Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN

Tải bản đầy đủ - 0trang

• Xác suất thiếu điện trong thời gian phụ tải cực đại.

• Điện năng thiếu (hay điện năng mất) cho phụ tải do hỏng hóc hệ thống trong

một năm.

• Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện.

• Thời gian mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm.

• Số lần mất điện cho một phụ tải trong một năm.

1.1.2 Chất lượng tần số

Chất lượng tần số được đánh giá bằng:

a, Độ lệch tần số (Δf) so với tần số định mức

∆f =



f − f dm

.100

f dm



(1.1)



Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép:

∆f min ≤ ∆f ≤ ∆f max



(1.2)



Hay tần số luôn phải nằm trong giới hạn cho phép:

fmin≤ f ≤ fmax

Trong đó:



fmin=fdm-Δfmin

fmax=fdm-Δfmax



(1.3)

(1.4)

(1.5)



b, Dao động tần số

Dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần

số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0.1%. Độ dao động tần số không

được lớn hơn giá trị cho phép.

1.1.3 Chất lượng điện áp

Chất lượng điện áp gồm các tiêu chí sau:

a, Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện:



δU =



U − U dm

.100

U dm



(1.6)



U là điện áp thực tế trên các thiết bị dùng điện, δU phải thỏa mãn điều kiện:



δU − ≤ δU ≤ δU +

δU-, δU+ là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp.

b, Độ dao động điện áp

4



(1.7)



Sự biến thiên của điện áp (ΔU) được tính theo cơng thức:

∆U =



U max − U min

.100

U dm



(1.8)



Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không được nhỏ hơn 1%/s.

c, Độ không đối xứng

Phụ tải không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng. Sự không

đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U 2 của điện áp. Điện áp

không đối xứng làm giảm hiệu quả hoạt động, giảm tuổi thọ của thiết bị điện và

tăng tổn thất điện năng.

d, Độ khơng sin

Các thiết bị có đặc tính phi tuyến như máy biến áp khơng tải, thiết bị điện tử

công suất, thiết bị điều khiển … làm biến dạng điện áp khiến cho nó khơng còn hình

sin và xuất hiện các sóng hài bậc cao. Các sóng hài bậc cao này làm tăng tổn thất sắt

từ trong động cơ, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị sử dụng điện.



1.2 Khái niệm về hiện tượng sụt giảm điện áp

Tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, định nghĩa sụt giảm điện áp ngắn hạn là “hiện

tượng suy giảm điện áp xuống còn 0.1 đến 0.9 điện áp định mức ở tần số công

nghiệp trong khoảng thời gian từ 0.5 chu kì đến 1 phút”.

Một số hình ảnh mơ tả sụt áp được thể hiện ở hình 1.1



Hình 1.1 Sụt áp một pha và sụt áp ba pha [2]



1.3 Nguyên nhân gây ra sụt áp ngắn hạn

Trong hệ thống điện sụt áp ngắn hạn được hình thành do các nguyên nhân sau:

• Có sự cố (ngắn mạch, chạm đất…) trong hệ thống điện.

• Đóng điện khơng tải máy biến áp lực.

• Đưa phụ tải có cơng suất lớn vào sử dụng.



5



1.4 Ảnh hưởng của sụt áp ngắn hạn

Khi xảy ra sụt áp ngắn hạn có thể gây ra những ảnh hưởng trên diện rộng đến

rất nhiều thiết bị trong hệ thống điện:

• Đối với các thiết bị điện tử thơng thường sử dụng trong sinh hoạt, khi sụt áp

ngắn hạn xảy ra có thể gây ra nguy cơ khởi động lại thiết bị và nếu tần suất

xảy ra nhiều có thể gây ra giảm tuổi thọ cho thiết bị.

• Đối với các thiết bị điện tử trong công nghiệp, khi xảy ra sụt áp ngắn hạn có

thể gây ra lỗi sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, gây hư hỏng hoặc làm

giảm tuổi thọ thiết bị. Nghiêm trọng hơn có thể gây ra việc tạm ngừng dây

chuyền sản xuất dẫn đến thiệt hại nặng nề.



1.5 Các đặc trưng của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn

Các đặc tính chính của một hiện tượng sụt giảm điện áp là biên độ dao động

và khoảng thời gian tồn tại sụt áp. Bên cạnh đó, với sự phát triển của khoa học kĩ

thuật, các thiết bị điện tử ra đời thì ta còn quan tâm đến một số đặc tính khác như:

• Khơng cân bằng ba pha.

• Nhảy góc pha.

• Ảnh hưởng của phụ tải đến sụt áp.



1.6 Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp

1.6.1 Hạn chế sự cố xảy ra trên hệ thống

Hạn chế sự cố xảy ra trên hệ thống không những giảm tần suất sụt áp mà còn

giảm tần suất mất điện. Đây là cách rất hiệu quả và thường ít tốn kém để cải thiện

chất lượng điện năng cung cấp.

1.6.2 Giảm thời gian loại trừ sự cố

Giảm thời gian loại trừ sự cố làm giảm mức độ nghiêm trọng của sự cố. Nó

khơng thay đổi được số lần mất điện nhưng có thể giảm đáng kể khoảng thời gian

sụt áp.

1.6.3 Thay đổi kết cấu lưới

Bằng cách thay đổi kết cấu lưới, mức độ nghiêm trọng của sự cố được giảm

bớt, điều này dẫn đến mức độ sụt giảm điện áp cũng giảm theo. Nhược điểm của

phương pháp này là giá thành thực hiện rất tốn kém.

1.6.4 Cải thiện khả năng chịu đựng sụt áp của các thiết bị

Cải thiện khả năng chịu đựng sụt áp của thiết bị là phương pháp hiệu quả nhất

chống lại hiện tượng sụt giảm điện áp. Ngoài ra, cần xem xét kỹ về khả năng chịu

đựng điện áp sụt với toàn bộ contactor, rơle, cảm biến,...



6



1.6.5 Giảm thiểu sụt giảm điện áp bằng bộ khôi phục điện áp (DVR)

DVR là thiết bị điện tử công suất mắc nối tiếp với hệ thống bao gồm bốn bộ

phận chính, tài liệu [7]:

• Bộ phận cấp năng lượng: Có khả năng lưu trữ năng lượng và kết nối với VSC

để có thể tạo ra điện áp xoay chiều cần thiết bù cho một sự cố sụt giảm điện

áp.

• Bộ biến đổi: Phổ biến hiện nay là bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha (VSC) xây

dựng dựa trên các van bán dẫn IGBT, được điều khiển bằng áp dụng điều chế

PWM.

• Bộ lọc tần số chuyển mạch: Làm giảm các hài chuyển mạch phát ra bởi PWM

của VSC, cải thiện dạng sóng điện áp bơm vào của DVR.

• Máy biến áp ghép: Cách ly về điện giữa hệ thống DVR và lưới, đồng thời

nâng điện áp cung cấp bởi DVR khi cần thiết.

DVR được sử dụng với vai trò chủ yếu để bù sụt áp, dựa trên ý tưởng là bơm

vào một điện áp có biên độ, tần số và góc pha mong muốn vào giữa điểm kết nối

chung và tải. Trong điều kiện bình thường DVR không hoạt động hoặc chỉ bơm một

lượng điện áp rất nhỏ để bù điện áp rơi trên các bộ phận. Cấu trúc cơ bản của DVR

được thể hiện trên hình 1.2:



Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của DVR [7]



Ưu điểm của DVR là khả năng phản ứng nhanh, thuật toán điều khiển tương

đối đơn giản, hiệu quả hoạt động cao, thích hợp với nhiều dạng tải và điều kiện lưới

điện khác nhau.



1.7 Tóm tắt và kết luận

Sụt giảm điện áp ngắn hạn là một trong những hiện tượng gây ảnh hưởng lớn

đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện. Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị



7



điện tử cơng suất, máy vi tính, các dây chuyền sản xuất tự động hóa ..., đã đặt ra vấn

đề hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối

càng trở nên quan trọng.

Trong các giải pháp chống sụt giảm điện áp ngắn hạn, thiết bị khôi phục điện

áp động DVR là biện pháp hiệu quả bởi thiết bị này có thể đảm bảo điện áp phụ tải

đạt giá trị cho phép với khả năng phản ứng nhanh trước các sự cố gây sụt giảm điện

áp và thuật toán điều khiển DVR tương đối đơn giản.

Mục tiêu của chuyên đề là đi sâu nghiên cứu, phân tích mơ phỏng hiệu quả

hoạt động của DVR ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn trong lưới điện phân

phối. Do đó chuyên đề được bố cục thành ba chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn.

Chương 2: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của DVR.

Chương 3: Kết quả mô phỏng hoạt động của DVR.



CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

CỦA DVR

Chương này sẽ trình bày chức năng, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của các

thành phần trong thiết bị DVR điển hình.



2.1 Phương pháp xác định giá trị điện áp bù của DVR

Khi xảy ra sụt áp, điện áp tải thay đổi về biên độ và có thể thay đổi cả góc pha.

Tuỳ thuộc vào yêu cầu điện áp tải, đặc trưng của sụt áp (điện áp sụt, nhảy góc pha,

đối xứng hay khơng đối xứng), khả năng bơm của DVR (điện áp, công suất, năng

lượng) mà chúng ta chọn phương pháp tính điện áp bù cho DVR khác nhau. Các

phương pháp tính điện áp bù được sử dụng [7]:

• Phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp ( ).

• Phương pháp điều khiển tối ưu biên độ điện áp ( ).

• Phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng ().



8



Hình 2.1 Ba phương pháp tính điện áp bù DVR [7]



2.1.1 Phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp

Khi sử dụng phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp, điện áp tải

được bù cho đến biên độ và pha trước khi xảy ra sụt áp. Xét Upre-dip là giá trị điện áp

nguồn trước khi xảy ra sụt áp, Udip là giá trị điện áp nguồn trong khi xảy ra sụt áp,

U pre− dip = 1∠0



θdip là góc nhảy pha điện áp. Giả sử

bơm vào được tính theo biểu thức [7]:

*



(pu) khi đó điện áp và cơng suất



*



U DVR = 1 − U dip = 1− | U dip | ∠φdip

(2.1)

| U DVR |= (1 − U dip cos(φdip )) 2 + (U dip sin (φdip )) 2



(2.2)

φDVR = tan −1



−U dip sin(φdip )

1 − U dip cos(φdip )



(2.3)

*



*



PDVR = 3 | U DVR | .| U load | .cos(φload + φDVR )



(2.4)



Ta thấy công suất bơm vào của DVR khi xảy ra sụt áp phụ thuộc vào hệ số

công suất tải và sự nhảy pha. Điện áp bơm vào không chịu ảnh hưởng của hệ số

cơng suất, nhưng khi có nhảy pha sẽ tăng điện áp DVR bơm vào. Ngay cả khi biên

độ điện áp trên tải là 1pu, nếu xảy ra nhảy pha thì DVR vẫn phải hoạt động bơm

một lượng điện áp vào mạch để phục hồi lại giá trị góc pha điện áp tải.

2.1.2. Phương pháp điều khiển tối ưu biên độ điện áp

Phương pháp này phục hồi giá trị biên độ điện áp tải trong khi xảy ra sụt áp

bằng với biên độ điện áp ở chế độ bình thường. Điện áp bơm vào bởi DVR cùng

9



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×