CHƯƠNG 1 ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP Ngày nay, các thiết bị điện sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp ngày càng đa dạng và phong phú về số lượng và chủng loại. Cùng với sự gia tăng về quy mô thì các vấn đề kỹ thuật cũng rất được quan tâm, đó là việc nâng cao chất lượng điện năng ở LĐPP. Điều này có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế chung của toàn hệ thống.
Điện áp là một chỉ tiêu quan trọng hàng đầu để đánh giá chất lượng điện năng cung cấp. Thực tế cho thấy chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên đường dây khác nhau. Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba pha không cân bằng. Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp.
Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị của hệ thống cung cấp trong một mức độ nhất định, luật và các quy định khác nhau tồn tại trong các vùng khác nhau để chắc rằng mức độ của điện áp cung cấp không được ra ngoài dung sai quy định. Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp, thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện áp 3 pha. Trên thực tế có sự dao động tương đối rộng trong việc chấp nhận các dung sai có liên quan đến điện áp. Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp lý để đáp lại sự phát triển của kỹ thuật kinh tế và chính trị.
Bởi một vài nhân tố ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong không gian và thời gian, nên một vài đặc trưng có thể được mô tả trong các tiêu chuẩn với các tham số tĩnh để thay thế cho các giới hạn đặc biệt. Một khía cạnh quan trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn là để xem xét ở nơi nào và ở đâu trong mạng cung cấp, các đặc tính của điện áp là định mức. Tiêu chuẩn Châu Âu EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện vận hành bình 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thường. Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là điểm kết nối của khách hàng nối vào hệ thống công cộng.
EN50160 chỉ ra rằng trong các thành viên của Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng của điện áp cung cấp trong 10 phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là 10% với 95% thời gian trong tuần. Với HTĐ áp 3 pha 4 dây, là 230 V giữa pha và trung tính. Nói đúng ra, điều này có nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp. Cũng có một số ý kiến cho rằng dung sai điện áp 10% là quá rộng.
Ở Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định tại TCVN, Luật Điện lực, Quy phạm trang bị điện, Tiêu chuẩn kỹ thuật điện và gần đây nhất là Thông tư 32/2010/TT- BCT: - Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong khoảng 5% so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của MBA cấp điện cho bên mua hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp đồng khi bên mua đạt HSCS cosφ = 0.85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ tải đã thỏa thuận trong hợp đồng. - Trong trường hợp LĐ chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5 % đến -10 %. Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các dao động đó.
Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp là do các thiết bị có cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ CSTD và CSPK như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, v. Độ lệch điện áp tại phụ tải là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế trên cực của các thiết bị điện so với điện áp định mức của mạng điện. Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước. Ở Việt Nam quy định: - Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha trong giới hạn: từ –2.
- Độ lệch cho động cơ: từ –5. - Các phụ tải còn lại: –5% đến +5%. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Với các sự cố xảy ra trên ĐDTT mặc dù không gây ra mất điện cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle, máy cắt tự động, v. Tuy nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra.
Do đó phải đảm bảo không được tăng quá 110 % điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ. Ngoài ra bên cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành. Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện. Trong lưới phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về không gian và thời gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào).
Vì vậy trong toàn bộ lưới phân phối hạ áp điện áp phải được thỏa mãn các tiêu chuẩn. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN ÁP - Đối với động cơ: Mô men của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp U đặt vào động cơ. Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho momen quay thay đổi, khả năng phát CSPK của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện áp giảm quá 5% so với định mức. Vì vậy bất kỳ sự thay đổi điện áp nào cũng tác động không tốt đến sự làm việc của các động cơ.
- Đối với thiết bị chiếu sáng: Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp giảm 2.5% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9%. Đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10% thì tuổi thọ của nó giảm (20-25)%, với các đèn có khí, khi điện áp giảm xuống quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy bóng đèn. Đối với các đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95% điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh bị méo. Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp.
Như khi xảy ra dao động điện áp nó sẽ gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người lao động, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và thiết bị điện tử. Chính vì thế độ lệch điện áp cho phép đối với các thiết bị chiếu sáng và thiết bị điện tử được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác. - Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở: 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công suất tiêu thụ trong các phụ tải loại này tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào. Khi điện áp giảm hiệu quả đốt nóng của các phần tử giảm rõ rệt.
Đối với các lò điện sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế kỹ thuật của các lò điện. - Đối với nút phụ tải tổng hợp: Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần thì CSTD và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc tính tĩnh của phụ tải. CSTD ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với CSPK. Khi điện áp giảm thì CSTD và CSPK đều giảm, đến một giá trị điện áp Ugh nào đó, nếu điện áp tiếp tục giảm CSPK tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện áp, có thể xảy ra với một nút phụ tải hay toàn HTĐ khi điện áp giảm xuống (70-80)% so với điện áp định mức ở nút phụ tải.
Đây là một sự cố vô cùng nguy hiểm cần phải có biện pháp ngăn chặn kịp thời. - Đối với HTĐ: Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của HTĐ. Điện áp giảm sẽ làm giảm CSPK do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra. Đối với MBA, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng độ cảm ứng từ trong lõi thép gây phát nóng cục bộ.
Khi điện áp tăng quá cao có thể chọc thủng cách điện. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Để duy trì điện áp trên đầu cực thiết bị dùng điện trong miền giới hạn hay nằm trong phạm vi cho phép chúng ta phải áp dụng các biện pháp điều chỉnh điện áp để ít nhất có thể bù được các tổn thất điện áp do các phần tử trong các hệ thống cung cấp điện gây ra và trong nhiều trường hợp chúng ta phải phối hợp nhiều biện pháp điều chỉnh điện áp với nhau vì có phương pháp điều chỉnh này có thể cải thiện được thông số này nhưng lại gây ảnh hưởng không tốt đến các thông số khác. Nhìn chung, trong các biện pháp điều chỉnh điện áp hiện nay chúng ta thấy rằng: Đối với các phương pháp điều chỉnh điện áp ở thanh cái trạm phát điện: Bằng cách thay đổi kích từ của máy phát điện để điều chỉnh điện áp ở thanh cái trạm phát điện. Biện pháp này thực hiện đơn giản và có ảnh hưởng chung trong toàn mạng.
Nhưng bất cập ở chỗ, nếu đáp ứng tốt cho phụ tải ở gần thì lại không phù hợp với phụ tải ở xa và ngược lại. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đối với các MBA trung gian (TBA trung gian) cấp điện cho một vùng rộng lớn, thường dùng MBA có điều chỉnh điện áp dưới tải.