QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÁY BIẾN ÁP

Tham khảo tài liệu 'quan hệ điện từ trong kháng bù ngang có điều khiển kiểu máy biến áp', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÁY BIẾN ÁP TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÁY BIẾN ÁP ELECTROMAGNETIC RELATIONS IN TRANSFORMER TYPED CONTROLLED SHUNT REACTORS Lê Thành Bắc Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo trình bày các bước thiết lập quan hệ đ iện từ giữa các thông số của các cuộn dây trong kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp với các đại lượng, thông số đường dây và góc mở của các thyristor khi thực hiện điều khiển kháng. Trên cơ sở các quan hệ điện từ được thiết lập ứng dụng phần mềm Matlab để khảo sát sự biến đổi của các dòng điện trong các cuộn dây kháng điện trong quá trình quá độ khi công suất truyền tải trên đường dây biến đổi và kháng được điều khiển theo hàm để bù 100% công suất phản kháng dư trên đường dây truyền tải. Các kết quả nhận được cho thấy kháng điều khiển kiểu biến áp có thời gian tác động rất nhanh và không làm méo dạng dòng điện trên lưới. ABTRAST The paper presents the steps in establishing electromagnetic relations of transformer typed controlled shunt reactors win dings’s parameters to transmission line parameters, firing delay angle of thysistor in the control of the reactors. Based on the established electromagnetic relations, the changing of the reactor winding currents is shown by the Matlab -Simulink software when the transformer typed controlled shunt reactors is applied to the power system to make full compensation (100%) charging capacity after the change of transmission lines power transfer. The results show that the transformer typed controlled shunt reactor s responding time is very fast and the control does not make current distortion in the power system. 1. Đặt vấn đề Liên tục trong mấy năm gần đây, sự tăng trưởng nhanh của nền kinh tế kéo theo tăng nhu cầu tiêu thụ điện ở nước ta hàng năm luôn ở mức 16–17%. Để có lời giải hợp lý cho vấn đề thiếu hụt năng lượng thì việc giải bài toán giảm tổn thất và nâng cao chất lượng hệ thống truyền tải điện đang được đặt ra như là đòi hỏi vô cùng cấp bách. Hướng nghiên cứu ứng dụng các loại thiết bị mới trong đó có kháng điều khiển vào hệ thống truyền tải Việt Nam nhằm ổn định điện áp, giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ ổn định hệ thống là một giải pháp cần thiết và mang tính khả thi cao. Kháng bù ngang có điều khiển kiểu máy biến áp là loại kháng điều khiển tích hợp khá nhiều ưu điểm như: tác động nhanh, không gây méo dạng dòng điện lưới, có tổn hao rất nhỏ, được mắc cố định vào lưới truyền tải, có độ tin cậy làm việc rất cao và giá thành không đắt hơn đáng 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 kể so với máy biến áp cùng cấp điện áp [1,3]. Để có thể sớm ứng dụng loại thiết bị này vào hệ thống điện nước ta thì trước mắt rất cần thiết những nghiên cứu cụ thể và chi tiết phục vụ công tác lắp đặt, vận hành và tiến tới tự thiết kế chế tạo. Bài báo trình bày những nghiên cứu về quan hệ điện từ trong kháng bù ngang có điều khiển kiểu máy biến áp và thực hiện mô phỏng trên Matlab – Simulink nhằm khảo sát đánh giá quan hệ giữa các thông số kỹ thuật của kháng khi được điều khiển theo hàm xác định. 2. Nguyên lý làm việc của kháng bù ngang kiểu biến áp Sơ đồ nguyên lý và mạch điện thay thế một pha của kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp trên hình 1. Điện áp trên 3 cuộn dây tương ứng: cuộn lưới Uf, cuộn bù U3 và cuộn điều khiển U2. Cả ba điện áp này đồng pha nhau do cùng được quấn chung trên một trụ của lõi thép. Tương ứng 3 dòng điện tại cùng thời điểm là dòng điện cuộn lưới I1, dòng điện cuộn bù I’3 (quy đổi về cuộn lưới là I3) và dòng điện cuộn điều khiển I’2 (quy đổi về cuộn lưới là I2). Số vòng dây 3 cuộn lần lượt là W1, W3 và W2. Công suất 1 pha của cuộn dây lưới phía cao áp là Svào = UfI1, phía hạ áp là: Sra = S3 + S2 =U3I’3 + U2I’2 (1) Bỏ qua tổn thất công suất trong kháng thì: Svào = Sra ↔ UfI1 = U3I’3 + U2I’2 (2) Ở chế độ làm việc bình thường khi điện áp lưới Uf = const thì U2 = f(α); I2 = f(α) với  là góc mở các van T, từ (2) ta thấy dòng điều khiển I1 luôn phụ thuộc vào I2: I1 = f(I2) hay nói cách khác ta cần điều khiển dòng I2 theo hàm yêu cầu khi phụ tải trên đường dây thay đổi. Trong chế độ không tải dòng điện trên đường dây do dung dẫn tạo ra (IC) lớn nhất làm cho điện áp ở cuối đường dây dài tăng cao, nên ta cần bù dòng kháng I1 cực đại mang tính cảm để khử dòng dung tương ứng. Theo quan hệ (2) thì dòng điều khiển qua van I2 lúc này cũng cực đại, ứng với góc mở αmin. Ở chế độ tải bằng tự nhiên (Ptn) dòng điện trên đường dây do dung dẫn tạo ra (IC) bằng với dòng điện IL (dòng điện cảm đặc trưng cho công suất phản kháng trên đường dây khi có tải) IC = IL (Qc= QL đường dây tự bù 100%). Khi đó ta chỉ cần bù dòng kháng I1 nhỏ, lúc này dòng điện qua cuộn lưới của kháng là cực tiểu (I1=I1.min). Theo quan hệ (2) thì dòng qua cuộn điều khiển và qua van I2 lúc này cũng cực tiểu, ứng với góc mở αmax (T1 và T2 đóng hoàn toàn). Còn ở chế độ khi làm việc với tải trong khoảng từ 0 đến Ptn thì dòng điện trong cuộn điều khiển W2 có quan hệ hàm số với góc mở van I2= f(α) 3. Các quan hệ điện từ trong kháng điều khiển kiểu máy biến áp Đối với kháng có công suất lớn thì thành phần điện trở ở các cuộn dây rất bé so với thành phần điện kháng, do đó khi xét đến quan hệ dòng điện giữa các cuộn dây ta bỏ qua thành phần điện trở mà chỉ quan tâm đến thành phần điện kháng của nó. Khi đó, sơ đồ thay thế của kháng điều khiển kiểu biến áp ...