VÀ LƯÓI TRUYỀN TẢI
7.3 ĐIỂU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯÓI PHÂN PHỐI
7.3 .ị Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện
Mục đíchcủađiều chỉnh điện áp trong lưới phân phối làđảm bảo chất lượng diện năng cho phụ tải điện, trước hết là độ lệch diện áp so vớidinh mức trên cực các thiết bị dùng điện(xem 1.5.4.1). Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn chung, quan trọng nhất cho mọi phụ tải điện, được điều chỉnh chung cho mọi lưới phân phối điện. Còn các tiêu chuẩn khác là độ dao động,độ không đối xứng và độ không sin có tính cục bộ được hạn chếđến mức chophép nhờ các biện pháp điều chỉnh cục bộ ở những nơi cầnthiết.
Độ lệchđiệnáp so với điện áp định mức đượctính như sau:
8U = u ~ uđm 100 (7.7)
Uđm
u làđiện áp thực tế trên thiết bị dùng điện.
Tiêu chuẩn chất lượng điện áp quy định: Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện không được vượt ra ngoài phạm vicho phép:
sư < su < 8U+ (7.8)
sư, 8U+ được quyđịnh bởi tiêu chuẩn chất lượng điện áp (xem mục 1.5.4.1).
Thường8Ư‘ = -5%, 8Ư+ = 5%.Độ lệchđiệnáp ảnhhưởng đến hoạt động của tấtcả các loại thiết bị dùng điện. Điện áptăng cao làm tăng tiêu thụđiện trong thiết bị, gây phát nóng tăng cao quá có thể làm hỏng thiết bị. Ví dụ đèn điện sợi đốt dễ cháy khi điện áp tăng cao. Điện áp giảm thấp làm giảmtiêu thụ điện năng, giảm năng suất của thiết bị gây hư hỏng sản phẩm, ví dụ điện áp thấp làm giảm mạnh quang thông của đèn sợi đốt,đènhuỳnh quang có thểkhông khởi độngđược.
Độ lệch điên áp là tiêu chuẩnchính của chất lượngđiện áp, nó ảnh hưởng rấtlớn đến cấu trúc của lưới điện.
7.3.2 Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp
Lưới phânphối hạ áp cấp điện cho đại bộ phận thiết bị dùng điện. Trong lưới phân phối hạ áp chỗ nào cũng có thểđấu thiết bị dùng điện, do đótrong toàn lưới phân phối hạápvà trongmọi thời gian điện áp phải thoả mãn tiêu chuẩn
SU’ <8UX, < su* (7.9)
X-địađiểm, t- thời gian.
Tuy nhiên ta biết rằng có 2 vị trí và 2 thời điểm mà ở đó chất lượng điện áp được đảm bảo thì cũng xẽ được đảm bảo trong mọi địa điểm vàthời gian còn lại.
Đólà điểmđầu (điểm B) và điểm cuối lưới hạ áp (điếm A, làđiểmcóđiện áp thấp nhất) (hình 7.5)trong hai chếđộphụ tải max vàmin.Phối hợp các điều kiện trên ta viết được 4 tiêu chuẩn,trong đóquy ướcsô' 1 chỉchếđộmax, sô'2chỉ chếđộ min:
SU’ < SUA1 < 8U*
SU’ < SUA2 < su*
ÔU’< SUB1< su*
SU’ <SUB2 <su*
(7.10)
Thể hiên trên đồ thị ta thấy độ lệch điện áp phải luôn nằm trong vùng gạch chéo trên hình7.5 gọi là miềnchất lượng.
Nếusử dụng tiêuchuẩn (7.10) thì phải đo điện áp ở cả 2điểm A vàB trong cả hai chê' độ max và min. Trong đó điểm A rất khó xác định, mặt khác nhiều khi chỉ cần đánh giá kỹ thuật lưới phân phối trung áp. Dođó ta có thể quy đổi về đánhgiá chất lượng điện áp chi ở điểm B là điểm đầu của lưới phân phối hạ áp cũng là thanh cái hạ áp của trạm phân phối.
Hình 7.5
SU’
Miền CLĐA ỖU
SU*
0
Hình 7.6
Ta biết:
SUA| — SUBI -AUh,
8Ua2 = 8Ub2 - AUh2 (7.11)
AUH là tổnthất điệnáp trên LHA Thay vào (7.10):
sư < SUB1 - AUHI <sư sư < SƯB2 -auh2 < sư SU’ < SUBĨ < SƯ
sư< SUB2 <sư ChuyểnAUH| và AUH2 sang hai vế :
sư + auh1 < SUB1<sư+ AUH1 SU’ + auh2 < SUB2 < sư+auh2 sư < UBI < sư
SU’ < UB2 < sư
Ta nhận thấy nếu 2 bất phương trình trên thoả mãn vê'trái thì 2 phươngtrình sau cũng thoả mãn, cònnếu2 phương trình sauthoả mãn vế phải thì 2phương trình trên cũng thoả mãn dođótiêu chuẩn chất lượng điện áp chỉ còn là
SU’ + AUh1 <UB1< sư
sư + AUH2 <UB2< sư (7.12)
Trên hình 7.6 là đồthị biểu diễn tiêu chuẩn (7.12), chế độ max ứng với công suất max Pmax còn chếđộ min ứng vớicông suất min Pmi„ của phụ tải.
Tiêu chuẩn này đượcápdụng như sau: Cho biết AUH|, ví dụ = 5% theo tiêu chuẩn tổn thất điện áp trong lưới phân phối hạ áp. Biết Pm„, Pmin ta tính được AUH2 = (Pmi„/Pmax)AUH|, sau đó lậpđồ thị đánh giá chất lượng điện áp như trên hình 7.6.
Sauđóđo điện áp trên thanh cái trạm phân phối trong chếđộmax vàmin tính UB| và UB2. Đặt 2 điểm này vào đồ thị rồi nối chúng bằng 1 đường thẳng, đó là đường điện áp thực tế. Nếu đường này nằm gọn trong miền chất lượng thì chất lượng điên áp của lưới phân phối là tốt (đường 1). Nếu có phần nằm ngoài miền chất lượng điện áp như đường 2 và 3 thì chất lượng điện áp là không đạt yêu cầu.
Tuỳ theo vị trí của đường điện áp mà có thể rút ra cách thức điều chỉnh. Ví dụ:
đường 2không đạt yêu cầu nhưng có thểcải thiện bằng cách thay đổi đầu phân áp cô' địnhcủaMBAphân phối, cụ thể làdùngđầu phân áp cao hơn, đường điên áp sẽ tịnh tiếnlên phía trên và đi vào miền chất lượng điện áp. Trongtrường hợp đường 3 thì không thể thayđổi đầu phân ápcô' định mà cải thiên được, vì nếu chê'đô max
được cải thiện thì chế độ min sẽ bị hỏng. Trong trường hợp này chỉ có thể dùng biện pháp xoay ngang đườngđiện áp bằng cách điều áp dưới tải ở trạm trunggian, hoặc dùng tụ bùcó điểu chỉnh.
7.3.3 Diễn biến điện áp trong lưới diện Xét lưới phân phối trên hình 7.7.
Ó chế độ max,nhờ điều áp dưới tải ở trạm TG, điên áp đầu nguồn đạt độ lệch Eị. Tổn thất điện áp AUTA| làm điện áp trên thanh cái trung áp của trạm phân phối giảm xuống (đường 1), nhưngnhờ có đầu phân áp cô' định ở MBA phân phối nên điện áp tăng lên thêm Ep, ở đầu ra của MBA phân phối điên áp lại tụt xuốngdo tổn thất điên áp trong MBA phân phối AUBI,ở điểmA cuối lưới phân phối hạáp điên áp xuống thấpnữado tổn thất điện áptrong lưới hạ áp AUH|.
Ở chê'độ min cũng tương tự (đường 2). Độ tăng áp Ep do đặt đầu phân áp cô' định giữ nguyên giátrị cho chế độmin.
Nếu đường điện áptrong lưới hạ áp nằm gọn trong miên chấtlượng điện áp (miền gạch chéo) thì chất lượng điện áp của lưới là tốt, ngược lại là không tốt cần phải thực hiện các biện pháp điềuchỉnh.
ĐD trung áp B A
MBAPP
|B Lưởí hạ áp A
Ep AUb 8Ub AUh 8Ua, AUta
Từsơđồ có thểlậpcác biểu thứctính toán:
ỖUB| = E| - AUta1 +Ep- AUB1 ỖUB2 = E2- AUta2 + Ep-AUb2
SƯA1 =UB| - AUH1
5Ua2 = ưk - AUh2 (7.13
7.3.4 Phương thức điểu chỉnh điện áp trong lưới phân phối
Trong các công thức (7.13) ta nhân thấy chỉ có tổn thấtđiện áptrong MB.' phân phối là không thể thay đổi được, còn tất cả các thành phần khác đều có th thay đổiđể điều chỉnh chất lượngđiệnáp.
Các biện pháp điều chỉnh điện áplà:
1- Điều chínhđiệnáp đầu nguồn E| và E, bằng cách điềuáp dưới tải tựđộng hoặ bằng tay ở MBA trung gian. Trongmột số trường hợp cũng có thể đặt đầu phân á cốđịnh ở các trạm này nhưng nói chung làphải dùng MBA có điềuáp dướitải.
2- Đặt đúng đầu phân áp cố định của MBA phân phối để đạt được độ tăng thêr điệnáp Ep.
3- Lựa chọn đúng dây dẫn đểđiều chinh tổnthấtđiệnáp trên lưới phân phối trun và hạ áp. AU trên lưới trungáp và hạ áp phải nhỏ hơn tổn thất điện áp cho phé tương ứng AUtacp, AUhacp-
Đólà 3biện pháp chính được sử dụng phối hợp đểđiều chinh điện áp.
Trong số ít trường hợp riêng mà các biện pháp này vẫn không đủ hiệu quả thì c thểdùngcác biện pháp phụ thêm là:
4- Bù công suất phảnkháng ở phụ tải.
5- Bù dọc trên đường dây trung áp
6- Dùngcác MBA bổtrợchuyên dùngcho điều chỉnh điện áp.
Bộ 4 đại ìượng E, Ep vàAU-iacp, AUhacì> quyếtđịnhchất lượng điện áp, chúng đượ xác định đồng bộ với nhau. O mỗi HTĐ theođiều kiện riêng các đại lượngnày Ci giátrịkhácnhau.
Vi dụ : Theo[23] HTĐPháp :
- Lưới trênkhông : E| = 7%, Eị= 0%, AUtacp= 7,5%, Aưhacp= 11%
- Lướicáp : E|= E2 = 0,5%, AUHACp= 5%, ƯTACp không cần quan tâm (xem 6.3.2) - MBA phân phối có 3 đầu phân áp Ep= 2,5-5-7,5.
Theo [21] HTĐBa Lan :
- E2=O-3%, E| theomùa : thu đông4-8%, còn lại 3-6%
- AUtacp=8%, AUhacp= 3-5%
- MBAphân phối có 5đầu phân áp Ep=0- 2,5- 5 - 7,5; 10 %
Theo [9] HTĐ Liên xôcũ :
- E|= 5-6%; E,= 0-2%, thực hiện theo loại phụ tải :- nếu phụ tải sinh hoạt là 70- 90%E| thực hiện từ 16-22 h; - nếu phụ tái công nghiệp là 70-90% thì E| thực hiện từ 10-16 h ; -Nếu phụ tảicông nghiệp và sinh hoạt bằng nhau thì E| thực hiện từ8- 22 h.
- Aưtacp= 6 %, AUHACp = 4-5 % cho phần ngoài trời, phần trong nhà cho phép 1- 4%.
- MBA phân phối có 5 đầu phân ápEp = 0- 2,5-5 - 7,5 - 10 %.
7.3.5 Điểu chỉnh điện áp dưới tảitrong máy biến áp trung gian
- Cấu tạocủa MBA ĐADT
MBA nguồn thường được trang bị điềư áp dưới tải (ĐADT) cho phép thayđổi đầu phân áp trong vân hành đê’ đạt điện áp ra cần thiết. Thay đổi đầu phân áp tức là tăng hoặc giảm số vòng dây nhất định củacuộn cao áp do đó làm thayđổi hệ số biến áp.
Các vòngdây phụ đê điều chỉnh bao giờ cũng đặt ở phía cao áp để dòngthao tác nhò. Sơ đồ cho một pha của MBA ĐADT trên hình 7.8, có hai loại : hạn chế dòng điện bằng cuộn cảm X (hình 7.8.a) và hạn chếdòng điện bằng điện trở R (hình7.8.b). Trong sơđồ : K|,K2 làcác khởi động từ, TĐ làcác tiếp điểmđộng, TC làphần tinhchỉnh còn sc làphần sơchỉnh.
Hình 7.8 Hình 7.9
MBA ĐADT 110 kV có thể có 19đầu phân áp mộtđầu giữađánh số 0, 9 đầu tăng, 9 đầu giảm điện áp, mức chênh điện áp giữa hai đầu kề nhau là e0= 1,78 %, miền điều chinh± 16%. MBA 220kv có 17 đầu với e0 =l,5%, miền điều/chỉnh ±12%.
Ta có thể tính được đầu phân áp cần đặt cho từng chế đô vận hành khi biết điện áp đầu vào trạm trung gian uc và điện áp yêu cầu ởphía trung ápƯT.yc một cách gần đúngnhư sau:
Ta có thểtính chuyển đổiđiện ápyêu cấuUT.yc về phía cao áp:
u c =UT.yc.kB + AƯB kB là hệ số biến áp,kB = Upa/Ukt
Upa làđiện áp của đầu phân ápcần lựa chọn, Uk, là điện ápkhông tải ở phía trùn:
áp, thường = 1,05 U(|m của lưới phân phối trungáp.
Giả thiết rằng điện áp này phải bằng điện áp hiện có uc: LJ’C= UT.yc.Upa/Uk, + AƯB = Ưc ta rút ra
I Upa = (Uc-AUB) -^12-
U-r-yC
Saukhi tínhđược Upa ta chọn đầu phân ápgần nhất.
Với Upa đã chọn theo công thức này và với uccho trước thì điện áp phía trung á gầnbangđiện áp yêu cầu UT.yc (lớnhơn hoặc nhỏ hơn một chút).
- Các MBA bổ trợ điều chỉnh điệnáp dưới tải :
CácMBA bổtrợnày chỉ làm nhiệm vụ điềuchỉnh điện áp bằng cách thêm và<
điệnáp cần điều chỉnh một thànhphần phụ, làmcho điên áp đó tăng hoặc giảm đ<
lón (điều chỉnh dọc) hoặc quay đi một góc so với điện áp chuẩn cho trước (điềi chỉnh ngang).
Trên hình 7.9.a làMBAbổ trợ điều chỉnh ngang còn trên hình 7.9.b là MBA bổ trợ điểu chỉnh dọc. MBA bổ trợ điều chỉnh ngang có MBA phụ 3 lấy điện áp phụ thêm từ pha B,c của MBA lực cộng vào điện áp pha A trong MBA phụ 2. Vì điện áp phụ thêm e-, vuông góc với điện áp pha A cho nên nó làm cho điện áp này quay đi một góc a tuỳ theo nấc điều chỉnh được chọn. MBA bổ trợ điều chỉnh ngang dùng trong lưới điện kín để điều chỉnh dòng công suấttác dụng.
' Hình 7.19
MBA bổ trợ điều chỉnh dọc lấy điện áp phụ thêm trực tíổp lừ cùng 1 pha vớ điện áp cần điều chỉnh trên MBA lực và trộn vào nó trong MBA phụ 2. Vì 2 điệr áp cùng phanên nó làm tăng hoặc giảm modulcủa điệnáp được điều chỉnh.
Trên hình 7.10 là máy biêh áp điều chỉnh đường dây, đấu trực tiếp vào đường dây 1, không cần đến MBA chính. MBA bổ trợgồm có MBA tự ngẫu phụ 2 lấy điện áp từ đườngdây, sauđó lại cộng thêm điệnáp cần điều chỉnh tại MBA phụ 3.
Số 4 là bộ chuyển đổi đầu phân áp. Còn có loại MBA nối vào trung tính MBA tự ngẫuđể điều chỉnh điện áp cuộn hạ áp [9].
- Luật điều chỉnh điện áp
Đối với MBAĐADTđiều quan trọng là luật điều chỉnhđiện áp,tức là quan hệ giữa điện áp ra phía trung ápvới thời gian hoặc dòng điện phụ tải. Nếu điềuchỉnh bằng tay thì người điểu độ viên theo vôn kế mà điều chỉnh các đầu phân áp. Còn điều chỉnh tựđộng thì thiết bịđiều khiển cũng làm việc theo luật điều chỉnh đã dự định trước.Luậtđiều chỉnh được chọn lựatheo yêu cầuđiều chỉnh điện áp của phụ tẩi.
Có thể áp dụngcácluật điềuchỉnh sau :
- Ôn áp : Luôn giữ điện áp là hằng số, nếu phụtải ít biến đổi theothời gian- trong ngày đêm như xí nghiệp làm việc 3 ca thì dùng luật này (hình 7.11). Để cho tự động điều chỉnh điệnáp (TĐĐC ĐA)hoạt động chỉ cần lấytín hiệu điện áp. Điện áp luôn nằm trong miền không nhạy oc, nếu điện áp vượt ra khỏi miến này trong thờigian 40-60 s thì TĐ ĐC ĐA sẽtác đông chuyển sangđầu phân ápgần nhất.Độ rộng của miềnkhôngnhậy phải bằng khoảng 1,2 đến 1,4 lần điệnáp của 1 nấc điều chinh để TĐ ĐC ĐAlàm việcổnđịnh.
Hình 7.11 Hình 7.12
- Nếu điện áp biến đổi mạnh trong ngày - đêm nhưng cóđặc tính xác định như các xínghiệp 2 ca thì TĐĐCĐA có thể áp dụng luậtổn áptrong từng khoảng thời gian
nhất định, đến mỗi khoảng thời gian thì thay đổi chỉnhđịnh, có thể theo đồng hồ (hinh7.12)
- Luật điều chỉnh ngược (theo nghĩa ngược với su thể biến đổi tự nhiên của điện áp), theo luật này điệnáptăng giảmtheo dòng điện (hình 7.13),điện áp được điều chinh theo tín hiệu u và hiệu chỉnh theo dòng điện I. Luật điều chinh ngược áp dụng cholưới điện sinh hoạt vàhỗn hợp.
Hình 7.13
- Ápdụng MBA ĐADT trong ỈỈTĐ
MBA ĐADT hoặc MBA bổ trợ cần được sử dụng ở tất cá các trạm khu vực và trunggian cấp điện cho lưới trung áp. ĐADT nhằm đạt được mức điện áp nguồn yêu cầu cho lưới phân phối trung áp, mà hai giá trị tiêu biêu là độlệch điện áp E, vàEj trong chếđộ max vàmin.
- Nếu trạm mới đặt thì dùng ngay MBAĐADT (hình 7.14.a).
- Nếu cảitạo trạm cũ thì đặt thêm MBA bổ trợ ở đầu raphíatrung áp (hình7.14.b).
- Nếu yêu cầu điệnáp ở 1 xuất tuyến khác yêu cầuđiện áp chung thì đặt thêm một MBA bổ trợ ở một xuất tuyến này (hình 7.14.c).
- Nếu các xuất tuyến chia thành nhóm có cùng yêu cầu điện áp thì có thể khổng cần đặt MBA ĐADT, mà đặt MBA bổ trợcho từng nhóm xuất tuyến (hình 7.14.d).
- MBA 3 cuộn dây : ĐADT chi có thể thoả mãn yêu cầu điênáp ở 1 đầu ra, vậynếu cần phải đặt thêmMBA bổ trợchođầu ra kia (7.14.e).
Hình 7.14
274
7.3.6 Đặt đầu phân áp cô định ở MBA phân phôi
Trên hình 7.15 là sơ đồ ĐPA cô định của MBA phân phôi và bộ chuyến đổi.
Các ĐPA này chi có thê chuyên đổi khi MBA được cắt khỏi lưới. MBA được chê tạo sao cho, ở chế độ không tải, nếu điện áp đặt vào phíacao là UCdm. Nếu dùng ĐPA số 1 thì điện áp phía hạđúng bằng ƯHdm, nếudùng ĐPAsố2thì :
UH = ƯHđm(l +eo/lOO),
e0làđộ tăng thêm điện áp giữa 2đầu phân áp kế tiếp tính bằng% UHdin.
Hình 7.15 Nếu dùng ĐPAsô' 3thì
UH = UHdm(l+2eo/100), nếudùng ĐPA N thì
UH = UHdm(l + (N-l)eo/100).
Nhưvậyđộtăngthêm điệnápEp ứng với ĐPANlà:
Ep = 100[ưH-UHdm]/UHdm
= lOO[UHdm(l +(N-I)eo/100)-
=(N-l)e0[%] (7.14)
Bảng7.1 cho Ep của MBA có 3 ĐPA với e0 = 5% và MBA có 5 ĐPA với e0 = 2,5%.
Bảng 7.1 Độ tăng thêm của đầu phân áp
3ĐPA 5ĐPA
N Ep% N Ep%
1 0 1 0
2 5 2 2,5
3 10 3 5
4 7,5
5 10
Đánh giá chất lượng điện áp và chuyển đổi đầu phân áp thực hiện hàng năm theomùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi nhiều.
7.3.7 Tính toán điểu chỉnh điện áp
Tính toán điều chỉnh điện áp gồm kiểm tra chất lượng điện ápở một trạm hạ áp nào đó, chọn đầu phân áp cố định ởMBA phân phối, tính các biện pháp điều chỉnh cần thiết khác.
Do đo đạc và tính toán ta biết: E|, E2, AƯTA|, Aưta2, AUH|, AUH2, AUBl, AUB2, p,ni„, p....
* max*
Từcác sô'liệunày tính UBl, UB2 sau đóxây dựngđồ thị chất lượng điện áp.
ỖUB| = E| - AUTA| +Ep- AƯB|
ÔUB2 = E2 - AUta2 + Ep- AUb2 (7.15) Miền chất lượngđiện ápbị chặntrên bởi 8U+ và chặn dưới bởi đường nối 2 điểm:
(SƯ- + AUH2,Pmi„) và (SƯ-+ AUH„Pmax).
Đặt điểm (ÔƯB2, Pmin) và (ÔƯB|, Pmax), nối lại ta được đườngđiện áp. Phân tích kết quả, rútra kết luân về biênpháp điềuchỉnh.
Ví dụ 1: Chọn đầu phân áp cho MBA phân phốicó các điều kiện sau:
E| = 7%,E2 = 0%,AUta1 = 8%,AUta2= 4%
AUh1 =5%, AUh2= 2%
AUbi = 4%, AUb2 = 2%
ÔU+= 5%, ỖU’^-5%
MBA có 5 ĐPA với e0 = 2,5.
Theo(7.15):
ÔUB1= 7 -8 + Ep- 4 = Ep - 5% SUB2 = 0-4 + Ep- 2 = Ep - 6 %