Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008) về Tuabin gió - Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-21:2018

IEC 61400-21:2008

TUABIN GIÓ - PHẦN 21: ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA TUABIN GIÓ NỐI LƯỚI

Wind turbines - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines

Lời nói đầu

TCVN 10687-21:2018 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-21:2008;

TCVN 10687-21:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 10687 (IEC 61400) gồm các phần sau:

1) TCVN 10687-1:2015 (IEC 61400-1:2014), Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

2) TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Tuabin gió - Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

3) TCVN 10687-22:2018, Tuabin gió - Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

4) TCVN 10687-24:2015 (IEC 61400-24:2010), Tuabin gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét

Ngoài ra bộ tiêu chuẩn IEC 61400 còn có các tiêu chuẩn sau:

1) IEC 61400-2:2:013, Wind turbines - Part 2: Small wind turbines

2) IEC 61400-3:2009, Wind turbines - Part 3: Design requirements for offshore wind turbines

3) IEC 61400-4:2012, Wind turbines - Part 4: Design requirements for wind turbine gearooxes

4) IEC 61400-11:2012, Wind turbines - Part 11: Acoustic noise measurement techniques

5) IEC 61400-12-1:2017, Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines

6) IEC 61400-12-2:2013, Wind turbines - Part 12-2: Power performance of electricity-producing wind turbines based on nacelle anemometry

7) IEC 61400-13:2015, Wind turbine - Part 13: Measurement of mechanical loads

8) IEC TS 61400-14:2005, Wind turbines - Part 14: Declaration of apparent sound power level and tonality values

9) IEC 61400-23:2014, Wind turbines - Part 23: Full-scale structural testing of rotor blades TCVN 10687-1:2015

10) IEC 61400-25-1:2017, Wind energy generation systems - Part 25-1: Communications for monitoring and control of wind power plants - Overall description of principles and models

11) IEC 61400-25-2:2015, Wind turbines - Part 25-2: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information models

12) IEC 61400-25-3:2015, Wind turbines - Part 25-3: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information exchange models

13) IEC 61400-25-4:2016, Wind energy generation systems - Part 25-4: Communications for monitoring and control of wind power plants - Mapping to communication profile

14) IEC 61400-25-5:2017, Wind energy generation systems - Part 25-5: Communications for monitoring and control of wind power plants - Compliance testing

15) IEC 61400-25-6:2016, Wind energy generation systems - Part 25-6: Communications for monitoring and control of wind power plants - Logical node classes and data classes for condition monitoring

16) IEC TS 61400-26-1:2011, Wind turbines - Part 26-1: Time-based availability for wind turbine generating systems

17) IEC TS 61400-26-2:2014, Wind turbines - Part 26-2: Production- based availability for wind turbines

18) IEC TS 61400-26-3:2016, Wind energy generation systems - Part 26-3: Availability for wind power stations

19) IEC 61400-27-1:2015, Wind turbines - Part 27-1: Electrical simulation models - Wind turbines

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này đưa ra phương pháp thống nhất để đảm bảo tính nhất quán và chính xác trong việc thực hiện, thử nqhiệm và đánh giá các đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới. Các đặc tính chất lượng điện năng bao gồm các quy định kỹ thuật, chất lượng điện áp (phát xạ của nháy và hài), đáp ứng khi sụt áp, điều khiển công suất (điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng), bảo vệ lưới và thời gian đấu nối lại.

Tiêu chuẩn này có thể được áp dụng bởi:

• nhà chế tạo tuabin gió nhằm đáp ứng được các đặc tính chất lượng điện năng;

• người mua tuabin gió có quy định các đặc tính chất lượng điện năng;

• người vận hành tuabin gió có thể cần xác nhận rằng đặc tính chất lượng điện năng theo yêu cầu đã được đáp ứng;

• người lập kế hoạch hoặc cơ quan quản lý có thể cần phải xác định một cách chính xác và công bằng tác động của tuabin gió lên chất lượng điện áp để đảm bảo rằng hệ thống lắp đặt được thiết kế có chất lượng điện áp yêu cầu;

• tổ chức chứng nhận tuabin gió hoặc tổ chức thử nghiệm khi đánh giá các đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió;

• người lập kế hoạch hoặc cơ quan quản lý mạng lưới điện có thể cần nối lưới tuabin gió.

Tiêu chuẩn này đưa ra các khuyến cáo để đo và đánh giá các đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới. Tiêu chuẩn này mang lại lợi ích cho các bên liên quan đến việc sản xuất, lập kế hoạch lắp đặt, xin cấp phép, vận hành, sử dụng, thử nghiệm và quản lý tuabin gió. Kỹ thuật đo và phân tích được khuyến cáo trong tiêu chuẩn này cần được áp dụng bởi tất cả các bên liên quan để đảm bảo sự phát triển và vận hành liên tục của tuabin gió được nhất quán và chính xác.

TUABIN GIÓ - PHẦN 21: ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA TUABIN GIÓ NỐI LƯỚI

Wind turbines - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này bao gồm:

• định nghĩa và quy định kỹ thuật của các đại lượng cần xác định để đặc trưng cho chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới;

• quy trình đo để định lượng các đặc tính;

• quy trình để đánh giá sự phù hợp với các yêu cầu về chất lượng điện năng, kể cả đánh giá chất lượng điện năng kỳ vọng từ kiểu tuabin gió khi được triển khai tại vị trí lắp đặt cụ thể, có thể là trong nhóm.

Quy trình đo có hiệu lực cho một kiểu tuabin gió đơn lẻ nối lưới ba pha. Quy trình đo này có hiệu lực cho tất cả các kích cỡ của tuabin gió, mặc dù tiêu chuẩn này chỉ yêu cầu thử nghiệm và đặc trưng cho kiểu tuabin gió được thiết kế cho điểm ghép nối chung trung áp hoặc cao áp như quy định trong tiêu chuẩn này.

Các đặc tính đo được là có hiệu lực cho kết cấu cụ thể và chế độ làm việc cụ thể của một kiểu tuabin gió đã được đánh giá. Các kết cấu khác, kể cả thay đổi các thông số điều khiển dẫn đến việc tuabin gió đáp ứng khác về mặt chất lượng điện năng đòi hỏi có đánh giá riêng rẽ.

Quy trình đo cần được thiết kế sao cho càng không phụ thuộc vào vị trí càng tốt, để các đặc tính về chất lượng điện năng đo được tại vị trí thử nghiệm có thể xem là cũng có hiệu lực cho cả các vị trí khác.

Quy trình để đánh giá sự phù hợp với các yêu cầu về chất lượng điện năng là có hiệu lực đối với tuabin gió có điểm ghép nối chung trung áp hoặc cao áp trong hệ thống điện có tần số cố định trong phạm vi ± 1 Hz và khả năng điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng đủ. Trong những trường hợp khác nguyên lý để đánh giá sự phù hợp với các yêu cầu về chất lượng điện năng có thể vẫn được sử dụng làm hướng dẫn.

Tiêu chuẩn này được sử dụng để thử nghiệm tuabin gió, tuy nhiên, tiêu chuẩn này cũng có các thông tin có thể hữu ích để thử nghiệm trang trại gió.

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ dưới đây cho điện áp hệ thống:

- hạ áp (LV) đề cập đến U_n ≤ 1 kV;

- trung áp (MV) đề cập đến 1 kV < U_n ≤ 35 kV;

- cao áp (HV) đề cập đến U_n > 35 kV.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu có ghi năm công bố, chỉ áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).

TCVN 7697-1 (IEC 60044-1), Máy biến đổi đo lường - Phần 1: Máy biến dòng

TCVN 7697-2 (IEC 60044-2), Máy biến đổi đo lường - Phần 2: Máy biến điện áp kiểu cảm ứng

IEC 60050-161, International Electrotechnical Vocabulary - Part 161: Electromagnatic compatibility (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 161: Tương thích điện từ)

IEC 60050-415, International Electrotechnical Vocabulary - Part 415: Wind turbine generator systems (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 415: Tương thích điện từ)

IEC 61000-4-:2002, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-7: Testing and measurement techniques - General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto (Tưong thích điện từ (EMC) - Phần 4-7: Kỹ thuật thử nghiệm và đo - Hướng dẫn chung về phép đo hài và hài trung gian và dụng cụ đo dùng cho hệ thống nguồn cung cấp và thiết bị được nối vào hệ thống đó)

IEC 61000-4-15, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-15: Testing and measurement techniques - Flickermeter - Functional and design specifications (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4 - 15: Kỹ thuật thử nghiệm và đo - Thiết bị đo độ nháy - Quy định kỹ thuật về chức năng và thiết kế)

IEC 61400-12-1, Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines (Tuabin gió - Phần 12-1: Phép đo công suất của tuabin gió sinh ra điện năng)

IEC 61800-3:2004, Adjustable speed electrical power drive systems - Part 3: EMC requirements and specific test methods (Hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ - Phần 3: Yêu cầu về EMC và phương pháp thử nghiệm riêng)

IEC 62008, Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and relevant software (Đặc tính tính năng và phương pháp hiệu chuẩn dùng cho hệ thống thu thập dữ liệu và phần mềm liên quan)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.

3.1

Vận hành liên tục (đối với tuabin gió) (continuous operation (for wind turbines))

Vận hành bình thường của tuabin gió không bao gồm khởi động và dừng.

3.2

Tốc độ gió đóng mạch (đối với tuabin gió) (cut-in wind speed (for wind turbines))

Tốc độ gió thấp nhất ở độ cao hub mà tại đó tuabin gió bắt đầu phát điện.

[IEV 415-03-05]

3.3

Hệ số nháy trong quá trình vận hành liên tục (đối với tuabin gió) (flicker coefficient for continuous operation (for wind turbines))

Đại lượng chuẩn hóa phát xạ nháy trong quá trình vận hành liên tục của tuabin gió:

trong đó:

P_st,fic là phát xạ nháy từ tuabin gió trên lưới điện giả định;

S_n là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió;

S_k,fic là công suất biểu kiến ngắn mạch của lưới điện giả định.

CHÚ THÍCH: Hệ số nháy trong quá trình vận hành liên tục là giống nhau trong thời gian ngắn (10 min) và thời gian dài (2 h).

3.4

Hệ số bước nháy (đối với tuabin gió) (flicker step factor (for wind turbines))

Đại lượng chuẩn hóa phát xạ nháy do thao tác đóng cắt đơn lẻ của tuabin gió:

trong đó:

T_p là thời gian đo, đủ dài để đảm bảo kết thúc quá trình quá độ của thao tác đóng cắt nhưng được giới hạn để loại trừ các dao động về công suất có thể có do xoáy;

P_st,fic là phát xạ nháy từ tuabin gió trên lưới điện giả định;

S_n là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió;

S_k,fic là công suất biểu kiến ngắn mạch của lưới điện giả định.

CHÚ THÍCH: Hệ số nháy P_st,fic được đánh giá trong khoảng thời gian T_p.

3.5

Công suất đo được lớn nhất (đối với tuabin gió) (maximum measured power (for wind turbines)) Công suất (với thời gian trung bình quy định) được đo trong quá trình vận hành liên tục của tuabin gió.

3.6

Góc pha trở kháng lưới (network impedance phase angle)

Góc pha của trở kháng ngắn mạch của lưới:

ψ_k = arctan(X_k/R_k)

trong đó

X_k điện kháng ngắn mạch lưới;

R_k điện trở ngắn mạch lưới.

3.7

Vận hành bình thường (đối với tuabin gió) (normal operation (for wind turbines))

Vận hành không có sự cố tuân theo mô tả trong hướng dẫn của tuabin gió.

3.8

Chế độ vận hành (đối với tuabin gió) (operational mode (for wind turbines))

Vận hành theo chế độ đặt điều khiển, ví dụ chế độ điều khiển điện áp, chế độ điều khiển tần số, chế độ điều khiển công suất phản kháng, chế độ điều khiển công suất tác dụng, v.v...

3.9

Công suất ra (đối với tuabin gió) (power output (for wind turbines))

Công suất tác dụng về điện được phát ra bởi tuabin gió tại các đầu nối của nó.

[IEV 415-04-02, có sửa đổi]

3.10

Điểm ghép nối chung (point of common coupling)

PCC

Điểm của mạng điện cung cấp, gần nhất về điện với một phụ tải cụ thể, tại đó các phụ tải khác được nối vào hoặc có thể được nối vào.

CHÚ THÍCH 1: Các phụ tải này có thể là cơ cấu, thiết bị hoặc hệ thống, hoặc hệ thống lắp đặt riêng của khách hàng.

CHÚ THÍCH 2: Trong một số ứng dụng, thuật ngữ “điểm ghép nối chung” chỉ giới hạn cho mạng công cộng.

[IEV 161-07-15, có sửa đổi]

3.11

Hệ thống thu gom điện năng (đối với tuabin gió) (power collection system (for wind turbines))

Hệ thống điện thu gom điện năng từ tuabin gió và cấp điện vào mạng cung cấp điện.

3.12

Công suất biểu kiến danh định (đối với tuabin gió) (rated apparent power (for wind turbines))

Công suất biểu kiến từ tuabin gió khi vận hành ở dòng điện danh định và điện áp và tần số danh nghĩa:

S_n =

trong đó

U_n là điện áp danh nghĩa;

I_n là dòng điện danh định.

3.13

Dòng điện danh định (đối với tuabin gió) (rated current (for wind turbines))

Dòng điện ra liên tục lớn nhất mà một tuabin gió được thiết kế để đạt được trong các điều kiện vận hành bình thường.

3.14

Công suất danh định (đối với tuabin gió) (rated power (for wind turbines))

Công suất điện phát ra liên tục lớn nhất mà một tuabin gió được thiết kế để đạt được trong các điều kiện vận hành bình thường.

[IEV 415-04-03, có sửa đổi]

3.15

Tốc độ gió danh định (đối với tuabin gió) (rated wind speed (for wind turbines))

Tốc độ gió tại đó công suất danh định của tuabin gió đạt được.

[IEV 415-03-04, có sửa đổi]

3.16

Đứng yên (đối với tuabin gió) (standstill (for wind turbines))

Trạng thái tuabin gió ngừng quay.

[IEV 415-01-15, có sửa đổi]

3.17

Khởi động (đối với tuabin gió) (start-up (for wind turbines))

Trạng thái chuyển tiếp của tuabin gió từ đứng yên đến khi phát điện.

3.18

Thao tác đóng cắt (đối với tuabin gió) (switching operation (for wind turbines))

Khởi động hoặc đóng cắt giữa các máy phát.

3.19

Cường độ luồng xoáy (turbulence intensity)

Tỷ số giữa độ lệch chuẩn của tốc độ gió và tốc độ gió trung bình, được xác định từ cùng một bộ các mẫu số liệu đo tốc độ gió, và thực hiện trong một khoảng thời gian quy định.

[IEV 415-03-25]

3.20

Hệ số thay đổi điện áp (đối với tuabin gió) (voltage change factor (for wind turbines))

Biện pháp chuẩn hóa sự thay đổi điện áp do thao tác đóng cắt của tuabin gió:

trong đó

U_fic,min và U_fic,max là giá trị điện áp pha-trung tính hiệu dụng nhỏ nhất và lớn nhất trong một chu kỳ trong quá trình thao tác đóng cắt;

U_n là điện áp pha-pha danh nghĩa;

S_n là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió;

S_k,fic là công suất biểu kiến ngắn mạch của lưới điện giả định.

CHÚ THÍCH: Hệ số thay đổi điện áp k_u tương tự với k_i là tỷ số giữa dòng điện khởi động lớn nhất và dòng điện danh định nhưng k_u là hàm của góc pha trở kháng mạng. Giá trị cao nhất của k_u là số gần bằng k_i.

3.21

Tuabin gió (wind turbine)

WT

Hệ thống chuyển đổi động năng gió thành điện năng.

3.22

Đầu nối của tuabin gió (wind turbine terminals)

Điểm là một phần của tuabin gió và được xác định bởi nhà cung cấp tuabin gió, tại đó tuabin gió có thể được nối đến hệ thống thu gom điện năng.

4  Ký hiệu và đơn vị

Tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu và đơn vị dưới đây.

N_m              tổng số các giá trị hệ số nháy đo được

N_m,I             số các giá trị hệ số nháy đo được trong phạm vi bin tốc độ gió thứ i

N_m,i,c         số các giá trị hệ số nháy nhỏ hơn x trong phạm vi bin tốc độ gió thứ i

N_wt              số tuabin gió

P                công suất tác dụng (W)

P_0,2             công suất tác dụng đo được lớn nhất (giá trị trung bình 0,2 s) (W)

P₆₀              công suất tác dụng đo được lớn nhất (giá trị trung bình 60 s) (W)

P₆₀₀             công suất tác dụng đo được lớn nhất (giá trị trung bình 600 s) (W)

P_it               hệ số nhiễu do nháy dài hạn

P_n               công suất tác dụng danh định của tuabin gió (W)

Pr(c       phân bố tích lũy của c

P_st              hệ số nhiễu ngắn hạn do nháy

P_st,fic            hệ số nhiễu ngắn hạn do nháy của lưới điện giả định

Q                công suất phản kháng (var)

R_fic              điện trở lưới điện giả định (Ω)

S_k               công suất ngắn mạch biểu kiến của lưới (VA)

S_k,fic            công suất ngắn mạch biểu kiến của lưới điện giả định (VA)

S_n               công suất danh định biểu kiến của tuabin gió (VA)

THC            méo dòng điện hài tổng (% của I_n)

T_p               giai đoạn quá độ của thao tác đóng cắt (s)

U                điện áp pha-pha (V)

u_o(t)            điện áp pha-trung tính tức thời của nguồn điện áp lý tưởng (V)

u_fic(t            điện áp pha-trung tính tức thời mô phỏng của lưới điện giả định (V)

U_{fic, max}         điện áp pha-trung tính lớn nhất của lưới điện giả định (V)

U_{fic, min}          điện áp pha-trung tính nhỏ nhất của lưới điện giả định (V)

U_n               điện áp pha-pha danh nghĩa (V)

U_under           mức bảo vệ điện áp thấp

U_over            mức bảo vệ quá điện áp

v_a               tốc độ gió trung bình hàng năm (m/s)

v_cut-in            tốc độ gió đóng mạch (m/s)

v_i                điểm giữa của bin tốc độ gió thứ i (m/s)

w_i               hệ số gia trọng đối với bin tốc độ gió thứ i

X_fic              điện kháng của lưới điện giả định (Ω)

Z₁               trở kháng để giới hạn ảnh hưởng của ngắn mạch về phía lưới (Ω)

Z₂               trở kháng giữa các pha hoặc đất trong khi ngắn mạch (Ω)

5  Chữ viết tắt

Tiêu chuẩn này sử dụng các chữ viết tắt dưới đây.

Bộ chuyển đổi A/D        bộ chuyển đổi analog/digital

DFT                              chuyển đổi Fourier rời rạc

HV                                cao áp

LV                                hạ áp

MV                               trung áp

PCC                             điểm ghép nối chung

RMS                             giá trị hiệu dụng

SCADA                         hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu

THC                              méo dòng điện hài tổng

WT                               tuabin gió

6  Thông số đặc trưng về chất lượng điện năng của tuabin gió

6.1  Quy định chung

Điều này đưa ra các đại lượng phải được công bố để đặc trưng về chất lượng điện năng của tuabin gió, tức là các quy định kỹ thuật của tuabin gió (6.2), chất lượng điện áp (6.3 đến 6.4), đáp ứng khi sụt áp (6.5), điều khiển công suất (6.6 đến 6.7), bảo vệ và đấu nối lại lưới (6.8 đến 6.9). Phụ lục A đưa ra ví dụ về biểu mẫu báo cáo.

Phải sử dụng máy phát có quy ước dấu, tức là chiều dương của luồng công suất được xác định là từ máy phát đến lưới. Nếu tuabin gió được thay bằng một điện trở và cuộn cảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng là âm.

6.2  Quy định kỹ thuật của tuabin gió

Dữ liệu danh định của tuabin gió (đo tại các đầu nối của tuabin gió) phải được quy định, bao gồm P_n, S_n, U_n và I_n.

CHÚ THÍCH: Dữ liệu danh định chỉ dùng để chuẩn hóa cho tiêu chuẩn này.

6.3  Dao động điện áp

6.3.1  Quy định chung

Các dao động điện áp (nháy và thay đổi điện áp) do tuabin gió gây ra phải được đặc trưng hóa như mô tả ở 6.3.2 và 6.3.3.

6.3.2  Vận hành liên tục

Hệ số nháy của tuabin gió trong vận hành liên tục, c(ψ_k,v_a) được chỉ ra là phân vị thứ 99 đối với góc pha trở kháng mạng ψ_k = 30°, 50°, 70° và 85° trong Bảng đối với bốn phân bố tốc độ gió khác nhau với tốc độ gió trung bình hàng năm v_a = 6 m/s, 7,5 m/s, 8,5 m/s và 10 m/s tương ứng. Các giá trị trung bình trong 10 min của tốc độ gió giả thiết được phân bố Rayleigh (xem Chú thích). Tốc độ gió trung bình hàng năm đo tại độ cao hub của tuabin gió.

Các đặc tính này phải được quy định cho tuabin gió vận hành với công suất phản kháng gần “0" nhất có thể, tức là, nếu thuộc đối tượng áp dụng, bộ điều khiển có chế độ đặt theo điểm công suất phản kháng phải được đặt về Q=0. Nếu sử dụng chế độ vận hành khác thì điều này phải được công bố rõ ràng.

CHÚ THÍCH: Phân bố Rayleigh là phân bố xác suất thường phù hợp với phân bố tốc độ gió hàng năm. Phân bố Rayleigh được mô tả bởi:

trong đó

F(v)  là hàm phân bố xác suất tích lũy Rayleigh đối với tốc độ gió;

v_a  là tốc độ gió trung bình hàng năm tại độ cao hub;

v  là tốc độ gió.

6.3.3  Thao tác đóng cắt

Các đặc tính này phải được quy định cho các kiểu thao tác đóng cắt sau:

a) Tuabin gió khởi động ở tốc độ gió đóng mạch.

b) Tuabin gió khởi động ở tốc độ gió danh định hoặc tốc độ gió cao hơn.

c) Trường hợp đóng cắt xấu nhất giữa các máy phát (chỉ áp dụng cho tuabin gió có nhiều hơn một máy phát hoặc máy phát có nhiều cuộn dây). Xem thêm Chú thích 1.

Đối với từng kiểu thao tác đóng cắt trên, phải nêu các giá trị của thông số dưới đây (xem thêm Chú thích 2 và Chú thích 3):

• Số thao tác đóng cắt tối đa N_10m trong thời gian 10 min.

• Số thao tác đóng cắt tối đa N_120m trong thời gian 2 h.

• Hệ số bước nháy k_f(ψ_k) đối với góc pha trở kháng mạng ψ_k = 30°, 50°, 70° và 85°.

• Hệ số thay đổi điện áp k_u(ψ_k) đối với góc pha trở kháng mạng ψ_k = 30°, 50°, 70° và 85°.

Các đặc tính này phải được quy định cho tuabin gió vận hành với công suất phản kháng gần “0” nhất có thể, tức là, nếu thuộc đối tượng áp dụng, bộ điều khiển có chế độ đặt theo điểm công suất phản kháng phải được đặt về Q=0. Nếu sử dụng chế độ vận hành khác thì điều này phải được công bố rõ ràng.

CHÚ THÍCH 1: Trường hợp đóng cắt xấu nhất giữa các máy phát là trong trường hợp hệ số bước nháy được xác định như thao tác đóng cắt cho hệ số bước nháy cao nhất và trong trường hợp hệ số thay đổi điện áp được xác định như thao tác đóng cắt cho hệ số thay đổi điện áp cao nhất.

CHÚ THÍCH 2: Thông số N_10m và N_120m có thể dựa trên thông tin của nhà chế tạo, trong khi k_f(ψ_k) và k_u(ψ_k) cần được đo và tính.

CHÚ THÍCH 3: Tùy thuộc vào hệ thống điều khiển của tuabin gió, số thao tác đóng cắt tối đa trong 2 h có thể nhỏ hơn 12 lần số thao tác đóng cắt tối đa trong 10 min.

6.4  Hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn

Phát xạ hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn trong quá trình vận hành liên tục phải được đưa ra (xem chú thích).

Giá trị của các thành phần dòng điện riêng rẽ (hài, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn) và méo hài dòng điện tổng phải được nêu trong các bảng, tính bằng phần trăm của I_n và cho vận hành của tuabin gió trong phạm vi bin công suất tác dụng 0, 10, 20, ..., 100 % P_n. 0, 10, 20, …, 100 % là các điểm giữa bin.

Các thành phần dòng điện hài riêng rẽ phải được xác định như các giá trị được phân nhóm nhỏ đối với tần số đến 50 lần tần số lưới cơ bản và méo hài dòng điện tổng phải được suy ra từ các giá trị này.

Các thành phần dòng điện tần số cao hơn phải được xác định như các giá trị được phân nhóm nhỏ đối với tần số từ 2 kHz đến 9 kHz theo Phụ lục B của IEC 61000-4-7:2002.

Hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tàn số cao hơn phải được quy định cho tuabin gió vận hành với công suất phản kháng gần “0” nhất có thể, tức là, nếu thuộc đối tượng áp dụng, bộ điều khiển có chế độ đặt theo điểm công suất phản kháng phải được đặt về Q=0. Nếu sử dụng chế độ vận hành khác thì điều này phải được công bố rõ ràng.

CHÚ THÍCH: Các hài được xem là không có hại với điều kiện là thời gian này được giới hạn trong thời gian ngắn. Vì vậy, tiêu chuẩn này không yêu cầu quy định kỹ thuật của hài trong thời gian ngắn gây ra bởi tuabin gió khi khởi động hoặc bởi các thao tác đóng cắt khác.

6.5  Đáp ứng khi sụt áp

Đáp ứng của tuabin gió khi sụt áp được quy định trong Bảng 1 phải được đưa ra cho tuabin gió vận hành ở a) 0,1 P_n đến 0,3 P_n và b) lớn hơn 0,9 P_n. Đáp ứng đưa ra phải bao gồm kết quả của 2 lần thử nghiệm liên tiếp của từng trường hợp (VD1-VD6) theo chuỗi thời gian của công suất tác dụng, công suất phản kháng, dòng điện tác dụng, dòng điện phản kháng và điện áp trên các đầu nối của tuabin gió trong thời gian ngay trước khi sụt áp và cho đến khi không còn ảnh hưởng của sụt áp và cũng cần xác định chế độ vận hành của tuabin gió.

Về cơ bản, thử nghiệm để xác nhận đáp ứng của tuabin gió khi sụt áp (do sự cố lưới) và cung cấp cơ sở để đánh giá hiệu lực mô hình mô phỏng số của tuabin gió. Các thử nghiệm và phép đo tùy chọn (ví dụ góc xoay và tốc độ quay) có thể được thực hiện và ghi vào báo cáo để đánh giá chi tiết hơn về các mô hình mô phỏng và đánh giá sự phù hợp với các yêu cầu quy định cho lưới cụ thể.

Bảng 1 - Quy định kỹ thuật về sụt áp. Độ lớn, thời gian và hình dạng quy định về sụt áp xảy ra khi tuabin gió cần thử nghiệm không dược nối lưới.

CHÚ THÍCH 1: Sụt áp có thể làm tuabin gió tác động cắt vì nhiều lý do, không chỉ liên quan đến truyền động điện mà còn do rung cơ học hoặc hệ thống phụ trợ. Do đó, cần thử nghiệm trên tuabin gió hoàn chỉnh mà không chỉ thử nghiệm riêng hệ thống truyền động.

CHÚ THÍCH 2: Mục đích của VD1 và VD4 về cơ bản để thử nghiệm tuabin gió không có khả năng vượt qua bất kỳ sự sụt áp sâu nào và các thử nghiệm nói chung là cơ sở để đánh giá hiệu lực của mô hình mô phỏng số.

6.6  Công suất tác dụng

6.6.1  Công suất đo được lớn nhất

Công suất đo được lớn nhất của tuabin gió được quy định là giá trị trung bình trong 600 s, P₆₀₀, giá trị trung bình trong 60 s, P₆₀ và giá trị trung bình trong 0,2 s, P_0,2.

6.6.2  Giới hạn tốc độ thay đổi công suất

Khả năng của tuabin gió vận hành ở chế độ điều khiển giới hạn tốc độ thay đổi công suất phải được đặc trưng hóa bằng các kết quả thử nghiệm thể hiện bằng đồ thị. Đồ thị này phải thể hiện công suất ra tác dụng khả dụng và đo được ở giá trị tốc độ thay đổi bằng 10 % công suất danh định trong một phút trong thời gian thử nghiệm là 10 min.

Kết quả thử nghiệm phải được ghi trong báo cáo là dữ liệu trung bình 0,2 s.

6.6.3  Điều khiển điểm đặt

Khả năng của tuabin gió vận hành ở chế độ điều khiển điểm đặt công suất tác dụng phải được đặc trưng bởi các kết quả thử nghiệm được thể hiện bằng đồ thị. Đồ thị này phải thể hiện công suất ra tác dụng khả dụng và đo được trong quá trình vận hành ở các giá trị điểm đặt được điều chỉnh từ 100 % xuống 20 % công suất danh định theo các bước 20 % khi vận hành trong 2 min ở từng giá trị điểm đặt, tức là theo Hình 1.

Kết quả thử nghiệm phải được ghi trong báo cáo là dữ liệu trung bình 0,2 s.

CHÚ THÍCH: Khả năng của tuabin gió ở phương thức điều khiển tần số tự động liên kết chặt chẽ với khả năng của nó khi vận hành ở chế độ điều khiển điểm đặt công suất tác dụng. Việc tham gia vào việc điều khiển tần số tự động có thể đạt được, ví dụ như thông qua hệ thống SCADA của trang trại gió hiện đại, có thể cập nhật liên tục điểm đặt công suất tác dụng của các tuabin gió riêng rẽ để đạt được đáp tuyến tần số yêu cầu.

Hình 1 - Điều chỉnh điểm đặt công suất tác dụng

6.7  Công suất phản kháng

6.7.1  Dung lượng công suất phản kháng

Dung lượng của tuabin gió liên quan đến công suất phản kháng cảm kháng lớn nhất và công suất phản kháng dung kháng lớn nhất của tuabin gió được quy định trong Bảng là các giá trị trung bình trong 1 min là hàm của công suất ra trung bình trong 1 min ở 0, 10, ...90,100 % công suất danh định.

6.7.2  Điều khiển điểm đặt

Việc điều khiển điểm đặt công suất tác dụng phải được mô tả bằng bảng và đồ thị như dưới đây.

• Bảng thể hiện công suất phản kháng đo được tại giá trị điểm đặt phản kháng = 0 khi vận hành ở 0, 10,.. .90,100 % công suất ra tác dụng.

• Công suất tác dụng và công suất phản kháng phải là các giá trị trung bình trong 1 min.

Đồ thị phải thể hiện công suất phản kháng đo được trong quá trình thay đổi theo bước điểm đặt công suất phản kháng như quy định ở Hình 2. Công suất ra tác dụng, đo được là các giá trị trung bình trong 1 min phải xấp xỉ 50 % công suất danh định. Công suất phản kháng phải là dữ liệu trung bình trong 0,2 s.

Hình 2 - Điều chỉnh điểm đặt công suất phản kháng

CHÚ THÍCH: Khả năng của tuabin gió ở phương thức điều khiển điện áp tự động liên kết chặt chẽ với khả năng của nó khi vận hành ở chế độ điều khiển điểm đặt công suất phản kháng. Việc tham gia vào việc điều khiển điện áp tự động có thể đạt được, ví dụ như thông qua hệ thống SCADA của trang trại gió hiện đại, có thể cập nhật liên tục điểm đặt công suất phản kháng của các tuabin gió riêng rẽ để đạt được đáp tuyến điện áp yêu cầu.

6.8  Bảo vệ lưới

Chức năng của hệ thống bảo vệ lưới của tuabin gió được thử nghiệm. Với các chế độ đặt cho trước về mức ngắt đấu nối và thời gian ngắt đấu nối, các mức ngắt đấu nối thực tế và thời gian ngắt đấu nối của tuabin gió phải được xác định đối với quá điện áp và điện áp thấp và quá tần số vá tần số thấp.

Mức ngắt đấu nối là điện áp hoặc tần số làm tuabin gió bị ngắt đấu nối.

Thời gian ngắt đấu nối là khoảng thời gian từ khi bắt đầu dưới/quá điện áp hoặc tần số cho đến khi tuabin gió đã ngắt đấu nối.

6.9  Thời gian đấu nối lại

Thời gian đấu nối lại sau khi tuabin gió đã ngắt đấu nối do sự cố lưới phải được mô tả bởi các kết quả thử nghiệm thể hiện trong Bảng. Bảng này phải thể hiện thời gian đấu nối lại sau khi lưới gặp sự cố trong 10 s, 1 min và 10 min, tương ứng. Thời gian đấu nối lại là thời gian từ lúc lưới sẵn sàng làm việc trên các đầu nối của tuabin gió đến thời điểm khi tuabin gió bắt đầu tạo ra điện năng.

7  Quy trình thử nghiệm

7.1  Yêu cầu chung

Điều này đưa ra các thông tin chung về hiệu lực của các phép đo, điều kiện và thiết bị thử nghiệm yêu cầu. Điều 7.2 đến 7.9 quy định các phép đo yêu cầu cần thực hiện để xác định các thông số chất lượng điện năng đặc trưng của tuabin gió cần đánh giá, tức là quy định kỹ thuật của tuabin gió (7.2) chất lượng điện áp (7.3 đến 7.4), đáp ứng khi sụt áp (7.5), điều khiển công suất (7.6 đến 7.7), bảo vệ lưới và đấu nối lại (7.8 đến 7.9).

Quy trình đo có hiệu lực đối với một tuabin gió đơn lẻ đấu nối lưới ba pha.

Nói chung, các phép đo nhằm kiểm tra xác nhận các thông số chất lượng điện năng đặc trưng trong toàn dải vận hành của tuabin gió cần đánh giá. Tuy nhiên, không yêu cầu đo với tốc độ gió lớn hơn 15 m/s (xem Chú thích 1). Điều này là vì các phép đo yêu cầu ở tốc độ gió cao thường cần thời gian đo dài hơn đáng kể do tốc độ gió cao hiếm khi xuất hiện và việc kiểm tra xác nhận các thông số chất lượng điện năng đặc trưng của tuabin gió cần đánh giá cũng không được kỳ vọng sẽ cho kết quả tốt hơn đáng kể. Xem thêm Chú thích 2.

CHÚ THÍCH 1: Nếu các phép đo được lấy với tốc độ gió lớn hơn 15 m/s thì chúng được bỏ qua. Tuy nhiên, nếu đưa vào các phép đo này thì dải tốc độ gió áp dụng cần được nêu trong báo cáo thử nghiệm.

CHÚ THÍCH 2: Việc đưa vào các phép đo với tốc độ gió lớn hơn 15m/s có thể cải thiện độ chính xác của hệ số nháy đã xác định và đối với một thiết kế tuabin gió nào đó sẽ cho công suất tối đa đo được lớn hơn (trung bình trong 0,2 s). Tuy nhiên, để cân bằng giữa chi phí và độ chính xác, không yêu cầu đưa vào các phép đo với tốc độ gió lớn hơn 15m/s. Nếu đưa vào các phép đo với tốc độ gió lớn hơn 15 m/s thì việc này sẽ cải thiện tính tin cậy của các kết quả theo quy trình ở 8.2 đối với vị trí có tốc độ gió cao hơn. Xem thêm Chú thích 5 ở 7.3.3.

7.1.1  Hiệu lực của thử nghiệm

Các đặc tính đo được là có hiệu lực đối với một kết cấu cụ thể của một kiểu tuabin gió được đánh giá. Các kết cấu khác, kể cả các thông số điều khiển được thay đổi, làm cho tuabin gió đáp ứng khác về mặt chất lượng điện năng, đòi hỏi đánh giá riêng rẽ. Việc đánh giá này có thể thực hiện bằng cách mô phỏng.

Một số thiết kế tuabin gió bao gồm biến áp lắp sẵn. Phải thực hiện các phép đo đặc tính điện tại các đầu nối của tuabin gió. Để xác định các đầu nối của tuabin gió ở phía điện áp thấp hay điện áp cao là phụ thuộc vào nhà cung cấp tuabin gió. Việc thay đổi của biến áp từ điện áp ra này sang điện áp khác không mong muốn tuabin gió đáp ứng khác về mặt chất lượng điện năng. Vì vậy, không cần phải đánh giá riêng rẽ nếu điện áp ra của biến áp thay đổi, trừ khi điện áp và dòng điện danh định được cập nhật.

Vị trí của các đầu nối của tuabin gió (là điểm đo) và kết cấu cụ thể của tuabin gió cần đánh giá kể cả các chế độ đặt thông số điều khiển liên quan phải được nêu rõ ràng trong báo cáo thử nghiệm (Phụ lục A).

Việc lựa chọn các thử nghiệm bất kỳ có thể được thực hiện và báo cáo riêng rẽ, ví dụ chất lượng điện áp (7.3 đến 7.4), điều khiển công suất (7.6 đến 7.7) và đáp ứng khi sụt áp (7.5).

7.1.2  Điều kiện thử nghiệm

Các điều kiện thử nghiệm dưới đây được yêu cầu và phải được đo và ghi vào báo cáo như một phần của quy trình thử nghiệm (xem Chú thích 1). Tất cả các dữ liệu thử nghiệm đo được trong các giai đoạn không phù hợp với điều kiện thử nghiệm đã cho phải được loại trừ.

• Tuabin gió được nối trực tiếp vào mạng trung áp thông qua một máy biến áp tiêu chuẩn có công suất biểu kiến danh định ít nhất là tương ứng với công suất biểu kiến danh định của tuabin gió cần đánh giá.

• Méo hài điện áp tổng bao gồm tất cả các hài có thứ tự đến 50 phải nhỏ hơn 5 %, được đo với dữ liệu trung bình trong 10 min tại các đầu nối của tuabin gió trong khi tuabin gió không khởi động. Méo hài điện áp tổng có thể được xác định bằng các phép đo trước khi thử nghiệm tuabin gió.

• Tần số lưới đo được với dữ liệu trung bình 0,2 s phải nằm trong phạm vi ± 1 % tần số danh nghĩa, và tốc độ thay đổi tần số lưới với dữ liệu trung bình 0,2 s phải nhỏ hơn 0,2 % tần số danh nghĩa trong 0,2 s. Nếu tần số lưới đã biết là rất ổn định và tốt trong phạm vi các yêu cầu nói trên, thường là trường hợp hệ thống điện kết nối lớn, thì điều này không cần đánh giá thêm. Nếu không thì phải đo tần số lưới trong khi thử nghiệm.

• Điện áp phải nằm trong phạm vi ± 10 % giá trị danh nghĩa đo được với dữ liệu trung bình 10 min ở các đầu nối của tuabin gió.

• Hệ số không cân bằng điện áp phải nhỏ hơn 2 % khi đo với dữ liệu trung bình 10 min ở các đầu nối của tuabin gió. Hệ số không cân bằng điện áp có thể xác định như mô tả ở Điều B.3 của IEC 61800-3:2004. Nếu hệ số không cân bằng điện áp được biết là tốt trong phạm vi các yêu cầu nói trên thì điều này không cần đánh giá thêm. Nếu không thì phải đo hệ số này trong khi thử nghiệm.

• Điều kiện môi trường phải phù hợp với các yêu cầu của nhà chế tạo đối với các dụng cụ đo và tuabin gió. Thông thường, không yêu cầu các đo trực tiếp các điều kiện môi trường mặc dù các điều kiện này được quy định là một phần của báo cáo thử nghiệm. Xem Chú thích 2.

Các thử nghiệm có thể được chuẩn bị với cường độ luồng xoáy và tỷ số ngắn mạch bất kỳ nhưng các điều kiện này (cường độ luồng xoáy trung bình, công suất biểu kiến ngắn mạch và góc pha trở kháng mạng) phải được nêu trong báo cáo/chứng chỉ thử nghiệm. Cường độ luồng xoáy được đưa ra bằng việc nhận biết theo cung quét của các chướng ngại vật và sự biến đổi của địa hình hoặc dựa vào phép đo tốc độ gió.

CHÚ THÍCH 1: Các điều kiện cụ thể được yêu cầu để có được kết quả thử nghiệm đáng tin cậy nhưng không được xem là các điều kiện đáng tin cậy cho việc nối lưới và vận hành của tuabin gió.

CHÚ THÍCH 2: Công suất đo được lớn nhất đối với một số thiết kế tuabin gió ở một chừng mực nào đó có thể phụ thuộc vào mật độ không khí. Vì vậy, công suất đo được lớn nhất được xác định theo quy trình ở 7.6.1 và đo ở vị trí có mật độ không khí thấp có thể nhỏ hơn ở vị trí có mật độ không khí cao hơn. Tuy nhiên, nhận thấy rằng độ không đảm bảo đo do không xác định dải mật độ không khí giới hạn không thể cân bằng chi phí cho thiết bị bổ sung và quy trình đi kèm với nó.

7.1.3  Thiết bị thử nghiệm

Mô tả về các phép đo giả thiết áp dụng hệ thống tiếp nhận dữ liệu digital có các phần tử như minh họa trên Hình 3.

Hình 3 - Các phần tử giả thiết của hệ thống đo

Thiết bị đo gió, bộ chuyển đổi điện áp (máy biến điện áp) và bộ chuyển đổi dòng điện (máy biến dòng) là các cảm biến yêu cầu của hệ thống đo. Cần ổn định tín hiệu để nối chúng vào bộ lọc thông thấp để ngăn ngừa sai số lấy mẫu. Việc chuyển đổi từ analog sang digital (A/D) tối thiểu phải là phân giải 12 bit để duy trì độ chính xác yêu cầu của phép đo. Xem Bảng 2 về quy định kỹ thuật về độ chính xác của thiết bị.

Bảng 2 - Quy định kỹ thuật về yêu cầu đối với thiết bị đo

Hệ thống tiếp nhận dữ liệu digital được giả thiết là các kết quả loga, tính toán và lưu giữ như quy định ở các điều khoản tiếp theo. Hướng dẫn chung để tính điện áp hiệu dụng, công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống như minh họa trên Hình 3 được nêu ở Phụ lục C. Điều này yêu cầu tốc độ lấy mẫu tối thiểu là 2 kHz trên một kênh tín hiệu điện áp và dòng điện. Để đo các hài (thành phần tần số cao hơn), tốc độ lấy mẫu tối thiểu phải ít nhất là 20 kHz trên một kênh.

Tín hiệu tốc độ gió phải được lấy mẫu với ít nhất 1 Hz.

Lý tưởng là, đặt thiết bị đo gió ở độ cao hub tại vị trí không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng tắc nghẽn tuabin gió hoặc luồng rẽ khí từ tuabin gió để đo tốc độ gió. Vị trí 2,5 lần đường kính rôto hướng lên nói chung sẽ xác định tốt. Một cách khác, tốc độ gió ở độ cao hub có thể được ước tính từ số đo ở mức thấp hơn hoặc từ việc hiệu chỉnh số đo tốc độ gió ngoài vỏ cùng với số đo công suất và hiểu biết về đường cong công suất. Với cả hai cách này, độ không đảm bảo đo do vị trí của thiết bị đo gió không được quá ± 1 m/s.

7.2  Quy định kỹ thuật của tuabin gió

Dựa trên thông tin của nhà chế tạo, quy định kỹ thuật của tuabin gió như nêu ở 6.2 phải được chỉ ra.

7.3  Dao động điện áp

7.3.1  Quy định chung

Như nêu ở 7.1.2, tuabin gió cần thử nghiệm phải được nối vào mạng trung áp. Mạng trung áp thường có các tải dao động khác có thể gây ra dao động điện áp đáng kể tại các đầu nối của tuabin gió nơi thực hiện các phép đo. Ngoài ra, dao động điện áp do tuabin gió gây ra phụ thuộc vào các đặc điểm của lưới. Tuy nhiên, mục đích là để đạt được các kết quả thử nghiệm phụ thuộc vào các điều kiện lưới tại vị trí thử nghiệm. Để hoàn thành điều này, tiêu chuẩn này quy định phương pháp sử dụng đồ thị chuỗi thời gian dòng điện và điện áp được đo tại các đầu nối của tuabin gió để mô phỏng dao động điện áp trên lưới điện giả định với nguồn điện áp không dao động mà không phải là tuabin gió (xem Chú thích).

Ứng dụng của lưới điện giả định được mô tả rõ hơn ở 7.3.1. Quy trình đo dao động điện áp được tách thành các quy trình vận hành liên tục (xem 7.3.3) và thao tác đóng cắt (xem 7.3.4). Việc tách riêng này phản ánh sự phát xạ nháy từ một tuabin gió có đặc tính nhiễu ngẫu nhiên trong khi vận hành liên tục, trong khi đó, phát xạ nháy và sự thay đổi điện áp trong các thao tác đóng cắt có đặc tính của nhiều sự kiện giới hạn về thời gian, không trùng nhau.

CHÚ THÍCH: Mặc dù phương pháp quy định để mô phỏng dao động điện áp trên lưới điện giả định tránh được ảnh hưởng trực tiếp của dao động điện áp thực của lưới tại điểm đo nháy nhưng vẫn có thể có ảnh hưởng của các dao động điện áp này, đặt lên bởi các nguồn khác, lên dòng điện được đo từ tuabin gió. Việc này, đến lượt nó có thể ảnh hưởng đến các dao động điện áp được mô phỏng trên lưới điện giả định. Tuy nhiên, ảnh hưởng này tương đối nhỏ và không làm thay đổi quy trình để xác định hệ số nháy.

7.3.2  Lưới điện giả định

Sơ đồ pha của lưối điện giả định được thể hiện trên Hình 4.

Hình 4 - Lưới điện giả định dùng để mô phỏng điện áp giả

Lưới điện giả định được thể hiện bởi nguồn điện áp pha-trung tính lý tưởng với giá trị tức thời u_o(t) và trở kháng lưới được cho là điện trở R_fic nối tiếp với điện cảm L_fic. Tuabin gió được thể hiện bằng máy phát dòng i_m(t), là giá trị tức thời đo được của dòng điện pha. Mô hình đơn giản này cho điện áp mô phỏng với giá trị tức thời u_fic(t) theo công thức (1):

Nguồn điện áp lý tưởng u_o(t) có thể phát ra theo các cách khác nhau. Nhưng hai đặc tính của điện áp lý tưởng phải được thỏa mãn:

a) điện áp lý tưởng không có bất kỳ dao động nào, tức là nháy điện áp bằng “0”;

b) u_o(t) phải có cùng góc điện α_m(t) là hàm của điện áp đo được. Việc này đảm bảo góc pha giữa u_fic(t) và i_m(t) là đúng, với điều kiện là |u_fic(t)-u_o(t)|<< |u_o(t)|.

Để thỏa mãn các đặc tính này, u_o(t) được xác định là:

trong đó U_n là giá trị hiệu dụng của điện áp danh nghĩa của lưới.

Góc điện của của điện áp đo được có thể được mô tả bởi công thức (3).

trong đó

f(t)  là tần số (có thể thay đổi theo thời gian)

t  là thời gian tính từ khi bắt đầu chuỗi thời gian;

α₀  là góc điện tại t = 0.

R_fic và L_fic phải được chọn để đạt được góc pha trở kháng mạng ψ_k theo công thức (4) dưới đây:

trong đó, f_g là tần số lưới danh nghĩa (50 Hz hoặc 60 Hz).

Công suất biểu kiến ngắn mạch ba pha của lưới điện giả định được cho bởi công thức (5) dưới đây:

Tỷ số ngắn mạch đúng S_k,fic/S_n phải được sử dụng để đảm bảo rằng máy đo độ nháy hoặc dụng cụ đo đặt vào cho giá trị P_st nằm trong dải đo yêu cầu trong IEC 61000-4-15. Vì mục đích của quy trình được mô tả trong IEC 61000-4-15 để xác định liệu điện áp dao động cụ thể có gây nháy không nên quy trình đó không xem xét dao động điện áp nhỏ một cách rất chính xác. Dao động điện áp lớn hơn có thể thu được bằng cách giảm tỷ số ngắn mạch. Mặt khác, nếu tỷ số ngắn mạch trở nên quá nhỏ thì giá trị hiệu dụng trung bình của u₀(t), sẽ ảnh hưởng đến sự thay đổi điện áp tương đối vì sự thay đổi điện áp tuyệt đối được chuẩn hóa theo giá trị trung bình khác. Để đạt được các dao động điện áp mô phỏng trong phạm vi dải đo của máy đo độ nháy, tiêu chuẩn này khuyến nghị sử dụng tỷ số ngắn mạch S_k,fic/S_n trong phạm vi từ 20 đến 50 vì đây là trách nhiệm của đánh giá viên để chọn tỷ số thích hợp. Cũng khuyến cáo sử dụng máy phân loại mức 6 400 thay cho mức 64 được đề xuất trong IEC 61000-4-15 để có được độ phân giải tốt hơn. Độ chính xác của các giá trị P_st tính được cần tốt hơn 5 %.

7.3.3  Vận hành liên tục

Hệ số nháy c(ψ_k,v_a) phải được xác định để có thể công bố theo 6.3.2. Việc này phải được thực hiện bằng cách đo và mô phỏng.

Điều này đưa ra quy trình chi tiết, Điều B.1 đưa ra thông tin.

Phải thực hiện các phép đo dưới đây.

a) Ba dòng điện pha tức thời và ba điện áp pha-trung tính tức thời phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió. Xem thêm Chú thích 1.

b) Các phép đo phải được thực hiện để ít nhất 15 chuỗi thời gian 10 min của phép đo điện áp và dòng điện tức thời (năm thử nghiệm và ba pha) được thu thập cho từng bin tốc độ gió 1 m/s giữa tốc độ gió đóng mạch và 15 m/s. Do đó, tốc độ gió được đo là giá trị trung bình trong 10 min.

c) Tốc độ gió phải được đo theo 7.1.3.

d) Các thao tác đóng cắt được loại trừ, ngoại trừ, ví dụ như đóng cắt tụ điện xảy ra trong khi tuabin gió vận hành liên tục.

Nháy điện áp trong khi thử nghiệm phải được ghi vào báo cáo. Nháy điện áp phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió và theo IEC 61000-4-15. Xem thêm Chú thích ở 7.3.1.

Các phép đo được thực hiện với bố trí đo như quy định trên Hình 3 và bằng cách đặt máy biến điện áp và dòng điện và một thiết bị đo gió có quy định kỹ thuật theo Bảng 2. Tần số ngưỡng cắt của phép đo điện áp và dòng điện phải ít nhất là 400 Hz. Xem thêm Chú thích 2.

Các phép đo được xử lý để xác định hệ số nháy của tuabin gió là hàm của góc pha trở kháng mạng và phân bố tốc độ gió. Việc này phải được thực hiện bằng cách lặp lại quy trình dưới đây cho từng góc pha trở kháng mạng và phân bố tốc độ gió quy định ở 6.3.2.

Đầu tiên, hệ số nháy cho từng tập hợp chuỗi thời gian điện áp-dòng điện đo được trong 10 min phải được xác định. Quy trình này được cho trong các bước từ 1) đến 3) dưới đây.

1) Chuỗi thời gian đo được phải được kết hợp với công thức (1) để cho chuỗi thời gian điện áp của u_fic(t).

2) Chuỗi thời gian điện áp của u_fic(t) là đầu vào đối với thuật toán nháy phù hợp với IEC 61000-4-15 để cho một giá trị phát xạ nháy P_st,fic trên lưới điện giả định đối với từng chuỗi thời gian 10 min.

3) Hệ số nháy phải được xác định cho từng giá trị phát xạ nháy bằng cách áp dụng công thức (6):

trong đó

S_n  là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió;

S_k,fic  là công suất biểu kiến ngắn mạch của lưới điện giả định.

Xem thêm Chú thích 3.

Thứ hai, hệ số gia trọng phải được xác định cho từng bin tốc độ gió để tính tỷ lệ tần suất xuất hiện hệ số nháy đo được để ứng với phân bố tốc độ gió giả thiết. Quy trình tìm hệ số gia trọng được mô tả ở các bước từ 4) đến 6) dưới đây.

4) Như quy định ở 6.3.2, tần suất xuất hiện giả thiết f_y,i của tốc độ gió trong bin tốc độ gió thứ i phải tương ứng với phân bố Rayleigh, tức là;

trong đó

v_i điểm giữa của bin tốc độ gió thứ i (m/s);

v_a tốc độ gió trung bình hàng năm (m/s).

5) Tần suất xuất hiện thực của hệ số nháy đo được trong bin tốc độ gió thứ i được cho bởi công thức:

trong đó

N_m,i  số các giá trị hệ số nháy đo được trong phạm vi bin tốc độ gió thứ i;

N_m  tổng số các giá trị hệ số nháy đo được.

6) Hệ số gia trọng phải được xác định cho mỗi 1 m/s bin tốc độ gió giữa v_cut-in và 15 m/s bằng cách thêm các giá trị tính được của f_y,i và f_m,i trong công thức (9) dưới đây:

Cuối cùng, phân bố tích lũy gia trọng của các giá trị nháy đo được phải được tìm thấy, và hệ số nháy c(ψ_k,v_a) phải được xác định là phân vị thứ 99 của phân bố này (xem Chú thích 4 và 5). Quy trình này được cho ở bước thứ 7) và 8) dưới đây:

7) Phân bố tích lũy gia trọng của các giá trị hệ số nháy được cho trong công thức (10) dưới đây:

trong đó

N_m,i,c  số các giá trị hệ số nháy nhỏ hơn x trong phạm vi bin tốc độ gió thứ i;

N_bin  tổng số bin tuabin gió giữa v_cut-in và 15 m/s

8) Hệ số nháy phải được xác định là phân vị thứ 99 của phân bố tích lũy gia trọng của các giá trị hệ số nháy. Việc này phải được thực hiện bằng cách tính Pr(c và đọc phân vị thứ 99 từ đó.

Các bước theo quy trình ở trên từ bước 4) đến bước 8) được minh họa cụ thể hơn ở Điều B.3.

Theo IEC 61000-3-7, phát xạ nháy dài hạn có thể được tính là trung bình bậc ba của 12 giá trị ngắn hạn liên tiếp. Giả thiết rằng phát xạ nháy từ tuabin gió là hàm của tốc độ gió, và các điều kiện gió đó vẫn duy trì trong thời gian 2 h thì 12 giá trị ngắn hạn liên tiếp được xem là bằng nhau. Vì vậy, đối với tuabin gió, hệ số phát xạ nháy dài hạn trở nên bằng với giá trị ngắn hạn.

CHÚ THÍCH 1: Nếu điện áp pha-trung tính không sẵn có thì điện áp pha-pha cần được đo và điện áp pha-trung tính được tính từ điện áp pha-pha đo được. Điện áp pha-trung tính có thể được tính từ điện áp pha-pha đo được theo công thức dưới đây:

trong đó

u₁, u₂ và u₃  là điện áp pha-trung tính tức thời;

u₁₂, u₃₁ và u₂₃ là điện áp pha-pha tức thời.

CHÚ THÍCH 2: Thuật toán nháy mô tả trong IEC 61000-4-15 đưa ra giá trị hiệu dụng của u_fic(t) thì biến thiên tần số ngưỡng cắt nhanh hơn 35 Hz. Tần số ngưỡng cắt nhỏ nhất là 400 Hz, tương ứng với tần số lấy mẫu nhỏ nhất là 800 Hz vẫn được yêu cầu cho các phép đo độ nháy trong vận hành liên tục theo tiêu chuẩn này. Các tính toán thử nghiệm chỉ ra rằng tần số lấy mẫu này là cần thiết để có được các kết quả nhất quán. Tần số lấy mẫu thấp hơn sẽ giảm độ chính xác của góc điện của điện áp cơ sở đo được α_m(t).

CHÚ THÍCH 3: Công thức xác định hệ số nháy được giải thích cụ thể hơn ở B.4.1.

CHÚ THÍCH 4: Phân vị thứ 99 được áp dụng do các giới hạn phát xạ nháy thường liên quan đến phân vị này.

CHÚ THÍCH 5: Như được quy định ở 6.3.2, c(ψ_k,v_a) cần được xác định đối với v_a = 6 m/s, 7,5 m/s, 8,5 m/s và 10 m/s tương ứng. Ngoài ra, như chỉ ra tại điều này, các phép đo chỉ yêu cầu đến 15 m/s. Giả thiết là tốc độ gió được phân bố Rayleigh, có thể tính là 15 m/s ứng với phân vị thứ 99 đối với v_a = 6 m/s, và thêm 96 %, 91 % và 83 % cho v_a = 7,5 m/s, 8,5 m/s và 10 m/s tương ứng. Vì vậy, mặc dù c(ψ_k,v_a) được xác định theo điều này là phân vị thứ 99 của bộ dữ liệu nhưng có thể đại diện cho các phân vị thấp hơn đối với phân bố tốc độ gió theo phân bố Rayleigh với v_a = 7,5 m/s, 8,5 m/s và 10 m/s. Việc này được giải thích cụ thể hơn tại Điều B.3. Tuy nhiên, nhận thấy rằng độ không đảm bảo của các phân vị thực tế không khẳng định các phép đo yêu cầu ở tốc độ gió lớn hơn để mở rộng bộ dữ liệu để đảm bảo phân vị thứ 99 cũng dùng cho v_a = 7,5 m/s, 8,5 m/s và 10 m/s vì việc này thường tăng đột ngột thời gian thử nghiệm yêu cầu. Tuy nhiên, điều này là để mở cho người sử dụng tiêu chuẩn này để thỏa thuận thêm các phép đo với v_a lớn hơn 15 m/s để cải thiện độ chính xác của c(ψ_k,v_a) đối với v_a = 6 m/s.

7.3.4  Thao tác đóng cắt

Dựa trên thông tin của nhà chế tạo, số lần thao tác đóng cắt lớn nhất, N_10m và N_120m phải được xác định cho từng kiểu thao tác đóng cắt quy định ở 6.3.3. Trong trường hợp nhà chế tạo tuabin gió không thể cung cấp các con số này hoặc nhà chế tạo không thể cung cấp đủ quy định kỹ thuật của hệ thống để cung cấp các con số thì giả thiết như sau:

a) Tuabin gió khởi động ở tốc độ gió đóng mạch: N_10m = 10 và N_120m = 120.

b) Tuabin gió khởi động ở tốc độ gió danh định hoặc tốc độ gió cao hơn: N_10m = 1 và N_120m = 12.

c) Trường hợp thao tác xấu nhất giữa các máy phát: N_10m = 10 và N_120m = 120.

Các phép đo, mô phỏng và tính toán tiếp theo phải được chuẩn bị để xác định hệ số thay đổi điện áp k_u(ψ_k), và hệ số bước nháy k_f(ψ_k) cho từng kiểu thao tác đóng cắt quy định ở 6.3.3.

Điều này đưa ra quy trình chi tiết, thông tin được nêu ở Điều B.2.

Trong khi từng điểm 6.3.3 a) và 6.3.3 b) quy định một thao tác đóng cắt tại một tốc độ gió cụ thể thì nhiệm vụ của đánh giá viên là nhận biết các điều kiện ở 6.3.3 c). Việc này có thể thực hiện bằng cách đánh giá thiết kế của tuabin gió hoặc nếu không có đủ bằng chứng thì phải thực hiện các phép đo để nhận biết các điều kiện cho 6.3.3 c). Xem thêm Chú thích 1 ở 6.3.3.

Để xác định hệ số thay đổi điện áp k_u(ψ_k), và hệ số bước nháy k_f(ψ_k) phải chuẩn bị các phép đo sau đây:

i) Đo ba dòng điện pha tức thời và ba điện áp pha-trung tính tức thời tại đầu nối của tuabin gió.

ii) Thực hiện các phép đo trong một khoảng thời gian T_p đủ dài để đảm bảo kết thúc quá trình quá độ của thao tác đóng cắt nhưng được giới hạn để loại trừ các dao động về công suất có thể có do xoáy.

iii) Để chắc chắn rằng các kết quả đo là đại diện của các điều kiện bình thường trung bình, từng trường hợp cần được thực hiện 5 lần.

iv) Tốc độ gió phải được đo theo 7.1.3. Tốc độ gió trung bình trong 1 min trong quá trình đóng cắt phải nằm trong phạm vi tốc độ gió yêu cầu ± 2 m/s.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định trên Hình 3 và bằng cách đặt máy biến áp, máy biến dòng và thiết bị đo gió có quy định kỹ thuật theo Bảng 2. Tần số ngưỡng cắt của các phép đo điện áp và dòng điện tối thiểu phải là 1 500 Hz (xem Chú thích 1). Đối với tuabin gió sử dụng khởi động mềm hoặc giới hạn hiệu quả khác cho dòng điện khởi động thì máy biến dòng cần được định mức hai hoặc bốn lần dòng điện danh định. Đối với tuabin gió không có phương pháp giới hạn dòng điện khởi động thì máy biến dòng cần được định mức từ 10 đến 20 lần dòng điện danh định của tuabin gió.

Các phép đo phải được xử lý để xác định hệ số thay đổi điện áp và hệ số bước nháy. Việc này được thực hiện bằng cách áp dụng quy trình dưới đây.

1) Chuỗi thời gian đo được phải được kết hợp để cho chuỗi thời gian điện áp của u_fic(t).

2) Chuỗi thời gian điện áp mô phỏng của u_fic(t) được đưa vào thuật toán phù hợp với IEC 61000-4-15 để cho một giá trị phát xạ nháy P_st,fic trên lưới điện giả định đối với từng chuỗi thời gian của u_fic(t). Việc này sẽ cho 15 kết quả của P_st,fic cho từng trường hợp, tức là năm thử nghiệm và ba pha.

3) Hệ số bước nháy k_f(ψ_k) được tính theo công thức (11) dưới đây.

Xem thêm Chú thích 2 và 3.

4) Hệ số thay đổi điện áp k_u(ψ_k) được tính theo công thức (12) dưới đây.

Trong đó

U_{fic, min}  là giá trị hiệu dụng nhỏ nhất trong một giai đoạn của điện áp trên lưới điện giả định trong khi thao tác đóng cắt;

U_{fic, max}  là giá trị hiệu dụng lớn nhất trong một giai đoạn của điện áp trên lưới điện giả định trong khi thao tác đóng cắt.

Xem thêm Chú thích 4.

5) Hệ số bước nháy và hệ số thay đổi điện áp được xác định là giá trị trung bình của 15 giá trị.

CHÚ THÍCH 1: Tần số ngưỡng cắt cần tối thiểu là 1 500 Hz để chắc chắn rằng các hài dao động do “khởi động mềm” các linh kiện điện tử công suất được bao gồm đúng trong hệ số thay đổi điện áp và hệ số bước nháy. Xem thêm Chú thích 2 ở 7.3.3.

CHÚ THÍCH 2: Công thức xác định hệ số bước nháy được suy từ IEC 61000-3-3 như giải thích ở B.4.2.

CHÚ THÍCH 3: Hệ số nháy P_st,fic ở đây được đánh giá trong khoảng thời gian T_p.

CHÚ THÍCH 4: Công thức xác định hệ số thay đổi điện áp được giải thích cụ thể hơn ở B.4.3.

7.4  Hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn

Phát xạ hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn từ tuabin gió trong quá trình thao tác liên tục phải được đo sao cho các thành phần hài này có thể được đưa ra theo 6.4.

Kết quả phải dựa trên thời gian quan sát 10 min cho từng bin công suất tác dụng (tức là các điểm giữa bin 0, 10, 20, ..., 100 % P_n như chỉ ra ở 6.4) và phải cho các trường hợp có méo tối thiểu từ lưới. Quy trình đo phải thích hợp cho tuabin gió, tức là trong trường hợp độ lớn của hài dòng điện được sinh ra có thể trong thời gian vài giây.

Các phép đo có ảnh hưởng rõ rệt bởi nhiễu nền của lưới phải được loại trừ.

Tối thiểu chín chuỗi thời gian 10 min của phép đo dòng điện tức thời (ba thử nghiệm và ba pha) phải được thu thập cho từng bin công suất 10 %.

Các phép đo và phân nhóm các thành phần phổ phải được thực hiện theo IEC 61000-4-7. Việc chọn phương pháp nhóm nhằm phản ánh rằng các phép đo được thực hiện trên nguồn dao dộng. Áp dụng cấp chính xác 1 như xác định trong IEC 61000-4-7.

Khuyến cáo sử dụng cửa sổ 10 chu kỳ đối với hệ thống 50 Hz và 12 chu kỳ đối với hệ thống 60 Hz. Cỡ cửa sổ phải được nêu trong báo cáo thử nghiệm (xem Phụ lục A).

Dòng điện hài thấp hơn 0,1 % I_n của các bậc hài không cần ghi vào báo cáo.

Biến đổi Fourier rời rạc (DFT) được áp dụng cho từng dòng điện đo được với gia số chữ nhật, tức là hàm gia số không đặc biệt (Hanning, Hamming, v.v...) phải được áp dụng cho chuỗi thời gian được đo. Công suất tác dụng phải được đánh giá trong cùng cửa sổ thời gian như các hài.

Thành phần hài dòng điện đối với các tần số đến 50 lần tần số lưới cơ bản phải được phân nhóm nhỏ như nêu ở 5.6 của IEC 61000-4-7:2002. Xem Chú thích.

Méo dòng điện hài tổng (THC) được tính theo công thức (13):

trong đó:

I_h  dòng điện hài hiệu dụng được phân nhóm nhỏ của hài bậc h;

I_n  dòng điện danh định của tuabin gió.

Thành phần hài trung gian nhỏ hơn 2 kHz phải được phân nhóm nhỏ theo Phụ lục A của IEC 61000-4-7:2002 (công thức (A3) và (A4) ứng với hệ thống 50 Hz và 60 Hz).

Thành phần hài tần số cao hơn, tức là thành phần dòng điện 2 kHz đến 9 kHz phải được đo và phân nhóm theo Phụ lục B của IEC 61000-4-7:2002 (công thức (B.1)). Đầu ra của DFT ban đầu phải được nhóm trong băng tần 200 Hz.

Trung bình 10 min của từng băng tần (tức là từng hài, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn đã phân nhóm nhỏ) phải được tính cho từng chuỗi thời gian 10 min và tiếp theo là trung bình 10 min tối đa của từng băng tần trong từng bin công suất 10 % phải được ghi vào báo cáo.

Hài điện áp trong khi thử nghiệm phải được ghi vào báo cáo. Hài điện áp được đo tại các đầu nối của tuabin gió và theo IEC 61000-4-7. Tối thiểu, các giá trị trung bình trong 10 min của méo hài điện áp tổng phải được ghi vào báo cáo.

CHÚ THÍCH: Điều 5.6 của IEC 61000-4-7 là về hài điện áp. Quy trình phân nhóm vẫn được khuyến cáo để đánh giá hài dòng điện của nguồn dao động như tuabin gió.

7.5  Đáp ứng khi sụt áp tạm thời

Đáp ứng của tuabin gió khi sụt áp tạm thời được quy định trong Bảng 1 phải được đo để có thể như được nêu theo 6.5. Đáp ứng được nêu phải bao gồm chuỗi thời gian của công suất tác dụng, công suất phản khác, dòng điện tác dụng, dòng điện phản kháng và điện áp trên các đầu nối của tuabin gió trong thời gian ngay trước khi sụt áp và cho đến khi ảnh hưởng của sụt áp bị loại bỏ. Chế độ vận hành của tuabin gió và tốc độ gió trung bình trong 10 min phải được xác định.

Công suất phản kháng, dòng điện tác dụng, dòng điện phản kháng và điện áp phải được cho đối với từng giai đoạn (50 Hz hoặc 60 Hz) và phải được đo như thành phần thứ tự thuận - xem Phụ lục C.

Thử nghiệm phải được thực hiện cho tuabin gió vận hành ở a) từ 0,1 P_n đến 0,3 P_n và b) lớn hơn 0,9 P_n.

Thử nghiệm phải được thực hiện sử dụng, ví dụ như thể hiện trên Hình 5. Sụt áp được tạo ra bằng bộ mô phỏng ngắn mạch nối ba pha hoặc hai pha với đất thông qua một trở kháng, hoặc nối ba pha hoặc hai pha với nhau thông qua một trở kháng.

Hình 5 - Hệ thống với bộ mô phỏng ngắn mạch dùng cho thử nghiệm đáp ứng của tuabin gió khi sụt áp tạm thời

Trở kháng Z₁ để hạn chế ảnh hưởng của ngắn mạch trên phía lưới. Cỡ của trở kháng cần được chọn sao cho thử nghiệm sụt áp không tạo ra tình huống không chấp nhận được ở phía lưới và đồng thời không ảnh hưởng đáng kể đến đáp tuyến quá độ của tuabin gió. Mạch nhánh của Z1 có thể được đưa vào trước và sau khi sụt áp.

Sụt áp được tạo ra bằng cách nối trở kháng Z₂ bằng chuyển mạch S. Cỡ của Z₂ phải được điều chỉnh để có độ lớn điện áp quy định trong Bảng 1 khi không nối tuabin gió.

Giá trị trở kháng Z₁ và Z₂ sử dụng cho thử nghiệm phải được nêu trong bản mô tả thiết bị thử nghiệm.

Chuyển mạch S phải có khả năng điều khiển chính xác thời gian giữa việc nối và ngắt Z₂ và cho tất cả ba pha hoặc hai pha. Chuyển mạch này có thể, ví dụ là ngắt mạch cơ khí hoặc thiết bị điện tử công suất.

Độ lớn của điện áp quy định ở Bảng 1 có thể bị ảnh hưởng bởi vận hành của tuabin gió nhưng được xác định cho tuabin gió không nối vào bố trí thử nghiệm như trên Hình 5. Với tuabin gió không được đấu nối, sụt áp phải nằm trong hình được chỉ ra trên Hình 6. Thời gian sụt áp được đo từ khi đóng đến khi mở chuyển mạch S. Dung sai về thời gian đã bao gồm để tính dung sai trong khi thao tác chuyển mạch S và điện áp thứ tự thuận không giảm hoặc tăng đồng thời mà theo đường dốc.

Hình 6 - Dung sai của sụt áp

CHÚ THÍCH: Thử nghiệm cần được thực hiện tại a) từ 0,1 P_n đến 0,3 P_n để có đáp ứng ở chế độ vận hành thông dụng nhất (tùy thuộc vào tuabin gió) và b) lớn hơn 0,9 P_n để có đáp ứng ở điều kiện khắc nghiệt nhất.

7.6  Công suất tác dụng

7.6.1  Công suất đo được lớn nhất

Công suất đo được lớn nhất phải được đo sao cho nó có thể được xác định theo 6.6.1 là giá trị trung bình trong 600 s, P₆₀₀, giá trị trung bình trong 60 s, P₆₀ và giá trị trung bình trong 0,20 s, P_0,2 theo quy trình sau:

• Lấy mẫu cho phép đo chỉ trong vận hành liên tục.

• Công suất tác dụng phải được đo trên các đầu nối của tuabin gió.

• Thực hiện phép đo sao cho ít nhất năm chuỗi thời gian 10 min của công suất được thu thập cho từng bin tốc độ gió 1 m/s từ tốc độ gió đóng mạch đến 15 m/s.

• Tốc độ gió được đo là các giá trị trung bình trong 10 min và theo 7.1.3.

• Công suất đo được phải được chuyển đổi sang dữ liệu trung bình 0,2 s và dữ liệu trung bình 60 s bằng cách lấy trung bình khối.

• P_0,2 phải được xác định là giá trị trung bình 0,2 s có hiệu lực được ghi lại trong thời gian đo.

• P₆₀ phải được xác định là giá trị trung bình 60 s có hiệu lực được ghi lại trong thời gian đo.

• P₆₀₀ phải được xác định là giá trị trung bình 600 s có hiệu lực được ghi lại trong thời gian đo.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp, máy biến dòng và thiết bị đo gió có quy định kỹ thuật theo Bảng 2.

Dải đo đầy đủ để đo dòng điện bằng hai lần dòng điện danh định của tuabin gió.

7.6.2  Giới hạn tốc độ thay đổi công suất

Giới hạn tốc độ thay đổi công suất phải được thử nghiệm để có thể đặc trưng theo 6.6.2. Áp dụng quy trình sau đây:

• Tuabin gió phải được khởi động từ lúc đứng yên.

• Tốc độ thay đổi công suất được đặt đến 10 % công suất danh định trong một phút.

• Thử nghiệm phải được thực hiện đến 10 min sau khi tuabin gió được nối lưới.

• Công suất ra tác dụng sẵn có trong toàn bộ thử nghiệm phải tối thiểu là 50 % công suất danh định.

• Công suất tác dụng phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió.

• Kết quả thử nghiệm phải được ghi vào báo cáo là dữ liệu trung bình 0,2 s.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp, máy biến dòng và thiết bị đo gió có quy định kỹ thuật theo Bảng 2. Tốc độ gió phải được quy định là đồ thị chuỗi thời gian với dữ liệu 1 Hz trong thời gian thử nghiệm.

Công suất ra tác dụng khả dụng được đọc từ hệ thống điều khiển tuabin gió hoặc nếu hệ thống điều khiển tuabin gió không có sẵn thì có thể sử dụng giá trị xấp xỉ dựa trên tốc độ tuabin gió đo được kết hợp với đường cong công suất của tuabin gió.

7.6.3  Điều khiển điểm đặt

Điều khiển điểm đặt công suất tác dụng phải được thử nghiệm để có thể đặc trưng theo 6.6.3. Áp dụng quy trình sau đây:

• Thử nghiệm phải được thực hiện trong thời gian thử nghiệm 10 min.

• Làm mất hiệu lực việc giới hạn tốc độ thay đổi công suất trong khi thử nghiệm để đảm bảo đáp ứng nhanh nhất có thể.

• Tín hiệu điểm đặt giảm từ 100 % về 20 % theo các bước 20 % với thời gian vận hành 2 min ở từng giá trị điểm đặt, tức là theo Hình 1.

• Công suất ra tác dụng sẵn có trong toàn bộ thử nghiệm phải tối thiểu là 90 % công suất danh định.

• Công suất tác dụng phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió.

• Kết quả thử nghiệm phải được ghi vào báo cáo là dữ liệu trung bình 0,2 s.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp, máy biến dòng và thiết bị đo gió có quy định kỹ thuật theo Bảng 2. Tốc độ gió phải được quy định là đồ thị chuỗi thời gian với dữ liệu 1 Hz trong thời gian thử nghiệm.

Công suất ra tác dụng khả dụng được đọc từ hệ thống điều khiển tuabin gió hoặc nếu hệ thống điểu khiển tuabin gió không có sẵn thì có thể sử dụng giá trị xấp xỉ dựa trên tốc độ tuabin gió đo được kết hợp với đường cong công suất của tuabin gió.

7.7  Công suất phản kháng

7.7.1  Dung lượng công suất phản kháng

Công suất phản kháng lớn nhất của cuộn cảm và công suất phản kháng lớn nhất của tụ điện phải được đo để có thể công bố theo 6.7.1.

• Đối với phép đo công suất phản kháng lớn nhất của cuộn cảm, tuabin gió được đặt ở chế độ vận hành cho công suất phản kháng lớn nhất của cuộn cảm trong toàn bộ dải công suất.

• Đối với phép đo công suất phản kháng lớn nhất của tụ điện, tuabin gió được đặt ở chế độ vận hành cho công suất phản kháng lớn nhất của tụ điện trong toàn bộ dải công suất.

Đối với từng chế độ trong hai chế độ đặt, áp dụng quy trình sau:

• Lấy mẫu cho phép đo chỉ trong vận hành liên tục.

• Công suất tác dụng và phản kháng phải được đo trên các đầu nối của tuabin gió.

• Thực hiện phép đo sao cho ít nhất ba mươi chuỗi thời gian 10 min của công suất tác dụng và phản kháng được thu thập cho từng bin công suất 10 %.

• Dữ liệu lấy mẫu phải được chuyển đổi sang dữ liệu trung bình 1 min bằng cách lấy trung bình khối cho từng giai đoạn 1 min.

• Dữ liệu trung bình 1 min phải được sắp xếp theo phương pháp bin để công suất phản kháng có thể được xác định là các giá trị bin trung bình trong Bảng ở 0, 10, ...90, 100 % công suất danh định. Ở đây, 0,10, ...90,100 % là các điểm giữa của bin công suất tác dụng.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp và máy biến dòng có quy định kỹ thuật theo Bảng 2.

7.7.2  Điều khiển điểm đặt

Điều khiển công suất phản kháng bằng giá trị điểm đặt phải được đo để có thể công bố theo 6.7.2.

Đối với phép đo tại điểm đặt của công suất phản kháng = 0, áp dụng quy trình sau:

• Lấy mẫu cho phép đo chỉ trong vận hành liên tục.

• Công suất tác dụng và phản kháng phải được đo trên các đầu nối của tuabin gió.

• Thực hiện phép đo sao cho ít nhất ba mươi chuỗi thời gian 10 min của công suất tác dụng và phản kháng được thu thập cho từng bin công suất 10 %.

• Dữ liệu lấy mẫu phải được chuyển đổi sang dữ liệu trung bình 1 min bằng cách lấy trung bình khối cho từng giai đoạn 1 min.

• Dữ liệu trung bình 1 min phải được sắp xếp theo phương pháp bin để công suất phản kháng có thể được xác định là các giá trị bin trung bình trong Bảng ở 0, 10, ...90, 100 % công suất danh định. Ở đây, 0,10, ...90,100 % là các điểm giữa của bin công suất tác dụng.

Đối với phép đo trong khi thay đổi công suất phản kháng theo bước, áp dụng quy trình sau:

• Lấy mẫu cho phép đo chỉ trong vận hành liên tục.

• Công suất tác dụng và phản kháng phải được đo trên các đầu nối của tuabin gió.

• Công suất ra tác dụng phải xấp xỉ 50 % công suất danh định.

• Dữ liệu lấy mẫu đối với công suất phản kháng phải là dữ liệu trung bình 0,2 s.

• Điểm đặt của công suất phản kháng phải được thay đổi theo Hình 2.

• Công suất phản kháng đo được phải được thể hiện bằng đồ thị là dữ liệu 0,2 s cùng với giá trị điểm đặt công suất phản kháng.

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp và máy biến dòng có quy định kỹ thuật theo Bảng 2.

7.8  Bảo vệ lưới

Mức bảo vệ và thời gian ngắt đấu nối của tuabin gió phải được xác định đối với quá điện áp và điện áp thấp và quá tần số và tần số thấp. Việc này phải được thực hiện bằng cách sử dụng nguồn điện áp ba pha riêng rẽ có thay đổi điện áp và tần số và cấp điện cho bộ điều khiển tuabin gió. Mức bảo vệ điểm đặt và thời gian ngắt đấu nối của bộ điều khiển tuabin gió cũng được quy định. Vì lý do an toàn, các phép đo về bảo vệ lưới được thực hiện trong khi máy phát của tuabin gió không hoạt động.

Áp dụng quy trình dưới đây để xác định các mức bảo vệ:

• Mức bảo vệ điện áp thấp, U_under:

Điện áp của nguồn cấp điện áp ba pha riêng rẽ được giảm ở cả ba pha từ 100 % điện áp danh nghĩa tại tần số danh nghĩa theo các bước 1 % điện áp danh nghĩa cho đến khi ngắt đấu nối tuabin gió. Từng bước phải được thực hiện tối thiểu 20 s.

• Mức bảo vệ quá điện áp, U_over:

Điện áp của nguồn cấp điện áp ba pha riêng rẽ được tăng ở cả ba pha từ 100 % điện áp danh nghĩa tại tần số danh nghĩa theo các bước 1 % điện áp danh nghĩa cho đến khi ngắt đấu nối tuabin gió. Từng bước phải được thực hiện tối thiểu 20 s.

• Mức bảo vệ tần số thấp, f_under:

Tần số của nguồn cấp điện áp ba pha riêng rẽ được giảm từ 100 % tần số danh nghĩa ở điện áp danh nghĩa theo các bước 0,1 Hz cho đến khi ngắt đấu nối tuabin gió. Từng bước phải được thực hiện tối thiểu 20 s.

• Mức bảo vệ quá tần số, f_over:

Tần số của nguồn cấp điện áp ba pha riêng rẽ được tăng từ 100 % tần số danh nghĩa ở điện áp danh nghĩa theo các bước 0,1 Hz cho đến khi ngắt đấu nối tuabin gió. Từng bước phải được thực hiện tối thiểu 20 s.

Để xác định thời gian ngắt đấu nối, áp dụng quy trình sau đây:

• Thời gian ngắt của tuabin gió phải được xác định từ tờ dữ liệu của tuabin gió hoặc bằng phép đo thời gian ngắt.

• Thời gian ngắt là khoảng thời gian từ khi bắt đầu bước điện áp cho đến khi tuabin gió ngắt đấu nối.

• Điện áp thấp:

Bước điện áp từ điện áp danh nghĩa đến U_under - 5 % điện áp danh nghĩa phải được đưa vào bộ ngắt mạch tuabin gió bằng nguồn điện áp riêng rẽ.

• Quá điện áp:

Bước điện áp từ điện áp danh nghĩa đến U_over + 5 % điện áp danh nghĩa phải được đưa vào bộ ngắt mạch tuabin gió bằng nguồn điện áp riêng rẽ.

• Quá tần số:

Bước tần số từ tần số danh nghĩa đến f_over + 1 Hz phải được đưa vào bộ ngắt mạch tuabin gió bằng nguồn điện áp riêng rẽ.

• Tần số thấp:

Bước tần số từ tần số danh nghĩa đến f_over - 1 Hz phải được đưa vào bộ ngắt mạch tuabin gió bằng nguồn điện áp riêng rẽ.

7.9  Thời gian đấu nối lại

Thời gian đấu nối lại phải được thử nghiệm để được đặc trưng theo 6.9. Áp dụng quy trình sau đây:

• Thử nghiệm phải được thực hiện mỗi lần cho từng thời gian sự cố lưới trong 3 lần sự cố lưới quy định ở 6.9.

• Tốc độ gió trung bình phải lớn hơn 10 m/s trong thời gian đấu nối lại.

• Lưới được ngắt ra khỏi tuabin gió bằng cách mở bộ ngắt mạch trên lưới. Bộ ngắt mạch thường là bộ ngắt mạch trung áp nối tuabin gió với hệ thống thu gom điện năng. Việc mở bộ ngắt mạch phải được thực hiện trong khi tuabin gió đang vận hành. Lưới được nối lại với tuabin gió bằng cách đóng bộ ngắt mạch.

• Thời gian sự cố là thời gian trong khoảng mở và đóng bộ ngắt mạch. Bộ ngắt mạch thường phải thao tác bằng tay, và thử nghiệm viên cần đảm bảo rằng thời gian sự cố lưới như được quy định với dung sai ± 1 s.

• Công suất tác dụng phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió.

• Điện áp phải được đo tại các đầu nối của tuabin gió.

• Kết quả thử nghiệm được ghi vào báo cáo dựa trên dữ liệu trung bình 0,2 s của công suất và điện áp. Dựa trên công suất và điện áp đo được, thời gian đấu nối lại được xác định bắt đầu từ thời gian khi điện áp trở về mức bình thường của nó (trong khoảng từ 0,9 đến 1,1 pu) đến thời gian mà tuabin gió bắt đầu tạo ra công suất (P > 0).

Các phép đo phải được thực hiện với bố trí đo như quy định ở Hình 3 và bằng cách sử dụng máy biến áp và máy biến dòng có quy định kỹ thuật theo Bảng 2.

8  Đánh giá chất lượng điện năng

8.1  Yêu cầu chung

Điều này nêu phương pháp đánh giá chất lượng điện năng kỳ vọng từ tuabin gió hoặc nhóm tuabin gió khi được lắp đặt tại vị trí quy định, và để cho phép các kết quả cần so sánh với các yêu cầu trong tiêu chuẩn.

Nếu nhà vận hành mạng lưới điện và cơ quan quản lý có thẩm quyền áp dụng yêu cầu của riêng họ thay cho hoặc bổ sung cho các tiêu chuẩn thì nguyên tắc của điều này vẫn có thể được sử dụng để làm hướng dẫn.

Phương pháp đánh giá phù hợp với các yêu cầu về chất lượng điện năng có hiệu lực cho tuabin gió với điểm ghép nối chung trung áp hoặc cao áp trong hệ thống điện có tần số không đổi trong phạm vi ± 1 Hz, và khả năng điều chỉnh đủ giá trị công suất tác dụng và phản kháng. Trong những trường hợp khác, nguyên tắc để đánh giá sự phù hợp với các yêu cầu chất lượng điện năng vẫn được sử dụng làm hướng dẫn.

8.2  Dao động điện áp

8.2.1  Yêu cầu chung

Phát xạ nháy từ hệ thống lắp đặt tuabin gió phải được giới hạn để phù hợp với các giới hạn phát xạ nháy như xác định theo công thức (15) và (16) dưới đây.

trong đó:

P_st và P_lt là phát xạ nháy ngắn hạn và dài hạn từ hệ thống lắp đặt tuabin gió;

E_Psti và E_Plti là giới hạn phát xạ nháy ngắn hạn và dài hạn từ điểm ghép nối chung liên quan.

Ngoài ra, sự thay đổi điện áp tương đối do hệ thống lắp đặt tuabin gió được giới hạn theo công thức (17) dưới đây:

trong đó

Phương pháp khuyến cáo để đánh giá các giới hạn phát xạ nháy và sự thay đổi điện áp cho phép lớn nhất đối với hệ thống lắp đặt ở mức điện áp trung bình và điện áp cao được nêu trong IEC 61000-3-7.

Quy trình nêu trong các điều tiếp theo được khuyến cáo để đánh giá phát xạ nháy và sự thay đổi điện áp tương đối do hệ thống lắp đặt tuabin gió.

8.2.2  Vận hành liên tục

Phát xạ nháy phân vị thứ 99 từ một tuabin gió đơn lẻ trong khi vận hành liên tục được tính theo công thức (18) như sau:

trong đó

c(ψ_k,v_a) là hệ số nháy của tuabin gió đối với góc pha trở kháng mạng cho trước, ψ_k tại điểm ghép nối chung và đối với tốc độ gió trung bình hàng năm cho trước, v_a ở độ cao hub của tuabin gió tại vị trí lắp đặt;

S_n là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió;

S_k là công suất biểu kiến ngắn mạch tại điểm ghép nối chung.

Hệ số nháy của tuabin gió đối với ψ_k và v_a thực tại vị trí lắp đặt, có thể được cho trong Bảng dữ liệu được suy ra từ kết quả của các phép đo mô tả tại 7.3.3 bằng cách áp dụng nội suy tuyến tính.

Trong trường hợp nhiều tuabin gió được nối vào điểm ghép nối chung, phát xạ nháy từ toàn bộ tuabin gió này có thể được ước tính theo công thức (19) sau đây:

trong đó

c_i(ψ_k,v_a) là hệ số nháy của tuabin gió riêng rẽ;

S_n,i là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió riêng rẽ;

N_wt là số tuabin gió nối vào điểm ghép nối chung.

8.2.3  Thao tác đóng cắt

Phát xạ nháy do thao tác đóng cắt của một tuabin gió đơn lẻ được ước tính theo công thức (20) và (21) dưới đây.

trong đó k_f(ψ_k) là hệ số bước nháy của tuabin gió đối với ψ_k cho trước tại điểm ghép nối chung. Xem thêm Chú thích 1.

Hệ số bước nháy của tuabin gió đối với ψ_k thực tại vị trí lắp đặt có thể được cho trong Bảng dữ liệu được suy ra từ kết quả của các phép đo mô tả tại 7.3.4 bằng cách áp dụng nội suy tuyến tính.

Trong trường hợp nhiều tuabin gió được nối vào điểm ghép nối chung, phát xạ nháy từ toàn bộ tuabin gió này có thể được ước tính theo công thức (22) và (23) dưới đây.

trong đó

N_10m,i và N_120m,i tương ứng là số thao tác đóng cắt của tuabin gió riêng rẽ trong giai đoạn 10 min và 2 h.

k_f,i(ψk) là hệ số bước nháy của tuabin gió riêng rẽ;

S_n,i là công suất biểu kiến danh định của tuabin gió riêng rẽ. Xem thêm Chú thích 2.

Nếu có hệ thống điều khiển tổng thể cùng với hệ thống lắp đặt tuabin gió giới hạn tổng số thao tác đóng cắt thì cần thực hiện biện pháp thích hợp để thêm vào ảnh hưởng này.

Sự thay đổi điện áp tương đối do thao tác đóng cắt của một tuabin gió đơn lẻ được tính theo công thức (24) dưới đây:

trong đó

d là hệ số thay đổi điện áp tương đối, tính bằng %.

k_u(ψ_k) là hệ số thay đổi điện áp của tuabin gió với ψ_k cho trước tại điểm ghép nối chung.

Hệ số thay đổi điện áp của tuabin gió đối với ψ_k thực tại vị trí lắp đặt có thể được cho trong Bảng dữ liệu được suy ra từ kết quả của các phép đo mô tả tại 7.3.4 bằng cách áp dụng nội suy tuyến tính.

Trong trường hợp nhiều tuabin gió được nối vào điểm ghép nối chung thì vẫn ít có khả năng ngay cả khi hai trong số các tuabin này có thao tác đóng cắt đồng thời. Vì vậy, không cần tính đến ảnh hưởng tổng thể để đánh giá sự thay đổi điện áp tương đối của hệ thống lắp đặt tuabin gió gồm có nhiều tuabin gió.

CHÚ THÍCH 1: Công thức (20) và (21) có thể được suy ra từ B.4.2 với thời gian quan sát là 600 s và 7 200 s tương ứng.

CHÚ THÍCH 2: Công thức (22) và (23) có thể được suy ra từ công thức (20) và (21) mặc dù bao gồm tổng số tuabin gió nối vào điểm ghép nối chung. Tổng này được điều chỉnh do phần quá độ của thao tác đóng cắt, tức là phần góp phần đáng kể vào phát xạ nháy, thường xảy ra trong thời gian ngắn.

8.3  Hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn

Hài dòng điện phải được giới hạn ở mức độ cần thiết để tránh các điện áp hài không chấp nhận được tại điểm ghép nối chung.

Giới hạn áp dụng cho phát xạ hài có thể tìm bằng cách áp dụng hướng dẫn nêu trong IEC 61000-3-6.

IEC 61000-3-6 đưa ra hướng dẫn để tính méo hài dòng điện tổng từ tải. Áp dụng hướng dẫn này, hài dòng điện tại điểm ghép nối chung do hệ thống lắp đặt tuabin gió với nhiều tuabin gió có thể được tính theo công thức (25) sau đây:

trong đó

N_wt  số tuabin gió nối vào điểm ghép nối chung;

I_hƩ  dòng điện méo hài thứ tự h tại điểm ghép nối chung;

n_i  tỷ số máy biến áp tại tuabin gió thứ i;

I_h,i  dòng điện méo hài thứ tự h của tuabin gió thứ i;

β  lũy thừa bằng giá trị cần chọn theo Bảng 3 và các điểm dưới đây.

Bảng 3 - Quy định kỹ thuật về lũy thừa theo IEC 61000-3-6

Nếu các tuabin gió như nhau và chuỗi bộ chuyển đổi của chúng có thể hoán đổi nhau thì các hài có khả năng đồng pha và phải sử dụng β = 1 cho tất cả các bậc hài.

Công thức (25) không tính đến việc sử dụng máy biến áp có các nhóm vectơ khác nhau, có thể triệt tiêu các hài riêng rẽ. Nếu trường hợp này xảy ra thì cần có đủ biện pháp để tính đến ảnh hưởng này.

Công thức (25) có thể cũng được áp dụng cho các hài dòng điện trung gian và thành phần tần số cao hơn. Vì hài dòng điện trung gian và thành phần tần số cao hơn được giả thiết là không tương quan nên khuyến cáo sử dụng β = 2 trong công thức (25) để tính tổng của chúng.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Ví dụ về biểu mẫu báo cáo

Phụ lục này đưa ra biểu mẫu khuyến nghị để báo cáo kết quả thử nghiệm đặc trưng hóa các thông số chất lượng điện năng của tuabin gió. Đánh giá viên cần điền vào các ô để trống và thêm đồ thị tại các Hình.

Báo cáo kết quả thử nghiệm chất lượng điện năng của tuabin gió

Các đặc tính được báo cáo có hiệu lực cho kết cấu cụ thể của một kiểu tuabin gió được đánh giá. Các kết cấu khác, kể cả thay đổi thông số điều khiển làm cho tuabin gió đáp ứng khác về chất lượng điện năng đều yêu cầu đánh giá riêng.

Tuabin gió được nhận biết ở trên đã được thử nghiệm theo TCVN 10687-21 (IEC 61400-21). Dữ liệu chung của tuabin gió được cho như dưới đây.

Báo cáo thử nghiệm này đi kèm các tài liệu quy định dưới đây.

Thông số đặc trưng được xác định khác với các thông số được nêu trong tiêu chuẩn này được ghi lại. Các thông số này bao gồm thông số được tính toán thay vì đo. Ngoài tiêu chuẩn này, (các) tài liệu mô tả (các) quy trình thay thế khác cũng được áp dụng.

Thông số đặc trưng thu được được nêu dưới đây.

A.1  Dữ liệu danh định của tuabin gió tại các đầu nối

A.2  Dao động điện áp

A.2.1  Vận hành liên tục

Chế độ vận hành của tuabin gió trong khi thử nghiệm là:

A.2.2  Thao tác đóng cắt

Chế độ vận hành của tuabin gió trong khi thử nghiệm là:

A.3  Hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn

Phát xạ hài dòng điện, hài trung gian và thành phần tần số cao hơn từ tuabin gió được xác định bằng phần trăm I_n đối với vận hành của tuabin gió trong phạm vi bin công suất 10, 20, …, 100 % P_n.

Chế độ vận hành của tuabin gió trong khi thử nghiệm là:

A.3.1  Hài

A.3.2  Hài trung gian