Aïi Hoïc Quoác Gia Tp

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Ñoäc laäp – Töï Do – Haïnh Phuùc

------------ -----------------

Soá : ______/BKÑT

KHOA : ÑIEÄN-ÑIEÄN TÖÛ NHIEÄM VUÏ LUAÄN AÙN TOÁT NGHIEÄP

BOÄ MOÂN : HEÄ THOÁNG ÑIEÄN

HOÏ VAØ TEÂN : NGUYEÃN VAÊN LÔÏI MSSV : 49801094

NGAØNH : KYÕ THUAÄT ÑIEÄN LÔÙP : KTD98

Ñaàu ñeà luaän aùn :

Nghieân cöùu giaûi phaùp cung caáp ñieän baèng nhaø maùy ñieän gioù cho ñaûo Phuù Quoác.

Nhieäm vuï ( Yeâu caàu veà noäi dung vaø soá lieäu ban ñaàu ) :

+ Tìm hieåu veà phong ñieän : Öu nhöôïc ñieåm, khaû naêng aùp duïng; phaân loaïi, caùc giaûi phaùp keát noái vôùi löôùi ñieän taïi choã, caùc giaûi phaùp veà coâng ngheä vaø xaây döïng, xem xeùt taùc ñoäng ñeán moâi tröôøng, giaù thaønh phaùt ñieän, suaát ñaàu tö , v.v...

+ Vaän duïng caùc kieán thöùc treân vaøo tröôøng hôïp cuï theå : Nghieân cöùu khaû thi nhaø maùy ñieän Gioù – Diesel ôû ñaûo Phuù Quoác.

Ngaøy giao nhieäm vuï luaän aùn : 23 / 09 / 2002

Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï : 06 / 01 / 2003

Hoï teân ngöôøi höôùng daãn : Phaàn höôùng daãn :

1/ Nguyeãn Hoaøng Duõng 100%

††丠畧敹滣䠠慯滸⁧畄滵⁧†††††††††††††††††††††††ㄠ〰ഥई

††乧畹旣渠䡯懸湧⁄痵湧††††††††††††††††††††††††㄰〥ഈल

3/

Noäi dung vaø yeâu caàu LATN ñaõ ñöôïc thoâng qua Boä moân.

CHUÛ NHIEÄM BOÄ MOÂN NGÖÔØI HÖÔÙNG DAÃN CHÍNH

T.S Nguyeãn Hoaøng Vieät Th.S Nguyeãn Hoaøng Duõng

PHAÀN GIAØNH CHO KHOA, BOÄ MOÂN :

Ngöôøi duye

t ( chaám sô boä ):

Ngaøy ba

o veä :

Nôi löu tr

luaän aùn :

TRÖÔØNG ÑAÏI HO

C BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH

KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ

BOÄ HEÄ THOÁNG ÑIEÄN

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP

eà taøi:

TO

GVHD : Th.S NGUYEÃN HOAØNG DUÕNG

MSSV : 49801094

LÔÙP : KTD98
Nieâân khoùa 1998 – 2003
LÔØI NOÙI ÑAÀU

Hieän nay, caùc quoác gia treân theá giôùi noùi chung vaø Vieät Nam ñaõ ñaët vaán ñeà tieát kieäm caùc taøi nguyeân naêng löôïng nhö daàu moû vaø khí ñoát nhö laø moät chieán löôïc naêng löôïng cuûa moãi quoác gia. Trong khi ñoù nhu caàu naêng löôïng ñieän ngaøy caøng taêng theâm trong quaù trình phaùt trieån kinh teá xaõ hoäi, daãn ñeán vieäc phaûi môû roäng vaø khai khaùc caùc nguoàn taøi nguyeân môùi ñeå phuïc vuï cho vieäc phaùt trieån naøy.

Song ñoù, söï baùo ñoäng maïnh meõ veà vaán ñeà moâi tröôøng vaø söï khuûng hoaûng veà daàu hoûa 1973 ñaõ ñaët ra vaán ñeà caáp baùch ñeán moãi quoác gia, phaûi haïn cheá toái ña vieäc tieâu thuï nhieân lieäu vaø haïn cheá vieäc phaùt sinh caùc chaát coù haïi gaây aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng toaøn caàu nhö laø moät bieän phaùp cöùu nguy hieäu quaû.

Töø ñoù, caùc quoác gia treân theá giôùi ñaõ nghó ñeán vieäc söû duïng vaø phaùt trieån caùc nguoàn naêng löôïng taùi sinh nhö laø moät bieän phaùp an toaøn vaø höõu hieäu, bao goàm : naêng löôïng thuûy trieàu, naêng löôïng gioù, naêng löôïng maët trôøi, ... Trong ñoù, nguoàn naêng löôïng gioù ñöôïc ñaùnh giaù laø nguoàn naêng löôïng toát nhaát cho söï phaùt trieån vaø ñang ñöôïc nhieàu chuyeân gia nghieân cöùu. Vaø ôû caùc quoác gia chaâu AÂu ñaõ vaø ñang ñang phaùt trieån maïnh meõ nguoàn taøi nguyeân quí baùu naøy.

Vieät Nam cuõng laø moät trong soá nhöõng quoác gia coù tieàm naêng gioù töông ñoái toát cho söï phaùt trieån, vaø chính phuû Vieät Nam ñaõ khuyeán khích ñaàu tö cho söï nghieân cöùu, vaø ñaõ coù nhöõng döï aùn veà vieäc môû roäng nguoàn ñieän töø gioù, nhö döï aùn 30MW taïi Qui Nhôn 3/1999. Ngoaøi ra, caùc khu vöïc haûi ñaûo Vieät Nam cuõng ñöôïc ñaùnh giaù laø nhöõng khu vöïc coù tieàm naêng gioù raát lôùn. Do ñoù, vieäc öùng duïng phaùt trieån naêng löôïng gioù treân nhöõng vuøng haûi ñaûo coâ laäp vôùi löôùi ñieän quoác gia naøy laø vieäc laøm heát söùc yù nghóa vaø caàn thieát cho vieäc phaùt trieån kinh teá - xaõ hoäi.

Phuù Quoác laø moät trong soá caùc ñaûo ñöôïc chuù yù nhieàu nhaát cuûa Vieät Nam bôûi Phuù Quoác laø ñaûo coù dieän tích lôùn nhaát vaø giöõ vò trí chieán löôïc heát söùc quan troïng veà an ninh quoác phoøng. Nhu caàu söû duïng ñieän treân ñaûo laø raát lôùn cho vieäc phaùt trieån kinh teá-xaõ hoäi. Tuy nhieân, vieäc ñaùp öùng khoâng ñöôïc töông xöùng do haïn cheá veà nguoàn voán ñaàu tö. Chi phí saûn xuaát vaø söû duïng ñieän treân ñaûo coøn cao, nhöng chaát löôïng ñieän naêng laïi keùm. Trong nhöõng naêm vöøa qua, vieäc thieáu huït nguoàn ñieän laøm caûn trôû vieäc phaùt trieån kinh teá - xaõ hoäi treân ñòa baøn ñaûo. Do ñoù, vieäc phaùt trieån môû roäng nguoàn ñieän vaø löôùi ñieän taïi ñaûo laø heát söùc caàn thieát vaø caáp baùch.

Bôûi leõ ñoù, vieäc tìm hieåu vaø nghieân cöùu phaùt trieån nguoàn ñieän treân ñaûo Phuù Quoác vôùi muïc tieâu phaùt trieån kinh teá-xaõ hoäi vaø haïn cheá oâ nhieåm moâi tröôøng baèng caùch duøng naêng löôïng gioù laø vaán ñeà thieát thöïc vaø mang tính khaû thi.

GIÔÙI THIE

U CHUNG

Phong ñieän ngaøy nay trôû thaønh nguoàn cung caáp naêng löôïng töông ñoái phoå bieán ôû nhieàu quoác gia, bôûi tính trong saïch raát cao cuûa chuùng so vôùi nhöõng daïng bieán ñoåi naêng löôïng khaùc. Bôûi chuùng ñöôïc söû duïng baèng nguoàn naêng löôïng gioù laø daïng naêng löôïng taùi sinh raát gaàn guõi vaø thaân thieän vôùi ñôøi soáng con ngöôøi.Vieäc tìm hieåu vaø nghieân cöùu chuùng cuõng ñoùng moät vai troø quan troïng trong vieäc öùng duïng vaø phaùt trieån.

Trong phaïm vi yeâu caàu cuûa luaän vaên naøy chuû yeáu laø ñeå hieåu bieát cô baûn veà phong ñieän vaø nghieân cöùu tính khaû thi cuûa chuùng ñoái vôùi moät khu vöïc cuï theå laø ñaûo Phuù Quoác, quaù trình bao goàm caùc noäi dung sau :

Tìm hieåu veà ñaëc ñieåm töï nhieân cuûa khu vöïc öùng duïng phong ñieän, ôû ñaây laø ñaûo Phuù Quoác.

Tìm hieåu veà tình hình söû duïng naêng löôïng treân ñaûo.

Tìm hieåu veà quaù trình hình thaønh vaø söï hoaït ñoäng cuûa gioù ñeå ñi ñeán keát luaän chuùng laø moät nguoàn naêng löôïng cô baûn coù theå öùng duïng ñöôïc.

Phaân tích caùc cheá ñoä gioù vaø khaû naêng öùng duïng phong ñieän treân ñaûo.

Tìm hieåu veà heä thoáng thieát bò bieán ñoåi chuùng thaønh daïng naêng löôïng thoûa maõn yeâu caàu cuûa con ngöôøi, ôû ñaây laø naêng löôïng ñieän.

Tìm hieåu caùc giaûi phaùp veà söï keát noái chuùng ñeán löôùi tieâu thuï, ôû ñaây laø löôùi ñieän Phuù Quoác.

Choïn löïa coâng suaát phaùt ñieän töø soá lieäu gioù ñaõ phaân tích.

Tính toaùn chi phí vaø saûn löôïng ñieän phaùt ra haøng naêm.

Ñaùnh giaù chung veà taùc ñoäng ñeán moâi tröôøng.

Caùc keát luaän veà tính khaû thi.

Vaán ñeà caàn chuù yù veà vieäc söû duïng nguoàn naêng löôïng gioù laø nhìn töø khía caïnh kyõ thuaät, moâi tröôøng, quan ñieåm veà taøi chính vaø kinh teá bao goàm söï öôùc tính veà khaû naêng laøm giaûm söï phaùt sinh caùc khí gaây ra hieäu öùng nhaø kính so vôùi caùc nhaø maùy ñieän khaùc.

VAØI NEÙT VEÀ ÑAÛO PHUÙ QUOÁC

Chöông 1

ÑAËC

***********************************************************************

1.1.1 Vò Trí Ñòa Lyù

Phuù Quoác laø moät quaàn ñaûo naèm ôû cöïc Taây Nam vuøng bieån nöôùc ta trong Vònh Thaùi Lan, coù vò trí raát quan troïng veà an ninh Quoác phoøng vaø phaùt trieån kinh teá xaõ hoäi.

Ñaây laø moät quaàn theå ñaûo, trong ñoù bao goàm ñaûo chính laø ñaûo Phuù Quoác (Ñaûo lôùn nhaát cuûa Vieät Nam ), quaàn ñaûo An Thôùi, quaàn ñaûo Thoå Chaâu vaø caùc ñaûo nhoû khaùc, taát caû laø 26 ñaûo laäp thaønh huyeän ñaûo Phuù Quoác, thuoäc tænh Kieân Giang.

Toång dieän tích ñaûo laø 600 km2, trong ñoù ñaûo Phuù Quoác laø 567 km2, quaàn ñaûo Thoå Chaâu laø 20 km2, vaø quaàn ñaûo An Thôùi laø 10 km2.

Ñaûo Phuù Quoác coù daïng hình tam giaùc, ñaùy ôû phía Baéc vaø nhoû daàn ôû phía Nam. Chieàu daøi lôùn nhaát theo ñöôøng Baéc – Nam khoaûng 49 km, chieàu roäng lôùn nhaát ôû Baéc ñaûo khoaûng 27 km. Chu vi ñaûo khoaûng 150 km. Huyeän lî Döông Ñoâng naèm beân cöûa soâng Döông Ñoâng. Moûm Baéc Ñaûo Phuù Quoác caùch Campuchia khoaûng 4 km. Ñaûo caùch Haø Tieân khoaûng 46 km, caùch thò xaõ Raïch Giaù khoaûng 115 km veà phía Ñoâng.

Nhìn ra caùc nöôùc quanh khu vöïc Vònh Thaùi Lan, Phuù Quoác laø ñieåm gaàn vôùi vuøng phaùt trieån kinh teá Ñoâng Nam AÙ, caùch vuøng phaùt trieån coâng nghieäp vaø du lòch cuûa Thaùi Lan khoaûng 500 km, caùch vuøng phaùt trieån phía Ñoâng cuûa Malaysia khoaûng 700 km, caùch Singapore khoaûng 1000 km, gaàn ngoõ Taây Nam Campuchia raát thuaän lôïi cho vieäc mua baùn. Ñaëc bieät khi Thaùi Lan coù khu Caûng trung gian lôùn naèm ôû phía Nam gaàn vôùi vò trí seõ ñaøo keânh Kra, caùch Phuù Quoác khoaûng 600 km, khi ñoù, Phuù Quoác seõ coù vò trí heát söùc thuaän lôïi cho vieäc hình thaønh caùc khu thöông maïi, dòch vuï, hình thaønh trung taâm taøi chính vaø caùc khu du lòch Quoác teá.

1.1.2 Toå Chöùc Haønh Chaùnh

Toå chöùc haønh chaùnh cuûa Phuù Quoác goàm 8 xaõ ( An Thôùi, Cöûa Döông, Cöûa Caïn, Baõi Thôm, Gaønh Daàu, Haøm Ninh, Döông Tô, vaø Thoå Chaâu ) vaø moät thò traán ( Döông Ñoâng ). Thò traán Döông Ñoâng laø moät tuï ñieåm daân cö lôùn nhaát cuûa huyeän vaø laø trung taâm chính trò, kinh teá, vaên hoùa cuûa huyeän.

1.1.3 Daân Soá

Daân soá huyeän ñaûo Phuù Quoác (naêm 2000) laø 72478 ngöôøi, goàm 18116 hoä gia ñình. Maät ñoä bình quaân khoaûng 122 ngöôøi / km2, rieâng thò traán Döông Ñoâng laø 1524 ngöôøi / km2, vaø xaõ An Thôùi laø 560 ngöôøi / km2.

Cô caáu daân soá chia theo daân toäc : ngöôøi Kinh 97.04 %, ngöôøi Hoa 1.98%, ngöôøi Khô me 0.92%, vaø caùc daân toäc khaùc 0.06%. Nhö vaäy, ñaïi ña soá daân toäc ngöôøi Kinh soáng treân ñaûo laø chuû yeáu.

1.2 Ñaëc ñieåm khí haäu, Thuyû vaên

So vôùi khí haäu ôû ñaát lieàn, Phuù Quoác coù cheá ñoä nhieät ñôùi oân hoøa, löôïng möa lôùn vaø thôøi gian möa daøi hôn.

Nhieät ñoä trung bình : 27.10C,

Löôïng möa trung bình : 3.037 mm,

Soá ngaøy möa trung bình : 174 ngaøy / naêm,

Ñoä aåm trung bình : 83.3%,

Toác ñoä gioù trung bình : 3.6 m/s ( ôû ñoä cao 12 m ),

Tình traïng ngaäp luõ vaø baûo thöôøng xuyeân xuaát hieän vaøo thaùng 8, thôøi gian duy tryø luõ töø 3 – 5 ngaøy. Nhöõng naêm luõ vaø baûo lôùn ñaõ gaây thieät haïi veà ngöôøi vaø cuûa heát söùc naëng neà.

Tìng traïng xaâm nhaäp maën ôû cöûa soâng: thôøi kyø xaâm nhaäp vaøo saâu trong soâng, suoái töø thaùng 12 ñeán thaùng 2. Thôøi ñieåm xxaâm nhaäp saâu nhaát laø thaùng 2 – 3, taïi cöûa soâng Cöûa Döông vaø Cöûa Caïn 7 km, raïch Haøm Ninh 3 km, raïch Ñaàm 4km.

1.3 Taøi nguyeân thieân nhieân

1.3.1 Taøi Nguyeân Ñaát

Phuù Quoác laø ñaûo coù dieän tích ñaát roäng lôùn nhaát trong caùc haûi ñaûo cuûa Vieät Nam. Phuù Quoác laø ñaûo coù nuùi, söôøn phía Baéc – Ñoâng Baéc doác ñöùng, thaáp daàn veà phía Nam – Taây Nam. Daõy nuùi lôùn nhaát laø daõy Haøm Ninh keùo daøi theo höôùng Ñoâng Baéc ñaûo. Caùc soâng thöôøng baét nguoàn töø daõy nuùi Ñoâng Baéc chaûy ra bôø bieån Taây Nam, neân ñaát Phuù Quoác khoâng giaøu phuø sa.

Ñaát ñöôïc hình thaønh treân 3 loaïi maãu chaát laø ñaù caùt, traàm tích bieån gioù vaø phuø sa soâng suoái, trong ñoù ñaát vaøng nhaït treân ñaù caùt chieám 61.85%.

Ñaát laâm nghieäp chieám phaàn lôùn treân ñaûo 37850ha (60%) taäp trung ôû phía Baéc vaø Ñoâng Baéc ñaûo. Ñaát noâng nghieäp, khoaûng 2800ha taäp trung ôû giöõa vaø phía Nam ñaûo, trong ñoù caây troàng ngaén ngaøy 200ha, coù theå troàng hoa maøu, ñaäu laïc; caây troàng laâu naêm 2500ha chuû yeáu laø ñieàu, döøa, xoaøi, tieâu. Phaàn ñaát coøn laïi laø ñaát chuyeân duøng 689ha vaø ñaát quy hoaïch ñeå phaùt trieån caùc thò traán, thò töù, keát caáu haï taàng vaø caùc cuïm coâng nghieäp, khu du lòch trong töông lai. Yeáu toá haïn cheá chính ñeán boá trí söû duïng ñaát ôû Phuù Quoác laø ñòa hình doác (> 150), taàng ñaát moûng (< 50 cm), vaø thaønh phaàn cô giôùi thoâ (dieän tích chieám 63.5% ).

1.3.2 Taøi Nguyeân Nöôùc

Nöôùc maët : maät ñoä soâng suoái daøy (0.42 km/km2), nhöng ngaén vaø doác neân muøa möa nöôùc taäp trung nhanh vaø chaûy tröïc tieáp ra bieån, muøa khoâ möïc nöôùc cuûa caùc soâng suoái ñieàu thaáp hoaëc khoâng chaûy. Theo toång keát, cöù 3 – 4 naêm coù 1 naêm haïn thieáu nöôùc cho saûn xuaát vaø sinh hoaït.

Nöôùc ngaàm : laø nguoàn cung caáp nöôùc heát söùc quan troïng ôû ñaûo Phuù Quoá Nöôùc ngaàm taàng noâng coù khaép ñaûo, hieän laø nguoàn cung caáp chính trong suoát muøa khoâ. Nöôùc ngaàm taàng saâu ( treân 30 m ) ôû khu vöïc Baéc ñaûo khoù khaêng hôn khu vöïc Nam ñaûo.

1.3.3 Taøi Nguyeân Röøng

Röøng Phuù Quoác coù yù nghóa quan troïng trong vieäc giöõ nguoàn nöôùc vaø caûnh quan du lòch hôn laø giaù trò kinh teá ñôn thuaàn cuûa noù, doàng thôøi nhö laø moät baûo taøng “gen” cho vieäc baûo toàn vaø cung caáp gioáng cho hoïc taäp, nghieân cöùu.
1.3.4 Taøi Nguyeân Bieån

Phuù Quoác laø ngö tröôøng giaøu coù cuûa nöôùc ta. Sô boä ñaùnh giaù vuøng bieån Phuù Quoác coù khoaûng 0.5 trieäu taán haûi saûn caùc loaïi. Haøng naêm coù khaû naêng khai thaùc treân 200 ngaøn taán.

Bôø bieån phía Taây cuûa ñaûo Phuù Quoác coù raát nhieàu baõi caùt saïch ñeïp, coù theå phaùt trieån thaønh nôi du lòch, nghæ döôõng theå thao baõi bieån quanh naêm toát nhaát ôû nöôùc ta.

1.3.5 Taøi Nguyeân Khoaùng Saûn

Ñeán nay ñaõ phaùt hieän 7 loaïi khoaùng saûn vôùi 17 ñieåm ñaõ ñaêng kyù goàm ñaù huyeàn, ñaù xaây döïng, seùt gaïch ngoùi, cao lanh, caùt thuûy tinh, caùt xaây döïng vaø ñaù oâng laterit. Nhìn chung, khoaùng saûn treân ñaûo khoâng giaøu, chuû yeáu laø vaät lieäu xaây döïng.

Chöông 2

*************************************************************************

Ñieåm noåi baät cuûa ñaûo laø daân cö töø nhieàu nôi di chuyeån ñeán sinh soáng, phaàn lôùn baèng ngheà ñaùnh baét haûi saûn.

Töø naêm 1991 ñeán nay, neàn kinh teá cuûa huyeän ñaõ lieân tuïc phaùt trieån vôùi nhòp ñoä cao, cô caáu kinh teá coù nhieàu bieán chuyeån maïnh meõ, thay ñoåi theo höôùng coâng nghieäp hoùa, hieän ñaïi hoùa, tæ troïng coâng nghieäp vaø dòch vuï taêng ( naêm 1999 : noâng laâm nghieäp – haûi saûn : 53.72%, coâng nghieäp – xaây döïng cô baûn : 27,81%, dòch vuï vaø caùc ngaønh khaùc : 18.74 % ). Möùc soáng cuûa daân cö Phuù Quoác töông ñoái cao hôn so vôùi cö daân ôû Kieân Giang (möùc thu nhaäp bình quaân cuûa ngöôøi daân Phuù Quoác baèng 120 – 130% möùc thu nhaäp cuûa ngöôøi daân Kieân Giang). Tuy nhieân, giaù caû sinh hoaït ôû Phuù Quoác cuõng cao hôn so vôùi caùc nôi khaùc trong tænh Kieân Giang khaù nhieàu.

Noâng nghieäp

Tieàm naêng noâng nghieäp cuûa huyeän khoâng lôùn. Theá maïnh ôû Phuù Quoác laø caây daøi ngaøy vôùi 4 caây troàng chính : tieâu, ñieàu, döøa vaø caây aên traùi. Ngoaïi tröø caây tieâu, caùc caây coøn laïi naêng suaát thaáp do chöa ñöôïc ñaàu tö, ñaëc bieät laø khaâu gioáng. Trong toång giaù trò saûn löôïng, chaên nuoâi chieám 25 – 30% cho thaáy Phuù Quoác laø huyeän coù tieàm naêng phaùt trieån chaên nuoâi, ñaëc bieät laø chaên nuoâi boø.

Laâm nghieäp

Toaøn boä ñaát röøng cuûa huyeän thuoäc döïa aùn ñaàu tö phaùt trieån röøng phoøng hoä vaø ñaëc duïng. Tuy nhieân, tyû leä che phuû röøng trong nhöõng naêm gaàn ñaây giaûm 15%.

Haûi saûn

Ñaùnh baét haûi saûn laø ngaønh saûn suaát chính, haøng naêm thu huùt treân 40% lao ñoäng vaø goùp treân 30% GDP toaøn huyeän.

Coâng nghieäp

Coâng nghieäp khai thaùc ( ñaù, caùt,...), cheá bieán thöïc phaåm ( nöôùc maém, caù khoâ, möïc khoâ, ...), coâng nghieäp saûn xuaát vaø phaân phoái ñieän nöôùc vaø khí ñoát, ...

Thöông maïi dòch vuï

Hoaït ñoäng du lòch coù söï gia taêng ñaùng keå.

Xaây döïng cô baûn vaø Giao thoâng vaän taûi

Giao thoâng boä : heä thoáng ñöôøng lieân xaõ treân ñaûo daøi khoaûng 150km, neàn roäng 9 – 10m, maët roäng 7 – 8 m vaø phaàn lôùn ñaõ raõi caáp phoái ñaát ñoû. Daân cö hai ben ñöôøng coøn khaù thöa thôùt thuaän lôïi cho coâng taùc qui hoaïch môû roäng. Caùc tuyeán ñöôøng noäi boä caùc xaõ vaø thò traán daøi khoaûng 218 km, haàu heát ngaén vaø heïp, maët ñöôøng chuû yeáu laø ñaát.

Giao thoâng thuûy : coù 3 caûng goàm : caûng Döông Ñoâng, caûng bieån An Thôùi vaø Thoå Chaâu.

Ñöôøng haøng khoâng : saân bay Phuù Quoác ñaõ döôïc naâng caáp coù ñöôøng baêng daøi 1500m, ngaønh haøng khoâng coù keá hoaïch naâng caáp ñöôøng baêng leân 1800m.

2.2 Vaên hoùa xaõ hoäi

Giaùo duïc

Ñeán naêm 1998, 9/9 thò traán, xaõ ñöôïc coâng nhaän ñaõ xoùa muø chöõ vaø phoå caäp tieåu hoï

Y teá

Töø naêm 1997, toaøn boä 9 xaõ vaø thò traán ñaõ coù traïm y teá. Taát caû caùc cô sôû naøy ñeàu khaù khang trang vaø ñaït tieâu chuaån qui ñònh cuûa ngaønh.

Vaên hoùa – Thoâng tin – Theå duïc theå thao

Toaøn huyeän coù moät thö vieän, 1 saân khaáu vaên hoùa thieáu nhi, 1 nhaø vaên hoùa ôû Döông Ñoâng. Huyeän coù 6/9 xaõ vaø thò traán coù saân boùng ñaù, 5/9 xaõ vaø thò traán coù ñaøi phaùt thanh vaø böu ñieän.

2.3 An ninh – Quoác phoøng

Phuù Quoác laø huyeän ñaûo coù vò trí quan troïng veà an ninh Quoác phoøng, neân soá löôïng caùc ñôn vò quaân ñoäi ñoùng treân ñòa baøn ñaûo nhieàu.

Ñaùnh giaù chung veà thöïc tieån kinh teá – xaõ hoäi

+ Thuaän lôïi

Neàn kinh teá cuûa huyeän trong nhöõng naêm gaàn ñaây coù söï taêng tröôûng khaù oån ñònh vôùi toác ñoä phaùt trieån khaù cao, cô caáu ñaõ vaø ñang chuyeån dòch theo höôùng töøng böôùc phaùt huy theá maïnh cuûa caùc ngaønh saûn xuaát muõi nhoïn ( haûi saûn vaø du lòch ).

Caùc cô sôû vaên hoùa vaø phuùc lôïi xaõ hoäi nhö y teá, giaùo duïc, thoâng tin lieân laïc ñaõ ñöôïc ñaàu tö naâng caáp vaø ngaøy caøng ñaùp öùng toát hôn nhu caàu veà ñôøi soáng vaät chaát vaø tinh thaàn cuûa ngöôøi daân.

Löïc löôïng lao ñoäng phoå thoâng khaù doài daøo, thu nhaäp vaø ñôøi soáng daân cö ñang töøng böôùc ñöô

c caûi thieän.

+ Haïn cheá

Do ñieåm xuaát phaùt thaáp neân cho ñeán nay huyeän Phuù Quoác vaãn laø moät trong caùc huyeän coøn khoù khaên, neàn kinh teá ñang ôû möùc thaáp vaø chöa caân ñoái.

Cô sôû vaät chaát kyõ thuaät coøn thieáu vaø yeáu, ñaëïc bieät laø heä thoáng giao thoâng noâng thoân, caûng, ñieän, nöôùc vaø caùc haï taàng phuïc vuï cho vaên hoùa, theå thao, du lòch, v.v...

Söùc eùp gia taêng daân soá, ñaëc bieät laø tình traïng duy daân töï do ñang laø moät vaán ñeà caáp baùch, daân cö boá trí theo ñòa baøn laõnh thoå chöa hôïp lyù, chuû yeáu taäp trung ôû thò traán Döông Ñoâng vaø xaõ An Thôùi, lao ñoäng chöa coù vieäc laøm chieám tæ leä cao.

TÌNH HÌNH SÖÛ DUÏNG ÑIEÄN NAÊNG

Chöông 3

HIEÄN TRAÏNG LÖÔÙI ÑIEÄN

***********************************************************************
3.1 Nguoàn ñieän

Hieän nay, huyeän Phuù Quoác ñöôïc cung caáp ñieän töø nhaø maùy ñieän Phuù Quoác naèm treân ñöôøng Nguyeãn Trung Tröïc, thò traán Döông Ñoâng.

Nhaø maùy ñieän coù 5 toå maùy Diesel vôùi hieän traïng nhö sau :

Baûng B.3.1

Stt

Moâ taû

Toå 2

Toå 4

Loaïi maùy nöôùc cheá taïo

DG-72

USSR

USSR

USA

USA

USA
2

Coâng suaát laép ñaët ( kW )

800

580

1000
3

Coâng suaát khaû duïng ( kW )

200

400

900
Toång coâng suaát laép ñaët (kW)

3980
Toång coâng suaát khaû duïng (kW)

2900
Caùc maùy phaùt ñieän ôû caáp ñieän aùp 0.4kV vaø ñöôïc naâng aùp leân 15kV thoâng qua traïm naâng aùp taïi nhaø maùy ñieän Phuù Quoác.

3.2 Löôùi phaân phoái

3.2.1 Ñöôøng Daây Trung Theá

Toång chieàu daøi ñöôøng daây treân toaøn huyeän laø 41985km, ñang vaän haønh ôû caáp ñieän aùp 15 kV.

Neáu xeùt veà caáp ñieän aùp xaây döïng, ñeán nay toaøn huyeän Phuù Quoác coù 12 km ñöôøng daây 15kV ( chieám 28.6% toång chieàu daøi caùc tuyeán trung theá cuûa huyeän ).

Ñaëc ñieåm kyõ thuaät caùc tuyeán truïc chính trung theá caáp ñieän cho huyeän :

Baûng B.3.2

TT

Teân ñöôøng daây

Chieàu daøi(km)

Ñieän aùp thieát keá (kV)
1

Döông Ñoâng-Döông Tô

M-22

6.5

Döông Ñoâng-Cöûa Döông

M-48

8.4

Döông Tô-An Thôùi

ACKP-95

23.1

Toång chieàu daøi ñöôøng daây haï theá coù treân ñòa baøn huyeän do nhaø maùy ñieän Phuù Quoác quaûn lyù laø 46 km goàm 1 pha vaø 3 pha.

Löôùi ñieän haï theá coù caáp ñieän aùp 220/380V ( loaïi 3 pha ) vaø 220V ( loaïi 1 pha ). Baùn kính caáp ñieän cuûa löôùi haï theá nhieàu nôi daøi tôùi 3km. Nhìn chung tình traïng kyõ thuaät cuûa caùc ñöôøng daây haï theá raát keùm. Daây daãn goàm raát nhieàu chuûng loaïi, haàu heát ñieàu ñaõ cuõ, tieát dieän nhoû khoâng ñaït tieâu chuaån, thaäm chí coù tôùi 42% toång chieàu daøi ñöôøng daây haï theá coù söû duïng daây daãn laø caùc loaïi AV-16, AV-22,Cu-22. Truï ñieän xaây döïng khoâng ñuùng quy caùch ( truï goã, truï beâ toâng vuoâng töï ñuùc ).

Ñieän keá chuû yeáu laø ñieän keá toång.

3.2.3 Traïm Phaân Phoái

Toång dung löôïng caùc traïm phaân phoái cuûa huyeän Phuù Quoác hieän coù laø : 58 traïm / 114 maùy / 3810 kVA.

Caùc traïm bieán aùp hieän ñang vaän haønh ôû caáp ñieän aùp 15 kV.

Caùc traïm bieán aùp ñöôïc xaây döïng ôû caáp ñieän aùp 15/0.4 kV : 13 traïm/79maùy/2665kVA.

Veà keát caáu traïm : chæ coù traïm ngoaøi trôøi, chuû yeáu laø 2 loaïi : treo treân coät vaø ñaët treân giaøn hoaëc ñaët treân neàn.

Traïm treân giaøn thöôøng laép ñaët caùc maùy bieán aùp 3 pha, coù coâng suaát töø 100kVA trôû leân. Traïm treân neàn thöôøng duøng cho caùc traïm coù coâng suaát lôùn. Loaïi traïm treo treân coät ñöôïc söû duïng ñeå phuïc vuï caùc phuï taûi nhoû. Caùc traïm thöôøng laép ñaët theo sô ñoà goàm coù FCO vaø thieát bò choáng seùt (LA).

Khoái löôïng löôùi ñieän hieän höõu huyeän Phuù Quoác

baûng B.3.3

TT

Haïng muïc

Khoái löôïng

Ñöôøng daây

Km

1

Ñöôøng daây trung theá

- 3 pha
41.985

1.55

40.43
2

Trong ñoù : - 1 pha

- 3 pha
46

21.696

Traïm bieán aùp

1

Traïm 15/0,4kV

- 1 maùy 3 pha

Traïm/maùy/kVA

Traïm/kVA

Traïm/Kva

13/35/1145

11/645

2/500
2

Trong ñoù :-1 pha

-3 maùy 1 pha

- 1 maùy 3 pha

Traïm/maùy/kVA

Traïm/kVA

Traïm/kVA

Traïm/kVA

45/79/2665

25/650

3/680
III

Coâng tô

Caùi

Tuï buø

3/1200
Baûng caùc chæ tieâu phaùt trieån löôùi

Caáp ñieän aùp

Km ñöôøng daây/GWh ÑTP

MVA coâng suaát traïm/GWh ÑTP
15kV

11.40

3.4 TÌNH HÌNH CUNG CAÁP ÑIEÄN

3.4.1 Tieâu Thuï Ñieän

Saûn löôïng ñieän thöông phaåm trong nhöõng naêm qua cuûa huyeän nhö sau :

Baûng B.3.4

Haïng muïc

1996

1997

1999

2000/1997

479

2881

5005

19

25

27.4
Tình hình tieâu thuï ñieän naêng naêm 1996 – 2000 ñöôïc cho ôû Baûng B.3.6

Thoáng keâ treân chöa phaûn aùnh chính xaùc nhu caàu ñieän naêng haøng naêm cuûa caùc phuï taûi treân ñòa baøn huyeän. Do ñieän löôùi chæ phuïc vuï cho ñòa baøn nhoû, coøn nhieàu khu daân cö coù ñieän do löôùi ñieän chöa phuû tôùi.

Cô caáu tieâu thuï ñieän naêm 2000 cuûa huyeän laø : coâng nghieäp 8%; phi coâng nghieäp 11.28%; aùnh saùng sinh hoaït 80.72%. Nhö vaäy, phuï taûi chính cuûa huyeän laø aùnh saùng sinh hoaït.

Bình quaân ñieän thöông phaåm treân ñaàu ngöôøi cuûa huyeän Phuù Quoác naêm 2000 ñaït 69kWh/ngöôøi/naêm, rieâng thaønh phaàn tieâu duøng daân cö laø 56 kWh/ngöôøi/naêm. Neáu chæ tính caùc hoä coù ñieän thì bình quaân ñieän tieâ u duøng daân cö cho moãi hoä laø 66 kWh/hoä/thaùng.

3.4.2 Tình Hình Ñieän Khí Hoùa Vaø Quaûn Lyù Löôùi Ñieän

Huyeän Phuù Quoác coù moät thò traán vaø 8 xaõ. Tính ñeán cuoái naêm 2001, tình hình ñieän khí hoùa cuûa huyeän nhö sau :

- Ngoaïi tröø xaõ Thoå Chaâu laø xaõ ñaûo khoâng naèm chung treân ñaûo Phuù Quoác, toaøn huyeän chæ môùi caáp ñieän cho khu vöïc thò traán Döông Ñoâng, caùc xaõ An Thôùi vaø Döông Tô. Rieâng xaõCöûa Döông ñieän môùi keùo ñeán trung taâm xaõ, boán xaõ coøn laïi( Gaønh Daàu, Cöûa Caïn, Baõi Thômvaø Haøm Ninh ) hoaøn toaøn chöa coù ñieän löôùi.

- Soá hoä söû duïng ñieän coøn thaáp, chæ coù khoaûng 6892 hoä söû duïng/18862 hoä toaøn huyeän, ñaït tyû leä 36.5%, trong ñoù soá ñieän keá chính laø 4000 caùi.

Tình hình quaûn lyù ñieän cuûa huyeän nhö sau

- Veà hình thöùc quaûn lyù : hieän nay, nhaø maùy ñieän Phuù Quoác quaûn lyù töø khaâu saûn xuaát ñieän ñeán phaân phoái, kinh doanh ñieän. Ñieän keá ñöôïc gaén tröïc tieáp treân caùc truï trung/haï theá, phaàn löôùi ñieän haï theá töø ñieän keá ñeán nhaø daân do daân töï ñaàu tö xaây döïng. Do voán ñaàu tö haïn cheá neân löôùi ñieän haï theá phía sau ñieän keá do daân xaây döïng thöôøng khoâng ñaït caùc tieâu chuaån kyõ thuaät (daây daãn nhoû, daây traàn, truï ñieän xaây döïng khoâng ñuùng qui caùch, baùn kính caáp ñieän lôùn), khoâng ñaûm baûo myõ thuaät vaø an toaøn ñieän. Giaù thaønh baùn ñieän coøn cao, hieän nay giaù baùn ñöôïc aùp duïng nhö sau :

Baûng B.3.5

Loaïi hình tieâu thuï

Giaù ñieän (ñ/KWh)

2000 – 2500

3000
Saûn xuaát

2600
Cô quan nhaø nöôùc

2500
ÔÛ caùc khu daân cö chöa coù ñieän löôùi (Gaønh Daàu, Cöûa Caïn, Baõi Thôm, Haøm Ninh) : Daân mua ñieän töø caùc cô sôû hay ñôn vò chaïy maùy Diesel ñoäc laäp. Giaù baùn ñieän ôû caùc khu vöïc naøy theo ghi nhaän khi khaûo saùt thöïc teá laø 30000 ñoàng/1 boùng ñeøn huyønh quang 6 taác/1 thaùng, moãi ngaøy coù ñieän töø 6 giôø toái ñeán 10 giôø ñeâm (ôû Cöûa Caïn, Baõi Thôm) hoaëc 5000ñ/kWh (ôû Gaønh Daàu).

Nhö vaäy, taát caû caùc hoä tieâu thuï ñieän sinh hoaït treân ñòa baøn huyeän Phuù Quoác ñeàu phaûi mua ñieän vôùi giaù treân möùc giaù traàn do Chính phuû qui ñònh. Nguyeân nhaân chính laø löôùi ñieän xaây döïng khoâng ñuùng qui caùch neân daãn ñeán toån thaát ñieän löôùi lôùn, maët khaùc cô caáu nguoàn 100% phaùt baèng ñoäng cô Diesel cuõng laø moät nguyeân nhaân taïo neân giaù thaønh phaùt ñieän cao. Löôùi ñieän trung theá coøn quaù moûng khoâng ñuû ñieàu kieän cung caáp ñieän cho moïi hoä daân, neân soá hoä söû duïng ñieän löôùi coøn thaáp, caùc hoä phaûi mua ñieän töø caùc cô sôû phaùt ñieän ñoäc laäp baèng maùy phaùt Diesel côû nhoû.

- Ngoaøi ra, coù moät soá hoä daân soáng raûi raùc trong khu vöïc saûn xuaát noâng nghieäp (troàng tieâu), khoâng coù ñieàu kieän söû duïng ñieän Diesel, ñaõ höôùng veà ñieän maët trôøi.

- Töø thaùng 8/1999 ñeán nay, coâng ty SELCO-VIETNAM thoâng qua Hoäi lieân hieäp phuï nöõ ñaõ laép ñaët thaønh coâng 150 ñieän heä thoáng maët trôøi cho 150 hoä daân cuûa ñaûo Phuù Quoác, gôùp phaàn giaûi quyeát moät phaàn nhu caàu naâng cao daân trí cuûa moät boä phaän nhaân daân.

3.4.3 Nhaän Xeùt Veà Löôùi Ñieän Hieän Nay

- Nguoàn ñieän coøn nhoû beù, chaáp vaù, khoâng ñuû khaû naêng ñaùp öùng nhu caàu phuï taûi gia taêng khoâng ngöøng trong nhöõng naêm tôùi. Hoaøn toaøn chöa coù moät keá hoaïch phaùt trieån nguoàn.

- Löôùi trung theá coøn moûng vaø thieáu, khoâng ñaûm baûo ñaùp öùng nhu caàu söû duïng ñieän cuûa nhaân daân. Chöa coù keá hoaïch phaùt trieån löôùi ñeán nhöõng xaõ chöa coù ñieän.

- Löôùi haï theá söû duïng raát nhieàu chuûng loaïi daây daãn, xaây döïng khoâng ñuùng tieâu chuaån kyõ thuaät.

3.5 KEÁT LUAÄN

Phuù Quoác laø huyeän ñaûo ñang bò thieáu ñieän traàm troïng trong vieäc phaùt trieån kinh teá vaø nhu caàu sinh hoaït.

Phuù Quoác laø vuøng ñaát caùch xa vôùi ñaát lieàn neân chöa ñöôïc keát noái vôùi löôùi ñieän quoác gia, do ñoù, vieäc môû roäng nguoàn cung caáp ñieän ñoäc laäp vôùi löôùi ñieän quoác gia laø caàn thieát. Ñaëc bieät laø heä thoáng phaùt ñieän baèng naêng löôïng gioù vôùi chi phí thaáp vaø khoâng gaây oâ nhieåm moâi tröôøng ñang ñöôïc nhaø nöôùc quan taâm xem xeùt nhö moät nguoàn ñieän töông lai cuûa vuøng haûi ñaûo naøy.

TÌNH HÌNH TIEÂU THU ÏÑIEÄN NAÊNG NAÊM 1996 – 2000

Baûng B.3.6
Naêm

Coâng nghieäp

Noâng nghieäp

Phi coâng nghieäp

GT-VT

Aùnh saùng sinh hoaït

Ñieän phaùt

Tyû leä toån thaát

MWh

MWh

MWh

MWh

MWh

MWh

%
1996

104.64

21.86

6.85

1.90

69.39

1997

22.57

7.33

70.10

1998

10.62

8.86

80.52

3821.31

459.36

300.75

2844.96

3605.07

11.5
2000

399.82

8.00

11.28

80.72

5887.65

Toác ñoä taêng tröôûng haøng naêm

96-97

421
440

405

97-98

-56
44

19

50
18

25

-13
88

39

-9.9
47.1

27.4
Chöông 4

DÖÏ BA

O NHU CAÀU ÑIEÄN

Baûng B.4.1

Stt

Xaõ

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

22.8

22.8
2

An Thôùi

36.1

36.1

Cöûa Caïn

80.6

205.2

205.2
4

Cöûa Döông

222.8

222.8

Haøm Ninh

12.2

34.1

34.1
6

Döông Tô

141.7

141.7

Baõi Thôm

28.5

72.0

72.0
8

Gaønh Daàu

8.1

8.1

TOÅNG

1293.0

1293.0
NGAØNH COÂNG NGHIEÄP VAØ XAÂY DÖÏNG

Baûng B.4.2

Stt

Nhu caàu ñieän naêng (MWh)

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

410

5662

263.7

3567.9
2

An Thôùi

73

106

2088

82.4

1407.3
3

Cöûa Caïn

48

280

92.7
4

Cöûa Döông

1

2

555

1

50.5

Haøm Ninh

48

280

92.7
6

Döông Tô

13

15

321

6.2

109.6
7

Baõi Thôm

48

280

92.7
8

Gaønh Daàu

78

280

92.7

403

3071

248.6

1805.3

Baûng B.4.3

Stt

Xaõ

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

409.4

1972.0

292.8

1158.0
2

An Thôùi

62.5

268.6

89.7

251.1

Cöûa Caïn

134.3

324.4

234.7
4

Cöûa Döông

31.3

134.3

44.8

125.5

Haøm Ninh

134.3

324.4

234.7
6

Döông Tô

81.1

3223.3

70.7

1427.6

Baõi Thôm

134.3

324.4

234.7
8

Gaønh Daàu

134.3

125.5

462.1

5038.3

468.6

2897.4

Baûng B.4.4

Stt

Xaõ

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

54.1

200.1

22.5

83.4
2

An Thôùi

6.8

17.7

2.8

7.4

Cöûa Caïn

7.9

16.0

6.7
4

Cöûa Döông

1.2

15.3

0.5

6.4

Haøm Ninh

7.9

16.0

6.7
6

Döông Tô

1.2

15.3

0.5

6.4

Baõi Thôm

7.9

16.0

6.7
8

Gaønh Daàu

7.9

3.3

TOÅNG

76.9

361.3

32.1

150.5
TIEÂU DUØNG DAÂN CÖ

Nhu caàu phuï taûi naøy ñöôïc tính theo ñònh möùc söû duïng ñieän kWh/hoä/thaùng ñeán giai ñoaïn qui hoaïch theo caùc khu vöïc ñieån hình khaùc nhau, ñaëc tröng cho möùc ñoä söû duïng ñieän, theo caùc chæ tieâu sau :

Ñôn vò : kWh/hoä/thaùng

Vuøng tính toaùn

Naêm 2001

Naêm 2005

Naêm 2010

Caùc hoä ñaõ coù ñieän

60

80

130

40

60

30

50

Caùc hoä baét ñaàu söû duïng ñieän

25

35

60

Baûng B.4.5

Stt

Xaõ

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

3350

13955

1288

4401
2

An Thôùi

913

4590

351

1839

Cöûa Caïn

225

644

219
4

Cöûa Döông

193

769

81

106

645
5

Haøm Ninh

413

200

Döông Tô

243

1707

101

580
7

Baõi Thôm

260

118

Gaønh Daàu

223

885

312

4029

14070

1562

5576

Baûng B.4.6

Stt

Xaõ

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TT Döông Ñoâng

53.2

212.2

31.5

96.6
2

An Thôùi

10.2

40.2

7.8

23.8

Cöûa Caïn

16.0

24.8

11.5
4

Cöûa Döông

4.8

21.9

3.6

12.2

Haøm Ninh

17.8

28.4

13.2
6

Döông Tô

4.1

18.8

2.9

10.2

Baõi Thôm

16.6

26.0

12.1
8

Gaønh Daàu

16.2

8.4

TOÅNG

78.9

455.3

49.8

211.6
TOÅNG HÔÏP

Baûng B.4.7

Stt

Nhu caàu ñieän naêng (KWh)

Nhu caàu coâng suaát (KW)

2000

2005

2000

2005

1

TIEÂU DUØNG DAÂN CÖ

5021

31749

1947

10218
2

CÔ QUAN QUAÛN LYÙ

56

77

361

32

75

C-NGHIEÄP &X-DÖÏNG

403

532

9746

353

5635
4

T-N, N-H, K-S

462

5038

469

2897

N-LAÂM,T-SAÛN

537

1293

1293
6

KHAÙC

55

79

455

50

147

TOÅNG

6375

55795

2916

23118
Toác ñoä taêng/naêm

38%

39%

1614

7362

Baûng toång keát chæ tieâu söû duïng ñieän

Haïng muïc

Naêm 2001

Naêm 2002

Naêm 2005

Naêm 2010
Ñieän thöông phaåm bình quaân

84

110

545
Bình quaân chung caû tænh

263

299

537
Ñieän sinh hoaït bình quaân

65

80

150

36.5

82.2

Töø nay tôùi naêm 2005, nhu caàu ñieän naêng vaø coâng suaát cuûa huyeän Phuù Quoác ñeàu taêng khoaûng 3.6 laàn so vôùi möùc hieän höõu. Thaønh phaàn phuï taûi taêng nhanh nhaát laø thöông nghieäp – dòch vuï – du lòch do ñaây laø theá maïnh cuûa huyeän vaø ñaõ coù ñònh höôùng phaùt trieån.

Tính theo bình quaân treân ñaàu ngöôøi, möùc tieâu thuï ñieän cuûa huyeän hieän nay laø khaù thaáp, tuy nhieân ñeán naêm 2010 ñaõ ñaït ñöôïc möùc bình quaân toát hôn.

Tôùi giai ñoaïn 2006 – 2010, do vieäc ñieän khí hoaù ñaõ cô baûn hoaøn thaønh. Vieäc cung caáp ñieän ñaõ ñöôïc caûi thieän töø giai ñoaïn tröôùc, kinh teá phaùt trieån oån ñònh neân toác ñoä taêng tröôûng ñieän thöông phaåm döï kieán seõ giaûm so vôùi nhöõng naêm tröôùc ñoù.

TOÅNG QUAN VEÀ PHONG ÑIEÄN

Chöông 5

NA

NG LÖÔÏNG GIOÙ VAØ TÌNH HÌNH

***********************************************************************

Gioù coù nguoàn goác töø naêng löông maët trôøi. Maët trôøi hun noùng khoâng khí khoâng ñieàu ôû caùc ñòa ñieåm khaùc nhau treân traùi ñaát taïo neân söï cheânh leäch nhieät ñoä daãn ñeán söï phaân boá khoâng ñeàu aùp suaát. Keát quaû laø taïo neân doøng khoâng khí chuyeån ñoäng töø nôi coù aùp suaát cao ñeán nôi coù aùp suaát thaáp. Khoâng khí di chuyeån taïo thaønh gioù, ñoäng naêng cuûa doøng khoâng khí chính laø naêng löôïng gioù.

Töø raát laâu con ngöôøi ñaõ bieát söû duïng gioù nhö moät nguoàn naêng löôïng. Neáu khoâng keå ñeán thuyeàn buoàm – ñaây laø thieát bò söû duïng naêng löôïng gioù ñôn giaûn nhaát ñaõ ñöôïc phaùt minh haøng ngaøn naêm tröôùc coâng nguyeân.

Neàn taûng ñaàu tieân cuûa lyù thuyeát ñoäng cô gioù(ÑCG) xuaát hieän vaøo ñaàu theá kyû 18 vaø ñöôïc phaùt trieån moät caùch coù heä thoáng vaøo cuoái theá kyû 19 ôû Myõ vaø Chaâu AÂu.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Trong thôøi kyø tieàn cô khí, töùc laø chöa coù söï ra ñôøi cuûa maùy hôi nöôùc. Naêng löôïng gioù ñöôïc xem laø nguoàn löïc chính ôû nhieàu nöôùc nhaát laø ôû caùc nöôùc Haø Lan, Ñan Maïch, Hy Laïp, Ñöùc, v.v...

Sang ñaàu theá kyû 20, soá löôïng ÑCG giaûm suùt roõ reät do söï phaùt trieån cuûa maùy hôi nöôùc vaø maùy noå. Quaù trình naøy ñaõ keát thuùc vaøo naêm 1973 khi cuoäc khuûng hoaûng daàu löûa dieãn ra ñaõ ñaët ra moät caùi nhìn môùi ñoái vôùi vieäc söû duïng nguoàn naêng löôïng gioù. Töø ñoù, ngöôøi ta ñaõ baét ñaàu chuù yù trôû laïi tôùi caùc nguoàn naêng löôïng töï nhieân maïnh meõ bò laõng queân nhö : naêng löôïng gioù, naêng löôïng maët trôøi, naêng löôïng ñòa nhieät, naêng löôïng thuûy trieàu, v.v... Trong ñoù nhieàu chuyeân gia cho raèng gioù laø moät trong nhöõng nguoàn naêng löôïng coù nhieàu trieån voïng nhaát.

5.2 TÌNH HÌNH SÖÛ DUÏNG NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TREÂN THEÁ GIÔÙI

Keå töø khi cuoäc khuûng hoaûng daàu löûa dieãn ra vaøo ñaàu thaäp nieân cuûa theá kyõ 20 naøy, nhieàu nöôùc ñaõ ñieàu chænh chính saùch naêng löôïng höôùng veà caùc nguoàn naêng löôïng môùi vaø taùi taïo. Trong ñoù ôû moät soá nöôùc thì naêng löôïng gioù ñöôïc ñaùnh giaù nhö moät nguoàn naêng löôïng coù theå goùp phaàn ñaùng keå trong caân baèng naêng löôïng quoác gia.

Coù theå noùi raèng ngaønh kyõ ngheä naêng löôïng gioù chæ taäp trung phaùt trieån ôû moät soá nöôùc coâng nghieäp tieân tieán nhö : Myõ, Ñöùc, Ñan Maïch, Haø Lan, Phaùp, v.v... Coøn caùc nöôùc ñang phaùt trieån chæ coù Trung Quoác, AÁn Ñoä thì khaù thaønh coâng trong vieäc nghieân cöùu saûn xuaát vaø öùng duïng caùc tua-bin gioù nhöng phaùt trieån chöa maïnh laém.

Tình hình söû duïng naêng löôïng gioù ôû moät soá nöôùc tieân tieán ñöôïc lieät keâ trong baûng B.5.1.

Baûng B.5.1

Nöôùc

Coâng suaát laép ñaët naêm ‘98

Toång coâng suaát laép

ñaët ñeán cuoái naêm

’98 [MW]

[MW]

793

1200

193

732

310

300

368

650

82

1015

1077
Anh

10

334

534
Haø Lan

50

375

428
Trung Quoác

55

224

300
YÙ

94

199

249
Thuïy Ñieån

54

176

216
5.3 CAÙC GIAI ÑOAÏN NGHIEÂN CÖÙU GIOÙ ÔÛ VIEÄT NAM

Coù theå noùi chuùng ta khôûi ñaàu coâng vieäc nghieân cöùu khoâng muoän hôn caùc nöôùc Chaâu AÂu khaùc. Töø nhöõng naêm 1972, vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù ñaõ ñöôïc ñeà xuaát töø Boä Ñaïi Hoïc(Nay laø Boä Giaùo Duïc vaø Ñaøo Taïo). Ñeán naêm 1974, ñaõ thaønh laäp nhoùm nghieân cöùu ñaàu tieân veà phong ñieän (Ñeà taøi caáp Boä – keát hôïp vôùi Boä Ñaïi Hoïc vaø Boä Giao Thoâng)

Vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù ôû nöôùc ta

coù theå chia thaønh nhöõng thôøi kyø sau :

٭ Naêm 1975 – 1978

Nhoùm ñeà taøi lieân Boä naøy ñaõ thieát keá cheá taïo ñoäng cô gioù saïc bình accu coâng suaát 1.5 KW vôùi ñöôøng kính caùnh 5m vaø laép ñaët thí nghieäm taïi Ty baûo ñaûm haøng haûi – Haûi Phoøng. Sau moät vaøi naêm thì ngöøng hoaït ñoäng.

٭ Naêm 1978

Nhoùm nghieân cöùu Vieän NCKHKT ñieän, Boä ñieän löïc cuõng baét tay vaøo nghieân cöùu moät soá maãu ÑCG ñôn giaûn nhö : ÑCG truïc ngang caùnh vaûi, ÑCG Savonius. Hai maãu naøy hieäu suaát thaáp, keát caáu thoâ sô, naêng suaát bôm nhoû, khoâng coù cô caáu an toaøn, khoâng ñaùp öùng nhu caàu söû duïng. Vaø ngöøng hoaït ñoäng sau vaøi thaùng thöû nghieäm.

٭ Naêm 1980 – 1990

Naêm 1980 : Chöông trình naêng löôïng môùi MS 10-05 ñöôïc thaønh laäp.

N㤱㔸

‹偔䠮䵃‮桮杮挠⃴畱湡渠⁹懱⃵杮楨痹‬桴敩瓡欠挠敨⃡慴濯瘠aø laép ñaët thöû nghieäm moät soá maãu ñoäng cô bôm nöôùc vaø ÑCG phaùt ñieän coâng suaát nhoû.

Taát caû nhöõng maãu naøy chæ mang tính chaát thöû nghieäm, nhöng chöa trieån khai vaøo thöïc teá öùng duïng.

٭ Töø naêm 1990 ñeán nay

Trung taâm nghieân cö痹琠楨

u thieát bò nhieät vaø naêng löôïng môùi (RECTERE) Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM laø cô quan duy nhaát trong caû nöôùc chuû trì thöïc hieän nhieàu döï aùn, ñeà taøi caáp boä vaø caáp nhaø nöôùc veà naêng löôïng gioù.

Chöông 6

ÖU NHÖÔÏC ÑIEÅM VAØ TIEÀM NAÊNG GIOÙ

***********************************************************************
6.1 CAÙC ÖU NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA GIOÙ

6.1.1 ÖU ÑIEÅM

Naêng löôïng gioù laø nguoàn naêng löôïng taùi sinh,

Laø nguoàn naêng löôïng saïch khoâng gaây oâ nhieåm moâi tröôøng.

6.1.2 NHÖÔÏC ÑIEÅM

Maät ñoä naêng löôïng thaáp,

Phuï thuoäc nhieàu vaøo ñieàu kieän thôøi tieát vaø ñòa hình,

Naêng löôïng thu ñöôïc thöôøng giaùn ñoaïn vaø khoâng theo qui luaät.

6.2 Tieàm naêng NAÊNG LÖÔÏNG gioù

Maät ñoä veà naêng löôïng gioù ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc :

EMBED Equation.3

Trong

: - f(v) : haøm phaân boá toác ñoä gioù,

-

: maät ñoä khoâng khí =1.25 kg/ m3(ôû ñoä cao döôùi 1000m),

E = 0.6 .V’3.K

Trong ñoù : - V’ : vaän toác gioù trung bình,

- K : heä soá aûnh höôûng (laø heä soá cho bieát naêng löôïng gioù 桴⁣

†: vaän toác gioù trung bình,

- K : heä soá aûnh höôûng (laø heä soá cho bieát naêng löôïng gioù t棶

thöïc lôùn hôn gaáp bao nhieâu laàn naêng löôïng gioù tính töø vaân toác trung bình).

Vieät Nam coù giaù trò K raát lôùn (2.5(2.5) – ñaëc bieät laø vuøng duyeân haûi, haûi ñaûo. Tuy nhieân, hieän nay chuùng ta chæ môùi coù caùc soá lieäu gioù ñöôïc ño töø caùc traïm khí töôïng thuûy vaên.

6.2.1 TIEÀM NAÊNG GIOÙ TREÂN LAÕNH THOÅ VIEÄT NAM

Theo baùo caùo nghieân cöùu bôûi tröôøng ñaïi hoïc Mie Nhaät Baûn vaø UNCRD, toác ñoä gioù danh nghóa ôû Vieät Nam ôû ñoä cao 30m töø 4 ñeán 5 m/s ôû mieàn duyeân haûi vaø moät soá nôi ôû khu vöïc ñaát lieàn. Vaø moät vaøi haûi ñaûo toác ñoä gioù khoaûng hôn 9 m/s.

Töø baûn ñoà GIOÙ KHU VÖÏC ÑOÂNG NAM AÙ, tieàm naêng gioù ñöôïc ñaùnh giaù nhö sau (theo baùo caùo veà taøi nguyeân gioù khu vöïc Ñoâng Nam AÙ 12/2001) :

Taát caû caùc toác ñoä gioù ñöôïc ño ôû thaùp cao 65m cho taát caû caùc tröôøng hôïp.

Khu vöïc B_3 : Nam – Vieät Nam

Bao goàm chaâu thoå soâng Mekong tôùi thaønh phoá Hoà Chí Minh, toác ñoä gioù thuoäc möùc ñoä toát ñieån hình töø 7 – 7.5m/s. ñaëc bieät ôû Ñaûo Coân Sôn coù gioù raát maïnh 8 – 9m/s.

Khu vöïc C_3 : tieáp giaùp giöõa Campuchia vaø Nam_Vieät Nam

Gioù thuoäc möùc raát toát treân caùc nuùi ôû giöõa Nam_Vieät Nam ôû caùc gôø phía Ñoâng cuûa khu vöïc naøy vaø ôû phía Taây_Nam caùc daõy nuùi gaàn Baûo Loäc ôû ñoä cao 800 – 1000m toác ñoä gioù khoaûng 7 – 7.5m/s, vaø caùc daõy nuùi naèm giöõa Pleiku vaø Buoân Meâ Thuoäc ôû ñoä cao 500m toác ñoä gioù khoaûng 7m/s.

Khu vöïc C_4 : bôø bieån Nam_Vieät Nam

Toác ñoä gioù ôû möùc raát toát ñeán cöïc toát töø 8 – 9.5m/s treân nuùi vaø caùc cao nguyeân ôû ñoä cao 1600 – 2000m. Caùc daõy nuùi phía Taây cuûa Qui Nhôn vaø Khaùnh Hoøa ôû ñoä cao 1000 – 1200m toác ñoä gioù khoaûng 8 – 8.5m/s.

Khu vöïc D_3 : Tieáp giaùp giöõa Nam_Laøo vaø Baéc_Vieät Nam

Daõy Tröôøng Sôn ôû ñoä cao 1800m toác ñoä gioù ôû möùc raát toát(8.5 – 9m/s) ñeán cöïc toát(9 – 9.5m/s), caùc daõy nuùi phía Taây cuûa Hueá tieáp giaùp vôùi Laøo ôû ñoä cao 400 – 800m toác ñoä gioù (7 – 8m/s).

Khu vöïc E_2 : Baéc_Vieät Nam

Bôø bieån vuøng laân caän Haûi Phoøng, toác ñoä gioù ôû möùc khaù 6.5 – 7m/s vaø hôn 7m/s ôû ngoaøi bieån khôi hay treân ñoà cao. Vaø toác ñoä gioù cöïc toát ôû caùc nuùi cao 1300 – 1800m khoaûng 8 – 9m/s. Caùc cao nguyeân vaø ñoài cao 700 – 1000m Baéc vaø Ñoâng_Baéc Haûi Phoøng toác ñoä gioù(7 – 8m/s).

Khu vöïc F_3 : Cöïc Baéc_Vieät Nam

Toác ñoä gioù raát toát > 8m/s ôû caùc vò trí cao 1200m.

6.2.2 TIEÀM NAÊNG GIOÙ ÔÛ PHUÙ QUOÁC

PHAÂN TÍCH SOÁ LIEÄU GIOÙ THEO BIEÁN TRÌNH NGAØY CUÛA TOÁC ÑOÄ GIOÙ TÖØNG THAÙNG ( ÔÛ ÑOÄ CAO 12 m THEO SOÁ LIEÄU CUÛA KHÍ TÖÔÏNG THUÛY VAÊN )

Baûng B.6.1

Thaùng

II

III

V

VI

VIII

X

XI

1

2.1

2.2

3.0

4.5

3.6

2.4

2.2

2.1

3.1

4.5

3.6

2.6

2.4

2.1

2.8

4.5

3.4

3.0

3.7

3.1

3.3

4.8

4.0

4.5

4.1

4.0

3.8

5.4

4.8

4.2

3.3

4.4

4.1

5.7

4.8

3.1

1.8

3.5

3.4

4.8

3.9

2.0

2.0

2.5

3.3

5.0

3.4

2.1

EMBED Equation.3

Trong

o

: Vz1 laø vaän toác gioù caàn tìm ôû ñoä cao Z1

Z0 laø ñoä nhaùm ñòa hình nôi ño ñaïc (roõ hôn ôû chöông 15)

ÔÛ ñaây choïn Z0 = 2m

KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN CHO ÑOÄ CAO 30, 40, 50, 60 m ÑÖÔÏC TRÌNH BAØY DÖÔÙI BAÛNG

KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN BIEÁN TRÌNH NGAØY CUÛA TOÁC ÑOÄ GIOÙ TÖØNG THAÙNG ÔÛ ÑOÄ CAO 30 m

Baûng B.6.2

Thaùng

II

III

V

VI

VIII

X

XI

1

3.17

3.33

4.53

6.80

5.44

3.63

3.33

3.17

4.69

6.80

5.44

3.93

3.63

3.17

4.23

6.80

5.14

4.53

5.59

4.69

4.99

7.25

6.05

6.80

6.20

6.05

5.74

8.16

7.25

6.35

4.99

6.65

6.20

8.61

7.25

4.69

2.72

5.29

5.14

7.25

5.89

3.02

3.02

3.93

2.99

7.56

5.14

3.17

Giôø

4

7

13

16

22
Vaän toác

4.6

4.71

6.01

6.42

4.67
ÑOÀ THÒ BIEÅU DIEÃN TOÁC ÑOÄ GIOÙ TRUNG BÌNH TRONG NGAØY

EMBED Excel.Chart.8 \s

KEÁT QUA

Baûng B.6.3

Thaùng

I

II

IV

V

VII

IX

X

XII
Giôø

1

3.51

3.68

5.02

7.52

6.02

4.01

3.68

3.51

5.18

7.52

6.02

4.35

4.01

3.51

4.68

7.52

5.68

5.02

6.19

5.18

5.52

8.03

6.69

7.52

6.85

6.69

6.35

9.03

8.03

7.02

5.52

7.36

6.85

9.53

8.03

5.18

3.01

5.85

5.68

8.03

6.52

3.34

3.34

4.35

5.52

8.36

5.68

3.51

VAÄN TOÁC GIOÙ TRUNG BÌNH THEO GIÔØ TRONG NAÊM

1

4

10

13

19

22

5.09

5.31

7.36

5.60

Ñoà thò bieåu dieãn vaän toác gioù trung bình trong ngaøy

EMBED Excel.Chart.8 \s

KEÁT QUA

Baûng B.6.4

Thaùng

I

II

IV

V

VII

IX

X

XII
Giôø

1

3.99

4.18

5.69

8.54

6.83

4.56

4.18

3.99

5.88

8.54

6.83

4.94

4.56

3.99

5.32

8.54

6.45

5.69

7.02

5.88

6.26

9.11

7.59

8.54

7.78

7.59

7.21

10.25

9.11

7.97

6.26

8.35

7.78

10.82

9.11

5.88

3.42

6.64

6.45

9.11

7.40

3.80

3.80

4.94

6.26

9.49

6.45

3.99

Giôø

4

7

13

16

22
Vaän toác

5.78

5.92

7.55

8.07

5.87
ÑOÀ THÒ BIEÅU DIEÃN TOÁC ÑOÄ GIOÙ TRUNG BÌNH TRONG NGAØY(ôû ñoä cao 60m)

EMBED Excel.Chart.8 \s

BAÛNG TO

Baûng B.6.5

Thaùng

I

II

IV

V

VII

IX

X

XII

12

2.70

3.00

3.30

4.90

3.90

3.00

3.55
30

4.10

3.90

4.40

6.95

7.71

4.20

5.74

4.50

5.02

5.52

8.19

6.50

5.02

6.02
50

4.90

4.70

5.20

8.26

9.16

5.00

6.83

5.10

5.69

6.26

9.30

7.40

5.69

6.83

Nhaän xeùt :

Vaøo thaùng 5, 6, 7, 8, 9 ôû ñoä cao töø 40 m trôû lieân coù Vtb e∠5.5 m/s . Ñaëc bieät laø vaøo thaùng 7, 8, 9 coù Vtb e∠6.5 m/s (hình 2.4).

Baét ñaàu töø 10h trôû ñi vaän toác gioù baét ñaàu taêng leân vaø giaûm ñi veà ñeâm.

Toång soá g槴

giôø ñoäng cô gioù hoaït ñoäng hieäu quaû laø 58.66% ( 5132 giôø trong naêm ) ( theo soá lieäu cuûa khí töôïng thuûy vaên ).

Vieäc phaân tích naøy chæ môùi döïa vaøo soá lieäu gioù cuûa khí töôïng thuûy vaên. Neáu soá lieäu gioù ñöôïc ño baèng traïm ño gioù chuyeân duïng ôû ñoä cao 40 m trôû leân (chæ phuïc vuï cho vieäc khai thaùc naêng löôïng) thì soá lieäu gioù ôû Phuù Quoác seõ raát khaû quan cho vieäc söû duïng naêng löôïng gioù phoái hôïp vôùi Diesel. Khoâng gioáng nhö nhöõng nhaø maùy phaùt ñieä

‰牴ﯴ氠挨瀠畨揯瘠挠潨瘠敩揤欠慨⁩桴率⁣慮滪⁧杮
桴⃬潳⃡楬⁵楧說⃻桐掠儠潵握猠爠⁴桫ﭡ焠慵档楶⁣⃻畤滯⁧慮滪⁧杮朠潩⃹桰⁩烯瘠林⁩楄獥汥‮桋杮朠潩满⁧桮⃶桮杮渠慨⃸慭秹瀠慨瓹敩än gioù hoøa maïng quoác gia chæ hoaït ñoäng coù hieäu quaû kinh teá ôû caùc vuøng coù Vtb ≥7 m/s, caùc toå hôïp Gioù – Diesel coù theå mang laïi hieäu quaû kinh teá ngay caû ñoái vôùi nhöõng vuøng coù cheá ñoä gioù thaáp hôn ( Vtb = 5÷6 m/s ). Söï tieát k敩淤渠楨

ieäm nhieân lieäu cuûa nhöõng maùy phaùt Diesel coù theå buø ñaép vaøo giaù thaønh ñaàu tö caùc thieát bò ñoäng cô gioù.

6.3 SÔ LÖÔÏC VEÀ TOÅ HÔÏP GIOÙ – DIESEL

Hieän nay, vieäc söû duïng caùc thieát bò ÑCG coâng suaát lôùn hoøa maïng vôùi löôùi ñieän quoác gia ñeå saûn suaát ñieän naêng ñang ñöôïc phaùt trieån maïnh meõ treân theá giôùi. Naêng löôïng gioù ñöôïc xem laø nguoàn naêng löôïng kyõ thuaät thöïc söï vaø coù tính khaû thi.

Tröôùc ñaây vieäc saûn xuaát ñieän baèng naêng löôïng gioù khoâng maáy khaû quan do nhöõng khoù khaên veà maët kyõ thuaät trong vieäc duy trì chaát löôïng ñieän ñaàu ra cuûa maùy phaùt ÑCG(vì toác ñoä gioù luoân thay ñoåi trong ngaøy). Trong khi vieäc saûn xuaát ñieän naêng taïi caùc vuøng coâ laäp khoâng noái ñöôïc vôùi löôùi quoác gia, maø haàu heát nhöõng vuøng naøy ñieàu söû duïng maùy phaùt Diesel. Maët duø coù ñoä tin caäy cao vaø thoâng duïng nhöng hieäu suaát söû duïng thaáp(35 – 40%) laøm tieâu toán quaù nhieàu nhieân lieäu vaø gaây oâ nhieåm moâi tröôøng. Chính vì vaäy, vieäc laép ñaët nhöõng ÑCG tieâu chuaån noái vôùi maùy phaùt Diesel seõ coù lôïi cho vieäc saûn xuaát ñieän naêng.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Tuy nhieân, hoaït ñoäng cuûa heä thoáng Gioù – Diesel theá heä thöù I (tröôùc ñaây) coù nhöôïc ñieåm veà hai maët :

Ñieàu khieån ñieän ñaàu ra vaø chaát löôïng ñieän keùm hieäu quaû,

Ñoäng cô Diesel xuoáng caáp do vaän haønh döôùi taûi thaáp.

Ngaøy nay, vôùi söï phaùt trieån veà maët kyõ thuaät vaø coâng ngheä, nhöõng vaán ñeà naøy ñaõ ñöôïc giaûi quyeát baèng caùch cung caáp caùc ÑCG vôùi thieát bò ñieàu khieån thay theá cho chöùc naêng ñieàu khieån töø löôùi ñieän. Keát quaû laø moät löôïng lôùn ÑCG coù theå laép ñaët vaø ñoäng cô Diesel caàn ñeå döï phoøng khi gioù khoâng ñuû.

Vieäc thöïc hieän moät nhaø maùy naêng löôïng Gioù – Diesel so vôùi nhaø maùy Diesel truyeàn thoáng seõ laøm giaûm hieäu öùng nhaø kính, taïo tieàn ñeà cho vieäc khai thaùc vaø söû duïng nguoàn naêng löôïng taùi taïo naøy cho nhieàu ñaûo vaø caùc coäng ñoàng xa xoâi khoâng coù khaû naêng keùo löôùi ñieän quoác gia nhöng laïi coù tìm naêng veà naêng löôïng gioù lôùn.

Ñaëc ñieåm cuûa vieäc saûn xuaát ñieän baèng toå hôïp Gioù – Diesel

Naêng löôïng ñaàu ra cuûa ÑCG thay ñoåi trong ngaøy phuï thuoäc vaøo toác ñoä gioù. Vôùi caùc ÑCG coâng suaát lôùn(vaøi traêm KW ñeán 1-2MW) hoøa maïng vôùi löôùi ñieän quoác gia, söï thay ñoåi vaø dao ñoäng naêng löôïng gioù seõ ñöôïc maïng löôùi haáp thuï vì vaäy maø kieåm soaùt ñöôïc taàn soá vaø hieäu ñieän theá.

Trong maïng nhoû vaø coâ laäp (khoâng hoøa löôùi ñieän quoác gia) vieäc caân baèng naêng löôïng giöõa saûn xuaát vaø tieâu thuï phaûi ñöôïc duy trì lieân tuïc ñeå giöõa taàn soá vaø ñieän theá cuûa maïng löôùi nhoû trong giôùi haïn ñònh möùc.

Trong toå hôïp Gioù – Diesel, khi naêng löôïng gioù cung caáp khoâng oån ñònh thì vieäc caân baèng naêng löôïng giöõa tieâu thuï, dao ñoäng naêng löôïng gioù vaø naêng löôïng Diesel phaûi ñöôïc di trì baèng caùch ñieàu tieát naêng luôïng ñaàu ra cuûa maùy phaùt Diesel hoaëc trong nhöõng giai ñoaïn thaëng dö cuûa naêng löôïng gioù(naêng löôïng gioù saûn xuaát ra lôùn hôn naêng löôïng tieâu thuï caàn thieát) thì ñieàu chænh baèng Dumpload(taûi giaû).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Coâng suaát laép ñaët cuûa moãi ñôn vò saûn xuaát naêng löôïng trong nhöõng maïng löôùi coâ laäp ñöôïc taïo thaønh töø nhöõng ñôn vò nhoû hôn. Nhöõng ñôn vò nhoû hôn naøy laøm cho söï ñieàu tieát naêng löôïng ñaàu ra ñöôïc linh hoaït.

Ví duï : Moät maùy phaùt Diesel hieän ñaïi coù theå ñöôïc khôûi ñoäng ñoàng boä vaø noái maïng chöa tôùi hai giaây. Hôn nöõa, trong thôøi gian vaän haønh boä ñieàu khieån töï ñoäng nhanh cuûa maùy phaùt Diesel phaûn öùng kòp thôøi vôùi söï thay ñoåi taàn soá vaø ñieän theá maïng, vì vaäy, söï dao ñoäng laø khoâng ñaùng keå.

Trong toå hôïp Gioù – Diesel, ñoäng cô Diesel ñöôïc trang bò vôùi heä thoáng taûi thaáp nhaèm giaûm tieâu toán naêng löôïng trong ñieàu kieän taûi thaáp vaø cho pheùp ñoäng cô maùy phaùt hoaït ñoäng laâu daøi döôùi hình thöùc phaùt toái thieåu. Toå hôïp naøy cho pheùp phoái hôïp nhöõng öu ñieåm cuûa maùy phaùt Diesel vôùi khaû naêng khai thaùc toái ña naêng löôïng gioù vaø söû duïng naêng löôïng dö thöøa.

Caùc keát quaû naøy ñöôïc bieåu hieän trong caùc taûi cuûa maùy phaùt Diesel

100% : khi khoâng coù gioù. Vaø taûi cuûa maùy phaùt Diesel seõ töï ñoäng giaûm theo vieäc gia taêng naêng löôïng cuûa gioù (Hình 6.2).

5 – 8% : cho vieäc ñieàu chænh taàn soá vaø ñieän aùp khi naêng löôïng gioù ñaùp öùng nhu caàu ñaày ñuû.

Ñoäng cô döøng : khi naêng löôïng gioù lôùn hôn khoaûng 115% yeâu caàu, ñoäng cô maùy phaùt Diesel ñöôïc caét taûi hoaøn toaøn vaø ngöng hoaït ñoäng.

Maùy phaùt hoaït ñoäng : khi naêng löôïng gioù giaûm xuoáng döôùi 110% yeâu caàu, ñoäng cô Diesel töï ñoäng khôûi ñoäng trôû laïi ngay laäp töùc.

Nhaän xeùt: ÔÛ hình 6.2, moät baát lôïi lôùn trong vieäc söû duïng nguoàn naêng löôïng gioù laø giaù trò coâng suaát maø gioù ñem laïi khoâng theo yeâu caàu cuûa phuï taûi. ÔÛ khoaûng thôøi gian C khi yeâu caàu phuï taûi laø cöïc tieåu thì coâng suaát do gioù cung caáp laø cöïc ñaïi, do ñoù, noù taïo ra moät löôïng coâng suaát dö thöøa phaûi sa thaûi. Tuy nhieân, trong caùc heä thoáng naøy ngöôøi ta thöôøng keát hôïp vôùi vieäc xöû lyù nöôùc bieån baèng caùch söû duïng löôïng coâng suaát dö thöøa khöû muoái nöôùc bieån cung caáp nöôùc ngoït cho tieâu duøng ñoái vôùi nhöõng vuøng haûi ñaûo, khi ñoù hieäu suaát cuïm maùy phaùt naøy ñem laïi cao hôn(ví duï : cuïm maùy phaùt haõng DANVEST-ÑAN MAÏCH)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Chöông 7

***********************************************************************

Vieäc löïa choïn ñòa ñieåm, laép ñaët tuabine gioù döïa treân nhöõng cô sôû chính sau :

Ñòa ñieåm coù cheá ñoä gioù toát,

Coù ñieàu kieän veà maët baèng laép ñaët trong hieän taïi vaø coù khaû naêng môû roäng trong töông lai,

Khoaûng caùch ñeán ñieåm ñaáu noái vôùi löôùi ñieän laø gaàn nhaát,

Coù ñöôøng giao thoâng thuaän tieän cho vieäc vaän chuyeån thieát bò vaø laép ñaët.

( khoâng toán keùm nhieàu cô sôû haï taàng – moùng ),

Ít aûnh höôûng ñeán khu vöïc daân cö laân caän.

Nhaän xeùt vuøng coù moät hay nhieàu ñaët ñieåm sau ñaây neân aùp duïng toå hôïp Gioù–Diesel

Nhöõng vuøng xa khoâng noái ñöôïc vôùi maïng löôùi chính vaø chöa coù keát hoaïch ñieän khí hoùa vôùi maïng löôùi ñieän quoác gia,

Nhöõng vuøng haûi ñaûo xa caùch vôùi maïng löôùi ñieän quoác gia,

Nhöõng vuøng thieáu nöôùc saïch,

Nhöõng vuøng nhaïy caûm vôùi moâi tröôøng caàn giaûm toái thieåu söï phaùt xaï,

Giaù KWh vaø giaù nhieân lieäu cao,

Coù tieàm naêng gioù lôùn.

7.2 CAÙC ÑÒA ÑIEÅM COÙ THEÅ LAÉP ÑAËT TUA-BIN GIOÙ

Töø soá lieäu gioù ñaõ ñöôïc phaân tích phaàn 6.2.2, cho thaáy moät soá vò trí sau treân ñaûo Phuù Quoác coù khaû naêng laép ñaët tua-bin gioù :

Xaõ Haøm Ninh,

Xoùm Döông Ñam (xaõ Döông Tô),

Muõi Gaønh Daàu.

Theo ñaùnh giaù sô boä vaø söï tham khaûo yù kieán cuûa ngöôøi daân ñòa phöông thì ñaây laø nhöõng ñòa ñieåm coù cheá ñoä gioù toát, coù gioù theo nhieàu höôùng (nhöõng nôi naøy gioáng nhö nhöõng khe gioù).

Tuy nhieân, vieäc quyeát ñònh ñòa ñieåm laép ñaët moät caùch chính xaùc caàn phaûi coù caùc soá lieäu gioù cuûa traïm ño gioù töï ghi, ñaït tieâu chuaån, soá lieäu gioù ñöôïc laáy trong 10 phuùt moät laàn ôû ñoä cao töø 40 m trôû leân ñeå xaây döïng moâ hình toác ñoä gioù trong ngaøy. Ñaây laø moät vieäc raát caàn thieát ñeå xaùc ñònh tieàm naêng gioù vaø söï ñaùp öùng cuûa naêng löôïng gioù vôùi möùc tieâu thuï ñieän vaø möùc tieâu thuï nhieân lieäu cuûa maùy phaùt Diesel.

* Ñoái vôùi khu vöïc Muõi Gaønh Daàu

Ñaây laø khu vöïc naèm treân ñoài cao, hieän coù 4000 nhaân khaåu nhöng trong töông lai vôùi söï phaùt trieån veà du lòch, ngö nghieäp thì nhu caàu veà naêng löôïng ñieän laø raát lôùn.

Vieäc laép ñaët toå hôïp Gioù – Diesel ñoäc laäp khoâng nhöõng phuïc vuï cho vieäc cung caáp naêng löôïng maø coøn laø caûnh quan thu huùt ñöôïc khaùch du lòch.

Gaønh Daàu coù ñuû ñieàu kieän ñeå xaây döïng moät heä thoáng cung caáp ñieän ñoäc laäp vaø hoaøn toaøn khoâng aûnh höôûng gì ñeán vieäc hoøa vôùi maïng löôùi ñieän cuûa toaøn huyeän ñaûo sau naøy.

Vieäc tieán haønh thí ñieåm cho khu vöïc Gaønh Daàu ñeå ruùt kinh nghieäm cho khu vöïc trung taâm cuõng laø raát caàn thieát.

* Ñoái vôùi khu vöïc trung taâm ( Haøm Ninh hoaëc Döông Ñam)

Vieäc laép ñaët 1800(2000 kW ôû moät trong hai ñòa ñieåm treân ñeå hoøa maïng vôùi heä thoáng löôùi ñieän cuûa nhaø maùy Diesel hieän coù laø raát thuaän lôïi. Noù seõ cung caáp ñieän cho khu vöïc trung taâm cuûa ñaûo ( Döông Ñoâng, Döông Tô vaø Haøm Ninh ). Ñaây cuõng seõ laø nhöõng caûnh quan raát ñeïp maø khoâng gaây aûnh höôûng cho saûn xuaát vaø ñôøi soáng cuûa nhaân daân trong khu vöïc chung quanh.

Chöông 8

***********************************************************************

Vieäc ñöa ñoäng naêng gioù ñeán öùng duïng kyõ thuaät baèng phöông tieän bieán ñoåi hieäu quaû laø caùc tua-bin gioù _ hay cuõng coù theå goïi laø ñoäng cô gioù (ÑCG). Coù hai loaïi chuû yeáu cuûa tua bin gioù laø : loaïi tua-bin söû duïng thaønh phaàn löïc khaùng ñeå laøm quay caùc rotor (loaïi ‘cup’, loaïi baûng, vaø nhöõng daïng maët khaùc), naêng löôïng nhaän ñöôïc thaáp hôn nhöõng loaïi tua-bin duøng thaønh phaàn löïc naâng, bôûi vì loaïi duøng löïc khaùng toác ñoä quay thaáp hôn, vì theá coâng duïng caùc maùy bò giôùi haïn ñaëc bieät vôùi caùc thieát bò truyeàn ñoäng. Vieäc xaây döïng chuùng thöôøng ñôn giaûn nhöng raát naëng neà, vì theá chuùng thöôøng ít ñöôïc chuù yù ñeán.

Caùc tua-bin gioù duøng cho vieäc phaùt ñieän ñöôïc saûn xuaát vôùi truïc ngang hoaëc truïc ñöùng. Caùc tua-bin ñöôïc xaây döïng thöôøng chæ söû duïng coâng suaát thaønh phaàn löïc naâng. Thaønh phaàn löïc naâng hình thaønh trong doøng chaûy khoâng khí qua caùnh rotor, noù gaây ra moät aùp löïc lôùn vaøo beà maët döôùi cuûa caùnh vaø aùp löïc chaân khoâng ôû treân, keát quaû thaønh phaàn tieáp tuyeán cuûa löïc naâng taùc ñoäng leân caùnh laøm quay caùnh rotor.

Theo Betz, moät rotor kieåu caùnh naâng (söû duïng thaønh phaàn löïc naâng) coù theå haáp thuï 60% naêng löôïng töø moät doøng khoâng khí. Coøn laïi 40% trong khoâng khí ñi qua rotor (Hình 9.6 ). Trong thöïc teá, sau caùc toån thaát söï bieán ñoåi hieäu suaát lôùn hôn 45% laø ñaït keát quaû.

Caùc tua-bin nhieàu caùnh thöôøng quay chaäm vaø caùc tua-bin ít caùnh thöôøng quay nhanh, vaät lieäu xaây döïng nhö goã hay kim loaïi chæ cho pheùp quay chaäm vôùi soá löôïng caùnh nhieàu (ví duï hôn 6 caùnh). Nhöõng loaïi naøy moment truyeàn ñoäng töông öùng cao, vaø vì vaäy, vaät xaây döïng chuùng phaûi to lôùn. Tröôøng hôïp chæ söû duïng moät vaøi caùnh (ví duï : moät tôùi ba caùnh) thì caùc caùnh quay nhanh vaø ñaït ñöôïc möùc ñoä haáp thu coâng suaát lôùn, do ñoù heä soá coâng suaát toát hôn (Hình 8.2).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Tua-bin gioù thöôøng bao goàm ba thaønh phaàn thieát yeáu nhö : rotor, voû vaø thaùp. Rotor laø phaàn quay cuûa tua-bin, noù laø phaàn quan troïng nhaát. Bôûi vì rotor quyeát ñònh nhieàu ñeán caùch laøm vieäc cuûa moät tua-bin coù theå thöïc hieän, kích thöôùt tua-bin thöôøng ñöôïc moâ taû baèng ñöôøng kính rotor cuûa noù. Rotor gaén tôùi boä truyeàn ñoäng cuûa turbin, maø ñieån hình ñöôïc ñaët ôû ñænh thaùp chöùa trong voû. Thaùp ñöôïc naâng leân cao ñöa toaøn boä maùy leân treân khôûi maët ñaát ñeán nôi coù theå ñoùn baét gioù toát nhaát.

Heä soá cao toác :( = (u /(1 laø tyû soá giöõa toác ñoä taïi ñænh caùnh (u vaø toác ñoä gioù (1. Heä soá cao toác duøng ñeå xaùc ñònh taûi cuûa caùnh rotor, vaø thöôøng naèm trong khoaûng 50 ñeán 150 m/s. Heä soá cao toác tôùi haïn cho pheùp thieát keá kích thöôùt caùnh trong caû hai loaïi maùy nhoû vaø lôùn. Töø ñoù noù ñöôïc xaùc ñònh baùn kính caùnh vaø toác ñoä quay, keát quaû loaïi maùy lôùn quay chaäm vaø loaïi maùy nhoû quay nhanh. Töø ñoù, nhöõng maùy kilowatt ñaït toác ñoä khoaûng 3 voøng /giaây. Töùc laø 180 RPM(voøng /phuùt), trong khi nhöõng maùy megawatt khoaûng 1 voøng /3giaây töùc 20RPM.

Nhö treân hình 8.1, ñoái vôùi nhöõng rotor toác ñoä cao (Darrieus hoaëc nhöõng rotor 3 caùnh) coù hình thöùc caùnh khí ñoäng löïc, heä soá cao toác ( = 4 – 7, heä soá coâng suaát cp = 0.4 – 0.9. Nhöõng maùy chaïy chaäm(nhöõng maùy nhieàu caùnh cuûa Myõ hoaëc Haø Lan) vôùi caùnh baèng nhöõng taám kim loaïi hoaëc goã khoâng coù tính khí ñoäng löïc, ( = 1 – 2.5, nhöng ñaùng keå laø heä soá coâng suaát thaáp hôn vôùi cp =0.15 – 0.3.

Ñoái vôùi söï hoaït ñoäng vöôït quaù daûi hoaït ñoäng cuûa toác ñoä gioù, nhöõng maùy truïc ngang vôùi heä soá cao toác lôùn coù söï thuaän lôïi hôn nhöõng maùy rotor truïc ñöùng. Chuùng cuõng cho pheùp thuaän lôïi hôn trong tính chaát khôûi ñoäng vaø khaû naêng ñieàu khieån (nhö soá caùnh, toác ñoä rotor hay heä soá cao toác, kyõ thuaät xaây döïng, yeáu toá hình hoïc cuûa caùnh vaø daûi ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh ñoùng vai troø quyeát ñònh).

8.2 PHAÂN LOAÏI TUA-BIN GIOÙ

Caùc tua-bin ñöôïc phaân loaïi theo caáu truùc döïa vaøo loaïi hoaït ñoäng chaïy theo truïc ngang hay truïc ñöùng. Phuï thuoäc vaøo caùch haáp thuï nguoàn naêng löôïng gioù, söï thay ñoåi coù theå thaáy roõ giöõa nhöõng boä bieán ñoåi, phuï thuoäc vaøo caùch chuùng söû duïng thaønh phaàn löïc khaùng phaùt trieån taïi beà maët cuûa nhöõng khu vöïc di chuyeån hay söû duïng thaønh phaàn löïc naâng cho söï hoaït ñoäng.

Coù theå phaân loaïi chuùng theo :

Höôùng boá trí truïc quay cuûa baùnh xe gioù :

Rotor truïc ngang,

Rotor truïc ñöùng.

Theo soá caùnh :

Rotor nhieàu caùnh,

Rotor ít caùnh.

Theo heä soá cao toác ( :

Rotor quay nhanh,

Rotor quay chaäm.

Theo maùy coâng taùc phoái hôïp vôùi ñoäng cô gioù :

ÑCG phaùt ñieän

ÑCG bôm nöôùc

Phaân bieät naøy chæ mang tính töông ñoái vì cuõng coù theå duøng ÑCG bôm nöôùc ñeå phaùt ñieän baèng caùch söû duïng boä taêng toác hoaëc ngöôïc laïi.

Nhìn chung coù hai daïng lôùn cuûa tua-bin gioù, loaïi tua-bin truïc ñöùng vaø loaïi tua-bin truïc ngang. Nhöõng tua-bin gioù thöôøng gioáng nhö coái xay gioù cuûa Ñan Maïch xaây döïng khaép nôi ôû Baéc AÂu vaø traïm gioù lôùn ôû Myõ (wind farm), vaø caùc daïng xoay troøn quanh truïc ngang goïi laø tua-bin gioù truïc ngang, daïng quay quanh truïc ñöùng goïi laø tua-bin truïc ñöùng (thöôøng goïi taéc loaïi naøy laø VAWT).

8.2.1 Loaïi Truïc Ngang

Bôûi vì gio

luoân chuyeån höôùng, taát caû nhöõng ÑCG truïc ngang coù moät soá bieän phaùp cho vieäc giöõ rotor theo höôùng gioù. Do ñoù, toaøn boä ÑCG vaø thaùp cuûa noù, hoaëc ñænh cuûa ÑCG nôi maø rotor ñöôïc gaén phaûi chuyeån ñoåi vò trí cuûa noù phuï thuoäc vaøo höôùng gioù. Thoâng thöôøng nhöõng ÑCG truïc ngang ñöôïc ñaët theo chieàu gioù ñang thoåi (ñöôïc goïi laø ñoäng cô – thuaän chieàu) treân thaùp cuûa noù vaø söû duïng moät vaøi thieát bò ñeå giöõ rotor vaøo trong höôùng gioù nhö ñuoâi laùi, hoaëc söû duïng rotor phuï, hoaëc duøng ñoäng cô ñieän, …. Neáu khoâng coù chuùng caùc loaïi ÑCG thuaän chieàu seõ khoâng töï ñoäng ñieàu chænh theo höôùng gioù. Loaïi ÑCG ngöôïc höôùng gioù thoåi (ñöôïc goïi laø ñoäng cô gioù – ngöôïc chieàu) khoâng caàn boä phaän ñònh höôùng, thay vì caùc caùnh ñöôïc queùt theo höôùng gioù, ôû moät möùc ñoä khoâng ñaùng keå caùc rotor ñöôïc cho xoay daïng hình noùn treït, vôùi ñænh cuûa noù ngay taïi ñænh thaùp, caùnh daïng hình noùn naøy laø nguyeân nhaân laøm cho rotor voán ñaõ ñònh höôùng chính noù theo höôùng gioù thoåi.

Thuaän Chieàu Vaø Ngöôïc Chieàu

Nhöõng ÑC ngöôïc chieàu goïn vaø deã boá trí hôn nhöõng ÑCG thuaän chieàu nhoû vôùi nhöõng ñuoâi laùi (hình 8.2). Moät vaøi yù töôûng cho ÑC ngöôïc chieàu vôùi moät caùi nhìn môùi hôn, chuùng coù moät thuaän lôïi roõ raøng, ÑC ngöôïc chieàu haïn cheá chi phí cuûa nhöõng ñuoâi laùi, nhöng ñoâi khi hoaït ñoäng gioáng ÑC thuaän chieàu khi gioù nheï vaø thay ñoåi. Nhö vaäy, ÑCG coù theå ñi voøng quanh thaùp ñeå tìm höôùng gioù cho chuùng. Maëc khaùc, thaùp gaây ra söï che chaén phaù vôû doøng khoâng khí qua caùc caùnh khi chuùng ñöôïc ñaët sau thaùp, ñieàu naøy laøm giaûm hieäu suaát, taêng khaû naêng gaùnh naëng vaø phaùt ra ñaëc tính aâm thanh gaây nhieãu.

Moät baát lôïi khaùc ñaùng keå cuûa ÑC ngöôïc chieàu laø khoù ñieàu khieån leäch höôùng ôû toác ñoä gioù cao vì rotor luoân luoân baùm theo höôùng gioù.

Vieäc baûo veä caùc loaïi ñoäng cô naøy ôû toác ñoä gioù cao caùch chung nhaát laø ñònh höôùng 900 vôùi höôùng gioù. Nhöõng loaïi coù moät ñuoâi laùi ñieàu khieån höôùng rotor coù theå cuïp caùnh laïi vaø rotor seõ sôùm di chuyeån ra ngoaøi höôùng gioù, chuùng hoaït ñoäng ñieàu khieån moät caùch cô khí ñöa tua-bin ra ngoaøi höôùng gioù. Ngoaøi ra chuùng coøn coù nhöõng cô caáu khaùc cho baûo veä chuùng trong ñieàu kieän gioù baõo.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Maëc duø ñuo

i caùnh laùi laø thieát bò hieäu quaû vaø ñôn giaûn ñoái vôùi ñieàu khieån treäch höôùng, chuùng ñöôïc giôùi haïn ñoái vôùi nhöõng ÑCG coù ñöôøng kính < 10m (33 feet). Ñoái vôùi kích thöôùc lôùn hôn ñuoâi caùnh laùi trôû neân quaù khoù khaên, do ñoù, ñoái vôùi nhöõng maùy coâng suaát lôùn thöôøng phaûi söû ñuïng moät moâtô ñieän hoaëc nhöõng ñuoâi caùnh quaït caàn thieát ñeå ñònh höôùng cho rotor.

SHAPE \* MERGEFORMAT

8.2.2 Loaïi Truïc Ñöùng

Thuaän lôïi chuû yeáu cuûa ÑCGù truïc ñöùng hieän ñaïi qua baûn sao truyeàn thoáng cuûa chuùng laø chuùng coù tính moïi höôùng – chuùng saün saøn chaáp nhaän vôùi baát kyø höôùng gioù naøo. Ñieàu naøy ñôn giaûn trong thieát keá vaø loaïi tröø nhöõng vaán ñeà ñöôïc ñaët leân bôûi löïc hoài chuyeån treân rotor cuûa nhöõng maùy thoâng thöôøng nhö caùc tua-bin tröôït theo höôùng gioù. Truïc quay ñöùng cho pheùp vieäc laép ñaët maùy phaùt vaø hoäp soá taïi maët ñaát. Ñaây laø neùt ñaët tröng caàn xem xeùt ñeå ñaùnh giaù vôùi vieäc phaûi laép moät tua-bin gioù thoâng thöôøng ôû ñoä cao 80 feet (25 m) khoûi maët ñaát neáu coù moät traän baõo tuyeát to lôùn.

Nhöõng tua-bin truïc ñöùng vaø nhöõng loaïi gioáng chuùng coù theå ñöôïc chia thaønh hai nhoùm chuû yeáu : nhoùm söû duïng löïc khaùng khí ñoäng löïc hoïc ñeå laáy coâng suaát töø gioù vaø nhoùm söû duïng löïc naâng (hình 8.4) töø moät caùnh chong choùng. Hôn nöõa, coù theå chia nhoû ra nhöõng VAWT söû duïng nhöõng caùnh chong choùng vôùi daïng caùnh thaúng ñöùng vaø daïng caùnh cong. Hình daïng ñôn giaûn nhaát laø söû duïng hai hay nhieàu hôn caùc caùnh thaúng gaén lieàn vôùi hai ñaàu muùt cuûa thanh ngang naèm ngang. Ñieàu naøy laøm cho rotor coù daïng moät hình chöõ H roäng lôùn vôùi caùc caùnh hoaït ñoäng nhö thaúng goùc cuûa chöû H. Nhöng khoâng may maén laø hình daïng naøy cho pheùp nhöõng löïc ly taâm gaây ra öùng suaát uoán cong raát maõnh lieät treân caùc caùnh taïi ñieåm maø chuùng ñöôïc noái.

Naêm 1920, nhaø phaùt minh D.G.M Darrieus ngöôøi Phaùp ñaõ ñöôïc caáp baèng saùng cheá moät ÑCG gioù tinh vi hôn giaûi quyeát ñöôïc haïn cheá naøy. Thay vì söû duïng nhöõng caùnh ñöùng, oâng ta gaén nhöõng caùnh cong ñeán rotor. Khi tua-bin ñang hoaït ñoäng nhöõng caùnh cong seõ giöõ hình thöùc cuûa sôïi daây thöøng xoay troøn giöõ vöõng taïi caû hai ñieåm cuoái. Hình daïng Troposkein naøy chi phoái löïc ly taâm xuyeân suoát chieàu daøi cuûa caùnh höôùng tôùi caùc ñieåm noái, vì vaäy, öùng suaát ñöôïc taïo trong caùnh nhieàu hôn söï uoán cong. Bôûi vì caùc vaät lieäu thöôøng chòu öùng suaát toát hôn söï uoán cong, caùc caùnh coù theå nheï hôn ñoái vôùi cuøng ñoä beàn vaø hoaït ñoäng vôùi vaän toác cao hôn caùc caùnh thaúng ñöùng. Maëc duø hình daïng ( hoaëc Eggbeater laø chung nhaát, nhöng Darrieus vaãn nghó ra nhieàu daïng khaùc nhau bao goàm Delta, Diamond, vaø Y.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Maëc haïn cheá cuûa turbin Darrieus laø khoâng bao giôø töï khôûi ñoäng ñaùng tin caäy. Caùc caùnh coá ñònh goùc nghieâng cuûa chuùng khoâng theå ñieàu khieån rotor theo toác ñoä hoaït ñoäng töø söï ngöng hoaït ñoäng, tröø phi caùc caùnh ñöôïc chænh laïi vaøo ñuùng vò trí thích hôïp töông öùng vôùi höôùng gioù. Ñieàu naøy khoâng nhaát thieát laø moät haïn cheá traàm troïng. Nhöng ñeå coù khaû naêng töï khôûi ñoäng nhieàu nhaø nghieân cöùu ôû nhöõng nöôùc naøy vaø ôû khaép nôi ñaõ trôû laïi hình daïng rotor chöõ H. Bôûi vieäc söû duïng caùnh ñöùng chuùng coù theå thay ñoåi goùc nghieâng caùnh khi caùc caùnh ñi vaøo quyõ ñaïo voøng quanh truïc rotor (caùc caùnh döïa vaøo rotor Darrieus ñöôïc gaéng moät caùch cöùng nhaéc ñeán oáng moment xoaén hoaëc truïc trung taâm) . Noù cuõng ñöôïc bieát nhö laø moät Giromill hay Cyclotua-bin.

Rotor chöõ H coù moät thuaän lôïi raát quan troïng hôn kieåu Darrieus laø noù baét gioù nhieàu hôn. Dieän tích chaén cuûa moät rotor chöõ H laø moät hình chöû nhaät. Ñoái vôùi nhöõng ÑC gioù cuøng kích thöôùc – ñoä cao vaø ñöôøng kính – rotor chöõ H queùt dieän tích nhieàu hôn daïng moät ellipse.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Löïc naâng vaø löïc khaùng

Moät ÑCG duø truïc ngang hay truïc ñöùng ñeàu phuï thuoäc vaøo hai nguyeân lyù khí ñoäng löïc ñeå nhaän ñöôïc coâng suaát töø gioù : löïc naâng hoaëc löïc khaùng (Hình 8.4)

ÑCG söû duïng löïc khaùng (löïc cuøng phöông vôùi höôùng gioù bieåu kieán) coù caùc caùnh daïng ngaên, cong, daïng ‘cup’ ñeå quay rotor. Caû hai thieát bò ño gioù daïng ‘cup’ vaø ‘Panemone’(saûn phaåm cuûa Sandia_Myõ) ñaëc tröng cho nhöõng thieát bò khaùng. Trong moãi höôùng gioù ñôn thuaàn ñaåy vaøo ‘cup’ hay caùnh, taùc ñoäng löïc ñeán ñeå quay rotor. Ngöôïc laïi, ÑCG söû duïng löïc naâng (vuoâng goùc vôùi höôùng gioù bieåu kieán) söû duïng nhöõng caùnh chong choùng ñeå naâng caùnh quay rotor.

8.3 Caùc öùng duïng cuûa TUA-BIN gioù

Hieäu suaát cuûa moät ÑCG döôùi hình thöùc naêng löôïng cô coù theå ñöôïc söû duïng moät caùch tröïc tieáp vaø thuaän tieän ñeå bieán ñoåi naêng löôïng döôùi daïng khaùc.

Bôm nöôùc laø öùng duïng chung nhaát cuûa maùy xay gioù. Maùy xay toác ñoä thaáp coù theå tröïc tieáp söû duïng ñeå chaïy bôm pitoâng. Maùy xay toác ñoä cao ñoøi hoûi hoäp soá daønh rieâng ñeå truyeàn ñoäng bôm pittoâng. Coái xay gioù cuõng coù theå söû duïng ñeå bôm nöôùc ñeán hoà chöùa cuûa nhaø maùy ñieän hydroâ; naêng löôïng gioù trong tröôøng hôïp naøy phuïc vuï laøm ñaày laïi hoà nöôùc chính vaø naâng leân toång soá coâng suaát phaùt ñieän.

Saûn xuaát ñieän laø moät öùng duïng quang toïng khaùc cuûa naêng löôïng gioù. Coù hai giaûi phaùp ñaït ñeán : boä saûn xuaát ñieän D.C caù nhaân coâng suaát nhoû khoaûng 20KW, vaø maùy phaùt ñieän A.C taäp trung söû duïng nhieàu maùy xay gioù hoaëc nhöõng maùy xay gioù lôùn. Maùy phaùt ñieän D.C nhoû söû duïng cho nhöõng hoaït ñoäng cuûa thieát bò D.C, cuõng coù theå duøng cho nhöõng thieát bò A.C baèng caùch söû duïng boä nguoàn döï tröõ phuø hôïp vaø boä bieán ñoåi. Boä coâng suaát A.C qui moâ lôùn thoâng thöôøng ñöôïc lieân keát ñeán maïng söû duïng; söï quan taâm toaøn caàu hieän nay veà naêng löôïng gioù haàu heát cho nhöõng loaïi maùy xay gioù kieåu naøy.

Moät öùng duïng quan troïng khaùc cuûa naêng löôïng gioù trong töông lai coù theå saûn xuaát khí hydroâ töø ñieän phaân nöôùc. Khí hidroâ laø moät nhieân lieäu saïch cho saûn xuaát nhieät hoaëc chaïy caùc ñoäng cô ñoát trong.

Moät coái xay gioù cuõng coù theå ñöôïc söû duïng cho tuû laïnh vaø bôm nhieät cho caùc hieäu öùng nhieät vaø laøm laïnh töông öùng. Hieäu öùng laøm laïnh coù theå ñöôïc söû duïng cho söï öôùp laïnh trong nhöõng vuøng xa xoâi, trong khi hieäu öùng nhieät coù theå söû duïng cho nhöõng nhaø kính, laøm khoâ nhanh vuï muøa,...

Chöông 9

*************************************************************************

Caùc nhaø maùy ñieän söû duïng caùc tua-bin chaïy baèng nöôùc, khí, hoaëc hôi nöôùc, vaø ñoái vôùi caùc traïm phaùt ñieän diesel (vaø moät soá loaïi khaùc), söï phaân phoái ñieän ñöôïc ñieàu chænh vaø ñöôïc laøm thích hôïp vôùi yeâu caàu cuûa thieát bò tieâu thuï cuoái cuøng (hình 9.1.a). Ngöôïc laïi, heä thoáng bieán ñoåi cuûa moät tua-bin gioù phuï thuoäc vaøo caùc taùc ñoäng beân ngoaøi (hình 9.1.b), söï phaân phoái ñieän coù theå bò aûnh höôûng bôûi söï thay ñoåi toác ñoä gioù, hoaëc caùc heä soá cô phuï thuoäc nhö laø söï phaù vôû doøng khoâng khí xung quanh thaùp, hoaëc caùc trình traïng suy yeáu cuûa löôùi do caùc bieán thieân cuûa taûi.

Caùc tha

CAÁU TRU

Sau ñaây laø söï keát noái chính vôùi hieäu öùng cô keát hôïp cuûa caùc thaønh phaàn ñieän vaø caùc ñaëc tính hieäu suaát khaùc nhau cuûa chuùng. Vôùi caùch boá trí trong voû nhö hình 9.2, söï thieát keá chính xaùc laøm cho caùc aûnh höôûng cuûa thaùp vaø cuûa thieát bò ñieàu khieån phaûn öùng vôùi söï thay ñoåi höôùng gioù coù theå ñieàu khieån rieâng reõ, hoaëc söï thay ñoåi toác ñoä gioù. Sô ñoà khoái ñöôïc cho ôû hình 9.3, cho thaáy caùc lieân keát giöõ caùc thaønh phaàn quan troïng vaø caùc giai ñoaïn bieán ñoåi naêng löôïng keát hôïp. Sô ñoà khoái naøy cuõng cho yù töôûng veà caùch hoaït ñoäng coù theå ñöôïc taùc ñoäng bôûi caùc quaù trình ñieàu khieån vaø giaùm saùt. Sau ñoù, caùc vò trí trung taâm chieám giöõ bôûi maùy phaùt giöõ vai troø quan troïng ñaëc bieät.

Caùc vaán ñeà lieân quan bao goàm tính chaát vaät lyù cuûa moät heä thoáng haáp thu naêng löôïng gioù vaø söï bieán ñoåi cuûa naêng löôïng cô thaønh naêng löôïng ñieän baèng maùy phaùt, caùc caùch moment cô ñieàu khieån trong khoái truyeàn ñoäng khi maùy phaùt ñöôïc keát noái vôùi löôùi, söï thieát keá caùc maùy phaùt phuø hôïp cho caùc tua-bin gioù, caùc hieäu öùng keát noái, cuõng nhö söï ñieàu chænh caùc tua-bin trong hoaït ñoäng coâ laäp vaø trong söï hoaït ñoäng löôùi, daãn ñeán khaû naêng taän duïng caùc ñieàu kieän bôûi löôùi vaø hoä tieâu thuï.

Hình 9.3 caùc caáu truùc chöùc naêng cho toaøn boä heä thoáng WPP, hoaëc cho cho caùc loaïi ñaëc bieät coù theå ñöôïc phaùt trieån. Vôùi söï hoå trôï cuûa caùc sô ñoà khoái ñôn giaûn, caùch maø trong ñoù caùc thaønh phaàn chuû yeáu cuûa caùc WPP laøm vieäc vaø taùc ñoäng laãn nhau ñöôïc hieåu deã daøng hôn.

ÔÛ hình (9.4.a) Boä bieán ñoåi naêng löôïng gioù coù theå thay ñoåi ñöôïc goùc nghieâng caùnh (goïi laø ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh), cho pheùp söï ñieàu khieån tua-bin tröïc tieáp. Bôûi vieäc thay ñoåi goùc nghieâng caùnh laøm cho naêng löôïng hay moment cuûa rotor bò taùc ñoäng nhö hình 9.10. Trong kieåu bieán ñoåi naøy, toác ñoä quay ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï hôïp nhaát cuûa söï khaùc nhau giöõa moment tua-bin vaø moment maùy phaùt, tính ñeán khoái löôïng quay (hay thôøi haèng cô ), coù theå aûnh höôûng vaøo taát caû caùc möùc hieäu suaát – tôùi möùc khi naêng löôïng ñuû hieäu löïc. Cho neân ñieàu khieån goùc nghieâng caùc caùnh rotor laøm noù coù theå ñieàu chænh söï haáp thu naêng löôïng. Trong caùch naøy, söï töông thích vôùi nhu caàu hoä tieâu thuï coù theå ñaït ñöôïc, cuõng laø moät bieän phaùp an toaøn trong ñieàu kieän gioù baõo.
SHAPE \* MERGEFORMAT

hình (9.4.b) laø Boä ñieàu khieån laøm leäch toaøn boä caùc caùnh rotor ñeå giôùi haïn coâng suaát haáp thu (goïi laø ñieàu chænh höôùng rotor), toác ñoä rotor ñöôïc ñieàu khieån cöùng bôûi moment taûi cuûa maùy phaùt ñoàng boä lieân keát vôùi chuùng, thöôøng coù kích thöôùc lôùn. Khi söùc gioù taêng treân möùc ñoä ñònh möùc, löu löôïng gioù qua caùc caùnh rotor chæ cho pheùp ñaït ñöôïc moät phaàn, neân naêng löôïng haáp thu cuûa tua-bin bò giôùi haïn döôùi möùc ñònh möùc.

Do ñoù, coâng duïng caùc maùy phaùt coù toác ñoä thay ñoåi ñöôïc trong caû hai heä thoáng ñieàu chænh treân cho pheùp laøm giaûm söï taêng taûi ñoät ngoät vaø môû roäng phaïm vi vaän haønh. Vieäc thieát laäp moät toác ñoä quay chuaån cho pheùp ñeán gaàn vôùi ñaëc tuyeán hieäu suaát toát nhaát. Ví duï, trong tröôøng hôïp ôû nhöõng nôi taûi quaù ñoä taêng cuïc boä caàn phaûi ñöôïc ñieàu chænh, coù theå taùc ñoäng moment truyeàn ñoäng cuûa tua-bin hieäu chænh höôùng rotor laøm thay ñoåi toác ñoä quay cuûa maùy phaùt.
SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï dieãn giaûi chi tieát veà maùy phaùt vaø nhöõng thaûo luaän veà vaán ñeà ñieàu chænh tua-bin gioù ñoøi hoûi moät kieán thöùc veà quaù trình vaät lyù vaø nhöõng luaät toaùn hoïc bao haøm toaøn boä heä thoáng bieán ñoåi.

Cuõng nhö hình 9.6, caùc caùnh cuûa rotor tua-bin gioù haáp thu naêng löôïng töø söï chuyeån ñoäng cuûa doøng khoâng khí, bieán ñoåi noù thaønh naêng löôïng quay ñeå truyeàn qua moät boä truyeàn ñoäng (truïc, caùc khôùp ly hôïp vaø hoäp soá) tôùi rotor cuûa maùy phaùt. Ñieän naêng töø maùy phaùt ñöôïc cung caáp qua moät heä thoáng bao goàm caùc thieát bò coâng taéc vaø baûo veä ; caùc caàu chì vaø caùc maùy bieán aùp tôùi löôùi chính, tôùi thieát bò tieâu thuï cuoái cuøng hoaëc tôùi moät vaøi phöông tieän döï tröõ. Trong söï ñieàu khieån caùc thaønh phaàn heä thoáng töông xöùng, söï chuù yù ñaëc bieät phaûi ñöôïc cho tôùi moment truyeàn ñoäng hoaëc ñaëc tính hieäu suaát, caùc caáu truùc cô baûn vaø söï caàn thieát hoaït ñoäng ñeå giôùi haïn toác ñoä tua-bin, vôùi caùc hieäu öùng phaûn öùng cuûa söï truyeàn treân tua-bin.

MOMENT TRUYEÀN ÑOÄNG VAØ HIEÄU SUAÁT ROTOR

Khaùc vôùi nhöõng coái xay gioù ngaøy xöa, tua-bin gioù hieän ñaïi söû duïng maùy phaùt ñieän coù rotor toác ñoä nhanh. Moät vaøi caùnh daïng söû duïng löïc naâng vôùi caùc beà maët nghieâng coù tyû soá löïc naâng - khaùng cao ñaït ñöôïc hieäu suaát cao hôn nhieàu so vôùi loaïi rotor chæ söû duïng löïc khaùng tröôùc ñoù. Cuõng coù theå do söï bieán ñoåi hieäu suaát cuûa chuùng nhanh choùng. Nhö vaäy, trong ñieàu kieän ñuû gioù caùc tua-bin coù theå ñaït ñeán gaàn vôùi nhöõng hoï ñaëc tính hieäu suaát cuûa nhöõng traïm naêng löôïng thoâng thöôøng.

Söï khaûo saùt ñaëc tính vaän haønh cuûa moät boä bieán ñoåi naêng löôïng gioù, caàn phaûi xaùc ñònh caùc hieäu öùng quan troïng treân tua-bin, baét ñaàu vôùi löïc treân caùc caùnh rotor hoaëc treân caùc dieän tích beù cuûa chuùng, vaø luùc ñoù suy ra nguoàn goác moment truyeàn ñoäng höõu duïng vaø coâng suaát ñaàu ra töông öùng.

9.3.1 Caùc Ngoõ Vaøo Vaø Ra Cuûa Moät Tua-bin Gioù

Ñeå moâ hình toång theå coâng suaát hoaëc moment cuûa moät tua-bin gioù, chuùng ta coù theå xem sô ñoà khoái ‘moment truyeàn ñoäng’ ôû Hình 9.4.a nhö laø moät caáu truùc ñôn coù nhöõng ngoõ vaøo vaø nhöõng ngoõ ra nhö hình 9.5 :

Ñieàu naøy coù theå ñöôïc phaân ra töøng nhoùm döïa vaøo :

Söï ñoäc laäp soá löôïng ngoõ vaøo toác ñoä gioù, maø xaùc ñònh naêng löôïng vaøo, nhöng chuùng coù theå hoaït ñoäng cuøng thôøi gian nhö moät löôïng giao thoa.

Soá löôïng ngoõ vaøo ñaëc tröng cuûa ñoäng cô, xuaát hieän ñaëc bieät töø caáu truùc hình hoïc rotor vaø söï laép ñaët.

Traïng thaùi coù theå thay ñoåi toác ñoä tua-bin, goùc nghieâng caùnh rotor, phaùt sinh töø heä thoáng truyeàn cuûa boä bieán ñoåi coâng suaát gioù hoaøn chænh.

Soá löôïng ngoõ ra cuûa tua-bin, nhö laø : coâng suaát, moment truyeàn ñoäng, maø chuùng coù theå ñöôïc ñieàu khieån baèng vieäc thay ñoåi soá löôïng ngoõ vaøo cuûa 3 coång.

Naêng löôïng hay moment tua-bin gioù coù theå xaùc ñònh baèng nhieàu caùch. Caùch toát nhaát coù theå thu ñöôïc baèng caùch ñeå yù ñeán ñoäng löôïng truïc vaø xung löôïng xuyeân taâm cuûa doøng khoâng khí, hoaëc cuûa “oáng khoâng khí” voâ haïn ñöôøng kính beù, vieäc va chaïm treân nhöõng caùnh rotor, hoaëc nhöõng thaønh phaàn cuûa noù, vì vaäy, cho pheùp xaùc ñònh caùc ñieàu kieän doøng khoâng khí cuïc boä vaø nhöõng löïc höõu duïng hoaëc hoaït ñoäng quay treân caùc caùnh tua-bin. Söï tính toaùn cô baûn döïa vaøo söï löu thoâng vaø söï phaân boá gioù xoaùy treân caùc caùnh tua-bin, cho pheùp öùng duïng giaûi thuaät ñaïo haøm bôûi ñònh lyù Biot-Savart, ôû ñaây chuùng chöa ñöôïc ñeå yù ñeán.

SHAPE \* MERGEFORMAT

9.3.2 Söï Haáp Thuï Coâng Suaát Töø Doøng Khoâng Khí

Xeùt söï chuyeån ñoäng cuûa khoái khí vôùi theå tích Va qua dieän tích queùt cuûa caùnh rotor (hình 9.6).

Naêng löôïng ñöôïc haáp thuï töø moät theå tích khí Va vôùi tieát dieän A1 vaø vaän toác (1 töø xa thoåi tôùi moät tua-bin ngöôïc chieàu , maø keát quaû laø söï suy giaûm toác ñoä cuûa luoàng khoâng khí sau khi qua khoûi dieän tích maët queùt A2 öùng vôùi vaän toác (2 cuûa rotor ôû phía tröôùc tua-bin vôùi vaän toác (3 ((3 < (1) vôùi söï töông xöùng laøm roäng hôn vôùi tieát dieän A3, coù theå bieåu dieãn naêng löôïng haáp thuï naøy baèng coâng thöùc :

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

(9.1)

Do ñoù, coâng suaát gioù coù theå tính qua coâng thöùc sau :

(9.2)

EMBED Equation.3

(9.3)

(vì tính trong moät ñôn vò theå tích neân dieän tích ñaùy ñöôïc tính laø AR vaø chieàu cao laø (2)

EMBED Equation.3

(9.4)

Do ñoù, söï haáp thuï naêng löôïng vaø ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa tua-bin ñöôïc quyeát ñònh bôûi : dieän tích hieäu quaû AR, toác ñoä gioù, vaø söï bieán thieân cuûa noù. Vì theá, naêng löôïng cuûa tua-bin coù theå bò taùc ñoäng bôûi tieát dieän maët caét thay ñoåi vaø nhöõng ñieàu kieän thay ñoåi cuûa doøng khoâng khí ñoái vôùi heä thoáng rotor.

EMBED Equation.3

(9.5)

Ñaït

EMBED Equation.3

(9.6)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Giaù trò tyû leä cuûa coâng suaát PW ñöôïc haáp thuï bôûi tua-bin maø khoái khí di chuyeån laø :

Döïa vaøo coâng thöùc tính ñoäng naêng cuûa vaät coù khoái löôïng m chuyeån ñoäng vôùi vaän toác (1, ta coù :

EMBED Equation.3

maø : m = (AR(1

neân :

nhöng ñoäng naêng W trong moät ñôn vò thôøi gian 1giaây cuõng chính laø coâng suaát P0 cuûa luoàng gioù, do ñoù :

EMBED Equation.3

(giaù tr

Döôùi ñieàu kieän löu löôïng khoâng khí khoâng ñoåi taïi vò trí ñaët tua-bin, ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc heä soá khoâng thöù nguyeân (goïi laø heä soá coâng suaát) :

EMBED Equation.3

(9.8)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Töø coâng thö

c (9.5), (9.7), (9.8) ta thaáy heä soá coâng suaát ñaït cöïc ñaïi : cpmax=16/27=0.593 töùc 59.3% , nhö vaäy moät keát luaän quan troïng töø coâng thöùc Betz laø hieäu suaát cuûa baát kyø moät tua-bin gioù naøo cuõng khoâng theå vöôït qua giaù trò hieäu suaát lyù thuyeát laø 59.3% (cuõng gioáng nhö hieäu suaát carno trong nhieät ñoäng hoïc) trong thöïc teá hieäu suaát caùc tua-bin chæ ñaït khoaûng 60 – 70% hieäu suaát Betz.

9.3.3 Xaùc Ñònh Coâng Suaát–Moment Truyeàn Ñoäng Cuûa Tua-bin Baèng Phöông Phaùp Vi Phaân

Xeùt dieän tích vi phaân :

dAR = 2 ( r dr (9.9)

ÔÛ ñieàu kieän chuaån khoâng ñoåi tyû leä löu löôïng khoái khoâng khí dm coù quan heä :

EMBED Equation.3

(9.10)

dA1(1ax = ρdA2(2ax = ρdA3(3ax (9.11)

Suy ra : dm = 2 ( ( r (2ax dr (9.11’)

Löïc haõm cuûa truïc khoâng khí töø (1ax tôùi (3ax coù theå nhaän ñöôïc töø toån thaát ñoäng löôïng töø luùc vaøo ñeán luùc ra ñöôïc cho bôûi :

EMBED

D Equation.3

ÔÛ khu vöïc rotor, öùng duïng ñònh lyù Froude :

EMBED Equation.3

(9.13)

dFax = 4 ( ( r dr (2ax ( (1ax - (2ax ) (9.14)

Söï thay ñoåi ñoäng löôïng cuûa thaønh phaàn tieáp tuyeán cuõng ñöôïc xaùc ñònh töông töï :

EMBED Equation.3

(9.15)

Lö

c tieáp tuyeán ñöa khoâng khí vaøo doøng khoâng khí xoaùy , nhaän ñöôïc töø :

((1t = 0) (9.16)

hay aùp duïng :

dFt = - 2 ( r dr (2t (2ax (9.17)

Töø phöông trình 9.14; 9.17 cho thaáy löïc phuï thuoäc vaøo baùn kính, vaøo truïc quay vaø doøng khoâng khí tieáp xuùc taïi tua-bin ; vaø löïc taùc ñoäng vaøo caùnh rotor laø maïnh nhaát.

Ñeå hieåu roõ hôn veà quaù trình vaät lyù, ta khaûo saùt moät söï tính toaùn treân moät caùnh rotor ñôn. Vaø söï tính toaùn nhieàu caùnh cho tua-bin (vôùi soá caùnh z = 2,3 hoaëc 4 caùnh) ñöôïc söû duïng bôûi vieäc môû roäng phöông phaùp naøy.

ÔÛ hình 9.6 cho thaáy taùc ñoäng doøng khoâng khí khaùc nhau vôùi goùc nghieâng cuûa caùnh khaùc nhau phuï thuoäc vaøo baùn kính cuûa caùnh (Hình 9.7)

Söï keát hôïp hieäu quaû caùc thaønh phaàn vaän toác vaø löïc toång hôïp ñöôïc trình baøy cuï theå ôû moät caùnh ñôn ñöôïc cho ôû hình 9.8. Giaù trò toång (löïc, moment, coâng suaát) tính ñöôïc döïa vaøo söï hôïp nhaát caùc giaù trò töông öùng qua baùn kính cuûa caùnh, hay döïa vaøo söï toång hôïp caùc thaønh phaàn maët caét rieâng bieät cuûa caùnh.

Xeùt moät hình vieân phaân baùn kính r cuûa moät caùnh rotor quay vôùi vaän toác goùc (R traûi qua hai doøng khoâng khí do söï giaûm toác ñoä gioù khi qua dieän tích queùt :

EMBED Equation.3

(9.18)

vaø do toác ñoä cuûa phaàn töû quay vôùi baùn kính r ñaõ cho :

(9.19)

EMBED Equation.3

(9.20)

Thaønh phaàn löïc khaùng :

(9.21)

ng choáng laïi moment cuûa caùnh rotor, trong khi moät löïc tröïc giao naâng tröïc tieáp :

EMBED Equation.3

(9.22)

duïng nhö moät thaønh phaàn gia toác, keát quaû löïc taùc duïng vaøo hình vieân phaân do nhöõng thaønh phaàn löïc naâng vaø khaùng laø :

EMBED Equation.3

(9.23)

EMBED Equation.3

(9.24)

vaø moät löïc eùp cuûa truïc treân moät caùnh rotor vaø truïc baùnh xe :

(9.25)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Theo ñoù, vaän toác ñænh cuûa caùnh vaø gioù töông öùng veà cô baûn thì phuï thuoäc vaøo :

Goùc nghieâng caùnh ( cuûa phaàn töû caùnh vôùi maët phaúng quay hoaëc goùc ( so vôùi truïc rotor

Goùc quyõ tích ( cuûa söï coâng kích giöõa vaän toác toång hôïp cuûa gioù vaø daây cung cuûa caùnh.

Heä soá löïc naâng vaø khaùng (cL, cD) cuûa maët phaúng nghieâng cuûa caùnh(hình 9.9), töø soá Reynolds vaø töø beà maët goà gheà cuûa caùnh neân ñöôïc boû ñi ôû ñaây nhö söï aûnh höôûng caùc doøng khoâng khí leäch bôûi goùc hình noùn, …

Moment truyeàn ñoäng cuûa tua-bin khí ñöôïc cho bôûi :

EMBED Equation.3

(9.26)

e

xaùc ñònh löïc, caàn thieát phaûi xaùc ñònh quyõ tích vaän toác gioù (2 taïi rotor hoaëc quan heä giaûm toác ñoä vôùi (1 .

Söï toån thaát gioù xoaùy ôû bieân caùnh, nguyeân nhaân chính laø do doøng chaûy quanh ñænh vaø voøm caùnh gaây ra moät tröôøng gioù xoaùy xuoâi theo cuûa rotor, coù theå aùp duïng nhaân toá hieäu chænh ñoái vôùi ñænh caùnh laø :

EMBED Equation.3

(9.27)

(9.28)

EMBED Equation.3

(9.29)

cho pheùp taùc ñoäng töï do cuûa gioù xoaùy ôû bieân ñöôïc dieãn taû vôùi tính chính xaùc ñaày ñuû. Khi toác ñoä gioù giaûm do tua-bin gioù ñaët ôû vò trí raát cao, moät tröôøng gioù xoaùy quaån phaùt trieån xuoâi theo ñoäng cô. Trong moät vaøi ñoäng cô, khi nhöõng vuøng caùnh phía ngoaøi ñang chaïy trong laân caän cuûa vaän toác caét döôùi (‘cut-in’), ñieàu naøy phaûi ñöôïc chuù yù ñeán. Neáu caàn thieát coù theå aùp duïng caùc xaáp xæ khaùc nhau theo kinh nghieäm.

Phöông phaùp tính toaùn ôû treân ñem laïi keát quaû raát toát phuø hôïp vôùi thöïc teá. Taát nhieân, söï coá gaéng caàn ñeå xaùc ñònh nhöõng ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa tua-bin hoaëc ñeå khaûo saùt tính chaát cuûa WPP laø to lôùn. Caùc öôùc löôïng raát ñaùng tin caäy cuûa hieäu suaát vaän haønh coù theå ñaït ñeán baèng nhieàu phöông phaùp tính toaùn maø sai soá chæ vaøi phaàn traêm. Ñoái töôïng nghieân cöùu xa hôn laø phöông phaùp ñôn giaûn hoùa moät caùch caån thaän vôùi sai soá cho pheùp naèm trong giôùi haïn ñònh tröôùc. Vieäc baét ñaàu vôùi phöông phaùp laøm chi tieát ôû treân, nhieàu khaû naêng khaùc nhau ñöôïc nhìn nhaän vôùi muïc tieâu laøm giaûm söï khoù khaên trong tính toaùn trong khi vaãn giöõ sai soá trong phaïm vi chaáp nhaän ñöôïc (ví duï :2.5%). ÔÛ möùc ñoä naøy ñeå keát thuùc phöông phaùp hoaøn thieän laø so saùnh vôùi söï ñôn giaûn hoùa ñaõ choïn cho hai tua-bin gioù vôùi kích thöôùc khaùc nhau ( 12.5m vaø 16m), ñöôïc phaân thaønh 50 phaàn töû caùnh.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï khaûo saùt naøy ñöôïc trình baøy nhö sau :

Trong tính toaùn söï suy giaûm ñeán vaän toùc gioù (2 taïi tua-bin, hieäu öùng gioù xoaùy coù theå ñöôïc boû qua. Döôùi nhöõng ñieàu kieän hoaït ñoäng, quan heä sai soá vôùi phöông phaùp chính xaùc nhoû hôn 2.5%.

Trong vieäc xaùc ñònh söùc eùp ñoái vôùi caùc maùy coù goùc nghieâng caùnh rotor thay ñoåi ñöôïc, coù theå sai soá vaãn trong cuøng giôùi haïn trong khi boû qua thaønh phaàn löïc khaùng. Caùc maùy ñieàu chænh höôùng rotor vaãn coøn ñang nghieân cöùu.

Caùc toån thaát ñænh caùnh vaø truïc baùnh xe coù theå ñöôïc xaáp xæ cuøng möùc ñoä cuûa vieäc söû duïng tính chính xaùc toác ñoä gioù ñöôïc cho (1 thay vì phaûi laëp ñi laëp laïi ñeå xaùc toác ñoä gioù (2 taïi rotor trong vieäc xaùc ñònh sin (, hay :

EMBED Equation.3

(9.30)

Nhaân toá suy giaûm ñöôïc xaùc ñònh chæ moät laàn cho moãi yeáu toá caùnh theo ñieàu kieän hoaït ñoäng rieâng cuûa noù luùc baét ñaàu cho vieäc laëp.

EMBED Equation.3

(9.31)

Coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng luaät Simpson :

(9.32)

n = 20 (9.33)

nghóa laø 21 ñieåm. Vì doøng chaûy quanh caùc ñænh vaø goùc caùnh, luùc ñoù, giaù trò bieân :

dM0 = dMn = 0 (9.34)

Vieäc söû duïng phöông phaùp ñôn giaûn naøy, moät söï suy giaûm ñaùng keå thôøi gian tính toaùn maø sai soá xung quanh 1% coù theå ñaït ñöôïc do :

Söï môû roäng daõy haøm sieâu vieät caên vaø arctan.

Söï xaáp xæ phöông trình cöïc tieát dieän caùnh : cA = f(() daïng cuûa moät ña thöùc baäc ba.

Vieäc giaûi phöông trình baäc 3 baèng phöông phaùp Cardanic ñeå ñeå xaùc ñònh vaän toác gioù (2ax taïi tua-bin. Söï laëp ñi laëp laïi maát nhieàu thôøi gian trôû neân khoâng caàn thieát.

Luùc ñoù, nhöõng keát quaû ñöôïc veõ thaønh sô ñoà söû duïng thöôøng xuyeân bôûi ñaët tính cp - ( ( Hình 9.10 a,b).

Vì söï xaáp xæ baäc ba, phöông phaùp ñôn giaûn hoùa dieãn taû ôû ñaây coù giôùi haïn cuûa noù. Toác ñoä gioù bò giôùi haïn ôû caän döôùi vaø treân, noù khoâng coù trieån voïng nhö phöông phaùp phaàn töû caùnh. Thuyeát phaàn töû caùnh cuõng ñem laïi hieäu quaû khaùc ñaùng keå töø nhöõng pheùp ño ñöôïc ñem vaøo nhö nhöõng ñieàu kieän ñeå coù theå ñöôïc khoâi phuïc laïi trong giôùi haïn keát quaû.

Nhöõng nghieân cöùu naøy chæ ñöôïc tieán haønh cho 2 loaïi maùy, nhöng cho duø söï khaùc nhau veà kích thöôùc, soá caùnh, toác ñoä quay, daïng hình hoïc, ... beân trong dieän tích giôùi haïn daõy hoaït ñoäng cuûa maùy moät caùch khaét nghieät vôùi baát kyø söï khaùc nhau naøo cuõng coù theå ñöôïc tìm thaáy trong keát quaû tính toaùn . Ñaëc bieät nhöõng maùy nhoû hôn coù sai soá lôùn hôn 5%, vaø haàu nhö xaõy ra luùc toác ñoä gioù quaù thaáp hoaëc quaù cao. Tuy nhieân, phöông phaùp tính toaùn maïnh meõ thoâng duïng khoâng ñem laïi baát kyø döõ lieäu sai soá giôùi haïn chính xaùc döôùi caû hai ñieàu kieän naøy. Do ñoù, coù theå aùp duïng phöông phaùp naøy ñoái vôùi tua-bin gioù toác ñoä cao vôùi goùc nghieân caùnh thay ñoåi ñöôïc. Ñoái vôùi maùy ñieàu chænh höôùng moät vaøi söï giôùi haïn neân chôø khi giaûi löïc naâng söû duïng moät ña thöùc baäc ba coù theå ñem laïi sai soá ñaùng keå vôùi goùc taán cao ñöôïc söû duïng. Hôn nöõa, luùc ñoù thaønh phaàn löïc khaùng seõ aûnh trong vieäc xaùc ñònh söùc eùp.

SHAPE \* MERGEFORMAT

9.3.5 Moâ Hình Caùc Ñaëc Tính Tua-bin

Ñoái vôùi nhöõng nghieân cöùu taäp trung vaøo hieäu öùng cô-ñieän nhaát thôøi trong maùy naêng löôïng gioù, nhöõng thaønh phaàn cuûa daõy taàn soá ñöôïc khaûo saùt ñaûm nhieäm yù nghóa ñaëc bieät. Ñoáivôùi nhöõng moâ phoûng söï dao ñoäng hieäu suaát muïc tieâu trong khoái naêng löôïng gioù vaø nhöõng hieäu öùng taäp trung vaøo nhöõng traïm gioù, thôøi haèng giöõa daõy thieát laäp goùc nghieân caùnh vaø rotor quyeát ñònh. Caùc taàn soá hieäu quaû thay ñoåi töø 10(0.01 Hz.

Söï xaùc ñònh cô baûn hieäu suaát rotor, phöông trình (9.4, 9.7, 9.8) ñem laïi quan heä :

EMBED Equation.3

(9.35)

Tö
a

EMBED Equation.3

(9.36)

Neáu ñaëc tính hieäu suaát cp_( (xem hình 9.10), coù theå nhaän ñöôïc töø söï tính toaùn hoaëc töø caùc pheùp ño tröïc tieáp, caùc thoâng soá cuûa tua-bin cuõng coù theå ñöôïc moâ hình töø :

Nhöõng ñaëc tính phaân tích.

Caû hai phöông phaùp ñöôïc giaûi thích vaén taéc beân döôùi, ñeå cung caáp ngöôøi söû duïng baèng coâng cuï moâ phoûng vaø phaùt hoïa ñôn giaûn.

9.3.5.1 Xaùc ñònh heä soá hieäu suaát töø caùc daûi soá lieäu

Neáu ñaëc tính tua-bin nhö hình 9.10, hoaëc coù soá lieäu cho vieäc veõ sô ñoà cuûa chuùng, luùc ñoù, daûi soá lieäu coù theå ñöôïc taïo töø vieäc theå hieän caùc giaù trò khaùc nhau hay ñi tröïc tieáp vaøo chuùng. Luùc ñoù, nhöõng ñieàu naøy hình thaønh cô sôû cho tính toaùn hieäu suaát trong caùc moâ phoûng heä thoáng. Tính hôïp lyù trong keát quaû cuûa noù seõ ñöôïc ra baèng soá lieäu. Khi döõ lieäu ñuû coù theå ñöôïc thay theá, pheùp noäi suy tuyeán tính coù theå ñöôïc söû duïng ñeå ñi ñeán giaù trò trung gian, maëc duø, moät ñaïo haøm baäc hai thoâng thöôøng toát hôn cho nhöõng quaù trình ñang thöïc hieän.

SHAPE \* MERGEFORMAT

eå ñi ñeán moät boä soá lieäu hoaøn chænh cho vieäc ñieàu haønh moät tua-bin, caàn thieát phaûi môû roäng veõ caùc ñöôøng ñaëc tính. Bôûi vieäc môû roäng caùc ñöôøng cong ñaëc tính cho nhöõng goùc nhoû, ngay caû goùc baèng khoâng, hoaëc goùc lôùn vaø bôûi vieäc boå xung nhöõng ñaëc tính khoâng hoaøn chænh, nhöõng traïng thaùi hoaït ñoäng khoâng xaùc ñònh coù theå ñöôïc laãn traùnh. Ngoaøi ra, nhöõng ñaët tính cuûa moät tua-bin nhö laø caùc beà maët khoâng theå döï ñoaùn moät caùch chính xaùc, söï quyeát ñònh höõu ích vaø quaù trình dieãn bieán cuûa söï hoaït ñoäng trong nhöõng vò trí cöïc ñoä coù theå ñöôïc cho bieát hay ñöôïc suy luaän. Ñieàu naøy cho pheùp nhieàu phaàn meàm hoaït ñoäng coù hieäu quaû.

9.3.5.2 Hieäu suaát gaàn ñuùng bôûi pheùp phaân tích

Nhoùm ñöôøng cong cp-( ñaït ñöôïc baèng caùc pheùp ño hoaëc tính toaùn cuõng coù theå ñöôïc xaáp xæ trong hình thöùc ñoùng bôûi chöùc naêng khoâng tuyeán tính. Moät daïng coù theå nhaän ñöôïc töø :

EMBED Equation.3

(9.37)

Trong ñoù:

c4 = 0.022 c5 = 9.6 c6 = 0.17 (( / (W x = 2

coù theå söû duïng tua-bin ôû cheá ñoä 2, ôû ñaây (( = vaän toác gioù ; (W = vaän toác goùc cuûa tua-bin.

Hoaëc :

c4 = 0 c5 = 5 c6 = 21 / (i

vaø :

EMBED Equation.3

c vieäc söû duïng nhöõng nhaân toá thay ñoåi beù vôùi soá muõ x = 1.5;

Theo ñaëc tính ñöôï

c choïn, ñaëc tuyeán treân phaûi ñöôïc thay ñoåi ñeå ñaït ñöôïc moät söï moâ phoûng maùy chaëc cheõ trong caùc vaán ñeà. Tuy nhieân, ñeå quaûn lyù vieäc naøy ñoøi hoûi moät söï ñaàu tö lôùn veà thôøi gian vaø coâng söùc, ngay caû coù kinh nghieäm laâu naêm veà vieäc xaáp xæ.

9.3.5.3 Nhöõng maët nghieâng toác ñoä gioù, hieäu öùng thaùp vaø toån thaát truyeàn

ÔÛ treân cho raèng söï phaân phoái toác ñoä gioù qua beà maët dieän tích queùt laø haèng soá. Tuy nhieân, nhöõng maët phaúng nghieâng toác ñoä gioù daãn ñeán nhöõng toác ñoä gioù khaùc nhau taïi maët döôùi vaø taïi ñænh cuûa voøng quay caùnh(Hình 9.12), maø trong voøng cuoän ñem laïi töông öùng hieäu öùng doøng khí vaø hieäu suaát treân tua-bin. Hôn theá nöõa, nhöõng côn gioù maïnh vaø söï thay ñoåi toác ñoä gioù khoâng taùc ñoäng leân toaøn boä rotor trong cuøng khoaûnh khaéc.

SHAPE \* MERGEFORMAT

oái vôùi nhöõng toác ñoä gioù naèm trong daõy hoaït ñoäng cuûa tua-bin vaø vôùi khoaûng 4 m/s vaø lôùn hôn, toác ñoä gioù taïi moät ñoä cao ñöôïc cho coù theå tìm thaáy töø quan heä :

EMBED Equation.3

vôùi a = 0.14 – 0.17 (9.38)

ÔÛ ñaây : (10 toác ñoä gioù ñöôïc xaùc ñònh hoaëc tính toaùn cho ôû h10 = 10m, h = h(() töông öùng vôùi vò trí caùnh vaø a ñöôïc goïi laø soá muõ Hallman.

Theâm vaøo ñoù gradient toác ñoä thaúng ñöùng, söï taùc ñoäng nhôø vaøo boùng gioù cuûa thaùp hoaëc hieäu öùng nhöõng haøng caây chaén gioù laø nguyeân nhaân cuûa söï taùc ñoäng ñeán hieäu suaát vaø moment trong suoác quaù trình quay cuûa caùnh. Tuyø theo soá caùch (thöôøng hai hoaëc ba caùnh), ñoä cao cuûa tua-bin, vò trí rotor laø thuaän chieàu hay ngöôïc chieàu so vôùi thaùp, söï quaån gioù phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính thaùp vaø söï taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng xung quanh, caùc keát quaû coù theå raát khaùc nhau. Nhöõng thay ñoåi veà hieäu suaát hoaëc moment chæ coù theå xaùc ñònh tin caäy neáu nhöõng aûnh höôûng treân coù theå ñöôïc xaùc ñònh toát. Moät khi söï thay ñoåi toác ñoä gioù vöôït quaù söï quay cuûa caùnh ñöôïc xaùc ñònh hoaëc gioù haïn, söï thay ñoåi hieäu suaát hoaëc moment coù theå laø soá lieäu ñöa ra ñaëc tính hieäu suaát. Nhö laø moät söï xaáp xæ ñaàu tieân cho muïc ñích nghieân cöùu, trong suoát söï quay moät caùnh ñieàu kieän gioù taïi r=0.7R, töùc laø 70% baùn kính caùnh coù theå ñöôïc söû duïng.

Nhöõng tua-bin caùnh ñôn caùc möùc ñoä hieäu suaát hoaëc moment treân dao ñoäng truyeàn moät caùch roäng raõi. Nhöõng rotor nhieàu caùnh saép xeáp ñoái xöùng_ñöôïc cho ôû nhöõng ñieàu kieän gioù y nhö nhau taïi taát caû caùc caùnh_moment sinh ra taïi truïc truyeàn laø haèng soá lôùn hôn hoaëc nhoû hôn. Tuy nhieân, cuõng trong nhöõng heä thoá naøy söï quaån gioù daãn tôùi söï dao ñoäng hieäu suaát hoaëc moment. Nhöõng keát quaû naøy haàu nhö töø thaùp taïo ra quaån gioù. Söï voâ tuyeán trong heä thoá truyeàn (ñaëc tính cp - ( ) daãn tôùi nhöõng dao ñoäng trong boä truyeàn ñoäng. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc mieâu taû trong hình thöùc ñôn giaûn xuaát hieän moment goùc nghieâng phuï thuoäc :

EMBED Equation.3

(9.39)

ñaây : Mu laø moment dieãn taû döôùi söï phaân boá gioù tónh taïi rotor vaø M0 laø thaønh phaàn dao ñoäng. Ñieàu naøy söû duïng moät hieäu öùng treân truïc truyeàn maø noù tyû leä nghòch caân ñoái vôùi soá caùnh (z) vaø coù moät taàn soá coù chu kyø z(w. ñieàu naøy coù theå ñöôïc mieâu taû trong daïng ñoaïn doác hoaëc trong daïng hình cosin (hình 9.13)

SHAPE \* MERGEFORMAT

9.4 ÑIE

U KHIEÅN COÂNG SUAÁT QUA VIEÄC ÑIEÀU KHIEÅN TUA-BIN

Trong nhöõng theá kyõ gaàn ñaây ÑCG ñöôïc baûo veä söï vöôït quaù toác ñoä voøng quay töø söï ñieàu chænh baèng tay. Do ñoù, con ngöôøi phaûi theo gioûi thöôøng xuyeân höôùng gioù ñeå ñieàu chænh caùnh cuûa chuùng song song theo höôùng gioù luùc toác ñoä gioù cao nhaèm traùnh söï vöôït quaù toác ñoä cho pheùp cuûa tua-bin. Töø giöõa theá kyõ naøy, nhieàu nguyeân lyù ñöôïc xaây döïng döïa vaøo khí ñoäng löïc hoïc ñöôïc ñöa vaøo öùng duïng nhaèm giôùi haïn hieäu suaát do ñieàu chænh höôùng rotor hoaëc ñeå thay ñoåi noù baèng vieäc thay ñoåi goùc nghieâng caùnh. Nhöõng kieåu môùi hôn, ngay caû nhöõng loaïi nhoû 10KW caùc maùy phaùt gaén vôùi tua-bin coù caùnh thay ñoåi ñöôïc toác ñoä cho pheùp moät söï thích nghi coù theå ñieàu chænh ñöôïc coâng suaát cuûa tua-bin vôùi taát caû nhöõng ñieàu kieän cuûa gioù.

9.4.1 Cô Caáu Ñònh Höôùng

Baát kyø moät ñoäng cô gioù naøo cuõng coù cô caáu ñieàu khieån ñònh höôùng nhaèm ñöa toaøn boä voû tröôït theo höôùng gioù ñeå rotor ñoaùn baét ñöôïc gioù toát hôn.

Vieäc ñònh höôùng raát chaäm vaø coù ñieàu khieån coù theå ñaït ñöôïc vieäc söû duïng cô caáu vò trí ñoäng. Söï truyeàn ñoäng phöông vò baèng ñieän ñöôïc söû duïng chung nhaát.

Nhöõng heä thoáng thuûy löïc thöôøng söû duïng cho nhöõng thieát keá quen thuoäc. Chuùng chæ ñöôïc söû duïng trong nhöõng tua-bin lôùn. Ñaëc tuyeán ñieàu khieån ñöôïc cho hình 9.19.b .

Nhöõng heä thoáng ñònh höôùng baèng rotor phuï beân (hình 9.19.a) ñöôïc phoå bieán trong thôøi gian gaàn ñaây (nhöõng coái xay gioù Haø Lan thöôøng söû duïng), nhöng ñoái vôùi caùc lyù do veà giaù caû ngaøy nay chuùng ñöôïc söû duïng moät caùch khoù khaên. Chuùng haàu nhö bò giôùi haïn ñoái vôùi caùc WPP khoâng ñöôïc keát noái vôùi löôùi chính.

Nhöõng heä thoáng ñònh höôùng bò ñoäng chæ ñöôïc söû duïng ñoái vôùi nhöõng maùy nhoû. Heä thoáng ñònh höôùng ñieàu khieån baèng caùnh chong choùng gioù raát phoåi bieán. Maëc khaùc, nhöõng tua-bin loaïi ngöôïc chieàu ñöôïc ñieàu khieån bôûi aùp suaát gioù taùc ñoäng vaøo caùc caùnh rotor. Trong nhöõng heä thoáng naøy, moät söï truyeàn ñoäng phöông vò laø khoâng caàn thieát, nhöng söï gia toác Coriolis laø nguyeân nhaân bôûi söï thay ñoåi höôùng gioù coù theå taùc duïng löïc ñaùng keå treân caùc caùnh loaïi tröø moät vaøi söï taét daàn hay vieäc oån ñònh cuûa heä thoáng.

Bôûi vì söï thay ñoåi lieân tuïc cuûa toác ñoä gioù, caùc tua-bin gioù ñöôïc ñieàu chænh theo nhöõng gì ñang phaùt trieån lieân tuïc vaø thænh thoaûng ñoä doác naêng löôïng bieán ñoåi raát lôùn. Ñeå laáy naêng löôïng töø gioù döôùi caùc ñieàu kieän nhö vaäy, noù phaûi coù theå hoaït ñoäng moät caùch nhanh choùng treân heä thoáng tua-bin. Ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh rotor phuø hôïp moät caùch ñaëc bieät ñoái vôùi muïc ñích naøy.

9.4.2 Söï Thay Ñoåi Goùc nghieâng Caùnh Rotor

Ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh laø ñieàu khieån goùc nghieâng cho töøng caùnh nhaèm giôùi haïn coâng suaát truyeàn qua tua-bin trong ñieàu kieän gioù giaät maïnh hay baõo.

Nhöõng noäi dung ñöôïc trình baøy ôû phaàn [ 9.3 ] ñaõ cho thaáy raèng heä soá coâng suaát vaø hieäu suaát tua-bin taùc ñoäng maïnh meõ bôûi söï thay ñoåi goùc nghieâng caùnh lieân heä vôùi höôùng gioù hay maët phaúng quay. Nhö ví duï ôû hình 9.12.b chæ ra roõ raøng, vôùi heä soá cao toác ( = 7 heä soá coâng suaát vaø vì vaäy coâng suaát cuûa tua-bin coù theå xaáp xæ chia ñoâi bôûi goùc nghieâng caùnh thay ñoåi töø 50 ñeán 120.

Vieäc quay caùc caùnh quanh truïc doïc cuûa chuùng (Hình 9.16) cho pheùp söï thay ñoåi nhanh choùng vaø linh ñoäng coâng suaát truyeàn treân rotor. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy, moät cô caáu thay ñoåi goùc nghieâng caùnh phaûi taùc duïng moment caàn thieát tôùi caùnh. Theâm vaøo ñoù cô caáu thay ñoåi moment phaûi ñöôïc thieát keá vaø xaây döïng ñeå söû duïng, vieäc xuaát hieän caùc moment töø nhöõng caùi sau ñaây cuõng phaûi ñöôïc tính ñeán :

Quaùn tính cuûa toaøn boä cô caáu söï thay ñoåi(moâtô, khoùa ly hôïp, truïc, ñóa haõm vaø ñoøn baåy, hoaëc cô caáu thuûy löïc),

Ñaëc tính ñaøn hoài vaø taét daàn cuûa cô caáu,

Nhöõng loø xo ñieàu chænh (neáu coù).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï ñoái ñaàu thöôøng nhaát cuûa cô caáu ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh hoaït ñoäng baèng ñoøn baåy, caùc loaïi moment naøy cuõng phuï thuoäc vaøo goùc caùnh. Keát quaû moái quan heä voâ tuyeán xuaát hieän giöõa coâng suaát truyeàn vaø goùc nghieâng caùnh, maø coù moät aûnh höôûng vaøo tính chaát truyeàn vaø coù theå nguyeân nhaân söï thay ñoåi trong toác ñoä môû roäng.

Tieáp theo caùc moment cuïc boä ñöôïc giaûi thích , minh hoïa vaø khaûo saùt chi tieát vôùi moät quan ñieåm ñeå thieát laäp caùc phöông phaùp cho vieäc ñieàu khieån chuùng baèng maùy tính. caùc thí duï tính toaùn toång hôïp seõ ñöôïc khaûo saùt roõ hôn ôû phaàn sau.

9.4.2.1 Moment treân caùnh rotor

Nhöõng ñaëc ñieåm thieát keá caùnh cuûa moät rotor :

Maët nghieâng vaø chieàu doïc hình hoïc,

Söï thoåi maïnh cuûa gioù,

Söï phaân boá khoái löôïng, bò haïn cheá bôûi söï choïn vaät lieäu xaây döïng,

Möùc ñoä coù theå töï do ôû caùc höôùng baäp beânh vaø söï xoâ ñaåy cuûa gioù vaø ôû höôùng quay cuûa rotor,

Caùc boä ñeäm.

Coù theå laøm taêng leân, phuï thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa maùy, vôùi caùc moment xoaén sau ñaây :

Moment caùnh quaït :

Laø keát quaû töø söï phaân boá khoái löôïng khoâng baèng cuûa caùnh rotor (Hình 9.17 nhö moät phaàn töû caùnh chong choùng) vôùi söï chuù yù ñeán truïc quay cuûa caùnh, vaø ñöôïc phaùt trieån bôûi löïc li taâm Fz hoaït ñoäng döïa vaøo moãi taâm cuûa khoái löôïng.

Vieäc caét ôû möùc ñoä naøy ñaët vaøo caùc thaønh phaàn ngang vaø ñöùng FQ vaø FN ñem laïi ñaïi löôïng FPr, maø ñaïi löôïng naøy phuï thuoäc raát lôùn vaøo toác ñoä quay vaø goùc nghieâng caùnh (. Vieäc nhaân FPr vôùi ap _ khoaûng caùch thaúng goùc töø truïc caùnh taïi FPr vaø vieäc hôïp nhaát tích soá vôùi chieàu daøi cuûa caùnh sinh ra moment caùnh MPr. Ñoái vôùi goùc caùnh hoaït ñoäng thöôøng duøng ôû phaïm vi 900 vaø goùc caùnh luoân luoân nhoû vôùi söï chuù yù tôùi truïc ñöùng (( < 100), ap coù theå ñöôïc xaáp xæ cho khoaûng caùch thaúng goùc thaønh laäp moment, ñeå coù theå vieát:

dMPr = dFPr ap (2.1.13)

Löïc naâng FL _ vieäc taùc ñoäng ñeán moät beân cuûa truïc cuûa caùnh, phaùt trieån moment MLift nhö trong hình 9.17, phuï thuoäc raát lôùn vaøo vaän toác gioù, goùc nghieâng caùnh (, maët nghieâng caùnh vaø khoaûng caùch thaúng goùc taïi tB /4 giöõa ñieåm ñaët löïc naâng vaø truïc caùnh.

Ñoái vôùi moät phaàn töû maët nghieâng ñôn, söï xaáp xæ moät caùnch phuø hôïp :

EMBED Equation.3

(2.1.14)

Söï ñieàu chænh moment MT gaây ra moät trong soá caùc hieäu öùng khaùc laø moät söï xoaén cuûa maët nghieâng vaøo trong höôùng gioù vaø phuï thuoäc vaøo va

aän toác gioù toång hôïp (r , dieän tích queùt A, daây cung cuûa caùnh tB, goùc doøng khoâng khí vaø maët nghieâng caùnh α vôùi heä soá moment lieân hôïp ct.

Ñoái vôùi moät phaàn töû ñôn, quan heä vôùi tB /4, söï dieãn giaûi chung nhaát laø:

EMBED Equatio渮㌠—ĕउउ

(2.1.15)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Keát qua

caùc moment töø söï baäp beânh rotor vaø söï thay ñoåi keát hôïp vôùi goùc nghieâng caùnh, maø phaùt sinh tröôùc nhaát laø caùc daïng oå truïc baäp beânh, chuû yeáu phuïc thuoäc vaøo goùc caùnh vaø bieân ñoä cuûa söï baäp beânh trong suoát quaù trình quay cuûa caùnh(Hình 9.19). Tröôøng hôïp caùc caùnh saép xeáp ñoái xöùng, caùc moment ñöôïc sinh ra(ví duï : nhôø vaøo söï gia toác khoái löôïng), khöû laãn nhau ra khôûi moái quan heä tôùi ñieàu khieån beânh ngoaøi. Maëc khaùc, caùc moment caùnh quaït coù theå thay ñoåi moät caùch ñaùng keå.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Vì phaàn l

n caùc taùc ñoäng vaø caùc ñieàu kieän thay ñoåi lieân tuïc trong suoát quaù trình quay cuûa caùnh, caùc hieäu öùng naøy khoâng theå ñieàu khieån khi chuùng giöõ vöõng thieáu söï coá gaéng tính toaùn khoâng theå chaáp nhaän. Söï xaùc ñònh caùc ñieàu kieän cöïc ñoä thöôøng khoâng ñuû ñoái vôùi caùc muïc ñích ño kích thöôùc.

Moment ma saùt

Xuaát hieän trong caùc oå truïc caùnh luoân luoân hoaït ñoäng choáng laïi moment caùnh. Chuùng phuï thuoäc vaøo vò trí rotor vaø toác ñoä xoay voøng, toác ñoä thay ñoåi goùc nghieâng caùnh vaø toác ñoä gioù vaø coù ñaëc ñieåm gioáng nhö choáng rung. Moment ma saùt cuûa oå truïc coù theå bieåu dieãn nhö laø toång cuûa thaønh phaàn taûi ñoäc laäp vaø phuï thuoäc. Thaønh phaàn taûi ñoäc laäp do caùc toån thaát thuûy ñoäng löïc hoïc trong daàu nhôøn, vaø noù phuï thuoäc vaøo soá löôïng vaø tính nhôùt cuûa daàu nhôøn vaø toác ñoä laên, vaø toaøn boä troïng löôïng caùc giaù ñôõ. Luùc ñoù, söï thay ñoåi goùc nghieâng caùnh lieân quan ñeán toác ñoä raát chaäm (cöïc ñaïi chæ khoaûng ( /6 treân giaây) vaø töø ñoù giaù mang coù nhieäm vuï naëng neà ñöôïc gaùnh vaùc, thaønh phaàn naøy coù theå ñöôïc boû qua. Moment ma saùt phuï thuoäc MRL xuaát hieän töø söï bieán daïng ñaøn hoài vaø söï tröôït cuïc boä cuûa beà maët tieáp xuùc, vaø troäi hôn haún trong söï quay caùc giaù mang moät caùch chaäm chaïp döôùi taûi. Noù coù theå xaùc ñònh töø quan heä :

EMBED Equation.3

(2.3.16)

gL1 – Nhaân toá ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï ñieàu khieån taûi,

pLO – Taûi tónh töông ñöông,

dm – Ñöôøng kính trung bình giaù mang.

Nhöõng thoâng soá naøy ñöôïc cho ôû catalogue nhaø saûn xuaát (ví duï : SKF Main Catalogue).

9.4.2.2 CÔ CAÁU ÑIEÀU KHIEÅN goùc nghieâng CAÙNH

Coù raát nhieàu hieäu öùng xaûy ra ñoái vôùi söï hoaït ñoäng cuûa caùnh rotor ñoøi hoûi moät söï phuø hôïp toát giöõa caùnh rotor vaø cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh. ÔÛ ñaây söï xaây döïng maùy vaø boá trí ñoùng moät vai troø quan troïng. Caùc caùnh thay ñoåi moät caùch deã daøng giöõa caùc cheá ñoä khaùc nhau vaø caùc caáu taïo khoâng theå hoaøn thaønh ñöôïc.

Vieäc ñieàu chænh caùc caùnh rotor cung caáp moät phöông tieän hieäu quaû bôûi söï ñieàu chænh hoaëc giôùi haïn hieäu suaát tua-bin khi toác ñoä gioù cao hoaëc nhöõng ñieàu kieän baûo hay vieäc thay ñoåi toác ñoä quay. Ñeå ñaët caùc caùnh vaøo vò trí caàn thieát, cô caáu chuyeån ñoåi phaûi ñöôïc söû duïng. Ñieàu naøy coù theå cho pheùp ñaët laïi vò trí toaøn boä caùnh hoaëc taïi ñænh cuûa noù. Moment caàn thieát taïi goác caùnh coù theå ñöôïc aùp duïng baèng bieän phaùp caùc khoái löôïng quay, thuûy löïc hoaëc motor ñieän. Hình 9.20 trình baøy moät thí duï cuï theå cuûa cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh söû duïng khoái löôïng quay.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Heä thoáng cô cuûa ñieàu khieån toác ñoä quay khai thaùc nhöõng nguyeân lyù caùc löïc vaø moment trong khoái löôïng quay ñaõ toàn taïitöø laâu moät phaàn cuûa naêng löôïng saûn xuaát truyeàn thoáng. Vì vaäy, nhöõng cô caáu thöôøng ñôn giaûn vaø söï xaây döïng vöõng chaéc cuûa chuùng taïo ra söï an toaøn trong hoaït ñoäng. Tuy nhieân, ñeå söû duïng cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh, heä thoáng caàn phaûi ñöôïc ño chính xaùc, maø laàn löôït ñoøi hoûi caùc moment sinh ra ôû caùc caùnh trong suoát quaù trình hoaït ñoäng. Ñaây laø ñieàu caàn thieát, töø khi vieäc chuyeån ñoåi vaø thích öùng vôùi nhöõng tham soá cuûa nhöõng thieát bò thöôøng bao goàm nhöõng phuï phí ñaùng keå.

Hình 9.21 chæ ra cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh maø trong söï quay cuûa tua-bin ñaët moät löïc ly taâm vaøo moät boä caùc quaû vaêng (boä ñieàu chænh ly taâm). Neân taâm cuûa khoái löôïng quaû vaêng naèm beân ngoaøi maët phaúng quay, hoaït ñoäng caùc moment höôùng ñeán mang noù trôû veà trong maët phaúng quay.

Söï thay ñoåi vaø trôû veà cuûa nhöõng moment ñöôïc aùp duïng baèng loø xo. Baèng caùch thay ñoåi chieàu daøi, phaïm vi hoaït ñoäng caùc loø xo coù theå ñöôïc ñieàu chænh vôùi ñaëc tính tua-bin vaø toác ñoä gioù.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Trong caùch ñieàu chænh treân goùc nghieâng caùnh cuûa moãi caùnh ñöôïc ñieàu chænh rieâng reõ. Trong tröôøng hôïp naøy, moãi caùnh coù theå ñöôïc hoaït ñoäng trong luùc baûo veä tua-bin töø vieäc vöôït quaù toác ñoä quay. Tuy nhieân, ba cô caáu chænh lyù rieâng bieät trong cuøng moät tua-bin coù theå daãn ñeán nhöõng keát quaû khaùc nhau, ñieàu naøy gaây ra söï khoâng caân baèng ñoäng naêng, maø coù theå ñaët rotor, truïc baùnh xe vaø hoäp soá tröôït döôùi taûi ñaùng keå.

Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn duøng caùc cô caáu ñieàu khieån thuûy löïc hay duøng coâng suaát ñieän ñeå ñieàu chænh chuùng (cô caáu naøy aùp duïng ñoái vôùi nhöõng maùy coâng suaát lôùn).

9.4.3 GIÔÙI HAÏN HIEÄU SUAÁT BÔÛI ÑIEÀU CHÆNH HÖÔÙNG ROTOR

Ñieàu chænh höôùng laø ñieàu chænh taát caû caùc caùnh treäch khôûi höôùng gioù cuøng moät luùc nhaèm laøm giaûm coâng suaát qua tua-bin trong ñieàu kieän gioù giaät hay baõo.

Coâng suaát caùc WPP ôû lôùp 50 – 500 kW thöôøng khoâng coù cô caáu thay ñoåi goùc nghieâng caùnh vaø söû duïng ñieàu chænh – theo höôùng ñeå giôùi haïn coâng suaát haáp thuï töø doøng khoâng khí. Nhöõng loaïi tua-bin naøy thöôøng thích hôïp vôùi nhöõng maùy phaùt caûm öùng. Trong söï hoaït ñoäng thoâng thöôøng, taïi caùc caùnh rotor doøng chaûy thaønh töøng lôùp (hình 9.22.a). ÔÛ ñaây, löïc naâng öôùc tính töông öùng vôùi goùc taán ( ñaït ñöôïc luùc thaønh phaàn löïc khaùng thaáp. Neáu toác ñoä gioù ñeán gaàn giaù trò laøm cho coâng suaát maùy phaùt ñaït ñöôïc giaù trò taûi cöïc ñaïi (thöôøng laø coâng suaát ñònh möùc) thì phaûi ngaên chaën söï phaùt trieån moment taïi rotor.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï lieân keát cöùng vôùi löôùi cho pheùp maùy phaùt (trong daûi heä soá tröôït heïp cuûa maùy khoâng ñoàng boä) giöõ toác ñoä tua-bin khoâng ñoåi. Toác ñoä gioù vöôït qua giaù trò ñònh möùc gaây ra goùc taán ( lôùn hôn, vì vaäy, phaûi ñieàu chænh höôùng cho doøng khoâng khí chuyeån ñoäng qua moät phaàn maët phaúng nghieâng cuûa caùnh (hình 9.22.b). Theo ñaëc tính heä soá löïc naâng vaø löïc khaùng nhö laø moät haøm cuûa goùc taán (cL, cD = f(() hình 9.9), ñieàu maøy gaây ra löïc naâng giaûm trong nhöõng vuøng nhaát ñònh vaø löïc khaùng taêng. Khi toác ñoä gioù vöôït ra ngoaøi phaïm vi daûi ñònh möùc, ñieàu ñoù ñöa ñeán keát quaû_ maëc duø ôû möùc lôùn hôn khaû naêng ñaùp öùng naêng löôïng_ moment rotor vaãn thaáp hôn vaø heä soá hieäu suaát thaáp hôn. So vôùi tua-bin ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh, caùc tua-bin ñieàu chænh höôùng nhìn chung ñoøi hoûi caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä vôùi coâng suaát lôùn hôn. Do ñoù, ñaït ñöôïc ñoä cao cuûa söï lieân keát löôùi trong phaïm vi gaàn, maø noù ñoøi hoûi cô baûn cho söï hoaït ñoäng an toaøn.

Ñoái vôùi tua-bin ñieàu chænh höôùng coù coâng suaát 30 kW hoaëc lôùn hôn, caùc heä thoáng tua-bin coù toác ñoä thay ñoåi cuøng vôùi maùy phaùt ñoàng boä vaø BBT ñang ñaït ñöôïc taàm quan troïng. Caùc cô caáu nhö vaäy cho pheùp söï ñieàu khieån baèng tay töông töï nhö caùc tua-bin ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh. Tuy nhieân, ñieàu khieån hieäu suaát phaûi ñöôïc so saùnh vôùi khaû naêng laøm phaúng coâng suaát phaùt.

9.4.4 ÑIEÀU KHIEÅN HIEÄU SUAÁT BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI TOÁC ÑOÄ

Maëc duø taàn soá khoâng ñoåi cuûa löôùi, toác ñoä cuûa tua-bin gioù coù theå bò taùc ñoäng :

* Luùc toác ñoä maùy phaùt khoâng ñoåi do thay ñoåi tyû soá truyeàn (hình 9.23.a,b), hoaëc

* Neáu toác ñoä quay bieán ñoåi ñoái vôùi toaøn boä boä truyeàn ñoäng (tua-bin, heä thoáng baùnh raêng, maùy phaùt) bôûi BBT,

vaø nhö vaäy laøm thích öùng vôùi löôùi vaø caùc yeâu caàu cho söï hoaït ñoäng. Vieäc thay ñoåi toác ñoä rotor daãn ñeán thay ñoåi laàn löôït hieäu suaát cuûa tua-bin, cho pheùp noù :

* Ñi vaøo trong daûi cöïc ñaïi, phuï thuoäc vaøo gioù saün coù; hoaëc

* Bò giaûm neáu caùc ñoøi hoûi thoûa caùc yeâu caàu cuûa löôùi vaø thieát bò tieâu thuï (hình 9.23.c vaø d).

Nhö vaäy, caùc quaù trình ñöôïc söû duïng hieän thôøi bôûi caùc maùy trong daûi töø 30kW tôùi MW maø söû duïng ñieän töû coâng suaát (caùc boä bieán ñoåi hoaëc caùc boä nghòch löu ñaûo maïch vôùi löôùi hoaëc töï ñaûo maïch) ñeå bieán ñoåi taàn soá thoûa yeâu caàu ñoù. Naèm trong caùc giôùi haïn thieát keá, nhö laø caùc moâ hình cho pheùp :

* Môû roäng söï hoaït ñoäng taïi hieäu suaát toái öu naèm trong daûi taûi moät phaàn khoâng coù söï xaùc ñònh vò trí caùnh rotor, töùc laø caùc maùy ñieàu chænh höôùng rotor;

* Döôùi caùc ñieàu kieän naøo ñoù, söï suy giaûm hieäu suaát cuûa tua-bin.

Theâm vaøo ñoù, khi söï lieân kieát löôùi linh ñoäng ñöôïc söû duïng, hieäu öùng caùc dao ñoäng trong gioù bò giaûm bôûi vieäc söû duïng khoái löôïng quay cuûa boä truyeàn ñoäng (rotor, heä thoáng baùnh raêng, rotor maùy phaùt) ñeå :

* Laøm phaúng ngoaøi caùc bieán ñoåi trong toác ñoä rotor,

* Laøm giaûm taûi ñoäng toaøn boä heä thoáng, ñaëc bieät trong boä truyeàn ñoäng.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Trong caùch naøy, boä bieán ñoåi luùc naøy cho pheùp hoaït ñoäng thôøi haïn raát ngaén treân maùy phaùt, vôùi hieäu öùng keát quaû treân tua-bin qua boä truyeàn ñoäng.

Caùc giaûi thích caån thaän veà caùc bieán soá kyõ thuaät khaùc nhau cuûa :

* Khía caïnh coù theå thieát keá ;

* Caùc thuû tuïc ñieàu khieån ;

* Tính chaát ñoäng vaø quaù trình ñoäng.

Trong caùc heä thoáng loaïi naøy ñöôïc cho hoaëc bao quaùt vaø toaøn dieän hoaëc trong moät phaàn, nhö laø caùc maùy khoâng ñoàng boä cung caáp keùp.

9.5 BOÄ TRUYEÀN ÑOÄNG

Trong boä truyeàn ñoäng hoaëc trong maùy phaùt, coâng suaát truyeàn cuûa moät tu-bin phaùt ra caùc moment ñeå ñieàu khieån söï dao ñoäng nhö keát quaû cuûa quaù trình chu kyø vaø khoâng chu kyø, bao goàm :

Söï thay ñoåi toác ñoä gioù ;

Caùnh khoâng ñoái xöùng ;

Caùc caùnh bò uoán vaø nghieâng ;

Dao ñoäng thaùp.

Theâm vaøo ñoù, caùc moment taûi trong maùy phaùt do :

Ñaëc tính tónh ;

Ñaëc tính ñoäng ;

Ñaëc tính ñieän-cô ;

cuõng taùc ñoäng qua boä truyeàn ñoäng.

Söï taùc ñoäng laãn nhau cuûa taát caû caùc moment vôùi thaønh phaàn gia toác baùnh ñaø xaùc ñònh caùc ñieàu kieän trong boä truyeàn ñoäng .

Caùc dao ñoäng moment taïi ñieåm khôùp vôùi caùc tyû soá baùnh raêng rieâng cuõng coù theå xaõy ra, vaø sai soá pheùp ño trong tröôøng hôïp khoâng thuaän lôïi khoaûng (10% moment ñònh möùc. Taùc ñoäng ñaëc bieät ñöôïc söû duïng bôûi loaïi vaø caùch xaây döïng maùy phaùt vôùi löôùi vaø bôûi möùc ñoä ñaøn hoài cuûa heä thoáng.

Nhö ñaõ chæ ra trong hình 9.8.a,b moment truyeàn ñoäng MA cuûa tua-bin hoaït ñoäng qua boä truyeàn ñoäng töø moät phía, vaø moment taûi MW cuûa maùy phaùt hoaït ñoäng töø moät phía khaù Hai thaønh phaàn chính toác ñoä quay hoaëc goùc quay lieân keát qua caùc boä phaâïn cô keát noái chuùng. Khoái löôïng quay cuûa caùnh rotor, oå truïc, boä truyeàn ñoäng, ñóa haõm, khôùp ly hôïp, caùc truïc vaø rotor maùy phaùt ñöôïc gia toác vôùi caùc moment khaùc nhau.

Caùc tính toaùn cô baûn döïa vaøo caùc maùy coù saün cho thaáy ñeå taïo moät xaùc ñònh xaáp xæ tính chaát cuûa söï truyeàn, boä truyeàn ñoäng_baùnh raêng, khoùa ly hôïp,...vaø moïi thöù coù moment nhoû do quaùn tính coù trong toaøn boä heä thoáng_thoâng thöôøng xem nhö khoái löôïng laø khoâng. Trong tröôøng hôïp naøy chæ hai thaønh phaàn chính (rotor vaø maùy phaùt) vôùi moät söï ñaøn hoài, choáng rung caùc lieân keát giöõa chuùng (hình 9.24). caùc thaønh phaàn ma saùt ñöôïc boû qua.

Toån thaát cuûa boä truyeàn ñoäng coù theå ñöôïc tính ñeán hoaëc bôûi chính chuùng trong moment truyeàn ñoäng (hình 9.14) hoaëc trong khoái phuï cuûa cô caáu xích truyeàn ñoäng.

Chöông 10

MAÙY PHAÙT CHO NHAØ MAÙY ÑIEÄN GIOÙ

***********************************************************************
Trong vieäc khaûo saùt tính chaát vaø chöùc naêng cuûa caùc WPP, söï quan troïng ñaëc bieät phaûi ñöôïc phuø hôïp laø maùy phaùt nhö nguoàn moment taûi phuï thuoäc vaøo vò trí vaø caùch lieân keát vôùi heä thoáng (hình 9.3).

Nhìn chung, caùc WPP _ cuõng gioáng nhö caùc nhaø maùy ñieän khaùc cung caáp coâng suaát so vôùi caùc nhaø maùy naêng löôïng hydroâ, khí, diesel _ caàn phaûi cho thaáy :

Tính ñôn giaûn söû duïng ;

Thôøi gian höõu ích daøi ;

Chi phí baûo döôõng thaáp ;

Chi phí ñaàu tö thaáp.

Ñeå thoûa caùc yeâu caàu naøy ñoøi hoûi moät maùy phaùt phuø hôïp ñöôïc choïn. Vì khaû naêng xaây döïng lôùn maïnh cuûa chuùng, caùc maùy phaùt söû duïng trong caùc WPP haàu nhö laø caùc maùy ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä ñaëc bieät. Trong vieäc löïa choïn, söï chuù yù ñaëc bieät phaûi ñöôïc xem xeùt cho nhöõng raøng buoäc bôûi moâi tröôøng, caùc yeâu caàu cheá taïo vaø caùc moment sinh ra trong maùy phaùt.

10.1 SÖÏ BAÉT BUOÄC VAØ CAÙC YEÂU CAÀU TREÂN MAÙY PHAÙT

Ñaëc tính moment truyeàn ñoäng phuï thuoäc ñaëc ñieåm cuûa rotor vaø ñoä lôùn naêng löôïng gioù phaân boá trong doøng khoâng khí, ñaëc bieät trong söï boå xung caùc ñaëc tröng ñaëc bieät cuûa WPP ñöôïc tính ñeán.

ÔÛ caùc maùy truïc ngang, söï coá gaén truyeàn ñoäng maùt phaùt ôû chaân thaùp gaëp phaûi nhöõng khoù khaên bôûi dao ñoäng caùc moment xoaén trong caùc truïc truyeàn ñoäng. Chính vì vaäy maø caùc maùy phaùt phaûi ñöôïc ñaëc treân ñænh thaùp, vaø caùc maùy phaùt boán cöïc vaø saùu cöïc töø ñöô

c söû duïng keát noái qua hoäp soá ñem laïi hieäu suaát cao nhaát.

Caùc hieäu öùng chu kyø xuaát hieän töø doøng khoâng khí quaån quanh thaùp, söï khoâng ñoái xöùng trong heä thoáng vaø caùc hieäu öùng khoâng chu kyø quen thuoäc do söï thay ñoåi toác ñoä gioù (caùc côn gioù giaät,…) daãn ñeán caùc cô caáu phaûi coù nhöõng ñoøi hoûi cao. Caùc ñieàu naøy neân ñöôïc haïn cheá ñeán möùc thaáp nhaát, vì tuoåi thoï cuûa moät WPP ñöôïc xaùc ñònh haàu nhö qua caùc taûi cuûa caùc cô caáu.

Caùc cuù soác moment tôùi boä truyeàn ñoäng phuï thuoäc ñaëc bieät vaøo möùc ñoä ñaøn hoài, töùc laø phuï thuoäc vaøo moment hay toác ñoä quay cuûa maùy phaùt. Do ñoù, caùc boä bieán ñoåi cô - ñieän ñöôïc söû duïng trong caùc WPP thöôøng coù toác ñoä quay vaø söï lieân keát tôùi boä truyeàn ñoäng ñöôïc linh ñoäng. Do vieäc caùch ly hoaøn toaøn tua-bin khoûi löôùi coù theå ñaït ñöôïc hieäu suaát lôùn hôn döôùi taûi moät phaàn hoaëc khi naêng löôïng caàn thieát thaáp hôn.

Khaû naêng coù ích laø taàm quan troïng tôùi haïn trong vieäc ñaûm baûo an toaøn cung caáp vaø trong söï ñònh kích thöôùc, möùc ñoä döï tröõ vaø caùc nhaø maùy hoå trôï. Noù coù moät aûnh höôûng lôùn ñeán ñaàu tö tö baûn vaø söï coù ích cuûa toaøn boä heä thoáng. Trong tröôøng hôïp naøy ñaëc tính cuûa gioù taïi khu vöïc WPP giöõa moät vai troø quan troïng. Söï phaân phoái naêng löôïng cuûa WPP caàn phaûi baét ñaàu luùc toác ñoä gioù thaáp vaø caàn phaûi duy trì caùc taûi cô baûn nhoû. Ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy moment döøng vaø moment khôûi ñoäng phaûi ñöôïc giöõ thaáp. Caùc ñieàu naøy coù theå xuaát hieän töø löïc masaùt tónh trong oå truïc vaø khaû naêng töø loaïi choåi than ñöôïc söû duïng, ...Cuõng coù theå laø moment nghæ xuaát hieän chuû yeáu trong caùc maùy kích töø nam chaâm vónh cöõu töø keát quaû töø trôû. Xa hôn nöõa, maùy phaùt caàn phaûi cho thaáy söï voâ ích vaø caùc toån thaát kích töø thaáp vaø hieäu quaû cao ngay caû taûi thaáp.

Caùc heä thoáng ñoái vôùi vieäc bieán ñoåi coâng suaát tua-bin cô thaønh ñieän vaø hôïp vôùi sô ñoà cung caáp ñieän trong khi thöïc hieän caùc ñieàu kieän vaø ñoøi hoûi treân, cô baûn phuï thuoäc vaøo nghieân cöùu vaø kinh nghieäm caù nhaân, caùc ñeà nghò seõ ñònh höôùng cho töông lai söï höõu ích cuûa naêng löôïng gioù.

CAÙC HEÄ THOÁNG BIEÁN ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG

Ñeå bieán ñoåi naêng löôïng cô thaønh ñieän thoâng thöôøng söû duïng maùy phaùt ba pha vôùi hai loaïi :

Maùy phaùt khoâng ñoàng boä ; vaø

Maùy phaùt ñoàng boä.

Vôùi caùc kieåu keát hôïp :

Lieân keát tröïc tieáp tôùi löôùi, hoaëc vôùi :

Toaøn boä, hoaëc :

Moät phaàn keát noái qua boä bieán ñoåi.

Caùc maùy phaùt xoay chieàu söû duïng moät töø tröôøng quay hay goïi laø tröôøng quay. Maø ñieàu naøy coù ñöôïc baèng caùch söû duïng moät nam chaâm vónh cöõu hay söû duïng doøng ñieän kích töø qua cô caáu vaønh khuyeân vaø choåi than. Ñieän aùp cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo thieát keá, toác ñoä quay cuûa töø tröôøng, caùc ñaëc tính kích töø vaø taûi; trong tröôøng hôïp hoaït ñoäng coâ laäp coù theå ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi kích töø. Khi keát noái tôùi löôùi, thì caû taàn soá vaø ñieän aùp ñöôïc ñieàu khieån bôûi löôùi.

Neáu doøng ñieän bieán ñoåi ba pha trong stator cuûa maùy phaùt ñöôïc cung caáp vôùi doøng xoay chieàu cuûa löôùi, noù cuõng thieát laäp moät tröôøng quay daãn ñeán söï sai khaùc giöõa tröôøng töø quay vaø toác ñoä quay maùy phaùt gaây ra hieäu öùng rung trong caùc maùy phaùt ñoàng boä.

Caùc maùy khoâng ñoàng boä khoâng theå theo kòp tröôøng quay. Trong rotor cuûa chuùng moät moment ñöôïc thieát laäp tyû leä vôùi söï sai khaùc taàn soá _ goïi laø heä soá tröôït _ vaø hoaït ñoäng theo höôùng cuûa tröôøng quay. Chuùng ñöôïc cung caáp vôùi taàn soá vaø ñieän aùp haàu nhö khoâng ñoåi töø löôùi. Khi chuùng ñöôïc truyeàn ñoäng bôûi moät tua-bin gioù chaúng haïn, luùc ñoù chuùng seõ phaùty coâng suaát tôùi löôùi. Ñeå cung caáp töø tröôøng quay cho chuùng caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä caàn phaûi coù moät löôïng coâng suaát phaûn khaùng, ñieàu naøy coù theå cung caáp töø löôùi hoaëc caùc tuï ñieän.

Do ñoù, tröôøng quay thieát laäp moment trong rotor cuûa maùy ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä cho pheùp chuùng haáp thu naêng löôïng töø tua-bin truyeàn ñoäng vaø bieán ñoåi thaønh naêng löôïng ñieän. Taát caû caùc daïng chuyeån ñoåi naêng löôïng cô thaønh ñieän quan troïng nhaát ñöôïc cho ôû hình 10.1.

Löôùi ñieän thöôøng ñaët caùc giôùi haïn sai soá thaáp veà taàn soá, ñieän aùp vaø hoïa taàn, …; vaø tuøy theo thieát keá maø coù caùc daïng khaùc nhau. Hình 10.1, (a) vaø (g) laø söï lieân keát cöùng vôùi löôùi, coøn trong taát caû caùc kieåu heä thoáng khaùc, ñöôïc thieát keá cho pheùp caùch ly taàn soá vaø ñieän aùp trong caùc boä bieán ñoåi AC hoaëc DC. Maëc khaùc, caùc heä thoáng naøy laøm phaúng coâng suaát hôn khi coù gioù giaät.

Caùc boä nghòch löu töï ñaûo maïch trong heä thoáng (f) vaø (g) coù theå töï cung caáp coâng suaát phaûn khaùng caàn thieát vaø ñieàu khieån ñöôïc ñieän aùp. Ñoái vôùi caùc heä thoáng khoâng coù hoäp soá (j), (k) vaø (l) chæ cho pheùp söû duïng ñoái vôùi maùy phaùt ñoàng boä vôùi kích töø ñieän (j) hoaëc kích töø vónh cöõu (k) vaø (l).

SHAPE \* MERGEFORMAT

10.2.1 Maùy Phaùt Khoâng Ñoàng Boä

Vôùi quan ñieåm loaïi tröø buïi, söï aåm öôùt vaø söï xaâm nhaäp khoâng muoán, caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä cho WPP thöôøng ñöôïc saûn xuaát nhö caùc khoái ñoùng kín. Nhöõng thaønh phaàn caàn thieát laø cuoän daây ñoàng stator : ba cuoän ñaët rieâng reõ trong khoâng gian vôùi nhau moät goác 1200 ; saùu cuoän ñaët rieâng bieät moät goác 600. Nhöõng cuoän daây naøy ñöôïc coâ laäp vôùi nhau. Vì theá ñöôïc goïi laø cuoän daây doøng ñieän bieán ñoåi ba pha ñöôïc ñaët vaøo caùc raõnh trong loõi ñöôïc gheùp töø nhöõng daùt moûng coâ laäp vôùi nhau nhaèm laøm giaûm caùc toån thaát. Töø ñoù, loõi phaûi daãn thoâng löôïng töø tröôøng cuûa töø tröôøng quay.

ÔÛ ñoäng cô rotor vaønh tröôït, cuoän daây töông ñöông AC ñöôïc ñaët trong caùc raõnh cuûa loõi rotor. Doøng ñieän kích thích ñöôïc nhaän töø löôùi hoaëc töï cung caáp.

Maëc khaùc, maùy loàng soùc goàm moät khung nhoâm hoaëc thanh uoán ñaët vaøo caùc raõnh cuûa loõi rotor. Nhöõng chaát daãn naøy ñöôïc keát noái vôùi nhau ôû maët sau cuûa rotor, noùi caùch khaùc, chuùnh bò ngaén maïch. Quaït gioù laøm maùt ñöôïc gaén vaøo cuoái vaønh khuyeân ñeå haïn cheá nhieät.

Rotor vaø caùnh quaït ñöôïc gaén chung treân moät truïc. ÔÛ ñaây noù chaïy treân hai giaù truïc laên ñöôïc laép ñoàng taâm vôùi stator treân hai thanh ngang cuoái, moät beân truïc moät beân caùnh. Loõi stator vôùi nhöõng cuoän daây cuûa noù vaø boä keát noái ñöôïc ñö

ng trong khung stator, beân ngoaøi ñöôïc laøm cho vöøa vôùi boä thaêng baèng.

Ñoái vôùi maùy phaùt loàng soùc ñöôïc thieát keá cöïc kyø ñôn giaûn. Thieát keá khoâng tinh vi nhöng söï an toaøn vaän haønh cao keå caû vieäc ñieàu khieån thoâ. Do ñoù, nhöõng maùy naøy ñöôïc saûn xuaát ra vôùi soá löôïng lôùn, laøm giaù thaønh cuûa chuùng trôû neân reû hôn.

10.2.2 Maùy Phaùt Ñoàng Boä

Ngöôïc laïi vôùi maùy khoâng ñoàng boä, maùy ñoàng boä phöùc taïp hôn. Nhöõng maùy phaùt lôùn haøng megawatt vaø haøng gigawatt thöôøng laø cöïc töø aån. Caùc raõnh rotor mang cuoän daây kích töø vaø cuoän choùng rung. Tuy nhieân, nhöõng maùy phaùt phuø hôïp vôùi WPP naèm trong khoaûng kilowatt ñeán thaáp hôn megawatt. Nhöõng maùy naøy thöôøng söû duïng rotor cöïc töø loài.

Cuoän daây kích töø cuûa rotor ñöôïc cung caáp töø nguoàn DC, hoaëc ñöôïc cung caáp bôûi nhöõng cöïc boä kích töø trong stator, nhöõng cuoän daây töø tröôøng quay vaø moät caàu chænh löu ñaët ôû cuoái truïc. Boä kích töø trong stator ñöôïc cung caáp töø boä kích töø ñieàu khieån (hình 10.2). Vieäc quay moät nam chaâm vónh cöõu ôû phía ngoaøi, phaùt ra moät doøng ñieän vaøo trong cuoän daây boä kích töø ñieàu khieån ñöôïc noái vôùi boä ñieàu khieån ñieän aùp ñöôïc noái ñeán cuoän daây chính cuûa boä kích töø. Trong caùch naøy, tröôøng töø caàn thieát ñöôïc ñaët trong caùc cöïc cuûa boä kích töø ngang qua khe hôûi khoâng khí ñeán cuoän daây AC (phaàn öùng) cuûa boä kích töø. Loaïi thieát keá naøy thích hôïp hôn ñoái vôùi löôùi coâng suaát ñoäc laäp.

Neáu löôùi coù theå cung caáp coâng suaát tôùi cuoän daây boä kích töø chính thì boä kích töø ñieàu khieån coù theå boû qua.

Ñaëc ñieåm caàn löu yù laø :

Maùy ñoàng boä khoâng duøng choåi than nhö ñöôïc moâ taû treân (hình 10.2) thôøi gian ñieàu chænh doøng kích töø töø boä ñieàu chænh ñieän aùp ñeán cuoän daây rotor phaûi maát vaøi 100 ms, trong khi maùy duøng choåi than vaønh tröôït chæ maát khoaûng 20 ms.

Nhöng maët khaùc, caùc maùy söû duïng choåi than vaønh tröôït gaây ra toån hao veà ma saùt cao hôn, choåi vaø vaønh tröôït bò hao moøn, vaø chi phí baûo trì lôùn hôn.

SHAPE \* MERGEFORMAT

10.3 DAÛI HOAÏT ÑOÄNG CUÛA MAÙY KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ VAØ ÑOÀNG BOÄ

Sô ñoà thay theá :

a) Maùy khoâng ñoàng boä b) Maùy ñoàng boä

Neáu boû qua :

Toån thaát Fe vaø ma saùt trong ñoäng cô khoâng ñoàng boä.

Toån thaát ñieän trôû (R1 = 0 ) trong ñoäng cô ñoàng boä.

Maïch ñieän töông ñöông nhaän ñöôïc hình 10.4:

Baèng vieäc nhoùm caùc ñieän khaùng :

X1 = Xh + X1( vaø X’2 = Xh + X’2( hay Xd = Xh + X1( (10.1)

Khi ñoù doøng qua stator :

Maùy khoâng ñoàng boä :

EMBED Equation.3

(10.2)

EMBED Equation.3

(10.3)

Tö
a

ÔÛ hình 10.6, P0 laø ñieåm khoâng taûi; PN laø ñieåm toác ñoä; PK ñieåm nghieâng vaø P1 laø ñieåm khôûi ñoäng; MN, MK, vaø MAM laø moment töông öùng khi ñang chaïy nhö moät moâtô, vaø : I1M : Doøng stator ôû cheá ñoä moâtô ;

I1G : Doøng stator ôû cheá ñoä maùy phaùt ;

MWG : Moment taûi maùy phaùt ;

Pel : Coâng suaát ñieän maùy phaùt ;

Pmech : Coâng suaát cô haáp thuï bôûi maùy phaùt ;

MK : Moment cöïc ñaïi ;

SHAPE \* MERGEFORMAT

a) Maùy khoâng ñoàng boä. b) Maùy ñoàng boä.
Töø ñöô

ng coâng suaát quyõ tích (hình 10.5) roõ raøng laø :

Ñoái vôùi maùy khoâng ñoàng boä, chæ doøng moâtô vaø maùy phaùt ôû phaân nöõa maët phaúng aûo aâm vaø nhöõng ñaëc ñieåm naøy laø luoân luoân caûm öùng.

Ngöôïc laïi, ñoái vôùi maùy ñoàng boä doøng coù theå trong taát caû boán goùc phaàn tö, nghóa laø trong moâtô vaø maùy phaùt, vaø caû trong phaàn caûm khaùng vaø ñieän dung.

Töø giaûn ñoà vector hình 10.6, ñieän aùp U1 coù theå ñöôïc xaùc ñònh :

Maùy khoâng ñoàng boä : gaén lieàn vôùi giaù trò thieát keá ;

Maùy ñoàng boä : phuï thuoäc vaøo giaù trò doøng kích töø (quaù kích töø hoaëc döôùi kích töø).

Maùy khoâng ñoàng boä : baùn kính ñöôøng cong quyõ tích doøng bò haïn cheá ñaëc bieät bôûi ñieän aùp löôùi. Ñoä leäch töø ñöô

ng troøn ñöôïc boû qua ôû ñaây, phaùt sinh chuû yeáu töø möùc ñoä baõo hoøa vaø söï thieát keá maùy (ví duï : rotor loàng soùc keùp). Trong tröôøng hôïp naøy, ñieåm hoaït ñoäng coá ñònh coù theå ñöôïc aán ñònh roõ raøng ñeå xaùc ñònh tröôùc möùc ñoä taûi.

Maùy ñoàng boä : baùn kính ñöôøng cong quyõ tích doøng ñöôïc taùc ñoäng bôûi söï kích töø. Ñieàu naøy cho pheùp löïa choïn töï do ñieàu kieän hoaït ñoäng töông xöùng vôùi moät taûi coá ñònh (quaù kích töø hoaëc döôùi kích töø) hoaëc coâng suaát phaûn khaùng (caûm khaùng hoaëc ñieän dung) khi caàn.

SHAPE \* MERGEFORMAT

maùy khoâng ñoàng boä, moät thieát bò phuï coù theå phaân boá doøng phaûn khaùng ñeán toaøn boä heä thoáng (Hình 10.7). ‘Maïch ñieän töông ñöông cho moät maùy khoâng ñoàng boä vôùi söï phaân boá coâng suaát phaûn khaùng coù theå ñieàu chænh ñöôïc’, coù theå nhieàu hôn hoaëc ít hôn ñeå chuyeån ñoåi caùc truïc thu ñöôïc, cho moät maùy khoâng ñoàng boä, moät daûi hoaït ñoäng bao phuû taát caû boán goùc phaàn tö gioáng nhö moät maùy ñoàng boä thoâng thöôøng.
SHAPE \* MERGEFORMAT

Maùy pha

10.3 MOMENT TÓNH VAØ MOMENT ÑOÄNG

Trong cheá ñoä laøm vieäc vôùi maùy phaùt ñoái vôùi vieäc söû duïng baèng tua-bin gioù, khi coù ñieàu kieän moment taêng, daáu hieäu ñaëc bieät phaûi ñöôïc xöû lyù nhanh söï caân baèng ñieän trong caùc cuoän daây phaàn öùng (vaø trong maïch töø ), vaø xöû lyù chaäm hôn nhieàu cuûa khoái tua-bin gioù. Do ñoù, caàn hieåu roõ moái lieân quan veà moment trong vieäc quyeát ñònh caùc pheùp ño öùng duïng cho vieäc baûo veä boä truyeàn ñoäng.

10.3.1 Moment Tónh

Trong suoát quaù trình tónh, maùy phaùt ñaët moät moment taûi tónh trong söï aùp ñaët ñoái vôùi tua-bin. Taûi naøy coù moät thaønh phaàn tónh vaø moät thaønh phaàn ñoäng. Traïng thaùi vöõng chaéc cuûa moät maùy ñieän quay ñöôïc xaùc ñònh bôûi moment taàn soá cô baûn cuûa noù. Thaønh phaàn hoïa taàn ñoàng boä hay khoâng ñoàng boä cuõng gaây ra aûnh höôûng. Trong caùc maùy phaùt ñeà caäp ñeán thaønh phaàn hoïa taàn coù theå aûnh höôûng tôùi hieäu öùng cô vaø ñieän.

Döôùi hình thöùc soùng töø baäc cuûa nhöõng pha lieân tieáp, cuoän daây stator ñoái xöùng nhieàu pha thieát laäp moät tröôøng quay theo thöù töï :

( = ( km +1 (10.4)

vôùi k = 0, 2, 4, 6, ...(soá nguyeân chaún) vaø thöôøng soá pha m = 3 .

Moät phaàn töø taàn soá cô baûn, nhöõng thaønh phaàn hoïa ba xuaát hieän soá thöù töï laø soá nguyeân leû khoâng chia heát cho 3 :

( = 1, -5, 7, -11, 13, -17, 19, ...

Soá nguyeân aâm ñem laïi moät quan nieäm ñoái khaùng söï quay cuûa tröôøng cô baûn.

Trong vieäc ñaùnh giaù hoïa taàn hoài tieáp trong maïng ñieän aùp thaáp, möùc ñoä khaû naêng töông thích leân ñeán 40 hoaëc 50 hoïa taàn.

Maùy khoâng ñoàng boä

SHAPE \* MERGEFORMAT

Tính cha

t cuûa nhöõng maùy phaùt khoâng ñoàng boä ñöôïc xaùc ñònh töø ñaëc tính : moment tónh/toác ñoä quay cuûa taàng soá cô baûn. Giaù trò ñònh möùc vaø cöïc ñaïi coù yù nghóa ñaëc bieät quan troïng.

Giaù trò chung nhaát cho tyû soá :

Moment cöïc ñaïi so vôùi moment ñònh möùc : MK / MN = 1.8 (3.5 ;

Moment khôûi ñoäng so vôùi ñònh möùc : MAM / MN = 1 ( 3 ;

Moment cöïc tieåu so vôùi ñònh möùc, thöôøng : MS / MN = 1 (2 ;

Nhöõng giaù trò naøy söû duïng caùc taûi khoâng aûnh höôûng lôùn, vaø vì theá gioáng nhö moment khôûi ñoäng, ñoùng moät vai troø quan troïng chæ trong thôøi gian chaïy ñaø cuûa nhaø maùy naêng löoïng gioù.

ÔÛ ñaây, M thay theá cho moment taïi giaù trò tröôït s, MK laø moment cöïc ñaïi, k ñoä tröôït töông öùng vaø n1 laø toác ñoä ñoàng boä.

Tröôøng hôïp rieâng :

MAM Moment khôûi ñoäng ;

MSM Moment cöïc tieåu ;

MKM Moment cöïc ñaïi ;

MNM Moment ñònh möùc ;

nKM Toác ñoä quay öùng vôùi MKM ;

nNM Toác ñoä quay ñònh möùc .

Neáu boû qua ñieän trôû stator (R1 = 0), theo tính hôïp lyù ñoái vôùi moment beân trong ñöôïc truyeàn qua khe hôû khoäng khí stator :

EMBED Equation.3

(10.5)

EMBED Equation.3

(10.6)

tìm ñö

o

tröô

EMBED Equation.3

(10.7)

xaùc ñònh ñöôïc heä soá roø sô caáp :

vaø th

EMBED Equation.3

heä soá ro

toång :

(10.8)

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

ieän trôû rotor chuyeån ñoåi veà stator,

X( Ñieän khaùng roø töø stator ñeán rotor (X( = X1( + X2( ),

m Soá pha (thöôøng m = 3 ),

U1 Ñieän aùp löôùi,

Ñoái vôùi giaù trò nhoû (1 vaø (2, coù khuynh höôùng tieán tôùi ( khi chuùng ñeán gaàn baèng 0, moät caùch xaáp xæ :

(X1 ( X1( + X’2( = X(

vaø (X’2 ( X1( + X’2( = X(

Vì vaäy :

EMBED Equation.3

(10.9)

vaø:

(10.10)

EMBED Equation.3

, theo phöông trình KloB, ñaëc tính moment coù theå ñöôïc xaùc ñònh xaáp xæ töø giaù trò cöïc ñaïi bôûi quan heä :

EMBED Equation.3

(10.11)

ô
a

Trong söï hoaït ñoäng thoâng thöôøng giöõa chaïy khoâng taûi (n = n1), vaø toác ñoä motor vaø maùy phaùt cho pheùp quaù taûi, söï xaáp xæ ñôn giaûn cho söï taêng moment ñöôïc cho bôûi phöông trình :

EMBED Equation.3

(10.12)

EMBED Equation.3

(10.12)

vaø:

(10.14)

Vì vaäy, moment sinh ra trong nhöõng maùy khoâng ñoàng boä ñöôïc xaùc ñònh bôûi quan heä ñieän trôû vôùi caùc thaønh phaàn lieân keát, ñaëc bieät trong nhöõng cuoän daây rotor. Vôùi nhöõng rotor vaønh tröôït coù theå söû duïng ñieän trôû phuï hoaëc nhöõng boä bieán ñoåi maïch rotor.

Kích thöôùc maùy haïn cheá veà maët vaät lyù giôùi haïn ñoä tröôït. Ñaëc bieät nhöõng maùy lôùn ñöôïc giôùi haïn ôû tính ñaøn hoài trong söï dao ñoäng moment phaûn öùng laïi.

Hình 10.7 chæ ra nhöõng maùy thieát keá theo chuaån thoâng thöôøng ôû coâng suaát khoaûng 100KW , giaù trò heä soá tröôït danh nghóa xung quanh 1%. Nhöõng maùy phaùt saùu cöïc cho thaáy tính ñaøn hoài lôùn hôn nhöõng maùy hai cöïc. ÔÛ nhöõng maùy coù toác ñoä quay khoâng thay ñoåi ñöôïc vaø nhöõng dao ñoäng moment cuûa tua-bin trong keát quaû_vì haàu nhö vieäc lieân keát giöõa löôùi vaø maùy phaùt khoâng linh ñoäng_ñaët nhöõng taûi naëng hôn vaøo boä truyeàn ñoäng ñieàu khieån. Tuy nhieân, keát quaû bôûi vieät taêng möùc ñoä tröôït thieát keá töông öùng vôùi theå tích, khoái löôïng vaø caùc toån thaát lôùn hôn, vì vaäy, nhöõng heä thoáng coù theå ñöôïc cheá taïo linh ñoäng hôn vaø thoaûi maùi hôn treân boä truyeàn ñoäng ñieàu khieån.

Ñaây laø ñieàu mong muoán tröôùc daây, ñaëc bieät trong vuøng laân caän cuûa coâng suaát, caùc caùnh quay cuûa tua-bin leä thuoäc vaøo söï quaån gioù cuûa doøng khoâng khí. Nhöõng keát quaû naøy ôû söï dao ñoäng trong hieäu suaát tua-bin. Ngay caû khi caùc caùnh taùc ñoäng trôû laïi nhanh ñeå giôùi haïn hieäu suaát tua-bin, nhöõng hieäu öùng dao ñoäng cuûa boùng thaùp khoâng theå ñöôïc khaéc phuïc troïn veïn. Do ñoù, nhöõng söï thay ñoåi nhoû trong toác ñoä quay daãn ñeán quan heä tôùi nhöõng dao ñoäng lôùn trong coâng suaát. Nhöõng dao ñoäng coâng suaát ñieän beân ngoaøi, nhö ñaõ ñöôïc ñeà caäp coù theå ñöôïc giaûm ñaùng keå bôûi vieäc söû duïng ñoäng cô khoâng ñoàng boä vôùi heä soá tröôït danh nghóa cao hôn.

Töø phöông trình (10.7),(10.12) giaù trò heä soá tröôït cao coù theå ñaït ñöôïc bôûi vieäc thieát keá maùy phaùt vôùi :

Ñieän trôû rotor cao,

Toång soá phaàn töû lieân keát thaáp,

Ñieän khaùng rotor thaáp hôn,

Thí duï : Bôûi söï chuù yù tôùi chi tieát xaây döïng nhö laø :

Daïng raõnh,

Choïn vaät lieäu daãn vaø tieát dieän ngang cuûa rotor.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï sang baèng coâng suaát trong caùch naøy coù theå laøm giaûm ñaùng keå nhöõng yeâu caàu treân caùc boä phaän nhaø maùy.

Maëc khaùc, giaù trò heä soá tröôït thieát laäp cöùng bôûi vieäc söû duïng ñieän trôû phuï trong maïch ñieän rotor, nhöõng maùy vaønh tröôït cung caáp khaû naêng ñieàu chænh hay ñieàu khieån tröôït ñoäng laøm thích öùng vôùi nhöõng thay ñoåi coâng suaát ngoaøi. trong tröôøng hôïp naøy, bôûi vieäc thay ñoåi ñieän trôû rotor, giaù trò tröôït vaø vì theá toån thaát caân ñoái trong coâng suaát ñöôïc giöõ thaáp vaø hieäu suaát heä thoáng ñöôïc taêng. Noù cuõng coù theå giôùi haïn moment treân boä truyeàn ñoäng ñeå giaù trò xung quanh giaù trò tyû leä vaø ñeå laøm phaúng coâng suaát beân ngoaøi. Nguyeân lyù naøy ñöôïc söû duïng trong ‘Opti-Slip Control’trong nhöõng tua-bin Vesta lôùn V42/44 vaø V60/63/610.

Moment tröôøng quay hoïa taàn khoâng ñoàng boä :

Tröôøng ñieàu hoøa caûm öùng moät doøng ñieän trong rotor vôùi taàn soá :

f2v = sv f1 (10.15)

vôùi heä soá tröôït :

EMBED Equation.3

(10.16)

Caùc doøng rotor naøy ñaët moät moment döôùi vieäc chaïy khoâng ñoàng boä(s

≠ 0). Taát caû moment tröôøng hoïa taàn bò che phuû treân soùng haøi cô baûn (hình 10.10 ).

Moment hoïa taàn xuaát hieän khi trong suoát söï chaïy ôû cheá ñoä moâ-tô. Neáu nhöõng cuoän daây ñöôïc choïn thích hôïp chuùng ñoùng moät vai troø leä thuoäc vaø t潲杮猠

rong söï hoaït ñoäng cuûa maùy phaùt thoâng thöôøng khoâng ñaùng chuù yù.

SHAPE \* MERGEFORMAT

10.3.1.2 Maùy ñoàng boä

Ñoái vôùi söï keát noái höõu duïng, maùy phaùt ñoàng boä ñöôïc söû duïng haàu nhö rieâng bieät. Ñoái vôùi nhöõng WPP ñaëc bieät, chuùng ñöôïc söû duïng coù hoaëc khoâng coù hoäp soá trong söï hoaït ñoäng coâ laäp vaø qua BBT trong söï hoaït ñoäng vôùi löôùi. Söï hoaït ñoäng tröïc tieáp cuûa nhöõng maùy ñoàng boä vôùi löôùi ñöô

c söû duïng ôû moät vaøi tröôøng hôïp coâ laäp chæ trong nhöõng maùy ôû lôùp megawatt, nhöõng maùy naøy haàu heát bò vaây quanh vôùi nhieàu vaán ñeà. Trong khi trong nhöõng traïm coâng suaát thöôøng nhöõng maùy phaùt cöïc töø phaúng chieám öu theá hôn, nhöõng WPP thöôøng söû duïng nhöõng maùy cöïc töø loài. Xa hôn chuùng ta phaûi phaân bieät giöõa rotor ñöôïc nuoâi baèng vaønh tröôït vôùi haèng soá thôøi gian kích töø nhoû vaø nhöõng maùy khoâng coù choåi queùt ñoøi hoûi thôøi gian daøi hôn cho söï thay ñoåi kích töø.

Moâment maùy cöïc töø phaúng ñöôïc cho bôûi quan heä chung :

EMBED Equation.3

(10.17)

EMBED Equation.3

(10.18)

Ô
a

m Soá pha(m=3) ;

n1 Toác ñoä quay ñoàng boä ;

U1 Ñieän aùp löôùi ;

Up Ñieän aùp caûm öùng ;

Xd Ñieän khaùng noái tieáp ñoàng boä ;

Xq Ñieän khaùng ngang ñoàng boä ;

( Goùc coâng suaát ;

Theo ñieàu naøy, moment vaø coâng suaát ra phuï thuoäc vaøo goùc dòch chuyeån rotor (sin(, sin2( ). Xa hôn nöõa, bôûi vieäc thay ñoåi ñieän aùp tröôøng quay qua söï kích töø, ñöôøng coâng moment coù theå bò taùc ñoäng.

Vieäc lieân keát nhöõng maùy phaùt ñoàng boä tröïc tieáp döôùi daïng moät heä thoáng cöùng vôùi löôùi, maø truyeàn söï thay ñoåi lôùn trong moment döôùi hình thöùc chuyeån ñoåi doøng naêng löôïng nhieàu hôn hoaëc ít hôn ngay laäp töù Trong WPP ñieàu naøy daãn ñeán taûi naëng neà ñöôïc ñaët vaøo boä truyeàn ñoäng, cuøng vôùi söï ñi keøm nhöõng dao ñoäng lôùn trong coâng suaát ra.

Döïa vaøo söï thieát keá vaø möùc ñoä kích töø, vieäc chaïy ôû coâng suaát nhoû beù khoâng ñaùng keå, söùc chöùa quaù taûi treân goùc thay ñoåi rotor thöôøng laø:

Maùy phaùt cöïc töø phaúng :

Goùc coâng suaát ( = 25 – 300

Söùc quaù taûi Mk /MN ( 2

Maùy phaùt cöïc töø loài :

Goùc coâng suaát ( = 15 - 250

Söùc quaù taûi Mk /MN ( 2 – 2.5

Phuï thuoäc vaøo ñieän aùp kích töø ñoäc laäp

Ñieän aùp tröôøng quay UP /UN = 0 – 2

Vì vaäy, trong hoaït ñoäng oån ñònh chuaån moät moment taûi cöïc ñaïi( moment pull-out) baèng :

EMBED Equation.3

(10.19)

10.3.1.3 Maùy phaùt vôùi BBT

Thôøi gian taùc ñoäng cöïc ngaén cuûa caùc BBT (2 – 20 ms) trong vieäc lieân keát giöõa maùy phaùt vaø löôùi cho pheùp giôùi haïn moment raát coù hieäu quaû. Ñaây laø tröôøng hôïp trong caùc heä thoáng cung caáp toaøn boä coâng suaát ñeán löôùi qua caùc boä chænh löu hoaëc nghòch löu (hình 10.1 bao goàm : b, c, h, i, j vaø k); hoaëc trong caùc heä thoáng chæ cung caáp moät phaàn coâng suaát tôùi löôùi qua boä bieán ñoåi(e vaø f); hoaëc laøm giaûm heä soá tröôït qua ñieän trôû phuï (d). Vôùi caùc ñieàu khieån kích thöôùc chính xaùc, caùc giaù trò giôùi haïn trong quan heä vôùi moment ñònh möùc ví duï : Mmax = (1.2 – 1.5) MN. Luùc ñoù, toaøn boä heä thoáng phaûi ñöôïc thieát keá ñeå caùc dao ñoäng vaø söï maát oån ñònh phaùt sinh töø caùc nhieãu beân trong vaø beân ngoaøi ñöôïc keå ñeán vaø loaïi tröø bôûi vieäc choïn löïa caùc thaønh phaàn ñeå baûo veä boä truyeàn ñoäng.

10.3.1.4 Moment maùy phaùt vaø tua-bin

Tính chaát cuûa moät ñôn vò coâng suaát gioù ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï taùc ñoäng laãn nhau giöõa moment truyeàn ñoäng tua-bin vaø moment taûi maùy phaùt. Moment truyeàn thaät söï cuûa moät maùy coù theå ñöôïc xaáp xæ töø tính chaát ñieàu kieän chuaån khoâng ñoåi cuûa noù. Trong caùch naøy, vieäc ñöa vaøo tính toaùn söï ñieàu khieån maùy phaùt vaø tua-bin cuøng vôùi vieäc söû duïng ñöôøng cong moment hay toác ñoä quay, khaû naêng hoaït ñoäng vaø thích öùng cuûa vieäc söû duïng ñaëc tính cuûa heä thoáng boä bieán ñoåi naêng löôïng ñeå ñieàu khieån hieäu suaát cuûa tua-bin gioù coù theå ñöôïc xaùc ñònh. Vì theá, khaû naêng ñoái vôùi vieäc khai thaùc naêng löôïng gioù toái öu vaø ñoái vôùi hieäu suaát thích öùng tôùi löôùi seõ ñöôïc quan taâm ñeán.

Töø heä soá hieäu suaát (phöông trình 9.8):

EMBED Equation.3

(10.20)

cp = f(() (10.21)

hoaëc töø tham soá moment taûi töông ñöông :

EMBED Equation.3

(10.22)

vaø heä soá ñöôøng cong töông öùng :

cm = f(() (10.23)

vôùi heä soá cao toác :

EMBED Equation.3

(10.24)

Hieäu suaát,

vaø /hoaëc :

Nhöõng ñöôøng cong Moment hay toác ñoä quay,

ñoái vôùi tua-bin gioù. Ñieàu naøy cuõng nhö :

Ñöôøng cong moment taûi hay toác ñoä quay cuûa maùy phaùt ñöôïc truyeàn ñoäng, xaùc ñònh kieåu hoaït ñoäng vaø ñoä oån ñònh cuûa toaøn boä söï truyeàn, nhö hình 10.7;

Neáu WPP phaân phoái naêng löôïng qua moät maùy phaùt ñoàng boä tôùi löôùi ñöô

c ñaët ôû moät taàn soá, do ñoù, tua-bin seõ bò baét buoäc bôûi taàn soá khoâng ñoåi chung cuûa löôùi ñeå caân baèng toác ñoä quay laø haèng soá .

Moät caùch ñôn giaûn, neáu naêng löôïng gioù ñöôïc phaân phoái thoâng qua moät maùy phaùt khoâng ñoàng boä, sau ñoù, khi toác ñoä gioù taêng thì toác ñoä tua-bin cuõng taêng chaäm (do heä soá tröôït taêng). Tuy nhieân, ñoái vôùi nhöõng maùy phaùt thieát keá thoâng thöôøng söï thay ñoåi toác ñoä quay chæ cho pheùp xung quanh 1% .

ÔÛ ñaây caàn phaûi chæ ra raèng cheá ñoä hoaït ñoäng oån ñònh cuûa tua-bin naèm xa hôn ñieåm cöïc ñaïi cuûa moät maùy phaùt khoâng ñoàng boä (hình 10.7) , neân ñaëc tính cuûa tua-bin tieán nhanh hôn ñaëc tính cuûa maùy phaùt. Do ñoù, khaû naêng oån ñònh chaéc chaén seõ luoân luoân ñaït ñöôïc khi :

EMBED Equation.3

(10.25)

Coù theå ñöôïc hieåu töø hình 10.11 laø moment tua-bin ñuû ñeå truyeàn ñoäng maùy phaùt chæ coù theå taïi hoaëc treân toác ñoä gioù khoaûng 3.6m /s ñoái vôùi maùy phaùt khoâng ñoàng boä vaø 3.8m /s ñoái vôùi maùy phaùt ñoàng boä. Khi toån thaát söï truyeàn vaø toån thaát maùy phaùt ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn, ngay caû moät toác ñoä gioù cao hôn phaûi ñaït ñöôïc tröôùc khi baát kyø coâng suaát naøo taïi taát caû ñöôïc phaân phoái tôùi löôùi. Khi toác ñoä gioù naèm döôùi möùc ñoä danh nghóa(möùc ñoä thaáp nhaát hoaëc khoâng taûi), maùy hoaït ñoäng nhö moät moâ tô vaø truyeàn ñoäng cho tua-bin.

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

Döôùi söï hoaït

o

ng thoâng thöôøng cuûa WPP, söï thay ñoåi lieân tuïc trong toác ñoä gioù xaõy ra. Do keát quaû cuûa söï thay ñoåi heä soá cao toác, vì vaäy, caùc heä soá vaø caùc giaù trò ñoái vôùi hieäu suaát vaø moment taûi caû hai khoâng phaûi laø haèng soá. Neáu maùy phaùt lieân keát cöùng vôùi löôùi, thì caùc keát quaû cheá ñoä hoaït ñoäng thay ñoåi moät caùch lieân tuïc.

Neáu taàn soá maùy phaùt coù theå ñieàu chænh (ví duï : söû duïng boä bieán ñoåi AC tröïc tieáp) luùc ñoù do vieäc choïn taàn soá, toác ñoä quay coù theå ñöôïc thieát laäp vaø möùc ñoä moment ñoøi hoûi coù theå ñaït ñöôïc. Ñieàu naøy ñöôïc veõ treân daûi ñaëc tính tua-bin, trong Hình 10.13 cho nhöõng traïng thaùi hoaït ñoäng khaùc nhau cuûa maùy phaùt ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä. Vieäc lieân keát naøy giöõa hình 10.11 vaø 10.12 cho pheùp choïn moät taàn soá hay choïn moät toác ñoä quay ñem laïi hieäu suaát tua-bin toái öu. ÔÛ hình 10.13 ñieàu naøy ñöôïc chæ roõ, thí duï : traïng thaùi hoaït ñoäng 1. Söï thöøa nhaän coâng suaát cuûa tua-bin ñoái vôùi taàn soá ñöôïc choïn treân thöïc teá laø coâng suaát tôùi löôùi.

Ñeå tua-bin thích öùng vôùi naêng löôïng gioù toái öu, nhöõng ñieåm hoaït ñoäng cuûa toaøn boä heä thoáng phaûi caét nhau vôùi moãi giaù trò cöïc ñaïi cuûa ñöôøng cong hieäu suaát hay toác ñoä quay, ñeå tua-bin chaïy vôùi heä soá cao toác ( khoâng ñoåi nhö ñaõ giaûi thích. Vì vaäy, toác ñoä quay cuûa tua-bin phaûi ñöôïc thích öùng toác ñoä gioù ñang thoåi trong khu vöïc. Vieäc ñieàu khieån moät maùy cho söï khai thaùc lôùn nhaát coâng suaát gioù tröôùc ñoù nguï yù raèng : ñoái vôùi moät tua-bin kieåu naøy, naêng löôïng ñieän coù theå ñöôïc phaân phoái tôùi löôùi ngay caû toác ñoä gioù raát chaäm. Duø sao ñi nöõa, nhöõng toån thaát truyeàn vaø maùy phaùt coù yù nghóa töông töï söï caàn thieát phaûi coù moät toác ñoä gioù cöïc tieåu ñeå giöõa tua-bin chaïy oån ñònh. Neáu toác ñoä gioù rôi thaáp hôn toác ñoä naøy hay ñöôïc goïi laø toác ñoä khôûi ñoäng, tua-bin seõ ngöøng.
SHAPE \* MERGEFORMAT

Theâm va

Söï baûo veä quaù taûi coù theå ñöôïc cung caáp,

Nhöõng hieäu öùng cô do ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh coù theå ñöôïc chaën tröôùc.

SHAPE \* MERGEFORMAT

ieàu naøy cung caáp khaû naêng cuûa vieäc giaûm nhöõng can thieäp cô vaøo heä thoáng tua-bin maø phaûi ñöôïc cheá taïo trong söï phaûn öùng vôùi caùc toác ñoä gioù thay ñoåi, do ñoù, taûi thaønh phaàn giaûm. Trong nhöõng ñieàu kieän hoaït ñoäng toát nhaát, moment tónh ñöôïc xaùc ñònh tröôùc nhaát. Moment ñoäng ñaët leân treân vò trí bieân. Söï quan saùt sau ñaây chæ roõ moment ñoäng coù theå aûnh höôûng quaù nhieàu so vôùi moment tónh vaø heä quaû laø gaây ra caùc hieäu öùng treân WPP maø noù caàn thieát cho thieát keá vaø ñònh kích thöôùc.

Moment Ñoäng

Moment ñoäng xuaát hieän ngay laäp töùc sau moät söï thay ñoåi trong nhöõng ñieàu kieän hoaït ñoäng do :

Vieäc khôûi ñoäng vaø döøng cuûa tua-bin,

Söï nhieãu cuûa löôùi,

Söï ngöøng hoaït ñoäng löôùi ngaén maïch ,

Ngaén maïch maùy phaùt.

Nhöõng hieäu öùng toàn taïi ngaén trong maùy phaùt sinh ra laøm phaùt sinh caùc doøng vaø moment taûi töùc thôøi.

10.4 CAÙC THIEÁT BÒ KHÔÛI ÑOÄNG VAØ SÖÏ ÑOÀNG BOÄ HOÙA

Ñeå keát noái caùc moâtô hay maùy phaùt vôùi vieäc phaûi baûo veä boä truyeàn ñoäng vaø cuoän daây, caùc quaù trình laøm giaûm doøng vaø moment ñöôïc söû duïng.

Söï keát noái Y-( laø pheùp ño ñôn giaûn nhaát vaø phoå bieán nhaát cho söï laøm giaûm caùc ñænh doøng keát noái, caùc cuù soác moment vaø caùc phaûn öùng löôùi, ñoái vôùi caùc moâtô trong daûi 10kW khôûi ñoäng vaø taêng toác trong luùc khoâng taûi hoaëc taûi thaáp. Ñieàu naøy laø coù theå neáu cuoän daây ñöôïc thieát keá cho ñieän aùp keát noái trong kieåu Y-(. Söï khôûi ñoäng keát noái Y laøm doøng ñieän vaø ñieän aùp pha giaûm xuoáng baèng moät heä soá 1/(3. Moment vaø coâng suaát ñieän giaûm xung quanh 1/3 giaù trò keát noái tröïc tieáp. Hôn nöõa do söï laøm giaûm 42% ñieän aùp pha, caùc hieäu öùng baõo hoøa töø ñöô

c ngaên chaën vaø laøm toái thieåu ñænh nhoïn moment vaø doøng ñieän.

Ñoái vôùi söï taêng toác cuûa caùc tua-bin coâng suaát lôùn khoâng coù heä thoáng thay ñoåi goùc nghieâng caùnh, caùc pheùp ño quen thuoäc nhìn chung khoâng chính xaùc. Bieân ñoä doøng khôûi ñoäng thoâng thöôøng töø 6 ñeán 8 laàn giaù trò ñònh möùc, seõ ñöôïc laøm giaûm xuoáng xung quanh 4 laàn giaù trò naøy, tuy nhieân thôøi gian taêng toác cho pheùp taêng xung quanh 3 laàn vaø thay ñoåi xung quanh 10 giaây hoaëc hôn; coù yù nghóa laø söï keát noái löôùi, caùc cô caáu coâng taéc vaø caùc thieát bò baûo veä phaûi ñöôïc thieát keá ñeå giöõa vöõng trong traïng thaùi naøy.

Do ñoù, moät loaïi maùy phaùt ñöôïc thieát keá phuø hôïp vôùi caùc thuû tuïc naøy ñöôïc goïi laø caùc maùy phaùt gioù yeáu nhö laø moät loaïi maùy chuyeân bieät, hay maùy coù cuoän daây thay ñoåi cöïc töø beân trong maùy phaùt chính. Noù ñöôïc thieát keá xung quanh 20% coâng suaát ñònh möùc cuûa tua-bin khi hoaït ñoäng ôû toác ñoä gioù thaáp, coù yù nghóa laø bieân ñoä khôûi ñoäng xung quanh giaù trò ñònh möùc cuûa maùy phaùt chính, hoaëc vöôït hôn giaù trò naøy chæ trong khoaûng ngaén. Vì vaäy, löôùi coù theå söû duïng gaàn hoaøn toaøn, cho caû hoaït ñoäng taêng toác vaø hoaït ñoäng ñaày taûi.

Moät phöông phaùp khôûi ñoäng raát chung ñoái vôùi caùc tua-bin gioù laø khôûi ñoäng meàm. Trong phöông phaùp naøy, söï taêng theâm doøng ñieän vaø ñieän aùp dieãn ra töø töø vaø doøng taêng toác giôùi haïn giaù trò ñònh möùc, bôûi vieäc söû duïng moät caàn kích thryristor vaø caùc thay ñoåi goùc boä truyeàn ñoäng. Tuy nhieân, trong suoát giai ñoaïn khôûi ñoäng caùc phaûn öùng löôùi taêng theâm do caùc hoïa taàn. Nhöõng caùi ñoù chæ xaõy ra cho caùc giai ñoaïn ngaén vaø thay ñoåi lôùn do söï thay ñoåi goùc truyeàn ñoäng, noù khoâng theå thöïc hieän ñöôïc ñeå buø cho chuùng. Thieát bò loïc nhìn chung khoâng aùp duïng cho öùng duïng naøy.

Caùc thieát bò ñoàng boä hoùa chung cho caùc traïm coâng suaát maø söï hoaït ñoäng vieäc keát noái caùc maùy phaùt ñoàng boä vôùi löôùi vaø ñaõ hoaëc ñang söû duïng trong caùc tröôøng hôïp ngoaïi leä trong caùc tua-bin gioù vôùi maùy phaùt ñoàng boä ñöôïc lieân keát tröïc tieáp vôùi löôùi. Söï ñoàng boä hoùa coù yù nghóa lôùn hôn nhieàu ñoái vôùi caùc WPP nôi maø caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä ñöôïc keát noái tôùi löôùi.

Sau khi taêng toác tua-bin vaø kích thích maùy phaùt, caùc vò trí vaø caùc caáp ñieän aùp löôùi vaø maùy phaùt trong taát caû ba pha ñöôïc so saùnh vôùi nhau, ñöôïc laøm ñoàng boä bôûi söï bieán ñoåi taàn soá vaø toác ñoä nhoû vaø ñöôïc keát noái khi haàu heát ñaõ ñoàng boä. Ñieàu naøy giöõa quaù trình töùc thôøi thaáp vaø ngaên chaën phaûn öùng cuûa löôùi vaø taûi truyeàn ñoäng cao tôùi moät möùc ñoä lôùn.

10.5 MAÙY PHAÙT GIOÙ YEÁU

Maùy pha

Ñeå traùnh taàn soá cao cuûa söï thay ñoåi treân ñaëc tuyeán giöõa gioù yeáu vaø toác ñoä hoaït ñoäng ñaày taûi, vaø söï bao phuû ñaëc tuyeán hieäu suaát leân nhau phaûi ñöôïc cung caáp giöõ hai ñieàu kieän hoaït ñoäng. Hieän töôïng voøng treåå cho thaáy treân hình 10.14 phaûi ñöôïc laøm thích nghi vôùi caùc hoaøn caûnh WPP vaø caùc ñieàu kieän ñòa phöông phoå bieán nhaát.

10.6 MAÙY PHAÙT ÑOÀNG BOÄ CHO WPP KHOÂNG COÙ HOÄP SOÁ

Heä thoáng ñaõ chieám treân thò phaàn lôùn nhaát tieáp theo sau söï ñôn giaûn xaây döïng vaø caùc maùy khoâng ñoàng boä maïnh meõ vôùi kieåu rotor loàng soùc laø heä thoáng bieán ñoåi vôùi moät maùy phaùt ñoàng boä, boä chænh löu ñieàu khieån, maïch trung gian vaø boä nghòch löu ñaûo maïch–löôùi vôùi thyristor cô baûn. Söï phaùt trieån môùi (ñaëc bieät cho caùc WPP vôùi söï truyeàn cô khoâng coù hoäp soá) coù caùc BBT töï ñaûo maïch döïa vaøo kyõ thuaät IGBT.

Loaïi heä thoáng maùy phaùt naøy cho söï thuaän lôïi cuûa toác ñoä rotor caùch ly aûnh höôûng vôùi taàn soá löôùi qua moät daûi toác ñoä roäng hôn nhieàu ((0.5 – 1.1)nN). Vì vaäy, tìm naêng döï tröõ trung gian laø ñoäng naêng cuûa khoái löôïng quay ñöôïc söû duïng laøm cho coâng suaát phaúng hôn vaø choïn löïa ñieåm hoaït ñoäng ñeå ñaït ñöôïc hieäu suaát toái öu (hình 10.13).

Neáu khoâng yeâu caàu cao ñoái vôùi toác ñoä ñieàu khieån boä kích töø thì caùc maùy ñoàng boä coù theå khoâng duøng choåi than maø söû duïng boä kích töø vôùi boä chænh löu quay (xem hình 10.2).

SHAPE \* MERGEFORMAT

eå laøm ta

ng ñieän khaùng vaø giôùi haïn doøng ñieän trong maïch trung gian trong tröôøng hôïp ngaén maïch, caùc rotor maùy phaùt coù theå döôïc thieát keá khoâng coù caùc cuoän choáng rung. Ñieàu naøy coù theå laøm giaûm giaù trò doøng cöïc ñaïi qua stator khoaûng 30%.

Caùc loaïi cô baûn nhö : caùc maùy cöïc töø loài kích töø rieâng bieät vôùi töø tröôøng khe hôû khoâng khí xuyeân taâm, hai rotor vôùi caùc cuoän daây ñöôïc ñaët trong caùc cöïc töø hình T, soá löôïng cöïc töø thöôøng raát lôùn, ví duï trong caùc WPP E40 khoâng coù hoäp soá rotor coù tôùi 80 cöïc töø ; caùc maùy kích töø baèng nam chaâm vónh cöõu thöôøng öùng duïng cho caùc WPP daïng H-Darrieus truïc ñöùng, khoâng coù hoäp soá, hoaït ñoäng keát noái vôùi löôùi qua BBT, vì vaäy toác ñoä ñöôïc pheùp pheùp bieán ñoåi. Caùc maùy ñoàng boä kích töø nam chaâm vónh cöõu vôùi töø tröôøng khe hôû khoâng khí doïc truïc ñöôïc thieát keá vôùi toác ñoä quay raát chaäm vaø soá cöïc töø töông ñoái lôùn, ví duï toác ñoä khoaûng 30 voøng /phuùt vôùi 100 ñoâi cöïc töø öùng vôùi taàn soá löôùi 50Hz.

Öu theá cuûa loaïi heä thoáng naøy laø giaûm ñöôïc boä phaän hoäp soá cuõng nhö caùc vaán ñeà coù lieân quan, vì theá chuùng ñöôïc quan taâm nhieàu hôn trong söï phaùt trieån.

Chöông 11

KEÁT NOÁI LÖÔÙI COÂNG SUAÁT

***********************************************************************

Vôùi vieäc chuù yù tôùi söï truyeàn coâng suaát ñeán löôùi cung caáp caàn phaûi laøm khaùc nhau giöõa :

Heä thoáng WPP ñöôïc keát noái vôùi löôùi coù coâng suaát voâ haïn, ñieän aùp vaø taàn soá xem nhö khoâng ñoåi, vaø :

Söï keát noái vôùi löôùi coâ laäp hay löôùi yeáu : xaûy ra ôû nhöõng vuøng xa xoâi heûo laùnh, löôùi ñieän yeáu (chuû yeáu laø caùc nhaùnh cuït keùo ôû nhöõng khoaûng caùch xa), khi ñoù ñieän naêng cung caáp cuûa WPP chieám tyû leä ñaùng keå so vôùi ñieän naêng cung caáp töø löôùi.

Caùc WPP caàn phaûi hoaït ñoäng tin caäy trong caû hai tröôøng hôïp.

Khoâng gioáng nhö caùc nhaø maùy nhieät ñieän, caùc tua-bin gioù thöôøng ñöôïc laép ñaët ôû nhöõng vuøng xa xoâi vôùi coâng suaát cung caáp giôùi haïn. Do ñoù, söï keát noái löôùi yeáu thöôøng ñöôïc taïo vieäc söû duïng caùc caùp dung hôïp toång trôû, maø ñoâi khi coù khoaûng caùch xa. Trong caùc WPP lôùn, coâng suaát cung caáp coù theå ñaït ñeán cuøng cöôøng ñoä nhö coâng suaát truyeàn taûi treân löôùi, hoaëc ngay caû ñaït ñeán gaàn caáp cuûa noù vaø caàn phaûi ñöôïc tính toaùn.

Caùc hieäu öùng trong caùc WPP treân löôùi ñöô

c xaùc ñònh bôûi ñieàu kieän coâng suaát vaø keát quaû söï keát noái löôùi. Maëc khaùc, khía caïnh an toaøn vaø söï baûo veä löôùi coù theå bò aûnh höôûng bôûi taùc ñoäng treân thieát bò baûo veä vaø coâng suaát ngaén maïch, vaø caùc chöùc naêng cuûa maïch voøng coù theå bò hö haïi. Xa hôn nöõa, coù theå xaûy ra söï hoài tieáp löôùi gaây ra söï thay ñoåi caùc ñieän aùp vaø caùc hoïa taàn, vaø coù theå aûnh höôûng söï ñieàu tieát löôùi.

11.1 CAÙC YEÂU CAÀU VAØ THIEÁT BÒ KEÁT NOÁI LÖÔÙI

Söï keát noái löôùi ñaûm baûo tính cung caáp ñieän lieân tuïc trong taát caû thôøi gian.

Cô caáu chuyeån maïch : Söï choïn loïc chuyeån maïch vôùi vieäc toái thieåu maïch coâng suaát maát khaû naêng (trong söï hoaït ñoäng song song coù theå ñöôïc thaáy roõ),

Cô caáu baûo veä :

Maùy phaùt ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä :

Baûo veä giaûm ñieän aùp trong daûi (1.0-0.7)UN ,

Baûo veä taêng ñieän aùp trong daûi (1.0-1.15)UN ,

Baûo veä giaûm taàn soá trong daûi 48 – 50Hz ,

Baûo veä taêng taàn soá trong daûi 50 – 52Hz .

Boä nghòch löu :

Baûo veä ñieän aùp nhö ñoái vôùi maùy phaùt,

Khoâng yeâu caàu baûo veä taàn soá.

Buø coâng suaát phaûn khaùng : Heä soá coâng suaát trong daûi 0.9 tính dung ñeán 0.8 tính caûm.

WPP ( 4.6 KVA treân moãi daây daãn beân ngoaøi : Khoâng ñoøi hoûi.

Boä nghòch löu töï chuyeån maïch : thöôøng khoâng caàn thieát.

Caùc ñieàu kieän keát noái : Söï keát noái neáu taát caû ñieän aùp löôùi beân ngoaøi laø hieän höõu.

Maùy phaùt ñoàng boä :

Söï sai leäch ñieän aùp : (U = ( 10%UN;

Söï sai leäch taàn soá : (f = ( 0.5 Hz;

Ñoä leäch pha : (( = ( 100 .

Maùy phaùt khoâng ñoàng boä :

Khoâng keát noái ñieän aùp trong daûi (0.95-1.05)nRvn

Ñoái vôùi söï khôûi ñoàng ñoäng cô : söï giôùi haïn cuûa doøng khôûi ñoäng.

Boä nghòch löu :

Söï keát noái neáu phía doøng thay ñoåi laø taûi beân ngoaøi hoaëc nhöõng ñieàu kieän ñoái vôùi maùy phaùt ñoàng boä ñaõ gaëp.

Hoài tieáp löôùi : giöõ duïng cuï ño töông thích cho caùc bieán soá nhieãu :

Caùc dao ñoäng ñieän aùp vaø söï nhaáp nhaùy,

Caùc doøng hoïa taàn.

Söï hoaït ñoäng cuûa caùc heä thoáng ñieàu khieån soùng khoâng bò hö hoûng (Ripple control).

11.2 ÑIEÀU HOØA COÂNG SUAÁT VAØ SÖÏ KEÁT NOÁI LÖÔÙI

Ñieàu hoøa coâng suaát ñoùng vai troø quyeát ñònh trong söï phaùt trieån kyõ thuaät naêng löôïng gioù. Tröôùc ñaây maùy phaùt keát noái vôùi löôùi döïa treân cô sôû naêng löôïng ñieän truyeàn thoáng. Cho ñeán khi caùc boä bieán taàn (BBT) töông thích trong lôùp 50kW cuûa WPP xuaát hieän taïo ra böôùc ñoät phaù vaøo cuoái nhöõng naêm 1980. Söï phaùt trieån dieãn ra töø boä BBT 6-xung vôùi caùc thyristor ñeán caùc BBT 12-xung ñöôïc goïi laø BBT ñieàu khieån xung hoaït ñoäng trong daûi kHz.

Hieän nay, coù moät phöông höôùng roõ raøng coù lôïi cho nhöõng heä thoáng (phaùt ñieän gioù) ñôn lôùn bao goàm caùc tua-bin daïng ñieàu khieån höôùng keát hôïp vôùi maùy phaùt khoâng ñoàng boä vaø keát noái tröïc tieáp vôùi löôùi. Tuy nhieân, caùc maùy phaùt ñoàng boä cuõng phoå bieán vaø thöôøng keát hôïp khoâng coù hôïp soá (boä ñieàu toác) vôùi tua-bin gioù, thieát keá daïng vaønh goùp coù theå ñieàu khieån hoaëc khoâng ñieàu khieån hoaëc chænh löu cô, maïch trung gian moät chieàu vaø boä nghòch löu töï ñaûo maïch hoaëc ñaûo maïch vôùi löôùi.

Heä thoáng loaïi naøy cuõng ñoøi hoûi BBT coù khaû naêng cung caáp naêng löôïng ñieän taàn soá bieán thieân töø maùy phaùt vaøo löôùi coù ñieän aùp vaø taàn soá haàu nhö khoâng ñoåi.

11.2.1 Boä Bieán Taàn

Boä bieán ñoåi taàn soá ñieän hay coøn goïi laø boä bieán ñoåi coâng suaát laø giaûi phaùp chung nhaát cho söï bieán ñoåi vaø ñieàu khieån ñieän naêng. Chuùng cuõng ñöôïc söû duïng trong WPP ñeå ñieàu chænh taàn soá vaø ñieän aùp maùy phaùt ñeå keát hôïp vôùi löôùi, ñaëc bieät ñoái vôùi heä thoáng coù toác ñoä luoân thay ñoåi.

Boä bieán ñoåi coâng suaát coù nhöõng thuaän lôïi ñaùng keå hôn nhöõng cô caáu coå ñieån duøng chuyeån maïch cô khí :

Toån thaát thaáp ;

Chuyeån maïch nhanh vaø tính linh ñoäng cao ;

Khoâng bò hao moøn ;

Baûo trì thaáp ;

Khoái löôïng vaø theå tích nhoû.

Caùc linh kieän vaø kyù hieäu cuûa boä bieán taàn thöôøng duøng :

Baûng B.11.1

Linh kieän
Teân

BPT

MOSFET

GTO

Kyù hieäu
SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

ieän aùp(V)

Doøng (A)

Coâng Suaát(kVA)

Thôøi gian khoùa((s)

Daûi taàn soá(kHz)

Möùc ñoä ñieàu khieån

1200

480

0.5–5

1700(3300)

600(1200)

360

2–20

1000

14

0.3–0.5

Thaáp

300

5–10

Thaáp

4000

10–25

Cao
Hình 11.1 cho söï löïa choïn söï bieán ñoåi ñieän naêng toån thaát thaùp söû duïng boä bieán ñoåi coâng suaát.

Boä chænh löu

Bieán ñoåi ñieän A.C (moät pha hoaëc ba pha) thaønh DC.

Boä nghòch löu

Bieán ñoåi ñieän DC thaønh A.C (moät pha hoaëc ba pha).

Boä bieán ñoåi DC

Bieán ñoåi ñieän aùp hoaëc cöïc tính ñaõ cho thaønh ñieän aùp hoaëc cöïc tính khaùc, hoaëc bieán ñoåi caû ñieän aùp vaø cöïc tính.

Boä bieán ñoåi A.C

Bieán ñoåi doøng xoay chieàu goàm ñieän aùp, taàn soá, soá pha thaønh ñieän aùp, taàn soá, soá pha khaùc.

Caùc nhaø maùy naêng löôïng gioù thích öùng vôùi maùy phaùt ba pha, vaø chæ coù nhöõng boä bieán ñoåi coâng suaát ba pha môùi thoûa maõn cho ñieàu kieän bieán ñoåi.

Coù hai loaïi boä bieán ñoåi caàn phaân bieät :

BBT tröïc tieáp,

BBT giaùn tieáp.

Boä bieán taàn tröïc tieáp

BBT tröïc tieáp ñöôïc söû duïng ñaëc bieät ñoái vôùi söï giaûm taàn soá. Trong tröôøng hôïp cung caáp hoaëc nhaän töø löôùi coù taàn soá 50Hz, thì daûi taàn soá hoaït ñoäng thích hôïp töø 0 – 25 Hz. BBT tröïc tieáp ñoøi hoûi hai caàu bieán ñoåi coâng suaát ñoái song treân moät pha(hình 11.2). Ñieàu naøy ñem laïi giaù trò cao ñoái vôùi coång coâng suaát vaø yeáu toá ñieàu khieån.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Taàn soá l

i f1 ñö

Boä bieán taàn giaùn tieáp

SHAPE \* MERGEFORMAT

Bao go

Phaàn töû ñieän caûm san baèng doøng trong BBT I,

Phaàn töû ñieän dung san baèng aùp trong BBT U.

BBT giaùn tieáp ñaõ ñaït moät öu theá roõ raøng trong quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng vaø söï keát noái töø WPP löôùi. Trong khi BBT tröïc tieáp chæ söû duïng trong tröôøng hôïp ñaëc bieät ñeå cung caáp cho maïch rotor trong maùy ñieän khoâng ñoàng boä cuoän ñoâi.

11.2.2 CAÙC KIEÅU BOÄ BIEÁN TAÀN

Söï keát noái vôùi löôùi cuûa nhaø maùy naêng löôïng gioù cô baûn ñöôïc xaùc ñònh bôûi ñaëc tính maùy phaùt vaø nhöõng taùc ñoäng cuûa löôùi chaáp nhaän ñöôïc. Khi söû duïng BBT nhöõng toån thaát bieán ñoåi vaø caùc chi phí kyõ thuaät phaûi ñöôïc buø ñaép bôûi hieäu suaát naêng löôïng cao hôn. Do ñoù, muïc tieâu laø laøm giaûm toån thaát vaø chi phí nhaèm laøm taêng hieäu suaát bieán ñoåi. Ñaëc tính löôùi taïi ñieåm keát noái ñaûm nhieäm yù nghóa ñaëc bieät trong phaïm vi naøy.

Coâng suaát cung caáp tôùi löôùi caàn phaûi ñöôïc xaáp xæ nhö moät ñöôøng sin ñeå soùng hoïa taàn thaáp. Ñieàu khieån vaø oån ñònh söï di chuyeån cuûa quaû laéc, ñaëc bieät trong maùy kích töø vónh cöõu, söï taùc ñoäng thích ñaùng cuûa doøng maùy phaùt caàn thieát ñeå ñaûm baûo söï hoaït ñoäng cuûa maùy phaùt tin caäy. Hôn nöõa, boä bieán ñoåi taàn soá löôùi nhö boä loïc coâng suaát taùc duïng vaø coâng suaát phaûn khaùng hoaëc nhö moät yeáu toá hoã trôï hoaëc giôùi haïn ñieän aùp löôùi.

Heä thoáng boä bieán taàn thöôøng cung caáp doøng ñieän phaùt ra qua moät daõy taàn soá roäng bôûi maùy phaùt hoaït ñoäng vôùi toác ñoä thay ñoåi, tôùi moät löôùi coù taàn soá khoâng ñoåi. Caùc yeâu caàu BBT phuï thuoäc vaøo loaïi maùy phaùt, caùc maùy phaùt ñoàng boä söû duïng cho muïc ñích naøy laø chuû yeáu.

Caùc maùy phaùt coù caùc cuoäc daây kích töø cho pheùp ñieän aùp ñöôïc ñieàu khieån taïi caùc cöïc hay ôû caùc nhaùnh BBT bôûi thieát bò kích töø. Caùc maùy kích töø vónh cöõu khoâng thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Tuyø theo thieát keá cuûa BBT coù theå taùc ñoäng ñeán hoaït ñoäng cuûa maùy phaùt vaø maïch ñieän trung gian. Ñieàu naøy khoâng chính xaùc khi söû duïng caàu chænh löu khoâng ñieàu khieån (hình 11.5.a). Boä chænh löu thyristor coù ñieàu khieån laøm cho söï ñieàu khieån deã daøng hôn, coù theå thích öùng vôùi coâng suaát ñaàu ra vaø traïng thaùi naêng löôïng trong maïch ñieän trung gian beân trong moät daûi taàn coá ñònh (hình 11.5 a,b). Maëc khaùc vieäc söû duïng boä bieán taàn xung, traïng thaùi maùy phaùt coù theå söû duïng qua ñoä lôùn vaø pha cuûa doøng maùy phaùt ñeå thay ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp maïch trung gian (hình 11.5 c).

Ñoái vôùi maùy phaùt naèm trong daûi 100KW vaø MW ñöôïc thieát keá vôùi ñieän aùp ra thaáp (<1000V), thöôøng töø 500 ñeán 800V. Söï keát noái song song cuûa caùc BBT gioáng nhau coù theå ñaït ñöôïc nhöõng thuaän lôïi trong hoaït ñoäng vaø söï phaûn öùng cuûa löôùi coù theå ñöôïc toái thieåu nhôø söï leäch pha giöõa caùc boä bieán ñoåi coâng suaát rieâng.

Nhöõng tieâu chuaån heä thoáng xa hôn ñöôïc xaùc ñònh bôûi nhöõng yeâu caàu cuûa maùy phaùt vaø löôùi phaûi ñöôïc tuaân theo trong thieát keá BBT. Tính töông thích ñieän töø, toån thaát, pheùp ño baûo veä trong cheá ñoä hoaït ñoäng thöôøng vaø trong tröôøng hôïp söï coá, vaø ñieàu khieån doøng naêng löôïng trong löôùi giöõ moät vai troø quan troïng. Caùc khaùi nieäm vaø caùc thieát keá theo quan heä vôùi nhöõng loaïi söû duïng chung nhaát nhö boä bieán taàn giaùn tieáp.

11.2.3 BOÄ BIEÁN TAÀN GIAÙN TIEÁP

Heä thoáng keát noái löôùi cuûa WPP hoaït ñoäng söû duïng maïch trung gian vôùi doøng DC hoaëc aùp DC coù theå chia nhoû hôn thaønh ba phaàn (hình 11.6). Bao goàm :

Moät boä chænh löu phía maùy phaùt (RE) : Bieán ñoåi ñieän aùp /doøng ñieän trong maïch trung gian vaø ñieàu khieån hoaït ñoäng maùy phaùt cuõng nhö turbine gioù. Caùc bieán quyeát ñònh ôû ñaây laø moment truyeàn ñoäng tua-bin vaø maùy phaùt, toác ñoä quay, goùc quay; ñieän aùp vaø doøng maùy phaùt.

Maïch ñieän trung gian (IC) vôùi döõ tröõ naêng löôïng cho pheùp taàn soá löôùi caùch ly taàn soá maùy phaùt. Tính chaát cuûa noù bò taùc ñoäng bôûi doøng vaø aùp trong maïch trung gian.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Löôùi ñöôïc cung caáp qua boä bieán ñoåi, traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa noù ñöôïc ñaëc tröng bôûi ñieän aùp, doøng ñieän vaø taàn soá; giaù trò coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng.

Do ñoù, boä bieán ñoåi coâng suaát coù theå phuï thuoäc vaøo kieåu, caáu thaønh töø nhöõng heä thoáng phuï khaùc nhau. Hình 11.7 cho thaáy boä bieán ñoåi coâng suaát phía maùy phaùt vaø phía löôùi ñoái vôùi heä thoáng ba pha cuøng vôùi ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa maïch trung gian, vaø coù theå thay ñoåi ñöôïc hieäu quaû cho moãi boä phaän. Heäâ thoáng phuï boä chænh löu vaø nghòch löu ñöôïc xaây döïng töø thyristor hoaëc transistor, vaø veà maët nguyeân lyù phaûi gioáng nhau cho moãi loaïi.

Moät ñaëc tính ñaëc bieät cuûa BBT I laø giaù trò ñieän caûm L phaûi lôùn (hình 11.4.a), ñieàu naøy coù yù nghóa laø maïch trung gian cuûa noù doøng ñieän coù theå xem laø haèng soá trong suoát chu kyø chuyeån maïch ngaén.

Ngöôïc laïi, ñoái vôùi BBT U (hình 11.4.b) ñoøi hoûi giaù trò ñieän dung C phaûi lôùn, ñieàu naøy cho pheùp laøm phaúng ñieän aùp trong maïch trung gian.

Heä thoáng chænh löu quan troïng nhaát laø töông tích vôùi söï bieán ñoåi naêng löôïng gioù, trong ñoù tuyeán cung caáp töø maùy phaùt ñeán boä chænh löu cuõng ñoùng vai troø ñaëc bieät quan troïng.
SHAPE \* MERGEFORMAT

11.2.3.1 TUYEÁN CUNG CAÁP GIÖÕA MAÙY PHAÙT VAØ BOÄ CHÆNH LÖU

Trong WPP maùy phaùt thöôøng ñaët treân ñænh thaùp, nhöng löôùi keát noái vaø caùc heä thoáng quaûn lyù, ñieàu khieån vaø BBT ñöôïc ñaët taïi hoaëc trong chaân thaùp. Vì theá, tuyeán cung caáp trong nhaø maùy (hieän nay coù thaùp cao ñeán 100m) coù söï aûnh höôûng ñeán BBT.

Ngoaøi toån thaát Joule, daây daãn coøn coù thaønh phaàn phaûn khaùng ñieän caûm vaø ñieän dung, vaø noù gaây ra hieäu öùng khi truyeàn taûi doøng ba pha. Ñeå ñaùnh giaù söï aûnh höôûng, thoâng thöôøng ñöôøng daây ñöôïc phaân tích döôùi daïng phaân boá raûi, vôùi yeáu toá ñoaïn daây daãn laø (l nhö hình 11.10

SHAPE \* MERGEFORMAT

eå toån thaát thaáp doøng töø maùy phaùt ñeán boä chænh löu ñieàu khieån vôùi taàn soá hoaït ñoäng khoaûng 20Hz, ñoä doác keát noái raát nhanh laø caàn thieát. Ñieàu naøy gaây ra tín hieäu giao thoa taàn soá cao trong tuyeán cung caáp, laøm taêng quaù ñieän aùp töùc thôøi vaø phaùt ra soùng ñieän töø. Söï taêng ñieän aùp ñoät ngoät keùo theo hieäu öùng phaân cöïc trong caùch ñieän cuoän daây, ñieàu naøy gaây ra moät doøng ñieän dòch trong caùch ñieän. Neáu khoâng ño ñaïc giôùi haïn an toaøn vaø ñeå trong khoaûng thôøi gian daøi seõ daãn ñeán hö hoûng caùch ñieän.

Quaù ñieän aùp gaây ra bôûi nhöõng hoaït ñoäng chuyeån maïch ñöôïc laøm giaûm baèng vieäc söû duïng thôøi gian tích luõy daøi. Tuy nhieân, ñieàu naøy laøm taêng toån thaát chuyeån maïch vaø laøm giaûm taàn soá cô baûn.

Coâng duïng cuûa boä loïc thoâng thaáp LC cho pheùp taàn soá maùy phaùt cöïc ñaïi qua khoâng bò chaën vaø taùc ñoäng ñeán taàn soá xung boä chænh löu, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho giôùi haïn quaù ñieän aùp toát hôn. Tuy nhieân, noù gaây ra aûnh höôûng ñeán hình daïng doøng maùy phaùt.

Hôn nöõa, daïng xung chænh löu coù theå ñöôïc söû duïng ñeå giôùi haïn quaù ñieän aùp bôûi tuyeán cung caáp maùy phaùt daøi. Xung tröôùc vaø xung sau ñöôïc xaùc ñònh tröôùc choáng laïi söï vöôït quaù möùc trong tuyeán, vì theá taïo ra moät traïng thaùi ñieän aùp xaùc ñònh. Tuy nhieân, xung kích theâm vaøo laø nguyeân nhaân gaây ra toån thaát chuyeån maïch.

11.2.3.2 BOÄ CHÆNH LÖU

Maùy phaùt ñoàng boä kích töø vónh cöõu hay baèng ñieän hoaït ñoäng vôùi toác ñoä bieán thieân sinh ra caùc taàn soá khaùc nhau neân khoâng theå noái tröïc tieáp vôùi löôùi phaân phoái. Söï chænh löu ñieän aùp vaø doøng ñieän ngoõ ra cuûa noù vaø coâng duïng caùc boä loïc cuûa caùc boä phaän döï tröõ trong maïch trung gian ñöa ñeán keát quaû laø caùch ly taàn soá maùy phaùt vôùi taàn soá löôùi. Hieäu quaû cuûa maïch trung gian phuï thuoäc vaøo caáu taïo cuûa boä chænh löu vaø thaønh phaàn döï tröõ ñöô

c söû duïng trong maïch trung gian.

Ñaëc ñieåm chính cuûa boä chænh löu trong BBT _moät phaàn töø söï bieán ñoåi naêng löôïng ñieän taàn soá bieán thieân _ laø söû duïng taùc ñoäng qua löôùi ñeå ñieàu khieån maùy phaùt vaø boä truyeàn ñoäng tua-bin baèng caùch ñieàu khieån coâng suaát vaø baûo veä hoaëc caùch ly maùy phaùt trong tröôøng hôïp bò söï coá.

Caùc boä phaän chænh löu coù theå phaân loaïi döï vaøo :

Caàu chænh löu diode khoâng ñieàu khieån.

Caàu chænh löu diode keát hôïp vôùi boä ñieàu chænh doøng DC .

Caàu chænh löu coù ñieàu khieån (linh kieän thöôøng laø SCR,GTO,...).
SHAPE \* MERGEFORMAT

Caàu chænh löu diode khoâng ñieàu khieån (hoaëc caàu chænh löu thyristor ñieàu khieån daãn (hình 11.11) vôùi tính chaát hoaït ñoäng daãn thoâng thöôøng) ñöôïc söû duïng neáu maùy phaùt cho pheùp ñieàu khieån ñieän aùp baèng boä kích töø. Ñaët bieät neáu duøng caùc thyristor thì chuùng coù theå baûo veä BBT hieäu quaû vaø nhanh choáng töø söï coá ngaén maïch baèng caùch ngaên chaën xung kích.

Khi söû duïng maùy phaùt kích töø vónh cöõu, khoâng coù taùc duïng kích thích vaøo boä chænh löu khoâng ñieàu khieån. Tính chaát hoaït ñoäng cuûa noù chæ aûnh höôûng bôûi ngoõ ra coâng suaát cuûa BBT phía löôùi vaø bôûi taùc duïng cô cuûa ngoõ ra tua-bin hay toác ñoä quay cuûa chuùng. Söï can thieäp ñieàu khieån nhanh choùng khoâng theå thôøi haèng cuûa heä thoáng ñieàu khieån.

Chuùng ta cuõng ñöôïc tính ñeán caùc söï kieän keát hôïp caùc maùy phaùt ñoàng boä vôùi nhöng boä chænh löu döôùi taûi ñoäng coù theå gaây ra taùc ñoäng khoâng oån ñònh. Noù coù theå laøm maùy phaùt coù khuynh höôùng rung leân taïi caùc taàn soá döôùi 10Hz. Maùy phaùt oån ñònh coù theå ñaït ñöôïc bôûi vieäc söû duïng ño löôøng trong thieát keá maùy nhaèm choáng rung hoaëc söû duïng boä chænh löu ñieàu khieån.

Söï keát hôïp cuûa boä chænh löu khoâng ñieàu khieån vôùi boä ñieàu chænh DC/DC (hình 11.12) dieãn taû moät bieán ñoåi nhoû tôùi boä chænh löu ñieàu khieån. Boä bieán ñoåi DC xaùc ñònh giaù trò ñieän aùp maïch trung gian bôûi vieäc thay ñoåi quan heä tín hieäu khoùa. Noù phaûi coù khaû naêng giöõ ñieän aùp maùy phaùt phuï thuoäc toác ñoä hoaëc giaù trò boä chænh löu haàu nhö khoâng ñoåi. Vieäc söû duïng boä bieán ñoåi taêng cöôøng (hình 4.1.24), moät ñieän aùp maïch trung gian quaù thaáp cuõng coù theå ñöôïc taêng tôùi möùc ñoä ñoøi hoûi ñoái vôùi BBT phía löôùi maø khoâng giaûm tính khaû duïng cuûa maùy phaùt. Söï baát lôïi ñoù laø vò trí caùc pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp maùy phaùt khoâng theå taùc ñoäng ñöôï Ñoái vôùi maùy phaùt ñoàng boä coù cuoän kích töø, phöông phaùp naøy cho pheùp moät söï löïa choïn toån thaát thaáp ñoái vôùi vieäc ñieàu khieån ñieän aùp maïch trung gian.

Boä chænh löu ñieàu khieån vôùi giaù trò boä bieán ñoåi coâng suaát khoâng giaùn ñoaïn (hình 11.11) coù theå hoaït ñoäng nhö moät heä thoáng vôùi doøng taûi ñoäc laäp. Thôøi gian cheát thaáp nhaát cuûa BBT trong daûi mili giaây so saùnh vôùi thôøi haèng cô cuûa maùy phaùt coù nghóa laø dao ñoäng kyù sinh vaø moment quaû laéc coù theå ñöôïc ngaên chaën bôûi söï can thieäp. Ñeå duy trì moät daûi dieàu khieån caû hai chieàu, goùc kích phaûi coù moät giaù trò khôûi ñieåm(ví duï ( = 150)ñeå coù moät giaù trò ñieän aùp thaáp hôn ôû maïch trung gian töông öùng. Vì vaäy, caû moät daûi ñieàu khieån ñieän tích aâm vaø ñieän tích döông laø coù theå thöïc hieän ñöôï Tuy nhieân, ñieàu naøy seõ laøm giaûm tính khaû duïng cuûa maùy.

Nhöõng loaïi boä chænh löu naøy coù theå söû duïng ñoái vôùi maùy phaùt kích töø baèng vónh cöõu hay baèng ñieän.

Boä chænh löu ñieàu khieån vôùi caùc giaù trò coù theå giaùn ñoaïn coù theå thöïc hieän nhieàu yeâu caàu vaø khao khaùt chuù yù tôùi ñieàu khieån WPP vaø söï vaän haønh. Phöông phaùp ñieàu khieån ñoä roäng xung cuûa maïch trung gian doøng hoaëc aùp taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc ñieàu khieån maùy phaùt toái öu nhaát baèng caùch taïo moät daïng xung ñieàu khieån. Gioáng nhö söï taùc ñoäng nhanh choùng cuûa doøng ñieän, soùng hoïa taàn trong ñieän maùy phaùt coù theå loaïi tröø moät caùch ñaùng keå. Tuy nhieân, vì taàn soá cô baûn boä chænh löu, caùc gôïn soùng trong maïch trung gian cuûa moät taàn soá cao töông ñoái(so saùnh vôùi caàu diode hoaëc caàu thyristor). Söï caàn thieát ñoái vôùi nhöõng thieát bò döï tröõ trong maïch trung gian ñöôïc giaûm moät caùch hôïp lyù.

Trong söï keát noái vôùi caûm khaùng caûm öùng cuûa maùy phaùt, taùc duïng gioáng nhö söï tích tröõ naêng löôïng trong moät giai ñoaïn ngaén, noù cuõng coù theå taùc ñoäng ñeán maïch trung gian nhö moät boä bieán ñoåi taêng cöôøng ba pha(hình 11.13). Ñieän aùp maïch trung gian phaûi luoân luoân naèm treân giaù trò ñænh cuûa maùy phaùt ñeå ngaên caûn hoaït ñoäng boä chænh löu khoâng ñieàu khieån thoâng qua diode thaû töï do. Luùc toác ñoä quay thaáp öùng vôùi giaù trò ñieän aùp thaáp töông öùng, boä bieán ñoåi taêng cöôøng taêng ñieän aùp, vì vaäy ñaûm baûo doøng ñieän chaûy trong maïch trung gian.

Caáu hình cuûa moät daïng xung ñieàu khieån phaûi phuø hôïp vôùi kieåu maùy phaùt. Nhöõng maùy phaùt vôùi ñieän aùp caûm öùng hình baäc thang vì vaäy ñoøi hoûi moät doøng ñieän daïng hình chöõ nhaät. Maët khaùc, ñoái vôùi ñieän aùp daïng sin maãu xung kích ñöôïc caên cöù vaøo moät doøng ñieän daïng sin lieân quan.

Moät söï so saùnh caùc toån thaát cho thaáy raèng caàu diode hoaëc hoaëc caàu thyristor ñieàu khieån daãn chæ toån thaát ôû traïng thaùi daãn. Daïng doøng ñieän cuûa boä bieán ñoåi taêng cöôøng caû toån thaát traïng thaùi daãn vaø toån thaát coång ñieàu khieån xaûy ra vì xung kích taïi coång ñieàu khieån cuûa chaát baùn daãn, ví duï : IGBT.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Vì vaäy, doøng ñieän luoân luoân chaûy xuyeân qua nhieàu lôùp baùn daãn trong cuøng thôøi gian. Toån thaát coång ñieàu khieån phuï thuoäc vaøo loaïi hoaït ñoäng vaø taàn soá xung kích.

Keát luaän :

Roõ raøng boä chænh löu ñieàu khieån vôùi caùc linh kieän baùn daãn coù theå giaùn ñoaïn coù chi phí coâng ngheä cao hôn. Tuy nhieân, chuùng coù theå ñaït ñöôïc nhöõng thuaän lôïi ñaùng keå, ñaët bieät khi hoaït ñoäng vôùi maùy phaùt kích töø vónh cöõu. Noù taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc ñieàu chænh vaø ñieàu khieån bieân ñoä vaø vò trí pha cuûa doøng maùy phaùt, cuõng nhö moment höõu duïng. Söï ñieàu chænh toát hôn vaø ñaëc tính baûo veä (ví duï : trong boä truyeàn ñoäng) coù theå ñaït ñöôïc so vôùi heä thoáng thoâng thöôøng, maø yù nghóa laø söû duïng boä chænh löu ñieàu khieån trong BBT coù maïch trung gian raát thuaän lôïi, maëc duø toån thaát cao.

11.2.3.3 BOÄ NGHÒCH LÖU THYRISTOR

SHAPE \* MERGEFORMAT

Vôùi söï phaùt trieån coâng ngheä thyristor, boä bieán ñoåi coâng suaát cheá taïo döôùi hình thöùc boä chænh löu ñieàu khieån vaø boä nghòch löu chuyeån maïch löôùi. Ngaøy nay, chuùng ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong ñieàu khieån vaø trong kyõ thuaät naêng löôïng vaø chieám phaàn lôùn treân thò tröôøng vôùi nhöõng BBT coù maïch trung gian. Tuy nhieân, trong caàu chænh löu 6-xung (hình 11.14.a) dao ñoäng hoïa taàn taàn soá cao ñieån hình xuaát hieän trong löôùi seõ gaây ra nhieãu vì ñoä leäch ñaùng keå cuûa doøng ñieän löôùi gaây trôû ngaïi cho daïng sin. Thieát bò loïc ñaét tieàn phaûi ñöôïc laép ñaët chuû yeáu cho hoïa taàn nguy hieåm baäc 5 vaø baäc 6. Nhöng noù khoâng theå ñieàu chænh taàn soá vaø vò trí pha cuûa doøng dieän löôùi. Nhöõng vieäc naøy ñöôïc xaùc ñònh bôûi löôùi vaø heä thoáng cung caáp vaø phuï thuoäc vaøo goùc kích.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Khaû naêng töông thích cuûa löôùi toát hôn ñaùng keå vôùi loaïi möôøi hai xung. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy thoâng thöôøng ngöôøi ta keát noái song song hai heä thoáng saùu xung qua moät maïch töø cuûa moät maùy bieán aùp chung vôùi hai cuoän daây thöù caáp ñöôïc laøm leäch pha 300 (hình 11.14.b). ñieàu naøy laøm cho doøng ñieän löôùi gaàn vôùi daïng sin hôn raát nhieàu. Hoïa taàn thöù naêm vaø thöù saùu gaàn nhö khoâng coøn xuaát hieän so vôùi kieåu saùu xung. Chæ coù bieân ñoä hoïa taàn baäc 11 vaø baäc 13 suy giaûm moät caùch ñaùng keå vaø nhöõng thaønh phaàn tieáp sau ñöôïc laøm yeáu phaûi ñöôïc tính ñeán.

Tuy nhieân, nhöõng BBT 12-xung chuaån naøy nhìn chunh ñoøi hoûi phaûi thieát keá moät caùch ñaët bieät caùc maùy phaùt vaø caùc maùy bieán aùp (ñoái vôùi söï keát noái ñieän aùp caáp trung bình hoaëc cao khoaûng 20kV) vôùi hai cuoän daây trong heä thoáng doøng ba pha(hình 11.15).

11.2.3.4 BOÄ NGHÒCH LÖU XUNG

Nhöõng ñieàu kieän thuaän lôïi_ ñaëc bieät ñoái vôùi söï quan taâm tôùi söï taùc ñoäng trôû laïi cuûa löôùi_ ñöôïc taïo bôûi vieäc söû duïng caùc BBT töï ñaûo maïch, ñaëc bieät caùc kieåu hoaït ñoäng vôùi quaù trình ñieàu khieån xung ñöôïc goïi laø boä nghòch löu xung. Khaû naêng tieát kieäm hôn cuûa caùc giaù trò rôle boä bieán ñoåi coâng suaát hieäu quaû vaø quaù trình xöû lyù tính hieäu muoán noùi raèng chæ sau moät chu kyø môû ñaàu ngaén, nhöõng BBT töï ñaûo maïch ñeán gaàn 300kVA hieän nay söû duïng kyõ thuaät IGBT ñaït möùc ñoä tinh vi. Hieäu suaát cao hôn coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch keát noái song song (hình 11.14 vaø 11.18). Boä nghòch löu thyristor GTO hoaëc thyristor thöôøng hieän nay chieám troäi hôn treân thò tröôøng vì hieäu suaát cao. Tuy nhieân, neáu söû duïng IGBT seõ coù hieäu suaát cao hôn maø chuùng ñöôïc mong chôø sôùm ñöôïc öùng duïng, vaø seõ xuaát hieän söï ñoät phaù so vôùi hieäu suaát BBT söû duïng IGBT.

Nhö boä nghòch löu ñieàu khieån theo ñoä roäng xung vôùi moät doøng taûi ñoäc laäp, maïch ñieän ñöôïc cho ôû hình 11.16 ñaït ñöôïc söï ñieàu chænh nhanh bôûi taàn soá xung cao cuûa noù. Söï theâm vaøo saùu IGBT trong maïch coâng suaát vôùi saùu diode thaû töï do keát hôïp. Maïch ñieän naøy cho pheùp söï hoaït ñoäng ñieàu chænh mang tính linh ñoäng cao vaø cung caáp haàu nhö laø doøng daïng sin. Hôn nöõa, caû söï cung caáp coâng suaát taùc duïng ñôn thuaàn vaø söï buø coâng suaát phaûn khaùng cho söï tieâu thuï vaø caùc maùy phaùt khaùc trong löôùi hoaëc trong caùc nhaùnh cuûa löôùi coù theå ñöôïc choïn löïa.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Caùc transistors ñöôïc chuyeån maïch bôûi thieát bò ñieàu khieån, maø chuùng ñöôïc ñoàng boä vôùi ñieän aùp löôùi, ñeå doøng ñieän löôùi coù daïng haàu nhö laø ñöôøng sin. Caùc cuoän khaùng boä nghòch löu vôùi ñieän khaùng doïc Xu, giôùi haïn ñònh möùc thay ñoåi doøng ñieän. Söï khaùc nhau giöõa giaù trò ñieän aùp nhaát thôøi taïi ngoõ ra boä bieán ñoåi coâng suaát vaø löôùi xaùc ñònh nguoàn doøng ñieän. Söï keát hôïp caùc cuoän khaùng vôùi caùc tuï ñieän moâ taû moät boä loïc thoâng thaáp phuïc vuï cho vieäc laøm giaûm caùc hoïa taàn cho doøng ñieän.

Ñaëc tính cuûa BBT-xung ñöôïc xaùc ñònh chuû yeáu bôûi vieäc ñieàu khieån daïng xung. Hình 11.17 laø daïng ñöôøng doøng ñieän I cuûa löôùi, maø chuùng ñöôïc ñieàu chænh trong daûi sai soá (I chaáp nhaän ñöôïc, vaø minh hoïa aûnh höôûng cuûa chu kyø chuyeån maïch cuûa transistor T1 vaø T2 cuûa moät nhaùnh caàu. Giaù trò mong muoán coù theå ñöôïc ñònh vò tröôùc nhö moät löôïng hình sin coù theå thay ñoåi giiöõa sai soá ñöôïc ñaët, T1 ngaét vaø T2 ñoùng. Doøng ñieän rôi xuoáng giôùi haïn thaáp hôn, maø chuùng baét ñaàu moät söï ñoái chieáu khaù

Doøng ñieän tieáp tuïc dao ñoäng giöõa giaù trò cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu quanh giaù trò mong muoán. Do ñoù, sai soá cho pheùp xaùc ñònh söï ñieàu chænh theo yeâu caàu. Toác ñoä chuyeån maïch coù theå ñöôïc ñieàu chænh töï do, nhö moät ñaët tröng cuûa doøng ñieän vaø choïn löïa möùc ñoä sai soá cho pheùp. Trong nhöõng bieän phaùp khaùc toác ñoä chuyeån maïch cuõng coù theå ñöôïc ñaët tröôù Giaù trò mong muoán, bieän phaùp kích hoaït vaø taàn soá keát noái hieäu quaû aûnh höôûng bôûi dao ñoäng hoïa taàn. Söï ñoøi hoûi chaát löôïng doøng ñieän ngoõ ra cao hôn seõ gaây ra toån thaát lôùn hôn trong BBT.

Soá löôïng doøng vaø goùc pha ôû ngoõ ra cuûa moät boä nghòch löu xung töï ñaûo maïch coù theå löïa choïn töï do bôûi söï ñieàu chænh trong caùc giôùi haïn thieát keá phuï thuoäc moät caùch naøo ñoù. Coâng duïng cuûa noù trong WPP cho pheùp moät söï phaân boá tôùi löôùi hoã trôï hoaït ñoäng cuûa löôùi.

Cuõng nhö söï hoaït ñoäng coâng suaát taùc duïng ñôn thuaàn, doøng ñieän cuõng coù theå ñöôïc ñieàu chænh sôùm hoaëc treå pha so vôù ñieän aùp. Söï cung caáp coâng suaát phaûn khaùng mang tính caûm hoaëc dung laø hoaøn toaøn coù theå. Nhôø thôøi gian ñieàu chænh ngaén cuûa noù, luùc taàn soá hoaït ñoäng cao, loaïi nhaø maùy naøy coù theå ñöôïc söû duïng cho vieäc buø coâng suaát phaûn khaùng ñoäng, cuõng nhö cung caáp naêng löôïng, vaø neáu caàn thieát coù theå ñaûm nhieäm vai troø cuûa moät boä loïc tích cöïc.

Neáu taàn soá boä loïc ñöôïc veõ töø moät maùy phaùt coù ñoàng hoà ño beân trong, nhöõng nhaø maùy vôùi boä bieán ñoåi ñieàu khieån xung cuõng coù theå giuùp oån ñònh taàn soá heä thoáng ñaëc bieät trong nhöõng löôùi coâ laäp yeáu. Vieäc keát noái WPP qua boä bieán ñoåi ñieàu khieån xung coù moät thuaän lôïi roõ raøng vôùi söï ñeå yù tôùi phuï taûi löôùi cao. Tuy nhieân, gaàn ñaây hoaït ñoäng song song cuûa caùc boä bieán ñoåi coâng suaát ñaõ trôû neân caàn thieát trong caùc nhaø maùy lôùp 500kW.

11.2.3.5 HOAÏT ÑOÄNG SONG SONG CUÛA HAI BOÄ BIEÁN TAÀN

Coâng suaát cöïc ñaïi cuûa heä thoáng bieán ñoåi vaø truyeàn coù theå bò giôùi haïn bôûi caùc linh kieän thay ñoåi. Vì vaäy, ví duï :Söû duïng boä bieán ñoåi xung IGBT ñöôïc giôùi haïn ñeán coâng suaát danh nghóa xung quanh 300KW, nhö vaäy, ñoái vôùi WPP trong lôùp 500KW, coâng suaát phaûi ñöôïc phaân chia. Thuaän lôïi khaùc coù theå coù ñöôïc laø ñoä tin caäy cao, neáu nhö moät BBT bò hoûng thì boä bieán ñoåi coâng suaát gioù coù theå tieáp tuïc hoaït ñoäng xung quanh phaân nöõa giaù trò coâng suaát danh nghóa. Söï xeáp choàng caùc thaønh phaàn hoïa taàn bôûi söï hoaït ñoäng song song laøm giaûm aûnh höôûng ñeán löôùi do chuùng töï trieät tieâu nhau. Bôûi vieäc söû duïng caùc boä phaän gioáng nhau cho nhieàu lôùp coâng suaát, söï phaùt trieån, söï saûn xuaát vaø döï tröõ cuõng nhö dòch vuï trôû neân deã daøng hôn nhieàu vaø toån thaát ñöôïc giaûm.

Coù nhöõng löïa choïn khaùc nhau cuûa BBT hoaït ñoäng song song, hình 11.15 chæ ra söï keát noái thoâng thöôøng trong BBT thyristor, cuõng söû duïng heä thoáng caùc khoùa transistor. Ñieàu naøy ñoøi hoûi moät daïng saùu pha cuûa cuoän daây maùy phaùt. Ñoái vôùi maùy phaùt ba pha nguoàn naêng löôïng ñöôïc chia ñeàu phía doøng ba pha, hoaëc nhaùnh maïch trung gian doøng DC cuûa nguoàn naêng löôïng. Naêng löôïng ñieän ñöôïc nhoùm veà phía doøng ba pha qua maùy bieán aùp , hoaëc keát noái tôùi löôùi qua ba cuoän caûm.

Nhöõng linh kieän môùi coù ñieän aùp ngöôïc leân ñeán 3300V vaø khaû naêng taûi doøng ñeán 1200A, nhöõng thieát keá môùi ñöôïc hoaøn thieän vôùi söï quan taâm laøm giaûm toån thaát truyeàn.

11.2.3.6 CAÙC KHAÙI NIEÄM BOÄ BIEÁN TAÀN

BBT coù nhieäm vuï taïo ñieàu kieän truyeàn ñieän naêng töø maùy phaùt WPP ñeán löôùi phaân phoái vôùi vieäc ñaûm baûo taùc ñoäng xaáu ñeán löôùi laø thaáp nhaát. Ñaëc tính maùy phaùt vaø löôùi coù taùc ñoäng quyeát ñònh bôûi hoaït ñoäng cuûa BBT. Nhöõng ñaëc tính chöùc naêng thuaän lôïi vaø caùc daïng coù ích cuûa caùc linh kieän vaø heä thoáng phuï ñöôïc tính ñeán trong vieäc thieát keá BBT.

Coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng ñieàu khieån vôùi söï taùc ñoäng nhanh, aûnh höôûng löôùi thaáp,... Coù theå coù ñöôïc bôûi vieäc söû duïng BBT-xung vaøo löôùi vôùi IGBT vaø moät maïch trung gian ñieän aùp. Nhuõng yeâu caàu nhö taàn soá hoaït ñoäng cao, maïch kích thaáp vaø ñieän dung ñeå caét rôøi söï quaù ñieän aùp laø nhöõng thuaän lôïi quyeát ñònh ñeán BBT söû duïng IGBT. Maëc khaùc taàn soá xung thaáp cuûa thyristor GTO thay ñoåi ñaùng keå khi hoaït ñoäng ôû coâng suaát lôùn daãn ñeán moät doøng ñieän nuoâi chaát löôïng keùm.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Hình 11.18 chæ ra moät kieåu cuûa BBT cho WPP vôùi ñieän aùp maùy phaùt coù daïng ñöôøng sin. Maïch trung gian ñieän aùp ñöôïc cung caáp bôûi maùy phaùt qua moät boä chænh löu ñieàu khieån. Doøng ñieän ñöôïc ñieàu khieån ñeå bieân ñoä vaø pha maùy phaùt ñöôïc xaùc ñònh bôûi maïch kích boä chænh löu. Baèng caùch thay ñoåi pha doøng maùy phaùt I1 trong hoaït ñoäng quaù hay döôùi kích töø möùc ñoä ñieän aùp luùc cuoái maùy phaùt coù theå bò bieán ñoåi vaø ñoái choïi vôùi maïc trung gian. Boä chænh löu vaø nghòch löu laø caùc caáu truùc quen thuoäc treân phaïm vi lôùn.

Sô ñoà boá trí moät BBT (hình 11.19) vôùi moät boä chænh löu khoâng ñieàu khieån vaø moät boä bieán ñoåi taêng cöôøng choáng doøng ngöôïc trong maïch trung gian. Kieåu heä thoáng naøy öùng duïng cho WPP khoâng coù hôïp soá maø ñoøi hoûi kích thích ñieän vaø ñöôøng ñieän aùp daïng baäc thang.

SHAPE \* MERGEFORMAT

11.2.4 ÑO LÖÔØNG BAÛO VEÄ

Trong tröôøng hôïp coù nhöõng loãi trong löôùi vaø maùy phaùt hoaëc nhöõng hoûng hoùc trong caùc thieát bò, ñieän aùp, doøng ñieän coù theå xaûy ra trong nhöõng BBT cuûa WPP quaù cao coù theå phaù huûy chuùng. Vì vaäy, ño löôøng giôùi haïn phuø hôïp laø caàn thieát ñeå baûo veä nhaø maùy vaø löôùi. Ñieàu naøy ñoøi hoûi vieäc kieåm tra thöôøng xuyeân taát caû caùc bieán soá coù lieân quan. Hôn nöõa caùc thieát bò ñieàu khieån nhö caùc boä chænh löu vaø nghòch löu phaûi nhaän ra nhöõng ñieàu kieän laøm sai leäch hoaït ñoäng nhaø maùy vaø ño löôøng baûo veä phuø hôïp vôùi ñieàu kieän ban ñaàu.

11.2.4.1 PHÍA MAÙY PHAÙT

Ngaén maïch ñaàu ra boä chænh löu taïo quaù doøng trong maùy phaùt. Söï taêng doøng ñoät ngoät hay söï suïp ñoã ñieän aùp phaûi ñöôïc nhaän ra nhö moät söï coá bôûi boä phaän giaùm saùt BBT. Nhaû caàu chì hoaëc caùch ly baèng coâng taéc an toaøn keát thuùc ngaén maïch phía maùy phaùt. Heä thoáng ñieàu khieån phaûi caét boä bieán ñoåi coâng suaát phía löôùi, vaø sau ñoù, boä phaän quaûn lyù nhaø maùy phaûi haõm döøng hoaït ñoäng cuûa turbine.

11.2.4.2 BOÄ BIEÁN TAÀN

Vieäc chuyeån maïch nhanh dieãn ra trong boä bieán ñoåi coâng suaát gay ra quaù ñieän aùp ñaùng keå trong thieát bò caûm öùng. Ñieàu naøy caàn giôùi haïn ñeå baûo veä caùc linh kieän. Voøng kín baûo veä bao goàm dieän trôû, ñieän dung vaø diode hoaït ñoäng choáng laïi ñieän aùp nguy hieåm vaø bieán ñoåi naêng löôïng trích tröõ trong ñieän khaùng caûm öùng sinh ra nhieät.

11.2.4.3 MAÏCH TRUNG GIAN

Tröôøng hôïp ngaén maïch trong maïch trung gian töùc ñieän aùp bò suïp ñoã. Boä chænh löu vaø BBT phía löôùi cung caáp ngaén maïch qua diode thaû töï do, nghóa laø söï can thieäp khoâng theå laâu. Vì vaäy, löôùi vaø maùy phaùt phaûi ñöôïc caùch ly töø boä bieán ñoåi.

11.2.4.4 PHÍA LÖÔÙI

Söï ñieàu chænh vaø nguyeân taéc coâng suaát cung caáp caùc coâng ty phaûi phuï thuoäc vaøo nhau ñoái vôùi söï cung caáp cuûa naêng löôïng gioù tôùi löôùi chung. Theo söï ñieàu chænh naøy, BBT phía löôùi phaûi nhaän ra söï thay ñoåi ñieän aùp hoaëc taàn soá ñeå ngaên chaën söï hoaït ñoäng coâ laäp khoâng ñònh tröôùc. Maùy phaùt ñieän gioù vaø BBT cuûa chuùng phaûi caùch ly khoûi löôùi ngay laäp töùc trong tröôøng hôïp ñieän aùp quaù cao hoaëc quaù thaáp beân ngoaøi giôùi haïn quy ñònh. Heä thoáng nhaän bieát nhöõng loãi naøy coù theå tích hôïp vaøo trong boä ñieàu khieån nhaø maùy hoaëc ñöôïc thieát keá rieâng beân ngoaøi.

Maëc khaùc ngaén maïch chaïm ñaát hoaëc ngaén maïch pha phía löôùi laøm taêng doøng ñieän, ñaây laø daáu hieäu loãi raát roõ raøng. Boä ñieàu khieån can thieäp ngay laäp töùc hoaëc giaûi quyeát töø boä bieán ñoåi coâng suaát caét ngay coâng suaát truyeàn taûi ñeán vuøng ngaén maïch. Caùc linh kieän chuyeån maïch coù theå caùch ly coù thuaän lôïi ñaùng keå ñoái vôùi chöùc naêng baûo veä nhôø vaøo thôøi gian can thieäp ngaén cuûa chuùng. Ñaëc bieät khi söû duïng BBT vôùi linh kieän IGBT, nhöõng thuaän lôïi ñaõ ñeà caëp ñeán nhôø vaøo ñaëc tính giôùi haïn cuûa chuùng. Nhö nhöõng hieäu öùng döïa vaøo söï ñieàu khieån vaø thieát bò bieán ñoåi coâng suaát, söï keát noái löôùi cuõng phaûi ñöôïc baûo veä baèng caàu chì.

Vôùi maùy kích töø vónh cöûu, moät löôùi hoûng hoùc daãn tôùi söï taêng ñieän aùp maùy phaùt vaø maïch trung gian. Ñieàu naøy phaûi ñöôïc giôùi haïn baèng söï can thieäp taïi boä chænh löu hoaëc trong maïch ñieän trung gian, cho tôùi khi bieän phaùp ñoái phoù cô khí coù theå khoáng cheá ñöôïc vaø nhaø maùy ñöôïc ñöa vaøo moät ñieàu kieän hoaït ñoäng an toaøn. Maëc khaùc quaùn tính quaû vaêng choáng laïi söï taêng nhanh toác ñoä quay vaø cuõng gaây caûng trôû cho vieäc ngöøng maùy.

Quaù ñieän aùp khí quyeån treân maùy phaùt cung caáp ñeán ñöôøng daây hoaëc söï keát noái ñöôïc giôùi haïn moät caùch hieäu quaû bôûi caùc baûo veä dieän aùp taêng nhanh treân ngoõ vaøo boä chænh löu hoaëc ngoõ ra boä nghòch löu.

11.3 BAÛO VEÄ LÖÔÙI

Söï baûo veä löôùi bao quanh giaù trò ño ñaït ñeå baûo veä choáng laïi doøng ñieän vaø ñieän aùp quaù cao coù theå phaù huûy caùc linh kieän vaø thieát bò. Söï ño löôøng baûo veä khaûo saùt ôû ñaây chuû yeáu ñeå choáng laïi quaù ñieän aùp quen thuoäc.

Heä thoáng phaân phoái coù theå laøm giaûm chöùc naêng cuûa caàu chì, laøm hö haïi söï phoái hôïp keát noái laïi caùc thieát bò, gaây ra tính khoâng öa chuoäng trong söï hoaït ñoäng coâ laäp trong tröôøng hôïp töï ñoäng ñoùng laïi hay löôùi hoûng hoùc, vì vaäy nhöõng thieát bò an toaøn hoaït ñoäng tröôùc ñoù ñöa ra khôûi hoaït ñoäng.

11.3.1 COÂNG SUAÁT NGAÉN MAÏCH LÖÔÙI

Coâng suaát ngaén maïch cuûa moät maùy, moät nhaùnh löôùi hoaëc moät löôùi coù theå ñöôïc xaùc ñònh nhö toaøn boä ñöôïc bieán ñoåi vaøo trong toång trôû cuûa maùy hoaëc löôùi trong tröôøng hôïp ngaén maïch.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Coâng suaát ngaén maïch löôùi SK ñöôïc cho bôûi :

EMBED Equation.3

(11.1)

i UN ñieän aùp danh nghóa, ZK toång trôû ngaén maïch cuûa löôùi.

Coâng suaát ngaén maïch ñoái xöùng khôûi ñieåm :

EMBED Equation.3

(11.2)

a

y laø hình thöùc cô baûn cuûa söï thieát keá vaø hieäu suaát cuûa caùc thieát bò baûo veä. Ñieän aùp khôûi ñieåm cung caáp trong suoát chu kyø ñaàu tieân phaûi ñöôïc tính ñeán ôû ñaây. Ñeå phuïc vuï cho muïc ñích tính toaùn haèng soá môû roäng töông öùng c ñöôïc öô

ng nhö sau :

Ñoái vôùi ñieän aùp löôùi trung bình hoaëc cao : c = 1.1

Ñoái vôùi ñieän aùp löôùi thaáp : c = 1.05

Söû duïng heä soá môû roäng naøy ñeå tìm doøng ñieän lôùn nhaát cho vieäc choïn thieát bò baûo veä.

Hình 11.20 ñaëc tröng cho söï keát noái löôùi cuûa moät WPP 500KW. Ñieåm keát noái (AP) ñöôïc choïn phía haï aùp, söï keát noái cung caáp tôùi ñieåm lieân keát chung (VP) qua moät maùy bieán aùp vaø moät caùp ñieän aùp trung bình hoaëc cao coù ñieän trôû, ñieän caûm vaø ñieän dung.

Dung löôïng vaø hieäu suaát cuûa ñieåm keát noái cuõng nhö cuõng nhö coâng suaát ngaén maïch cuûa noù phuï thuoäc vaøo maùy bieán aùp, tuyeán cung caáp vaø löôùi caáp ñoä cao. Hình 11.21 chæ ra raèng coâng suaát ngaén maïch taïi ñieåm chuyeån maïch taùc ñoäng ñeán giaù trò taïi ñieåm keát noái. Tuy nhieân, khaû naêng giôùi haïn cuûa vieäc laøm maïnh meõ löôùi ño ñaït taïi ñieåm chuyeån maïch cuõng roõ raøng. Söï taêng theâm cuûa noù trong coâng suaát ngaén maïch töø 50 ñeán 100MW coù theå daãn ñeán moät söï taêng nhoû taïi ñieåm keát noái, nhöng trong khoaûng 100 ñeán 200 MW gaây ra söï bieán ñoåi nhoû.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Taùc ñoäng cuûa tuyeán cung caáp trong daûi ñieän aùp trung bình hay cao (caùp, tuyeán cung caáp chính) cuõng phaûi ñöôïc tính toaùn. Hình 11.22 chæ ra raèng ñoái vôùi nhöõng keát noái ngaén, loaïi daây daãn vaø tieát dieän cuûa noù(trong gioù haïn cho pheùp) haàu nhö khoâng aûnh höôûng ñeán coâng suaát ngaén maïch. Giaù trò giaûm xuoáng thaáp nhaát taïi khoaûng caùch cao nhôø vaøo coâng duïng nhöõng tuyeán cung caáp chính. Nhöõng chaát daãn khaùc nhau (Al, Cu) vaø tieát dieän cuûa caùp coù hieäu öùng keùm hôn.

Coâng suaát ngaén maïch taïi löôùi giaûm töø ñieåm keát noái chung vôùi vieäc taêng chieàu daøi ñöôøng daây. Tuy nhieân, neáu naêng löôïng cung caáp ñöôïc keát noái noù taêng laàn nöõa veà höôùng ñieåm keát noái löôùi.

Toång trôû maùy phaùt vaø maùy bieán aùp thöôøng raát cao so vôùi toång trôû daây daãn. Vì vaäy, vieäc phaân nhoùm maùy phaùt khoâng taùc ñoäng lôùn vaøo coâng suaát ngaén maïch doïc theo caùc tuyeán ñöôøng daây. Ñoái vôùi söï ñôn giaûn hoaù coâng suaát ngaén maïch, caùc maùy phaùt coù theå keát luaän nhö moät söï xaáp xæ trong moät ñieåm ñaëc tính. Tröôøng hôïp maùy phaùt quay ngaén maïch bieán ñoåi moät caùch ñaùng keå toång trôû beân trong keát quaû (so saùnh vôùi hoaït ñoäng thoâng thöôøng) maø noù taùc ñoäng theo sau coâng suaát ngaén maïch.

Coâng suaát ngaén maïch trong löôùi giaûm xuoáng töø ñieåm lieân keát chung vaø taêng theo chieàu daøi cuûa ñöôøng daây. Tuy nhieân, neáu caùc nguoàn cung caáp naêng löôïng ñöôïc keát noái, noù seõ taêng moät laàn nöõa höôùng ñeán ñieåm lieân keát löôùi (neáu xaûy ra ngaén maïch).

Toång trôû caùc maùy phaùt vaø caùc maùy bieán aùp thöôøng raát cao so vôùi toång trôû ñöô

ng daây. Vì vaäy, söï phaân boá nhoùm caùc maùy phaùt khoâng aûnh höôûng nghieâm troïng vaøo coâng suaát ngaén maïch doïc theo ñöôøng daây. Ñoái vôùi söï xaùc ñònh ñôn giaûn coâng suaát ngaén maïch, caùc maùy phaùt coù theå ñöôïc toång hôïp nhö moät söï xaáp xæ treân moät ñieåm ñaëc tuyeán. Tröôøng hôïp ngaén maïch treân maùy phaùt toång trôû thay ñoåi moät caùch ñaùng keå so vôùi caùc hoaït ñoäng thoâng thöôøng aûnh höôûng ñeán coâng suaát ngaén maïch xaûy ra sau.

Gioáng nhö ñoäng cô, hoaït ñoäng caùc maùy phaùt ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä laøm taêng coâng suaát ngaén maïch cuûa löôùi. Caùc tính toaùn söû duïng tính coâng suaát ngaén maïch khoâng quan taâm ñeán caùc maùy khoâng thöôøng xuyeân keát noái vôùi löôùi thöôøng daãn ñeán nhöõng öôùc löôïng sai so vôùi ñònh khaû naêng caùch ly cuûa caùc thieát bò vaø caùc phaûn öùng löôùi coù theå xaûy ra.

Khi tính toaùn toång trôû ban ñaàu Zk hoaït ñoäng trong moät ngaén maïch, söï kieän maø caùc maùy ñieän quay seõ coù caùc toång trôû khaùc nhau trong thôøi gian töùc thôøi cuûa chuùng so vôùi luùc hoaït ñoäng bình thöôøng phaûi ñöôïc tính ñeán. Maïch ñieän töông ñöông ñôn giaûn nhö hình 11.23 moät söï cung caáp nhö moät ñieåm khôûi ñaàu chaéc chaén. Caùc aûnh höôûng do cuoän daây vaø caùc ñieän dung ñaát trong tröôøng hôïp ngaén maïch thöôøng coù giaù trò beù neân khoâng ñöôïc chuù yù. Phaân boá coâng suaát ngaén maïch bôûi maùy ñieän quay tôùi löôùi ñoäc laäp cho duø maùy ñang laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoäng cô hay maùy phaùt luùc ngaén maïch töùc thôøi.

Ñoái vôùi maùy ñoàng boä trôû khaùng doïc töùc thôøi :

EMBED Equation.3

coù theå thieát laäp cô baûn cho söï xaùc ñònh ñieän khaùng ngaén maïch Xk trong sô ñoà maïch töông ñöông. Trong ñoù

EMBED Equation.3

dieãn ta

EMBED Equation.3

/ZN, ñeå giô

i haïn giaù trò cöïc ñaïi doøng ngaén maïch, tuy nhieân giaù trò baûo hoøa nhoû hôn trôû khaùng truïc tröïc tieáp töùc thôøi

EMBED Equation.3

phaûi ñöôïc tính ñeán. Thaønh phaàn Rk naèm trong khoaûng 5% ñieän khaùng ngaén maïch cho caùc maùy coù coâng suaát cao, ñieän aùp cao (phuï thuoäc vaøo kích côõ cuûa maùy) vaø xung quanh 15% cho caùc maùy coù ñieän aùp thaáp (ñoäc laäp vôùi kích thöôùt maùy).

SHAPE \* MERGEFORMAT

oái vôùi maùy khoâng ñoàng boä ñieän khaùng töùc thôøi ñöôïc xaùc ñònh bôûi toång trôû khôûi ñoäng :

EMBED Equation.3

(11.3)

Xk = Xst = X1( + X’2(

Vaø : RK = Rst = R1 + R’2

Tyû soá doøng ngaén maïch treân doøng ñònh möùc xaáp xæ trong daûi :

EMBED Equation.3

(11.4)

Nhöõng vaán ñeà treân cho thaáy caùc maùy ñieän quay coù theå phaân phoái moät boäi soá cuûa coâng suaát danh nghóa, ñeå taêng coâng suaát ngaén maïch cuûa löôùi do toång trôû giaûm ñaùng keå cuûa chuùng. Söï khoâng chuù yù caùc thaønh phaàn taùc duïng thaáp lieân quan, coù theå öôùc löôïng thoâ sô heä soá môû roäng ñoái vôùi ngaén maïch gaàn ñaàu cuoái cuûa caùc maùy ñoàng boä :

EMBED Equation.3

(11.5)

EMBED Equation.3

(11.6)

o

i vôùi ngaén maïch töø moät khoaûng caùch ñeán maùy phaùt, tuyeán taêng theâm vaø toång trôû maùy bieán aùp giöõa ñieåm cuoái maùy phaùt vaø ñieåm ngaén maïch phaûi ñöôïc tính ñeán.

Phöông phaùp chính xaùc hôn ñeå xaùc ñònh coâng suaát ngaén maïch, hoaëc caùc thay ñoåi tôùi noù laø coù theå tính toaùn chuùng theo nguyeân lyù xeáp choàng. Phöông phaùp naøy phuø hôïp vôùi caáu truùc maïch phaân nhaùnh. Söï tính toaùn vôùi moät soá nguoàn töông öùng tieán haønh vôùi cuøng soá löôïng tính toaùn nhö cho moät löôùi cung caáp ñôn. Vì vaäy, quaù trình thuaän lôïi hôn cho vieäc tính toaùn.

Boä bieán ñoåi coâng suaát töï ñaûo maïch vôùi löôùi : khoâng gioáng vôùi caùc maùy ñieän quay, chuùng khoâng phaân phoái ñaùng keå ñeán vieäc laøm taêng coâng suaát ngaén maïch. Caùc thieát keá vôùi caùc trò soá khoâng giaùn ñoaïn khoâng theå caét ngay laäp töùc söï coá ngaén maïch. Chuùng chæ coù theå laøm giaûm doøng ngaén maïch sau moät khoaûng thôøi gian qua caùc linh kieän ngaét ra. Vì vaäy, boä bieán ñoåi naøy phaân boá doøng ngaén maïch ban ñaàu cuûa löôùi.

Boä nghòch löu xung töï ñaûo maïch : coù theå duy trì ñieän aùp cuûa chuùng ngay trong tröôøng hôïp ngaén maïch, vaø tieáp tuïc cung caáp doøng daïng sin tôùi löôùi mieãn laø dung löôïng cung caáp cuûa heä thoáng cho pheùp. Tuy nhieân, khi chuùng laøm vieäc vôùi taàn soá ñieàu cheá trong daûi kHz, söï can thieäp coù theå chæ vaøi microâ giaây trong tröôøng hôïp söï coá. Do ñoù, caùc boä bieán ñoåi xung coù theå ñöôïc ñieàu chænh nhanh choùng ñeå nhaän ra moät ngaén maïch maø chuùng khoâng phaân boá ngay khi doøng ngaén maïch khôûi ñieåm cuûa löôùi.

Vì vaäy, boä nghòch löu xung töï ñaûo maïch laø moät lieân keát löôùi lyù töôûng, taêng theâm dung löôïng coâng suaát cuûa löôùi bôûi caùc thaønh phaàn cung caáp boä bieán ñoåi coâng suaát vaø baûo veä löôùi khi söï coá.

11.3.3 SÖÏ HOAÏT ÑOÄNG COÂ LAÄP VAØ TÖÏ ÑOÄNG ÑOÙNG LAÏI NHANH CHOÙNG

Neáu löôùi ñöô

c caùch ly, chöùc naêng cuûa thieát bò baûo veä coù theå bò hö hoûng bôûi söï hoaït ñoäng lieân tuïc cuûa caùc WPP, daãn tôùi söï hoaït ñoäng coâ laäp khoâng ñieàu khieån.

Caùc maùy phaùt ñoàng boä ñieàu chænh ñieän aùp vaø caùc boä nghòch löu xung töï ñaûo maïch coù khaû naêng taïo caùc löôùi cuøng dung löôïng. Do ñoù, chuùng coù theå (trong moät giôùi haïn naøo ñoù) hoå trôï löôùi trong tröôøng hôïp hoûng hoùc ñieän aùp, hoaëc duy trì cung caáp trong tröôøng hôïp coù söï giaùn ñoaïn löôùi. Tuy nhieân caùc maùy ñoàng boä lieân keát tröïc tieáp vôùi löôùi haàu nhö khoâng bao giôø söû duïng trong caùc WPP.

Caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä vaø ñoàng boä vôùi söï cung caáp BBT ñaûo maïch vôùi löôùi khoâng coù khaû naêng naøy. Tuy nhieân, trong söï keát noái vôùi söï ñieàu chænh tua-bin chuùng coù theå cung caáp löôùi vôùi coâng suaát taùc duïng vaø taàn soá löôùi naèm trong daûi dung löôïng cuûa chuùng. Söï keát noái WPP loaïi naøy duy trì (gioáng nhö söï cung caáp maùy phaùt ñoàng boä) löôùi trong tröôøng hôïp bò giaùn ñoaïn, vôùi söï keùo theo taàn soá vaø ñieän aùp thöôøng phuï thuoäc vaøo traïng thaùi taûi.

11. 3.4 QUAÙ ÑIEÄN AÙP TRONG LÖÔÙI

Trong caùc tuyeán doøng 3 pha vôùi caùc maùy phaùt cung caáp rieâng, caùc hieäu öùng coäng höôûng coù theå xuaát hieän trong caùc ngaén maïch moät pha. Bôûi hieäu öùng keát hôïp cuûa caùc thieát bò tieâu thuï mang tính dung khaùng vaø tính caûm khaùng cuûa caùc maùy phaùt lieân keát, vaø trong söï keát noái vôùi thieát bò tieâu thuï vaø caùc caûm khaùng boä loïc, quaù ñieän aùp coù theå xaûy ra treân caùc pha coøn laïi.

Taïi thôøi ñieåm khoâng taûi hoaëc taûi thaáp, doøng ngaén maïch moät pha ñuû ñeå duy trì hoà quang ñieän, vaø bieán ñoåi söï coá ngaén haïn thaønh söï coá daøi haïn neáu maùy phaùt khoâng ñöôïc caùch ly khôûi löôùi tröôùc khi söï keát noái trôû laïi baèng thieát bò töï ñoäng ñoùng laïi (recloser).

Caùc thieát bò baûo veä soùng ñieän aùp taêng (SVP) coù theå giôùi haïn loaïi quaù ñieän aùp naøy, vaø phaûi coù khaû naêng haáp thu naêng löôïng trong tröôøng hôïp coäng höôûng coù theå lôùn hôn giaù trò chôø ñôïi trong hoaït ñoäng thoâng thöôøng.

11.4 CAÙC HIEÄU ÖÙNG CUÛA LÖÔÙI

Söï lieân keát WPP tôùi löôùi gaây ra caùc hieäu öùng bao goàm :

Söï thay ñoåi coâng suaát ngaén maïch,

Söï bieán thieân coâng suaát ñaàu ra,

Söï dao ñoäng ñieän aùp töø söï bieán thieân coâng suaát ñaàu ra,

Caùc hieäu öùng nhaáp nhaùy (‘flicker’),

Söï khoâng ñoái xöùng ñieän aùp,

Caùc hoïa taàn,

Hoån hôïp caùc hoïa taàn,

Caùc phaùt sinh giao thoa khaùc,

Caùc vaán ñeà töông thích nhaø maùy chung.

Trong ñoù quan troïng nhaát laø vieäc giôùi haïn söï bieán thieân coâng suaát ñaàu ra vaø caùc hoïa taàn.

11.4.1 KHAÛ NAÊNG TÖÔNG THÍCH VAØ SÖÏ GIAO THOA

Löôùi chung phaûi ñöôïc baûo veä töø caùc hieäu öùng phaù vôû theá caân baèng gaây ra bôûi WPP. Baûo veä quaù ñieän aùp, ngaén maïch vaø maùy phaùt chuû yeáu phuïc vuï cho muïc ñích naøy. Trong tröôøng hôïp söï leäch ñieän aùp vaø taàn soá töø hoaït ñoäng thoâng thöôøng, söï caùch ly nhanh khoûi löôùi phaûi ñöôïc ñaûm baûo. Söï hoaït ñoäng kieåu ñoäng cô chæ ñöôïc pheùp trong khoaûng thôøi gian ngaén. Söï ñoøi hoûi coâng suaát taùc duïng cuûa WPP phaûi ñöôïc giöõ trong giôùi haïn ñònh möùc rieâng cuûa löôùi.

Neáu maùy phaùt ñöôïc keát noái vôùi tua-bin tónh taïi hoaëc luùc ñang hoaït ñoäng luùc ñoù doøng keát noái thaáp nhö coù theå, maëc khaùc ñeå baûo veä caùc thaønh phaàn trong WPP töø maïch voøng kín xuyeân qua boä truyeàn ñoäng cô khí, maùy phaùt vaø söï thieát laäp hoäp soá tôùi tua-bine gioù töø caùc taûi taêng ñoät ngoät, vaø maïc khaùc ñeå ngaên chaën söï phaùt sinh söï giao thoa vaø suït aùp löôùi.

11.4.2 TÍNH CHAÁT COÂNG SUAÁT CUÛA NHAØ MAÙY COÂNG SUAÁT GIOÙ

Moät phaàn töø thuû tuïc keát noái, söï caùch ly khaån caáp vaø nhöõng ñieàu kieän thay ñoåi khaùc, caùc WPP trong ñieàu kieän hoaït ñoäng bình thöôøng luùc döôùi taûi hoaëc ñaày taûi thöôøng gaây ra söï bieán thieân coâng suaát ñieän trong daûi taàn 10Hz – 1kHz phuï thuoäc vaøo kieåu WPP, cuõng nhö caùc dao ñoäng daøi haïn. Söï dao ñoäng coâng suaát ñöôïc xaùc ñònh bôûi bieân ñoä vaø toác ñoä thay ñoåi cuûa noù vaø ñöôïc gaây ra chuû yeáu bôûi gradient toác ñoä gioù chu kyø vaø khoâng chu kyø. Do söï aûnh höôûng cuûa phaân boá doøng khoâng khí qua toaøn boä khu vöïc tua-bin vaø tính chaát truyeàn cuûa boä truyeàn ñoäng vaø tính chaát maùy phaùt, do söï thay ñoåi goùc dòch chuyeån rotor trong heä thoáng maùy phaùt ñoàng boä vaø do söï thay ñoåi heä soá tröôït trong heä thoáng maùy phaùt khoâng ñoàng boä.

Ñeå xaùc ñònh tính chaát coâng suaát cuûa caùc WPP khi chuùng ñöôïc keát noái vôùi nhau, quaù trình chöùng minh ñaõ ñöôïc tieán haønh thöïc hieän trong phaïm vi ngaén haïn taïi ‘Westküste wind park’ vôùi thôøi gian laø 60 giaây vaø taàn soá laáy maãu laø 5 Hz. Ñieàu naøy cho thaáy raèng trong cheá ñoä hoaït ñoäng thoâng thöôøng ví duï taïi toác ñoä gioù trung bình laø 12 m/s , söï thay ñoåi giöõ 10 vaø 15 m/s xaõy ra vôùi höôùng gioù haàu nhö gioáng nhau (hình 11.24 (a,b)). Trong daûi 50 KW (30 – 55 KW) cho caùc nhaø maùy toác ñoä coá ñònh vôùi maùy phaùt khoâng ñoâng boä lieân keát tröïc tieáp vôùi löôùi thì söï dao ñoäng coâng suaát cao hôn caùc nhaø maùy coù toác ñoä thay ñoåi vôùi maùy phaùt ñoàng boä coù boä chænh löu vaø nghòch löu (so saùnh hình 11.24 (c) vaø (d)). Ñoái vôùi caùc nhaø maùy toác ñoä thay ñoåi caùc giaù trò thuaän lôïi hôn coù theå ñaït ñöôïc caùc pheùp ño kyõ thuaät ñieàu khieån.

Trong caùc WPP lôùn _ñaëc bieät trong daûi MW_coù söï khaùc nhau cô baûn. Moät daûi heä soá tröôït nhoû hôn ñoái vôùi maùy khoâng ñoàng boä lôùn hôn, vaø vì vaäy moät söï keát noái löôùi cöùng, coù theå daãn ñeán söï dao ñoäng coâng suaát cao hôn. Maëc khaùc, thôøi haèng rotor cao, vaø keát quaû caûi thieän hieäu öùng laøm phaúng coâng suaát, trong heä thoáng toác ñoä thay ñoåi daãn ñeán coâng suaát phaúng hôn.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Coâng suaát toång cuûa taát caû caùc nhaø maùy toác ñoä coá ñònh vaø thay ñoåi (hình 11.24 (c,d)) minh hoïa hieäu öùng laøm phaúng coâng suaát vaø quan heä cuûa noù tôùi soá löôïng nhaø maùy.

Hieäu öùng laøm phaúng coâng suaát phuï thuoäc raát nhieàu vaøo daïng hình hoïc laép ñaët vaø söï keát hôïp caùc ñieàu kieän gioù ñòa phöông. Do söï thay theá veà khoâng gian cuûa caùc nhaø maùy ñoäc laäp, caùc doøng khoâng khí taùc ñoäng vaøo tua-bin taïi nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau. Ñieàu naøy ñem laïi hieäu öùng laøm phaúng coâng suaát lôùn nhaát.

Nhöõng traïm WPP nhoû thöôøng bao goàm chæ hai hoaëc ba WPP vôùi moät boä nguoàn acqui nhö laø söï döï tröõ ngaén haïn vaø moät khoái Diesel nhö moät heä thoáng hoã trôï. Nhö vaäy nhaø maùy ñöôïc söû duïng trong söï hoaït ñoäng coâ laäp, ví duï ngoaøi haûi ñaûo maø khoâng theå keát noái vôùi löôùi coâng coäng.

Baûng B.11.2

†††††††††††–䵅䕂⁄煅

EMBED Equation.3

((

Boá trí (a

Thaáp Trung bình Cao

7.7

2.95

11.6

1.53

4.35

*

P/PN

Pa/PN

0.44

0.74

0.17

0.44

* *

(P/PN

0.22

0.068

0.15

1.02

0.052

P/PN

Pa/PN

0.36

0.89

0.102

0.216

* * *

(P/PN

0.16

0.046

0.458

1.03

0.029

P/PN

Pa/PN

0.196

0.767

0.031

0.175

* * *

(P/PN

0.16

0.046

0.15

1.022

0.05

*

P/PN

Pa/PN

0.22

0.99

0.052

0.184

* *

(P/PN

0.22

0.075

0.25

1.037

0.043
Tính chaát coâng suaát cuûa moät WPP rieâng hay cuûa hai hoaëc ba WPP keát hôïp laïi vaø boá trí khaùc nhau coù theå xem xeùt taïi ba toác ñoä gioù ñaët tröng vôùi giaù trò ñaëc tröng ( =11.7m/s, 11.6m/s vaø 14.6m/s. ÔÛ ñaây :

EMBED Equation.3

dieãn taû giaù trò coâng suaát trung bình, (P daûi giaù trò dao ñoäng vaø P( ñoä leäch chuaån coâng suaát, vaø töông öùng cho caùc giaù trò toác ñoä gioù (( vaø ((.

Baûng B.11.2 toùm taét öôùc löôïng thoáng keâ trong taàn soá 5 Hz qua moät khoaûng thôøi gian 60 giaây cho nhöõng hình daïng vaø höôùng gioù thoåi khaùc nhau. Söï so saùnh caùc giaù trò ñaëc tröng minh hoïa tính baèng phaúng cuûa coâng suaát taêng neáu söû duïng nhieàu WPP hôïp laïi vaø taêng khoaûng caùch giöõa chuùng. Keát quaû baèng phaúng töông ñoái ñöôïc thaáy ôû hai hoaëc ba WPP lieân keát laïi vaø taêng theo tyû leä thuaän.

Vieäc söû duïng quaù trình san baèng kyõ thuaät ñieän trong daûi Hz, keát quaû bieåu dieãn treân phuùt, giôø, ngaøy, thaùng vaø theo tyû leä haøng naêm coù theå ñöôïc xem nhö söï khaûo daøi haïn. Cuõng tính chaát naøy söï nghieân cöùu ngaén haïn cuõng ñöôïc quan taâm raát lôùn.

Söï thay ñoåi coâng suaát daøi haïn hay ngaén haïn trong WPP coù theå ñem laïi ñieän aùp baát kyø löôùi naøo maø chuùng cung caáp.

11.5 TÍNH CHAÁT ÑIEÄN AÙP LÖÔÙI CUNG CAÁP

Caùc hieäu öùng cuûa caùc WPP vaøo trong löôùi vaø coâng suaát do laép ñaët hoaëc cung caáp ñöôïc xaùc ñònh cô baûn bôûi söï keát noái löôùi vaø caáp ñieän aùp. Söï thay ñoåi vaø dao ñoäng chu kyø trong ñieän aùp vaø hieäu öùng nhaáp nhaùy phaûi ñöôïc tính toaùn, cuõng nhö baát kyø söï khoâng ñoái xöùng naøo.

11.5.1 CAÙC CAÁP ÑIEÄN AÙP

Caùc thaønh phaàn ñieän aùp cuûaWPP ñöôïc thieái keá vôùi ñieän aùp döôùi 1000V(chæ vì lyù do kinh phí). Söï keát noái cuûa chuùng tôùi löôùi trong caùc WPP nhoû xaûy ra taïi caáp ñieän aùp thaáp ñöôïc dieãn taû nhö hình 11.20 (khoái thaáp nhaát).

Maëc khaùc caùc heä thoáng 100KW ñeán lôùp MW cung caáp ñieän aùp trung vaø cao qua moät maùy bieán aùp(hình 11.20). Ñoái vôùi traïm gioù lôùn(win farm)(ví duï : 50MW) söï keát noái tôùi löôùi ôû caáp ñieän aùp cao (hình 11.20 khoái giöõa) coù theå taïo ra caùch coù theå thöïc hieän ñöôïc kinh teá, vaø vì vaäy söï löïa choïn keát noái reõ hôn nhieàu. Caùc caáp 220KV vaø 380KV hieän nay chöa ñöôïc löïa choïn cho vieäc keát noái.

11.5.2 SÖÏ KHOÂNG ÑOÁI XÖÙNG ÑIEÄN AÙP

Chæ nhöõng maùy phaùt doøng ba pha vôùi caùc cuoän daây ñoái xöùng ñöôïc söû duïng trong hoaït ñoäng cuûa WPP. Vôùi nhöõng maùy coøn nguyeân veïn, hieäu öùng khoâng ñoái xöùng treân löôùi trong suoát quaù trình cung caáp coù theå boû qua trong hoaït ñoäng bình thöôøng. Tuy nhieân caùc taûi khoâng ñoái xöùng trong löôùi coù theå laøm hö hoûng tính chaát cuûa ñöôøng daây vaø maùy bieán aùp cuõng nhö maùy phaùt ñoàng boä vaø khoâng ñoàng boä. Söï khoâng ñoái xöùng taïo ra caùc doøng ñieän trong heä thoáng lieân tieáp aâm. Ñieàu naøy laøm taêng theâm toån thaát, ñaëc bieät trong rotor noù laøm giaûm giôùi haïn taûi cuûa maùy. Söï khoâng ñoái xöùng ñaëc bieät tôùi söï ñònh vò coù theå ñöôïc tính ñeán neáu chuùng ñöôïc bieát bôûi söï ño kích thöôùc maùy phaùt.

11.5.3 SÖÏ THAY ÑOÅI ÑIEÄN AÙP VAØ DAO ÑOÄNG ÑIEÄN AÙP

Neáu moät söï caân ñoái lôùn cuûa taûi löôùi ñöô

c cung caáp bôûi WPP thì söï thay ñoåi coâng suaát do söï thay ñoåi toác ñoä gioù coù theå gaây ra dao ñoäng ñieän aùp vaø hieäu öùng nhaáp nhaùy trong cheá ñoä hoaït ñoäng thoâng thöôøng. Ñieàu naøy ñöôïc xaùc ñònh chuû yeáu bôûi coâng suaát bieåu kieán cung caáp theo thôøi gian, lieân heä tôùi coâng suaát ngaén maïch löôùi vaø goùc pha töông öùng. Coâng suaát hoïa taàn ñöôïc boû qua ôû ñaây. Söï thay ñoåi ñieän aùp coù theå xaûy ra ôû nhöõng vò trí ñaëc bieät, ví duï do taûi hoaëc do söï keát maùy phaùt hoaëc trong tröôøng hôïp döøng maùy phaùt do gioù quaù lôùn söï chuyeån maïch giöõa caùc caáp maùy phaùt, caùc dao ñoäng toác ñoä gioù, hieäu öùng thaùp, ...

SHAPE \* MERGEFORMAT

Trong tröô

ng hôïp caùc dao ñoäng coâng suaát döõ doäi, söï hoaït ñoäng rieâng reõ cuûa caùc WPP nhoû vôùi coâng suaát thaáp ñoäc laäp vôùi caùc löôùi vaø söï keát noái caùc tua-bin coâng suaát lôùn tôùi caùc ñieåm coâng suaát thaáp trong löôùi keát hôïp coù theå daãn tôùi cac thay ñoåi ñieän aùp. Nhöõng ñieàu ñoù coù theå ñöôïc mong chôø ñaëc bieät trong tröôøng hôïp caùc maùy phaùt keát noái tôùi löôùi taïi moät toác ñoä coá ñònh. Caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä lôùn traõi qua nhöõng thay ñoåi coâng suaát gaây ra bôûi caùc dao ñoäng toác ñoä gioù tröïc tieáp leân treân löôùi vì giaù trò heä soá tröôït cuûa chuùng thaáp.

Söï ñaùnh giaù caùc dao ñoäng ñieän aùp thöôøng döïa vaøo tyû soá coâng suaát ngaén maïch löôùivôùi coâng suaát cöïc ñaïi cuûa WPP. Söï ñaùnh giaù naøy daãn tôùi moät söï xem xeùt caùc xaáp xæ hieäu quaû ñoái vôøi caùc moâ tô vaø caùc thieát bò khaù Tuy nhieân trong cheá ñoä maùy phaùt coù theå ñoä leäch goùc pha ñaùng keå, ñoä lôùn vaø chieàu cuûa thaønh phaàn taùc duïng vaø phaûn taùc duïng coù theå ñöôïc tính ñeán trong söï ñaùnh giaù caùc thay ñoåi ñieän aùp. Ñieàu naøy thöôøng ñem laïi söï taùc ñoäng trôû laïi cuûa löôùi.

Söï thay ñoåi ñieän aùp löôùi gaây ra söï nhaáp nhaùy (flicker) taïi tuyeán cuoái cuûa hoä tieâu thuï.

11.6 HOÏA TAÀN VAØ LIEÂN HOÏA TAÀN

Naêng löôïng gioù taïo söï ñoùng goùp höõu duïng ñeå cung caáp ñieän naêng neáu coâng suaát lôùn coù theå ñaïc ñöôïc qua khu vöïc ñaát lieàn thích hôïp. Söï keát noái vôùi löôùi saün coù hay löôùi môùi phaûi ñöôïc söû duïng caøng coù hieäu quaû chi phí caøng toát. Ñieàu naøy coù theå ñaït ñöôïc bôûi vieäc keát noái nhieàu hoaëc raát nhieàu caùc WPP döôùi hình thöùc roäng lôùn (‘wind park’ hay ‘wind farm’). Tuy nhieân, vôùi söï taäp trung coâng suaát khaû naêng töông hôïp caùc WPP vôùi löôùi löôùi phaûi ñöôïc an toaøn, luùc dung löôïng cuûa noù bò giôùi haïn. Söï khaùc nhau roõ raøng phuï thuoäc vaøo kieåu heä thoáng vaø söï xaây döïng caùc thaønh phaàn.

Töø hieäu öùng keát hôïp cuûa caùc khoái :

Caùc hieäu öùng laøm phaúng hoaëc laøm yeáu ñi,

hoaëc :

Caùc taùc ñoäng lôùn vaøo : caùc dao ñoäng hoïa taàn vaø hoån hôïp caùc dao ñoäng hoïa taàn,

xaûy ra trong löôùi, maø noù phaûi ñöôïc gaùn söï quan troïng ñaëc bieät.

Söï dao ñoäng hình sin cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp, taàn soá fv maø toaøn boä laø boäi soá cuûa taàn soá dao ñoäng cô baûn cuûa löôùi ñöô

c goïi laø dao ñoäng hoïa taàn hay hoïa taàn. Ñieàu naøy xaûy ra neáu doøng ñieän vaø ñieän aùp döôùi daïng khoâng sin. Chuùng coù theå xuaát hieän trong löôùi do :

Thieát bò tieâu thuï vôùi ñaëc tính toång trôû phi tuyeán,

AÛnh höôûng tính baõo hoøa cuûa caùc maùy ñieän,

Thieát bò ñieän töû coâng suaát.

Caùc keát quaû noåi baäc laø :

Caùc nhieãu chöùc naêng trong thieát bò ñieän töû coâng suaát khoâng chòu ñöôïc hoà quang phaùt sinh,

Söï giaø coãi ñieän moâi nhanh choùng vaø söï phaù huûy tuï ñieän,

Söï nhieãu heä thoáng ñieàu khieån soùng (‘ripple control’),

Söï sai laàm trong thieát bò baûo veä.

Caùc dao ñoäng coù caùc taàn soá maø khoâng töông öùng vôùi boäi soá nguyeân cuûa taàn soá cô baûn f1 goïi laø lieân hoïa taàn. Loaïi dao ñoäng naøy gaây ra chuû yeáu bôûi caùc BBT, vaø cuõng coù theå gaây ra bôûi caùc maùy ñieän quay.

SÖÛ DUÏNG CAÙC HIEÄU ÖÙNG BUØ

Nhö ta ñaõ bieát söï keát hôïp khoâng thuaän lôïi caùc loaïi WPP khaùc nhau, caùc phaûn öùng löôùi thaáp coù theå xaûy ra. Maët khaùc caùc hieäu öùng laøm taêng hieäu quaû caùc boä loïc vaø coâng suaát ngaén maïch cuûa maùy phaùt khoâng ñoàng boä coù theå keát hôïp vôùi heä thoáng nghòch löu ñeå laøm giaûm caùc hoïa taàn. Maët khaùc caùc ñaëc tính cung caáp löôùi cuûa caùc WPP cuøng caùc ngoõ vaøo BBT coù theå giuùp laøm giaûm söï thay ñoåi ñieän aùp gaây ra bôûi caùc WPP vôùi söï keát noái cöùng vôùi löôùi hoaëc bôûi söï phaûn öùng caùc löôùi khaùc.

Phöông phaùp xa hôn ñeå laøm giaûm söï taùc ñoäng cuûa löôùi laø tröôøng hôïp laép ñaët nhieàu WPP vôùi moät ngoõ vaøo cuûa BBT, bôûi vì BBT hoaït ñoäng vôùi caùc goùc kích khaùc nhau tôùi löôùi. Baèng moät söï löïa choïn töông öùng cuûa ñieän aùp maïch trung gian hoaëc ñieän aùp maùy bieán aùp cho hai WPP, goùc kích cuûa hai BBT (hình 4.5.6.a,b) coù theå ñieàu chænh ñeå tôùi haïn (ví duï hoïa taàn baäc 29 treân hình veõ), hoïa taàn caû hai heä thoáng xuaát hieän moät nöõa moät chu kyø veà moät beân vì theá chuùng töï khöû nhau(hình 4.5.6.b).

Dung löôïng löôùi coù giaù hieäu löïc coù theå ñöôïc söû duïng toát bôûi söï taïo thaønh cuïm WPP neáu caùc WPP ñöôïc thieát keâ vôùi moät loaïi maùy phaùt phuø hôïp, söï keát noái löôùi vaø heä thoáng ñieàu chænh coâng suaát vaø caùc WPP khaùc nhau, phuï thuoäc vaøo söï ñònh vò.

Chöông 12

ÑIE

U KHIEÅN VAØ GIAÙM SAÙT

***********************************************************************

Caùc tua-bin gioù maëc khaùc phuï thuoäc vaøo caùc doøng khoâng khí, neân chuùng leä thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän ñòa phöông vaø thôøi tieát. Ñieàu naøy daãn ñeán caùc thay ñoåi töông öùng trong cung caáp naêng löôïng sô caáp. Do ñoù, löôùi khoâng chæ bò taùc ñoäng bôûi caùc dao ñoäng phía tieâu thuï maø coøn bò aûnh höôûng bôûi caùc ñieàu kieän thôøi tieát trong vieäc cung caáp naêng löôïng (hình 12.1 (b)).

Beân phía cung caáp coâng suaát, caùc thay ñoåi toác ñoä gioù ngaén haïn nhö caùc côn gioù giaät coù moät hieäu öùng phaùt ra aâm thanh ñaëc bieät do tính chaát cuûa caùc WPP. Chuùng coù theå daãn ñeán taûi vaø söï dao ñoäng thaønh phaàn cao trong bieán soá ñaàu ra (ñieän aùp, taàn soá, coâng suaát). Vì vaäy, caùc quaù trình nhanh choùng naøy aûnh höôûng ñeán caùc ñaëc tính ñieàu khieån cuûa heä thoáng. Hôn nöõa, caùc ñoøi hoûi döïa treân caùc nhoùm thaønh phaàn vaø caùc ñaëc tính phaûn öùng cuûa chuùng coù theå ñöôïc xaùc ñònh ñeå ñaûm baûo chöùc naêng vaø söï hôïp nhaát cuûa WPP.

Khoâng gioáng nhö khoái ñieàu khieån, heä thoáng quaûn lyù phaûi cung caáp caû hai giaù trò mong muoán hieän taïi vaø phaûn öùng tôùi caùc bieán ñoåi trung bình vaø daøi haïn trong daûi töø caùc phuùt ñeán caùc naêm. Khaû naêng cao hôn coù theå ñaït ñöôïc bôûi söï hôïp lyù taûi hoaëc söï döï tröõ naêng löôïng. Hôn nöõa, quaûn lyù naêng löôïng coù theå ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra caùc döï tröõ coâng suaát.

Giaù trò tieâu thuï vaø caùc ñieàu kieän gioù coù quan heä döïa treân nhöõng thoùi quen cuûa tieâu thuï trong söï lieân keát vôùi caùc taùc ñoäng moâi tröôøng vaø nhöõng ñieàu kieän vaät lyù ôû toác ñoä gioù töông öùng. Caáu truùc ñoù bieán ñoåi chính xaùc trong caùc caùch boá trí, vaø söû duïng trong quaûn lyù cung caáp hoaëc quaûn lyù taûi nhö ví duï hình 12.2 phaûi ñöa vaøo taàm quan troïng ñaëc bieät neáu giaù trò coâng suaát gioù taêng.

Nhöõng thay ñoåi toác ñoä gioù ngaén haïn quan troïng ñoái vôùi söï ñieàu khieån WPP, trong khi heä thoáng quaûn lyù phaûi ñöôïc tính ñeán caùc bieán ñoåi trong thôøi haïn trung bình. Heä thoáng quaûn lyù, cuõng nhö heä thoáng ñieàu khieån WPP phaûi ñöôïc tính ñeán caû nhöõng ñieàu kieän vaø ñaëc ñieåm cuûa tieâu thuï, WPP vaø caùc thaønh phaàn cuûa noù cuõng phaûi ñaûm baûo caû hai ñieàu kieän treân.

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.1 CAÙC YEÂU CAÀU VAØ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA HEÄ THOÁNG

Quaù trình ñieàu khieån vaø quaûn lyù moät WPP bao goàm nhöõng ñieàu kieän beân trong (ñaëc ñieåm caùc nhoùm thaønh phaàn vaø taùc ñoäng laãn nhau cuûa chuùng) vaø nhöõng bieán ñoåi phía ngoaøi (nhu caàu cuûa tieâu thuï, caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng song song cuûa löôùi) phaûi ñöôïc tính ñeán.

Heä thoáng quaûn lyù ñöa ñeán nhöõng quyeát ñònh cô baûn döïa vaøo caùc ñieàu kieän hôïp lyù. Boä phaän kieåm tra duøng ñeå kieåm tra xem coù caùc chöông trình naøo ñöôïc pheùp vaø kieåm tra caùc giaù trò thoûa maõn. Maêïc khaùc, heä thoáng ñieàu khieån phaûi ñöôïc duy trì caùc giaù trò xaùc ñònh cho WPP töø heä thoáng quaûn lyù. Do ñoù, söï caàn thieát ñeå ñaûm baûo caùc quyeát ñònh heä thoáng quaûn lyù khoâng ñöôïc duy chuyeån tröïc tieáp tôùi caùc yeáu toá ñieàu khieån cuoái cuøng (ví duï : thieát bò ñieàu khieån caùnh). ÔÛ möùc ñoä naøy laø khaû naêng töông thích vôùi söï phaûn öùng toác ñoä, caùc giaù trò ñöôïc xaùc ñònh töø heä thoáng quaûn lyù caàn phaûi ñöôïc boå xung töø heä thoáng ñieàu khieån. Do ñoù, trong tröôøng hôïp can thieäp, söï tính toaùn ñöôïc daãn töø caùc thaønh phaàn ñoäng vaø toaøn boä WPP. Caùc ngoaïi leä chæ neân cho pheùp ñoái vôùi nhöõng lyù do kyõ thuaät an toaøn (quaù trình caét nhanh choùng trong söï kieän loãi,...).

Cuõng nhö caùc ñaëc tính thoâng thöôøng ñoái vôùi caùc nhaø maùy ñieän, nhöõng yeâu caàu boå xung cho söï hoaït ñoäng cuûa WPP laø :

Khaû naêng töï ñoäng vaø döøng hoaït ñoäng phuï thuoäc vaøo gioù vaø caùc ñieàu kieän WPP,

Söï kieåm tra kyõ thuaät an toaøn cuûa caùc thaønh phaàn WPP bôûi khoái quaûn lyù, vôùi söï giaùm saùt töø xa vaø chæ ñònh loãi tôùi ngöôøi vaän haønh hoaëc dòch vuï baûo trì,

Söï löïa choïn toác ñoä ñieàu khieån WPP vaø coâng suaát,

Söï baûo veä rieâng bieät, ñoäc laäp vôùi heä thoáng ñieàu khieån, ñeå döøng söï taêng coâng suaát tua-bin gioù quaù nhanh neáu naêng löôïng gioù quaù lôùn,

Tính chaát cuûa taát caû khu vöïc WPP phaûi ñöôïc laøm thích nghi ñeå thoûa maõn tieâu thuï vôùi söï quan taâm tôùi phaûn öùng löôùi,

Trong töông lai, caàn tröôùc tieân ñoái vôùi söï döï baùo loãi caàn phaûi ñöôïc thöïc hieän vaø söû duïng caùc keát quaû thuaän lôïi.

Caùc yeâu caàu khaùc cho hoaït ñoäng coâ laäp vaø hoaït ñoäng vôùi löôùi. Tröôøng hôïp hoaït ñoäng coâ laäp, caùc ñieàu kieän rieâng bieät cuûa WPP phaûi ñöôïc tính ñeán. Hôn nöõa, caùc ñoøi hoûi cuûa tieâu thuï cuõng phaûi ñöôïc tính ñeán, maëc duø caùc tröôøng hôïp naøy chæ coù theå xaùc ñònh chính xaùc cho töøng tröôøng hôïp rieâng. Caùc ñieàu chænh kyõ thuaät ñieän töông xöùng phaûi ñöôïc xaùc ñònh thoûa maõn, ñaëc bieät caùc vaán ñeà lieân quan ñeán noái ñaát vaø baûo veä quaù ñieän aùp, … Theâm vaøo ñoù, ñoái vôùi söï hoaït ñoäng cuûa löôùi maø boä phaän quy ñònh cho söï hoaït ñoäng song song cuûa caùc WPP vôùi löôùi phaûi ñöôïc thoûa maõn.

Heä thoáng ñieàu khieån cuûa WPP dieãn taû söï lieân keát giöõa khoái quaûn lyù vaø boä bieán ñoåi naêng löôïng gioù hieän taïi vaø caùc thaønh phaàn cuûa noù. Noù phaûi ñöôïc chuyeån ñaëc bieät veà phía nhöõng ñaëc tính ñoäng vaø khaû naêng taûi cuûa WPP ñeå noù coù theå thoûa maõn nhieäm vuï ñieàu chænh cuûa noù. Caùc heä thoáng phuï cuûa WPP phaûi ñöôïc tính ñeán (vd: oå truïc, quaùn tính maùy phaùt, moment ñieàu chænh caùnh, …).

Caùc loaïi boá trí vaø öùng duïng phoå bieán ñoái vôùi caùc WPP ñoøi hoûi caùc giaûi thuaät ñieàu khieån khaùc nhau. Ñieàu ñoù coù theå ñöôïc chia caét vaøo trong söï hoaït ñoäng coâ laäp, löôùi vaø keát hôïp cho pheùp ñònh vò nhöõng loaïi heä thoáng ñieàu chænh khaùc nhau vaø cho pheùp nhöõng öùng duïng ñaëc bieät khaùc nhau.

Ñieàu naøy caàn thieát ñeå xaùc ñònh caùc yeâu caàu seõ ñöôïc ñaëc vaøo nhöõng thaønh phaàn heä thoáng vaø caùc thieát laäp hoaït ñoäng cho WPP döï kieán. Theâm vaøo ñoù, nhöõng tieâu chuaån khaùc coù theå söû duïng, nhö laø toång coâng suaát WPP, caùc chi phí, hieäu öùng treân löôùi, khaû naêng hoaït ñoäng tin caäy, söï söû duïng nhöõng thaønh phaàn phaùt sinh khoái löôïng ñaõ ñöôïc chöùng minh, …

Söï taùc ñoäng laãn nhau giöõa ngoõ vaøo caùc heä thoáng vaø thieát bò tieâu thuï aûnh höôûng maïnh meõ tính chaát cuûa toaøn boä caáu hình trong löôùi yeáu, vaø ñaëc bieät trong söï hoaït ñoäng coâ laäp.

12.2 SÖÏ HOAÏT ÑOÄNG COÂ LAÄP CUÛA CAÙC WPP

Trong heä thoáng naøy hoaït ñoäng cuûa WPP khoâng ñöôïc keát noái vôùi löôùi truyeàn taûi saün coù, maø noù ñöôïc keát noái tröïc tieáp vôùi tieâu thuï. Maùy phaùt ñoàng boä ñieàu chænh ñieän aùp ñaëc bieät phuø hôïp ñoái vôùi boä bieán ñoåi naêng löôïng cô-ñieän trong söï hoaït ñoäng ñoäc laäp, nghóa laø trong moät heä thoáng cung caáp chæ coù moät nguoàn cung caáp. Maùy phaùt khoâng ñoàng boä maø söï oån ñònh ñieän aùp mong muoán ñoøi hoûi khaû naêng ñieàu khieån coâng suaát phaûn khaùng cho kích töø. Caùc yeâu caàu cuûa tieâu thuï caên cöù vaøo söï dao ñoäng ñieän aùp vaø taàn soá cöïc ñaïi luùc maùy phaùt vaø toác ñoä cöïc ñaïi cuûa caùc thaønh phaàn nhaø maùy giôùi haïn caùc thieát laäp bieán ñoåi vaø xaùc ñònh giaûi thuaät ñieàu khieån.

Neáu ñuû gioù khaû naêng cung caáp tröïc tieáp ñeán caùc tieâu thuï bôûi caùc WPP coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch ñieàu chænh toác ñoä cuûa tua-bin, nghóa laø duy trì taàn soá taïi maùy phaùt bôûi taùc ñoäng coâng suaát tua-bin, mieãn laø ñieän aùp trong heä thoáng bieán ñoåi cô-ñieän hoaëc taïi tieâu thuï coù theå ñöôïc duy trì phuø hôïp vôùi ñoøi hoûi söï caân baèng coâng suaát phaûn khaùng caàn thieát, hoaëc bôûi vieäc thay ñoåi kích töø maùy phaùt, bôûi caùc tuï ñieän, hoaëc bôûi boä chuyeån dòch pha tónh hoaëc quay (hình 12.3). Giaù trò taàn soá vaø ñieän aùp keát hôïp phuï thuoäc nhau ñoái vôùi caùc maùy phaùt ñoàng boä. Söï ñôn giaûn vôùi hai maïch ñieän ñieàu chænh rieâng bieät coù theå ñöôïc thieát laäp_coù theå söû duïng nhöõng löôùi giaùn ñoaïn.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Tuøy theo söï phaân coâng caùc phaïm vi maùy phaùt aûnh höôûng :

Coâng suaát taùc duïng vaø taàn soá f1, hoaëc :

Coâng suaát phaûn khaùng vaø ñieän aùp U1 (trong söï keát noái vôùi coâng suaát ñieän Pel).

Cho thaáy caû caùc bieán thieân traïng thaùi löôùi (f, U) coù theå quan saùt, beân trong caùc giôùi haïn nhaát ñònh, nhö phaàn lôùn nhöõng kieåu hieäu öùng rieâng bieät.

Coâng suaát P0 cuûa gioù ñöôïc ñöa vaøo baùnh xe gioù (rotor tua-bin) nhö thaønh phaàn PW hoaëc moment M theo traïng thaùi tua-bin. Söï taùc ñoäng laãn nhau giöõa moment truyeàn ñoäng vaø moment taûi _ gaây ra bôûi tieâu thuï _ laøm phaùt sinh toác ñoä hay taàn soá maùy phaùt.

Neáu taûi tieâu thuï vöôït quaù coâng suaát phaùt cuûa WPP, thì söï hoaït ñoäng chæ ñöôïc duy trì neáu :

Taûi ñöôïc giaûm hoaëc ñieàu chænh ñeå thích hôïp vôùi giaù trò coâng suaát öùng vôùi cheá ñoä gioù thoâng haønh, hoaïêc :

Keát noái theâm nguoàn cung caáp.

Maëc khaéc, vôùi söï hoã trôï cuûa heä thoáng ñieàu khieån :

Hoä söû duïng coù theå bò caét theo thöù töï öu tieân,

Moät nguoàn aéc quy vôùi moät boä bieán ñoåi ñieän coù theå nghòch löu cho söï keát noái caân baèng coâng suaát ngaén haïn hay trung bình.

Moät khoái diesel coù theå hoaït ñoäng trong tröôøng hôïp thieáu huït daøi haïn.

Söï quaûn lyù caùc heä thoáng nhö vaäy, maø nhöõng maãu ñaàu tieân ñang ñöôïc thöû nghieäm vaø chuùng seõ taêng theâm taàm quan troïng.

12.2.1 Caùc WPP Khoâng Coù Cô Caáu Ñieàu Chænh Caùnh

Do chi phí ñaùng keå cuûa cô caáu ñieàu chænh caùnh, caùc SWECS (heä thoáng bieán ñoåi naêng löôïng gioù nhoû) thöôøng ñöôïc thieát keát vôùi caùc caùnh coá ñònh. Neáu caùc bieán thieân coâng suaát khoâng leä thuoäc vaøo baát kyø nhöõng yeâu caàu ñaëc bieät naøo, caùch boá trí ñôn giaûn nhaát coù theå ñöôïc duøng cho söï hoaït ñoäng coâ laäp nhö hình 12.4 (a).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Caùc maùy phaùt ñoàng boä töï kích thöôøng ñöôïc söû duïng cho boä bieán ñoåi cô-ñieän. Trong caùch boá trí naøy, ñieän aùp vaø taàn soá maùy phaùt thay ñoåi cuøng vôùi toác ñoä gioù vaø taûi. Nhöõng tieâu thuï bình thöôøng coù theå ñöôïc cung caáp. Maùy phaùt ñöôïc thieát keá sau cho coâng suaát trong gioù coù theå ñöôïc söû duïng cho ñeán toác ñoä caùch ly (ab. Tua-bin coù theå ñöôïc haõm tôùi caùc toác ñoä thaáp qua moät thieát bò giôùi haïn ñieàu khieån cô (vd: cô caáu haõm treân caùc caùnh) taïi caùc toác ñoä lôùn hôn (ab.

Hình 12.4 (b) cho thaáy moät heä thoáng coù doøng ñaàu ra ñöôïc chænh löu vaø caùc tieâu thuï nguoàn DC ñöôïc cung caáp tröïc tieáp. Caùc hoä ñoøi hoûi doøng tieâu thuï AC coù theå ñöôïc cung caáp vôùi doøng ba pha taàn soá vaø ñieän aùp gaàn nhö khoâng ñoåi qua boä nghòch löu töï ñaûo maïch. Thuaän lôïi chính cuûa taát caû caùc WPP vôùi goùc caùnh coá ñònh ñoù laø toác ñoä gioù coù theå söû duïng toái ña phuï thuoäc vaøo kích thöôùc maùy phaùt vaø soá löôïng caùc tieâu thuï ñaõ keát noái. Khi toác ñoä gioù thaáp ñaùng keå thöôøng xaûy ra nhieàu, caùc WPP loaïi naøy haàu nhö luoân luoân hoaït ñoäng trong phaïm vi taûi thaáp thaáp hôn do caùc maùy phaùt quaù khoå cuûa chuùng.

12.2.2 Caùc WPP Coù Caùc Cô Caáu Ñieàu Chænh Goùc Nghieâng Caùnh

Phuï thuoäc vaøo loaïi cô caáu, caùc WPP coù söï ñieàu chænh caùnh _khoâng chuù yù tôùi coâng suaát tieâu thuï hieän thôøi_ coù theå ñöôïc hoaït ñoäng ôû caùc toác ñoä raát cao. Tính chaát khôûi ñoäng cuûa chuùng cuõng coù theå bò aûnh höôûng bôûi vò trí caùnh.

Taïi thôøi ñieåm toác ñoä gioù ñuû maïnh, boä ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh ñaûm baûo toác ñoä tua-bin ñöôïc giöõ khoâng ñoåi bôûi vieäc thay ñoåi goùc caùnh. Vì lyù do oån ñònh vaø ñeå laøm giaûm taûi thaønh phaàn, noù thöôøng thích hôïp (toái thieåu trong WPP lôùn), ñeå theâm moät cô caáu ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh caùnh coù hay khoâng coù maïch ñieàu khieån toác ñoä ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh ñeán maïch ñieàu khieån toác ñoä (hình 12.12).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Moät thieát keá ñôn giaûn cho ñieàu chænh toác ñoä bôûi vieäc thay ñoåi goùc caùnh coù theå ñaït ñöôïc vieäc söû duïng moät boä ñieàu tieát ly taâm ñieàu khieån cô hay thuûy löïc (hình 12.5). Vieäc söû duïng moät thieát bò nhö vaäy, toác boä ñieàu tieát vaø vì vaäy taàn soá coù theå ñöôïc ñieàu khieån naèm trong moät giôùi haïn xaáp xæ (10%. Ñieàu naøy thích hôïp cho söï cung caáp ña soá caùc tieâu thuï lôùn maïnh (vd : caùc ñoäng cô thoâng thöôøng, caùc boä laøm maùt, …). Tuy nhieân, caùc taûi yeâu caàu nhö laø caùc thieát bò ñieän töû, … chæ coù theå chaáp nhaän dao ñoäng taàn soá raát beù.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Moät söï caûi tieán roõ raøng trong söï duy trì oån ñònh taàn soá vaø tính chaát ñieàu khieån coù theå ñaït ñöôïc bôûi vieäc söû duïng moät thieát bò ñieän hoaëc thieát bò ñieàu chænh caùnh thuûy löïc keát hôïp vôùi ñieän. Ñieàu ñoù coù theå ñaït ñöôïc caùc toác ñoä ñieàu chænh caùnh cao vaø (vieäc söû duïng boä ñieàu chænh ñieän töû) söï thích öùng chính xaùc cuûa ñoäng löïc hoïc ñieàu khieån tôùi tính chaát cuûa heä thoáng ñieàu khieån (hình 12.6). Caùc dao ñoäng taàn soá coù theå ñöôïc giôùi haïn tôùi giaù trò dao ñoäng cöïc ñaïi khoaûng (1%.

12.2.3 Caùc WPP Coù Söï Quaûn Lyù Taûi

Ñeå tính ñeán nhöõng ñoøi hoûi thoâng thöôøng cuûa caùc tieâu thuï (ñieän aùp vaø taàn soá maùy phaùt vaø vì vaäy caû toác ñoä) caàn phaûi ñöôïc giöõ haàu nhö khoâng ñoåi, ngay caû trong phaïm vi taûi thaáp cuûa nhaø maùy. Ñoái vôùi ñieàu naøy taûi phaûi luoân luoân nhoû hôn khaû naêng cung caáp coâng suaát töø gioù. Vì vaäy, caùc tieâu thuï phaûi ñöôïc cung caáp lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn theo taàn soá (hình 12.6). Tuy nhieân, tieâu thuï coâng suaát khoâng caàn bieán thieân lieân tuïc maø coù theå thay ñoåi trong moät giai ñoaïn, nghóa laø bôûi söï lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn cuûa caùc tieâu thuï caù nhaân hoaëc nhoùm. Tuy nhieân, quaù trình chuyeån maïch quaù nhieàu, vaø caùc ñoät bieán taûi keát hôïp phaûi ñöôïc haïn cheá.

12.2.4 Ñieàu Khieån WPP Qua Söï Phaân Doøng

Söï hoaït ñoäng tin caäy cuûa caùc WPP ñieàu chænh höôùng rotor chæ coù theå neáu toác ñoä tua-bin ñöôïc duy trì bôûi maùy phaùt. Ñieàu naøy ñoøi hoûi_nhö laø hoaït ñoäng löôùi_naêng löôïng thu huùt bôûi tieâu thuï luoân luoân ñöôïc ñaûm baûo. Neáu coâng suaát tieâu thuï nhoû hôn coâng suaát phaùt thì caàn boå xung vaøo caùc thieát bò tieâu thuï _ goïi laø caùc taûi giaû _ ñöôïc keát noái qua maïch phaân voøng (‘bypass’) (hình 12.7). Ñieàu naøy laøm deã daøng söï ñieàu chænh taàn soá toát söû duïng moät soá löôïng hôïp lyù ñieän töû coâng suaát vôùi söï hoã trôï cuûa caùc boä ñieàu khieån coâng suaát xoay chieàu ba pha. Maùy phaùt ñöôïc öa chuoäng laø moä maùy ñoàng boä ñieàu chænh kích töø ñieän hay vónh cöõu.

Caùc nguyeân lyù ñieàu khieån coù theå ñöôïc baét nguoàn töø caùc thieát keá cho hoaït ñoäng coâ laäp, maø xa hôn cho caùc thieát laäp ñoái vôùi söï keát hôïp naêng löôïng gioù trong löôùi.

12.3 SÖÏ HOAÏT ÑOÄNG LÖÔÙI CUÛA CAÙC WPP

Khi caùc WPP hoaït ñoäng trong löôùi keát hôïp cöùng, maø thöôøng laø coâng suaát cung caáp bôûi nhaø maùy coù theå truyeàn tröïc tieáp tôùi löôùi tuøy theo coâng suaát maùy phaùt. Trong caùch hoaït ñoäng naøy khaû naêng söû duïng naêng löôïng coù theå ñaït ñöôïc hieäu suaát cao hôn. Ñeå baûo veä boä truyeàn ñoäng, söï keát noái maùy phaùt vaø löôùi traùnh söï quaù taûi, caùc giaù trò thieát keá ñuû giôùi haïn coâng suaát tôùi giaù trò ñònh möùc hay cöïc ñaïi. Vieäc naøy chæ coù theå ñaït ñöôïc trong ngaén haïn cho muïc ñích ñieàu khieån bôûi :

Söï can thieäp hoaït ñoäng taïi tua-bin bôûi vieäc thay ñoåi vò trí caùnh rotor vôùi höôùng gioù, hoaëc :

Pheùp ño thieát keá bò ñoäng bôûi hoaït ñoäng ñieàu chænh höôùng rotor,

Ñoái vôùi ñieàu chænh daøi haïn bôûi heä thoáng ñònh höôùng, coù theå xoay baùnh xe gioù cuûa tua-bin vaøo trong höôùng gioù.

Caùc WPP ñieàu chænh höôùng rotor vôùi maùy phaùt khoâng ñoàng boä ñöôïc keát noái tröïc tieáp tôùi löôùi luoân luoân cho thaáy nhöõng tính chaát voán coù döôùi caùc ñieàu kieän thôøi tieát khaùc nhau (toác ñoä gioù, höôùng gioù, maät ñoä khoâng khí,...) vaø traïng thaùi löôùi (taàn soá, ñieän aùp) do caùch boá trí xaây döïng cuûa tua-bin vaø caùc tham soá maùy phaùt. Hôn nöõa, chuùng coøn phuï thuoäc vaøo nhöõng ñieàu kieän rieâng bieät cuûa nhaø maùy ñöôïc gaây ra bôûi caùc thay ñoåi daøi haïn, nhö laø caùc caùnh rotor bò dô, caùc taùc ñoäng nhaát thôøi, ví duï gaây ra bôûi söï ñoùng baêng treân caùnh, hoaëc nhöõng dao ñoäng chu kyø nhö laø hieäu öùng maøn chaén cuûa thaùp.

Caùc hoïa taàn cuïc boä vaø caùc taàn soá coäng höôûng trong löôùi (neáu caàn thieát) coù theå ñöôïc giaûm bôûi vieäc thieát keá caùc cuoän daây maùy phaùt thích hôïp.
SHAPE \* MERGEFORMAT

Caùc tua bin ñieàu chænh höôùng rotor ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû California_Myõ vaø Ñan Maïch döôùi daïng moät traïm gioù khoång loà (‘wind farm’) coâng suaát caùc maùy chuû yeáu ôû lôùp 200kW, vaø hieän nay ñang döôïc söû duïng leân ñeán lôùp megawatt. Caùc löïa choïn cho aûnh höôûng caùc loaïi tua-bin naøy bôûi heä thoáng quaûn lyù vaø ñieàu khieån ñöôïc giôùi haïn roäng raõi tôùi söï keát noái vaø caùch ly qua boä bieán ñoåi coâng suaát (cheá ñoä khôûi ñoäng meàm) hoaëc taïi nhöõng ñieåm ñöôïc xaùc ñònh hôïp lyù. Noùù cuõng coù theå bò taùc ñoäng bôûi vieäc theo doõi hay ñieàu khieån töø xa.

Neáu loaïi nhaø maùy naøy ñöôïc laép ñaët vaø hoaït ñoäng vôùi soá löôïng lôùn, caùc hieäu öùng laøm phaúng coâng suaát ñaït ñöôïc toát hôn (phaàn 11.4.2). Söï hoaït ñoäng caùc WPP ñieàu chænh höôùng rotor vôùi coâng suaát rieâng thaáp tôùi moät ñieåm cung caáp chung coù theå thöïc hieän ñöôïc hoaøn toaøn.

Tuy nhieân, neáu löôùi ñöô

c mang taûi lôùn bôûi caùc WPP rieâng hoaëc caùc keát hôïp nhoû _ maø vì caùc lyù do chi phí thöôøng mong muoán trong caùc khu vöïc coù gioù maø tröôùc ñoù coù coâng suaát thaáp _ caùc phaûn öùng löôùi cuûa caùc WPP rieâng hoaëc cuûa nhöõng söï keát hôïp thuaän lôïi cuûa caùc heä thoáng, maø boå xung hoaëc buø vôùi nhau ñoùng vai troø quan troïng raát lôùn.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Khaùc vôùi h

nh 12.8, trong hình 12.9 coâng suaát ra cuûa gioù hay moment truyeàn ñoäng coù theå bò aûnh höôûng theo caùc yeâu caàu hoaït ñoäng qua taàn soá maùy phaùt fG, nghóa laø toác ñoä nhaø maùy n, bôûi heä thoáng quaûn lyù vaø ñieàu khieån. YÙ nghóa cuûa nhöõng heä thoáng theo doõi töø xa do ñoù coù theå taêng theâm nhieàu trong töông lai cho vieäc thieát laäp tröôùc caùc giaù trò ngoõ ra cöïc ñaïi, v.v…. Töø quan ñieåm cuûa nhaø maùy, nhöõng töông thích chung nhaát coù theå ñaït ñöôïc bôûi söï bieán ñoåi taàn soá qua caùc BBT ñieän töû coâng suaát, coù hoaëc khoâng coù maïch trung gian doøng moät chieàu. Maët khaùc, nhö hình 12.9 khoái khoâng lieàn neùt, coâng suaát ñöôïc cung caáp taïi moät toác ñoä tua-bin ñaõ cho coù theå ñöôïc thay ñoåi bôûi bôûi caùc bieán ñoåi tôùi hoäp soá. Trong caùch naøy, caùc maùy phaùt ñoàng boä vôùi moät söï keát noái oån ñònh coù theå ñöôïc söû duïng ñeå hoã trôï löôùi duy trì ñieän aùp vaø taàn soá vaø do ñoù caùc phaûn öùng löôùi ñaït ñöôïc ôû möùc thaáp.

Söï ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh (hình 12.10) cho pheùp söï can thieäp höôùng vaøo doøng naêng löôïng heä thoáng cho söï ñieàu chænh hoaëc söï giôùi haïn coâng suaát qua goùc nghieâng caùnh (. Caùc tham soá chuyeån maïch vaø ñieàu chænh coù theå ñöôïc ñaët tröôùc bôûi söï theo doõi töø xa, vaø caùc giaù trò mong muoán ñöôïc söû ñoåi thích hôïp coù theå ñaët tröôùc bôûi heä thoáng quaûn lyù. Caùc taùc ñoäng beân ngoaøi daãn ñeán doøng coâng suaát luoân luoân phaûi ñöôïc kieåm tra bôûi heä thoáng ñieàu khieån neáu naêng löôïng gioù ñuû ñaùp öùng. Maëc khaùc, caùc sai leäch töø traïng thaùi ban ñaàu cuûa nhaø maùy do tua-bin _ caùc caùnh baùm tuyeát hoaëc bò dô _ coù theå chæ ñöôïc söûa chöõa bôûi vieäc theo doõi vaø söûa chöõa caùc tham soá cuûa tua-bin.

Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh trong söï hoaït ñoäng coâ laäp noùi chung, cuõng coù theå ñöôïc söû duïng trong hoaït ñoäng löôùi ñeå kích hoaït tua-bin gioù cho vieäc ñoàng boä hoaù maùy phaùt.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Khoâng gioáng caùc WPP nhoû ñoâi khi chæ phuø hôïp vôùi ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh, caùc tua-bin gioù coâng suaát lôùn trong lôùp töø 500 KW ñöôïc hoaït ñoäng nhieàu hôn vôùi cô caáu naøy. Caùc caùnh cuûa rotor ñöôïc ñieàu chænh hoaëc doïc theo chieàu daøi cuûa chuùng hoaëc chæ taïi ñænh _ phaàn hoaït ñoäng ñaëc bieät.

Caùc bieán ñoåi coâng suaát vaø caùc phaûn öùng löôùi keát hôïp trong löôùi yeáu hoaëc taûi lôùn, do ñoù coù theå ñöôïc giaûm neáu caùc chi tieát thieát bò ñöôïc cung caáp tôùi khoái quaûn lyù baèng heä thoáng theo doõi töø xa, cho pheùp giaù trò muïc tieâu ñöôïc söûa ñoåi baèng heä thoáng ñieàu khieån. Tuy nhieân, quaù trình naøy luoân luoân keát hôïp vôùi möùc ñoä söû duïng naêng löôïng gioù giaûm. Hôn nöõa, cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh cuûa caùc loaïi phoå bieán hieän nay coù theå bò taûi cao bôûi caùc can thieäp thöôøng xuyeân, vaø vì vaäy tuoåi thoï cuûa noù bò giaûm ñaùng keå. Caùc WPP nhö hình 12.11, aùp duïng ñaëc bieät cho caùc khoái coù coâng suaát trung bình vaø cao, ñöôïc cho söï löïa choïn aûnh höôûng toác ñoä tua-bin, neân aûnh höôûng coâng suaát cuûa tua-bin vaø moment taïi maùy phaùt, hoaëc ñieàu chænh caùnh hoaëc ñieàu chænh maùy phaùt. Vì theá, caùc WPP nhö vaäy coù hai heä thoáng can thieäp ñoäc laäp. Ñieàu naøy taêng theâm ñaùng keå khaû naêng tin caäy hoaït ñoäng. Bôûi caùc löïa choïn aûnh höôûng phaân boá mong muoán, vieäc söû duïng khoái löôïng quay nhö moät baùnh ñaø, caùc quaù trình ñieàu chænh cô coù theå ñöôïc laøm giaûm ñaùng keå trong tröôøng hôïp thay ñoåi toác ñoä, vì vaäy taûi cô caáu giaûm trong heä thoáng ñieàu chænh caùnh vaø cuõng nhö trong tua-bin, boä truyeàn ñoäng vaø maùy phaùt. Caùc WPP hoaït ñoäng trong caùch naøy coù theå laøm giaûm caùc phaûn öùng löôùi vôùi söï chuù yù tôùi caùc dao ñoäng coâng suaát vaø toái thieåu taûi thaønh phaàn.

Do ñoù, nhöõng ñieàu kieän xaây döïng coù theå ñöôïc thuaän lôïi hôn nhieàu so vôùi nhöõng heä thoáng khaùc. Tuy nhieân, caùc löïa choïn cho söï xaùc ñònh caùc yeáu toá thích ñaùng cho xaây döïng vaø thieát keá ñoøi hoûi nhöõng ñieàu tra nghieân cöùu roäng raõi.

Söï chuù yù ñaëc bieät phaûi ñöôïc traû giaù cho söï an toaøn cuûa toaøn boä caùc heä thoáng vaø caùc thaønh phaàn phuï lieân quan ñeán nhöõng thieát keá dö thöøa. Veà phöông dieän naøy, caùc heä thoáng ñieàu chænh hình 12.11 vôùi caùc söï löïa choïn can thieäp khaùc nhau ñöa ra nhöõng thuaän lôïi lôùn. Söï nhaän bieát veà caùc loãi vaø caùc hoûng hoùc xaûy ra trong caùc WPP ñang laøm aûnh höôûng ñeán ñieàu khieån vaø heä thoáng ñieän phaûi traû giaù cho soá laàn chaïy maùy thaáp coù theå phaùt sinh tröôùc ñoù ñeå ño ñaït cho vieäc caûi thieän ñoä tin caäy vaø taêng theâm tuoåi thoï caùc nhaø maùy. Caùc thaønh phaàn tôùi haïn caàn phaûi chuù yù ñaëc bieät vôùi söï quan taâm qui moâ lôùn. Do söï ñoùng goùp thaáp cuûa caùc thaønh phaàn ñieän, caùc caûi tieán cô baûn tôùi toaøn boä heä thoáng coù theå ñaït ñöôïc vôùi keát quaû lôùn vôùi moät quan heä chi phí taøi chính thaáp. Vì vaäy, chi phí baûo trì vaø söûa chöõa coù theå ñöôïc tieát kieäm vaø khaû naêng vaän haønh nhaø maùy ñöôïc taêng theâm.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Toùm laïi, caùc WPP coù theå ñöôïc thieát laäp söû duïng caùc heä thoáng ñieàu khieån vaø quaûn lyù sao cho chuùng ñöôïc phuø hôïp ñoái vôùi naêng löôïng ñieän cung caáp tôùi nhöõng maïng coâ laäp vaø ñaëc bieät tôùi nhöõng caáu truùc cung caáp trong löôùi. Ñieàu naøy ñoøi hoûi nhöõng khaùi nieäm ñieàu khieån thích hôïp.

12.4 CAÙC KHAÙI NIEÄM ÑIEÀU KHIEÅN

Söï hoaït ñoäng tin caäy phaûi ñöôïc ñaûm baûo cho WPP trong taát caû caùc traïng thaùi hoaït ñoäng. Cuõng nhö caùc pheùp ño thích hôïp veà tua-bin, boä truyeàn ñoäng vaø thaùp, heä thoáng ñieàu khieån vaø heä thoáng quaûn lyù coù taàm quan troïng ñaëc bieät. Ñoái vôùi lyù do naøy, söï caàn thieát ñeå tieán haønh ôû moät ñòa phöông nhaø maùy chuyeân bieät theå hieän taát caû caùc yeâu caàu cho vieäc môû roäng vaøo trong moät chieán löôïc, maø coù keå ñeán nhöõng mong muoán cuûa caùc nhaân vieân vaän haønh, caùc nhaø saûn xuaát, caùc coâng ty ñieän,…, vaø thaønh laäp moät sô ñoà ñieàu khieån. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc söû duïng cho kích thöôùc boä ñieàu chænh vaø söï moâ phoûng cuûa nhaø maùy, vaø ñoái vôùi söï thieát keá caùc cô caáu ñieàu khieån töø moät quan ñieåm phaàn cöùng. Moät khi nhöõng yeâu caàu vaø caùc chieán löôïc coù theå ñaõ ñöôïc chöùng minh, nhöõng khaùi nieäm ñieàu khieån quan troïng nhaát bao goàm :

Ñieàu khieån trong hoaït ñoäng löôùi coâ laäp.

Ñieàu khieån caùc WPP hoaït ñoäng luùc toác ñoä bieán thieân.

Ñieàu khieån caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä heä soá tröôït bieán ñoåi.

Ñieàu khieån caùc WPP hoaït ñoäng löôùi cöùng.

12.4.1 Ñieàu Khieån Trong Söï Hoaït Ñoäng Coâ Laäp

Hình 12.12 laø sô ñoà khoái ñieàu khieån moät WPP thích hôïp vôùi moät maùy phaùt ñoàng boä trong söï hoaït ñoäng coâ laäp. Moät boä ñieàu chænh coâng suaát taùc ñoäng naêng löôïng ñöôïc thu huùt töø gioù bôûi vieäc thay ñoåi goùc nghieâng caùnh, maø ñieàu naøy coù theå ñöôïc giöõ haàu nhö khoâng ñoåi neáu toác ñoä gioù cao thöôøng xuyeân. Bôûi vieäc giôùi haïn coâng suaát boä ñieàu chænh, maïch ñieàu khieån coâng suaát naøy coù theå ñieàu khieån moät boä ñieàu khieån toác ñoä. Vì vaäy, quaù trình ñieàu khieån chaïy vaø döøng ñaït ñöôïc toác ñoä haàu nhö khoâng ñoåi vaøo trong moät daûi sai soá ñöôïc xaùc ñònh tröôùc bôûi boä ñieàu chænh vaø heä thoáng chænh lyù.

Ñoái vôí lyù do oån ñònh vôùi söï chuù yù tôùi tính chaát cuûa nhaø maùy vaø ñoái vôùi söï laøm giaûm taûi thaønh phaàn, heä thoáng naøy thích hôïp _ ñaëc bieät cho caùc WPP lôùn _ ñeå theâm moät cô caáu ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh caùnh coù hay khoâng coù boä maïch ñieän ñieàu chænh toác ñoä chænh lyù caùnh (ñöôïc gheùp taàng beân ngoaøi) vaø moät maïch ñieàu chænh gia toác chænh lyù caùnh hoaëc maïch ñieàu khieån coâng suaát. Ñieän aùp ngoõ ra coù theå ñieàu chænh naèm trong giôùi haïn heïp bôûi vieäc söû duïng moät boä ñieàu chænh rieâng neáu kích töø maùy phaùt coù theå ñöôïc ñieàu chænh töø beân ngoaøi. Maïch ñieàu chænh naøy thöôøng toång hôïp trong heä thoáng maùy phaùt.

Vì vaäy, ñieän aùp coù theå ñöôïc ñieàu chænh vôùi giaù trò khoâng ñoåi hoaëc ñöôïc söûa ñoåi vôùi söï ñieàu coâng suaát phaûn khaùng giaûm xuoáng _ thöôøng laø ñaëc tính ñöôøng thaúng nhö trong hình 12.13, vaø phuø hôïp vôùi tyû soá coâng suaát phaûn khaùng. Moät taûi caûm yeáu daãn tôùi giaù trò mong muoán xaùc ñònh tröôùc cho giaù trò maïch ñieän hôû cuûa ñieän aùp löôùi uNdes,L. Maëc khaùc, nhöõng tieâu thuï taûi caûm cao daãn ñeán söï giaûm ñieän aùp.

Söï ñieàu chænh ñieän aùp coù theå xaûy ra sao cho giaù trò thaät söï ñieän aùp löôùi uNact xaûy ra bôûi söï söûa ñoåi coâng suaát phaûn khaùng theo bieán soá (IB /IN0 töø giaù trò ñieän aùp thaät cuûa löôùi uN (hình 12.14 (a)). Maëc khaùc, söï ñieàu chænh ñieän aùp vôùi moät giaù trò mong muoán phuï thuoäc coâng suaát phaûn khaùng laø coù theå (hình 12.14 (b)). Giaù trò ñieän aùp löôùi mong muoán uNdes ñöôïc taïo ra giaù trò ñieän aùp löôùi khoâng taûi mong muoán uNdes,L.

Hôn nöõa, coù theå trong moät caùch ñôn giaûn ñeå ñieàu chænh toác ñoä quay nhaø maùy hoaëc taàn soá löôùi vôùi söï ñieàu khieån coâng suaát taùc duïng giaûm xuoáng tuøy theo traïng thaùi taûi nhö ñaëc tuyeán hình 12.15, trong caùch naøy caùc taûi thaáp daãn tôùi toác ñoä quay vaø caùc giaù trò taàn soá (vd : luùc khoâng taûi 52Hz) taêng chaäm, vaø giaûm xuoáng tôùi 48Hz luùc taûi cao. Vì vaäy, caùc giaù trò thaät cuõng nhö caùc giaù trò mong muoán (hình 12.16) coù theå ñöôïc ñieàu chænh, phuï thuoäc vaøo taûi.

Ñöôøng ñaëc tuyeán cuûa moät heä thoáng cung caáp ñöôïc ñieàu chænh bôûi coâng suaát taùc duïng hoaëc phaûn phaûn khaùng giaûm xuoáng, vì theá maø tieâu thuï ñöôïc cung caáp vôùi ñieän aùp vaø taàn soá cao luùc taûi thaáp. Vaø luùc taûi cao caùc bieán soá naøy ñöôïc giaûm töông öùng. Do ñoù, söï ñieàu khieån heä thoáng cung caáp ñöôïc hoã trôï bôûi tính chaát ñaëc tuyeán söï giaûm oån ñònh.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Sô ñoà hình 12.12 coù theå ñöôïc söû duïng ñoái vôùi söï ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh, coâng suaát vaø toác ñoä cuûa WPP moät maùy phaùt khoâng ñoàng boä trong söï hoaït ñoäng coâ laäp. Söï ñieàu chænh ñieän aùp coù theå xaûy ra trong daûi dao ñoäng lôùn khi söû duïng tuï ñieän coù theå chuyeån maïch böôùc nhö hình 12.16 (b). Söï dao ñoäng ñieän aùp ñöôïc giöõ thaáp hôn vôùi soá tuï ñieän böôùc taêng theâm. Trong thöïc teá n = 2, …, 5 möùc ñöôïc söû duïng. Caùc chieàu roäng bieán ñoåi lôùn hôn (ví duï :12 möùc) ñöôïc chaáp nhaän. Ñieän aùp vaø taàn soá cuõng coù theå ñöôïc giöõ trong giôùi haïn heïp khi söû duïng caùc heä thoáng chuyeån maïch nhanh choùng (hình 12.17 (d)).
SHAPE \* MERGEFORMAT

Cuõng gioáng nhö trong hình 12.17 (a) caùc tuï ñieän cung caáp coâng suaát phaûn khaùng kích thích cho maùy khoâng ñoàng boä. Söï baét caàu nhö lieân tuïc cuûa caùc ñieän trôû RZ boå xung (ví duï : söû duïng caùc coâng taéc IGBT) cuõng thuaän tieän cho vieäc ñieàu khieån taàn soá cuûa stator naèm trong giôùi haïn heïp do söï thay ñoåi heä soá tröôït.

SHAPE \* MERGEFORMAT

oái vôùi nhöõng WPP nhoû, cô caáu ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh coù theå lieân quan ñeán chi phí cao. Ñeå haïn cheá ñieàu naøy, moät maïch ñieän ñieàu khieån vò trí goùc nghieâng caùnh vaø toác ñoä ñieàu chænh goùc nghieâng coù theå ñöôïc haïn cheá. Maïch ñieän ñieän ñieàu khieån toác ñoä vaø coâng suaát taùc ñoäng tröïc tieáp vaøo cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh vaø ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh theo giaù trò coâng suaát vaø toác ñoä hieän haønh, khoâng caàn bieát giaù trò hieän taïi cuûa goùc caùnh.

Moät keát quaû giôùi haïn cuõng coù theå taän duïng moät caùch deã daøng nhôø vaøo toác ñoä goùc nghieâng caùnh trong tröôøng hôïp naøy. Ñieàu naøy laø coù theå bôûi vieäc chæ roõ giaù trò cöïc ñaïi ñoái vôùi toác ñoä cuûa caùc moâ tô ñieàu chænh ñieän hoaëc doøng chaûy trong caùc pit-toâng ñieàu chænh thuûy löïc. Tuy nhieân, nhöõng ñôn giaûn trong nhöõng heä thoáng naøy khoâng cho pheùp ñaït ñöôïc caùc ñaëc tính ñoäng cao ñöôïc cho trong thieát keá nhö hình 12.12.
SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.4.2 Ñieàu Chænh Hoaït Ñoäng Caùc WPP Luùc Toác Ñoä Bieán Ñoåi

Caùc caáu truùc cho caùc WPP toác ñoä bieán ñoåi coù theå ñaït ñöôïc deã daøng töø caùc khaùi nieäm phaùt trieån töø söï ñieàu khieån caùc WPP trong hoaït ñoäng coâ laäp. Thay vì moät toác ñoä coá ñònh , hoaëc moät toác ñoä ñöôïc xaùc ñònh tröôùc bôûi coâng suaát giaûm, nhö trong hình 12.12, toác ñoä coâng suaát toái öu ñöôïc xaùc ñònh (xem hình 9.23 vaø hình 10.15) vaø nhaø maùy coù theå hoaït ñoäng taïi toác ñoä naøy. Do ñoù, loaïi heä thoáng naøy phaûi ñöôïc thieát keá vôùi hai loaïi maïch ñieàu khieån toác ñoä khaùc nhau.

Maïch ñieän ñieàu chænh trong caùc khoái treân cuûa sô ñoà (hình 12.12) coù nhieäm vuï giôùi haïn toác ñoä vaø coâng suaát vaøo cuûa tua-bin hoaït ñoäng löùc taûi ñaày tôùi giaù trò ñònh möùc baèng caùch ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh. Maïch ñieàu khieån toác ñoä thöù hai trong caùc khoái thaáp hôn (ví duï : ñöôïc dieãn taû trong phaàn 11.2.3.6) phaûi ñieàu khieån toác ñoä tua-bin bôûi vieäc ñieàu khieån moment maùy phaùt sao cho coâng suaát nhaø maùy ñaûm nhieäm caùc giaù trò toái öu hoaëc ñaït ñöôïc moät traïng thaùi vaø tính chaát hoaït ñoäng tin caäy ñeå baûo veä caùc phaàn töû töø söï quaù taûi. Coâng suaát ngoõ ra maùy phaùt coù theå ñieàu chænh baèng caùc boä ñieàu chænh ñieän nhanh hôn gaáp 10 laàn ngoõ ra tua-bin. Vì vaäy, caùc WPP toác ñoä bieán ñoåi cung caáp söï löïa choïn caùc thaønh phaàn truyeàn ñoäng giaûi toûa baèng söï can thieäp nhanh. Ñieàu naøy coù theå ñaït ñöôïc bôûi söï ñieàu chænh muïc tieâu hoaëc baèng vieäc giôùi haïn moment maùy phaùt vaø söû duïng hieäu öùng taïm thôøi cuûa taát caû khoái löôïng quay trong boä truyeàn ñoäng.

Caáu truùc boä truyeàn ñoäng nhö trong hình 12.18 phuø hôïp cho caû söï hoaëc ñoäng coâ laäp vaø söï hoaït ñoäng löôùi. Tuy nhieân, ñieàu kieän tieân quyeát cho hoaït ñoäng coâ laäp laø moät boä nghòch löu töï ñaûo maïch vaø töï ño thôøi gian (ví duï : trong hình 11.18 vaø 11.19) ñöôïc söû duïng ñeå coù theå thieát laäp moät löôùi vaø bao haøm coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng.

Nhöõng söï löïa choïn khaùc nhau ñoái vôùi söï toái öu coâng suaát mong muoán, nhôø ñoù caùc heä thoáng trong hình 10.1 (b, c) vaø ñaëc bieät trong (i), (j), (k) vaø (l) coù theå ñöôïc söû duïng. Söï quaûn lyù toác ñoä quay theo hoï ñaëc tính phuï thuoäc vaøo moät soá caùc giaù trò thöïc söï cuûa nhaø maùy nhö hình 9.23 (c) hoaëc (d) vaø söï coá gaén ñeå tìm hieäu suaát toái öu döôùi hình thöùc moät söï nghieân cöùu tieán haønh baèng caùc thay ñoåi töøng böôùc tôùi toác ñoä quay. Hoaëc söï keát hôïp caû hai quaù trình laø phöông phaùp ñaõ ñöôïc thöû nghieäm baèng coâng ngheä ñieàu khieån. Hôn nöõa, nhöõng löïa choïn toái öu toàn taïi maø noù ñöôïc döïa vaøo daûi ñöôøng ñaëc tuyeán xaùc ñònh vaø cuõng bao goàm caùc giaù trò toác ñoä gioù vaø coâng suaát.

Caùc quaù trình naøy ñoái vôùi söï caûi tieán cho hieäu suaát naêng löôïng khoâng ñöôïc öùng duïng trong tröôøng hôïp caùc heä thoáng vôùi moät söï keát noái cöùng nhaéc vôùi löôùi (nhö trong hình 10.1 (a) vaø(g). caùc WPP hoaït ñoäng vôùi heä soá tröôït thay ñoåi nhö trong hình 10.1 (d), (e) vaø (f), chæ cho pheùp nhöõng phöông phaùp toái öu nhö vaäy neáu caùc heä thoáng bieán ñoåi cô – ñieän cho pheùp caùc daûi toác ñoä tua-bin töông öùng (ví duï : töø 40% toác ñoä ñònh möùc).

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.4.3 Söï Ñieàu Chænh Caùc Maùy Phaùt Khoâng Ñoàng Boä Heä Soá Tröôït Bieán Ñoåi

Caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä cho pheùp söï hoaït ñoäng trong daûi sieâu ñoäng boä (‘oversynchronous’) vaø daûi keùm ñoàng boä (‘undersynchronous’) (nghóa laø treân hoaëc döôùi toác ñoä ñoàng boä). Toác ñoä cuûa chuùng coù theå ñöôïc thay ñoåi trong caùc maùy phaùt coù nhieàu cuoän daây pha (m = 2, 3, … ) vaø doøng ñieän truyeàn qua caùc vaønh tröôït hoaëc ñöôïc caûm öùng neân khoâng coù chuoåi than qua caùc cuoän daây boå xung, gaàn khoaûng :

10% coù ñieàu khieån heä soá tröôït ñoäng (hình 10.1 (d));

Xaáp xæ 30% söû duïng caùc kieåu gheùp taàng boä bieán ñoåi coâng suaát (hình 10.1 (e) trong söï hoaït ñoäng sieâu ñoàng boä);

Xung quanh 20% döôùi möùc ñoàng boä hoaëc sieâu ñoàng boä trong hoaït ñoäng cung caáp keùp ( nhö hình 10.1 (f)), nghóa laø toång soá xung quanh 40%.

Caùc maùy ñoù goïi laø caùc maùy khoâng ñoàng boä rotor vaønh tröôït coù söï phaân nhaùnh ngoõ ra. Trong heä thoáng naøy phaàn lôùn naêng löôïng bieán ñoåi (ví duï : 95%) ñöôïc truyeàn qua tröïc tieáp töø stator ñeán löôùi. Coâng suaát rotor thöôøng thaáp hôn nhieàu vaø tyû leä vôùi heä soá tröôït ñöô

c ruùt ra bôûi söï ñieàu khieån heä soá tröôït ñoäng ôû daïng toån thaát trong caùc ñieän trôû boå xung. Maëc khaùc, trong söï gheùp taàng boä bieán ñoåi coâng suaát vaø caùc maùy khoâng ñoàng boä kích thích keùp coâng suaát heä soá tröôït naøy ñöôïc quy ñònh ñoái vôùi söï truyeàn tôùi löôùi bôûi caùc boä bieán ñoåi coâng suaát trong hoaït ñoäng sieâu ñoàng boä. Trong caùc maùy thieáu kích thích coâng suaát rotor nhaän ñöôïc töø löôùi qua caùc boä bieán ñoåi coâng suaát trong söï hoaït ñoäng keùm ñoàng boä.

12.4.3.1 Maùy phaùt khoâng ñoàng boä cung caáp keùp

Maùy khoâng ñoàng boä vôùi rotor vaønh tröôït ñöô

c thieát keá chung cho caùc cuoän daây doøng xoay chieàu 3 pha trong sator vaø rotor. Vì vaäy, caùc cuoän daây trong stator vaø rotor coù theå cung caáp töø heä thoáng doøng 3 pha vôùi taàn soá vaø ñieän aùp khaùc nhau. Hôn nöõa, tröôøng töø (nhö trong caùc maùy ñoàng boä) coù theå cung caáp moät phaàn hoaëc hoaøn toaøn qua caû hai maïch rotor vaø stator.

Stator ñöôïc keát noái moät caùch bình thöôøng tröïc tieáp vôùi löôùi cung caáp. Luùc ñoù, rotor ñöôïc cung caáp qua moät BBT. Vì vaäy, vaän toác goùc cuûa töø tröôøng quay stator laø :

EMBED Equation.3

(12.1)

baèng vôùi toång vaän toác goùc cô (mech vaø taàn soá doøng ñieän rotor (2. Phuï thuoäc vaøo chieàu vaø taàn soá cung caáp, caùc maùy cuõng coù theå hoaït ñoäng caû hai cheá ñoä laø keùm ñoàng boä hoaëc sieâu ñoàng boä. Soá cöïc töø cuûa stator vaø rotor laø (p1 vaø p2) taïi vaän toác goùc töø tröôøng quay cuûa doøng ñieän phaûi ñöôïc tính ñeán ôû ñaây.

PR = s.P( (12.2)

ñöôïc tìm töø keát quaû cuûa heä soá tröôït s vaø coâng suaát khe hôû khoâng khí P(. Vì vaäy, coâng suaát maø maïch rotor truyeàn tôùi hoaëc töø löôùi qua BBT cuõng tyû leä vôùi heä soá tröôït. Daûi ñieàu chænh toác ñoä heä soá tröôït phuï thuoäc (n = s / n0 cuûa maùy phaùt (ví duï töø 0.8 ( n / n0 ( 1.2) xaùc ñònh coâng suaát cöïc ñaïi vaø vì vaäy xaùc ñònh caùc chi phí cuûa BBT.

Doøng töø hoùa caùc maùy khoâng ñoàng boä ñöôïc hôïp thaønh töø toång caùc doøng rotor vaø stator. Khoâng gioáng nhö caùc rotor ngaén maïch, caùc rotor maùy khoâng ñoàng boä cung caáp keùp cho pheùp doøng rotor thay ñoåi ñöôïc. Caùc vò trí caùc pha khaùc nhau coù theå ñaït ñöôïc cho doøng stator. Töông töï caùc maùy ñoàng boä, trong loaïi saép xeáp cung caáp keùp naøy, cuõng nhö söï hoaït ñoäng döôùi kích töø thoâng thöôøng, caùc traïng thaùi maùy phaùt quaù kích töø cuõng coù theå ñaït ñöôïc. Tuy nhieân, ñieàu naøy cho pheùp toác ñoä maùy phaùt vaø tua-bin coù theå thay ñoåi ñöôïc.

Hình 12.20 chæ ra caáu truùc ñoái vôùi söï ñieàu chænh maùy phaùt khoâng ñoàng boä rotor cuoän keùp vaø ñöôïc minh hoïa söï phöùc taïp cuûa caùc heä thoáng nhö vaäy.

Söï dòch chuyeån caùc thaønh phaàn taùc duïng vaø phaûn khaùng coâng suaát toång cuûa caùc maùy phaùt lôùn vaøo trong heä thoáng toïa ñoä töø tröôøng hai truïc vôùi d nhö laø thaønh phaàn doïc truïc vaø q nhö laø thaønh phaàn ngang truïc (hình 12.20 giöõa ôû treân), neáu khoâng quan taâm ñeán ñieän trôû stator, daãn tôùi moät söï caùch ly hoaøn toaøn coâng suaát taùc duïng (hoaëc bieán soá moment maùy töông öùng lôùn) vaø coâng suaát phaûn khaùng. Vì vaäy, caû hai bieán soá traïng thaùi coù theå ñöôïc ñieàu chænh moät caùch rieâng bieät khoâng coù söï töông taùc laãn nhau.

Ñeå taïo söï öùng duïng caùc thuaän lôïi cuûa caùc heä thoáng coù toác ñoä bieán ñoåi, coâng suaát toång cuûa maùy phaùt PG caàn phaûi ñöôïc taùc ñoäng bôûi heä thoáng ñieàu chænh, vaø toác ñoä maùy phaùt vaø tua-bin caàn phaûi ñöôïc xaùc ñònh tröôùc. Ñeå ñieàu khieån toác ñoä quay (hình 12.20 phaàn beân traùi phía döôùi) ñöôøng ñaëc tính coâng suaát–toác ñoä coù theå ñöôïc söû duïng (hình 9.23 (c)). Toác ñoä bò taùc ñoäng bôûi moment, nhö thoâng thöôøng cho caùc heä thoáng quay. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc ñieàu chænh theo töø tröôøng qua thaønh phaàn ngang truïc cuûa doøng rotor iRq ñieàu khieån hôïp vôùi BBT maùy phaùt qua ñieän aùp rotor ñònh höôùng töø tröôøng. Coâng suaát phaûn khaùng coù theå ñöôïc xaùc ñònh tröôùc (ví duï moät giaù trò muïc tieâu coá ñònh), hoaëc coù theå boá trí döïa treân thaønh phaàn doïc truïc cuûa doøng rotor iRd vôùi söï hoå trôï cuûa BBT (hình 12.20 döôùi traùi). Thay vì coâng suaát phaûn khaùng QTdes, heä soá coâng suaát coù theå ñöôïc xaùc ñònh tröôùc vaø vì vaäy ñöôïc ñieàu chænh.

Trong caû hai maïch ñieàu khieån (iRd vaø iRq ) doøng rotor (nhö trong maïch rotor) ñöôïc cho thaáy trong toái thieåu hai hoaëc ba pha, ñöôïc bieán ñoåi thaønh caùc giaù trò soá vaø dòch chuyeån vaøo trong caùc toïa ñoä töø tröôøng iRd vaø iRq. Vì vaäy, maùy phaùt khoâng ñoàng boä cung caáp keùp coù theå ñöôïc ñieàu chænh qua boä nghòch löu xung beân phía maùy phaùt ñoái vôùi caùc giaù trò toác ñoä mong muoán, moment vaø coâng suaát taùc duïng, cuõng nhö coâng suaát phaûn khaùng hay heä soá coâng suaát.

Ñeå haïn cheá caùc keát noái phaù vôõ giöõa boä nghòch löu phía löôùi vaø heä thoáng ñieàu chænh qua boä nghòch löu xung phía maùy phaùt, BBT löôùi coù theå ñöôïc hoaït ñoäng bôûi ñieän aùp maïch trung gian (hình 12.20 döôùi phaûi). Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giöõ khoâng ñoåi bôûi daûi hieän töôïng treå ñöôïc ñaët tröôùc. Trong caùch naøy, BBT phía löôùi phuø hôïp vôùi giaù trò tuyeät ñoái vaø pha cuûa coâng suaát taùc duïng yeâu caàu, vaø laøm vieäc beân trong daûi sai soá ñaët tröôùc trong söï hoaït ñoäng trung taâm. Coâng suaát phaûn khaùng trong rotor phía löôùi coù theå ñöôïc giöõ gaàn baèng khoâng, do ñoù toång coâng suaát phaûn khaùng coù theå ñöôïc ñeàu chænh qua heä thoáng ñieàu chænh coâng suaát phaûn khaùng taïi BBT maùy phaùt.

Ñaëc bieät neáu maùy phaùt caùch ly ñoät ngoät khoûi löôùi, ví duï vieäc nhaûy coâng taéc baûo veä hoaëc töï ñoùng laïi nhanh, caùc thay ñoåi doøng toác ñoä cao xuaát hieän trong maïch stator, maø noù caûm öùng caùc ñænh ñieän aùp cao trong cuoän daây rotor. Ñeå ngaên chaën ñieàu naøy, baûo veä quaù ñieän aùp phaûi ñöôïc phuø hôïp trong rotor (hình 12.20 giöõa).

Maùy khoâng ñoàng boä cuoän keùp raát phuø hôïp cho söû duïng nhö laø moät maùy phaùt trong caùc WPP. Do söï keát noái giöõa caùc rotor tôùi löôùi, caùc maùy naøy maùy naøy keát hôïp caùc ñaëc tính ñieän coù lôïi cuûa maùy phaùt ñoàng boä vôùi caùc thuaän lôïi veà cô do tính bieán thieân toác ñoä cuûa maùy vôùi hieäu suaát raát toát. Vì vaäy, chuùng cho pheùp taûi boä truyeàn ñoäng nhoû ñi moät caùch ñaùng keå vaø caùc dao ñoäng coâng suaát ñieän giaûm ñi raát lôùn. Bôûi vieäc söû duïng BBT xung IGBT trong maïch rotor, caùc phaûn öùng löôùi gaây ra bôûi caùc hoïa taàn coù theå ñöôïc giaûm tôùi moät möùc ñoä thaáp. Caùc söï löïa choïn khaùc ñoái vôùi hoaït ñoäng dung vaø caûm coù theå ñöôïc söû duïng cho söï hoå trôï löôùi. Vì vaäy, caùc WPP vôùi maùy phaùt khoâng ñoàng boä cuoän cung caáp keùp _ ñaëc bieät trong hoaït ñoäng vôùi löôùi yeáu _ coù theå cho caùc khaû naêng keát noái quan troïng.

Moät söï buø coâng suaát phaûn khaùng tónh cuûa thaønh phaàn cô baûn baèng caùc maïch loïc. Tuy nhieân, ñieàu naøy ñoøi hoûi caùc hieåu bieát veà caùc ñaëc tính löôùi chính xaùc ñeå ngaên ngöøa caùc coäng höôûng löôùi coù theå.

Caû hai söï hoaït ñoäng sieâu ñoàng boä hay döôùi möùc ñoàng boä laø coù theå neáu rotor moät maùy rotor vaønh tröôït cung caáp vaøo trong moät BBT maïch trung gian doøng ñieän boán goùc phaàn tö. Boä bieán ñoåi coâng suaát phía maùp phaùt coù theå ñöôïc thieát keá vôùi caùc giaù trò thyristor chuyeån maïch baét buoäc hoaëc vôùi moät boä bieán ñoåi AC ñieàu khieån xung thôøi gian maùy hoaëc töï ñaûo maïch. Söï ñieàu chænh maùy phaùt cô baûn coù theå ñöôïc vaøo sô ñoà khoái hình 12.21. Tuy nhieân, caùc giaù trò thyristor taïo ra doøng hoïa taàn cao trong rotor cuûa caùc heä thoáng nhö vaäy, maø ñieàu naøy _ trong söï keát hôïp vôùi caùc giaù trò lôùn cuûa boä bieán ñoåi coâng suaát (so vôùi caùc taàng sieâu quaù ñoä) neân khoâng phuø hôïp cho öùng duïng trong caùc WPP.

Caùc maùy phaùt khoâng ñoàng boä cuoän cung caáp keùp vôùi heä thoáng BBT söû duïng IGBT cho pheùp caùc ñaëc tính hoaït ñoäng thuaän lôïi ñaëc bieät vôùi söï quan taâm ñeán caùc phaûn öùng löôùi. Ñieàu naøy cho pheùp caùc thuaän lôïi cuûa nhöõng loaïi boä bieán ñoåi naøy, maø noù ñöôïc dieãn taû sôùm hôn ñeå ñöôïc khai thaùc ñaày ñuû trong loaïi heä thoáng naøy (moät heä thoáng nhö vaäy ñöôïc söû duïng trong tua-bin TW1.5 (1.5MW) bôûi coâng ty Tacke). Vì söï thay ñoåi naøy, moät phaïm vi roäng lôùn cuûa söï öùng duïng coù theå mong ñôïi ñoái vôùi caùc maùy phaùt cuoän cung caáp keùp trong töông lai. Ñeå ngaên chaën söï mang keát hôïp vôùi söï truyeàn vaønh tröôït, rotor truyeàn naêng löôïng ñieän trong moät caùch ñònh höôùng qua moät cuoän daây boå xung.

Neáu söï hoaït ñoäng cuûa maùy phaùt döôùi möùc ñoàng boä vaø söï ñieàu chænh coâng suaát phaûn khaùng cuûa maùy phaùt bò haïn cheá, thì heä thoáng vôùi taàng boä bieán ñoåi coâng suaát sieâu ñoàng boä _ maø söï hoaït ñoäng trong daûi toác ñoä heïp _ coù theå ñöôïc söû duïng cho caùc WPP.

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.4.3.2 Maùy phaùt khoâng ñoàng boä vôùi taàn bieán ñoåi coâng suaát sieâu ñoàng boä

So vôùi maùy phaùt khoâng ñoàng boä cung caáp keùp, caùc heä thoáng ñôn giaûn hôn coù theå ñaït ñöôïc neáu caùc maùy rotor vaønh tröôït hoaït ñoäng trong cheá ñoä sieâu ñoàng boä. Coâng suaát coù theå ñöôïc huùt töø rotor qua moät boä chænh löu ñieàu khieån hoaëc khoâng ñieàu khieån vaø qua moät boä nghòch löu töï ñaûo maïch hoaëc ñaûo maïch vôùi löôùi cung caáp doøng ba pha tôùi löôùi (nguyeân lyù Scherbius).

Hình 12.21 cho thaáy caáu truùc ñôn giaûn ñoái vôùi ñieàu khieån heä thoáng. Boä chænh löu phía maùy phaùt caùc bieán soá cuûa rotor ( ñieän aùp uR vaø doøng ñieän iR) vaøo trong caùc bieán soá tröïc tieáp (ug, ig). Doøng DC trong maïch trung gian ñöôïc truyeàn ñeán löôùi qua boä nghòch löu vaø bieán aùp ñeå coù taàn soá vaø ñieän aùp phuø hôïp vôùi löôùi. Do ñoù, heä htoáng ñuôïc caùch ly hoaøn toaøn giöõa taàn soá rotor vaø taàn soá löôùi. Caùc boä chænh löu vaø nghòch löu coù theå duøng diode, thyristor hoaëc boä bieán ñoåi AC ñieáu khieån xung.

Söï ñieàu chænh coâng suaát phaûn khaùng töông töï maùy khoâng ñoàng boä cung caáp keùp. Tuy nhieân, caùc bieán soá toác ñoä ñöôïc giôùi haïn trong moät daûi heïp hôn nhieàu. Söï ñieàu chænh coâng suaát phaûn khaùng khoâng theå thay ñoåi lôùn. Söï baûo veä quaù taûi cho maïch trung gian vaø ngaên chaën söï hoaït ñoäng khoâng ñieàu khieån cuûa maùy phaùt.

Caùc hoïa taàn trong stator phuï thuoäc vaøo heä soá tröôït gaây ra bôû doøng rotor vaø ñaây laø moät baát lôïi. Hôn nöõa, hoïa taàn gaây ra caùc toån thaát phuï trong maùy phaùt vaø laøm giaûm hieäu suaát cuûa heä thoáng. Söï taêng vaø giaûm doøng rotor ñöôïc laøm phaúng bôûi söï chuyeån maïch cuûa boä chænh löu phía rotor. Ñieàu naøy daãn ñeán caùc hoïa taàn ñöôïc laøm giaûm trong doøng maùy phaùt. Tuy nhieân, söï ñaûo maïch gaây ra moät bieán ñoåi pha giöõa caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa doøng vaø aùp trong rotor. Ñieàu naøy daãn ñeán moment ñieän yeáu ñi vaø coâng suaát phaûn khaùng rotor taêng theâm xung quanh thaønh phaàn ñaûo maïch cuûa boä chænh löu. Vì vaäy, söï höõu ích cuûa caùc maùy rotor vaønh tröôït bò giaûm.

Söï baát lôïi ñaùng keå cuûa heä thoáng naøy ñöôïc giaûi quyeát baèng caùch söû duïng BBT ñieàu khieån xung. Do söï phaân boá coâng suaát thaáp cuûa rotor (0 – 15%) coâng suaát toång. Lôïi ích cuûa BBT ñieàu khieån xung laø coù theå cung caáp doøng ñieän gaàn nhö daïng sin vaø haïn cheá dao ñoäng moment, … . Tuy nhieân, chuùng coù toån thaát lôùn hôn.

12.4.3.3 Caùc maùy khoâng ñoàng boä ñieàu khieån heä soá tröôït ñoäng

Caùc maùy khoâng ñoàng boä söû duïng cuoän daây hoaëc thanh trong rotor thöôøng cho pheùp söï can thieäp thoâng qua vaønh khuyeân. Hôn nöõa, naêng löôïng caûm öùng trong rotor coù theå ñöôïc bieán ñoåi trong maïch rotor hoaëc caûm öùng ñeán stator. Cuõng nhö caùc phöông phaùp ñaõ ñöôïc moâ taû cho söï bieán ñoåi naêng löôïng tröôït vaø cung caáp vaøo trong löôùi, nhöng cuõng coù khaû naêng khoâng söû duïng coâng suaát naøy nhaèm laøm giaûm chi phí cho boä bieán ñoåi. Tuy nhieân, caùc tua-bin gioù phuï thuoäc vaøo caùc dao ñoäng chu kyø vaø khoâng chu kyø do caùc dao ñoäng cuûa toác ñoä gioù, caùc hieäu öùng boùng thaùp, caùc coäng höôûng töï nhieân, … Trong söï keát noái toác ñoä coá ñònh cuûa maùy phaùt tôùi löôùi, nhöõng dao ñoäng ñoù haàu nhö truyeàn toaøn boä ñeán boä truyeàn ñoäng qua cuoän daây stator vaøo trong löôùi. Giaù trò heä soá tröôït lôùn coù theå laøm giaûm nheï boä truyeàn ñoäng vaø giaûm dao ñoäng coâng suaát. Tuy nhieân, neáu coâng suaát heä soá tröôït khoâng traû veà theo phöông trình 12.2, daãn ñeán caùc toån thaát cao trong maïch rotor. Ñeå ñaït ñöôïc hieäu suaát toaøn boä cao heä soá tröôït rotor caàn phaûi giöõa caøng thaáp caøng toát trong heä thoáng ñôn giaûn lieân quan ôû möùc ñoä naøy. Do ñoù, moät heä thoáng hieäu quaû caàn phaûi keát hôïp hai söï löïa choïn maâu thuaån :

- Toån thaát naêng löôïng heä soá tröôït thaáp, vaø

- Toác ñoä thay ñoåi cao vaø khaû naêng linh ñoäng heä soá tröôït.

Heä toáng caùc maùy khoâng ñoàng boä rotor vaønh tröôït coù cuøng nguyeân lyù hoaït ñoäng coù theå coù ba phöông phaùp hoaït ñoäng :

- Tröôøng hôïp rotor ngaén maïch, maùy phaùt hoaït ñoäng luùc heä soá tröôïc thaáp nhaát vaø vì vaäy ñaït hieäu suaát cao nhaát. Tuy nhieân, taûi boä truyeàn ñoäng vaø caùc dao ñoäng coâng suaát cao.

- Keát noái theâm ñieän trôû phuï trong maïch rotor, giaù trò heä soá cao vaø vì vaäy khaû naêng duy trì toác ñoä cao coù theå ñaït ñöôïc neáu caùc ñieän trôû ñöô

c ñieàu chænh, do ñoù heä soá tröôït taêng theâm daãn ñeán caùc ñaëc tính ñoäng toát hôn nhöng hieäu suaát thaáp hôn.

- Ñieàu chænh heä soá tröôït lieân tuïc theo toát ñoä gioù vaø caùc ñieàu kieän löôùi, söï thay ñoåi nhanh choùng ñieän trôû maïch rotor baèng caùch thay ñoåi quaù trình ñoùng ngaét ñieän trôû maïch rotor. Do ñoù, coâng suaát coù theå ñöôïc laøm phaúng vaø vì vaäy trong hoaït ñoäng taûi thaáp, giaù trò heä soá tröôït thaáp coù theå ñaït ñöôïc vaø thay ñoåi chaäm ñeå ñaït ñöôïc möùc ñoä hieäu suaát cao.

Sau khi maùy phaùt ñaõ keát noái tôùi löôùi, WPP coù theå hoaït ñoäng vôùi taûi thaáp löùc goùc caùnh khoâng ñoåi, hoaëc nhö caùc thieát keá cuûa Vestas hoaït ñoäng trong phaïm vi toái öu theo toác ñoä gioù. Vì vaäy, vôùi chöùc naêng OptiSlip® hieäu suaát coù theå ñaït ñöôïc cao nhaát luùc taûi thaáp.

Coâng suaát maùy phaùt phuø hôïp vôùi traïng thaùi hoaït ñoäng thay ñoåi (thaáp taûi hoaëc ñaày taûi), söï ñieàu chænh heä soá tröôït qua söï ñieàu chænh doøng ñieän, ñieàu cheá ñoä roäng xung vaø boä ñieàu chænh coâng suaát trong maïch rotor. Vì vaäy, trong cheá ñoä hoaït ñoäng thaáp taûi giaù trò heä soá tröôït nhoû (ví duï khoaûng 2%) vaø hoaït ñoäng ôû ñaày taûi giaù trò heä soá tröôït lôùn (ví duï khaûng 5%), ñeå toác ñoä maùy phaùt ñöôïc thay ñoåi laøm phaúng coâng suaát vaø moment boä truyeàn ñoäng.

Neáu caùc löïa choïn ñieàu chænh ôû treân vaø nhöõng thuaän lôïi cuûa chuùng cho vieäc laøm giaûm nheï cô caáu, toái öu hieäu suaát, … moät heä thoáng raát ñôn giaûn vaø lôùn maïnh coù theå ñöôïc thieát keá söû duïng caùc WPP trong söï keát noái cöùng vôùi löôùi; heä thoáng naøy ñöôïc söû duïng haàu heát cho caùc tua-bin coù coâng suaát ñònh möùc leân ñeán 600KW. Trong caùc WPP ôû lôùp MW thöôøng thích öùng vôùi toác ñoä linh ñoäng.

12.4.4 Söï Ñieàu Chænh Caùc WPP Hoaït Ñoäng Löôùi Cöùng

Ñoái vôùi caùc WPP keát noái toác ñoä coá ñònh tôùi löôùi, caû söï toái öu coâng suaát vaø söï löïa choïn tính baèng phaúng coâng suaát ñeàu khoâng coù hieäu löïc. Toác ñoä tua-bin ñöôïc xaùc ñònh tröôùc bôûi löôùi qua maùy phaùt (hình 12.22). Do ñoù, maïch ñieän ñieàu chænh toác ñoä chæ coù nhieäm vuï taêng toác nhaø maùy vaø giôùi haïn toác ñoä cuûa noù. Taát caû caùc chöùc naêng xa hôn coâng suaát, söï ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh vaø caùc maïch ñieän ñieàu chænh toác ñoä ñieàu chænh caùnh töông töï trong caùc WPP trong söï hoaït ñoäng coâ laäp (hình 12.12). Ñoái vôùi caùc WPP nhoû, caáu truùc nhaø maùy ñôn giaûn hôn bôûi khoâng coù heä thoáng ñieàu chænh pitch. Neáu söï ñieàu chænh ñoäng ñöôïc giôùi haïn phuø hôïp, ñieàu naøy phaûi ñöôïc chuù yù ñaëc bieät trong söï ño kích thöôùc caùc thaønh phaàn heä thoáng vaø boä ñieàu chænh.

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.5 HEÄ THOÁNG QUAÛN LYÙ

Heä thoáng quaûn lyù cuûa caùc WPP phaûi ñaûm baûo hoaït ñoäng tin caäy vaø töï ñoäng hoùa. Ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy, caùc thaønh phaàn töông öùng vaø caùc bieán soá heä thoáng phaûi ñöôïc kieåm tra moät caùch lieân tuïc. Bôûi vieäc duy trì caùc giaù trò chaáp nhaän ñöôïc vaø caùc daûi giaù trò cho caùc bieán soá heä thoáng, heä thoáng quaûn lyù coù theå taïo ra caùc traïng thaùi hoaït ñoäng xaùc ñònh tröôùc vaø nhaän ra vaø ngaên ngöøa caùc loãi hoaëc caùc tình huoáng khaån caáp.

Ñoái vôùi vieäc naøy, heä thoáng quaûn lyù phaûi taùc ñoäng ñeán tính chaát hoaït ñoäng cuûa WPP döïa vaøo caùc giaù trò mong muoán vaø caùc tín hieäu dieàu khieån ñaët tröôùc, vaø phaûn öùng tôùi nhöõng thay ñoåi trong caùc bieán soá hoaëc caùc loãi cuûa heä thoáng. Cuõng nhö söï hoaït ñoäng tin caäy, muïc ñích khaùc ñang ñaït ñöôïc söï thoûa hieäp toát nhaát giöõ coâng suaát vaø taûi ñieän vaø cô thaáp cuûa nhaø maùy vaø caùc phaàn töû cuûa noù.

Hình 12.23 cho thaáy caáu truùc cuûa moät heä thoáng quaûn lyù ñoái vôùi moät WPP toác ñoä thay ñoåi cuøng vôùi moät söï cung caáp cuûa boä bieán taàn (xem hình 12.19), vaø cho moät toång quan cuûa nhöõng bieán ñoåi vaø caùc traïng thaùi hoaït ñoäng quan troïng nhaát, maø noù seõ ñöôïc phaùt thaûo cô baûn döïa vaøo caùc thuû tuïc chính.

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.5.1 Caùc Traïng Thaùi Hoaït Ñoäng Vaø Quaûn Lyù Nhaø Maùy

Nhaø maùy bình thöôøng trong cheá ñoä töï ñoäng hoùa. Tuy nhieân, caùc phöông phaùp hoaït ñoäng ñieàu khieån baèng tay vaø baùn töï ñoäng vôùi ngoõ vaøo cuûa caùc giaù trò mong muoán ñöôïc ñieàu khieån baèng tay laø caàn thieát trong suoát söï uûy nhieäm vaø baûo trì.

Caùc traïng thaùi hoaït ñoäng nhaát thôøi coù theå chæ keùo daøi khoaûng moät thôøi ñoaïn giôùi haïn. Do ñoù, thôøi haïn cuûa chuùng ñöôïc theo doõi. Sau caùc khoaûng thôøi gian cöïc ñaïi xaùc ñònh tröôùc ñaõ vöôït quaù möùc, moät söï caùch ly loãi ñöôïc baét ñaàu, töø ñoù noù phaûi ñöôïc cho laø coù moät loãi.

Thôøi haïn caùc traïng thaùi hoaït ñoäng nhaát thôøi khoâng ñöôïc kieåm tra baèng heä thoáng quaûn lyù. Nhaø maùy giöõ nguyeân trong caùc traïng thaùi naøy mieãn laø caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng bình thöôøng ñöôïc ñaùp öùng. Trong sô ñoà khoái vaø caùc döõ kieän töông öùng, caùc traïng thaùi hoaït ñoäng hieän thôøi ñöôïc dieãn taû töø soá (1) … (11).

(1) Kieåm tra nhaø maùy (taïm thôøi)

Sau nhieäm vuï quaûn lyù heä thoáng, caùc thaønh phaàn theo doõi vaø caùc bieán soá aûnh höôûng vaø leänh phaûi ñöôïc kieåm tra vaø ghi nhaän. Hình 12.24 laø caáu truùc kieåm tra nhaø maùy vaø caùc thoâng tin phaûn hoài quan troïng. Coâng suaát taát caû caùc heä thoáng phuï phaûi ñöôïc xaùc ñònh cho caùc giaù trò döøng vaø taát caû caùc thieát bò ñieàu khieån phuïc vuï cho muïc ñích kieåm tra. Caùc phaûn öùng chính xaùc cuûa caùc thieát bò coù theå ñöôïc kieåm tra baèng caûm bieán. Neáu caùc loãi xaûy ra thì caàn phaûi ñöôïc ghi nhaän. Caùc loãi daãn ñeán söï ngaét caùc hoaït ñoäng cho ñeán khi loãi ñöôïc khaéc phuïc vaø nhaø maùy ñöôïc giaûi quyeát baèng ñieàu khieån baèng tay.

Taát caû caùc cô caáu nhaø maùy vaø caùc giaù trò giôùi haïn phaûi ñöôïc kieåm tra trong taát caû caùc traïng thaùi hoaït ñoäng. Söï kieåm tra heä thoáng naøy hoaëc taát caû caùc heä thoáng ñang hoaït ñoäng chính xaùc, hoaëc caùc nhieät ñoä naèm trong daûi hoaït ñoäng vaø hoaëc heä thoáng saün saøng thöïc hieän moät caùch toaøn boä. Sau khi kieåm tra nhaø maùy thaønh coâng, nhaø maùy ñi tôùi traïng thaùi hoaït ñoäng keá tieáp; maëc khaùc, vieäc kieåm tra traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy ñöôïc laäp laïi cho ñeán khi taát caû caùc ñieàu kieän ñöôïc thoûa maõn, nhö laø caùc chæ daãn ngöôøi vaän haønh, vieäc giaûi quyeát sau söï döøng khaån caáp, tính coù ích vaø chöùc naêng chính xaùc cuûa löôùi, chöùc naêng caùc thaønh phaàn, caùc nhieät ñoä vaø caùc giaù trò giôùi haïn, taát caû ñöôïc ñaùp öùng.

(2) Hoaït ñoäng döøng (tónh)

Traïng thaùi nhaø maùy döøng ñöôïc ñaëc tröng bôûi rotor tónh. Hôn nöõa, trong traïng thaùi hoaït ñoäng naøy caùc caùnh rotor bò taùc ñoäng taïi vò trí chaân cuûa chuùng. Voû cuûa WPP ñöôïc tröôït theo höôùng gioù. Neáu söï chuyeån vò cuûa caùc caùp trong thaùp phaûi ñöôïc ñieàu chænh, ñieàu naøy ñöôïc tính haønh khi toác ñoä gioù thaáp. Maùy phaùt ñöôïc caét vaø caùch ly khôûi löôùi cung caáp. Caùc ñieàu kieän ngaên chaën nhaø maùy töø vieäc ñi vaøo traïng thaùi hoaït ñoäng taêng toác ñöôïc kieåm tra thöû nghieäm. Luùc ñoù, moät söï kieåm tra heä thoáng ñöôïc tieán haønh. Neáu taát caû caùc ñieàu kieän xaùc thöïc luùc ñoù caùc ñieàu kieän taêng toác ñöôïc kieåm tra. Neáu nhöõng ñieàu naøy ñöôïc ñaùp öùng, söï ñoái chieáu tôùi traïng thaùi hoaït ñoäng taêng toác xaûy ra. Nhö trong söï kieåm tra thöû nghieäm nhaø maùy, söï caùch ly löôùi cung caáp, söï chuyeån vò caùp, … ñöôïc ñaëc tröng bôûi soá traïng thaùi hoaït ñoäng töông öùng.

SHAPE \* MERGEFORMAT

CAÙC THO

NG TIN TRONG QUAÙ TRÌNH KIEÅM TRA

STOP : khoâng xaùc ñònh thoâng soá nhaø maùy,

1.1 Xaùc thöïc kieåm tra nhaø maùy,

1.2 Döøng trong quaù trình khaån caáp,

1.3 Döøng trong quaù trình loãi,

1.4 STOP : Vöôït quaù goùc phöông vò cöïc ñaïi,

STOP : Rotor khoâng trong traïng thaùi döøng,

STOP : Caùc haõm goùc phöông vòkhoâng tónh,

Caùc caùnh rotor khoâng ôû ñuùng vò trí laép ñaët,

Khoâng coù leäch hoaït ñoäng trong cheá ñoä töï ñoäng hoùa,
3) Khôûi ñoäng (taïm thôøi)

Khi khôûi ñoäng nhaø maùy khoâng taûi, WPP ñöôïc baét ñaàu töø traïng thaùi tónh tôùi hoaït ñoäng ôû toác ñoä ñaõ xaùc ñònh tröôùc bôûi heä thoáng ñieàu khieån baèng gioù, khoâng coù coâng suaát thu huùt qua BBT. Ñoái vôùi vaán ñeà naøy, caùc caùnh rotor ñöôïc truyeàn ñoäng bôûi cô caáu ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh töø vò trí chaân vôùi moät goùc ñöôïc xaùc ñònh bôûi heä thoáng quaûn lyù. Trong söï lieân tieáp hoaït ñoäng, caùc ñieàu kieän cho caùc loãi döøng vaø söï cheá ñoä döøng ñöôïc kieåm tra thöû nghieäm vaø caùc söï kieän haøng ngaøy töông öùng ñöôïc baét daàu neáu ñoøi hoûi. Toác ñoä cuõng ñöôïc kieåm tra trong suoát söï lieân tuïc naøy. Ngay khi toác ñoä chôø cöïc tieåu ñaït ñöôïc nhaø maùy ñi vaøo traïng thaùi hoaït ñoäng tónh, “ñang chôø”. Trong suoát traïng thaùi khôûi ñoäng, voû ñöôïc tröôït.

(4) Traïng thaùi chôø (tónh)

Trong traïng thaùi chôø taát caû caùc thaønh phaàn cuûa WPP saün saøngg cho söï hoaït ñoäng. Toác ñoä rotor naèm trong moät daûi ñöôïc xaùc ñònh bôûi heä thoáng ñieàu khieån vaø bò taùc ñoäng bôûi heä thoáng ñeàu khieån goùc nghieâng caùnh. Heä thoáng maùy phaùt chöa ñöôïc keát noái vôùi heä thoáng löôùi. Laàn löôït caùc ñieàu kieän caùch ly loãi, caùc ñieàu kieän coá ñònh vaø caùc ñieàu kieän taêng toác ñöôïc kieåm tra. Neáu caùc ñieàu kieän töông öùng ñöôïc ñaùp öùng luùc ñoù traïng thaùi hoaït ñoäng thích hôïp ñöôïc ñöa ra xem xeùt. Toác ñoä ñöôïc duy trì naèm trong moät daûi chaáp nhaän xaùc ñònh bôûi söï ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh rotor theo caùc giaù trò mong muoán. Neáu traïng thaùi chôø ñöô

c duy trì trong moät thôøi ñoaïn daøi luùc ñoù ngöôøi vaän haønh ñöôïc thoâng baùo vaø sau moät thôøi ñoaïn chaéc chaén (ví duï moät ngaøy) söï kieåm tra nhaø maùy ñöôïc thöïc hieän. Hôn theá nöõa, trong traïng thaùi hoaït ñoäng naøy caùc ñieàu kieän ñeå ñaùp öùng ñöôïc kieåm tra lieân tuïc vaø voû ñöôïc vaøo trong höôùng gioù.

(5) Taêng toác (taïm thôøi)

Neáu toác ñoä gioù ñuû lôùn, toác ñoä rotor cuûa WPP coù theå ñöôïc taêng toác tôùi moät giaù trò coù theå keát noái heä thoáng maùy phaùt vôùi löôùi (hình 12.25). BBT tröôùc heát ñöôïc kieåm tra cho söï saün saøng cuûa noù ñoái vôùi coâng suaát ñeå keát noái heä thoáng baûo veä löôùi. Luùc ñoù, vôùi söï hoã trôï cuûa heä thoáng ñieàu chænh caùnh, toác ñoä rotor ñöôïc ñieàu chænh tôùi toác ñoä ñöôïc xaùc ñònh bôûi heä thoáng ñieàu khieån vaø quaûn lyù. Trong suoát quaù trình taêng toác, caùc ñieàu kieän caùch ly do loãi vaø nhöõng ñieàu kieän cho cheá ñoä döøng ñöôïc kieåm tra lieân tuïc vaø voû tröôït theo höôùng gioù.

Khi ñaït tôùi toác ñoä mong muoán, maùy phaùt vaø heä thoáng BBT ñöôïc keát noái tôùi löôùi cung caáp vaø coâng suaát ñieän coù theå baét ñaàu cung caáp. Nhaø maùy trong söï hoaït ñoäng taûi thaáp vaø caàn thieát phaûi thoâng tin trong suoát quaù trình naøy.

SHAPE \* MERGEFORMAT

CAÙC THO

5.1 Xuoáng maùy: toác ñoä gioù trung bình quaù cao ,

5.2 Cheá ñoä döøng : caùch ly löôùi cung caáp,

5.3 Xuoáng maùy : coù leänh ‘chôø’,

5.4 Cheá ñoä döøng : coù leänh ‘döøng’

5.5 Caùch ly loãi : tieán haønh caùch ly loãi,

5.6 Cheá ñoä döøng : vöôït nhieät ñoä giôùi haïn,

5.7 Xuoáng maùy : khoâng coù leänh hoaït ñoäng,

5.8 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA > + TA max

5.9 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA < TA min

5.10 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt, goùc phöông vò beân ngoaøi daûi sai soá höôùng gioù.

5.11 Caùch ly loãi : ((wind Azim vöôït 10 laàn/ngaøy.

5.12 Caùch ly loãi : vöôït quaù goùc phöông vò cöïc ñaïi (max.

5.13 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt cho daûi goùc phöông vò cöïc ñaïi (( > (max - ()

5.14 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù goùc phöông vò (2.

5.15 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt cho daûi goùc phöông vò (2 (( > (2 - (()

5.16 Cheá ñoä döøng : gradient toác ñoä dnH /dt < 0.

5.17 Cheá ñoä döøng : gradient toác ñoä dnH /dt < dnH crit /dt (cho ncrit -(( < ncrit + (()

5.18 Cheá ñoä döøng : gradient toác ñoä dnH /dt > dnHmax/dt.

5.19 Caùch ly loãi : dnH/dt > dnHmax/dt vöôït quaù 10 laàn.

5.20 Cheá ñoä döøng : giai ñoaïn taêng toác hoaøn thaønh vaø söï ñoàng boä khoâng ñöôïc baét ñaàu.

5.21 Xuoáng maùy : söï ñoàng boä baét ñaàu, toác ñoä rotor ni < nsyn min (toác ñoä ñoàng boä cöïc tieåu).

5.22 Xuoáng maùy : toác ñoä rotor ni > nsyn max(toác ñoä ñoàng boä cöïc ñaïi)

5.23 Cheá ñoä döøng : chu kyø ñoàng boä hoaøn thaønh tsyn > tsyn max

5.24 Caùch ly loãi : 5 söï ñoàng boä coá gaéng ñaït ñöôïc /ngaøy.

CAÙC THO

6.0 Hoaït ñoàng taûi thaáp,

6.1 Xuoáng maùy : toác ñoä gioù quaù thaáp vi < vTLmin,

6.2 Cheá ñoä döøng : caùch ly löôùi cung caáp,

6.3 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù giaù trò giôùi haïn,

6.4 Cheá ñoä döøng : toàn taïi leänh döøng hoaït ñoäng,

6.5 Söï caùch ly loãi : tieán haønh caùch ly loãi,

6.6 Xuoáng maùy : toàn taïi leänh chôø,

6.7 Cheá ñoä döøng : khoâng coù leänh ‘nhu caàu taûi’

6.8 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA > + TA max,

6.9 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA < TA min,

6.10 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giôùi haïn; goùc phöông vò beân ngoaøi daûi sai soá höôùng gioù.

6.11 Caùch ly loãi : ((win/Azim vöôït quaù 10 laàn /ngaøy,

6.12 Caùch ly loãi : vöôït quaù goùc phöông vò cöïc ñaïi (max.

6.13 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt cho daûi goùc phöông vò cöïc ñaïi (( > (2 - ((),

6.14 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù goùc phöông vò (2,

6.15 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt daûi goùc phöông vò (2 (( > (2 - (()

6.16 Cheá ñoä döøng : gradient toác ñoä dnTL /dt > dnTlmax/dt,

6.17 Caùch ly loãi : dnTL/dt > dnTlmax/dt vöôït quaù 10 laàn /ngaøy,

6.18 Caùch ly loãi : gradient coâng suaát dP/dt > 100KW/s,

6.19 Cheá ñoä döøng : giaù trò daûi toác ñoä rotor döôùi ni < n0 - 10% ;

6.20 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù toác ñoä rotor ni > n0 + 10%;

6.21 Cheá ñoä döøng : toác ñoä rotor quaù chaäm ni < nTL min

6.22 Caùch ly loãi : toác ñoä rotor ni > nmax

SHAPE \* MERGEFORMAT

CAÙC THO

NG TIN TRONG HOAÏT ÑOÄNG ÑAÀY TAÛI

7.1 Cheá ñoä döøng : caùch ly löôùi cung caáp;

7.2 Cheá ñoä döøng : giaù trò daûi toác ñoä rotor thaáp ni < n0 - 10%;

7.3 Cheá ñoä döøng : giaù trò daûi hoaït ñoäng rotor cao ni > n0 + 10%;

7.4 Cheá ñoä döøng : toác ñoä gioù quaù cao Vi > Vvl max;

7.5 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù giaù trò giôùi haïn nhieät ñoä;

7.6 Cheá ñoä döøng : toàn taïi leänh döøng;

7.7 Caùch ly loãi : tieán haønh caùch ly loãi;

7.8 Xuoáng maùy : toàn taïi leänh ‘chôø’;

7.9 Cheá ñoä döøng : khoâng coù leänh ‘yeâu caàu taûi’;

7.10 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA > + TA max ;

7.11 Cheá ñoä döøng : nhieät ñoä moâi tröôøng TA < + TA min ;

7.12 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt; goùc phöông vò beân ngoaøi daûi sai leäch höôùng gioù .

7.13 Caùch ly loãi : ((win/ Azim vöôït quaù 10 laàn/ ngaøy;

7.14 Caùch ly loãi : vöôït quaù goùc phöông vò (max;

7.15 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu kyø giaùm saùt cho goùc phöông vò cöïc ñaïi(( > (2 - (()

7.16 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù goùc phöông vò (2;

7.17 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù chu lyø giaùm saùt cho daûi goùc phöông vò (2 (( > (2 - (()

7.18 Cheá ñoä döøng : gradient toác ñoä dnVL/dt > dnVlmax/dt;

7.19 Caùch ly loãi : dnVL/dt > dnVlmax/dt vöôït quaù 10 laàn /ngaøy;

7.20 Cheá ñoä döøng : ñoä doác coâng suaát dP/dt >100KW/s.

7.21 Cheá ñoä döøng : vöôït quaù coâng suaát coù theå chaáp nhaän cöïc ñaïi Pi > 1.15 PN

7.22 Toác ñoä gioù quaù thaáp cho hoaït ñoäng ñaày taûi Vi < VVL min.

(6) Hoaït ñoäng taûi thaáp (tónh)

Trong cheá ñoä hoaït ñoäng taûi thaáp (hình 12.26) heä thoáng maùy phaùt cung caáp naêng löôïng ñieän vaøo löôùi cung caáp. Goùc caùnh ñöôïc ñieàu chænh (ñeán giaù trò môùi) hoaëc ñöôïc ñieàu chænh laïi ñuùng vôùi moät giaù trò toái öu, ñeå ngoõ ra coâng suaát cöïc ñaïi hay caùc taûi troïng thaønh phaàn cöïc tieåu. Heä thoáng quaûn lyù cho moät giaù trò coâng suaát ngoõ ra lieân quan vôùi toác ñoä (hình 9.23 (c)). Trong hoaït ñoäng taûi thaáp, söï ñieàu chænh toác ñoä hoaëc coâng suaát xaûy ra qua BBT cuûa maùy phaùt.

Khi ñaït ñeán giaù trò döï tröõ ñieàu khieån, giaù trò muïc tieâu ñoái vôùi toác ñoä bò bieán ñoåi theo ñöôøng ñaëc tuyeán coâng suaát – toác ñoä. Ñaàu thaùp ñöôïc di chuyeån lieân tuïc theo höôùng gioù. Heä thoáng ñieàu khieån goùc nghieâng caùnh giôùi haïn caùc taûi heä thoáng vaø hoaït ñoäng nhö moät phaàn cuûa heä thoáng an toaøn vaø haõm toác ñoä rotor trong tröôøng hôïp khaån caáp. Neáu toác ñoä gioù ñuû cao, WPP töï ñoäng ñi vaøo traïng thaùi hoaït ñoäng tónh ñaày taûi. Trong cheá ñoä hoaït ñoäng naøy cuõng vaäy taát caû caùc ñieàu kieän cho söï hoaït ñoäng bình thöôøng ñöôïc kieåm tra vaø (neáu caàn thieát) caùc thuû tuïc töông öùng ñöôïc taùc ñoäng.

(7) Hoaït ñoäng ñaày taûi (tónh)

Neáu toác ñoä gioù ñuû cao, WPP seõ ñi töø taûi thaáp ñeán söï hoaït ñoäng ñaày taûi (hình 12.27). Trong traïng thaùi hoaït ñoäng naøy, heä thoáng quaûn lyù ñaët caùc giaù trò mong muoán ñoái vôùi toác ñoä ñònh möùc, daûi dao ñoäng cuûa noù vaø coâng suaát ñònh möùc heä thoáng. Toác ñoä vaø coâng suaát ñöôïc chænh ñònh bôûi söï ñieàu chænh caùnh.

Trong cheá ñoä hoaït ñoäng ñaày taûi BBT coù theå duy trì caû coâng suaát vaø haèng soá moment maùy phaùt hoaëc thay ñoåi chuùng töông öùng vôùi caùc taûi cô. Vì vaäy, caùc dao ñoäng ngoõ ra taïi tua-bin phaùt sinh nhöõng thay ñoåi toác ñoä nhoû. Toác ñoä ñöôïc duy trì naèm trong daûi döï tröõ ñieàu chænh bôûi söï ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh. Moät quaù daûi taûi nhoû chaáp nhaän ñöôïc trong tröôøng hôïp gioù giaät, khoâng caàn caùc caùnh phaûi ñieàu chænh nhanh hoaëc nhö thoâng thöôøng. Tuy nhieân, daûi taûi nhoû phaûi trong giai ñoaïn giôùi haïn, phuï thuoäc vaøo tính chaát chòu nhieät cuûa toaøn boä heä thoáng. Caùc ñieàu kieän giôùi haïn trong traïng thaùi naøy, ñöôïc kieåm tra lieân tuïc, caùc thoâng tin caàn thieát ñöôïc thoâng baùo, vaø voû tröôït theo höôùng gioù.

(8) Xuoáng maùy (taïm thôøi)

Töø söï hoaït ñoäng taûi thaáp vaø ñaày taûi, vaø quaù trình taêng toác, noù phaûi ñaûm baûo taïi moïi thôøi ñieåm ñeå döøng nhaø maùy vaø ñöa noù vaøo trong traïng thaùi chôø vaø thoâng baùo caùc traïng thaùi töông öùng. Ñoái vôùi muïc ñích naøy, sau khi caùc giaù trò mong muoán ñaõ ñöôïc ñaët bôûi heä thoáng quaûn lyù, coâng suaát ñöôïc giaûm bôûi BBT vaø toác ñoä ñöôïc giaûm bôûi caùc ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh, ñeå caùc giaù trò ñöôïc ñaït ñeán giaù trò cho pheùp heä thoáng maùy phaùt caùch ly khôûi löôùi cung caáp. Söï caùch ly loãi vaø caùc ñieàu kieän haõm ñöôïc kieåm tra trong söï lieân tieáp laëp laïi. Sau khi quaù trình phaân ly thaønh coâng, nhaø maùy trôû laïi traïng thaùi chôø.

(9) Hoaït ñoäng döøng (taïm thôøi)

Nhaø maùy phaûi coù khaû naêng döøng trong baát kyø traïng thaùi hoaït ñoäng naøo. Söï döøng gioáng nhö xuoáng maùy. Neáu toác ñoä rôi döôùi giaù trò cöïc tieåu ñaõ ñöôïc xaùc ñònh tröôùc bôûi heä thoáng quaûn lyù luùc ñoù rotor vaø voû bò haõm vaø nhaø maùy ñi vaøo traïng thaùi cheá ñoä döøng. Trong suoát traïng thaùi cheá ñoä döøng, söï caùch ly loãi vaø caùc ñieàu kieän haõm phaûi ñöôïc kieåm tra vaø hieän caùc thoâng baùo traïng thaùi.

(10) Caùch ly loãi (taïm thôøi)

Söï caùch ly loãi ñöôïc tieán haønh moät caùch quen thuoäc ñeå döøng söï hoaït ñoäng. Tuy nhieân, heä thoáng quaûn lyù nhaø maùy coù theå lôïi duïng caùc daûi giaù trò mong muoán doác hôn ñoái vôùi söï döøng thoâng thöôøng. Traïng thaùi hoaït ñoäng naøy, coù theå ñöôïc baét ñaàu töø caùc toác ñoä cao hôn, nhôø ñoù moät gradient toác ñoä gioù quaù thaáp laøm deã daøng öùng duïng ñieàu khieån caùnh rotor. Neáu toác ñoä rotor döôùi giaù trò cöïc tieåu ñöôïc xaùc ñònh tröôùc bôûi heä thoáng ñieàu khieån luùc ñoù rotor vaø voû bò haõm vaø nhaø maùy ñi vaøo traïng thaùi cheá ñoä döøng. Trong suoát söï caùch ly loãi, caùc ñieàu kieän caùch ly loãi vaø haõm phaûi ñöôïc kieåm tra lieân tuïc.

(11) Caùch ly khaån caáp (taïm thôøi)

Moät söï caùch ly khaån caáp ñöôïc kích hoaït neáu moät thuû tuïc cheá ñoä döøng bình thöôøng khoâng theå. Traïng thaùi naøy keùo daøi cho ñeán khi nhaø maùy tónh. Noù coù theå baét ñaàu hoaëc bôûi heä thoáng quaûn lyù nhaø maùy hoaëc bôûi moät heä thoáng an toaøn cao hôn. Khi moät söï caùch ly khaån caáp coù theå xaûy ra ngay khi ñuû toác ñoä, taát caû caùc heä thoáng haõm caàn thöïc hieän ñöa nhaø maùy vaøo traïng thaùi tónh caøng an toaøn caøng toát. Phöông phaùp an toaøn nhaát (nhöng khoâng thuaän lôïi nhaát veà cô) laø söï taùc ñoäng ñoät ngoät caùc boä phaän haõm vaø caùc boä thuûy löïc ñieàu chænh caùnh. Rotor bò khoùa ngay khi noù tónh. Hôn nöõa, söï hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy ñöôïc ngaên chaën bôûi heä thoáng quaûn lyù. Vieäc laëp laïi nhieäm vuï chæ coù theå sau khi giaûi quyeát baèng boä ñieàu khieån baèng tay.

12.5.2 Caùc Loãi

Ñeå ñaûm baûo söï hoaït ñoäng tin caäy cuûa nhaø maùy vaø caùc thaønh phaàn cuûa noù, söï phaù vôõ cheá ñoä hoaït ñoäng bình thöôøng phaûi ñöôïc nhaän ra bôûi heä thoáng quaûn lyù. Heä thoáng quaûn lyù caàn phaûi caét tröôùc heä thoáng an toaøn, ñeå ñieàu naøy ñöôïc söû duïng caøng ít caøng toát. Heä thoáng an toaøn coù theå ñöôïc hôïp thaønh bao goàm moät maùy tính theo doõi hoaëc moät caûm bieán toác ñoä keát noái tröïc tieáp vôùi heä thoáng thuûy löïc hoaëc vôùi moät cô caáu ñieàu chænh baèng ñieän.

Töï ñoäng ñoùng laïi nhanh löôùi

Caùc hoûng hoùc löôùi _chæ trong thôøi gian ngaén_ caàn thieát ngaên chaën moät söï taêng theâm toác ñoä quaù möùc. Caùc hoûng hoùc löôùi coù theå chæ ñöôïc nhaän ra töø caùc BBT, do ñoù noù phaûi ngöøng ngay laäp töùc vaø gôûi thoâng tin tôùi heä thoáng quaûn lyù. Khi maùy phaùt tua-bin bò ngaên chaën bôûi moät moment taûi, söï taêng theâm toác ñoä. Söï ñieàu chænh goùc caùnh vaø haõm (neáu caàn thieát) toác ñoä phaûi ñöôïc laøm giaûm ñeán traïng thaùi chôø. Ngay khi taát caû caùc ñieàu kieän ñöôïc ñaùp öùng moät laàn nöõa, söï taêng toác coù theå ñöôïc baét ñaàu moät caùch töï ñoäng. Neáu löôùi khoâng saün saøng sau moät thôøi gian xaùc ñònh, moät söï caùch ly loãi (töùc laø döøng hoaït ñoäng) phaûi ñöôïc tieán haønh.

Caùc ngaén maïch

Caùc ngaén maïch daãn ñeán doøng ñieän cao maø chuùng coù theå phaù huûy hoaëc ngay caû taøn phaù caùc boä phaän trong nhaø maùy vaø caùc thieát bò baûo veä. Ñeå ngaên chaën söï phaù huûy, caùc ngaén maïch caàn phaûi phaùt hieän nhanh choùng vaø caùc pheùp ño baûo veä phaûi ñöôïc trang bò. Quaù trình naøy ñöôïc keát thuùc bôûi vieäc nhaûy coâng taéc chính. Luùc naøy, BBT thoâng baùo ngaén maïch tôùi heä thoáng quaûn lyù ñeå baét ñaàu söï caùch ly loãi.

Ngaén maïch maùy phaùt coù theå daãn tôùi keát quaû giaûm ñoät ngoät giaù trò ñieän aùp hoaëc soá pha cuûa ngoõ vaøo phía maùy phaùt tôùi BBT, maëc duø, toác ñoä vaãn giöõ vöõng. Ngay khi heä thoáng quaûn lyù nhaän ra loãi naøy, moät söï caùch ly loãi ñöôïc baét ñaàu.

Ngaén maïch trong BBT phaûi ñöôïc phaùt hieän moät caùch ñoä laäp. Caùc linh kieän ñieän töû beân trong BBT luùc ñoù caét coâng suaát vaø thoâng baùo loãi. Heä thoáng quaûn lyù luùc ñoù baét ñaàu söï caùch ly loãi.

Söï quaù toác ñoä

Khi nhaø maùy ñaày taûi, töùc laø caùc toác ñoä gioù treân daûi ñònh möùc, toác ñoä ñöôïc giöõ trong daûi ñieàu chænh bôûi söï ñieàu chænh goùc caùnh. Moät söï döï tröõ ñieàu chænh cho pheùp söï phaûn öùng ñeå taêng theâm toác ñoä. Neáu toác ñoä vaãn coøn taêng theâm (ví duï : 10% vöôït hôn daûi chaáp nhaän) söï caùch ly loãi ñöôïc baét ñaàu. Neáu rotor tieáp tuïc quay quaù nhanh (maëc duø coù söï can thieäp cuûa heä thoáng quaûn lyù) vaø ñaït ñeán giaù trò toác ñoä caét thì heä thoáng an toaø phaûi laøm vieäc ñeå haïn cheá toác ñoä. Söï can thieäp bôûi heä thoáng an toaøn baét ñaàu ngay laäp töùc thuû tuïc döøng khaån caáp.

Söï quaù nhieät ñoä

Taát caû caùc thaønh phaàn nhaø maùy ñöôïc thieát keá sau cho trong cheá ñoä hoaït ñoäng bình thöôøng khoâng cho pheùp nhieät ñoä cao. Neáu caùc giôùi haïn nhieät ñoä naøy bò vöôït, thì heä thoáng quaûn lyù cho raèng coù moät loãi hoaëc quaù taûi trong heä thoáng. Do ñoù, söï döøng loãi phaûi ñöôïc baét ñaàu.

12.6 HEÄ THOÁNG KIEÅM TRA VAØ AN TOAØN

Cuõng nhö caùc nhaø maùy thoâng thöôøng vaø caùc thaønh phaàn quaûn lyù hoaït ñoäng, xa hôn heä thoáng kieåm tra vaø an toaøn caàn phaûi tính ñeán khi vieäc xem xeùt söï quaûn lyù vaø an toaøn cuûa nhaø maùy. Ñieàu naøy coù theå phuï thuoäc vaøo nhöõng ñoøi hoûi cuûa nhaø maùy, löôùi, hoaëc söï ñònh vò chuyeân bieät. Nhöõng heä thoáng naøy bao goàm heä thoáng ño löôøng vaø kieåm tra nhieät ñoä, aùp suaát, hôi aåm, söï gia toác, caùc dao ñoäng, ñieän aùp, v.v… . Xa hôn nöõa, caùc heä thoáng chieáu saùng cho thaùp, voû, traïm löôùi, moät heä thoáng cho söï söûa chöõa töï ñoäng söï xoaén caùp, vaø caùc ñeøn daãn ñöôøng cuõng caàn phaûi xem xeùt. Caùc tính toaùn ñeå baûo veä choáng seùt vaø nhöõng hieäu öùng khaéc nghieät khaùc nhö ñoäng ñaát, nhöõng côn loác xoaùy,v.v… cuõng phaûi tính ñeán. Caùc heä thoáng khoáng cheá khí ñoäng, cô vaø ñieän baûo veä choáng quaù toác ñoä vaø phuïc vuï ñöa rotor vaøo trong traïng thaùi chôø.

Theâm vaøo ñoù ñoä aåm vaø maät ñoä khoâng khí, nhöõng ñieàu kieän gioù taïi khu vöïc nhaø maùy quan troïng ñaëc bieät ñoái vôùi coâng suaát truyeàn ñoäng cuûa moät tua-bin.

12.6.1 Caùc Thieát Bò Ño Löôøng Gioù

Nhöõng ñieàu kieän nguoàn töông öùng tôùi caùc WPP ñöôïc xaùc ñònh bôûi toác ñoä khoâng khí vaø höôùng cuûa noù trong moái quan heä vôùi phöông ngang. Ñeå xaùc ñònh vieäc naøy, nhöõng soá lieäu gioù keát hôïp hoaëc rieâng reõ coù theå phuø hôïp treân voû, goàm coù moät duïng cuï ño gioù (thoâng thöôøng laø loaïi ‘cup’) vaø moät caùnh chong choùng gioù. Moät thanh choáng seùt cuõng thích hôïp treân soá ño gioù ñeå baûo veä choáng moät cuù saám tröïc tieáp.

Daûi ño ñaïc cuûa thieát bò phaûi bao caû toác ñoä chuyeån maïch (Vswitch), toác ñoä ñònh möùc (VN) vaø toác ñoä caét gioù (‘cut-off’) (Vab) cuûa moät nhaø maùy. Ñeå xaùc ñònh caùc giaù trò trung bình qua 1, 3, 5, 10 hoaëc 15 khoaûng thôøi gian phuùt, caùc giaù trò xaûy ra cöïc tieåu vaø cöïc ñaïi cuõng phaûi ñöôïc xaùc ñònh, maø daûi ño ñaït phaûi bao phuû toái thieåu :

(mean = (0 (1.5) (cut-off

Do ñoù, ví duï taïi toác ñoä gioù cut-off 25 m/s, moät daûi ño ñaït ñöôïc ñoøi hoûi leân ñeán xaáp xæ 40 m/s.

12.6.2 Kieåm Tra Söï Dao Ñoäng

Ñeå baûo veä WPP töø söï va chaïm maõnh lieät vaø caùc bieán ñoäng bieân ñoä cao trong voû, söï khoâng caân baèng trong heä thoáng rotor vaø nhöõng hieäu öùng töông töï, caùc rung ñoäng ñöôïc giaùm saùt. Neáu caùc giaù trò giôùi haïn bò vöôït quaù, tua-bin ñöôïc ñöa ñeán traïng thaùi chôø.

Caùc rung ñoäng theo caùc chieàu doïc hoaëc chieàu ngang (vaø truïc ñöùng neáu caàn) coù theå ñöôïc xaùc ñònh nhö moät bieán vector vôùi caùc phuï thuoäc bieân ñoä vaø taàn soá baèng moät caûm bieán gia toác ñaëc döôùi ñaùi nacelle. Nhöõng ñieàu kieän hoaït ñoäng tôùi haïn, ví duï gaây ra bôûi caùc coäng höôûng töï nhieân cuûa thaùp, ñoä leäch caùnh rotor,… phaûi ñöôïc ñònh giôùi haïn caøng nhanh choùng caøng toát, ví duï vieäc ñaûm baûo nhaø maùy chæ hoaït ñoäng trong daûi toác ñoä töông öùng cho moät giai ñoaïn chuû yeáu. Taát caû caùc dao ñoäng ñöôïc giaùm saùt, vaø neáu giaù trò giôùi haïn ñaït ñeán, moät thoâng ñieäp phaûi ñöôïc gôûi ñeán heä thoáng quaûn lyù nhaø maùy. Taïi caùc bieân ñoä 50% - 60% cuûa giôùi haïn öùng duïng öôùc tính moät giaùn ñoaïn loãi vaø taïi moät giaù trò cöïc ñaïi 90% moät söï caùch ly khaån caáp ngay laäp töùc caàn phaûi ñöôïc baét ñaàu.

Neáu thieát laäp moät söï löïa choïn khaùc nhau cuûa caùc bieân ñoä khaùc nhau vaø caùc giaù trò gia toác cho söï khôûi ñaàu cuûa caùc thuû tuïc ngöøng ñöôïc loaïi boû luùc ñoù caùc thieát keá reõ hôn nhieàu coù theå ñöôïc söû duïng. Caùc heä thoáng cô ñeà nghò raát ñôn giaûn nhöng nhöõng löïa choïn hieäu quaû cho söï giaùm saùt caùc dao ñoäng. Nhöõng heä thoáng ñoù thöôøng ñöôïc söû duïng cho caùc WPP nhoû (vaø trung bình). Trong ña soá caùc tröôøng hôïp moät heä thoáng vaønh khuyeân vaø quaû caàu ñöôïc söû duïng thích hôïp trong voû hoaëc ñænh cuûa thaùp. Trong tröôøng hôïp naøy, ñöôøng kính cuûa vaønh khuyeân vaø quaû caàu caàn phaûi ñöôïc choïn trong quan heä laãn nhau sao cho quaû caàu bay töï do rôøi khôûi vaønh khuyeân neáu giaù trò giôùi haïn gia toác ñöôïc ñaït ñeán. Ñieàu naøy baùo ñoäng moät moät coâng taéc döøng khaån caáp maø ngay laäp töùc ñöa nhaø maùy vaøo traïng thaùi chôø. Moät thieát keá khaùc ñeå xaùc ñònh caùc rung ñoäng ôû ñaàu nhaø maùy laø söï phuø hôïp cuûa thanh quaû vaêng. Neáu noù döôïc taïo töø moät chaát daãn ñieän vaø ñöôïc bao boäc bôûi moät voøng kim loaïi sau ñoù, neáu coâng taéc ñöôïc laøm baèng quaû vaêng, moät tính hieäu ñieän coù theå baét ñaàu döøng tua-bin. Taàn soá vaø bieân ñoä dao ñoäng coù theå thhích nghi vôùi caùc tham soá cuûa maùy phaùt bôûi söï löïa choïn chieàu daøi, khoái löôïng vaø ñöôøng kính quaû vaêng.

12.6.3 Giaùm Saùt Löôùi Vaø Baûo Veä Choáng Seùt

Trong tröôøng hôïp taàn soá vaø ñieän aùp dao ñoäng vöôït quaù 10% hoaëc 5% giaù trò ñònh möùc, ví duï nhaø maùy phaûi ñöôïc caùch ly khôûi löôùi ñeå ngaên chaën söï hoaït ñoäng coâ laäp khoâng muoán trong caùc maïch nhaùnh cuûa löôùi. Maïch ñieän ño löôøng vaø ñieàu khieån , maùy phaùt vaø caùc cô caáu cung caáp, v.v… cuûa nhaø maùy phaûi ñöôïc baûo veä khôûi söï thieät haïi quaù ñieän aùp, maø coù theå ñöôïc gaây ra bôûi quaù ñieän aùp trong maùy phaùt hoaëc caùc cuù seùt tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp.

Caùc cuù seùt tröïc tieáp thöôøng gaây thieät haïi nghieâm troïng. Caùc chaát daãn ñaëc bieät ñöôïc thieát keá ñeå daãn doøng ñieän trong caùnh rotor vôùi nhöõng keát noái tôùi truïc vaø thaùp vaø moät hieäu öùng noái ñaát ñieän trôû thaáp cho pheùp giôùi haïn thieät haïi. Ñoái vôùi muïc ñích naøy, caùc caùp kim loaïi ñöôïc thích hôïp treân ñænh caùnh vaø caùc maéc löôùi ñoàng thoâ ñöôïc khôùp leân treân beà maët caùnh ñeå daãn doøng ñieän seùt ñi xa khoâng gaây nhieàu thieät haïi.

12.6.4 Maùy Tính Giaùm Saùt

Caùc WPP thöôøng ñöôïc xaây döïng caùch xa thaønh phoá vaø ngöôøi vaän haønh. Do ñoù, tröïc quan theo doõi thöôøng khoâng theå. Ñeå giöõ thôøi gian cheát cuûa maùy cuûa WPP thaáp, caùc heä thoáng chaån ñoaùn töø xa laø caàn thieát. Ñieàu naøy ñoøi hoûi pheùp ño phuø hôïp, caùc khoái truyeàn vaø kieåm tra cho töøng WPP vaø cho caû traïm (‘wind park’).

Soá lieäu töông töï hay soá ñöôïc thu thaäp coù theå ñöôïc söû duïng cho ñieàu khieån vaø quaûn lyù vaø cho kieåm tra loãi vaø öôùc tính thoáng keâ bôûi ngöôøi vaän haønh, coâng ty baûo trì vaø nhaø saûn xuaát. Do ñoù, söï truyeàn soá lieäu caàn thieát ñeå truyeàn tín hieäu soá lieäu thoáng keâ hoaëc ñeå baùo caùo caùc loãi ngay laäp töùc.

Nhö trong hình 12.25, caùc WPP rieâng bieät coù theå ñöôïc keát noái tôùi maùy tính theo doõi baèng caùp ñoàng hoaëc caùp quang, modem vaø ñieän thoaïi hoaëc radio keát noái giöõa caùc nhaø maùy vaø maùy tính. Ñoái vôùi söï truyeàn soá lieäu, thieát bò töông töï nhö heä thoáng ñieän thoaïi hoaëc heä thoáng radio C1, hoaëc thieát bò soá nhö caùc heä thoáng ISDN hoaëc D1, D2, Dect vaø radio Modacom coù theå ñöôïc söû duïng.

Caùc söï truyeàn töông töï ñoâi khi phuï thuoäc tôùi caùc giao thao nghieâm troïng. Döõ lieäu soá coù theå ñöôïc kieåm tra vaø söûa chöõa caùc maät maõ söû duïng, caùc loãi söï truyeàn coù theå ñöôïc giaûm ñaùng keå trong caùch naøy vaø caùc heä thoáng theo doõi taïo ñoä tin caäy töông öùng.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï kieåm tra traïm gioù (‘wind park’) coù theå tieán haønh baèng nhieàu caùch khaùc nhau. Phuï thuoäc vaøo caùc khoaûng caùch caùc nhaø maùy vôùi nhau, caùc caáu hình heä thoáng, …, caùc nhaø maùy coù theå ñöôïc keát noái hoaëc qua caùc moâ hình nguyeân hoaëc tôùi maùy tính trung taâm nhö moät nhoùm (hình 5.7.2). Hôn nöõa, vôùi coâng duïng cuûa moät maùy tính traïm, noù coù theå xöû lyù, öôùc löôïng vaø neùn soá lieäu veà vò trí. Vaø gôûi noù tôùi maùy tính trung taâm. Sau ñoù söï keát noái giöõ caùc nhaø maùy coù theå ñöôïc taïo thaønh qua caùc caùp hoaëc caùc maïng radio cuïc boä. Cuõng nhö khía caïnh chi phí vaø söï an toaøn, khaû naêng naâng caáp (ví duï : vôùi söï chuù yù tôùi döï baùo loãi) caàn phaûi ñoùng moät vai troø chuû yeáu trong söï löïa choïn heä thoáng.

SHAPE \* MERGEFORMAT

12.6.5 Döï Baùo Loãi

Döï baùo loãi giöõ nhieäm söï quan troïng ngaøy caøng taêng cho vieäc ñaûm baûo chaát löôïng nhaø maùy vaø caùc thieát bò kyõ thuaät. Bôûi vieäc theo doõi vaø öôùc löôïng caùc tín hieäu ño ñaïc chính xaùc cuûa WPP, caùc tính hieäu loãi coù theå ñöôïc xaùc ñònh tröôùc baèng tröïc quan, söï thay ñoåi rung ñoäng hay aâm thanh trôû neân baát lôïi hieån nhieân vaø nghieâm troïng ñöôïc hoaøn thieän tôùi caùc thaønh phaàn phuï hoaëc toaøn boä heä thoáng. Trong caùch naøy, thieät haïi thöù hai coù theå ñöôïc haïn cheá, vaø giaûm ñöôïc caùc chi phí phuï, khoaûng caùch duy trì hieäu chænh tôùi traïng thaùi cuûa nhaø maùy, vaø coâng vieäc söûa chöõa caàn thieát laäp keá hoaïch tröôùc vaø tieán haønh trong giai ñoaïn gioù yeáu vì nhöõng lyù do an toaøn. Nhö vaäy, heä thoáng cuõng cho pheùp theo doõi töø xa vaø chuaån ñoaùn töø xa ñeå ñöôïc thöïc hieän. Do ñoù, thôøi gian nghæ cuûa nhaø maùy coù theå ñöôïc giaûm, khaû naêng tin caäy vaø khaû naêng phaùt trieån kinh teá ñöôïc caûi tieán vaø tuoåi thoï nhaø maùy ñöôïc taêng theâm. Nguyeân nhaân chung nhaát gaây ra caùc loãi laø caùc thaønh phaàn vaø heä thoáng ñieàu khieån nhaø maùy keùm. Caùc hieäu öùng beân ngoaøi nhö gioù baõo, saám chôùp, caùc loãi treân löôùi vaø caùc hieäu öùng rieâng cuûa nhaø maùy. Söï trì treä cuûa caùc thaønh phaàn cuõng coù yù nghóa. Caùc nguyeân nhaân quan troïng cuûa caùc loãi trong thaønh phaàn cô cuûa WPP bao goàm söï giaûm söùc chòu ñöïng cuûa caùc kim loaïi, söï hao moøn vaø söï trì treä cuûa caùc thaønh phaàn. Caùc thay ñoåi quan saùt trong söï kieän nhö söï laøm giaûm chaát löôïng (ví duï : lieân quan tôùi tính chaát dao ñoäng) nhìn chung coù theå ñöôïc ñoaùn nhaän ôû taïi moät ñieåm chöa tôùi haïn moät caùch töông öùng. Nhö vaäy, coù theå söûa laïi nhöõng loãi ñaõ coù tröôùc.

Trong caùc heä thoáng döï baùo loãi, tính hieäu pheùp ño chính xaùc ñöôïc ghi nhaän vaø öôùc löôïng moät caùch lieân tuïc lieân quan tôùi caùc ñaëc tuyeán loãi töông öùng. Caùc bieán soá pheùp ño bieåu hieän roõ nhaát ñöôïc söû duïng chuû yeáu, maø noù luoân luoân saün saøng trong hoaït ñoäng. Thoâng tin traïng thaùi töông öùng vaø loãi coù theå xaùc ñònh töø coâng suaát cô, caùc doøng ñieän maùy phaùt, toác ñoä quay nhaø maùy vaø gia toác cuûa caùc heä thoáng theo doõi dao ñoäng. Xa hôn nöõa, caùc pheùp ño tieáng oàn nhaø maùy vaø cuõng coù theå tieáng oàn khoâng khí coù theå ñöôïc söû duïng cho söï döï baùo loãi.

Quaù trình phaân tích quang phoå öùng duïng ñaëc bieät cho söï öôùc löôïng döïa vaøo caùc tham soá, caùc taùc ñoäng chu kyø vaø khoâng chu kyø tôùi nhaø maùy gaây ra chuû yeáu bôûi gioù vaø söï quay rotor. Ñoái vôùi muïc ñích naøy, caùc tính hieäu pheùp ño ñöôïc chia caét vaøo trong caùc thaønh phaàn xaùc ñònh vaø ngaãu nhieân, chia caét vaøo trong caùc boä phaän coù chieàu daøi baèng nhau. Ñieàu naøy cho pheùp caùc thaønh phaàn baèng nhau vôùi caùc chieàu höôùng xuaát hieän ñeå ñöôïc loïc beân ngoaøi. Vieäc söû duïng moät chuoåi Fourier, quang phoå caùc thaønh phaàn ñöôïc loïc ñöôïc tính toaùn tröôùc. Söï so saùnh caùc pheùp ño vôùi quang phoå ñöôïc bieát cuûa caùc loãi töï nhieân vaø caùc loãi kyõ thuaät cuûa nhaø maùy, caùc thay ñoåi vaø söï phaùt trieån caùc loãi coù theå ñöôïc nhaän bieát.

Nhaän bieát chính xaùc veà tính chaát cuûa nhaø maùy trong hoaït ñoäng bình thöôøng vaø trong traïng thaùi loãi cho pheùp moät söï chuaån ñoaùn chính xaùc ñeå taïo traïng thaùi nhaø maùy hieän thôøi, vaø cho pheùp caùc pheùp ño caàn thieát cho söï chuaån ñoaùn loãi. Trong caùc nhaø maùy coâng suaát lôùn hieän ñaïi, caùc döï ñoaùn loãi ñöôïc chôøi ñôïi ñeå thieát laäp moät thaønh phaàn coá ñònh cuûa heä thoáng theo doõi nhaø maùy trong töông lai gaàn.

12.7 TOÙM TAÉT QUAÙ TRÌNH LAÉP ÑAËT WPP

Hình 12.30 cho thaáy sô ñoà khoái cuûa quaù trình laäp keá hoaïch, söï cho pheùp vaø söï laép ñaët caùc WPP. Sô ñoà naøy minh hoïa caùc böôùc quan troïng vaø söï quyeát ñònh vaøo quaù trình hoaït ñoäng nhaø maùy vôùi caáu truùc ñôn giaûn.

Trong söï löïa choïn vò trí, caùc ñieàu kieän gioù phaûi ñöôïc ñaët leân haøng ñaàu. Caùc ñieàu kieän gioù laø nhöõng yeáu toá cô baûn quyeát ñònh söï thuaän lôi veà maët kinh teá. Caùc ñieàu kieän khaùc phuø hôïp vôùi ñòa hình vaø caùc cô sôû haï taàng, ví duï ñöôøng xaù vaø söï löïa choïn keát noái löôùi, … Söï löïa choïn khu vöïc aûnh höôûng ñeán tính khaû thi veà kinh teá khoâng nhöõng do ñieàu kieän gioù maø coøn caùc yeáu toá khaùc nhö laø söï boài thöôøng cho pheùp ño cung caáp vaø hoå trôï. Chi phí tö baûn, tyû leä ñaàu tö, tyû leä laïm phaùt vaø söï thu hoài cuõng ñoùng vai troø quan troïng.

Ñeå söû duïng hoaøn toaøn tieàm naêng coâng suaát gioù trong töông lai vaø taïo söï xaây döïng ñaùng keå tôùi söï laøm giaûm nheï aùp löïc moâi tröôøng, nhieàu khaû naêng môùi ñöôïc môû ra cho öùng duïng kyõ thuaät tieán boä naøy.
SHAPE \* MERGEFORMAT

LAÉP ÑAËT ÑOÄNG CÔ GIOÙ PHAÙT ÑIEÄN TREÂN ÑAÛO

Chöông 13

LAÉP ÑAËT NHAØ MAÙY ÑIEÄN GIOÙ

**********************************************************************
13.1 LÖÏA CHOÏN TUA-BIN GIOÙ

Töø nhöõng naêm 1980, caùc haõng saûn xuaát ÑCG treân theá giôùi môùi chæ saûn xuaát ñöôïc caùc ÑCG vôùi ñöôøng kính baùnh xe gioù laø 20m (100kW), sau ñoù phaùt trieån leân ñeán 40m (600kW). Ñeán ñaàu naêm 1990 môùi xuaát hieän khoaûng 14 ÑCG vôùi ñöôøng kính 50m (750kW), ñeán 80m (3MW), tuy nhieân chæ mang tính thöû ngieäm.

Cho ñeán nay, caùc haõng saûn xuaát cuûa Ñan Maïch ñaõ ñöa ra thò tröôøng thöông maïi caùc loaïi ÑCG tieâu chuaån vôùi coâng suaát töø 500 – 1500kW. Trong hôn 25 naêm qua, vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp saûn xuaát ÑCG treân theá giôùi, caùc haõng saûn xuaát ñaõ cheá taïo ra caùc ÑCG ngaøy caøng lôùn hôn vaø giaù thaønh 1kWh ngaøy caøng reû ñi (giaûm khoaûng 10%).

Caùc thieát bò turbine gioù ñöôïc saûn xuaát ôû nhieàu nöôùc treân theá giôùi, nhöng 10 haõng saûn xuaát turbine maïnh nhaát laïi thuoäc veà Ñan Maïch, Ñöùc, AÁn Ñoä, haø Lan, Myõ.

Baûng B.13.1

Haõng saûn xuaát

MW – cung öùng naêm 1996

Thò phaàn naêm 1996(%)

308

153

134

117

110

83

6.4

38

2.9

36

2.8

32

2.5

20

1.5

Nhö vaäy, vieäc löïa choïn caùc turbine gioù do caùc haõng ôû Ñan Maïch saûn xuaát laø hoaøn toaøn coù cô sôû veà kyõ thuaät vaø kinh teá. Caùc ÑCG naøy ñeàu ñöôïc tieâu chuaån hoùa.

13.2 CAÙC ÑAËC tính kyõ thuaät

Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa baát kyø turbine gioù naøo cuõng ñieàu bao goàm caùc yeáu toá cô baûn sau :

Rotor ;

Hoäp soá (neáu coù);

Maùy phaùt ;

Thaùp ;

Troïng löôïng ;

Tieáng oàn.

ÔÛ ñaây ñeà caäp ñeán moät soá loaïi ÑCG tieâu chuaån ñöôïc caùc haõng saûn xuaát noåi tieáng treân theá giôùi cheá taïo vaø ñaõ ñöôïc laép ñaët vôùi soá löôïng lôùn vôùi coâng suaát töø 150 kW – 660 kW nhö NORDEX vaø VESTAS.

VESTAS laø moät coâng ty ña quoác gia chieám thò phaàn lôùn nhaát veà saûn xuaát ÑCG phaùt ñieän treân theá giôùi. Hieän VESTAS ñang daãn ñaàu veà toång coâng suaát laép ñaët. Saûn phaåm cuûa VESTAS ñaõ ñöôïc laép ñaët ôû 28 nöôùc treân theá giôùi vôùi chaát löôïng ñöôïc quaûn lyù chaëc cheõ theo ISO 9001.

13.2.1 Loaïi Vestas V27-225kW

Ñaëc ñieåm :

Ñoäng cô truïc ngang ,

Noái vôùi maïng löôùi ñieän ,

Ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh ,

Rotor vaø caùnh :

Ñöôøng kính caùnh : 27m

Dieän tích queùt : 573m2

Soá caùnh vaø vò trí : 3, thuaän chieàu (‘upwind’)

Toác ñoä quay : 33/43 voøng / phuùt

Nôi cheá taïo caùnh : Vestas

Loaïi caùnh : Vestas

Goùc ñaàu caùnh : Thay ñoåi ñöôïc

Ñoä cao cuûa truïc caùnh : 31.5m

Hoäp soá :

Nôi cheá taïo : Hansen, Flender hoaëc caùc coâng ty töông ñöông

Loaïi : Hai taàng, vôùi truïc song song

Tyû soá truyeàn : 1:23.4

Maùy phaùt ñieän :

Nôi cheá taïo : ABB, AEG hoaëc töông ñöông

Loaïi : Cuoän keùp, khoâng ñoàng boä

Coâng suaát danh nghóa : 50/225 kW

Toác ñoä quay : 760/1008 voøng/phuùt

Söû duïng : 50 Hz, 400V

Heä thoáng ñieàu chænh vaø an toaøn :

Nôi saûn xuaát boä ñieàu chænh : Vestas

Loaïi ñieàu chænh : VMT

Ñieàu chænh coâng suaát : Goùc nghieâng caùnh

Heä thoáng ñònh höôùng : Heä con tröôït (slide block system with building friction )

Heä thoáng haõm : Boä haõm khí ñoäng vôùi toaøn boä caùnh

Thaùp :

Loaïi : Truï troøn / thanh

Troïng löôïng :

Caùnh : 650 kg

Rotor vaø truïc caùnh : 2900 kg

Voû (khoâng tính rotor) : 7900 kg

Thaùp : 12000 kg

Toång khoái löôïng : 22800 kg

Caùc giai ñoaïn phaùt trieån :

Maãu ñaàu tieân : 1989

Kieåm nghieäm : Ris, Boverket, GL Prufdtelle far

Ñaëc tính :

Coâng suaát ñònh möùc : 225 kW

Toác ñoä gioù khôûi ñoäng : 3.5 m/s

Toác ñoä gioù ngöng hoaït ñoäng : 25 m/s

Ño döôøng coâng coâng suaát :

Ñöôøng coâng coâng suaát ñöôïc ño bôûi :

Ñieän naêng saûn xuaát haøng naêm :

Baûng B.13.2

Toác ñoä gioù trung bình ( m/s )

MWh
5

6

7

9

10

463

797

1069
Tieáng oàn :

Möùc ñoä aâm thanh ôû 8m/s : 97.0dB( A )

Ño tieáng oàn : degaard Danneskiold-Samsoe Aps

Ñöôøng coâng coâng suaát :

Baûng B.13.3

Gioù ( m/s )

P( kW )
3.5

4

5

6

8

9

11

12

14

15

17

18

20-25

0.5

17.2

55.1

115.0

181.0

219.0

225.0

225.0

225.0

0

13.2.2 Loaïi Vestas V39-500kW

Ñoäng cô truïc ngang

Noái vôùi maïng löôùi ñieän

Ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh

Rotor vaø caùnh :

Ñöôøng kính caùnh : 39m

Dieän tích queùt : 1195m2

Soá caùnh vaø vò trí : 3, thuaän chieàu (‘upwind’)

Toác ñoä quay : 30 voøng / phuùt

Nôi cheá taïo caùnh : Vestas

Loaïi caùnh : Vestas

Goùc ñaàu caùnh : Thay ñoåi ñöôïc

Ñoä cao cuûa truïc caùnh : 40.5m

Hoäp soá :

Nôi cheá taïo : Hansen/ Flender/Valmet

Loaïi : Baùnh raêng haønh tinh, vôùi truïc song song

Tyû soá truyeàn : 1:50

Maùy phaùt ñieän :

Nôi cheá taïo : Siemens/Weier/ABB

Loaïi : Khoâng ñoàng boä, 4 cöïc

Coâng suaát danh nghóa : 500 kW

Toác ñoä quay : 1527/1545/1527 voøng/phuùt

Söû duïng : 50 Hz, 690 V

Heä thoáng ñieàu chænh vaø an toaøn :

Nôi saûn xuaát boä ñieàu chænh : Vestas

Loaïi ñieàu chænh : VMP

Ñieàu chænh coâng suaát : Goùc nghieâng caùnh

Heä thoáng ñònh höôùng : Heä con tröôït

Heä thoáng haõm : Boä haõm khí ñoäng vôùi toaøn boä caùnh

Thaùp :

Loaïi : Truï troøn / thanh

Troïng löôïng :

Caùnh : 1100 kg

Rotor vaø truïc caùnh : 6700 kg

Voû, khoâng tính rotor : 17300 kg

Thaùp : 28500 kg

Toång khoái löôïng : 52000 kg

Caùc giai ñoaïn phaùt trieån :

Maãu ñaàu tieân : 1991

Kieåm nghieäm : Ris A,CIWI, GL

Ñaëc tính :

Coâng suaát ñònh möùc : 500kW

Toác ñoä gioù khôûi ñoäng : 4.5 m/s

Toác ñoä gioù ngöng hoaït ñoäng : 25 m/s

Ño döôøng coâng coâng suaát :

Ñöôøng coâng coâng suaát ñöôïc ño bôûi : Ris

Naêng löôïng saûn xuaát haøng naêm :

Baûng B.13.4

Toác ñoä gioù trung bình ( m/s )

MWh
5

6

7

9

10

923

1667

2281
Tieáng oàn :

Möùc ñoä aâm thanh ôû 8m/s : 97.8dB(A)

Ño tieáng oàn : Acoustica A/S

Ñöôøng coâng coâng suaát :

Baûng B.13.5

Gioù ( m/s )

P( kW )
4.49

4.98

5.47

6.39

7.53

8.50

9.49

10.45

11.50

12.48

13.53

14.54

15.43

> 25

23.94

68.66

115.61

175.86

243.77

304.32

370.79

417.79

454.39

486.44

494.29

500

Vieäc choïn Tua-bin caàn phaûi xem xeùt nhieàu yeáu toá lieân quan :

aëc tuye

n coâng suaát laøm vieäc,

Ñoä tin caäy ,

Cheá ñoä gioù ,

Giaù thaønh laép ñaët ,

Ñòa hình, vaø

Khaû naêng môû roäng (‘wind farm’).

Döïa vaøo caùc soá lieäu cuûa khí töôïng thuûy vaên ñaõ ñöôïc phaân tích quy ñoåi theo chieàu cao laép ñaët thoâng thöôøng : 30m, 40m, 50m, 60m (ñaõ phaân tích ôû chöông 6). Tuy nhieân, vieäc löïa choïn coâng suaát coøn phuï thuoäc vaøo caû nhu caàu phuï taûi, cô sôû haï taàng nhö beán caûng, caàu ñöôøng, ...

13.3.1 Caùc Vaán Ñeà Caàn Löu YÙ

Caùc tua-bin coù coâng suaát caøng lôùn thì giaù thaønh ñaàu tö cho 1 kW caøng nhoû . Ví duï, neáu so saùnh vieäc laép ñaët moät tua-bin coâng suaát 660 kW ( hoaëc 600 kW ) vôùi vieäc laép ñaët boán tua-bin 150 kW hoaëc ba tua-bin 225 kW thì giaù thaønh ñaàu tö cho moät tua-bin ( keå caû chi phí vaän chuyeån, chi phí laép ñaët, moùng... ) reû hôn nhieàu so vôùi vieäc laép ñaët boán ÑCG 150 kW hoaëc ba ÑCG 225 kW. Nhöng öu ñieåm cuûa vieäc laép ñaët nhieàu tua-bin nhoû laø ñoä tin caäy cao hôn.

Ñoä cao thaùp ñoùng moät vai troø quan troïng vì toác ñoä gioù tyû leä vôùi ñoä cao vaø naêng löôïng gioù tyû leä vôùi baäc ba toác ñoä gioù.

Caáu truùc hình hoïc laép ñaët (khi laép ñaët nhieàu tua-bin) giöõ moät vai troø quan troïng goùp phaàn vaøo laøm taêng hieäu suaát nhaø maùy cuõng nhö vieäc laøm phaúng coâng suaát phaùt hôn.

Caùc tua-bin ñöôïc saûn xuaát döôùi daïng troïn boä vaø ñaõ keát hôïp caùc öu ñieåm cuûa caùc thaønh phaàn, do ñoù caàn quan taâm ñeán tính öa chuoäng treân thò tröôøng.

Ñaëc Tuyeán Coâng Suaát

Coâng suaát moãi tua-bin gioù ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät ñöôøng cong coâng suaát theo vaän toác gioù (hình 13.1). Ñaây cuõng laø tieâu chuaån quan troïng cho vieäc löïa choïn tua-bin. Öu ñieåm ñaëc tuyeán cuûa caùc tua-bin coâng suaát lôùn laø vaän toác gioù laøm vieäc lôùn hôn bôûi chuùng ñöôïc thieát keá vôùi ñoä cao thaùp cao hôn, neân khaû naêng ñoùn baét gioù toát hôn.

Theo tính öa chuoäng thì caùc tua-bin coù coâng suaát ñònh möùc lôùn thöôøng ñöôïc laép ñaët nhieàu hôn bôûi khaû naêng saûn xuaát ñieän naêng haøng naêm lôùn. Maëc khaùc, ñaëc tuyeán caùc tua-bin coâng suaát lôùn doác hôn vaø ñaëc bieät thaùp coù ñoä cao lôùn, do ñoù khaû naêng ñoùn baét gioù toát hôn.

13.3.3 Phuï Taûi Ñaûo Phuù Quoác

Töø hieän traïng löôùi ñieän taïi nhö ñaõ ñöôïc thaûo luaän ôû chöông 3 vaø 4. Vaø baûng toång keát caùc thaønh phaàn taûi ôû Phuù Quoác ñöôïc cho ôû Baûng 4.7 .

Vì trong giai ñoaïn töø naêm 2001 – 2005 phuï taûi Phuù Quoác taêng nhanh neân ôû ñaây ta choïn phuï taûi tính toaùn cho ñeán naêm 2005 laø :

Baûng B.13.6

Naêm

Ñieän naêng(MWh)

15455

Nhö vaäy, coâng suaát toång caàn choïn neân choïn laø :

7362x15% = 1104.3(kW).

Nhö vaäy, ta neân choïn Plñ ( 1104.3 (KW). Ta xeùt cho hai tröôøng hôïp sau :

Neáu laép caùc tua-bin loaïi V27-225 (coâng suaát danh nghóa 225kW), soá tua-bin caàn laép ñaët laø :

EMBED Equation.3

Neáu laép ñaët caùc tua-bin loaïi V39-500 (500kW), soá tua-bin caàn laép ñaët laø :

EMBED Equation.3

Do ñoù, so

tua-bin caàn laép ñaët laø : 3 tua-bin thì thoaû yeâu caàu.

Nhö vaäy, coù hai phöông aùn cho söï löïa choïn :

Phöông aùn 1 : Choïn 5 tua-bin 225KW (toång coâng suaát laép ñaët laø : 5x225 = 1125 KW),

Phöông aùn 2 : Choïn 3 tua-bin 500KW (toång coâng suaát laép ñaët laø : 3x500 = 1500 KW),

Vaø ta caàn caân nhaéc cho hai phöông aùn ñeå tìm phöông aùn thích hôïp nhaát.

13.4 CHI PHÍ LAÉP ÑAËT VAØ ÑIEÄN NAÊNG

13.4.1 Chi Phí Laép Ñaët

Chi phí laép ñaët moät tua-bin gioù ñöôïc quy theo suaát ñaàu tö trong khoaûng ñònh giaù sau : 1 KW : 1000 ( 1500 USD, tuøy theo coâng suaát ñònh möùc cuûa tua bin, öùng vôùi tua-bin coù coâng suaát laép ñaët/tua-bin caøng lôùn thì giaù thaønh caøng giaûm. ÔÛ ñaây, ta tính toaùn chi phí cho hai phöông aùn :

Phöông aùn 1 : Laép 5 ñoäng cô gioù vôùi coâng suaát laép ñaët 225KW/tua-bin vôùi suaát ñaàu tö laø 1400 $/KW laép ñaët.

Phöông aùn 2 : Laép 3 ñoäng cô gioù vôùi coâng suaát laép ñaët 500 KW/tua-bin vôùi suaát ñaàu tö laø 1300 $/KW laép ñaët.

Nhö vaäy :

Toång chi phí laép ñaët cho phöông aùn 1 laø : 1400x225x5 = 1575000 $ (24019 tr.Ñ)

Toång chi phí laép ñaët cho phöông aùn 2 laø : 1300x500x3 = 1950000 $ (29738 tr.Ñ)

13.4.2 Saûn Löôïng Ñieän Naêng Haøng Naêm

Töø soá lieäu gioù ñaõ ñöôïc phaân tích chöông 6 vaø töø ñaëc tuyeán coâng suaát cuûa hai loaïi tua-bin treân ta tính toaùn ñöôïc coâng suaát phaùt ra cuûa töøng loaïi tua-bin theo Baûng B.13.7 vaø Baûng B.13.8 .

Nhaän xeùt

Töø (*) vaø (**) ta thaáy hai caùch tính coâng suaát khaùc nhau daãn ñeán hai keát quaû raát khaùc nhau. Caùch tính thöù nhaát (*) döïa theo toác ñoä gioù trung bình theo giôø haøng thaùng vaø ñöôïc tính cho 12 thaùng. Caùch tính thöù hai (**) coâng suaát ñöôïc tính döïa theo toác ñoä gioù trung bình theo giôø trong naêm vaø ñöôïc tính cho caû naêm. Nhö vaäy, roõ raøng caùch tính (*) ñem laïi keát quaû chính xaùc hôn bôûi noù ñöôïc tính toaùn nhieàu laàn phuø hôïp vôùi toác ñoä gioù thöôøng xuyeân thay ñoåi. Vaø coâng suaát tính theo (*) coù giaù trò lôùn hôn.

Vaø neáu ta coù soá lieäu gioù gaàn nhö lieân tuïc (theo yeâu caàu laø 10 phuùt phaûi laáy soá lieäu moät laàn baèng maùy ño töï ghi vaø laáy lieân tuïc toái thieåu trong moät naêm) thì giaù trò coâng suaát tính toaùn seõ ñaït ñeán gaàn giaù trò coâng suaát thöïc teá hôn.

Theo (*) cuûa hai phöông aùn :

Ñieän naêng phaùt ra haøng naêm :

Phöông aùn 1 : 0.0231767(MW)x8760(h) x5= 1015.14MWh.

Phöông aùn 2 : 0.0693586(MW)x8760(h) x3= 1822.74MWh.

Nhaän xeùt : phöông aùn 2 cho ñieän naêng saûn xuaát haøng naêm xaáp xæ 2 laàn phöông aùn 1.

BAÛNG TO

ÔÛ ÑOÄ CAO 30M LOAÏI TUA-BIN V225:(Ñôn vò KW)

Baûng B.13.7
GIÔØ

THAÙNG

II

III

V

VI

VIII

X

XI

TBThaùng

(*)

0

0

0.51

33.42

55.11

0.53

0.53

5.05
4

0

0

0

5.06

33.44

17.23

0.55

13.55

0.51

0

0

33.41

55.11

0.50

33.44

5.07
10

17.24

17.21

5.02

33.43

55.11

5.08

82.91

33.40
13

33.41

17.21

17.23

55.13

82.91

17.24

82.91

33.43
16

5.08

17.22

17.25

82.91

55.12

17.23

17.22

33.42
19

0

0.53

17.21

55.10

82.91

0.55

0.51

17.20
22

0

0

0.55

5.08

55.12

17.21

0

0.51

5.06
Coâng suaát trung bình

7.03

11.21

11.64

53.93

29.10

9.75

23.18

5061.71

8068.91

8383.02

38832.60

20955.0

7021.37

203028

Ghi chuù :

(*)

EMBED Equation.3

coâng suaát tua-bin öùng vôùi giôø thöù i, tính theo ñaëc tuyeán coâng suaát öùng vôùi vaän toác gioù trung bình theo giôø trong thaùng theo baûng B.6.2 theo giôø töøng thaùng.

(**)

EMBED Equation.3

ÑOÄ CAO 40m LOAÏI TUA-BIN V500 : (Ñôn vò KW)

Baûng B.13.8
GIÔØ

THAÙNG

I

II

IV

V

VII

IX

X

XII

TBgiôø_naêm

(*)

(**)
1

0

0

23.94

115.62

29.96

0

0

23.95
4

0

0

0

23.96

115.62

29.96

0

24.01

23.96
7

0

0

0

8.52

115.62

29.95

8.53

44.99

68.66

8.53

23.94

175.86

85.76

115.62

89.42

85.76

85.76

68.662

234.77

175.86

115.61

129.28

29.95

115.62

85.76

271.68

175.86

23.96

111.84

0

0

29.95

146.44

210.79

0

0

59.06

0

0

0

29.95

175.87

29.95

0

0

23.96
Coâng suaát trung bình

23.05

29.98

36.84

172.61

80.38

32.96

69.36

16593.5

21587.4

26521.8

124281

57875

23734.1

607581

Ghi chuù :

(*)

EMBED Equation.3

coâng suaát tua-bin öùng vôùi giôø thöù i tính theo ñaëc tuyeán coâng suaát öùng vôùi vaän toác gioù trung bình theo giôø trong thaùng theo baûng B.6.3 theo giôø töøng thaùng.

(**)

EMBED Equation.3

13.4.3 Tính Toaùn Kinh Teá Cho Söï Löïa Choïn Laép Ñaët

13.4.3.1 Tính kinh teá giöõa nhaø maùy ñieän gioù vaø caùc toå maùy phaùt diesel

Ñeå ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa döï aùn ta söû duïng phöông phaùp “Coù vaø khoâng coù döï aùn”. Phöông phaùp ñöôïc thaønh laäp nhö sau :

So saùnh chi phí giöõa hai phöông aùn :

Phöông aùn coù döï aùn : goàm chi phí ñaàu tö laép ñaët nhaø maùy, chi phí vaän haønh vaø baûo trì haøng naêm.

Phöông aùn khoâng coù döïa aùn : bao goàm caùc chi phí phaûi boû ra ñeå ñaàu tö laép ñaët vaø vaän haønh caùc traïm diesel ñeå ñaûm baûo nhu caàu ñieän naêng trong töông lai. Bao goàm chi phí laép ñaët, chi phí nhieân lieäu, chi phí vaän haønh vaø baûo trì haøng naêm.

* ÔÛ ñaây ta choïn loaïi ÑCG tieâu bieåu cho tính toaùn laø V39 vôùi chi phí ñaàu tö ôû muïc 13.4.1 vaø ñieän naêng haøng naêm ôû muïc 13.4.2 .

* Chi phí laép ñaët öùng vôùi coâng suaát laép ñaët 1500 KW ñaàu tö cho diesel vôùi suaát ñaàu tö 500$/KW laép ñaët laø :

500$/KWh x 1500KW = 750000 $ ( 1147.5 tr.Ñ);

Chi phí nhieân lieäu :

- Suaát hao daàu cuûa maùy phaùt diesel : 220g/KWh [TL5], nhö vaäy, öôùc tính chi phí daàu diesel laø 1100ñ/KWh. Do ñoù, öùng vôùi saûn löôïng ñieän naêng haøng naêm 1822743KWh seõ öùng vôùi chi phí laø : 2005.02 tr.Ñ ; chi phí giaûm löôïng khí thaûi CO2 sinh ra do saûn xuaát 1 KWh öôùc tính 2.7 ¢/KWh (413ñ/KWh) [TL5], nhö vaäy chi phí haøng naêm laø 1822743 x 413 = 752.79 tr.Ñ ;

Ta coù baûng tính toaùn öùng vôùi thôøi ñoaïn 25 naêm (Baûng B.13.9).

Töø keát quaû tính toaùn baûng B.13.9 ta thaáy neáu ñaàu tö cho phong ñieän thì suaát thu hoài voán noäi taïi IRR laø 13% so vôùi ñaàu tö caùc toå maùy phaùt diesel.

13.4.3.2 So saùnh veà maët kinh teá cuûa phöông aùn 1 vaø phöông aùn 2

Ñeå ñaùnh giaù veà maët kinh teá cuûa hai phöông aùn treân ta tính toaùn khaû naêng thu hoài voán cuûa hai phöông aùn öùng vôùi thôøi haïn 25 naêm theo caùc baûng B.13.10 vaø B.13.11 .

Töø caùc baûn B.13.10 vaø B.13.11 ta thaáy phöông aùn 2 coù lôïi hôn veà maët kinh teá raát nhieàu IRRPA2 = 12% > 8% = IRRPA1 vaø veà maët coâng suaát phöông aùn 2 cuõng cho saûn löôïng coâng suaát haøng naêm cao hôn.

Nhö vaäy, veà maët kinh teá vaø khaû naêng cung caáp naêng löôïng haøng naêm cao laø hai yeâu caàu quan troïng cho döï aùn môû roäng nguoàn cung caáp treân ñaûo Phuù Quoác, do ñoù trong tröôøng hôïp naøy ta choïn phöông aùn 2 cho vieäc xaây döïng.

Maët khaùc, phöông aùn 2 coøn laø moät phöông aùn phuø hôïp chung ñoái vôùi vieäc xaây döïng moät traïm phong ñieän ôû moät nôi maø toát ñoä gioù chæ ñaït hieäu quaû ôû ñoä cao lôùn. Noù coøn phuø hôïp vôùi xu theá hieän nay laø taêng cöôøng ñoä cao caùc nhaø maùy nhaèm taêng hieäu suaát caùc tua-bin.

Baûng 13.9

Naêm

Ñieän naêng [KWh]

Danh thu

Lôïi nhuaän roøng

[tr. Ñ]

Ñaàu tö
Baûo trì (3%)

Ñaàu tö
Baûo trì (2%)

Nhieân lieäu

Moâi tröôøng

2005

-29378

11475

2005.02

-15145.19

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

1822743

-881.34

229.5

752.79

3433.10
IRR

13%

Baûng B.13.10

Naêm

Vaän haønh vaø baûo döôõng

Nhieân lieäu

Ñieän naêng phaùt ra

Giaù ñieän

Doanh thu

Lôïi nhuaän roøng

Tr.Ñ

Tr.Ñ

Ñ

Tr.Ñ

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

-29378

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

-881.34

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

1822.74

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

4192.31

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

3310.97

Naêm

Vaän haønh vaø baûo döôõng (3%)

Nhieân lieäu

Ñieän naêng phaùt ra

Giaù ñieän

Doanh thu

Lôïi nhuaän roøng

Tr.Ñ

Tr.Ñ

Ñ

Tr.Ñ

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

-20419

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

-612.57

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

1015.14

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2300

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

2334.82

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

1722.25

Baûng 13.11

NPV : -2372.90

IRR : 8%

Chöông 14

KHU VÖÏC LAÉP ÑAËT VAØ KEÁ HOAÏCH VAÄN HAØNH NHAØ MAÙY

*************************************************************************
14.1 KHU VÖÏC LAÉP ÑAËT

Vieäc laép ñaët moät ñoäng cô gioù ñem laïi söï thaønh coâng lôùn vôùi hieäu suaát cao phuï thuoäc raát nhieàu vaøo vieäc choïn ñöôïc ñòa theá phuø hôïp. Caàn phaûi chuù yù raèng coâng suaát gioù tyû leä vôùi baäc ba toác ñoä gioù ( P = 1/2 KE(mV3)), töùc laø neáu taêng theâm 10% toác ñoä gioù keát quaû thu ñöôïc taêng theâm 30% coâng suaát, chính vì vaäy, caàn phaûi löïa choïn ñòa ñieåm caån thaän ñeå ñaûm baûo raèng nôi ñoù laø nôi coù cheá ñoä gioù toát nhaát trong vuøng.

14.1.1 ÑOÄ NHAÙM BEÀ MAËT

Moät caùch toång quaùt laø gioù raát maïnh ôû treân cao vaø raát yeáu ôû phía gaàn maët ñaát. Ñeàu naøy ñôn giaûn laø ma saùt giöõa gioù vaø maët ñaát, caây thöïc vaät, caùc nhaø cao taàng, caùc vaät nhoâ leân maët ñaát ñieàu laø nhöõng nguyeân nhaân laøm toác ñoä gioù giaûm ñi (hình 14.1).

Toác ñoä gioù taêng leân vôùi söï taêng ñoä cao _tyû leä cuûa söï taêng toác ñoä gioù theo chieàu cao phuï thuoäc raát nhieàu vaøo ñoä nhaùm cuûa ñòa hình vaø söï thay ñoåi ñoä nhaùm (Z0) coù theå ñöôïc xaùc ñònh nhö sau :

Maët baèng phaúng : baõi bieån, maët bieån Z0 = 0.005m

Maët roäng thoaùng:+caây coû thaáp, saân bay, ñoàng troáng Z0 = 0.03m

+caây vuï muøa thaáp : Z0 = 0.10 m

Maët phaúng nhaùm : caây muøa vuï cao, caây troàng : Z0 = 0.25m

Maët raát nhaùm : röøng, vöôøn caây aên traùi : Z0 = 0.50m

Maët phaúng ñoùng : laøng, ngoaïi oâ : Z0 = 1.0m

Thaønh phoá : Z0 > 2m

SHAPE \* MERGEFORMAT

14.1.2 AÛNH HÖÔÛNG CHÖÔÙNG NGAÏI VAÄT

Söï quaån gioù ôû xung quanh caây (hình 14.2 (a,b))

SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT

Söï quaån gioù xung quanh nhaø cao taàng (hình 14.3 (a,b))

SHAPE \* MERGEFORMAT

nhöõng vu

ng goø_ñoài (hình 14.4)

SHAPE \* MERGEFORMAT

14.1.3 SÖÏ TAÊNG THEÂM TOÁC ÑOÄ GIOÙ QUA MOÄT ÑÆNH DOÁC

SHAPE \* MERGEFORMAT

Goùc ( toát nhaát cuûa goùc nghieâng laø 160 (töông öùng 29m cao vaø 100m daøi) vaø khoaûng toát nhaát laø (6 – 160 ).

Goùc > 270 thì neân traùnh.

Ngoaøi ra coøn tuøy tröôøng hôïp cuï theå caàn tính ñeán caû haï taàng cô sôû cuûa ñòa phöông laép ñaët : ñöôøng saù, phöông tieän vaän chuyeån vaø caùc vò trí noái maïng.

14.1.4 Choïn Khu Vöïc Laép Ñaët Cuï Theå

Töø caùc phaân tích treân keát hôïp vôùi :

Caùc phaân tích soá lieäu gioù chöông 6,

Caùc phaân tích sô boä veà ñòa ñieåm chöông 7,

Töø baûn ñoà ñòa dö löôùi ñieän hieän höõu ñaûo,

Neân ñòa ñieåm ñöôïc choïn thích hôïp nhaát cho vieäc xaây döïng ñòa ñieåm laép ñaëc tua-bin gioù laø khu vöïc thuoäc xoùm Döông Ñam xaõ Döông Tô vôùi vò trí laép ñaët ñöôïc veõ treân baûn ñoà ñòa dö löôùi ñieän Phuù Quoác.

14.1.5 Caùc Öu Ñieåm Cuûa Khu Vöïc

Ñaát baèng phaúng thuaän lôïi cho vieäc vaän chuyeån vaät tö laép ñaët,

Coù neàn moùng toát,

Gaàn löôùi ñieän hieän höõu (100m)

Gioù naèm giöõa hai ngoïn ñoài (gioáng nhö nhöõng khe gioù)

14.2 KEÁ HOAÏCH VAÄN HAØNH NHAØ MAÙY

Tua-bin gioù ñöôïc vaän haønh moät caùch töï ñoäng bôûi caùc toác ñoä gioù tröïc tieáp vaø ñöôïc keát noái tôùi löôùi. Coù theå khôûi ñoäng vaø döøng chuùng baèng ñieàu khieån töø xa.

14.3.1 Khôûi Ñoäng Vaø Döøng Tua-Bin :

Khôûi ñoäng

Khôûi ñoäng baét ñaàu döïa treân moät tín hieäu leänh khôûi ñoäng phaùt ra töø baûng ñieàu khieån, maø caùc tua-bin gioù ñaõ ñöôïc thieát laäp saün saøng cho cheá ñoä hoaït ñoäng töï ñoäng. Khi toác ñoä gioù khoâng ñuû cho söï khôûi ñoäng thì caùc tua-bin gioù ñaët chuùng vaøo trong traïng thaùi chôø.

Moät khi toác ñoä gioù ñaït ñeán toác ñoä khôûi ñoäng_‘cut-in’_(4.49 m/s) hoaëc lôùn hôn, moãi tua-bin gioù töï ñoäng ñi vaøo traïng thaùi hoaït ñoäng phaùt coâng suaát bôûi vieäc quay maùy phaùt ñöôïc lieân keát qua boä taêng toác ñöôïc chöùa trong hôïp soá keát hôïp.

Töï ñoäng döøng

Khi toác ñoä gioù giaûm xuoáng gaây ra maùy phaùt chaïy trong cheá ñoä ñoäng cô vaø coâng suaát ñaûo ngöôïc tích luõy ñaït tôùi moät möùc ñoä naøo ñoù, thì moãi tua-bin gioù töï ñoäng döøng hoaït ñoäng.

Khi toác ñoä gioù baát ngôø vöôït hôn toác ñoä gioù cho pheùp_‘cut-out’_ ( >25 m/s), thì caùc tua-bin gioù töï ñoäng döøng hoaït ñoäng vaø ñaët chuùng vaøo traïng thaùi chôø. Tuy nhieân, trong söï vieäc nhö vaäy noù seõ töï ñoäng khôûi ñoäng laïi laàn nöõa khi toác ñoä gioù giaûm xuoáng moät giaù trò an toaøn (khoaûng 20m/s hoaëc thaáp hôn ).

Döøng baèng ñieàu khieån baèng tay

AÁn xuoáng nuùt döøng daïng thöôøng hôû treân baûng ñieàu khieån tua-bin cho pheùp moãi tua-bin coù theå döøng taïm thôøi.

Döøng trong trình traïng khaån caáp

AÁn xuoáng nuùt döøng khaån caáp daïng thöôøng hôû treân baûng ñieàu khieån cho pheùp moãi tua-bin coù theå döøng trong trình traïng khaån caáp bôûi ñieàu khieån baèng tay.

14.3.2 Ñieàu Khieån Taûi

C

Coâng suaát maùy phaùt treân moãi tua-bin gioù bieán thieân trong daûi töø 0 ñeán coâng suaát ñònh möùc (500kW) phuï thuoäc vaøo toác ñoä gioù khi nhoû hôn toác ñoä gioù ñònh möùc (<16 m/s). Khi toác ñoä gioù vöôït hôn toác ñoä ñònh möùc (≥16m/s), thì chö揹渠杮

c naêng ñieàu chænh goùc nghieâng caùnh rotor tua-bin gioù hoaït ñoäng ñeå ñieàu khieån coâng suaát maùy phaùt ñuùng baèng coâng suaát ñònh möùc (500kW).

14.3.3 Söï Ñònh Höôùng Tua-bin

Trong söï hoaït ñoäng phaùt coâng suaát , moät thieát bò ño gioù ñöôïc laép ñaët treân ñænh voû cuûa moãi tua-bin ñeå hoã trôï xaùc ñònh söï leäch höôùng giöõa voû vaø höôùng gioù nhaèm giuùp voû giöõa vöõng vôùi höôùng gioù (baèng cô caáu tröôït caû voû hình 9.19) cho pheùp caùc caùnh rotor ñoùn baét naêng löôïng gioù ñaày ñuû nhaát.

Khi toác ñoä gioù lôùn hôn toác ñoä cöïc ñaïi (25m/s) _toác ñoä toái ña coù theå chaáp nhaän ñöôïc_ voû ñöôïc baûo veä baèng caùch hoaït ñoäng song song vôùi höôùng gioù nhaèm laøm giaûm nheï aùp suaát gioù taùc ñoäng leân tua-bin.

14.3.4 Keá Hoaïch Baûo Trì

Söï baûo döôõng theo ñònh kyø laø moät vaán ñeà tieân quyeát ñeå ñaûm baûo söï hoaït ñoäng hieäu quaû cuûa maùy phaùt tua-bin gioù. Caùc hoaït ñoäng baûo trì bao goàm caùc hoaït ñoäng kieåm tra haøng ngaøy, ba thaùng moät laàn, nöõa naêm moät laàn, hay haøng naêm, vaø nhieàu hoaït ñoäng ñöôïc thaønh laäp nhaèm kieåm tra ñaëc bieät.

Söï kieåm tra ñònh kyø haøng thaùng cô baûn ñöôïc ñeà nghò thöïc hieän ba thaùng moät laàn. Tuy nhieân, ñieàu naøy ñoøi hoûi ñöôïc ñieàu chænh caùc khoaûng ngaén hôn hoaëc daøi hôn tuøy theo caùc tình theá rieâng cho caùc hoaït ñoäng baûo ñöôõng hieäu quaû nhaát.

14.3.5 Sô Ñoà Keát Noái Löôùi

Sô ñoà khoái cho hoaït ñoäng keát noái löôùi cuûa WPP

SHAPE \* MERGEFORMAT

Sô ñoà nguye

n lyù cho moät nhaø maùy :

SHAPE \* MERGEFORMAT

Sô ñoà nguye

n lyù keát noái löôùi

Daïng hình hoïc cuûa traïm gioù (‘Wind farm’)

Töø baûng B.11.2, ta thaáy daïng hình hoïc öùng vôùi moät traïm gioù goàm 3 nhaø maùy ñieän ñöôïc boá trí theo daïng thaúng haøng vaø vuoâng goác vôùi höôùng gioù chính seõ ñaït ñöôïc hieäu suaát cao nhaát. Do ñoù, vôùi moät ñòa baøn töông ñoái baèng phaúng vaø höôùng gioù (nhö khe gioù) cuûa traïm, ta deã daøng boá trí theo daïng thaúng haøng ñeå coù moät hieäu suaát cao nhaát.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Chöông 15

ÑAÙNH GIAÙ TAÙC ÑOÄNG ÑEÁN MOÂI TRÖÔØNG

***********************************************************************
15.1 CAÙC ÑAÙNH GIAÙ CHUNG

Naêng löôïng gioù laø moät trong soá nhöõng nguoàn naêng löôïng thaân thieän vôùi moâi tröôøng nhaát. Noù khoâng sinh ra khí hay nöôùc thaûy laøm oâ nhieåm moâi tröôøng vaø khoâng ñe doïa ñeán ñôøi soáng coäng ñoàng. Tuy nhieân, naêng löôïng gioù ñoâi khi cuõng ñoái laäp vôùi ñôøi soáng coäng ñoàng bôûi söï saûn sinh tieáng oàn töø caùc tua-bin vaø nhöõng taùc ñoäng cuûa chuùng ñeán khu vöïc xaây döïng bao goàm :

Söï hoûng hoùc trong caáu truùc

Söï ruûi ro an toaøn ñöôïc keát hôïp vôùi nhöõng hoûng hoùc caáu truùc nhö söï ñoå ngaõ thaùp, söï hö hoûng caùc caùnh rotor. Caùc ÑCG ñöôïc xaây döïng ôû khu vöïc daân cö ñaët ra nhieàu vaán ñeà hôn vieäc xaây döïng ôû nhöõng vuøng queâ roäng lôùn hoaëc ngoaøi bieån khôi.

Tieáng oàn vaø söï xuaát hieän nhöõng tính chaát vaät lyù

Tieáng oàn phaùt ra töø tua-bin gioù thöôøng ñöôïc ñaùnh giaù qua heä soá cao toác cuûa chuùng. Traïm gioù thöôøng ñaët caùch xa vuøng daân cö, caùc tua-bin gioù toác ñoä cao coù khuynh höôùng phaùt sinh aân thanh huyùt saùo gaây khoù chòu vaø khoâng theå chaáp nhaän trong vuøng daân cö sinh soáng. Tuy nhieân, aâm thanh cuûa nhöõng loaïi tua-bin hieän ñaïi thì khoâng theå phaùt hieän ñöôïc ôû khoaûng caùch 50m. Ngay caû taïi moät khoaûng 15m tieáng oàn cuûa moät tua-bin nhoû khoâng gaây ra moät taïp aâm ñaùng keå.

Nhöõng ÑCG cuõng coù theå ñöôïc quan taâm nhö laø nguyeân nhaân gaây ra söï maát thaåm trong töông lai, ñaët bieät neáu coâng duïng cuûa chuùng trôû neân phoåi bieán.

Nhöõng moái nguy ñeán caùc loaøi chim

Nhöõng ÑCG coù theå gaây ra söï taéc ngheõn vôùi caùc loaøi chim ñòa phöông vaø nhöõng loaøi chim di truù. Thoâng thöôøng khoâng theå thoáng keâ ñöôïc heát khaû naêng laøm chim bò cheát.Vaán ñeà ñöôïc ñaët ra laø kieåm tra nhöõng ÑCG döïa treân thöïc nhieäm ñeå laøm toái thieåu söï nguy haïi ñeán caùc loaøi chim.

Söï nhieãu soùng ñieän töø

Hieäu öùng giao thoa laø do söï phaûn xaï tín hieäu cuûa caùc caùnh rotor töông töï nhö ñöôïc sinh ra bôûi nhöõng maùy bay bay thaáp. Söï baét soùng cuûa ti-vi vaø ra-ñi-oâ seõ bò hieäu öùng trong vuøng laân caän caùc tua-bin.

Nhöõng trôû ngaïi veà haøng khoâng vaø haøng haûi

Nhöõng ÑCG ñöôïc boá trí gaàn saân bay vaø ngoaøi bieån khôi theo luaät töï nhieân seõ laøm beá taéc giao thoâng haøng khoâng vaø haøng haûi töông öùng. Cuõng nhö söï böùc xaï soùng ñieän töø coù theå laøm aûnh höôûng ñeán söï lieân laïc baèng ra-ña hay ra-ñi-oâ.

Söû duïng ñaát lieàn

Moät nhaän thöùc sai veà naêng löôïng gioù laø phaïm vi söû duïng ñaát lieàn cho vieäc xaây döïng tua-bin. Trong nhieàu tröôøng hôïp nhöõng ngöoøi noâng daân troàng caây ngay treân neàn cuûa caùc tua-bin, vaø taïi California ñaøn boø söûa ñöôïc thaû gaëm coû döôùi boùng cuûa thaùp. Ñieàu naøy taïo ra yù töôûng thaønh laäp khu vöïc noâng traïi döôùi nhöõng tua-bin gioù, vaø noù coù theå mang ñeán thu nhaäp phuï.

Tuy nhieân, trong nhöõng vò trí khaùc söï phaùt trieån nhöõng kyõ thuaät coâng suaát gioù coù theå taïo nhöõng vaán ñeà heä troïng. Trong caùc khu vöïc röøng phaûi ñoán caây vaø thoâng suoát nhöõng con ñöôøng, nhöõng vieäc laøm ñoù chaéc chaén taïo söï phaûn ñoái cuûa coäng ñoàng. Nhöõng döï aùn gaàn khu vöïc daân cö thöôøng khoâng coù thaåm myõ vaø gaây oàn, vaø coù theå laøm giaûm giaù trò ñaát canh taùc trong khu vöïc.

15.2 ÖÔÙC TÍNH LÖÔÏNG KHÍ CO2 ÑÖÔÏC LAØM GIAÛM ÑI KHI DUØNG PHONG ÑIEÄN

Theo tính toaùn ñoái vôùi söï phaùt sinh khí thaûi töø caùc nhaø maùy ñieän ñoäng cô diesel cô baûn döïa vaøo ‘IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories’, [TL5] thì löôïng nhieân lieäu tieâu thuï haøng naêm laø :

1822743(KWh/naêm)x220(g/KWh)/109 = 0.401(kt/naêm)

ÔÛ ñaây :

1822743 KWh/naêm : ñieän naêng saûn xuaát bôûi caùc nhaø maùy naêng löôïng gioù döï kieán trong moät naêm( ñaõ tính toaùn Chöông 14).

220 g/KWh : ñôn vò cô baûn cuûa tieâu thuï daàu diesel.

Söï phaùt sinh khí CO2 töø caùc nhaø maùy diesel ñöôïc tính theo coâng thöùc sau :

= 0.401(kt/naêm)x42.79(Tj/kt)x20(tC/Tj)x0.99x44/12 = 1246(t/naêm)

ÔÛ ñaây :

42.79Tj/kt : giaù trò calo thöïc, [TL5]

20tC/Tj : heä soá phaùt sinh cacbon , [TL5]

: heä soá oâxi hoùa cacbon , [TL5]

44/12 : tyû soá khoái löôïng phaân töû giöõ CO2 vaø C.

Nhö tính toaùn ôû treân, söï phaùt sinh khí CO2 öôùc löôïng 1246 taán moãi naêm hay 31150 taán cho thôøi haïn döï aùn laø 25 naêm. Khi bieán ñoåi töø CO2 thaønh C thì saûn löôïng C phaùt ra haøng naêm laø 340 taán/naêm hay 8495 taán cho thôøi haïn tính toaùn 25 naêm.

15.3 LÔÏI ÍCH KHI SÖÛ DUÏNG PHONG ÑIEÄN

Caùc WPP khoâng saûn sinh baát kyø moät vaät chaát naøo baát lôïi ñoái vôùi moâi tröôøng, ñaëc bieät caùc chaát lieân quan ñeán vieäc laøm noùng quaû ñaát nhö : CO2, vaø NOx. Do ñoù, söï phaùt sinh khí CO2 ñoái vôùi döï aùn ñöôïc xem baèng khoâng.

Döï aùn goùp phaàn laøm giaûm löôïng khí CO2 phaùt sinh haøng naêm laø 1246 taán CO2/naêm hay 340 taán C/naêm.

Chöông 16

KEÁT LUAÄN CHUNG

***********************************************************************

Ngaøy nay, naêng löôïng gioù coù theå khai thaùc ñeå saûn xuaát ñieän cung caáp moät phaàn hoaëc taát caû coâng suaát cho caùc phuï taûi, öùng duïng cuûa chuùng ngaøy caøng gia taêng vaø ñang töøng böôùc phaùt trieån maïnh. Moät löu yù ñaëc bieät laø yù töôûng trong töông lai seõ duøng caùc ÑCG chaïy caùc maùy neùn ñöa khoâng khí xuoáng moät haàm chöùa aùp suaát raát cao, sau ñoù chaïy tua-bin thöù caáp vôùi doøng khoâng khí aùp suaát cao naøy truyeàn ñoäng cho maùy phaùt ñieän.

Coâng suaát caùc ñoäng cô gioù hieän nay ñaït khoaûng töø 1 – 2 MW vaø seõ ñaït 3MW vaøo khoaûng naêm 2015. Giaù laép ñaët moät ÑCG ngaøy caøng giaûm töø khoaûng 1.2 – 1.5 USD/W hieän nay xuoáng coøn 0.6 – 0.7 USD/W vaøo naêm 2015.

Hieäu suaát cuûa caùc ñoäng cô gioù ngaøy caøng ñöôïc naâng cao bôûi söï keát hôïp caùc öùng duïng ngaøy caøng ña daïng. Trong ñoù ñaùng keå ñeán laø haõng saûn xuaát DANVEST ENERGY cuûa Ñan Maïch trong vieäc keát hôïp toå hôïp Gioù – Diesel vôùi vieäc khöû nöôùc bieån, laøm thoûa maõn hai nhu caàu caàn thieát laø ñieän naêng vaø nöôùc saïch cho nhöõng vuøng haûi ñaûo.

16.2 ÑAÙNH GIAÙ TÍNH KHAÛ THI VEÀ PHONG ÑIEÄN TREÂN ÑAÛO PHUÙ QUOÁC

Vieäc nghieân cöùu öùng duïng naêng löôïng gioù vaøo vieäc saûn xuaát ñieän cung caáp cho caùc phuï taûi ñoøi hoûi ngaøy caøng taêng treân ñaûo Phuù Quoác laø moät nhu caàu thieát thöïc. Bôûi leõ Phuù Quoác laø vuøng ñaûo coù tieàm naêng gioù ñöôïc ñaùnh giaù laø raát toát vaø coù ñieàu kieän ñeå phaùt trieån söû duïng nguoàn taøi nguyeân quí baùu naøy. Nhìn ôû caùc goùc ñoä veà maët kyõ thuaät, kinh teá vaø moâi tröôøng thì Phuù Quoác coù moät lôïi theá raát roõ, phuø hôïp vôùi xu theá khai thaùc toái öu caùc nguoàn naêng löôïng môùi ñang ñöôïc nhieàu quoác gia quan taâm.

Trong tình theá hieän nay, Phuù Quoác ñang laø moät huyeän ñaûo bò coâ laäp vôùi löôùi ñieän quoác gia, do ñoù bò haïn cheá raát lôùn veà nguoàn, laø yeáu toá haøng ñaàu trong vieäc thöïc hieän muïc tieâu phaùt trieån kinh teá xaõ hoäi. Hôn nöõa, Phuù Quoác laïi coù vò trí chieán löôïc quan troïng veà an ninh quoác phoøng vaø kinh teá, nhu caàu söû duïng ñieän cho caùc hoaït ñoäng ngaøy caøng taêng vaø vaán ñeà môû roäng theâm nguoàn cung caáp laø raát caàn thieát. Trong khi ñoù, hieän nay Phuù Quoác chæ saûn xuaát ñieän naêng baèng caùc toå maùy phaùt Diesel vôùi hieäu suaát raát thaáp vaø gaây oâ nhieãm moâi tröôøng vôùi löôïng khí thaûi lôùn vaø tieáng oàn.

Moät ñaëc ñieåm noåi baäc cuûa vieäc duøng naêng löôïng gioù laø taïo caûnh quan coù khaû naêng thu huùt khaùch du lòch. Ñaây cuõng laø moät lôïi theá maø caùc nöôùc chaâu AÂu ñaõ öùng duïng (nhö ‘Westküste Wind Park’_Ñöùc,...). Phuù Quoác cuõng laø nôi coù tieàm naêng veà du lòch raát lôùn, neân vieäc hình thaønh caùc ‘Wind Park’ cuõng goùp phaàn quan troïng.

16.3 MAËT HAÏN CHEÁ CUÛA ÑEÀ TAØI

( Soá Lieäu Gioù

Ñeå ñaùnh giaù ñaày ñuû veà tieàm naêng gioù ñoøi hoûi moät phöông phaùp ño gioù chuyeân duïng vôùi soá lieäu gioù phaûi ñöôïc ño lieân tuïc vôùi chu kyø 10 phuùt moät laàn baèng maùy ño gioù töï ghi vaø laáy lieân tuïc toái thieåu trong moät naêm. Töø ñoù, thaønh laäp moät ñaëc tuyeán vaän toác gioù trong moät naêm, keát hôïp vôùi ñaëc tuyeán coâng suaát cuûa tua-bin baèng phaàn meàm chuyeân duïng (Microsite 2.0, … ) ñeå xöû lyù caùc soá lieäu thu ñöôïc, nhö vaäy môùi coù theå ñaùnh giaù ñaày ñuû ñieän naêng saûn xuaát cuûa tua-bin.

Trong keát quaû tính toaùn treân döïa treân soá lieäu gioù cuûa traïm khí töôïng thuûy vaên Nam Boä vôùi khoaûng thôøi gian laáy soá lieäu khaù lôùn laø ba giôø moät laàn trong ngaøy (8 oáp) chæ ñaùnh giaù ôû möùc ñoä tìm hieåu vaø nghieân cöùu, chöa ñaùnh giaù chính xaùc tieàm naêng thöïc teá.

( Veà ÖÙng Duïng

Chuùng ta chöa coù WPP thí ñieåm laøm neàn taûng cho vieäc nghieân cöùu.

( Vôùi möùc ñoä moät luaän vaên toát nghieäp, coù nhieàu haïn cheá veà maët thôøi gian vaø khaû naêng, luaän vaên chuû yeáu nhaèm nghieân cöùu caùc khía caïnh lyù thuyeát veà vieäc xaùc ñònh tính khaû thi cuûa nhaø maùy ñieän gioù vaø khaû naêng aùp duïng cuûa noù döïa treân moät boái caûnh thöïc teá laø moät ñòa baøn caùch ly vôùi löôùi ñieän quoác gia. Luaän vaên chaéc chaén coøn nhieàu thieáu soùt vaø caùc yù kieán goùp yù cuûa Hoäi ñoàng seõ giuùp cho em hoaøn thieän hôn nöõa baûn luaän vaên naøy.

ÑAØI KHÍ TÖÔÏNG THUÛY VAÊN NAM BOÄ

SOÁ LAÀN XUAÁT HIEÄN, TOÁC ÑOÄ TRUNG BÌNH VAØ LÔÙN NHAÁT CUÛA CAÙC HÖÔÙNG GIOÙ (m/s)

THAÙNG

U TOÁ

NNE

ENE

ESE

SSE

SSW

WSW

WNW

NNW

Soá laàn xuaát hieän

21

2

67

8
1

1
21

Trung bình

4

4

2

2
1

2

Toác ñoä cöïc ñaïi

4

5

4
1

2

Soá laàn xuaát hieän

2

54

6
18

Trung bình

2

3

2

1
2
4

Toác ñoä cöïc ñaïi

2

3

6

2
5
4

Soá laàn xuaát hieän

4

2

48

2

20

21

1

6
III

Trung bình

2

2

2

3

1

4

Toác ñoä cöïc ñaïi

2

2

3

2

6

5

4

Soá laàn xuaát hieän

1

2

24

1

21

47

2

1

6

Trung bình

1

1

1

1

2

4

4

1

1

1

1

5

7

4

1

10
5

1

15

35

2

Trung bình

2
2
1
1
2

3

3

4

5

Toác ñoä cöïc ñaïi

6
5
2
2
4

3

5

7

6

Soá laàn xuaát hieän

10
6
16

2
24

10

45

2

Trung bình

2
2
1

2
4

6

9

Toác ñoä cöïc ñaïi

4
4
2

2
8

10

12

Soá laàn xuaát hieän

8
8
9

1
20

9

37

7

1

4

Trung bình

2
1
1

1
4

4

5

2

5
3
2

1
8

10

8

2

1
2
11

3

71

13

13

Trung bình

4
1
1
1
3
5

9

7

4

4

Toác ñoä cöïc ñaïi

4
1
2
1
4
8

10

12

8

8

Soá laàn xuaát hieän

4
3
8

1
17

67

2

5
IX

Trung bình

2
1
1

2
5
2

5

3

3

Toác ñoä cöïc ñaïi

4
1
3

2
8
2

10

4

8

Soá laàn xuaát hieän

14
29

1

46

12

1

9
X

2
2

1
1
1

5

8

Toác ñoä cöïc ñaïi

5
10

1

4

12

8

Soá laàn xuaát hieän

86
27

5
XI

Trung bình
6

5
2
1

Toác ñoä cöïc ñaïi
6

10
8

Soá laàn xuaát hieän

3
40
52
5
2
5

1

16

Trung bình

3
4
2
1
1
2

3
Toác ñoä cöïc ñaïi

6
8
4
2
1
2

3

ÑAØI KHÍ TÖÔÏNG THUÛY VAÊN NAM BOÄ

THAÙNG

U TOÁ

NNE

ENE

ESE

SSE

SSW

WSW

WNW

NNW

Soá laàn xuaát hieän

16
73
10
2

1

4

16
I

Trung bình

5
1
2

3

3

Toác ñoä cöïc ñaïi

8
6
4
2

3

5

Soá laàn xuaát hieän

10

4

50

3

5

2

Trung bình

4

2

1

3

2

3

Toác ñoä cöïc ñaïi

4

4

4

4

3

Soá laàn xuaát hieän

1

5

Trung bình

4
1
1
3
3

5

4

Toác ñoä cöïc ñaïi

4
4
3
6
6

5

5

Soá laàn xuaát hieän

7
51
5
12

4

29

Trung bình

1
1
2
3

4

3

Toác ñoä cöïc ñaïi

2
4
2
6

6

6

Soá laàn xuaát hieän

1

1

50

2

34

Trung bình

3

1

1

4

3

Toác ñoä cöïc ñaïi

3

1

3

4

6

Soá laàn xuaát hieän

9
8
21
2
4

2

23

31

1

Trung bình

2
2
1
1
2

5

5

4

4

Toác ñoä cöïc ñaïi

6
3
3
1
4

7

12

8

4

Soá laàn xuaát hieän

5
4
10
1

19
60

1

21
3

Trung bình

3
2
1
1

5
6

5

Toác ñoä cöïc ñaïi

10
10

7

10

Soá laàn xuaát hieän

1

66

Trung bình

2
2
1
5
2
3

4

6

Toác ñoä cöïc ñaïi

2
3
1
5
2
8

4

12

Soá laàn xuaát hieän

6

1

9

1

1

4

57

20
7

Trung bình

2

1

1

3

7

6

4

4

Toác ñoä cöïc ñaïi

1

2

3

7

8

10

10

Soá laàn xuaát hieän

1

49

Trung bình

1
4

8

1

Toác ñoä cöïc ñaïi

2
10

8

5

Soá laàn xuaát hieän

3
26

2

64

Trung bình

1
5

6

2

Toác ñoä cöïc ñaïi

1
8

6

5

Soá laàn xuaát hieän

3
68

5

30

1

4

Trung bình

1
6

3

1

1

2

Toác ñoä cöïc ñaïi

1
12

8

6

1

3

Taøi lieäu tham khaûo

[TL1] QUI HOAÏCH CAÛI TAÏO VAØ PHAÙT TRIEÅN ÑIEÄN HUYEÄN ÑAÛO PHUÙ QUOÁC

GIAI ÑOAÏN 2001 – 2005 COÙ XEÙT TRIEÅN VOÏNG TÔÙI 2010

(maõ Soá CT : 51007F) _ PECC3

[TL2] Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems

Siegfried Heier

Kassel University, Germany

Translated by

Rachel Waddington

Swadlincote, UK.

[TL3] The Wind Power Book by Jack Park.

[TL4] wind Power for Home & Business by Paul Gipe.

[TL5] The Feasibility Study on The Wind Power Plant

Development Project in The Socialist Republic of VietNam

(March 1999) by Japan External Trade Organization

[tl6] Wind/Diesel Power Station (Controls weak and isolated Grids)

DANVEST ENERGY.

HYPERLINK "Batdau.htm" \o "WEDSITE OF LUAN VAN TOT NGHIEP"

LUAN VAN TOT NGHIEP.htm

SHAPE \* MERGEFORMAT
m/s
Heä thoáng taûi giaû (Dumpload)
Toå maùy phaùt Diesel
Naêng löôïng thaûy ra
Naêng löôïng tieâu thuï khaùch haøng
Phong ñieän
Hình 6.1: Toå hôïp Gioù - Diesel
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t (h)
Toác ñoä gioù

(m/s)
A

Taûi khaùch haøng;

Naêng löôïng gioù;

Maùy phaùt Diesel;

Naêng löôïng gioù thaëng dö;

Toác ñoä gioù;

[KW]
Toác ñoä gioù(m/s)

24 giôø

Khoâng khí aám

Khoâng khí laïnh

Khoâng khí aám

Khoâng khí laïnh

Ñaïi döông Ñaïi döông

Gioù xuaát hieän giöõa bieån vaø ñaát lieàn
Phía nuùi laïnh

Phía nuùi aám

Khoâng khí laïnh Khoâng khí aám

Khoâng khí aám Khoâng khí aám Khoâng khí laïnh Khoâng khí laïnh

Gioù xuaát hieän giöõa nuùi vaø thung luõng

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††楇說砠慵瓡栠敩滤朠懵戠敩滥瘠⁴楬൮഍഍‍†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††倠⁡畮槹氠桮‍†††††††††††††††††††††††††††††††††††††桐懭渠掠⁩†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††‍†††††††††††††††䬠潨滢⁧桫⃭慬滯⁨††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††桋杮欠愠淡ഠ†††††††††‍†䬠潨滢⁧桫⃭††††††††††††††桋杮欠愠淡†††††††††††††††††††桋杮欠氠桮††††††††††††䬠潨滢⁧桫⃭慬滯⁨†ഠ†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††ഠ഍഍†††††††††††††††††††††††††††††††††††††䜠潩⃹畸⁴楨楧⁡畮槹瘠琠畨杮氠杮‍††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††഍ഁč഍

oäng cô gioù tieâu chuaån + Cuïm maùy phaùt Danvest (boá trí trong CONTAINER)
Hình 8.1 : ‘Wind farm’ caùc tua-bin gioù nhieàu taàn (rotor kieåu ‘caùnh naâng’, toác ñoä quay nhanh ) _ moät daïng nhaø maùy coâng suaát gioù (gaàn Tehachapi _ California, vaø töông töï ôû phía taây Ñan Maïch)
0.4
0.5
0.6
0 1 2 3 4 5 6 7 (
Heä soá hieäu suaát cp
Rotor nhieàu caùnh cuûa Haø Lan
Tua-bin hai caùnh-toác ñoä cao
Tua-bin ba caùnh hieän ñaïi
Giaù trò lyù töôûng ñoái vôùi ÑCG caùnh quaït
Rotor hieàu caùnh cuûa Myõ
0
0.1
0.2
0.3
Hình 8.2 : Heä soá hieäu suaát nhö moät ñaëc tröng cuûa heä soá cao toác cho nhöõng loaïi tua-bin khaùc nhau, ñöôïc so saùnh vôùi giaù trò lyù töôûng
Tua-bin Darrieus
Rotor Savonius

Hình 8.3 : Maùy phaùt gioù Smith-Putnam (Myõ), loaïi truïc ngang saûn xuaát ñieän naêng cho löôùi coâng suaát Vermont trong suoát chieán tranh theá giôùi thöù II(1941) coâng suaát danh nghóa 1.25MW, ñöôøng kính rotor 53m.

Hình 8.4 : Traïm coâng suaát gioù daïng thuaän chieàu (a) vaø ngöôïc chieàu (b).

“H” ñoä cao rotor

“C/L” ñoä cao ñöôøng ngang giöõ cuûa rotor
Boä phaän laép raùp cô baûn
“C/L”
“H”
“D”
Boä phaän haõm
Hình 8.3 : Cô caáu rotor Darrieus truïc ñöùng
Ñieàu khieån
Haønh trình cuûa caùnh
Toác ñoä caùnh
Goùc nghieâng caùnh (
Goùc taán (
Toác ñoä gioù
Löïc ñaåy
Moment
Löïc khaùng
Löïc naâng
Löïc toång
Beà maët gioù
Hình 8.4 : Hieäu suaát caùnh ñöôïc hieäu chænh bôûi tyû soá cuûa löïc naâng-khaùng. Löïc naâng ñöôïc xaùc ñònh bôûi goùc taán. Goùc nghieâng cuûa caùnh, toác ñoä cuûa caùnh xuyeân qua khoâng khí vaø toác ñoä gioù seõ ñieàu khieån goùc taán ( töùc ñieàu khieån caû löïc naâng)
Gioù bieåu kieán
G
ngoõ vaøo naêng löôïng

(nhieân lieäu)

Heä thoáng

Ñieän aùp, coâng suaùt phaûn khaùng

Boä ñieàu khieån

Heä thoáng

Naêng löôïng gioù

Hình 9.2 : Caáu taïo moät tua-bin gioù hieän ñaïi

1. Truïc rotor 5. Tay vòn an toaøn 9. Hoäp soá 13. Khôp tröôït ñaøn hoài 17. Neàn 21. Thaùp

2. Caùnh rotor 6. Loái thoaùt khí 10. Boä phaän haõm rotor 14. Giaù ñôõ maùy phaùt 18. Ñieäm (15)

3. Voû boäc giaûm aâm 7. Caûm bieán gioù vaø choáng seùt 11. Boä haõm döï phoøng 15. Cô caáu ñònh höôùng 19. Boä phaän haõm (15)

4. Cöûa soå 8. Maùy phaùt 12. Thuûy löïc 16. Baûng kieåm tra 20. Phaân taùn tieáng oàn

tröõ
Söï bieán ñoåi naêng löôïng gioù

MW moment taûi cuûa maùy phaùt

¨̠ vò trí caùnh

n toác ñoä quay

v vaän toác gioù

²̠ goùc nghieâng caùnh

Giaùm saùt

Vaø

Moment

ñoäng
Khoái ñieàu khieån cô

Hoä tieâu thuï

Giaùm saùt

Vaø

Hoä tieâu thuï

¨̍

n

MA
-

v
MA

Tua-bin gioù

Toác ñoä gioù

(B(r),tB,cL,cD

Soá löôïng ngoõ vaøo ñaëc tröng-ñoäng cô

MW moment taûi cuûa maùy phaùt

Ψ vò trí caùnh

n toác ñoä quay

v vaän toác gioù

β goùc nghieâng caùnh

Giaùm saùt

Vaø

Moment

ñoäng
Khoái ñieàu khieån cô

Hoä tieâu thuï

Giaùm saùt

Vaø

Hoä tieâu thuï

Tua-bin gioù

Toác ñoä gioù

Soá löôïng ngoõ vaøo ñaëc tröng-ñoäng cô

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Hình 9.6.a : Doøng khoâng khí qua tua-bin

Hình 9.6.b : Coâng suaát cuûa moät rotor daïng caùnh naâng

Maët phaúng quay

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

(0.7
(0.7