Đồ án Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống hòa máy phát đồng bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2015

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÂN

BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG

HÒA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

HẢI PHÒNG - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2015

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÂN

BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ

THỐNG HÒA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên: Phạm Ngọc Duy

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Thắng

HẢI PHÒNG - 2018

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

----------------o0o-----------------

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Phạm Ngọc Duy – MSV : 1412102032

Lớp : ĐC1802- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp

Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cân bằng công

suất tác dụng trong hệ thống hòa máy phát đồng bộ.

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (

về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ).

.............................................................................................................................

2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán

.............................................................................................................................

3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp..........................................................................:

.............................................................................................................................

CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Người hướng dẫn thứ nhất:

Họ và tên

:

Học hàm, học vị

Cơ quan công tác

:

Trường Đại học dân lập Hải Phòng

Nội dung hướng dẫn :

Toàn bộ đề tài

Người hướng dẫn thứ hai:

Họ và tên

:

Học hàm, học vị

Cơ quan công tác

:

Nội dung hướng dẫn :

Đề tài tốt nghiệp được giao ngày

tháng năm 2018.

Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày......tháng.......năm 2018

Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N

Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N

Sinh viên

Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T.N

Phạm Ngọc Duy

T.S Nguyễn Trọng Thắng

Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2018

HIỆU TRƯỞNG

GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ

PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1.Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.

..........................................................................................................................

2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong

nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng,

chất lượng các bản vẽ..)

..........................................................................................................................

3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn

( Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày……tháng…….năm 2018

Cán bộ hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

1. Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số

liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng

thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.

..........................................................................................................................

2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện

( Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày……tháng…….năm 2018

Người chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu trong bất kỳ một lĩnh

vực nào của nền kinh tế quốc dân. Nó đóng góp vai trò vô cùng quan trọng

trong việc phát triển kinh tế của đất nước và đặc biệt là trong các xí nghiệp,

nhà máy. Theo thống kê thì có khoảng 70% điện năng sản xuất ra được dùng

trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp. Vì vậy việc đảm bảo nhu cầu cung

cấp điện liên tục cho xí nghiệp, nhà máy là một vấn đề bức thiết được đặt ra.

Nếu một dây chuyền sản xuất đang hoạt động, điện lưới bị sự cố đột

ngột mất điện mà không khắc phục kịp thời thì sẽ gây thiệt hại rất lớn đến sản

phẩm. Do đó cần phải trang bị máy phát điện để đề phòng khi điện lưới mất.

Thực tế dây chuyền sản xuất của nhà máy hoạt động với công suất tiêu thụ rất

lớn, nếu chỉ sử dụng một máy phát điện thì khó có thể đáp ứng được nhu cầu

sản xuất đặt ra nên cần phải hoà đồng bộ hai hay nhiều máy phát điện để đảm

bảo cho nhu cầu tiêu thụ.Em nhận thấy việc nghiên cứu hệ thống điều chỉnh

hòa hai hay nhiều máy phát là cần thiết.

Sau những năm học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt

tình của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử em đã kết thúc khóa học

và tích lũy được vốn kiến thức nhất định. Được sự đồng ý của nhà trường và

thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp“Nghiên cứu,thiết kế

mạch điều khiển cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống hòa đồng

bộ máy phát”

Nội dung thiết kế đồ án của em gồm 3 chương :

Chương1: Làm việc song song và vấn đề phân phối công suất trong

trạm phát điện nhà máy.

Chương 2: Vi điều khiển PIC.

Chương 3: Thiết kế,chế tạo bộ tự động phân chia công suất tác dụng.

Trong thời gian làm đề tài với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với

sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện Tử và đặc biệt được

1

sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Nguyễn Trọng Thắngem đã hoàn thành

nhiệm vụ được giao. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm

còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất

mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô để em có thể hoàn thiện đồ án

hơn nữa.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Phạm Ngọc Duy

2

Chương 1:

LÀM VIỆC SONG SONG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT

TRONG TRẠM PHÁT ĐIỆN NHÀ MÁY

1.1. LÀM VIỆC SONG SONG CỦA CÁC MÁY PHÁT

1.1.1. Khái niệm chung

Làm việc song song có các ưu điểm nổi bật là có thể thêm vào hoặc cắt

bớt các máy phát ra khỏi lưới trong những trường hợp cần thiết. Hoàn toàn

chủ động trong việc khởi động (mở máy) những động cơ có công suất lớn

thậm chí công suất động cơ có thể xấp xỉ công suất của một máy phát. Khi

làm việc song song, điện áp trên lưới có thời gian hồi phục nhanh (t_qđnhỏ) giữ

cho lưới có chất lượng cung cấp điện tốt. Đồng thời, khả năng cung cấp

nguồn cho các phụ tải trong quá trình làm việc được liên tục, không bị gián

đoạn khi cần thay đổi máy và một ưu điểm nữa là giảm được trọng lượng,

kích thước của các phần tử, thiết bị phân phối, cung cấp.

Tất cả những ưu điểm trên đều tạo điều kiện sử dụng một cách rộng rãi

khả năng công tác song song các nguồn điện trong xí nghiệp và nhà máy. Tuy

nhiên, khi các máy công tác song song vẫn tồn tại các nhược điểm không thể

tránh được sau:

- Phải trang bị các thiết bị để vận hành song song, các thiết bị để đưa

máy vào và cắt máy ra cũng như các thiết bị điều khiển, điểu chỉnh trong quá

trình hoạt động.

- Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ cao về chuyên môn do thiết kế

của trạm điện phát song song có cấu trúc phức tạp hơn, vận hành khai thác

khó khăn hơn.

- Độ lớn dòng ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch bao giờ cũng tăng lớn

hơn, vì vậy cần phải lựa chọn những thiết bị bảo vệ ngắn mạch phức tạp hơn

và tin cậy hơn.

3

- Sự phân chia đều tải cho các máy theo tỷ lệ công suất thường gặp khó

khăn, nhất là khi các động cơ sơ cấp có đặc tính khác nhau hoặc đặc tính ban

đầu giống nhau nhưng đã bị thời gian khai thác làm thay đổi.

Để nghiên cứu cụ thể về chế độ hòa các máy phát đồng bộ và quá trình

làm việc song song trong trạm phát của xí nghiệp,nhà máy người ta phân ra

ba trường hợp sau:

Gọi :P_đmxlà công suất định mức của máy phát khảo sát

P_đmtlà tổng công suất tất cả các máy phát đang công tác trên lưới.

- Nếu P_đmx<< P_đmt:thì ta gọi máy phát x là công tác với mạng cứng.

- Nếu P_đmx>> P_đmt:thì ta gọi máy phát x là công tác coi như độc lập.

- Nếu P_đmx P_đmt:thì ta gọi máy phát x là công tác với mạng mềm.

1.1.2. Hòa đồng bộ các máy phát

Đưa một máy phát vào công tác song song là quá trình đưa một máy

phát từ trạng thái không công tác đến trạng thái cùng cung cấp năng lượng với

các máy phát khác lên thanh cái. Quá trình hòa đồng bộ được coi là thành công

khi không gây ra xung dòng lớn và thời gian tồn tại quá trình này phải ngắn.

Để đưa một máy phát đồng bộ vào công tác song song với các máy phát

khác, trong thực tế có 2 phương pháp cơ bản:

- Hoà đồng bộ: là phương pháp đưa máy phát đồng bộ đã được kích từ

đến điện áp định mức và công tác song song với các máy phát khác.

- Tự hoà đồng bộ: là quá trình đóng máy phát đồng bộ chưa được kích từ

vào công tác song song với các máy phát khác sau khi đã cho máy phát quay

đến tốc độ định mức rồi sau đó mới bắt đầu kích từ đến điện áp định mức.

Phương pháp này gây ra xung dòng lớn.

Khi đóng máy phát bằng phương pháp tự đồng bộ phải tuân theo những

điều kiện sau :

- Máy phát không được kích từ (kích từ của máy phát đã được cắt ra

bởi aptomat diệt từ ).

4

- Tốc độ góc quay của máy phát đóng vào phải gần bằng tốc độ góc

quay của các máy phát đang làm việc trong hệ thống.

- Trình tự thực hiện: Trước khi đóng một máy phát vào làm việc song

song với các máy phát khác thì máy phát đó chưa được kích từ, khi tốc độ quay

của máy phát đó xấp xỉ với tốc độ quay của các máy phát khác thì máy phát đó

được đóng vào, ngay sau đó dòng kích từ sẽ được đưa vào rôto và máy phát sẽ

đươc kéo vào làm việc đồng bộ.

Phương pháp hoà đồng bộ thường được ứng dụng nhiều trong thực tế. Ta

có thể chia làm 2 cách:

- Hoà đồng bộ chính xác: là tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái,

tất cả các điều kiện hoà phải được thoả mãn.

- Hoà đồng bộ thô: là tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái, tất cả

các điều kiện phải thoả mãn chỉ trừ điều kiện góc pha ban đầu của điện áp

lưới và điện áp máy phát không trùng nhau.

Bốn điều kiện hòa cho các máy phát điện đồng bộ là:

- Điều kiện 1: điện áp máy phát cần hòa phải bằng điện áp lưới.

- Điều kiện 2: tần số máy phát cần hòa phải bằng tần số lưới.

- Điều kiện 3: thứ tự pha của máy phát cần hòa phải giống thứ tự pha

của lưới.

- Điều kiện 4: góc pha đầu của điện áp máy phát cần hòa phải trùng với

góc pha đầu của điện áp cùng tên của lưới điện.

1.1.2.1. Hòa đồng bộ chính xác

Phải đảm bảo đủ 4 điều kiện :U, f, φ, thứ tự pha

Khi đóng máy phát bằng phương pháp hòa chính xác cần phải thực hiện

những công việc sau :

- San bằng về trị số của điện áp máy phát được đóng vào UF và điện áp

mạng UHT (½UF½»½UHT½)

5

- San bằng tốc độ góc quay của máy phát được đóng vào wF và tốc độ

góc quay của các máy phát trong hệ thống wHT (wF»wHT).

- Làm cho góc pha của các véctơ điện áp máy phát và điện áp mạng

trùng nhau vào lúc đóng máy cắt (Góc lệch pha giữa các véctơ điện áp máy

phát và điện áp mạng d» 0)

- Như vậy trình tự thực hiện hòa đồng bộ chính xác như sau: Trước khi

đóng một máy phát vào làm việc song song với các máy phát khác thì

máyphát đó phải được kích từ trước, khi tốc độ quay và điện áp của máy phát

đó xấp xỉ với tốc độ quay và điện áp của các máy phát khác cần chọn thời

điểm thuận lợi để đóng máy phát sao cho lúc đó độ lệch điện áp giữa các máy

phát gần bằng không, nhờ vậy dòng cân bằng lúc đóng máy sẽ nhỏ nhất.

* Hòa đồng bộ bằng phương pháp đèn tắt:

Hình 1.1: Nguyên lý hòa đồng bộ bằng phương pháp đèn tắt

Trên hình 1.1 là nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp

đèn tắt, trong đó G là máy phát cần hòa vào lưới điện 3 pha RST; V và V_olà

voltmeter; FM đồng hồ đo tần số; SW công tắc chuyển mạch 2 vị trí; L₁, L₂,

L₃các bóng đèn; ACB cầu dao chính.

6

Thao tác hòa như sau: Khởi động động cơ sơ cấp lai máy phát cho chạy

ổn định tại tốc độ định mức, trong quá trình khởi động máy phát đã thành lập

được điện áp, chuyển công tắc SW về vị trí 2 để kiểm tra giá trị điện áp và tần

số của máy phát thông qua các thiết bị đo voltmeter V và tần số FM. Nếu các

giá trị này khác định mức thì cần tiến hành điều chỉnh tần số thông qua tay ga,

điện áp thông qua chiết áp (thường được đưa ra phía ngoài mặt của bảng

điện). Chuyển công tắc SW sang vị trí 1 để so sánh tần số và điện áp với lưới.

Khi các đại lượng tần số và điện áp của lưới và máy phát tương đối bằng

nhau, quan sát trên các đèn L₁, L₂, L₃thấy ánh sáng cứ từ từ sáng lên rồi lại từ

từ tối đi và tắt hẳn. Bóng đèn đã được đặt vào hiệu điện áp hai pha cùng tên

Δu. Như vậy quan sát ánh sáng của bóng đèn là quan sát được thứ tự pha đang

chuyển động theo tần số góc trượt của hệ thống. Nếu sai khác tần số góc lớn

thì tần số trượt lớn, đèn sẽ sáng tối với chu kỳ nhanh, sai khác tần số nhỏ thì

tần số sáng tối sẽ chậm. Thời điểm đóng điện sẽ được chọn với tần số trượt

nhỏ, tức là tốc độ sáng tối của các đèn chậm và khi các vecto cùng tên chồng

khít lên nhau – lúc đó đèn tắt hoàn toàn.

Để nâng cao độ tin cậy cho thời điểm đóng ACB, thường người ta bố

trí thêm đồng hồ V_o, đồng hộ này cũng chỉ giá tri hiệu dụng ΔU nên thời điểm

đóng ACB tốt nhất là khi các đèn đã mất sáng và V_ochỉ zero. Người thao tác

tính toán để trừ đi thời gian trễ do thao tác cơ khí chậm (nên đóng trước một

nhịp trước khi các giá trị về zero). Khi ACB được đóng lên lưới, quá trình hòa

kết thúc.

7

* Hòa đồng bộ bằng phương pháp sử dụng đồng bộ kế.

Hình 1.2: Sơ đồ hòa đồng bộ bằng đồng bộ kế.

Dùng đồng bộ kế để đưa máy phát vào làm việc song song được coi là

phương pháp tin cậy nhất. Về nguyên lý, đồng bộ kế kinh điển là thiết bị so

sánh chênh lệch tần số giữa máy phát cần hòa và lưới điện thông qua từ

trường được tạo ra bởi các cuộn dây, ngày nay đồng bộ kế đã được thiết kế

theo nhiều dạng khác nhau nhưng vẫn xuất phát từ cơ sở so sánh tần số góc.

Đồng bộ kế kim được thiết kế trên mặt đồng hồ có đánh dấu thời điểm hòa

bằng một vạch chỉ thị, khi kim chỉ thị trùng tới vạch dấu thì phải thực hiện

thao tác đóng ACB. Trên mặt đồng hồ cũng chỉ ra chiều quay Fast và Slow để

giúp người vận hành xác định được tần số góc của máy phát cần hòa nhanh

hơn hay chậm hơn lưới. Thông thường người ta chọn chiều quay theo Fast để

hệ dễ đồng bộ. Việc chỉnh chiều quay của kim chính là việc can thiệp vào

điều tốc động cơ sơ cấp. Chính vì vị trí hòa và chiều quay được ấn định sẵn

nên việc đấu nối vào các cuộn dây của đồng bộ kế chỉ duy nhất theo 1 cách.

Nếu việc đấu nối sai thiết kế thì thời điểm và các chiều chỉ thị sẽ sai khác.

Điều này hết sức quan trọng với các kỹ sư làm công tác chế tạo và lắp ráp

8

bảng điện chính, các kỹ sư và cán bộ vận hành cũng phải lưu ý điều này nếu

có sửa chữa đến Synchronizing Panel.

Hình 1.2 trình bày sơ đồ nguyên lý của đồng bộ kế kim SYS khi đấu

nối vào hệ thống, trong đó PT₁, PT₅là biến áp đo lường (Potential

Transformer) với cuộn dây nối sao hở và thứ cấp nối đất an toàn và bên cạnh

là mặt đồng bộ kế với hai chiều quay được ghi và chỉ thị bằng mũi tên.

Thực tế, trên Synchnizing Panel thường bố trí kết hợp hai dụng cụ đồng

bộ kế và hệ thống đèn tắt hoặc quay để nâng cao độ tin cậy trong quá trình

vận hành khai thác. Thao tác hòa đồng bộ hoàn toàn giống với phương pháp

đèn tắt hoặc quay nhưng ở đây chọn thời điểm bằng đồng bộ kế. Người ta

thường chọn kim đồng bộ kế quay theo chiều Fast và thời điểm đóng là lúc

kim quay chậm dần tiến đến vạch. Phải tính toán sao cho khi tiếp điểm

độngcủa ACB tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh tại thời khắc kim quay trùng khít lên

vạch hoặc trước đó một nhịp.

1.1.2.2. Hòa đồng bộ thô

Máy phát cần hoà có UMáy Phát ≈ULưới , fMáy Phát =fLưới cho

phép sai số (3÷4%), góc lệch pha không được quan tâm, máy phát được đóng

vào mạng thông qua cuộn kháng để giảm dòng cân bằng. Khi máy phát được

kéo vào đồng bộ thì cuộn kháng được ngắt. phương pháp này chỉ được dùng

để đưa nhanh máy phát vào"làm việc với mạng khi có sự cố.

Hòa đồng bộ thô là phương pháp hòa thiếu một điều kiện góc pha đầu

chưa thỏa mãn. Vì bỏ qua một điều kiện nên về cấu trúc phần cứng phải đưa

thêm cuộn kháng nhằm làm giảm dòng cân bằng xuất hiện khi thao tác đưa

máy vào công tác song song. Khi bỏ qua trường hợp góc pha ban đầu, trường

hợp cực đoan nhất điện áp ΔU có thể đạt đến 2 lần điện áp pha cho nên cuộn

kháng phải được tính toán theo giá trị cực đoan này, chính vì lý do đó mà kết

cấu cuộn kháng cũng rất lớn.

9

Mặt khác do dòng và áp xuất hiện trong quá trình quá độ này mà nhiều

trong số đó là không chu kỳ hoặc biên độ thay đổi với cùng tần số khác nhau,

khi phân tích các thành phần này thì nhận được các sòng hài bậc cao vì vậy

cuộn kháng cũng không đơn thuần chế tạo bình thường mà lõi của chúng phải

được làm bằng loại sắt từ đặc biệt và một đòi hỏi nữa không thể thiếu đó là

bảng điện chính phải thiết kế lắp đặt cho cuộn kháng này. Với các yếu tố đó

làm nên những tính toán kinh tế, và chính vì thế mà gần đây phương pháp hòa

đồng bộ thô đã dần ứng dụng ít đi. Đặc biệt hiện nay khả năng hòa đồng bộ

bằng các thiết bị tự động hoạt động chính xác, độ tin cậy cao mà giá thành lại

rất rẻ. Ngoài cuộn kháng ra, sơ đồ còn phải sử dụng một ACB hoặc một CB

phụ nữa để dùng cho việc đưa vào và cắt cuộn kháng ra khi thao tác.

Thao tác hòa ở trường hợp này vẫn phải kiểm tra các điều kiện tần số

và điện áp sơ bộ, khi các chỉ số trên các đồng hồ đo bằng nhau thì có thể tiến

hành đóng điện cho máy phát cần hòa lên lưới.

Việc đóng các cầu dao phải tuần tự thực hiện đóng cầu dao phụ trước

để cuộn dây phần ứng của máy phát nối với BUS thông qua cuộn kháng C_K,

sau một vài giây (t_delay= 5 ~ 10 s) mới đóng cầu dao chính.

Giả sử máy G₂đang cần hòa vào lưới, sau khi kiểm tra các điều kiện cơ

bản đã đáp ứng, không cần chọn thời điểm mà đóng ngay cầu dao ACB₂₂, sau

thời gian trễ đóng cầu dao chính ACB₂₁. Qua trình hòa kết thúc.

10

1

3

4

2

Hình 1.3: Hòa đồng bộ thô với cuộn kháng X_K.

1.2. VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI CHO CÁC MÁY KHI LÀM VIỆC SONG

SONG

1.2.1. Phân phối công suất tác dụng

*Cơ sở của việc phân phối công suất tác dụng:

Khi các máy phát làm việc song song với nhau thì đường đặc tính tần số

với công suất f = f (P) phải là hữu sai với hệ số sai tĩnh k_C= tgα. Như vậy gia số:

- Δf = k_C.P

(1.1)

Dấu (-) trong phương trình (1.1) biểu thị thay đổi ngược nhau của P và

f vì nếu công suất tăng thì tần số giảm (và ngược lại). Cũng có thể viết (1.1)

như sau:

k_C.P + Δf = 0

Viết theo đơn vị tương đối:

k_C.P^*+ Δf^*= 0

(1.2)

(1.3)

Trong đó:

P

p^*

;

P

đm

11

f

f_đm

f ^*

Viết (1.3) dưới dạng:

f ^*

k_C

p^* 

(1.4)

(Các phương trình trên viết cho trường hợp tuyến tính)

Trên cơ sở công thức (1.4) thấy rằng, nếu cho đặc tính của một máy phát

có hệ số sai tĩnh k_C= 0,04; Δf^*= 0,01 thì tải sẽ dao động trong khoảng Δp^*= -

1/4 = -0,25 tức là dao động công suất khoảng 25%. Như vậy chỉ cần tần số dao

động 1% thì công suất dao động 25% trong khi đó quy phạm cho phép độ

chênh lệch tải cho phép giữa hai máy khi làm việc song song là ±10%.

Một trong những yêu cầu đặt ra khi phân phối công suất tác dụng là vấn

đề chỉ tiêu kinh tế, ở đó vấn đề tiêu hao nhiên liệu được đặt ra là tiết kiệm

nhất. Với diesel, mỗi một máy có một đặc tính tiêu hao nhiên liệu G = f (P)

(G: lượng nhiên liệu tiêu hao theo thời gian, còn P là công suất). Để đạt yêu

cầu tiêu hao nhiên liệu cần thỏa mãn đặc tính tiêu hao:

dG₁dG₂dG₃

dG_n



 ... 

(1.5)

dP

1

2

3

n

Với công suất điện cần thỏa mãn:

P

1

2

3

n



 ... 

(1.6)

P

nđđ

1đm

2đm

3đm

12

Hình 1.4: Cơ sở của việc phân chia công suất tác dụng

cho các máy phát khi làm việc song song song

Cũng như công suất kháng, công suất tác dụng cũng thực hiện phân

phối theo đặc tính tĩnh. Giả sử có ba máy phát cùng làm việc song song với

đặc tính f = f (P) như hình 1.4, lúc đầu các máy làm việc với tần số f₁ứng

với công suất mỗi máy P₁, P₂, P₃. Khi tăng tải cho trạm, vì có sai số nên tần số

của lưới sẽ ổn định tại f₂và dao động công suất ΔP₁, ΔP₂, ΔP₃. Vấn đề đặt ra

là lượng thay đổi ΔP phụ thuộc vào điều kiện nào?

f

P 



Từ đồ thị thấy rằng:

1

tg₁k_c1

f

P 



(1.7)

2

tg₂k_c2

f f

tg₃k_c3

P 



3

f

k_Ci

P 

Tổng quát:

(1.8)

i

Tổng số công suất dao động trong khoảng dao động tần số Δf:

13