Bộ ổn định điện áp tự động cho lưới điện phân phối (UPQC High Low Voltage Management) của LEONHARD là giải pháp điều chỉnh điện áp động, được thiết kế để xử lý tình trạng điện áp cao, điện áp thấp và dao động điện áp trên hệ thống điện phân phối.
Thiết bị liên tục giám sát điện áp lưới theo thời gian thực, so sánh với giá trị điện áp đặt trước và tự động tạo ra điện áp bù cần thiết. Nhờ đó, điện áp cấp đến phụ tải được duy trì ổn định mà không cần điều chỉnh nấc máy biến áp.
LEONHARD công bố thời gian đáp ứng đầy đủ <5 ms, hiệu suất tổng thể >98,5% và độ chính xác điều chỉnh điện áp ≤±1% theo bảng thông số kỹ thuật.
1. Giải quyết bài toán điện áp cao – thấp
Trong hệ thống phân phối điện, điện áp tại phụ tải có thể biến động do:
- Đường dây cấp điện dài.
- Phụ tải thay đổi mạnh theo thời gian.
- Phụ tải theo mùa.
- Công suất phát của hệ thống điện mặt trời thay đổi.
- Nguồn thủy điện nhỏ không ổn định.
- Điện áp cuối tuyến bị sụt giảm.
- Điện áp tăng cao khi phụ tải giảm hoặc nguồn phân tán phát công suất lớn.
Khi điện áp vượt quá hoặc thấp hơn mức cho phép, các thiết bị điện có thể bị:
Giảm hiệu suất → tăng tổn hao → nóng bất thường → giảm tuổi thọ → ngừng hoạt động hoặc hư hỏng.
UPQC High Low Voltage Management được thiết kế để giải quyết trực tiếp vấn đề này bằng phương pháp bù điện áp điện tử công suất theo thời gian thực.
2. Nguyên lý hoạt động
UPQC được đấu nối tiếp giữa máy biến áp phân phối và tủ điện chính, thông qua coupling transformer.
Nguyên lý có thể hiểu đơn giản:
Đo điện áp lưới
↓
So sánh với điện áp đặt
↓
Tính toán điện áp cần bù
↓
Bộ chuyển đổi IGBT tạo điện áp bù
↓
Coupling Transformer đưa điện áp bù vào hệ thống
↓
Điện áp đầu ra ổn định
Điểm đặc biệt của giải pháp là UPQC chỉ bù phần điện áp chênh lệch thay vì phải xử lý toàn bộ công suất của phụ tải. Điều này giúp giảm công suất bù cần thiết và nâng cao hiệu quả của hệ thống.
Ví dụ
Khi điện áp lưới giảm:
220 V → 185 V
UPQC tạo điện áp bù:
+35 V
→ Điện áp tải trở về gần mức cài đặt.
Ngược lại, khi điện áp lưới tăng:
220 V → 250 V
UPQC tạo điện áp bù theo chiều ngược lại để đưa điện áp tải về mức mong muốn.
3. Điều chỉnh điện áp liên tục – không cần đổi nấc máy biến áp
Một ưu điểm quan trọng của UPQC là khả năng điều chỉnh điện áp vô cấp (stepless voltage regulation).
Các phương pháp truyền thống thường sử dụng:
- OLTC
- AVR
- Bộ ổn áp cơ điện
- Điều chỉnh nấc máy biến áp
Trong khi đó, UPQC sử dụng bộ biến đổi công suất IGBT để tạo điện áp bù liên tục.
Điều này cho phép hệ thống phản ứng nhanh với những thay đổi điện áp mà không cần chờ quá trình chuyển nấc của máy biến áp.
LEONHARD công bố thời gian đáp ứng đầy đủ <5 ms.
4. Dải công suất và khả năng bù điện áp
LEONHARD cung cấp các cấu hình:
| Công suất UPQC | Dải điều chỉnh điện áp |
|---|---|
| 100 kVA | ±20% |
| 160 kVA | ±20% |
| 200 kVA | ±15% |
| 320 kVA | ±10% |
| 400 kVA | ±8% |
Các dải điều chỉnh điện áp khác có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu dự án.
5. Không chỉ ổn định điện áp
Mặc dù trọng tâm của sản phẩm là High & Low Voltage Management, UPQC còn được LEONHARD thiết kế với các chức năng tùy chọn:
Bù công suất phản kháng
Hỗ trợ cải thiện hệ số công suất và giảm dòng phản kháng trong hệ thống.
Điều khiển sóng hài
Có thể lựa chọn chức năng harmonic control tùy theo cấu hình.
Bù mất cân bằng pha
Có thể lựa chọn chức năng three-phase unbalance compensation.
Như vậy, UPQC có thể được cấu hình từ một thiết bị ổn định điện áp chuyên dụng thành một giải pháp xử lý nhiều vấn đề chất lượng điện hơn.
6. Các trường hợp ứng dụng
Khu vực có phụ tải biến động theo mùa
Các khu vực như:
- Khu du lịch
- Khu nghỉ dưỡng
- Khu sản xuất nông nghiệp
- Trang trại
- Khu vực có phụ tải theo mùa
có thể xuất hiện sự chênh lệch lớn giữa phụ tải cao điểm và thấp điểm.
UPQC theo dõi điện áp và điều chỉnh bù theo thời gian thực để duy trì điện áp ổn định.
Lưới điện có thủy điện nhỏ
Khi các nguồn thủy điện nhỏ đấu nối vào lưới phân phối, sự thay đổi công suất phát có thể gây biến động điện áp.
UPQC có thể bù phần điện áp thay đổi để cải thiện chất lượng điện áp tại khu vực đấu nối.
Đường dây cấp điện dài
Đây là một trong những ứng dụng rất phù hợp.
Máy biến áp → đường dây dài → phụ tải cuối tuyến
Khi dòng tải tăng, sụt áp trên đường dây tăng theo.
Kết quả là:
Điện áp tại đầu nguồn bình thường
nhưng
điện áp cuối tuyến thấp.
UPQC có thể đặt tại vị trí thích hợp trên hệ thống để bù phần điện áp chênh lệch và duy trì điện áp phía phụ tải.
Hệ thống điện mặt trời
Công suất PV thay đổi theo:
Bức xạ mặt trời → công suất phát → điện áp lưới
Khi công suất PV tăng mạnh, điện áp tại điểm đấu nối có thể tăng; khi bức xạ giảm, điện áp có thể thay đổi theo chiều ngược lại.
UPQC có khả năng điều chỉnh điện áp bù động để hạn chế những biến động này.
