Tại sao cần sử dụng hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt?

Trong hệ thống truyền tải AC truyền thống. Khả năng truyền nguồn AC bị giới hạn bởi một số yếu tố, chẳng hạn như giới hạn nhiệt, giới hạn độ ổn định thoáng qua, v.v. Giới hạn điện áp, giới hạn dòng điện ngắn mạch, v.v. Các giới hạn này xác định công suất tối đa có thể được truyền tải hiệu quả qua đường dây truyền tải mà không gây hư hỏng cho thiết bị điện và đường dây truyền tải, điều này thường đạt được bằng cách thay đổi cấu trúc của hệ thống điện. Tuy nhiên, Phương pháp này không thực tế và một cách khác để tối đa hóa khả năng truyền tải điện mà không làm thay đổi cấu trúc điện là sử dụng các thiết bị có trở kháng thay đổi, chẳng hạn như tụ điện và cuộn cảm. Tất cả năng lượng hoặc năng lượng từ nguồn không được truyền đến tải, mà một phần của nó được lưu trữ trong các thiết bị này dưới dạng công suất phản kháng và trở lại nguồn. Do đó, lượng công suất thực tế truyền đến tải hoặc công suất thực tế luôn nhỏ hơn công suất biểu kiến hoặc công suất ròng. Để truyền tải điện lý tưởng Công suất thực tế phải bằng công suất biểu kiến. Nói cách khác, Hệ số công suất (tỷ lệ giữa công suất thực tế với công suất biểu kiến) phải là một. Đây là vai trò của hệ thống truyền tải AC linh hoạt.

Trước khi đi vào chi tiết của FACTS, chúng ta hãy hiểu hệ số sức mạnh.

Hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất thực tế với công suất hiển thị trong mạch.

Bất kể giá trị yếu tố sẽ là gì. Mặt khác, Khả năng chịu tải phải cho phép máy tạo ra điện áp và dòng điện cần thiết. Máy phát điện phải có khả năng chịu được điện áp và dòng điện có thể đánh giá được của công suất được tạo ra. Giá trị hệ số công suất (PF) nằm trong khoảng từ 0.0 đến 1.0.

Nếu hệ số công suất bằng không. Tất cả dòng điện chạy đều là dòng điện phản kháng và công suất được lưu trữ trong tải chảy trở lại nguồn cung cấp ở mỗi chu kỳ. Nếu hệ số công suất là 1, toàn bộ điện năng cung cấp từ nguồn cung cấp sẽ được tiêu thụ hết. Nói chung, hệ số công suất được biểu thị dưới dạng một giá trị đứng trước hoặc chậm hơn điện áp.

Mạch kiểm tra hệ số công suất là 1.

Mạch này có nguồn điện 230 volt và cuộn cảm đều được nối tiếp. Trong khi công tắc rẽ nhánh tắt, cuộn cảm hoạt động như một cuộn cảm và cùng một dòng điện chạy qua hai điện trở 10 ohm / 10 watt. Sử dụng máy biến dòng (CT) bằng cách kết nối phía sơ cấp với điểm chung của điện trở. Đầu kia của CT được kết nối với một trong những điểm chung của công tắc DPDT S1. Sự sụt giảm áp suất tỷ lệ thuận với dòng điện được phát hiện bởi công tắc DPDT để tạo ra áp suất tăng lên. Điện áp giảm tỷ lệ thuận với dòng điện trễ. Do đó, điện áp sơ cấp từ CT cung cấp dòng điện trễ.

Nếu sử dụng mạch điều khiển dựa trên vi điều khiển, mạch sẽ nhận tín hiệu tham chiếu dòng điện bằng không và so sánh nó với tín hiệu tham chiếu điện áp bằng không để tính toán giá trị hệ số công suất dựa trên chênh lệch múi giờ. Do đó, số lượng công tắc SCR được kích hoạt theo chênh lệch múi giờ yêu cầu, điều này làm cho các tụ điện bổ sung được kích hoạt cho đến khi giá trị hệ số công suất tiếp cận một.

Do đó, tùy thuộc vào vị trí của công tắc, chúng ta có thể phát hiện dòng điện trễ hoặc dòng điện bù. và màn hình sẽ hiển thị giá trị độ trễ giữa các áp suất. Giá trị dòng điện và hệ số công suất tương ứng.

Truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS) là gì?

Hệ thống truyền tải AC linh hoạt (FACTS) đề cập đến một hệ thống bao gồm thiết bị điện tử công suất và hệ thống điện để tăng khả năng điều khiển và ổn định của hệ thống truyền tải điện và tăng khả năng truyền tải điện. Việc phát minh ra công tắc thyristor đã mở ra cánh cửa cho sự phát triển của thiết bị điện tử công suất được gọi là bộ điều khiển truyền dẫn AC linh hoạt (FACTS).

Có 4 loại kiểm soát FACTS.

• Bộ điều khiển nối tiếp: Bộ điều khiển nối tiếp bao gồm một tụ điện hoặc cuộn cảm cung cấp điện áp nối tiếp cho đường truyền. Đây là những thiết bị có trở kháng thay đổi. Chức năng chính của nó là giảm giá trị điện cảm của đường truyền, và nó có thể cung cấp hoặc sử dụng công suất phản kháng thay đổi. Ví dụ về bộ điều khiển nối tiếp bao gồm SSSC, TCSC, TSSC, v.v.
• Bộ điều khiển shunt: Bộ điều khiển song song bao gồm các thiết bị có trở kháng thay đổi, chẳng hạn như tụ điện hoặc cuộn cảm, mang điện vào đường dây truyền nối tiếp. Chức năng chính của nó là giảm công suất của đường truyền. Dòng điện đầu vào có pha tương ứng với điện áp của đường dây truyền tải. Ví dụ về bộ điều khiển song song bao gồm STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Bộ điều khiển song song nối tiếp:  Các bộ điều khiển này cung cấp dòng điện nối tiếp bằng cách sử dụng bộ điều khiển nối tiếp và điện áp song song bằng cách sử dụng bộ điều khiển song song. Ví dụ: UPFC.
• Bộ điều khiển nối tiếp: Các bộ điều khiển này bao gồm một số bộ điều khiển nối tiếp, mỗi bộ điều khiển hoạt động như một bộ bù nối tiếp và truyền công suất điện thực tế dọc theo đường truyền. Ví dụ: IPFC.

Có 2 loại bộ điều khiển nối tiếp.

• Tụ điện nối tiếp điều khiển thyristor (TCSC): Tụ điện nối tiếp điều khiển bằng thyristor (TCSC) sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon để quản lý một loạt tụ điện được kết nối nối tiếp với đường truyền, cho phép các công ty dịch vụ điện truyền nhiều điện hơn trên một đường truyền nhất định. Nó thường bao gồm các thyristor được nối tiếp với cuộn cảm và nằm giữa tụ điện. Nó có thể hoạt động ở chế độ chặn trong đó thyristor sẽ không hoạt động và dòng điện sẽ chỉ chạy qua tụ điện, hoặc nó có thể hoạt động ở chế độ bỏ qua trong đó dòng điện sẽ được chuyển đến thyristor và toàn bộ hệ thống sẽ hoạt động giống như một mạng trở kháng song song.
• Bộ bù đồng bộ dòng tĩnh (SSSC) chỉ là các mô hình nối tiếp của STATCOM. Các thiết bị này không được sử dụng trong các ứng dụng thương mại như bộ điều chỉnh độc lập, bao gồm nguồn cung cấp áp suất đồng bộ cho mỗi loạt cho đường truyền, để tạo ra áp suất bù cho mỗi loạt đến đường truyền. Nó có thể tăng hoặc giảm áp suất giảm trên đường truyền.

2 Bộ điều khiển song song

• Bộ bù biến tĩnh: Bộ bù biến tĩnh là bộ điều khiển FACTS đầu tiên và cơ bản nhất. Bộ bù này bao gồm một công tắc thyristor tốc độ cao điều khiển cuộn cảm và / hoặc một loạt tụ điện song song. Để cung cấp bù điện trở động. Nó thường bao gồm các thiết bị có trở kháng thay đổi song song. Đầu ra có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng công tắc điện tử công suất để tăng giá trị điện dung hoặc điện trở cảm ứng trong đường truyền. Nó có thể được đặt ở giữa đường dây để tối đa hóa khả năng truyền tải điện, và nó cũng có thể được đặt ở cuối đường dây để bù đắp cho những thay đổi do tải.

Có 3 loại SVC:

1. TSR (Thyristor Switched Reactor): Bao gồm một cuộn cảm được kết nối song song. Thyristor chỉ hoạt động ở các góc 90 và 180 độ.
2. TSC (Tụ điện chuyển mạch Thyristor): Nó bao gồm một tụ điện song song với trở kháng được điều khiển từng bước bằng cách sử dụng thyristor. Phương pháp điều khiển sử dụng SCR cũng giống như TSR.
3. TCR (Lò phản ứng điều khiển Thyristor): Bao gồm một cuộn cảm được kết nối song song. Giá trị trở kháng của cuộn cảm được điều khiển bằng phương pháp trễ đánh lửa SCR, trong đó sự đánh lửa của thyristor được kiểm soát. Kết quả là, dòng điện chạy qua cuộn cảm thay đổi.

• STATCOM (Bộ bù đồng bộ tĩnh): Nó bao gồm một voltage cung cấp, có thể là nguồn điện DC hoặc tụ điện hoặc cuộn cảm, với đầu ra được điều khiển bằng thyristor. Nó được sử dụng để hấp thụ hoặc tạo ra năng lượng điện phản kháng.

Bộ điều khiển song song nối tiếp - bộ điều khiển dòng điện tích hợp:

Các thiết bị này là sự kết hợp của STATCOM và SSSC, sử dụng kết hợp các nguồn điện DC và cung cấp cả bù đường truyền chủ động và phản kháng. Kiểm soát tất cả các thông số của truyền tải điện AC.

Điều chỉnh điện áp trạng thái không đổi sử dụng SVC để truyền nguồn AC linh hoạt

Để tạo ra xung áp suất tại giao điểm không. Chúng ta cần sử dụng tín hiệu điện áp và dòng điện kỹ thuật số. Tín hiệu áp suất từ nguồn điện được chuyển đổi thành dòng điện một chiều xung bằng bộ chỉnh lưu cầu và sau đó được gửi đến bộ so sánh để tạo ra tín hiệu áp suất kỹ thuật số. Tương tự, Tín hiệu dòng điện được chuyển đổi thành tín hiệu áp suất bằng cách xác định điện áp giảm trên dòng tải chạy qua điện trở. Tín hiệu dòng điện xoay chiều này được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số một lần nữa dưới dạng tín hiệu điện áp, sau đó các tín hiệu điện áp và dòng điện kỹ thuật số này được truyền đến bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển tính toán chênh lệch thời gian K giữa mức cắt bằng không của điện áp và dòng điện. Tỷ lệ chênh lệch này tỷ lệ thuận với hệ số công suất và quyết định phạm vi công suất. Tương tự, Sử dụng cuộn cảm chuyển mạch thyristor (TSR), cũng có thể tạo ra các xung áp suất ở ngưỡng không để cải thiện độ ổn định áp suất.

Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt

Các mạch trên có thể được sử dụng để cải thiện hệ số công suất của đường dây truyền tải bằng cách sử dụng SVC (Power Computing Response) bằng cách sử dụng tụ điện chuyển mạch thyristor (TSC) sử dụng bù song song (bù shunt) được điều khiển bởi một bộ vi điều khiển được lập trình. Phương pháp này rất hữu ích để cải thiện hệ số công suất. Nếu tải cảm ứng được kết nối. Yếu tố này sẽ bị trễ do dòng tải bị trễ. Để bù đắp cho điều này, một tụ điện được kết nối song song để tạo ra dòng điện trước điện áp cung cấp. Khoảng thời gian trễ giữa xung điện áp không và dòng điện không được tạo ra bởi bộ khuếch đại tín hiệu hoạt động ở chế độ so sánh, được đưa đến bộ vi điều khiển sê-ri 8051.

Việc sử dụng bộ điều khiển FACTS cho phép kiểm soát công suất phản kháng. Hiện tượng cộng hưởng đồng bộ phụ (SSR) là một hiện tượng có thể xảy ra do bù chuỗi trong một số điều kiện bất lợi nhất định. Lợi ích của thiết bị FACTS là rất nhiều, chẳng hạn như lợi ích tài chính, cải thiện chất lượng cung cấp điện, tăng độ ổn định, v.v.

Các vấn đề và giải pháp truyền tải điện AC linh hoạt

Để truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, các thiết bị thể rắn thường được sử dụng trong các mạch được sử dụng để cải thiện hệ số công suất và tăng giới hạn của hệ thống truyền tải điện xoay chiều. Tuy nhiên, một nhược điểm lớn là các thiết bị này không tuyến tính và gây ra sóng hài trong tín hiệu đầu ra của hệ thống.

Để loại bỏ sóng hài phát sinh từ việc tích hợp các thiết bị điện tử công suất trong hệ thống truyền tải điện xoay chiều. Cần có bộ lọc hoạt động, có thể là bộ lọc nguồn cung cấp dòng điện hoặc bộ lọc nguồn cung cấp áp suất. Đầu tiên liên quan đến việc làm cho dòng điện xoay chiều trở thành dạng sóng sin. Kỹ thuật là điều khiển dòng điện trực tiếp hoặc điều khiển điện áp đầu ra của tụ lọc. Đây là một phương pháp điều chỉnh áp suất hoặc điều khiển dòng điện gián tiếp. Bộ lọc công suất hoạt động bơm một dòng điện có cùng kích thước nhưng ngược pha với dòng điện hài do tải hút ra, do đó hai dòng điện triệt tiêu lẫn nhau và dòng điện cung cấp hoàn toàn là dạng sóng sin. Bộ lọc công suất hoạt động kết hợp các thiết bị điện tử công suất để tạo ra một thành phần dòng điện hài phủ định thành phần dòng điện hài của tín hiệu đầu ra do tải phi tuyến tính. Nói chung, một bộ lọc công suất hoạt động bao gồm một bóng bán dẫn cổng lưỡng cực cách điện và một diode được cung cấp bởi tụ điện bus DC. Các bộ lọc hoạt động song song có thể loại bỏ sóng hài, cải thiện hệ số công suất và cân bằng tải.

Quản lý năng lượng máy biến áp

Tuyên bố vấn đề:

1. Điện áp cao mãn tính thường là do hiệu chỉnh sụt áp quá mức trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Giảm điện áp trong dây dẫn là một tình huống phổ biến, nhưng ở những khu vực có mật độ tải thấp, chẳng hạn như vùng ngoại ô và nông thôn. Hệ thống dây dẫn lâu dài sẽ làm trầm trọng thêm vấn đề này.

2. Trở kháng làm cho điện áp giảm dọc theo chiều dài của dây dẫn khi dòng điện tăng lên để đáp ứng nhu cầu. Để khắc phục sự cố voltage thả. Các nhà cung cấp điện sử dụng Bộ điều chỉnh điện áp vòi thích ứng (OLTC) và bộ điều chỉnh điện áp bù rơi điện áp (LDC) để tăng (cao hơn) hoặc giảm (thấp hơn).

3. Khách hàng gần OLTC hoặc LDC nhất có thể gặp sự cố quá áp khi công ty dịch vụ điện lực cố gắng giải quyết vấn đề sụt áp trên dây dẫn cho khách hàng ở đầu bên kia đường dây.

4. Ở nhiều khu vực, ảnh hưởng của sụt áp do phụ tải tiêu thụ điện thường được biểu hiện dưới dạng dao động hàng ngày, dẫn đến mức điện áp cao nhất trong thời kỳ nhu cầu điện ở mức thấp nhất.

5. Do sự thay đổi tải theo thời gian và tính phi tuyến của lan truyền. Điều này gây nhiễu đáng kể vào hệ thống, sẽ ảnh hưởng đến đường truyền của người tiêu dùng. Điều này làm cho hệ thống tổng thể không hoàn chỉnh.

6. Một nguyên nhân ít phổ biến hơn của sự cố điện áp cao là máy biến áp cục bộ được thiết lập để tăng điện áp để bù đắp cho sự sụt giảm mức điện áp, thường xảy ra ở các nhà máy phụ tải cao ở cuối đường dây truyền tải. Khi tải cao đang hoạt động, mức điện áp bình thường được duy trì, nhưng khi tắt tải, mức điện áp tăng đột biến.

7. Trong các sự kiện bất thường, máy biến áp có thể bị cháy và hư hỏng do quá tải và đoản mạch trong cuộn dây. Ngoài ra, nhiệt độ của dầu tăng lên do sự gia tăng dòng điện chạy qua các cuộn dây bên trong. Kết quả là, điện áp, dòng điện hoặc nhiệt độ trong máy biến áp cung cấp điện tăng lên bất ngờ.

8. Thiết bị điện được thiết kế hoạt động ở điện áp tiêu chuẩn quy định để đảm bảo sản phẩm có hiệu suất, hiệu quả, an toàn và độ tin cậy quy định. Vận hành thiết bị điện ở điện áp trên một phạm vi nhất định có thể dẫn đến các vấn đề như trục trặc, thời gian ngừng hoạt động, v.v. Quá nóng Sự cố sớm, v.v. Ví dụ, bảng mạch in sẽ có tuổi thọ ngắn hơn khi chúng được sử dụng ở điện áp trên một mức nhất định trong thời gian dài.

Giải pháp:

1. Hệ thống được thiết kế bằng bộ vi điều khiển này nhằm theo dõi voltage dao động ở phía đầu vào / đầu ra của máy biến áp và thu thập dữ liệu trong thời gian thực.
2. Phát triển thiết bị thay thế vòi biến áp tự động sử dụng động cơ servo / bước
3. Hệ thống sẽ phát ra âm thanh báo động khi voltage mức vượt quá ngưỡng, hoặc khi xảy ra trường hợp khẩn cấp.
4. Hệ thống phải đáng tin cậy và bền.
5. Hệ thống này có thể được lắp đặt với một máy biến áp ngoài trời.
6. Thiết kế của hệ thống giám sát nhiệt độ dầu máy biến áp liên tục sẽ được so sánh với giá trị xác định trước và hành động khắc phục sẽ được thực hiện khi thích hợp.
7. Ứng dụng của các thiết bị như bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR), ổn áp điện, FACTS,... Trong hệ thống mạng điện.

Tính khả thi về kỹ thuật:

Hệ thống ghi dữ liệu dựa trên vi điều khiển (MDLS):

MDLS không yêu cầu phần cứng bổ sung và cho phép lựa chọn khối lượng dữ liệu và khoảng thời gian giữa các dữ liệu. Dữ liệu thu thập được có thể dễ dàng xuất sang PC thông qua cổng nối tiếp. Thiết kế MDLS được chọn phải đáp ứng các yêu cầu sau.

1. Nó phải dễ dàng để lập trình.
2. Người dùng phải có khả năng chọn tốc độ đo.
3. Dự phòng nên được thực hiện khi nguồn điện hệ thống bị cắt hoặc tắt trong giây lát.
4. Nó sẽ có thể xuất dữ liệu sang PC thông qua cổng nối tiếp.
5. Nó phải đơn giản và giá cả phải chăng.

Hy vọng từ bài viết trên, Bây giờ bạn sẽ hiểu khái niệm truyền nguồn AC linh hoạt.