Chương 11: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện

Nội dung Chương 11 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện trình bày sự phụ thuộc của tần số và điện áp vào cân bằng công suất; sự cân bằng và dự trữ công suất tác dụng trong hệ thống điện; sự cân bằng và dự trữ công suất phản kháng trong hệ thống; phân bố thiết bị bù cưỡng bức trong mạng điện; tính toán thực dụng bù cưỡng bức bằng phương pháp ma trận.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 11: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện484 Chöông 11 CAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT TAÙC DUÏNG VAØ PHAÛN KHAÙNG TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN11.1 SÖÏ PHUÏ THUOÄC CUÛA TAÀN SOÁ VAØ ÑIEÄN AÙP VAØO CAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT Trong heä thoáng ñieän caàn phaûi coù söï caân baèng coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng. Toångcoâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng cuûa taát caû caùc maùy phaùt phaûi baèng toång coâng suaát taùc duïngvaø phaûn khaùng cuûa taát caû caùc phuï taûi coäng vôùi toån thaát coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng cuûataát caû caùc phaàn töû trong maïng ñieän. Do ñoù, taàn soá trong toaøn heä thoáng cuõng nhö bieân ñoä vaø goùcpha ñieän aùp taïi moãi ñieåm nuùt ñöôïc xaùc laäp theo ñieàu kieän caân baèng coâng suaát. Muïc naøy cung caáp moät yù nieäm toát hôn veà vaán ñeà luaân löu coâng suaát taùc duïng vaø phaûnkhaùng giöõa caùc maùy phaùt ñieän cuõng nhö taùc duïng cuûa chuùng treân taàn soá vaø ñieän aùp. Ñieàu naøy coùtheå ñöôïc thöïc hieän nhôø vaøo moâ hình H.11.1 vôùi hai maùy phaùt coù coâng suaát baèng nhau maéc songsong vaø cuøng cung caáp cho phuï taûi coù chung coâng suaát PL vaø QL. Ñieän khaùng ñoàng boä cuûa maùyphaùt ñieän ñöôïc keå vaøo trong sô ñoà thay theá vaø boû qua ñieän trôû daây quaán phaàn öùng maùy phaùt.Ñieàu khieån ñieän aùp baèng tay ñeå ñieàu chænh kích töø maùy phaùt vaø ñieàu khieån toác ñoä baèng tay saünsaøng cho ñoäng cô sô caáp. Hình 11.1: Moâ hình thí nghieäm hai maùy phaùt Caû hai ñoäng cô sô caáp M1 vaø M2 laø ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp vaø ñieàu khieån ñôngiaûn toác ñoä baèng bieán trôû kích thích. Caàn nhôù laïi raèng tröôùc khi ñoùng ngaét ñieän SP ñeå hoaø ñoàngboä hai maùy phaùt thì phaûi thoûa maõn caùc ñieàu kieän veà hai maùy phaùt maéc song song laø (1) cuøng thöùtöï pha treân caû hai maùy (2) cuøng taàn soá phaùt, (3) cuøng bieân ñoä ñieän aùp vaø (4) cuøng goùc pha ñieänaùp ngay thôøi ñieåm ñoùng ngaét ñieän SP. Caùc yeáu toá coù yù nghóa trong thí nghieäm moâ hình naøy ñöôïc chia laøm hai phaàn:CAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT TAÙC DUÏNG VAØ PHAÛN KHAÙNG TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 485a) Taùc duïng cuûa ñieàu khieån ñoäng cô sô caáp ñeán taàn soá vaø söï phaân boá coâng suaát taùc duïng Keát hôïp vôùi moãi ñoäng cô sô caáp laø ñaëc tính taàn soá (hay toác ñoä) theo coâng suaát taùc duïng(watt). Toång trôû cuûa phuï taûi seõ xaùc ñònh coâng suaát cuûa phuï taûi toång trong ñoù, PL = P1 + P2 . Caûhai hai maùy phaùt coù chung taàn soá. Dó nhieân chuùng cuõng coù cuøng moät toác ñoä neáu caû hai toå maùycuøng soá cöïc töø vì: toác ñoä (voøng/phuùt) = 120f/soá cöïc Hình 11.2 Hình 11.2a: Phuï taûi ñöôïc phaân chia giöõa hai maùy phaùt trong ñoù maùy phaùt 1 nhaän taûi nhieàuhôn. Giaû söû ñieàu khieån ñoäng cô sô caáp cuûa maùy phaùt 2 ñöôïc ñieàu chænh laïi ñeå maùy phaùt naøynhaän theâm taûi. Vieäc ñieàu khieån naøy coù taùc duïng dòch chuyeån ñaëc tính f–taûi cuûa maùy phaùt 2 ñeánmoät vò trí môùi 2’ song song vôùi ñöôøng cuõ (xem H.11.2b). Vôùi toång coâng suaát PL = P1 + P2 khoâng ñoåi, taàn soá bò cöôõng böùc ñeán giaù trò f’ cao hôn f.486 CHÖÔNG 11 Ñeå phaân boá laïi phuï taûi caùc maùy phaùt nhaèm giöõ taàn soá khoâng ñoåi, kích thích cuûa ñoäng cô M2ñöôïc giaûm xuoáng (dòch chuyeån theo chieàu coù toác ñoä taêng) trong khi ñoù kích thích cuûa ñoäng côM1 ñöôïc taêng leân (dòch chuyeån theo chieâuø coù toác ñoä giaûm). Söï ñieàu chænh ñoái ngöôïc naøy chopheùp chuyeån taûi töø maùy phaùt 1 sang maùy phaùt 2. Toång quaùt, ñeå chuyeån taûi töø maùy phaùt naøy sangmaùy phaùt khaùc, ñieàu chænh toác ñoä phaûi dòch chuyeån theo höôùng ngöôïc laïi neáu nhö taàn soá ñöôïcduy trì. Trong tröôøng hôïp cuûa thí nghieäm naøy, phaûi cho goùc ñieän cuûa E2 tieán tôùi trong khi goùcñieän cuûa E1 phaûi luøi laïi. Taùc duïng chænh ñònh laïi caû hai boä ñieàu khieån toác ñoä ñöôïc minh hoaïtrong H.11.2c. Baây giôø xeùt H.11.2d trong ñoù phuï taûi ñöôïc phaân boá nhö trong H.11.2a (vôùi P1 vaø P2 ). Giaûthieát ngaét ñieän SL caét phuï taûi ñoät ngoät. Trong tình traïng môùi naøy, phuï taûi baèng khoâng vaø söïphaân boá môùi giöõa hai maùy phaùt laø P1 vaø P2 sao cho P1 + P2 = 0 nghóa laø P1 = −P2 , hai maùyphaùt seõ taêng toác vaø seõ ñaït ñeán taàn soá f’ > f, hình veõ cho thaáy P1 < 0 vaø laàn naøy maùy phaùt 1 nhaäncoâng suaát taùc duïng töø maùy phaùt 2 vaø laøm vieäc nhö moät ñoäng cô. Ñeå yù raèng, maùy phaùt naøo coùñöôøng ñaëc tính ít doác nhaát, maùy ñoù seõ maát taûi nhanh hôn.b) Taùc duïng cuûa ñieàu khieån kích töø ñeán ñieän aùp ñaàu cöïc vaø söï phaân boá coâng suaát khaùng Hình 11.3 Ñeå xaùc ñònh söï phaân boá coâng suaát khaùng giöõa caùc maùy phaùt ñieän song song cuøng caáp chomoät phuï taûi chung, xem ñöôøng ñaëc tính maùy phaùt trong H.11.3c. Ñaëc tính ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt U theo taûi phaûn khaùng cho moãi maùy phaùt. Caùc ñöôøngCAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT TAÙC DUÏNG VAØ PHAÛN KHAÙNG TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 487thaúng naøy ñöôïc chöùng minh baèng caùch lyù luaän raèng ñoái vôùi maùy phaùt E& = U & + jXI& (H.11.3a vaø tb). Ñoái vôùi doøng coâng suaát phaûn khaùng (töông öùng vôùi doøng ñieän phaûn khaùng treã 90°), vectô suïtaùp IX tyû leä vôùi doøng ñieän I vaø cuøng pha vôùi E vaø U . Trong H.11.3c ñieän aùp ñaàu cöïc baèng nhau treân ha ...