Phân loại các Bus trong Hệ thống Điện lực

Định nghĩa và Phân loại Bus trong Hệ thống Điện

Trong hệ thống điện, bus được định nghĩa là điểm kết nối, thường được biểu diễn bằng một đường thẳng dọc, nơi các thành phần của hệ thống như máy phát, tải và đường dây được liên kết. Mỗi bus trong hệ thống điện được đặc trưng bởi bốn đại lượng điện chính: biên độ điện áp, góc pha của điện áp, công suất thực (còn gọi là công suất có ích) và công suất phản kháng. Những đại lượng này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và hiểu hành vi cũng như hiệu suất của hệ thống điện.

Trong quá trình nghiên cứu dòng tải, nhằm phân tích điều kiện vận hành ổn định của hệ thống điện, trong bốn đại lượng liên quan đến mỗi bus, hai đại lượng được biết trước và hai đại lượng còn lại cần được xác định. Dựa vào những đại lượng nào được chỉ định, bus có thể được phân loại thành ba loại chính: bus phát điện, bus tải và bus dự phòng. Việc phân loại này giúp trong việc lập và giải phương trình dòng tải, cho phép kỹ sư phân tích hoạt động của hệ thống điện, lên kế hoạch sản xuất và phân phối điện, và đảm bảo sự ổn định và tin cậy tổng thể của lưới điện.

Bảng dưới đây hiển thị các loại bus và các giá trị đã biết và chưa biết tương ứng.

Bus Phát Điện (Bus Điều Chỉnh Điện Áp hoặc P-V Bus)

Bus phát điện, thường được gọi là P-V bus, là yếu tố quan trọng trong phân tích hệ thống điện. Trên loại bus này, hai tham số được chỉ định trước: biên độ điện áp, phù hợp với điện áp phát ra, và công suất thực (công suất có ích) P, tương ứng với công suất định mức của máy phát. Để duy trì biên độ điện áp ở một giá trị cố định, đã chỉ định, công suất phản kháng được tiêm vào hệ thống khi cần thiết. Do đó, công suất phản kháng Q và góc pha δ của điện áp tại P-V bus là các đại lượng không biết cần được tính toán thông qua các thuật toán phân tích hệ thống điện. Quá trình này rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định và hoạt động đúng đắn của lưới điện, vì việc duy trì mức điện áp nhất quán là cần thiết cho việc cung cấp điện đáng tin cậy.

Bus Tải (P-Q Bus)

Bus tải, còn được gọi là P-Q bus, đóng vai trò là điểm kết nối nơi cả công suất thực và công suất phản kháng được rút hoặc tiêm vào mạng điện. Trong bối cảnh nghiên cứu dòng tải, tại bus này, giá trị công suất thực P và công suất phản kháng Q được chỉ định dựa trên đặc tính của các tải được kết nối. Các đại lượng không biết chính ở đây là biên độ và góc pha của điện áp. Mặc dù điện áp tại bus tải được cho phép thay đổi trong một phạm vi chấp nhận được, thường khoảng 5%, việc duy trì nó trong giới hạn này là quan trọng đối với hoạt động đúng đắn của các thiết bị điện được kết nối. Đối với tải, góc pha δ của điện áp ít quan trọng hơn so với biên độ điện áp, vì hầu hết các thiết bị điện được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong một phạm vi nhất định của biên độ điện áp.

Bus Dự Phòng, Bus Đảo Hoặc Bus Tham Chiếu

Bus dự phòng đóng vai trò độc đáo và thiết yếu trong hệ thống điện. Không giống như các bus khác, nó không trực tiếp cung cấp điện cho bất kỳ tải vật lý nào. Thay vào đó, nó hoạt động như một kho chứa năng lượng, có khả năng hấp thụ hoặc tiêm cả công suất thực và công suất phản kháng vào hệ thống điện theo yêu cầu. Trong phân tích dòng tải, biên độ và góc pha của điện áp tại bus dự phòng được xác định trước. Theo quy ước, góc pha của điện áp tại bus này được đặt bằng không, làm điểm tham chiếu cho toàn bộ hệ thống điện. Giá trị công suất thực và công suất phản kháng cho bus dự phòng được xác định trong quá trình giải phương trình dòng tải.

Khái niệm về bus dự phòng xuất phát từ các thách thức thực tế trong việc tính toán dòng tải. Vì các tổn thất I²R trong hệ thống điện không thể được dự đoán chính xác trước, nên việc chỉ định chính xác tổng công suất tiêm vào từng bus riêng lẻ trở nên không thể. Bằng cách chỉ định một bus dự phòng, kỹ sư có thể cân bằng các phương trình công suất trên toàn hệ thống, đảm bảo rằng các phép tính dòng tải tổng thể là nhất quán và chính xác. Qui ước góc pha bằng không tại bus dự phòng đơn giản hóa mô hình toán học và phân tích hệ thống điện, giúp dễ dàng hiểu hơn về các mối quan hệ điện và trao đổi công suất trong lưới.