Nguyên lý và Phân tích Thí nghiệm của Bộ Điều chỉnh Điện áp trong Hệ thống Điện
I. Phân tích nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện
Trước khi phân tích nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện, cần phải phân tích bộ điều chỉnh kích từ và rút ra kết luận thông qua so sánh. Trong ứng dụng thực tế, bộ điều chỉnh kích từ sử dụng sai số điện áp làm lượng phản hồi để điều chỉnh, do đó giữ cho điện áp đầu máy phát nằm trong phạm vi tiêu chuẩn. Tuy nhiên, loại bộ điều chỉnh điện áp này, đặc biệt là trong trường hợp xảy ra sự cố lưới, đòi hỏi một lượng lớn công suất phản kháng để cải thiện độ ổn định điện áp lưới và đảm bảo chất lượng hệ thống điện. Do mục tiêu chính của bộ điều chỉnh kích từ là kiểm soát điện áp đầu máy phát, nên khó có thể đảm bảo độ ổn định điện áp lưới.
Trong trường hợp này, bộ điều chỉnh điện áp cần được cải tiến. Các nghiên cứu liên quan cho thấy, bằng cách giới thiệu điện áp hệ thống, biến áp chính của máy phát và bộ điều chỉnh kích từ sẽ cùng kiểm soát đầu máy phát, và biến áp tăng áp của máy phát sẽ được điều khiển dựa trên phương pháp bù đắp trong khi tăng cường công suất phản kháng của máy phát, do đó cải thiện độ ổn định của hệ thống điện. Nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện là kiểm soát máy phát bằng cách giới thiệu điện áp tương ứng cùng với điện áp kích từ. Khi tốc độ của máy phát điện xoay chiều tăng lên, bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện sẽ giảm dòng kích từ và lưu lượng từ để ổn định điện áp, do đó đảm bảo vận hành an toàn và ổn định của lưới điện.
Trong ứng dụng thực tế, bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện bao gồm các thành phần như thanh bus điện áp cao, thiết lập điện áp đầu máy phát, hệ số khuếch đại, bù pha, hạn chế đầu ra và kiểm soát bật/tắt. Thời điểm bật hoặc tắt bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện ít ảnh hưởng đến bộ điều chỉnh và công suất máy phát. Trong điều kiện tương đương, bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện có thể giảm trở kháng và điện kháng của biến áp chính đến một mức độ nhất định trong quá trình hoạt động; mức độ giảm phụ thuộc vào tỷ lệ thiết lập điện áp đầu máy phát, nhưng tổng thể, nó ít ảnh hưởng đến hệ số giảm và hệ số giảm công suất.
Tuy nhiên, để ngăn chặn cạnh tranh công suất phản kháng khi bộ điều chỉnh điện áp của hệ thống điện hai máy phát được tắt chủ động, máy phát song song tại đầu cần được cài đặt dựa trên tỷ lệ giảm đã được hiệu chỉnh, đồng thời cũng cần chú ý đến điện kháng và trở kháng của biến áp chính. Khi điện kháng và trở kháng của biến áp chính của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện giảm, điện kháng và trở kháng của biến áp chính tại đầu thường bằng không. Nếu đơn vị hoạt động dựa trên tỷ lệ giảm, cần nỗ lực tăng giá trị ổn định của hệ thống điện và hỗ trợ của hệ thống kích từ đối với điện áp lưới. Tuy nhiên, việc đảm bảo độ ổn định của hệ thống điện theo cách này vẫn còn gặp một số thách thức.
II. Phân tích thí nghiệm của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện
Trong vận hành thực tế của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện, đặc biệt khi một đơn vị được kết nối với hệ thống bus vô hạn qua đường dây kép, rất có thể xảy ra ngắn mạch trong mạch. Một khi xảy ra ngắn mạch, điện áp đầu và công suất điện từ sẽ giảm. Kết hợp với công suất động cơ chính chưa được điều chỉnh, rotor có xu hướng tăng tốc, và công suất phản kháng có thể bị hao hụt, do đó làm suy yếu độ ổn định điện áp của hệ thống điện.
Các hệ thống kích từ truyền thống không thể kiểm soát điện áp hiệu quả. Ngược lại, việc kiểm soát điện áp phía cao của điện áp đầu, do mối liên kết chặt chẽ giữa thanh bus cao và hệ thống, có xu hướng gây ra sự giảm điện áp nhanh chóng ở giai đoạn ban đầu của sự cố, làm cho phản ứng nhạy bén hơn. Sau sự cố ngắn mạch, điện áp đầu máy phát và điện áp phía cao của biến áp chính tăng nhanh hơn so với bộ điều chỉnh kích từ, ổn định điện áp trong thời gian ngắn và do đó đảm bảo độ ổn định của thanh bus điện áp.
Để cho phép bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện hoạt động tốt hơn, hệ thống của nó cần được tính toán tương ứng. Trong quá trình tính toán, tác động của chế độ kiểm soát kích từ đối với thời gian xóa quan trọng được phân tích dựa trên hệ thống đơn giản và hệ thống thực tế. Khi tính toán hệ thống máy phát đơn lẻ với bus vô hạn, cấu trúc bus vô hạn, mô hình động học của máy phát, điện kháng của biến áp và điện kháng của hệ thống điều chỉnh điện áp hai đường dây (Nguyên lý và Phân tích Thí nghiệm, Zheng Changquan, Công ty TNHH Thiết bị Điện Quảng Châu Baiyun) cần được làm rõ. Dựa trên cơ sở này, sự cố ngắn mạch của hệ thống điện được phân tích, và kết quả tương ứng được thu được thông qua tính toán mô phỏng. Kết quả cho thấy rằng bộ điều chỉnh kích từ và bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện có ít liên quan đến thời gian xóa quan trọng.
Khi tính toán hệ thống thực tế, cấu trúc lưới của một công ty điện lực cụ thể có thể được sử dụng làm mạng tính toán, và máy phát đang hoạt động của một nhà máy điện cụ thể được phân tích tương ứng. Dựa trên cơ sở này, sự cố ngắn mạch của hệ thống điện được phân tích. Kết quả cho thấy rằng khi thời gian xóa quan trọng ở giá trị tiêu chuẩn, bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện không phản ứng hiệu quả dưới sự cố.
Để phân tích tốt hơn bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện, hãy kết nối đơn vị đơn lẻ trực tiếp với hệ thống lưới thông qua một đường dây, đóng công tắc phía cao của biến áp chính của máy phát (đảm bảo công tắc đường dây mở), chọn các hệ số khuếch đại khác nhau dựa trên cấu hình này, và phân tích hệ thống kiểm soát kích từ sử dụng phương pháp tính toán mô phỏng phản ứng bước điện áp không tải của máy phát. Kết quả cho thấy rằng nếu hệ số khuếch đại quá lớn, hệ thống điện sẽ gặp vấn đề về độ ổn định không tải. Để giải quyết vấn đề này tốt hơn, nên sử dụng phương pháp kiểm soát chức năng thanh bus cao trong thử nghiệm không tải.
Bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện cũng có thể được phân tích trên cùng một thanh bus. Trong phân tích thí nghiệm, cần nhấn mạnh vào việc giải quyết vấn đề phân phối công suất phản kháng giữa các máy phát song song. Trên thực tế, cùng một điện áp hệ thống điện cần được điều chỉnh để đạt được cùng một độ dốc dương. Trong vận hành thực tế của nhà máy điện, tính toán mô phỏng được sử dụng để kết hợp bộ điều chỉnh kích từ ban đầu với bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện, và chúng cùng giải quyết tình trạng thiếu hụt công suất phản kháng của hệ thống điện. Kết quả cho thấy không có sự cạnh tranh công suất trong quá trình hoạt động của đơn vị, và phân phối công suất phản kháng tương đối hợp lý.
III. Kết luận
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin, các vấn đề về chất lượng điện năng động đã trở thành tiêu điểm cho việc vận hành an toàn và có trật tự của hệ thống điện. Việc chỉ dựa vào bộ điều chỉnh kích từ ban đầu không thể đạt được mục tiêu vận hành an toàn và có trật tự của hệ thống điện. Trong trường hợp này, cần sử dụng các thiết bị bù để giải quyết các vấn đề về điện áp. Sự kết hợp giữa bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện và bộ điều chỉnh kích từ đáp ứng nhu cầu thực tế ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, để áp dụng tốt hơn bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện vào hệ thống điện, nguyên lý và kết quả kiểm tra của nó cần được phân tích.
Khi thời đại tiến triển, những vấn đề mới sẽ xuất hiện trong hệ thống điện. Để giải quyết tốt hơn những vấn đề này, cần phải phân tích kỹ hơn về nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp hệ thống điện.
