tự động hóa trong hệ thống điện tự động điều chỉnh u và Q

TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TS. Vũ Thị Anh Thơ
Đại học Điện Lực


Chương VI

TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG

2


Tự động điều chỉnh điện áp
1 – Đặt vấn đề về điều chỉnh điện áp

Tiêu chuẩn về điện áp

-

Là một trong các chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng điện năng
Mang tính cục bộ - nghĩa là điện áp mỗi nút của HTĐ luôn thay đổi theo chế độ vận hành và cân bằng
công suất phản kháng

Yêu cầu

-

Cân bằng công suất phản kháng ở từng cấp điện áp của Hệ thống điện

Trên thanh cái của nhà máy điện và lưới truyền tải: điều chỉnh bằng hệ thống tự động điều chỉnh kích từ
(TĐK) của máy phát và phân phối CSPK ở các tổ máy

-

Trong hệ thống truyền tải siêu cao áp: sử dụng kháng điện bù ngang (tiêu thụ bớt công suất phản
kháng do điện dung của đường dây phát ra)

-

3

Ở Trạm biến áp: Thay đổi đầu phân áp của MBA
Ở lưới phân phối: sử dụng bộ bù tĩnh phối hợp với kháng điện có thể điều chỉnh trơn để ổn định điện áp


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện

Nhiệm vụ của TĐA

 Giữ cho điện áp đầu cực máy phát điện không thay đổi khi vận hành bình thường.
 Nâng cao tính ổn định giữa các máy phát điện làm việc song song khi có ngắn mạch.
 Nâng giới hạn truyền tải của hệ thống trên các đường dây dài có phụ tải lớn ( P = E = E.I.sinδ ).


Nâng cao độ nhạy của bảo vệ rơ le nhờ tác dụng làm tăng dòng điện ngắn mạch (chỉ với bảo vệ rơ le làm việc có
thời gian).

 Phục hồi nhanh chóng điện áp sau khi cắt xong ngắn mạch, đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải.



Việc khởi động các động cơ lồng sóc có công suất lớn cũng dễ dàng hơn, việc hoà điện tự đồng bộ cũng dễ
dàng.

4


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện

Các nguyên tắc thực hiện TĐA
Điều chỉnh điện áp máy phát điện UF bằng cách thay đổi điện trở điều chỉnh RDC trong mạch kích thích của máy
phát điện kích thích

ktf∼
+

A

f

b

ktF=

~

c

-

BU
rdc

Điện trở điều chỉnh RDC có thể được điều chỉnh trơn

5

TĐA


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện

Các nguyên tắc thực hiện TĐA
Điều chỉnh điện áp máy phát điện UF bằng cách thay đổi điện trở điều chỉnh RDC trong mạch kích thích của máy
phát điện kích thích

ktf∼
+

A

f

b

ktF=

~

c

-

BU
rdc

K

TĐA
Điện trở điều chỉnh RDC có thể được điều chỉnh có tính chất xung bằng
cách thay đổi vị trí khóa K

6


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện
Các nguyên tắc thực hiện TĐA
Điều chỉnh điện áp máy phát điện UF bằng cách cho thêm dòng kích từ phụ I KTP vào mạch kích từ của máy phát
điện kích thích

Iktp

IF

IkT~
IkT=

+

~
KT

TĐA

Kompun : Điều chỉnh dòng kích từ phụ IKTF tỉ lệ với dòng điện IF ở đầu ra của máy phát
cl

7


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện
Các nguyên tắc thực hiện TĐA
Điều chỉnh điện áp máy phát điện UF bằng cách cho thêm dòng kích từ phụ I KTP vào mạch kích từ của máy phát
điện kích thích

Iktp

IkT~
IkT=

+

~
KT

UF

TĐA

Corector : Điều chỉnh dòng kích từ phụ IKTF tỉ lệ với Điện áp UF ở đầu ra của máy phát
cl

8


Tự động điều chỉnh điện áp
2 – Tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện
Các nguyên tắc thực hiện TĐA
Điều chỉnh điện áp máy phát điện UF bằng cách cho thêm dòng kích từ phụ I KTP vào mạch kích từ của máy phát
điện kích thích

IkT~
IkT=

+

~

IF

KT
Iktp

UF

TĐA

Corector – Kompun phối hợp : Điều chỉnh dòng kích từ phụ IKTF tỉ lệ với Điện áp UF và dòng điện IF ở đầu ra
của máy phát

9

cl


Tự động điều chỉnh điện áp
3 – Thiết bị tăng nhanh kích thích
Nhiệm vụ:
Nối tắt RDC trong mạch kích từ khi điện áp UF giảm
nhiều nhằm tăng nhanh kích từ



+

IKT=

khôi phục điện áp MFĐ

Nguyên lý làm việc:

~
RDC

-

Điện áp UF giảm mạnh (NM đầu cực MF)



1RU và 2RU tác động



1RG và 2RG tác động



3RU đóng tiếp điểm, nối ngắn mạch điện trở RDC 

BU1

3RU

-

Tăng nhanh dòng kích thích



BU2

+
Đứt CC

1RG

Khôi phục điện áp MF

2RG

+
1RU

BU1 tới

Nếu đứt cầu chì, mạch không tác động mà chỉ báo tín hiệu đứt cầu chì
10

2RU

BU2 tới


Tự động điều chỉnh điện áp
3 – Thiết bị tăng nhanh kích thích
Điện áp khởi động 1RU và 2RU
Rơ le kém áp nối vào điện áp dây. Điện áp khởi động

U kdRU

Với

U dmF
=

k at k v n U

+

IKT=

~
RDC

-

k at = 1, 2
Đánh giá:

BU1

k v = 1.05 ÷ 1.15

BU2

3RU

Ưu điểm: Đơn giản

-

Nhược: Không điều chỉnh được trong chế độ vận

+
Đứt CC

hành bình thường (UF ít thay đổi)

1RG

2RG

+
1RU

BU1 tới

11

1RU

BU2 tới


Tự động điều chỉnh điện áp
4 – Thiết bị giảm nhanh kích thích
Nhiệm vụ
Đưa thêm điện trở phụ RP vào mạch kích thích khi
điện áp UF tăng nhiều nhằm giảm nhanh điện áp
máy phát

+
IKT=

Nguyên lý làm việc

RP

~
RDC

-

Khi điện áp UF tăng nhiều (cắt tải đột ngột)



RU tác động cấp nguồn cho RG



RG mở tiếp điểm, đưa RP vào mạch kích thích
máy phát



Dòng kích từ giảm  Giảm điện áp đầu cực MFĐ

BU

RG

+

RU

12


Tự động điều chỉnh điện áp
4 – Thiết bị giảm nhanh kích thích
Điện áp khởi động RU
Rơ le phải trở về khi điện áp máy phát trở về giá trị
định mức

+

U kdRU
Với

k at
U Fdm
=
U Fdm = 1.3
k vn U
nU

IKT=
RP

~
RDC

BU

k at = 1, 05
Đánh giá

k v = 0.8

- Đơn giản
- Không điều chỉnh được trong chế độ vận hành
bình thường (UF thay đổi ít)

13

RG

+

RU


Tự động điều chỉnh điện áp
5 – Thiết bị Kompun pha
Nhiệm vụ
Điều chỉnh điện áp UF theo sự biến thiên về
biên độ dòng điện IF

Nguyên lý làm việc
IF tăng (giảm)  UF giảm (tăng) theo.
Thiết bị Kompun đưa thêm dòng kích từ phụ
vào máy kích từ
 Tăng (giảm) điện áp UF

14


Tự động điều chỉnh điện áp
5 – Thiết bị Kompun dòng
Đặc điểm

 Điện áp được duy trì ổn định ở mức đáng kể
 Tác dụng điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị cosφ,
phụ tải có cosφ nhỏ sẽ làm điện áp suy giảm
nhiều hơn

 Ít được sử dụng

15


Tự động điều chỉnh điện áp
6 – Thiết bị Kompun pha
Đặc điểm

 Dùng cả tín hiệu dòng điện và điện áp để điều
chỉnh điện áp MF



Có tính đến cosφ phụ tải



Khắc phục được nhược điểm của phương pháp
điều chỉnh bằng Kompum dòng

16


Tự động điều chỉnh điện áp
6 – Điều chỉnh theo độ lệch điện áp
(Corector điện áp)

Nhiệm vụ
Tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch điện áp nhận được
Nguyên lý làm việc

 Bộ phận đo lường

phát hiện độ lệch điện áp với hai phần

tử tuyến tính và phi tuyến

 Dựa trên độ lệch điện áp thu được để điều chỉnh điện áp
MF

Ứng dụng: MF công suất nhỏ

17