Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng

Tần số sẽ thay đổi khi xảy ra mất cân bằng giữa tổng công suât tác dụng của các động cơ sơ cấp tua bin kéo máy phát điện với phụ tải của hệ thống điện.. Nh vậy điều chỉnh tần số trong hệ

Chơng VII

-Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng

trong hệ thống điện

7.1 Những vấn đề chung

Độ lệch tần số khác với độ lệch điện áp là chỉ tiêu chung về chất lợng điện năng của toàn hệ thống, vì trong hệ thống điện hợp nhất ở chế độ làm việc bình thờng, tần số

ở mọi điểm đều giống nhau Tần số sẽ thay đổi khi xảy ra mất cân bằng giữa tổng công suât tác dụng của các động cơ sơ cấp (tua bin) kéo máy phát điện với phụ tải của hệ thống điện

Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện ở chế độ bình thờng:

PT = Ppt + Π, Trong đó: PT – công suất của tua bin kéo máy phát;

Ppt – công suất của phụ tải điện;

Π - Tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện

Mômen kéo của tua bin:

,

I

QH

ω

=

trong đó: γ - hằng số;

Q – lu lợng của chất mang năng lợng (khí đốt, hơi nớc, nớc);

H – Chênh lệch áp suất ở đầu và cuối tua bin;

η - Hiệu suất của tua bin,

Quan hệ giữa Mômen kéo của tua bin và tần số quay của tổ máy trong chế độ xác lâp biểu diễn bằng đờng cong 1 trên hình 7.1

Tần số f của dòng điện phụ thuộc vào tốc độ góc ω của máy phát điện theo quan hệ:

.

p n

π

trong đó: p – Số đôi cực của máy phát điện;

n – Số vòng quay của máy phát điện

Phụ tải điện của hệ thống tạo nên mômen cản trên trục tua bin Công suất của từng loại phụ tải điện khác nhau phụ thuộc vào tần số dòng điện theo những quan

hệ khác nhau Chẳng hạn công suất tiêu thụ bởi các đèn sợi nung và các loại phụ tải nhiệt hầu nh không phụ thuộc vào tần số; công suất tiêu thụ động cơ của máy móc gia công kim loại phụ thuộc bậc nhất vào tần số; công suất của các loại bơm ,quạt tuỳ theo kết cấu, độ nghiêng của cánh có thể phụ thuộc bậc hai, bậc ba vào tần số

Nói chung đối với phụ tải tổng hợp của hệ thống tùy theo tơng quan giữa các thành phần phụ tải mà quan hệ giữa công suất tác dụng và tần số sẽ thay đổi

VAR

f f P P f

P k

dd

dd

∆

=

∆

∆

=

*

*

trong đó: ∆f,∆P- Tơng ứng là độ thay đổi của tần số và công suất tác dụng; fdd

và Pdd tần số và công suất danh định

Thay đổi tần số (hay tốc độ quay) làm thay đổi mômen quay ∆M = ∆P ∆ω của phụ tải Quan hệ đợc biểu diễn bằng đờng cong 1' trên hình 7-1 đặc trng cho đặc tính tĩnh của phụ tải Tần số của hệ thống điện đợc xác định tại điểm cắt nhau, 01 của đặc tính 1 (tua bin) và đặc tính 1' (phụ tải) ở đó mômen kéo của tua bin cân bằng với mômen cản của phụ tải (M1)

77

Đặc tính điều chỉnh của tuabin f

f5

f1

f2

f3

f4

2

O5

3 ’

O2

1 ’

O4

O1

2 ’

O3

M f

M

Khi số lợng phụ tải trong hệ thống điện thay đổi, đặc tính tĩnh của phụ tải 1' sẽ

bị dịch chuyển Chẳng hạn khi đấu thêm phụ tải, đặc tính này sẽ bị dịch chuyển sang bên phải (2') và sẽ cắt đặc tính của tuabin (1) tại điểm O3, tơng ứng với tần số f3 Khi cắt bớt phụ tải, đặc tính 1' sẽ bị dịch chuyển sang bên trái (3') và sẽ cắt đặc tính 1 của tua bin tại O2, tơng ứng với tần số f2 Nh vậy khi phụ tải thay đổi sẽ làm cho tần số thay

đổi

2

f

f = −

∆

Để đảm bảo chất lợng điện năng không cho phép tần số của hệ thống thay đổi nhiều Vì vậy khi phụ tải thay đổi, để giảm mức thay đổi của tần số, bắt buộc phải thay đổi đặc tính tĩnh của tua bin Chẳng hạn khi phụ tải tăng phải dịch chuyển đặc tính tĩnh của tua bin sang bên phải (đờng cong 2 trên hình 7.1) Khi ấy điểm cắt nhau giữa đặc tính của tua bin (2) và phụ tải (2') tại O4 tơng ứng với tần số f4 > f 3 Khi phụ tải giảm, ngợc lại phải dịch chuyển đặc tính của tua bin sang bên trái (3) và điểm cắt nhau giữa 3 và 3' tại O5 tơng ứng với tần số f5 <f2 Nhờ dịch chuyển đặc tính của tua bin mà độ lệch của tần số

3 2 4

5

f = − <∆ = −

∆

Tập hợp các điểm O5 , O1, O4 hình thành đặc tính điều chỉnh của tua bin f(M) hoặc f (P)

Đặc tính điều chỉnh của tua bin đợc đặc trng bằng hệ số phụ thuộc tơng đối (còn

đợc gọi là hệ số tĩnh)

dd

dd

P P f f P

f

∆

=

∆

∆

*

Thông thờng hệ số phụ thuộc tơng đối S* của đặc tính điều chỉnh các tua bin trong hệ thống điện nằm trong giới hạn S* = 0,02 ữ0,06; trị số S* càng bé chứng tỏ hệ thống càng khỏe, nghĩa là với một mức biến đổi công suất tơng đối nh nhau, mức biến

đổi của tần số trong hệ thống có S* bé hơn

Chẳng hạn, khi ∆t* =0,01(1% tơng ứng với 0,5Hz trong hệ thống có fdd = 50Hz)

ta có

167 , 0 05 , 0 06 , 0 02 , 0

01 , 0

*

*

ữ

=

∆

−

=

∆

S

f P

Trong các hệ thống điện hiện đại giới hạn cho phép của độ lệch tần số rất bé

) ) 2 , 0 1 , 0 ( 50

%(

4 , 0

2

,

0

chính xác rất cao để đảm bảo đặc tính điều chỉnh của tua bin có độ phụ thuộc S* rất bé

Điều chỉnh tần số hay số vòng quay của tua bin đợc thực hiện bằng cách thay

đổi năng lợng đa vào tua bin, nó liên quan trực tiếp đến tiêu hao năng lợng, nhiên liệu

và là một bài toán tối u phức tạp phụ thuộc nhiều yếu tố nh đặc tính tiêu hao nhiên liệu

(năng lợng) của tổ máy, chi phí vận hành của nhà máy điện, tổn thất công suất trên lới khi thay đổi phơng thức huy động công suất của các nhà máy điện

Nh vậy điều chỉnh tần số trong hệ thống điện liên quan hữu cơ với việc điều chỉnh và phân bổ công suất tác dụng giữa các tổ máy và các nhà máy điện trong hệ thống điện

Hệ thống điện càng lớn, yêu cầu về độ chính xác của điều chỉnh tần số càng cao, vì độ lệch tần số sẽ ảnh hởng đến trào lu công suất giữa nhiều nhà máy điện và giữa các khu vực khác nhau của hệ thống Hệ thống càng phát triển xác suất xuất hiện những liên hệ yếu trong hệ thống càng tăng Đối với những phần tử liên hệ yếu này cần phải kiểm tra khả năng tải của chúng theo điều kiện ổn định trong quá trình điều chỉnh tần số Trung tâm điều độ hệ thống điện xuất phát từ điều kiện vận hành tối u hệ thống thực hiện việc tính toán phơng thức huy động công suất của từng nhà máy điện cũng

nh trào lu công suất trong hệ thống, công suất trao đổi qua các đờng dây liên lạc cần

đ-ợc khống chế trong các tình huống vận hành khác nhau

7.2 Bộ điêù chỉnh tốc độ quay Tuốc - Bin sơ cấp

Vào thời kỳ đầu phát triển hệ thống năng lựợng, nhiệm vụ duy trì tần số đợc giao cho bộ điều chỉnh tốc độ quay kiểu ly tâm đặt tại tuốc bin của các nhà máy thuỷ

điện và nhà máy nhiệt điện Bộ điều chỉnh này cũng đợc gọi là bộ điều chỉnh cấp Sơ

đồ cấu trúc của một trong những loại bộ điều chỉnh sơ cấp nh trên hình 7.2

Cơ cấu đo lờng là con lắc ly tâm quay cùng với tuốc bin Khi tần số giảm, tốc

độ quay của tuốc bin giảm, quả cầu của con lắc hạ xuống và khớp nổi E chuyển đến vị trí A chuyển đến A Tay đòn AC xoay quanh C làn khớp nối B, chuyển đến vị trí B, tay

đòn GE quay quanh G làm khớp nối E chuyển đến vị trí E, và pittông bình 2 di chuyển xuống dới, đầu áp suất cao đi vào phía dới pittông

Bình 3, pittông đợc nâng lên làm tăng lợng hơi (hoặc nớc) đi tuốc - bin, khớp nối B chuyển đến vị trí B, và tốc độ quay tăng lên, khớp nối từ A chuyển đến vị trí A2 đồng thời tay đòn AC xoay quanh C, nâng khớp nối B và các điểm D, E về vị trí cũ làm kín bình 3 chấm dứt quá trình điều chỉnh

Vị trí mới của pittông 3 và của khớp trợt A, tơng ứng với tốc độ quay nhỏ hơn của tuốc bin Nh vậy tần số không trở về giá trị ban đầu điều chỉnh nh vậy gọi là bộ

điều chỉnh có đặc tính phụ thuộc

Để khôi phục tốc độ quay định mức, cũng nh để điều khiển tuôc bin bằng tay ngời ta dùng cơ cấu 4, nhờ nó thay đổi vị trí điểm G chẳng hạn nh khi dịch chuyển

A

A2

A1

C

B1 D

D1

E

E1 1

4 5

Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và tác

động của bộ điều chỉnh tốc độ Tuốc bin

điểm G lên trên, GE quay quanh Đ hạ pittông 2 xuống, lúc này bình tăng lợng hơi (nớc )vào tuốc - bin và tần số tăng lên

7.3 Đặc tính điều chỉnh tần số của các máy phát điện.

Khi các máy phát điện làm việc song song trong hệ thống chúng có tần số giống

nhau và giữa các máy phát có một sự phân bố về công suất tác dụng tơng ứng với đặc tính điều chỉnh của tổ máy Bộ điều chỉnh tốc độ quay sơ cấp, cũng nh thiết bị điều chỉnh tần số thứ cấp có thể có 2 dạng đặc tính điều chỉnh: Độc lập và phụ thuộc

Bộ điều chỉnh có đặc tính độc lập duy trì tốc độ quay hay tần số f của hệ thống không đổi khi phụ tải của máy phát thay đổi từ Nhợc điểm của dạng điều chỉnh này là không thể cho một số máy phát làm việc song song vì sự phân phối chúng không xác

định nghĩa là không thể thiết lập đợc sự phân bố công suất giữa các tổ máy : Nếu 2 máy phát có đặc tính điều chỉnh độc lập làm việc song song với nhau, thì ở tần số định mức mỗi máy sẽ có một phụ tải nhất định nào đó, còn khi tần số giảm xuống cả hai bộ

số Trong trờng hợp này, các máy phát đợc tăng tải, hoặc chỉ bắt đầu tăng tải khi nào phụ tải của máy phát thứ nhất đạt giá trị cực đại mà tần số vẫn không đợc khôi phục

Việc áp dụng bộ điều chỉnh tốc độ quay đặc tính phụ thuộc cho các máy phát làm việc song song sẽ đảm bảo sự làm việc ổn định của chúng và sự phân bố phụ tải theo một tỷ lệ định trớc

Hệ số phụ thuộc đặc trng cho độ dốc của đặc tính điều chỉnh (hình 7.3)

α

tg P

f

∆

∆

=

biểu diễn hệ số phụ thuộc trong dơn vị tơng đối (đối với tần số định fdm vàcông suất

định mức pdm của máy phát), ta có

P

P f f P

P f

f

dm dm

dm

∆

∆

=

∆

∆

P

P f

f

dm ∆

∆

=

Nếu các máy phát làm việc song song có đặc tính điều chỉnh phụ thuộc thì độ thay đổi công suất tác động tổng sẽ đợc phân phối giữa chúng tỷ lệ nghịch với hệ số phụ thuộc của mỗi máy (hình 7.3)

Thay đổi độ dốc của đặc tính có thể đảm bảo phần đóng góp cần thiết của máy phát trong việc điều chỉnh phụ tải của nhà máy điện Nhợc điểm của dạng điều chỉnh theo đặc tính phụ thuộc là không thể duy trì không đổi tần số cuả hệ thống.Dới đây là một số phơng pháp điều chỉnh tần số và phân bố công suất tác dụng giữa các máy phát

điện làm việc song song

f

fđm

∆ P2

∆ f

f’

P”1

∆ P1

α2

P’1 P”2 P’2

α1

Hình 7.3.

Sự phân phối công suất tác dụng giữa

các máy phát làm việc song song

7.4 các phơng pháp điều chỉnh tần số và phân bố công suất tác

dụng giữa các máy phát làm việc song song

1 Điều chỉnh với độ phụ thuộc dơng.

Phơng pháp điều chỉnh tần số và phân bố công suất tác dụng giữa các tổ máy trong HTĐ là sử dụng máy điều tốc có đặc tính phụ thuộc dơng đặt ở tất cả các tổ máy Khi có n tổ máy làm việc song song trong HTĐ chúng có độ lệch tần số ∆f nh nhau, phơng trình của mỗi tổ máy thứ i có dạng

∆t'+S i∆P i =0;i=1,n

Giải hệ n phơng trình với ràng buộc n P P

i

i =∆

∆

∑

= 1

,

ta nhận đợc:

; 0

=

∆

+

1

1

∑

=

i S i

S

i

k k

i S

S P

P =

∆

∆

Trong đó:

i

S ,S k,S∑- hệ số phụ thuộc của đặc tính điều chỉnh tổ máy thứ i, thứ k và của hệ thống Nghĩa là tần số trong hệ thống đợc điều chỉnh phụ thuộc vào tổng công suất tác dụng, còn phụ tải giữa các tổ máy phân bố tỷ lệ nghịch với hệ số phụ thuộc của máy

điều tốc

Thông thờng hệ số phụ thuộc đẳng trị của hệ thống tính trong hệ đơn vị tơng

đối bằng:

1 , 0 05 , 0

1

1 1

























=

























=

∑

∑

∑

=

=

=

Σ

i i ddi

n

i ddi

dd

n

i

ddi

S P

P f

P

S

S

Nếu ∆f là 0,5% thì mức độ dao động phụ tải của hệ thống( trong hệ đơn vị

t-ơng đối) bằng:

% 5 10 1 , 0 05 , 0

5 , 0

%

%

*

−

=

−

=

∆

=

∆

Σ

S

f

P

Thực tế biến động phụ tải trong hệ thống có thể lớn hơn nhiều, nên độ lệch tần số∆f

có thể vợt quá giới hạn 0,5%

Khi sử dụng phơng pháp này thờng phải can thiệp bằng tay vào hệ thống điều khiển tuabin( theo lệnh của điều độ cấp trên) để duy trì tần số giữa các tổ máy theo

ph-ơng thức vận hành đã cho

2 Điều chỉnh bằng một tổ máy với đặc tính điều chỉnh độc lập:

Phơng pháp này có thể sử dụng để điều chỉnh tần số với đặc tính độc lập trong một hệ thống điện nhỏ làm việc độc lập Để điều chỉnh tần số ngời ta tách ra một tổ máy có đặc tính điều chỉnh đợc đặt ở chế độ độc lập Tổ máy này sẽ tiếp nhận mọi biến

động phụ tải của hệ thống trong giới hạn công suất có thể điều chỉnh đợc của nó Phụ tải của tất cả các tổ máy còn lại ở cuối quá trình điều chỉnh sẽ trở về lại trị số trớc khi xảy ra biến động( không thay đổi) Thật vậy, nếu nhS1=0, còn các S i ≠0(i=2,n) thì ta

có:

; 0 1 1

1

2 1

=







 +

=

∑

=

i S i S

S

(

; 1 1

1

∑

=

i S i

S

)

; 0

−

=

P S

S S

P S

S P P

n

∆

=









+ + +

∆

=

∆

=

1

1 1

2 1 1

1

0

1

∆

=

∆

i

S P P

Việc phân bố tối u công suất tác dụng giữa các tổ máy đợc thực hiện bằng tay

3 Phơng pháp máy phát điện chủ đạo:

Phơng pháp này khác với phơng pháp điều chỉnh trớc ở chỗ ngoài một tổ máy với đặc tính điều chỉnh độc lập đợc tách ra làm nhiệm vụ chủ đạo còn có một số tổ máy khác của nhà máy đợc giao nhiệm vụ điều chỉnh tần số cũng đợc tham gia vào quá trình điều chỉnh nhng với đặc tính phụ thuộc Phụ tải của các tổ máy này sẽ đợc thay

đổi một cách cỡng bức tuỳ thuộc vào tổ máy chủ đạo, thờng theo quy luật:

C

j

j k P

P = ∆

∆

; j=1,n

Trong đó: ∆P j,∆P C- thay đổi phụ tải của tổ máy j tham gia vào quá trình điều chỉnh tần

số và của tổ máy chủ đạo;

j

k - hệ số tỷ lệ;

m- số lượng tổ mỏy tham gia vào điều chỉnh tần số( trừ mỏy chủ đạo)

Mỏy chủ đạo trong trường hợp này chỉ tiếp nhận một phần phụ tải biến động, nhờ vậy mà phạm vi điều chỉnh được mở rộng

P P k P

m

j j C

C+∆ =∆

= 1

từ đú:







 +

∆

=

∆

∑

=

m

j j

C

k

P P

1

1

4 Phương phỏp tỷ phần phụ thuộc:

Phương phỏp này được sử dụng để điều chỉnh tần số của hệ thống bằng một nhà mỏy điện với cỏc tổ mỏy tham gia điều chỉnh tần số cú phõn bố cụng suất theo một tỷ

lệ nào đú

Quy luật điều chỉnh của mỗi tổ mỏy theo phương phỏp này cú dạng:

1

=









−

+

=

n

j j i i

S

Trong đú: αi- tỷ phần của tổ mỏy thứ i trong tổng cụng suất phỏt ∑

=

n

j j P

;

1

1

=

∑

=

n

i

i

α S i- hệ số tỷ phần phụ thuộc

Chia mỗi phương trỡnh trong( *) cho hệ số tỷ phần phụ thuộc S i tương ứng và cộng tất

cả cỏc phương trỡnh ta nhận được điều kiện để kết thỳc quỏ trỡnh điều chỉnh:

;

0

=

=

j j i

P

1

α

Nghĩa là trong bất cứ chế độ xỏc lập nào, phụ tải của mỗi tổ mỏy sẽ chiếm một tỷ lệ xỏc định trong tổng phụ tải của cỏc tổ mỏy tham gia vào quỏ trỡnh điều chỉnh tần số Quỏ trỡnh điều chỉnh được tiến hành theo đặc tớnh phụ thuộc sẽ kết thỳc khi độ lệch giữa cụng suất phỏt của tổ mỏy với cụng suất cho trước khụng cũn nữa:

0

1

=

−

=

=

n

j j i i

Vỡ vậy phương phỏp này cũn được gọi là phương phỏp phụ thuộc ảo

Vế trỏi của phương trỡnh ( *) phản ỏnh quy luật điều chỉnh của mỗi tổ mỏy cú thể xem như tớn hiệu đầu vào của mỏy điều tốc Quỏ trỡnh điều chỉnh về nguyờn lý xảy

ra như sau: Khi xảy ra mất cõn bằng cụng suất tỏc dụng trong HTĐ, tần số lệch khỏi giỏ trị cho trước và tất cả cỏc mỏy điều tốc đều phản ứng theo độ lệch ∆f Chỳng thay

đổi cụng suất của tổ mỏy sao cho cú thể phục hồi đến trị số trước đú

Cụng suất tỏc dụng phõn bố giữa cỏc tổ mỏy dưới tỏc động của tớn hiệu độ lệch cụng suất ∆P i cho đến khi phụ tải của tổ mỏy đang xột chưa bằng được với phụ tải cho

trước và tớn hiệu ∆P i chưa biến mất Chế độ xỏclập chua thể hỡnh thành khi ∆f ≠0, bởi

vỡ tớn hiệu tổng mới chỉ bằng khụng ở một mỏy nào đú, cũn ở cỏc mỏy khỏc vẫn cũn khỏc khụng và chỳng vẫn tiếp tục quỏ trỡnh điều chỉnh

Điều chỉnh tần số của HTĐ bằng một nhà mỏy chủ đạo với cụng suất giữa cỏc tổ mỏy phõn bố tỷ lệ trong nhiều trường hợp khụng phải là phương phỏp điều chỉnh cú lợi nhất về mặt kinh tế Phương phỏp này thường được sử dụng cho cỏc nhà mỏy thuỷ điện với cỏc tổ mỏy giống nhau và đặc tớnh tiờu hao nước tương đương nhau

Phõn bố tối ưu phụ tải giữa cỏc nhà mỏy điện thường được thực hiện theo tớn hiệu điều khiển từ trung tõm điều độ hoặc từ cỏc thiết bị tự động làm việc theo nguyờn

lý độ lệch tớch phõn của tần số

Phương phỏp tỷ phần phụ thuộc về nguyờn lý cú thể ỏp dụng để điều chỉnh tần

số theo đặc tớnh độc lập bằng một số nhà mỏy trong HTĐ với sự phõn bố cụng suất giữa chỳng theo tỷ lệ cho trước nếu như cỏc đại lượng P i và ∑

=

n

j j

P

1 trong quy luật điều chỉnh đó núi trờn đõy được hiểu là cụng suất của cỏc nhà mỏy điện thứ i và tổng cụng suất của cỏc nhà mỏy điện tham gia vào điều chỉnh tần số của hệ thống

7.5 Điều chỉnh tần số và công suất trao đổi

giữa các hệ thống điện

Phụ tải thực tế của HTĐ thờng lệch với trị số dự báo khoảng 2-5% do nhiều nguyên nhân khác nhau: thời tiết (nóng - lạnh, sáng - tối), điều kiện sản xuất, sinh hoạt những nguyên nhân này thờng mang tính ngẫu nhiên, bất định

Những dao động ngẫu nhiên của phụ tải có thể chia ra thành những dao động nhanh (tắt nhanh) với chu kỳ cỡ hàng chục giây và dao động chậm với chu kỳ hàng chục phút Dao động nhanh của phụ tải thờng do chu kỳ làm việc của các hộ tiêu thụ

điện lớn (nh máy cán kim loại, truyền động điện, lò điện ) gây nên Dao động chậm thờng do hệ quả biến động phụ tải của tập hợp nhiều hộ tiêu thụ trong khu vực

Dao động phụ tải thờng kéo theo dao động tần số và làm thay đổi công suất trao

đổi giữa các phần của hệ thống hoặc giữa các hệ thống với nhau Dao động tần số phụ thuộc vào tơng quan giữa dao động phụ tải với công suất của hệ thống hợp nhất

Sự thay đổi công suất trao đổi phụ thuộc vào tơng quan giữa dao động phụ tải với công suất vận hành của từng phần hệ thống

Dới tác động của các máy điều tốc tuabin, dao động phụ tải sẽ ảnh hởng đến phân

bố công suất giữa các tổ máy làm việc song song với đặc tính điều chỉnh có độ phụ thuộc cho trớc Vì vậy khi dao động công suất, sẽ xảy ra dao động hầu nh đơn điệu của tần số trung bình phụ thuộc vào tính chất dao động của phụ tải Độ lệch tần số trong HTĐ lớn trong khoảng 0,01 - 0,05Hz với chu kỳ khoảng 15-30 và 200-250s

Tuỳ theo kết cấu và nguyên lý làm việc của các máy điều tốc mà phản ứng của chúng lên sự thay đổi tần số sẽ khác nhau Các máy điều tốc của tuabin hơi phản ứng nhanh, có thể cảm nhận các độ lệch tức thời của tốc độ quay Máy điều tốc của tuabin thuỷ điện tác động chậm hơn, chỉ có thể phản ứng với những biến động chậm của phụ tải

Trên thực tế hệ thống điều chỉnh tần số chỉ phản ứng với những dao động chậm của tần số với chu kỳ 10-15 phút, tơng ứng với sự thay đổi của biểu đồ phụ tải ngày của

hệ thống

Để đảm bảo phạm vi điều chỉnh cần thiết đối với các hệ thống lớn cần huy động nhiều nhà máy điện tham gia vào quá trình điều chỉnh, mỗi nhà máy có một tỷ phần nhất định trong công suất điều chỉnh Tỷ phần này đợc xác định trên cơ sở phân tích chỉ tiêu kinh tế, tính linh hoạt trong điều chỉnh

Phơng trình điều chỉnh có dạng:

+

∆ +

∆

F 1 2

Trong đó; Pi - công suất của nhà máy điện đang xét; k1, k2 - các hằng số tỷ lệ Khi xảy ra dao động tần số, ban đầu số hạng nằm dới dấu tích phân hầu nh cha kịp thay đổi Độ lệch tần số đợc khắc phục theo 3 giai đoạn; thoạt đầu các máy điều tốc tuabin phản ứng theo độ lệch ∆f , sau đó là các máy điều chỉnh thứ cấp tác động theo hớng giảm độ lệch và thực hiện tác động giảm hai số hạng đầu trong biểu thức trên

Tiếp theo, độ lệch tích phân của tần số ngày càng tăng, các máy điều chỉnh tác

động thay đổi công suất của các tổ máy cho đến khi ∆f =0khi ấy phơng trình trên có dạng:

−

=

k

k

P i

1 2 nghĩa là công suất của nhà máy điện trở nên tỷ lệ với độ lệch tích phân của tần số

đã ghi nhận đợc

Điều khiển công suất tác dụng của nhà máy điện bằng hệ thống máy điều chỉnh phản ứng theo độ lệch tích phân của tần số có một số đặc điểm Các nhà máy điện tham gia vào quá trình điều chỉnh có tốc độ phản ứng khác nhau đối với tín hiệu điều khiển Các nhà máy nhiệt điện có quán tính của quá trình cơ nhiệt lớn nên việc thay đổi phụ tải chậm hơn Các nhà máy thuỷ điện thờng phản ứng trớc tiên đối với tín hiệu

điều khiển, tiếp nhận phần lớn sự thay đổi của phụ tải hệ thống, sau đó khi các nhà máy điện có tốc độ điều chỉnh, chậm hơn lần lợt tham gia vào quá trình thì phụ tải sẽ

đợc phân bố lại giữa các nhà máy làm nhiệm vụ điều chỉnh Nh vậy quá trình phân bố công suất sẽ diễn ra phức tạp hơn giữa các nhà máy với tốc độ điều chỉnh khác nhau Quá trình này có thể làm xấu chỉ tiêu kinh tế của hệ thống và tăng độ hao mòn của thiết bị

Đối với các hệ thống lớn việc điều khiển tập trung đồng thời toàn bộ hoạt động

cũng nh những hạn chế về khả năng tải của các đờng day liên kết hệ thống Trên thực

tế ngời ta thờng chia các hệ thống lớn thành những hệ thống con cố gắng giải quyết bài toán tự cân bằng khu vực kết hợp với việc tối u hoá luồng công suất trao đổi giữa các khu vực

Dao động luồng công suất trao đổi giữa các khu vực đợc xác định theo tơng quan giữa dao động phụ tải tổng của toàn hệ thống với công suất khả dụng của chúng Đối với các hệ thống hợp nhất có công suất 10.000 -20.000MW tơng quan này khoảng 0,25

- 0,15%

Phơng trình cân bằng công suất có dạng

PF- Ppt = Ptd

trong đó, PF - công suất phát của khu vực

Ppt - công suất tiêu thụ trong khu vực

Ptd - công suất trao đổi với các khu vực khác

Thông thờng công suất trao đổi với các khu vực khác chiếm một tỷ phần không lớn lắm so với công suất của khu vực để đảm bảo cân bằng và giữ cho tần số không thay đổi Khi tần số thay đổi, lợng công suất trao đổi cũng thay đổi theo Nh vậy hệ thống điều chỉnh sẽ phản ứng theo thông số hỗn hợp

f

P td + ∆

∆

π

trong đó: ∆P td- độ lệch của luồng công suất trao đổi so với trị số đã đợc giao;

ρ- hệ số tỷ lệ.

f

∆ - độ lệch tần số

Quá trình điều chỉnh đợc tiến hành theo độ lệch tích phân và độ lệch tức thời của thông số π:

∫ +

F 1π 2 π

trong đó: k1, k2 - các hệ số tỷ lệ

Quá trình điều chỉnh kết thúc khi π= 0, với hệ thống có n liên kết ta có:

n i f

P tdi + i∆ =0; =1,

∆ ρ (*)

Cộng tất cả các phơng trình này lại ta có:

0

1

=

∆

∑

=

n

i

tdi

P nên ∆f =0

Quá trình điều chỉnh luồng công suất trao đổi xảy ra chậm chạp Khi tăng phụ tải trong khu vực thoạt đầu tần số và công suất trao đổi suy giảm do phản ứng của các bộ

điều tốc tuabin ở các khu vực lân cận, các thành phần trong (*) cộng lại với nhau và

đảm bảo tốc độ cao của quá trình điều chỉnh Sau một thời gian các nhà máy điện trong khu vực tăng dần khả năng mang tải và phục hồi công suất trao đổi đến trị số trớc đó Khi tăng phụ tải ở khu vực bên cạnh, dấu của độ lệch tần số ∆f không thay đổi (<0) còn độ lệch của công suất trao đổi sẽ ngợc lai (>0) vì sự tham gia của các bộ điều tốc tuabin ở khu vực đang xét, kết quả là các thành phần trong (*) trừ nhau làm cho tác

động điều chỉnh yếu đi, có nghĩa là việc điều chỉnh chủ yếu diễn ra đối với các nhà máy điện trong khu vực có biến động phụ tải