- trần xuân tuấn Chế độ không đối xứng của l-ới điện trung áp và giải pháp cung cấp điện không đối xứng Chuyên nghành: Hệ thống điện luận văn thạc sỹ khoa học Ng-ời h-ớng dẫn khoa học PGS.TS. - Chế độ không đối xứng trong l-ới trung áp và giải pháp cung cấp điện không đối xứng. - Tác giả muốn đóng góp một ph-ơng pháp trong nhiều ph-ơng pháp tính toán cung cấp điện không đối xứng l-ới phân phối cho phụ tải điện vùng sâu, vùng xa, phụ tải phân tán. - Tác giả 4 Ch-ơng I Tổng quan về chế độ không đối xứng của HTĐ 1.1. - Thực tế th-ờng gặp hệ thống điện mất đối xứng cả module và về góc pha. - 5 Trong hệ thống điện ba pha th-ờng gặp sự không đối xứng về cả module và về góc pha. - Các lò hồ quang ba pha nói chung là phụ tải ba pha không đối xứng vì hồ quang trong ba pha th-ờng không đồng đều. - Sự phân chia phụ tải một pha không đồng đều cho các pha trên l-ới cũng là nguyên nhân gây mất đối xứng. - Đối với máy phát điện đồng bộ ba pha Để đánh giá cụ thể tác hại của chế độ không đối xứng đối với máy phát điện ba pha th-ờng dùng ph-ơng pháp thành phần đối xứng. - Đối với động cơ không đồng bộ Cuộn dây ba pha phần tĩnh của động cơ không đồng bộ đ-ợc đấu tam giác hoặc sao không dây trung tính, do đó trong chế độ không đối xứng phần tĩnh của nó chỉ tồn tại các thành phần dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch. - Vì vậy trong chế độ không đối xứng động cơ không đồng bộ phát nóng rất mạnh. - Mô men cực đại của động cơ không đồng bộ trong chế độ không đối xứng có thể giảm xuống đến hai lần. - Có thể thấy rằng trong chế độ không đối xứng tổn thất trên đ-ờng dây và các phần tử tĩnh khác tăng lên. - Ví dụ nh-: Trong chế độ đối xứng tổn thất đ-ờng dây ba pha có dòng điện I, điện trở R là 3I2R. - Ngoài ra chế độ không đối xứng của đ-ờng dây tải điện có thể làm nhiễu các đuờng dây thông tin ở gần. - Nhiều tr-ờng hợp hệ thống rã tải khi có sự trùng lặp về không đối xứng trong cùng pha cả ở phía cấp cho phụ tải và phía đấu nối máy biến áp. - Một số tr-ờng hợp không đối xứng làm cho máy biến áp khi vận hành bị rung, tổn hao lớn suy hao tuổi thọ. - Trong tr-ờng hợp không đối xứng về dòng điện làm cho nhiệt độ cuộn dây tăng quá giới hạn cho phép. - Tuy nhiên, tác hại chủ yếu của chế độ không đối xứng là đối với các máy điện quay, đặc biệt là với các động cơ không đồng bộ. - Chế độ không đối xứng gây nên những hậu quả không mong muốn. - Các tính toán chứng tỏ rằng việc cung cấp điện không đối xứng cho các hộ tiêu thụ vùng sâu, vùng xa bằng máy biến áp một pha tỏ ra hiệu quả và đang đ-ợc triển khai . - Vậy ta cần có những ph-ơng pháp nghiên cứu cụ thể, ứng dụng vào tính toán chế độ không đối xứng trong hệ thống điện. - Ph-ơng pháp thành phần đối xứng. - Ph-ơng pháp các thành phần không đối xứng. - Ph-ơng pháp thành phần đối xứng 2.1.1 Nội dung cơ bản Để giải bài toán không đối xứng có thể viết ph-ơng trình Kirchoff cho từng pha rồi giải phối hợp với nhau. - Khi sử dụng ph-ơng pháp thành phần đối xứng ta sẽ tránh đ-ợc những khó khăn nêu trên. - 11 Nội dung cơ bản của ph-ơng pháp là phân tích một hệ không đối xứng thành ba hệ đối xứng thành phần. - Có hệ AF•;BF•;CF• không đối xứng (có thể là dòng điện hoặc điện áp ) phân tích thành ba hệ đối xứng thành phần: 1/ Hệ thống đối xứng thành phần thứ tự thuận 1AF•;1BF•;1CF•. - 2/ Hệ thống đối xứng thành phần thứ tự nghịch 2AF•;2BF•;2CF•.Hệ này chỉ khác hệ thuận ở thứ tự pha là ng-ợc lại. - 4/ Trong hệ thống điện ba pha ba dây trung tính cách điện, trong chế độ không đối xứng không tồn tại thành phần thứ tự không. - 5/ Dòng chạy trong đất của hệ thống ba pha không đối xứng bằng tổng hình học dòng ba pha không đối xứng. - Quá trình năng l-ợng trong hệ thống không đối xứng Xét một phụ tải không đối xứng là phụ tải một pha trên đó các thành phần áp và dòng nh- sau: U = 2U cos(t. - Nếu hệ thống đối xứng thì Ui = const = U và Ii = const = I, i = const. - Nếu xét đến cả công suất phản kháng thì công suất toàn phần trong mạch không đối xứng là: S. - Trong hệ thống điện pha công suất dao động có thể biểu diễn theo công thức sau: •N=CCBBiAAIUIUIUIU Dùng ph-ơng pháp thành phần đối xứng phân tích điện áp ta có CCCCBBBBAAAAUUUUUUUUUUUU. - Thay áp và dòng trong (2.12) bằng các thành phần đối xứng của nó đ-ợc AAAAAAIUIUIUN Nh- vậy ta có thể thấy công suất dao động sinh ra do dòng và áp thứ tự nghịch và thứ tự không. - Vậy trong tr-ờng hợp ta đang xét công suất dao động của hệ thống ba pha bằng: •••213 IUN Vậy trong hệ thống mất đối xứng để đối xứng trở lại cần triệt tiêu thành phần dòng thứ tự nghịch. - Trong ph-ơng pháp thành phần đối xứng ta phân tích áp và dòng ra các thành phần đối xứng đó là: thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không. - Ta có biểu thức quan hệ giữa áp và dòng không đối xứng t-ơng ứng với áp và dòng đối xứng thành phần nh- sau CBACBACBACBAUUUUUUUUUUUU CBACBACBACBAIIIIIIIIIIII. - 1 : Tổng trở thành phần thứ tự thuận, đó là tổng trở của chế độ làm việc đối xứng bình th-ờng. - Hệ ph-ơng trình (2.15) chỉ đúng cho tr-ờng hợp l-ới chỉ có một chỗ không đối xứng. - Nh- vậy để giải (2.15) cần phải lập thêm ba ph-ơng trình nữa căn cứ vào điều kiện bờ (giới hạn) tại chỗ không đối xứng. - Hệ (2.15) cùng ba ph-ơng trình 18 viết theo điều kiện bờ, cho phép xác định đ-ợc các thành phần đối xứng của dòng và áp pha A. - Để tìm thành phần đối xứng của dòng và áp các pha khác, sử dụng các công thức (2.3) và (2.4). - Tuy nhiên khi hệ thống có nhiều hơn một chỗ không đối xứng thì dùng ph-ơng pháp thành phần đối xứng trở nên khó khăn. - Đối với các đ-ờng dây siêu cao áp khi một pha bị cắt phải đ-ợc coi là có hai chỗ đứt mạch tức là có hai chỗ không đối xứng. - Nội dung cơ bản Trong ph-ơng pháp này coi tất cả các phần tử trong hệ thống là không đối xứng. - Đối xứng đ-ợc coi là một tr-ờng hợp đặc biệt của không đối xứng. - Mô hình phụ tải Gọi phụ tải không đối xứng của nút i là: iaS. - 25 Dòng ba pha viết d-ới dạng ma trận icibiaiabcIIII D-ới dạng các thành phần đối xứng: iI120•= 120abcTiabcI aaaa icibiaIII icibiaicibiaicibiaIIIIaIaIIaIaI . - Mô hình máy phát điện Trong tính toán thực tế máy phát điện đ-ợc coi là phần tử đối xứng. - Ma trận tổng dẫn các thành phần đối xứng của máy phát điện nh- sau YYYYYYYYY ở đây : Y11;Y22. - Máy biến áp Trong tính toán máy biến áp đ-ợc coi là phần tử đối xứng. - Ph-ơng pháp sơ đồ phức thay thế Từ hệ ph-ơng trình cơ bản (2.14) lập đ-ợc sơ đồ thay thế đối với mỗi thành phần đối xứng nh- hình 2.1. - Dựa trên quan hệ giữa các thành phần đối xứng thứ tự khác nhau của dòng và áp tại chỗ không đối xứng có thể liên kết các sơ đồ thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không thành sơ đồ phức thay thế. - Sơ đồ phức thay thế khi ngắn mạch không đối xứng Khi xảy ra ngắn mạch không đối xứng trạng thái các pha xảy ra không giống nhau. - Ta cũng phân các hiệu áp và dòng tại chỗ đứt thành các thành phần đối xứng. - Bài toán không đối xứng ngang ( ngắn mạch ) Chế độ ngắn mạch không đối xứng đ-ợc coi là sự xếp chồng của hai chế độ qui -ớc nh- sau: Chế độ phụ tải tr-ớc ngắn mạch ( chế độ làm việc bình th-ờng). - Khi xét ngắn mạch không đối xứng phải thêm vào chỗ ngắn mạch tổng trở phụ thêm Z(n) phụ thuộc vào loại ngắn mạch nh- sau: Z(n. - Bài toán không đối xứng dọc (khi đứt dây ) Để tính toán chế độ không toàn pha có thể dùng sơ đồ phức thay thế với các nguồn sức điện động và tổng trở l-ới điện đã biết. - Kết luận Trong luận văn với tiêu đề “ Chế độ không đối xứng của l-ới trung áp và giải pháp cung cấp điện không đối xứng. - dùng ph-ơng pháp thành phần đối xứng kết hợp với các ph-ơng pháp khác là hợp lý nhất. - Không đối xứng trong l-ới trung áp L-ới điện phân phối trung áp hiện nay bao gồm kV ở miền bắc. - Không đối xứng trong l-ới chủ yếu là không đối xứng về điện áp và dòng điện. - Phụ tải sinh hoạt sử dụng điện áp 380/220 V cũng tác động trực tiếp lên tình trạng không đối xứng của l-ới. - Do vậy l-ới điện này th-ờng không đối xứng lớn về cả dòng và áp. - Do phụ tải biến động nên vấn đề không đối xứng trong l-ới điện trung áp càng lớn, th-ờng xuyên xảy ra và là điều thực tế không tránh khỏi. - Cần phải nghiên cứu chế độ không đối xứng trong l-ới trung áp, dùng các ph-ơng pháp tính toán phù hợp để tìm lời giải hữu hiệu cho bài toán đầu t- về cả ph-ơng diện kinh tế và kỹ thuật. - Việc phân tải trên các pha ch-a đều dẫn tới không đối xứng trên l-ới càng cao. - 53 Ch-ơng IV Tính toán chế độ không đối xứng l-ới điện trung áp ( 6-35 ) kv 4.1. - Thông th-ờng các hộ tiêu thụ đ-ợc cung cấp điện đối xứng từ đ-ờng dây ba pha đối xứng qua các máy biến áp ba pha điện áp phía thứ cấp 220/380 V. - Việc tính toán cung cấp điện không đối xứng là bài toán phức tạp cho đến nay ch-a có một ph-ơng pháp tính toán tổng quát đ-ợc giới thiệu cho bài toán nh- vậy. - Nh- vậy các hộ tiêu thụ điện đ-ợc cung bằng máy biến áp ba pha nh-ng tải dùng điện ở phía điện áp 220/380 V làm việc không đối xứng cũng đ-ợc coi nh- hộ tiêu thụ không đối xứng. - Coi rằng các đ-ờng dây tải điện trung áp là ba pha đối xứng. - Mô hình toán học phụ tải không đối xứng Tr-ớc hết ta coi tất cả các hộ tiêu thụ là ba pha không đối xứng đ-ợc cung cấp điện từ ba máy biến áp một pha có công suất khác nhau. - Phụ tải ba pha không đối xứng nối tam giác nh- hình 4.1. - ABCYABYACYBC•CI•BI•AI Hình 4.1 ở đây •AU, •BU, •CU là điện áp các pha không đối xứng . - 56 •AI,•BI,•CI là dòng điện từ nguồn đến tải không đối xứng . - ABY ;BCY;CAY là các tổng dẫn phức các phụ tải không đối xứng ( Có thể dùng các tổng trở ZAB. - (4.10) Xuất phát từ giả thiết biết các tải ba pha không đối xứng SAB. - SCA là module các tải không đối xứng cùng với các hệ số công suất của chúng: cosAB. - (4.13) Cần nói thêm rằng đối với phụ tải nguyên là ba pha đối xứng với tổng trở tải ba pha bằng nhau nh-ng vì đặt d-ới hệ điện áp ba pha không đối xứng nên trong chúng có dòng thứ tự nghịch I2 . - Mô hình toán học cho phụ tải ba pha không đối xứng trong l-ới trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (22 kV) Trong tr-ờng hợp l-ới không có dây trung tính thì các máy biến áp một pha nối vào điện áp dây nh- tr-ờng hợp l-ới trung tính cách điện. - Xét nút tải không đối xứng đ-ợc cung cấp điện từ ba máy biến áp một pha nối vào điện áp pha, công suất khác nhau nh- hình 4.2. - ABOCYAYCYB•AI•BI•CI Hình 4.2 60 Các tải không đối xứng SA ;SB . - •Uivà •Iira thành các thành phần đối xứng sau đó thay vào ( 4.25 ) đ-ợc UUIUUIIUIUIUIUSPT . - Sơ đồ đơn giản và ph-ơng pháp tính toán Để tính chế độ không đối xứng l-ới phân phối, áp dụng ph-ơng pháp thành phần đối xứng. - Bài toán cung cấp điện không đối xứng với l-ới đơn giản Nút 0 là nút nguồn nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn. - 3/ Giải các ph-ơng trình tính toán dòng và áp thành phần đối xứng cho từng nút. - 3/ Tải ba pha có tổng dẫn bằng nhau nh-ng vì đặt d-ới điện áp không đối xứng nên qua tải vẫn có dòng thứ tự nghịch. - Trên hình 4.5, các tải không đối xứng một pha đấu vào các pha t-ơng ứng ký hiệu là AB, BC, CA. - Khi tính đ-ợc các giá trị dòng và áp các thành phần đối xứng thứ tự thuận, nghịch và không dễ dàng tính đ-ợc dòng điện và điện áp toàn phần các pha. - 3/ Độ không đối xứng về áp nhỏ vì coi l-ới trung áp đựơc cung cấp điện từ hệ thống vô cùng lớn, điện áp hệ thống chỉ chứa thành phần điện áp thứ tự thuận. - 90 Ch-ơng V Kết luận chung của luận văn Qua luận văn đã thực hiện với tiêu đề “Chế độ không đối xứng của l-ới trung áp và giải pháp cung cấp điện không đối xứng” có thể rút ra một số kết luận sau: 1. - Vì vậy chế độ không đối xứng của l-ới là không thể tránh khỏi và xảy ra th-ờng xuyên. - Luận văn đ-a ra một ph-ơng pháp tính toán cung cấp điện không đối xứng trong l-ới trung áp dạng hình tia và liên thông (trung gian) với số nút tải bất kỳ, số nút liên thông bất kỳ, độ không đối xứng bất kỳ của tải. - Thật vậy, độ không đối xứng về dòng các nhánh có thể lớn tuỳ thuộc vào tính chất của tải, nh-ng độ không đối xứng về áp rất nhỏ vì thực tế l-ới trung áp đ-ợc cung cấp điện từ hệ thống nguồn công suất vô cùng lớn, điện áp nguồn chỉ chứa thành phần thứ tự thuận. - Ph-ơng pháp tính toán cung cấp điện không đối xứng của l-ới trung áp đã đề xuất trong luận văn có thể dùng để tính toán cung cấp điện cho các vùng sâu, vùng xa dân c- th-a thớt ở Việt nam. - Nguyễn Văn Hiếu: Chế độ không đối xứng của đ-ờng dây cao áp 220 kV. - Trịnh Hùng Thám: Chế độ không đối xứng trong hệ thống điện, bài giảng chuyên đề sau đại học, 2000
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt