được duy trì.

Trong trường hợp của thí nghiệm này, phải cho góc điện
của E
2
tiến tới trong khi góc điện của E
1
phải lùi lại.
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

02 Jan 2011 10
1
2’2
U
f
Q’
2
Q’
1
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 11

Giả thiết ngắt điện S
L
cắt phụ tải đột ngột.

Trong tình trạng mới này, phụ tải bằng không và sự phân bố
mới giữa 2 máy phát là P’
1
và P’
2
sao cho P’
1
+ P’
2
= 0 nghĩa là
P’
1
= - P’

2
, hai máy phát sẽ tăng tốc và sẽ đạt đến tần số f’ > f,
hình vẽ cho thấy P
1
’ < 0 và lần này máy phát 1 nhận công
suất tác dụng từ máy phát 2 và làm việc như một động cơ.

Để ý rằng, máy phát nào có đường đặc tính ít dốc nhất, máy
đó sẽ mất tải nhanh hơn.
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ ĐIỆN
ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 12
E
(+)
(-)
+
_
U
t
I
U
t
jXI
(a)
(b)
Đặc tính điện áp đầu cưc máy phát U theo tải phản kháng cho mỗi
máy phát.Các đường thẳng này được chưng minh bằng cách lý
luận rằng đối với máy phát
Ė = Ůt + jXİ
H.11.3a và b

1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ
ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 13

Trong H.11.3c điện áp đầu cực bằng nhau trên hai máy
phát và công suất được phân chia thành Q
1
và Q
2
sao
cho Q
L
= Q
1
+ Q
2
.

Đối với một tải phản kháng QL cho trước có thể thay
đổi kích từ ở hai máy phát theo hai hướng ngược chiều
nhau để dịch chuyển tải phản kháng giữa hai máy phát.
Nói cách khác, điện áp đầu cực sẽ thay đổi.

Chẳng hạn, để cho máy phát 2 phát thêm công suất Q
phải tăng kích từ máy phát 2 đồng thời giảm kích từ mày
phát 1.

Điều này làm dịch chuyển các đường đặc tính mới song
song với đường đặc tính cũ.
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ

ĐIỆN ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 14
1
2
Tần số
Q
2
Q
1
U’
t
Q’
1
Q’
2
1.SỰ PHỤ THUỘC CỦA TẦN SỐ VÀ ĐIỆN
ÁP VÀO CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
02 Jan 2011 15
Phần a
Phần b
Điều khiển tốc độ động cơ sơ cấp Điều khiển kích từ máy phát
Tần số (f) Điện áp đầu cực (u)
Đường đặc tính f(P) Đường đặc tính u(Q)
Phân bố lại công suất P, giữ tần số f
không đổi: tác động bộ điều tốc theo
hướng ngược chiều nhau.
Phân bố lại công suất Q, giữ điện áp
đầu cực không đổi: tác động điều
chỉnh kích từ theo hướng ngược
chiều nhau.

Chỉ tăng điều chỉnh tốc độ trên một
máy phát: tần số tăng.
Chỉ tăng kích từ trên một máy phát:
điện áp đầu cực tăng.
Giảm phụ tải P
L

Tần số f tăng.

Tổ máy nào có đường đặc tính
ít dốc nhất mất tải P nhanh hơn
Giảm phụ tải Q
L

Điện áp U tăng

Tổ máy nào có đường đặc tính
ít dốc, mất tải Q nhanh hơn
P
L
= P
1
+ P
2
Q
L
= Q
1
+ Q
2

02 Jan 2011 16

Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần sốtrog
hệ thống.Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống
được biểu diễn như sau
∑P = m∑Ppd + ∑Pmd +∑Ptd +∑Pdt

Trong đó:

∑PF – tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát
điện của các nhà máy trong hệ thống

∑Ppt – tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ

m – hệ số đồng thời

∑Pmd – tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường
dây và của máy biến áp

∑Ptd - tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

∑Pdt -tổng cống suất dự trữ
2 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
02 Jan 2011 17

a) Xác định hệ số đồng thời của một khu vực phải căn cứ
vào tình hình thực tế của các phụ tải

b) Tổn thất công suất tác dụng tên đường dây và máy biến

áp ∑Pmd

c) Công suất tự dùng của các nhà máy điện

Tính theo phần trăm của (m∑Ppt + ∑Pmd)
-
Nhà máy nhiệt điện 3- 7%
-
Nhà máy thủy điện 1-2%
2 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
02 Jan 2011 18

d) Công suất dự trữ của hệ thống

Dự trữ sự cố thường bằng công suất của một tổ máy lớn nhất
trong hệ thống điện

Dự trữ phụ tải dự trù cho phụ tải tăng bất thường ngoài dự báo
2-3% phụ tải tăng

Dự trữ phát triển nhằm đáp ứng phát triển phụ tải 5- 15 năm sau

Dự trữ hế thống lấy bằng 10% đến 15% (m∑Ppt + ∑Pmd ) của hệ
thống. Công suất dự trữ của hệ thống bao gồm dự trữ nóng và
dự trữ nguội

Ngoài dự trữ công suất cho nhà máy còn dự trữ năng lượng.
như nhà máy phát điện phải có dự trữ về nhiên liệu, nhà máy
thủy điện có dự trữ nước.

2 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
02 Jan 2011 19
3 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp
bình thường trong hệ thống.Cân bằng công suất phản
kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau:

∑QF=m∑Qpt+∑∆QB+∑∆QL+∑QC -∑Qtd+∑Qdt

Trong đó:

∑QF -tổng công suất phát ra của các máy phát điện.
Khi tính toán sơ bộ có thế tính:
∑QF=∑PF.tgφF
tgφF suy ra từ hệ số công suất cosφF của các máy
phát điện.

m∑Qpt-tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét
đến hệ số đồng thời
02 Jan 2011 20

∑∆QB-tổng tổn suất phản kháng trong máy biến áp có thể
ước lượng:
∑∆QB=(8—>12%).k.∑Spt với k là số cấp điện áp.

∑∆QL-tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường
dây của mạng điện.Trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất

công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây bằng
công suất phản kháng do đện dung đường dây cao áp sinh
ra.

∑Qtd-tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ
thống: ∑Qtd=∑Ptd.tgφtd

∑Qdt-công suất phản kháng dự trữ của hệ thống:
∑Qdt=(5->10%)∑(mQpt+∑∆Qmđ) với
∑∆Qmđ=∑∆QB+∑∆QL-∑QC:tổng tổn thất công suất phản
kháng trong mạng điện.
3 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
02 Jan 2011 21

Tại các nhà máy điện thường có dự trữ về công suất tác
dụng do đó cũng có dự trữ về công suất phản kháng.

Nhưng trong mạng điện ,tổn thất công suất phản kháng
lớn hơn tổn thất công suất tác dụng

Để giải quyết sự thiếu hụt công suất kháng, việc bù công
suất phản kháng ngay tại phụ tải tiêu thụ là hợp lý nhất.

Dùng máy bù đồng bộ hay tụ điện tĩnh để phát công suất
phản kháng sao dảm bảo cân bằng công suất kháng
trong mạng điện

Yêu cầu bù công suất kháng này gọi là bù cưỡng bức
hay bù thuật.


Vấn đề là dặt máy bù hay tụ điện ở đâu,công suất bao
nhiêu thì có
3 SỰ CÂN BẰNG VÀ DỰ TRỮ
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
02 Jan 2011 22