Dieu chinh tan so he thong dien

ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN


MỤC LỤC

01. TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
02. ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
03. ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ HTĐ VIỆT NAM


01
TẦN SỐ
VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

4


ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
o Khi f tăng cao → tốc độ động cơ hoặc máy phát tăng cao ↔ hư hỏng
thiết bị
o Khi f giảm thấp → phát nóng lõi thép ↔ hư hỏng thiết bị
o Khi f giảm thấp → tốc độ động cơ giảm thấp ↔ giảm P cơ (năng suất
của động cơ)
o Các máy phát nhiệt điện (đặc biệt tuabin khí), f < 49,5Hz → P phát giảm
→ f giảm dễ gây sụp đổ tần số

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

5


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
Tần số là thể hiện sự cân bằng giữa công suất phát và phụ tải

Phát điện = Phụ tải
Tần số = danh định

Tải

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

Phát

6


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
Tần số là thể hiện sự cân bằng giữa công suất phát và phụ tải

Phát điện > Phụ tải
Tần số > danh định

Tải

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

Phát

7


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
Tần số là thể hiện sự cân bằng giữa công suất phát và phụ tải

Phát điện < Phụ tải
Tần số < danh định

Tải

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

Phát

8


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
Phƣơng trình chuyển động quay của rotor
Pm

Mm

Hơi, nước

Phụ tải

Van

Mm
Mt
N

Pt, Mt

Tuabin-Rotor

mômen cơ của tuabin
mômen điện của tải
tốc độ quay của
tuabin-rotor

J
Pm
Pt

dN
Mm  Mt  J
dt

mômen quán tính
của tuabin-rotor
công suất cơ
công suất tải

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

9


TẦN SỐ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TẦN SỐ
Phƣơng trình chuyển động quay của rotor
Pm

Pt, Mt

Mm

Hơi, nước

Phụ tải

Van
Cân
M bằng
M
m

t

dN
0
dt
 N  constant
J

Mm  Mt  J

Tuabin-Rotor
Tốc độ giảm

Tốc độ Tăng

dN
0
dt
 Mm  Mt

dN
0
dt
 Mm  Mt

J

dN
dt

J

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

10


02

ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ


ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
Đặc tính máy phát không có bộ điều tốc
P

N0

N

N1

F

t

Dao động phi chu kỳ - Tốc độ quay sẽ giảm đến giá trị mới khi công
suất cơ bằng công suất điện
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

12


ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
Đặc tính máy phát có bộ điều tốc
P

N

Pn

N0
N1

F

t

Dao động tắt dần - Tốc độ quay giảm đến giá trị mới khi công suất cơ
bằng công suất điện
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

13


ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
Sự cố cắt các tổ máy nhà máy Phú Mỹ 22 (P = 750MW)

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

14


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
P

o Đặc tính (1) thể hiện tác động của bộ

điều tốc: thay đổi công suất tuabin

theo sự thay đổi của tần số
o Trong chế độ cân bằng ban đầu điểm
giao nhau của đặc tính máy phát (1)
với đặc tính tần số của phụ tải Pt xác
định tần số F0.
o Giả thiết rằng đó là tần số chuẩn,
bằng 50 Hz.

Pn
Pt

(1)

F0
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F
15


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
P

o Có thể thấy rõ là

Pt+ΔP
Pn

F1o Theo đƣờng đặc tính (1) của tổ máy

Pt

phát, bộ điều tốc không cản trở đƣợc
sự suy giảm tần số:
ΔF=F0-F1
o Tuy nhiên, nhờ có bộ điều tốc đã hạn

(1)

chế đƣợc độ lệch lớn của tần số.
F1
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F0

F
16


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
o Nếu vẽ đặc tính (2) của tổ máy không
có bộ điều tốc thì giao điểm với đặc
tính mới của phụ tải Pt+ΔP sẽ xác
định tần số F'1 : F'1
P
Pt+ΔP
Pn
Pt

o Nhƣ vậy, bộ điều tốc của tổ máy đã
có tác dụng điều chỉnh tần số và cũng
thƣờng đƣợc gọi là bộ điều chỉnh tần
số sơ cấp.

(2)

o Quá trình này đƣợc gọi tƣơng ứng là
quá trình điều chỉnh tần số sơ cấp.

(1)
F’1

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F1

F0

F
17


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
Các yêu cầu về điều khiển sơ cấp
o

Điều khiển sơ cấp là bắt buộc

o

Cần điều chỉnh để tránh điều khiển sơ cấp bị hạn chế bởi giới hạn công
suất phát.

o

Điều chỉnh sơ cấp càng nhanh càng tốt

o

Cần phải tránh dải chết

o

Điều chỉnh sơ cấp phải thực hiện ở từng tổ máy

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

18


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
Khả năng điều chỉnh sơ cấp có thể bị hạn chế bởi giới hạn công suất phát
MW
Pmax

Plim
Dự trữ sơ cấp

Pc

Hz
Fo
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

19


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
P

o Hiệu quả của quá trình điều chỉnh sơ
cấp phụ thuộc vào độ dốc đặc tính
điều chỉnh của tổ máy

Pt+ΔP
Pn
Pt

o Chính đặc điểm trên của quá trình
điều chỉnh sơ cấp dẫn đến sự cần
thiết can thiệp từ bên ngoài (do thiết
bị điều khiển tự động thực hiện hoặc
do trực ban vận hành) - đó là quá
trình điều chỉnh thứ cấp

(2)

(1)

F’1

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F1

F0

F
20


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
o Hiệu quả của quá trình điều chỉnh sơ
cấp phụ thuộc vào độ dốc đặc tính
điều chỉnh của tổ máy
o Trƣờng hợp lý tƣởng, đặc tính điều chỉ
nh (4) của tổ máy thẳng đứng, tần số
sẽ không thay đổi cho đến giới hạn
công suất của tổ máy Pn.
o Chính đặc điểm trên của quá trình
điều chỉnh sơ cấp dẫn đến sự cần thiết
can thiệp từ bên ngoài (do thiết bị
điều khiển tự động thực hiện hoặc do
trực ban vận hành) - đó là quá trình
điều chỉnh thứ cấp.

P
(4)

Pt+ΔP

Pn
Po+ΔP'
Po+ΔP

Pt

Po
(2)
(1)
F’1

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F1

F0

F
21


QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ
P

o Trên đồ thị điều chỉnh thứ cấp đƣợc
thể hiện bằng cách dịch chuyển song
song đƣờng đặc tính (1) sang thành
đặc tính (3) của tổ máy, với độ dốc

vẫn không thay đổi.

(4)

Pt+ΔP

Pn
Pt

o Quá trình điều chỉnh này tƣơng đƣơng
với việc tạo ra đƣờng đặc tính điều
chỉnh tĩnh thẳng đứng - đặc tính số (4)

(2)

(1)
F’1
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

F1

F0

(3)

F
22


ĐỘ DỐC ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH – ĐẶC TÍNH TĨNH

o Độ dốc K của đặc tính quan hệ giữa công suất tác dụng và tần số, tính bằng %,
thể hiện quy luật điều chỉnh sơ cấp

K 

P

P  F.K

F

o Nghĩa là nếu tần số thay đổi một lƣợng bằng ΔF thì công suất phát sẽ
thay đổi một lƣợng bằng ΔP.
o Dấu "-" thể hiện chiều biến thiên của công suất ngƣợc với biến thiên
của tần số, nghĩa là nếu tần số giảm thì công suất tăng và ngƣợc lại
o Đại lượng nghịch đảo của K: S = 100/K còn gọi là đặc tính điều chỉnh tĩnh.

Đặc tính tĩnh S (%):

S 

F
P

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

23


ĐỘ DỐC ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH – ĐẶC TÍNH TĨNH

Xét hệ thống nhiều tổ máy:

PG _ HT
Hoặc

F
  PGi  
Pni Ki

F0

PG _ HT  

F
 Pni K HT
F0

trong đó KHT là hệ số điều chỉnh trung bình của toàn hệ thống

K HT

P K


P
ni

i

ni

Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

24


ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG
f (Hz)

f0

f

f1

Tổ máy 1

Tổ máy 2

P2

P1

Công suất ra

Công suất ra
Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Quốc Gia

25