Nhà máy điện phân tán và Kiểm tra đồng bộ bằng Recloser: Tóm tắt Ứng dụng

Giới thiệu

Trên các hệ thống điện ngày nay, các nguồn điện phân tán và các loại nguồn phát khác nhau ngày càng trở nên phổ biến. Kết nối các nguồn điện này với lưới điện hiện hữu tạo nên khá nhiều thách thức cho các kỹ sư hệ thống điện.

Trong chuyên đề này, chúng ta cùng tìm hiểu tính năng Hòa đồng bộ có trong tủ điều khiển RC của NOJA Power để trợ giúp các dự án này.

Tính năng này có thể dùng cho các ứng dụng sau:

1. Hòa máy phát vào lưới
2. Thiết lập kết nối liên thông giữa hai phần mạng của lưới điện với nhau.
3. Kết nối giữa các hệ thống bị tách đảo

Tính năng Hòa đồng bộ trong tủ điều khiển recloser RC của NOJA Power có thể được phân loại thành ba phần tử chính:

1. Phần tử tổng
2. Phần tử Kiểm tra đồng bộ
3. Phần tử Tự Hòa đồng bộ

“Hầu hết các khách hàng trên toàn cầu hiện nay đều phải đối mặt với các thách thức trong việc kết nối các nhà máy điện tái tạo vào hệ thống phân phối”, Tổng giám đốc điều hành Tập đoàn NOJA Power Neil O’Sullivan cho biết.

“Cả hai hệ thống tiêu chuẩn IEC và IEEE đều đang nhận thức được vấn đề và có những bước tiến giúp định ra các tiêu chí tốt nhất. Chúng tôi đã phát triển thành công tính năng phù hợp với các tiêu chuẩn này và các sản phẩm của chúng tôi đã được nhiều công ty điện lực chấp thuận dùng làm các điểm kết nối giữa các nhà máy điện phân tán cỡ lớn với hệ thống trung thế của họ.”

Tóm tắt về Tính năng

Tham chiếu bộ tiêu chuẩn, mã ANSI 25 Hòa Đồng Bộ viết:

“Một thiết bị hòa đồng bộ sẽ phát tín hiệu gây ra tác động đóng tại góc pha bằng không giữa hai mạch điện … Một rơ le Kiểm tra đồng bộ cho phép hòa song song hai mạch điện khi các tham số của chúng nằm trong giới hạn (thường thì nhiều hơn) cho trước của độ lớn điện áp, góc pha và tần số.”

-Tiêu chuẩn IEEE C37.2-2008

Hòa đồng bộ được dùng để đảm bảo rằng hai hệ thống mang điện chỉ kết nối với nhau thông qua một thiết bị đóng ngắt ở vị trí mở khi hai nguồn điện này nằm trong giới hạn cho phép đặt trước. Về mặt bản chất, chúng ta đang điểm tra xem điện áp, góc pha và tần số ở hai phía của thiết bị là gần như nhau để lọai trừ rủi ro kết nối hai hệ thống không phù hợp với nhau.

Kiểm tra đồng bộ nên được dùng ở đâu?

Tính năng Hòa đồng bộ rất quan trọng trong một số ứng dụng. Đây là chức năng then chốt khi cần phải kết nối hai đường dây mang điện với nhau, đồng thời đảm bảo chúng đồng bộ nhau trước khi được hòa với nhau.

Các ứng dụng khác bao gồm kết nối máy phát vào hệ thống, tái lập kết nối giữa hai giữa hai phần mạng liên thông, và tái lập kết nối giữa hai hệ thống bị tách đảo. Chẳng hạn như một hộ tiêu thụ nhỏ vận hành một máy phát như một hệ thống tách đảo trong một khoảng thời gian, sau đó muốn tái kết nối với lưới một cách an toàn.

Tìm hiểu các ngưỡng Kiểm tra đồng bộ

Sơ đồ sau đây minh họa các giới hạn khác nhau của các tham số trong hệ thống điện dùng cho Kiểm tra đồng bộ. Nắm rõ các yếu tố này là mấu chốt để hiểu chức năng Kiểm tra đồng bộ.

Điện áp phía đường dây của recloser được minh họa là véc tơ V Line, và điện áp phía thanh cái của recloser được minh họa dưới dạng véc tơ V Bus.

Vùng màu cam là vùng mà các véc tơ điện áp điện áp có thể rơi vào và cho phép một tác động đóng. Nếu một trong hai véc tơ nằm ngoài vùng này, thao tác đóng sẽ bị chặn.

Phần tử Kiểm tra đồng bộ xem xét riêng từng yếu tố điện áp, góc pha và tần số.

Điện áp:

Véc tơ điện áp phải lớn hơn ngưỡng Điện áp làm việc (điện áp tối thiểu để được xem là mang điện) nhưng bé hơn ngưỡng điện áp tối đa (điện áp tối đa để được xem là an toàn).

Nếu điện áp một trong hai phía nằm ngoài giới hạn này hay độ chênh lệch giữa chúng vượt quá giới hạn đã định (ΔV), thao tác đóng sẽ bị chặn. Ngoại lệ duy nhất trong qui tắc này là các tình huống không mang điện.

Cũng có thể cài đặt để cho phép đóng máy cắt OSM khi điện áp phía thanh cái, đường dây hay cả hai phía nằm dưới ngưỡng được xem là mất áp. Trong trường hợp này, chỉ có một yếu tố là độ lớn điện áp, chứ không bao gồm tần số hay góc pha, được đưa vào xem xét khi quyết định cho phép đóng máy cắt.

Góc pha và Tần số:

Ngoài các điều kiện về điện áp, phần tử Tự hòa đồng bộ và Kiểm tra đồng bộ cũng kiểm tra độ lệch góc pha và tần số giữa hai véc tơ.

Trong sơ đồ trên, độ rộng, từ trái qua phải, của vùng màu cam là vùng cho phép tác động đóng.

Tự Hòa đồng bộ: ANSI 25 A

Tiến thêm một bước so với phần tử Kiểm tra đồng bộ, chúng ta có thể tự động hóa một recloser để nó chỉ đóng khi các điều kiện đồng bộ được thỏa mãn. Khi chức năng này được kích hoạt, nếu một lệnh đóng được phát ra, tủ điều khiển RC của NOJA Power sẽ giữ lệnh đóng cho đến khi tất cả các tham số đồng bộ đã đạt yêu cầu. Thời lượng giữ lệnh đóng có thể điều chỉnh được, và nếu hết thời lượng này mà các điều kiện đồng bộ vẫn chưa đạt thì lệnh đóng sẽ bị hủy bỏ.

Kết luận

Nếu bạn quan tâm đến triển khai hệ thống Kiểm tra đồng bộ trên một lưới phân phối, chúng tôi có Tài liệu ứng dụng chi tiết bao gồm các thủ tục cài đặt và thí nghiệm cần thiết. Bạn có thể gởi yêu cầu thông qua các nhà phân phối của NOJA Power hoặc liên hệ phòng kinh doanh của NOJA Power.