Tự Động Điều Chỉnh Tần Số Và Công Suất Tác Dụng

Hệ thống điện năng lượng mặt trời nói riêng và hệ thống điện nói chung là sự cấu thành của một tổ hợp bao gồm: nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp. Để đánh giá chất lượng điện năng, 2 thông số được quan tâm nhất đó chính là tần số và điện áp. Trong đó, tần số mang tính chất hệ thống còn điện áp mang tính chất cục bộ. Độ lệch của tần số tác động đến hoạt động của tất cả các thiết bị trong hệ thống điện. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ đến bạn phương pháp điều chỉnh tần số trong hệ thống điện.

>> Các Loại Pin Năng Lượng Mặt Trời Giá Rẻ Hiệu Suất Cao Thường Dùng Hiện Nay

>> Bán Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Nhập Khẩu Chính Hãng Toàn Quốc

Khái niệm cơ bản về tần số điện

Như đã chia sẻ ở phần đầu bài viết, tần số là một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện năng. Khi tần số giảm thì năng suất hoạt động của các thiết bị cũng giảm dần. Ngược lại, nếu tần số tăng quá cao sẽ khiến tiêu hao năng lượng quá mức. Chính vì thế, để ổn định năng suất thì tần số luôn được giữ ở định mức.

Tại Việt Nam, chúng ta đang sử dụng điện tần số 50hz. Vậy tại sao chúng ta lại sử dụng tần số 50Hz thay vì 60 Hz?

Lí giải nguyên nhân này như sau:

+ Tần số 60Hz đòi hỏi cách điện của thiết bị cao hơn, do đó, tốn chi phí cho cách điện nhiều hơn.

+ Một số thiết bị động cơ, máy biến áp,… sẽ nhỏ gọn hơn nhưng chất lượng vật liệu dẫn từ bên trong bắt buộc phải tốt hơn, điều đó là giá thành của thiết bị cao hơn. Chính vì thế, lưới điện hoạt động tần số cao chỉ phù hợp với một số nước phát triển.

+ Lưới điện 50Hz hiện vẫn đang rất phổ biến trên thế giới giúp việc xuất – nhập khẩu các thiết bị trong nước được thuận lợi hơn.

Bộ điều chỉnh tốc độ quay tuốc-bin sơ cấp

Từ thời kì sơ khai phát triển hệ thống năng lượng, bộ điều chỉnh tốc độ quay kiểu ly tâm (hay còn được gọi là bộ điều chỉnh sơ cấp) có nhiệm vụ duy trì tần số. Thiết bị này được đặt tại tuốc-bin của các nhà máy nhiệt điện và thủy điện.

Cơ cấu đo lường là con lắc ly tâm 1 quay cùng với tuốc-bin. Tốc độ quay của tuốc-bin  phụ thuộc hoàn toàn vào tần số. Điều đó có nghĩa là khi tần số giảm, tốc độ quay của tuốc-bin cũng giảm theo. Quả cầu của con lắc hạ xuống và khớp nối của nó di chuyển từ vị trí A đến vị trí A1.

Tay đòn AC xoay quanh C làm khớp nối B di chuyển đến vị trí B1. Tay đòn GE xoay quanh G làm khớp nối E di chuyển đến vị trí E1. Song song với đó, piston bình 2 di chuyển xuống dưới, dầu áp suất cao đi vào phía dưới piston bình 3, khi đó, piston được nâng lên làm tăng lượng hơi (hoặc nước) đi vào tuốc-bin.

Khi tốc độ quay tăng lên, khớp nối từ A1 sẽ di chuyển đến vị trí A2. Đồng thời, tay đòn AC xoay quanh C1 nâng khớp nối B và các điểm D, E về vị trí cũ làm kín bình 3 và kết thúc quá trình điều chỉnh.

Nếu muốn khôi phục tốc độ quay định mức cũng như điều khiển tuốc-bin bằng tay thì người ta sẽ dùng cơ cấu 4, nhờ nó thay đổi vị trí điểm G. Ví dụ, nếu chúng ta thay đổi vị trí điểm G lên trên, GE quay quanh D và hạ piston 2 xuống, khi đó, bình 3 tăng lượng hơi (nước) vào tuốc-bin và tần số tăng lên.

Điều chỉnh và phân phối công suất tác dụng giữa các máy phát làm việc song song

Bộ điều chỉnh tốc độ quay sơ cấp hay thứ cấp có thể có 2 dạng đặc tính điều chỉnh: độc lập và phụ thuộc.

Bộ điều chỉnh có đặc tính độc lập duy trì tần số f hoặc tốc độ quay n của hệ thống không đổi khi phụ tải của máy phát thay đổi từ không tải đến định mức. Hạn chế của bộ điều chỉnh độc lập đó chính là không thể cho một số máy phát hoạt động song song. Nếu 2 máy phát có đặc tính điều chỉnh độc lập làm việc song song với nhau thì một máy phát sẽ không được tăng tải, còn máy phát kia có bộ điều chỉnh nhạy hơn sẽ nhận hết tất cả phần phụ tải tăng thêm.

Bộ điều chỉnh có đặc tính phụ thuộc sẽ đảm bảo sự làm việc ổn định và sự phân phối phụ tải định trước. Khi đó, sự thay đổi công suất tác dụng tổng sẽ được phân phối tỷ lệ nghịch với hệ số phụ thuộc của mỗi máy. Tuy nhiên, nhược điểm của dạng điều chỉnh theo đặc tính phụ thuộc là không thể duy trì không đổi tần số của hệ thống.

Tự động giảm tải theo tần số (TGT)

Ý nghĩa và nguyên tắc thực hiện TGT

Trong trường hợp xảy ra sự thiếu hụt công suất tác dụng làm giảm thấp tần số trong hệ thống điện, nếu công suất tác dụng dự trữ dư thì công suất đã xét ở trên cùng với hệ thống điều chỉnh tần số sẽ hoạt động để duy trì mức tần số định trước. Tuy nhiên, nếu tần số vẫn không được khôi phục khi đã huy động hết công suất tác dụng dự trữ thì khi đó, bắt buộc phải cắt bớt một số phụ tải ít quan trọng nhất. Tất cả các thao tác ấy được thực hiện nhờ một thiết bị tự động giảm tải theo tần số (hay còn được gọi tắt là TGT).

Trên thực tế, tác động của TGT luôn liên quan đến những thiệt hại về kinh tế tuy nhiên chúng vẫn áp dụng rộng rãi trong hệ thống điện.

Mức độ giảm tần số phụ thuộc vào lượng công suất thiếu hụt và tính chất của phụ tải. Những thiết bị chiếu sáng hay thiết bị khác có phụ tải thuần có công suất tiêu thụ không phụ thuộc vào tần số. Khi tần số giảm thì công suất tiêu thụ không đổi. Nếu sử dụng động cơ điện xoay chiều có công suất tiêu thụ giảm khi tần số giảm, phụ tải có khả năng tự điều chỉnh. Lí dó là bởi, khi tần số giảm thấp, công suất tiêu thụ cũng bị giảm xuống.

Ngăn ngừa TGT tác động nhầm khi tần số giảm ngắn hạn

Khi mất liên lạc với hệ thống, các hộ tiêu thụ điện nối sẽ bị mất điện. Tuy nhiên, nhờ sự tác động của TĐD máy cắt phân đoạn hay các thiết bị tự động hóa như TĐL thì nguồn cung cấp được khôi phục. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian đó, các hộ tiêu thụ của trạm có thể bị cắt ra bởi tác động nhầm của thiết bị TGT. Khi không đặt bộ khóa liên động, người ta cũng có thể khắc phục tác động nhầm của thiết bị TGT bằng cách áp dụng biện pháp TĐL sau tác động của TGT.

Tự động đóng trở lại sau TGT (TĐLT)

Thiết bị tự động đóng trở lại theo tần số là thiết bị tự động hóa giúp đẩy nhanh tốc độ khôi phục nguồn cung cấp cho các phụ tải đã bị cắt ra do thiết bị TGT. Thiết bị này tác động ở tần số 49,5Hz-50Hz theo một số đợt, thời gian đợt đầu tiên sẽ dao động từ 10-20 giây, các đợt tiếp theo là 5 giây. Công suất phụ tải của các đợt TĐLT được phân bổ đồng đều.

>> Xu Hướng Phát Triển Năng Lượng Mặt Trời Ở Việt Nam

>> Hàng Loạt Ứng Dụng Năng Lượng Mặt Trời Trong Đời Sống Hàng Ngày

Để ngăn ngừa khả năng tần số giảm thấp sau khi thiết bị TĐLT hoạt động trở lại thì cần phải đảm bảo chỉ tác động duy nhất một lần. Tuy nhiên, cũng cần phải loại trừ khả năng chuyển mạch các hộ tiêu thụ sang một nguồn cung cấp khác nhờ thiết bị TĐD sau khi chúng bị cắt ra bởi thiết bị TGT. Bên cạnh đó, khi tần số được khôi phục thì cần phải đóng trở lại những hộ tiêu thụ đó nhanh nhất có thể.

Nguồn: https://solarmcgroup.com/

Phạm Hữu Tùng Lâm

Tôi là Phạm Hữu Tùng Lâm – chuyên viên tư vấn của Mạnh Cường Group về lĩnh vực Điện Năng Lượng Mặt Trời. Với kinh nghiệm 5 năm trực tiếp tư vấn và tham gia vào nhiều dự án lớn, nhỏ trên toàn quốc cũng như nước ngoài, tôi hy vọng những chia sẻ của tôi có thể giúp ích cho các bạn, giúp các bạn có được cái nhìn tổng quan hơn về sự cần thiết của Năng Lượng Mặt Trời. Nếu có gì còn thắc mắc các bạn vui lòng liên hệ qua số hotline hoặc comment trực tiếp vào bài viết để tôi có thể giải đáp cho các bạn ạ!