Tại sao cần có hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt?

Trong hệ thống truyền tải điện xoay chiều thông thường, khả năng truyền tải điện xoay chiều bị giới hạn bởi một số yếu tố như giới hạn nhiệt, giới hạn ổn định quá độ, giới hạn điện áp, giới hạn dòng ngắn mạch, v.v. Những giới hạn này xác định công suất điện tối đa có thể được truyền qua không gây hư hỏng thiết bị điện và đường dây tải điện. Điều này thường đạt được bằng cách thay đổi cách bố trí hệ thống điện. Tuy nhiên, điều này là không khả thi và một cách khác để đạt được khả năng truyền tải điện năng tối đa mà không có bất kỳ thay đổi nào trong cách bố trí hệ thống điện. Cũng với sự ra đời của các thiết bị trở kháng thay đổi như tụ điện và cuộn cảm, toàn bộ năng lượng hoặc công suất từ nguồn không được chuyển sang tải, mà một phần được lưu trữ trong các thiết bị này dưới dạng công suất phản kháng và trở lại nguồn. Do đó, công suất thực truyền cho tải hoặc công suất tác dụng luôn nhỏ hơn công suất biểu kiến hoặc công suất thực. Để truyền tải lý tưởng, công suất tác dụng phải bằng công suất biểu kiến. Nói cách khác, hệ số công suất (tỷ số giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến) phải là sự thống nhất. Đây là vai trò của Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt.

“giao diện mạng máy tính định nghĩa thẻ ”

Trước khi đi vào chi tiết về FACTS, chúng ta hãy nói sơ qua về hệ số công suất.

Hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất được định nghĩa là tỷ số giữa công suất tác dụng với công suất biểu kiến trong mạch.

Mặt khác, bất kể hệ số công suất là gì, thì nguồn điện tạo ra phải đặt máy móc để cung cấp một điện áp và dòng điện cụ thể. Máy phát điện phải có khả năng chịu được điện áp và dòng điện đã được thẩm định của nguồn điện sản xuất. Giá trị hệ số công suất (PF) nằm trong khoảng từ 0,0 đến 1,0.

Nếu hệ số công suất bằng 0, dòng điện hoàn toàn là dòng điện phản kháng và công suất tích trữ trong tải trở về sau mỗi chu kỳ. Khi hệ số công suất bằng 1, tất cả dòng điện do nguồn cung cấp sẽ bị tải tiêu hao. Nói chung, Hệ số công suất được biểu thị bằng sự dẫn đầu hoặc độ trễ của điện áp.

Mạch kiểm tra hệ số công suất thống nhất

Mạch có nguồn điện là 230v và cuộn cảm đều mắc nối tiếp. Các tụ điện bắt buộc phải được kết nối song song thông qua các công tắc SCR để cải thiện hệ số công suất. Trong khi công tắc by-pass tắt, cuộn cảm hoạt động như một cuộn cảm và cùng một dòng điện sẽ chạy trong cả hai điện trở 10R / 10W. Một CT được sử dụng làm mặt chính của nó được kết nối với điểm chung của các điện trở. Điểm khác của CT đi đến một trong những điểm chung của công tắc DPDT S1. Trong khi công tắc DPDT được chuyển sang trái thì điện áp giảm tỷ lệ với dòng điện được nó cảm nhận để làm tăng điện áp. Sự sụt giảm điện áp tỷ lệ với dòng điện trễ. Do đó, điện áp sơ cấp từ CT cung cấp dòng điện trễ.

Nếu được sử dụng, mạch điều khiển dựa trên vi điều khiển sẽ nhận tham chiếu dòng điện bằng không và so sánh với tham chiếu điện áp 0 để tính hệ số công suất dựa trên chênh lệch thời gian của chúng. Vì vậy, tùy thuộc vào sự khác biệt thời gian yêu cầu không. của công tắc SCR được bật, do đó chuyển đổi các tụ điện bổ sung cho đến khi hệ số công suất gần như thống nhất.

Do đó, tùy thuộc vào vị trí công tắc, người ta có thể cảm nhận được dòng điện trễ hoặc dòng điện bù và màn hình cung cấp tương ứng thời gian trễ giữa các điện áp, dòng điện với hiển thị hệ số công suất.

không có tiêu đề

Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt (FACTS) là gì?

ĐẾN Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt dùng để chỉ hệ thống bao gồm các thiết bị điện tử công suất cùng với các thiết bị hệ thống điện nhằm nâng cao khả năng điều khiển, ổn định của hệ thống truyền tải và tăng khả năng truyền tải điện năng. Với việc phát minh ra công tắc thyristor, đã mở đầu cho sự phát triển của các thiết bị điện tử công suất được gọi là bộ điều khiển hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt (FACTS). Hệ thống FACT được sử dụng để cung cấp khả năng điều khiển phía điện áp cao của mạng bằng cách kết hợp các thiết bị điện tử công suất để tạo ra nguồn điện cảm hoặc điện dung trong mạng.

4 loại bộ điều khiển FACTS

Bộ điều khiển loạt: Bộ điều khiển nối tiếp bao gồm các tụ điện hoặc cuộn kháng tạo điện áp nối tiếp với đường dây. Chúng là các thiết bị trở kháng thay đổi. Nhiệm vụ chính của chúng là giảm cảm ứng của đường truyền. Chúng cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng thay đổi. Ví dụ về bộ điều khiển loạt là SSSC, TCSC, TSSC, v.v.
Bộ điều khiển Shunt: Bộ điều khiển Shunt bao gồm các thiết bị trở kháng thay đổi như tụ điện hoặc cuộn kháng đưa dòng điện mắc nối tiếp với đường dây. Nhiệm vụ chính của chúng là giảm điện dung của đường truyền. Dòng điện vào cùng pha với điện áp đường dây. Ví dụ về bộ điều khiển shunt là STATCOM, TSR, TSC, SVC.
Bộ điều khiển Shunt-Series: Các bộ điều khiển này tạo ra dòng điện nối tiếp bằng cách sử dụng bộ điều khiển nối tiếp và điện áp trong bộ điều khiển nối tiếp bằng bộ điều khiển bộ chuyển tiếp. Một ví dụ là UPFC.
Bộ điều khiển Series-Series : Các bộ điều khiển này bao gồm sự kết hợp của các bộ điều khiển nối tiếp với mỗi bộ điều khiển cung cấp khả năng bù nối tiếp và truyền công suất thực dọc theo đường dây. Một ví dụ là IPFC.

2 loại bộ điều khiển dòng

Tụ điện nối tiếp điều khiển bằng Thyristor (TCSC): Tụ điện nối tiếp có điều khiển bằng thyristor (TCSC) sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển silicon để quản lý một khối tụ điện mắc nối tiếp với đường dây. Điều này cho phép tiện ích truyền nhiều điện hơn trên một đường dây cụ thể. Nó thường bao gồm các thyristor mắc nối tiếp với một cuộn cảm và được kết nối qua một tụ điện. Nó có thể hoạt động ở chế độ chặn mà thyristor không được kích hoạt và dòng điện chỉ đi qua tụ điện. Nó có thể hoạt động ở chế độ rẽ nhánh trong đó dòng điện được bỏ qua tới thyristor và toàn bộ hệ thống hoạt động như một mạng trở kháng shunt.

Bộ bù đồng bộ dòng tĩnh : SSSC chỉ đơn giản là một phiên bản hàng loạt của STATCOM. Chúng không được sử dụng trong các ứng dụng thương mại như bộ điều khiển độc lập. Chúng bao gồm nguồn điện áp đồng bộ mắc nối tiếp với đường dây sao cho nguồn điện áp bù mắc nối tiếp với đường dây. Chúng có thể làm tăng hoặc giảm sụt áp trên đường dây.

2 bộ điều khiển song song

Bộ bù biến tĩnh : Bộ bù biến tĩnh là thế hệ đầu tiên và sơ khai nhất của bộ điều khiển FACTS. Bộ bù này bao gồm một công tắc thyristor nhanh điều khiển một cuộn kháng và / hoặc ngân hàng điện dung shunt để cung cấp bù shunt động. Chúng thường bao gồm các thiết bị trở kháng biến đổi được kết nối shunt mà đầu ra có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các công tắc điện tử công suất, để đưa vào điện trở điện dung hoặc cảm ứng trong đường dây. Nó có thể được đặt ở giữa đường dây để tăng khả năng truyền tải điện năng tối đa và cũng có thể được đặt ở cuối đường dây để bù đắp những biến thiên do tải.

3 loại SVC là

TSR (Lò phản ứng chuyển mạch Thyristor) : Nó bao gồm một cuộn cảm được kết nối shunt có trở kháng được điều khiển theo cách dần dần bằng cách sử dụng công tắc Thyristor. Thyristor chỉ được bắn ở các góc 90 và 180 độ.
TSC (Tụ điện chuyển mạch Thyristor) : Nó bao gồm một tụ điện được kết nối shunt có trở kháng được điều khiển theo cách từng bước bằng cách sử dụng Thyristor. Cách thức điều khiển bằng SCR cũng giống như cách thức của TSR.
TCR (Lò phản ứng điều khiển bằng Thyristor) : Nó bao gồm một cuộn cảm được kết nối shunt có trở kháng được điều khiển bằng phương pháp trễ góc bắn của SCR trong đó việc kích hoạt Thyristor được điều khiển gây ra sự biến thiên dòng điện qua cuộn cảm.

STATCOM (Bộ bù đồng bộ tĩnh) : Nó bao gồm nguồn điện áp có thể là nguồn năng lượng DC hoặc tụ điện hoặc cuộn cảm mà đầu ra của nó có thể được điều khiển bằng Thyristor. Nó được sử dụng để hấp thụ hoặc tạo ra công suất phản kháng.

Bộ điều khiển dòng A-Shunt- Bộ điều khiển dòng điện thống nhất:

Chúng là sự kết hợp của STATCOM và SSSC để cả hai được kết hợp bằng cách sử dụng nguồn một chiều chung và cung cấp cả bù dòng hoạt động và phản kháng. Nó kiểm soát tất cả các thông số của việc truyền tải điện xoay chiều.

Kiểm soát điện áp trạng thái ổn định sử dụng SVC cho các hệ thống truyền tải AC linh hoạt

Vòng tròn linh hoạt

Để tạo ra các xung điện áp giao nhau bằng không, chúng ta cần các tín hiệu điện áp và dòng điện được số hóa. Tín hiệu điện áp từ nguồn điện được lấy và được chuyển đổi thành DC xung bằng bộ chỉnh lưu cầu và được đưa đến bộ so sánh tạo ra tín hiệu điện áp kỹ thuật số. Tương tự, tín hiệu hiện tại được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp bằng cách lấy điện áp giảm của dòng tải qua một điện trở. Tín hiệu AC này sẽ lại được chuyển đổi thành tín hiệu số như tín hiệu điện áp. Sau đó, tín hiệu điện áp và dòng điện được số hóa này được gửi đến bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển sẽ tính toán chênh lệch thời gian giữa các điểm giao nhau bằng không của điện áp và dòng điện, tỷ lệ của chúng tỷ lệ thuận với hệ số công suất và xác định phạm vi công suất. Theo cách tương tự, sử dụng cuộn kháng chuyển mạch Thyristor (TSR) cũng có thể tạo ra các xung điện áp không chéo để cải thiện độ ổn định điện áp.

Hệ thống truyền AC linh hoạt của SVC

Mạch trên có thể được sử dụng để cải thiện hệ số công suất của đường truyền sử dụng SVC. Nó sử dụng tụ điện chuyển mạch thyristor (TSC) dựa trên bù shunt được điều khiển hợp lý từ một bộ vi điều khiển được lập trình. Điều này rất hữu ích để cải thiện hệ số công suất. Nếu tải cảm ứng được kết nối, hệ số công suất bị trễ vì dòng tải bị trễ. Để bù cho điều này, một tụ điện shunt được kết nối, tụ điện này tạo ra dòng điện dẫn điện áp nguồn. Khi đó hệ số công suất sẽ được cải thiện. Trễ thời gian giữa xung điện áp bằng không và xung dòng điện bằng không được tạo ra một cách hợp lệ bởi các bộ khuếch đại hoạt động ở chế độ so sánh được cấp cho loạt vi điều khiển 8051.

Sử dụng bộ điều khiển FACTS, công suất phản kháng có thể được kiểm soát. Cộng hưởng đồng bộ phụ (SSR) là một hiện tượng có thể kết hợp với bù nối tiếp trong một số điều kiện bất lợi nhất định. Loại bỏ SSR có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều khiển FACTS. Các lợi ích của các thiết bị FACTS rất nhiều như lợi ích tài chính, tăng chất lượng nguồn cung cấp, tăng tính ổn định, v.v.

Vấn đề với Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt và cách giải quyết

Cho một truyền tải điện xoay chiều linh hoạt , các thiết bị trạng thái rắn thường được kết hợp trong các mạch được sử dụng để cải thiện hệ số công suất và nâng cao giới hạn của hệ thống truyền tải 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 tạo ra do việc đưa các thiết bị điện tử công suất vào hệ thống truyền tải điện xoay chiều, cần phải sử dụng các bộ lọc tích cực có thể là bộ lọc nguồn hiện tại hoặc bộ lọc nguồn điện áp. Trước đây liên quan đến việc làm cho AC hình sin. Kỹ thuật này là điều khiển trực tiếp dòng điện hoặc điều khiển điện áp đầu ra của tụ lọc. Đây là phương pháp điều chỉnh điện áp hoặc điều khiển dòng điện gián tiếp. Các bộ lọc công suất hoạt động tạo ra một dòng điện có cùng độ lớn nhưng ngược pha với dòng điện hài do tải hút ra, sao cho hai dòng điện này triệt tiêu lẫn nhau và dòng điện nguồn hoàn toàn có dạng hình sin. Bộ lọc công suất hoạt động kết hợp các thiết bị điện tử công suất để tạo ra các thành phần dòng điện hài loại bỏ các thành phần dòng điện hài của tín hiệu đầu ra do tải phi tuyến. Nói chung, các bộ lọc nguồn hoạt động bao gồm sự kết hợp của một bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện và một diode được cấp nguồn bởi tụ điện bus DC. Bộ lọc hoạt động được điều khiển bằng phương pháp điều khiển dòng điện gián tiếp. IGBT hoặc Transistor lưỡng cực cổng cách điện là một thiết bị hoạt động lưỡng cực được điều khiển bằng điện áp kết hợp các tính năng của cả BJT và MOSFET. Đối với hệ thống truyền tải AC, bộ lọc hoạt động shunt có thể loại bỏ sóng hài, cải thiện hệ số công suất và cân bằng tải.

Quản lý điện máy biến áp

Báo cáo vấn đề:

1. Điện áp cao mãn tính thường được cho là do hiệu chỉnh quá mức đối với sụt áp trên hệ thống truyền tải và phân phối tiện ích. Sụt áp trên dây dẫn điện là tình trạng phổ biến ở bất kỳ đâu. Tuy nhiên, ở những nơi có mật độ phụ tải điện thấp, chẳng hạn như khu vực ngoại thành và nông thôn, việc chạy dây dẫn dài sẽ làm tăng vấn đề.

2. Trở kháng làm cho hiệu điện thế giảm dọc theo chiều dài của dây dẫn khi cường độ dòng điện tăng lên để đáp ứng nhu cầu. Để khắc phục sự cố sụt giảm điện áp, tiện ích sử dụng bộ điều chỉnh điện áp thay đổi vòi trên tải (OLTC) và bộ điều chỉnh điện áp bù giảm dòng (LDC) để tăng (tăng) hoặc giảm (hạ) điện áp.

3. Khách hàng ở gần OLTC hoặc LDC nhất có thể gặp hiện tượng quá áp do tiện ích cố gắng khắc phục tình trạng sụt áp dây dẫn cho những khách hàng đó ở đầu đường dây.

4. Ở nhiều địa điểm, tác động của sụt giảm điện áp do phụ tải được coi là biến động hàng ngày dẫn đến mức điện áp cao nhất tại thời điểm nhu cầu phụ tải thấp nhất.

5. Do phụ tải thay đổi theo thời gian và lan truyền phi tuyến gây ra nhiễu lớn sẽ xâm nhập vào hệ thống cũng sẽ xâm nhập vào đường tiêu thụ dẫn đến toàn bộ hệ thống không lành mạnh.

6. Nguyên nhân ít điển hình hơn của sự cố điện áp cao là do các máy biến áp cục bộ đã được thiết lập để tăng điện áp để bù đắp mức điện áp giảm. Điều này thường xảy ra nhất ở các cơ sở có tải nặng ở cuối đường phân phối. Khi tải nặng đang hoạt động, mức điện áp bình thường được duy trì nhưng khi tải tắt, mức điện áp tăng lên.

“làm thế nào để tạo ra một hệ thống an ninh tự chế ”

7. Trong các sự kiện lạ, máy biến áp bị cháy do quá tải và ngắn mạch trong cuộn dây của chúng. Ngoài ra, nhiệt độ dầu cũng tăng lên do mức dòng điện chạy qua các cuộn dây bên trong của chúng tăng lên. Điều này dẫn đến sự gia tăng bất ngờ về điện áp, dòng điện hoặc nhiệt độ trong máy biến áp phân phối.

8. Các thiết bị điện được thiết kế để hoạt động ở một điện áp tiêu chuẩn nhất định để sản phẩm đạt được các mức hoạt động, hiệu quả, an toàn và độ tin cậy quy định. Vận hành một thiết bị điện trên phạm vi mức điện áp quy định có thể dẫn đến các vấn đề như trục trặc, tắt máy, quá nhiệt, hỏng sớm, v.v. Ví dụ, một bảng mạch in có thể có tuổi thọ ngắn hơn khi hoạt động trên điện áp danh định của nó đối với trong thời gian dài.

Máy biến áp

Giải pháp:

Thiết kế của hệ thống dựa trên Vi điều khiển là theo dõi các dao động điện áp ở phía đầu vào / đầu ra của máy biến áp và thu thập dữ liệu thời gian thực.
Phát triển thay đổi vòi máy biến áp tự động sử dụng động cơ bước / servo.
Hệ thống sẽ báo động trong trường hợp cấp điện áp ngưỡng hoặc trường hợp khẩn cấp.
Hệ thống phải chắc chắn đáng tin cậy.
Hệ thống có thể được lắp trên máy biến áp ngoài trời.
Việc thiết kế theo dõi liên tục nhiệt độ dầu của máy biến áp phân phối sẽ so sánh theo các giá trị danh định và hành động tương ứng sẽ được thực hiện.
Sử dụng các thiết bị như Ổn áp tự động (AVR’s), Ổn định hệ thống điện, FACTS, v.v. trong mạng hệ thống 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 lượng dữ liệu và khoảng thời gian giữa chúng. Dữ liệu thu thập được có thể dễ dàng xuất sang PC thông qua cổng nối tiếp. MDLS rất nhỏ gọn vì nó sử dụng một vài mạch tích hợp. Một thiết kế MDLS được chọn phải đáp ứng các yêu cầu sau

Nó phải dễ dàng lập trình.
Người dùng phải có thể chọn tỷ lệ đo lường.
Nó sẽ sao lưu dữ liệu khi nguồn hệ thống bị gián đoạn trong giây lát hoặc bị xóa hoàn toàn.
Nó sẽ có thể xuất dữ liệu sang PC thông qua cổng nối tiếp.
Nó phải đơn giản và không tốn kém.

Tôi hy vọng bạn đã hiểu khái niệm về truyền tải xoay chiều linh hoạt từ bài viết trên. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về khái niệm này hoặc điện và dự án điện tử để lại phần bình luận bên dưới.

Tín dụng hình ảnh