Tạp chí khoa học và công nghệ: Khảo sát các hiện tượng xảy ra khi đóng bộ tụ điện bù tĩnh vào lưới điện có một bộ tụ khác ghép song song đang hoạt động

Bài báo sử dụng phần mềm ORCAD (phần PSPICE) mô phỏng và phân tích các hiện tượng có thể xảy ra trên bộ tụ điện bù tĩnh khi đóng điện vào lưới điện trong các trường hợp khác nhau tại những thời điểm đóng khác nhau với giá trị điện áp trên tụ khác nhau. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tạp chí khoa học và công nghệ: Khảo sát các hiện tượng xảy ra khi đóng bộ tụ điện bù tĩnh vào lưới điện có một bộ tụ khác ghép song song đang hoạt động TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 KHẢO SÁT CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA KHI ĐÓNG BỘ TỤ ĐIỆN BÙ TĨNH VÀO LƯỚI ĐIỆN CÓ MỘT BỘ TỤ KHÁC GHÉP SONG SONG ĐANG HOẠT ĐỘNG AN INVESTIGATION INTO THE EFFECTS PRODUCED BY SWITCHING A CAPACITOR IN THE POWER SYSTEM WITH A PARALLEL OPERATING CAPACITOR Đinh Thành Việt Bành Quốc Hùng Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Công ty Điện lực Bình Định TÓM TẮT Khi bộ tụ điện bù tĩnh được đóng vào lưới điện, điện áp và dòng điện xung kích vớibiên độ lớn có thể gây ra các hiện tượng ảnh hưởng đến bộ tụ điện và hệ thống mà nó đượcđấu nối. Để khảo sát các hiện tượng này, đặc biệt là trường hợp khi có một bộ tụ bù khác ghépsong song đang hoạt động sẵn, trong bài báo sử dụng phần mềm ORCAD (phần PSPICE) môphỏng và phân tích các hiện tượng có thể xảy ra trên bộ tụ điện bù tĩnh khi đóng điện vào lướiđiện trong các trường hợp khác nhau tại những thời điểm đóng khác nhau với giá trị điện áptrên tụ khác nhau. Kết quả mô phỏng cho phép xác định được các giá trị biên độ điện áp vàdòng điện, phân tích được các tình huống nguy hiểm khi xuất hiện quá điện áp và quá dòng đốivới tụ điện. ABSTRACT In switching a power capacitor in the operating power system, the voltage and inrushcurrent with great amplitude may cause phenomena affecting the capacitor and other connectedcomponents of the power system. This paper presents the application of the ORCAD software(PSPICE) in simulation and an analysis of the phenomena which may appear when a capacitoris connected to the power system with a parallel operating capacitor at different switching timesand different values of voltage on the capacitor. The simulation results in determining voltageand current and analyzing possibly dangerous conditions of overvoltage and overcurrent to apower capacitor.1. Đặt vấn đề Khi một bộ tụ điện bù tĩnh được nạp hay phóng điện trong hệ thống lưới điện,điện áp và dòng điện với biên độ lớn có thể gây ra các hiện tượng ảnh hưởng đến bộ tụvà hệ thống mà nó được đấu nối như quá điện áp, phóng điện hồ quang... dẫn đến có thểlàm hư hỏng đến các thiết bị hay gây ra tác động sai lệch cho mạch điều khiển, bảo vệ...[1, 3, 4]. Đặc biệt cần xét đến trường hợp hay gặp trong lưới điện là đã có sẵn 1 bộ tụđiện bù tĩnh đang hoạt động song song. Khi bộ tụ được đóng vào lưới điện, một dòngđiện xung kích sẽ chạy vào bên trong bộ tụ để cân bằng điện áp của lưới điện và điện áptrên bộ tụ. Dòng điện xung kích có thể có tần số dao động và biên độ lớn. Hiện tượngquá điện áp có thể xảy ra trong trường hợp này. Các hiện tượng này cần được nghiêncứu khảo sát, nhất là đối với các tụ điện có công suất lớn đặt tại các trạm biến áp 110kVtrở lên trong hệ thống điện.294 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).20102. Giải quyết vấn đề2.1. Mô phỏng đóng điện cho 1 bộ tụ điện bù tĩnh vào lưới điện có một bộ tụ điện bùtĩnh khác ghép song song đang hoạt động: Giả thiết bộ tụ điện bù tĩnh C2 được đóng vào lưới điện khi có bộ tụ điện bù tĩnhC1 cùng công suất bằng 50MVAr ghép song song đang hoạt động với điện áp nguồn ⎛ π⎞u (t ) = 115 sin ⎜ ωt + ψ u − ϕ − ⎟ ở tần số 50Hz có sơ đồ như ở hình 1: ⎝ 2⎠ Hình 1. Sơ đồ mô phỏng đóng điện cho bộ tụ bù vào lưới điện khi có một bộ tụ khác ghép song song đang hoạt độngtrong đó: V1 = 115kV: điện áp nguồn, L1 = 17,2mH: điện cảm nguồn với điện kháng nguồn XL = 5,4Ω, L2 = 20mH: điện cảm nối giữa hai bộ tụ C1 và C2, R1 = 1Ω: điện trở nguồn, C1 = C2 = 12µF: điện dung của hai bộ tụ bù có cùng công suất bằng 50MVAr,điện áp 115kV, V, I: điện áp và dòng điện đo được khi đóng MC, IC: điện áp trên bộ tụ C2 trước khi đóng MC. Kết quả khảo sát dòng điện và điện áp trên bộ tụ bù của chương trình mô phỏngbằng phần mềm ORCAD (phần PSPICE) [2] khi đóng điện cho bộ tụ bù C2 vào lướiđiện khi có bộ tụ bù C1 ghép song song đang hoạt động cho các trường hợp khi điện áptrên tụ UC2 = 0, 50%, 100%U m-nguồn tại các thời điểm đóng ở 0ms, 5ms, 10ms, 15msứng với giá trị điện áp tức thời của nguồn ở biên độ cực đại. Các đồ thị kết quả môphỏng điển hình cho trường hợp ví dụ khi đóng bộ tụ bù lúc điện áp trên tụ Uc =100%Unguồn tại các thời điểm nói trên được thể hiện ở bên dưới: + Đóng ở 0 ms: 295 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 ...