Bài giảng Giải tích hệ thống điện - Chương 3, Phần 1: Bù công suất phản kháng trên lưới điện

Chương VIII

BÙ CÔNG SUẤT PHẢN

KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN

Nội dung

 Vấn đề sụt áp trên lưới điện

 Các biện pháp khắc phục

 Bù công suất phản kháng trên lưới điện

 Ảnh hưởng của tụ bù đối với sụt áp

 Ảnh hưởng tụ bù đối với hệ số công suất tải

Trạm trung gian

Đường dây truyền tải trung gian

Trạm phân phối

Mạng phân phối sơ cấp

MBA phân phối

Mạng phân phối thứ cấp

Tổng quan

Phaàn lôùn caùc hoä tieâu thuï ngoaøi vieäc tieâu thuï coâng suaát taùc

duïng P, coøn tieâu thuï moät löôïng ñaùng keå coâng suaát phaûn

khaùng Q.

Ví duï: caùc ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä tieâu thuï nhieàu coâng

suaát phaûn khaùng nhaát: chieám töø 65-70% toång coâng suaát phaûn

khaùng tieâu thuï, sau ñoù ñeán maùy bieán aùp 20-25% vaø ñöôøng

daây taûi ñieän khoaûng 10%.

Keát quaû laø heä soá coâng suaát cosϕ cuûa phuï taûi giaûm thaáp do đoù

caùc ñöôøng daây cuûa maïng ñieän phaûi chuyeân taûi moät löôïng

coâng suaát phaûn khaùng lôùn treân maïng ñieän raát khoâng kinh teá:

- Gaây ra toån thaát coâng suaát taùc duïng treân caùc phaàn töû cuûa

maïng ñieän, möùc taêng ñoù khaù lôùn do ∆P tæ leä vôùi Q².

P²+ Q²

∆P =

R

2

U_ñm

4

- Gaây ra toån thaát ñieän aùp :

PR + QX

∆U =

= ∆U_P+ ∆U_Q

U_ñm

Trong ñoù :

∆U_P: Toån thaát ñieän aùp do coâng suaát taùc duïng.

∆U_q: Toån thaát ñieän aùp do coâng suaát khaùng

Ñeå khaéc phuïc tình traïng treân ta phaûi quan taâm tröôùc heát ñeán

nhöõng bieän phaùp nhaèm naâng cao heä soá coâng suaát cuûa baûn

thaân caùc hoä tieâu thuï:

 Thay theá caùc ñoäng cô non taûi baèng ñoäng cô coù coâng suaát beù

hôn.(K_pt<0,45 neân thay, K_pt>0,7 khoâng neân thay)

 Haïn cheá laøm vieäc khoâng taûi cuûa ñoäng cô, duøng ñoäng cô ñoàng

boä thay theá ñoäng cô khoâng ñoàng boä ôû nhöõng nôi quaù trình

coâng ngheä cho pheùp

 Giaûm ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô baèng caùch ñoåi noái ∆-Y khi

K_pt<0,4 thì neân chuyeãn ñoåi)

5

Nhöõng bieän phaùp ñoù goùp phaàn quan troïng vaøo vieäc caûi

thieän heä soá coâng suaát, song cosϕ cuûa caùc hoä tieâu thuï vaãn

coøn thaáp so vôùi trò soá mong muoán töø 0,92-0,95; vì vaäy phaûi

aùp duïng theâm moät bieän phaùp khaùc ñeå vaän haønh kinh teá cho

maïng ñieän, ñoù laø ñaët caùc thieát bò phaùt ra coâng suaát phaûn

khaùng Q, ñieàu aùp, phaân boá laïi taûi ...

Hieän nay ñeå caûi thieän laïi ñieän aùp, ñeå giaûm toån hao

coâng suaát treân löôùi thöôøng duøng caùc loaïi thieát bò nhö tuï buø,

maùy buø ñoàng boä, maùy ñieàu aùp,... Vaø vieäc phaân boá thieát bò

buø naøy phaûi hôïp lyù, ñaûm baûo chi phí tính toaùn haøng naêm beù

nhaát lieân quan ñeán toån thaát ñieän naêng cho toaøn heä thoáng.

6

Nhöõng bieän phaùp ñoù goùp phaàn quan troïng vaøo vieäc caûi

thieän heä soá coâng suaát, song cosϕ cuûa caùc hoä tieâu thuï vaãn

coøn thaáp so vôùi trò soá mong muoán töø 0,92-0,95; vì vaäy phaûi

aùp duïng theâm moät bieän phaùp khaùc ñeå vaän haønh kinh teá cho

maïng ñieän, ñoù laø ñaët caùc thieát bò phaùt ra coâng suaát phaûn

khaùng Q, ñieàu aùp, phaân boá laïi taûi ...

Hieän nay ñeå caûi thieän laïi ñieän aùp, ñeå giaûm toån hao

coâng suaát treân löôùi thöôøng duøng caùc loaïi thieát bò nhö tuï buø,

maùy buø ñoàng boä, maùy ñieàu aùp,... Vaø vieäc phaân boá thieát bò

buø naøy phaûi hôïp lyù, ñaûm baûo chi phí tính toaùn haøng naêm beù

nhaát lieân quan ñeán toån thaát ñieän naêng cho toaøn heä thoáng.

7

I.Vaán ñeà sụt aùp treân löôùi:

Trong thöïc teá vieäc cung caáp ñieän treân löôùi phaân phoái luoân coù

söï khaùc bieät giöõa ñieän aùp töø nguoàn (caùc traïm bieán aùp trung

gian vaø phaân phoái) vaø ñieän aùp taïi caùc nuùt taûi khaùc nhau do

doøng taûi qua toång trôû trong cuûa maùy bieán aùp cuõng nhö toång

trôû ñöôøng daây gaây ra caùc suït aùp

8

f

Vnguon

V_T

δU

∆U

o

δ

m

ϕ

a

I.(X₀+X_N)

e

I

I.(R₀+X_N)

b

∆U

Tän thát âiãn ap

Ñoä suït aùp treân löôùi phaân phoái

9

Do ñieän aùp phaân phoái thay ñoåi treân suoát chieàu daøi ñöôøng daây

(hình veõ), do ñoù caùc phuï taûi phaûi chòu nhöõng thay ñoåi ñieän aùp

trong moät phaïm vi nhaát ñònh naøo ñoù.

LTC: Boä ñieàu chænh ñieän aùp döôùi taûi ñi keøm vôùi bieán aùp nguoàn.

Ñieän aùp taïi caùc taûi T1, T2, T3 phaân boá doïc naèm trong khoaûng

ñieän aùp qui ñònh

10

Tröôøng hôïp phuï taûi taêng hoaëc do nhu caàu phaùt trieån maø ñöôøng

daây phaân phoái phaûi keùo daøi theâm. Möùc thay ñoåi ñieän aùp khi ñoù coù

theå vöôït qua möùc qui ñònh (hình veõ). tính naêng cuõng nhö tuoåi thoï

caùc thieát bò seõ ñeàu bò aûnh höôûng.

Suït aùp taêng do phuï taûi taêng theâm vaø chieàu daøi phaùt tuyeán keùo daøi.

11

II.Caùc bieän phaùp khaéc phuïc suït aùp treân löôùi phaân

phoái:

Coù nhieàu bieän phaùp khaéc phuïc tình traïng suït aùp treân löôùi

phaân phoái. Sau ñaây laø moät soá bieän phaùp ñieån hình ñeå ñieàu

chænh ñieän aùp:

1. Ñieàu chænh ñieän aùp ngay taïi maùy phaùt.

2. Söû duïng thieát bò ñieàu chænh ñieän aùp löôùi taûi taïi caùc traïm phaân

phoái.

3. Ñaët tuï buø taïi caùc traïm phaân phoái.

4. Phaân boá ñeàu hôn caùc phuï taûi treân caùc tuyeán.

5. Taêng tieát dieän ñöôøng daây phaân phoái.

6. Chuyeån moät soá phuï taûi qua caùc tuyeán môùi.

7. Xaây döïng caùc traïm môùi vaø caùc phaùt tuyeán môùi.

8. Naâng cao caáp ñieän aùp phaân phoái.

9. Söû duïng maùy ñieàu aùp treân doïc ñöôøng daây phaân phoái.

10. Ñaët tuï buø song song treân caùc phaùt tuyeán.

11. Ñaët tuï buø noái tieáp treân caùc phaùt tuyeán.

12

Vaäy vieäc löïa choïn bieän phaùp naøo laø tuøy vaøo töøng ñieàu

kieän cuï theå, tuy nhieân bieän phaùp söû duïng tuï buø song song taïi

caùc traïm trung gian vaø doïc theo caùc phaùt tuyeán nhaèm buø coâng

suaát voâ coâng (vaø ñoàng thôøi caûi thieän ñieän aùp) cuõng nhö bieän

phaùp söû duïng maùy ñieàu aùp taïi caùc vò trí thích hôïp toû ra höõu hieäu

vaø tieát kieäm.

13

III.Buø coâng suaát phaûn khaùng trong löôùi ñieän:

Muïc ñích cuûa vieäc buø coâng suaát phaûn khaùng trong löôùi

ñieän:

 Buø coâng suaát phaûn khaùng ñeå caân baèng coâng suaát caàn thieát (buø

kyõ thuaät)

 Caûi thieän ñieän aùp ôû cuoái ñöôøng daây (giamû toån thaát ñieän aùp)

 Naâng cao heä soá coâng suaát cuûa heä thoáng.

 Naâng cao coâng suaát cung caáp nhôø giaûm bôùt thaønh phaàn doøng

phaûn khaùng treân ñöôøng daây (giaûmtoån thaát coâng suaát) .

 Naâng cao hieäu quaû kinh teá cuûa löôùi qua vieäc naâng cao khaû naêng

cung caáp coâng suaát cho ñöôøng daây

14

Trong HTÂ hai loai thiãt bë bu âæåc sæ dung phä biãn nhá

(TÂT) va may bu âäng bä (MBÂB) tuy nhiãn TÂT âæåc sæ dung nhiãu hån vç

nhæng nguyãn nhán sau :

út la tu âiãn ténh

î

-Tän thát cäng suát tac du

MBÂB tän thát cäng suát tac dung trong mät âån vë bu la (1,3-5)% con å TÂT

chè khoang 0,5%.

ûng trong MBÂB lån hån nhiãu so våi TÂT:ÅÍ

í

-Sæ dung, ván ha

TÂT khäng co bä phá

ván co thã lam viãc âæåc trong luc âo nãu MBÂB bë hæ hong thç se mát hãt dung

læång bu

ì

ìng, linh hoat hån nhiãu so våi MBÂB vç å

û

ü

ì .

- Ngoai ra TÂT co thã lam viãc trong mang âiãn våi cáp âiãn ap bát ky con

MBÂB chè lam viãc våi mät sä cáp âiãn ap nhát âënh.

ï

ú

- Gia 1kVAr cua TÂT êt phu thuäc vao cäng suát âàt va co thã coi la khäng

âäi con gia 1kVAr cua MBÂB lai phu thuäc nhiãu vao dung læång cua no (cäng

suát cang lån gia cang re).

Tuï buø laø moät phaàn töû thuï ñoäng vôùi doøng qua noù sôùm pha so vôùi

ñieän aùp 90⁰. Nhôø vaäy tuï buø thöôøng ñöôïc duøng ñeå buø coâng suaát

voâ coâng trong löôùi ñieän ñeå caûi tình traïng suït aùp treân caùc ñöôøng

daây phaân phoái.

Hình thöùc ñaët tuï buø goàm coù : buø rieâng, buø nhoùm vaø buø taäp

trung.

Ñaët tuï buø rieâng: thöôøng ôû ñieän aùp thaáp. Ví duï: tuï ñieän ñöôïc noái

tröïc tieáp vaøo ñoäng cô khoâng ñoàng boä.

Ñaët tuï buø nhoùm: tuï ñieän ñöôïc ñaët vaøo caùc tuû phaân phoái cuûa

phaân xöôûng.

Ñaët tuï buø taäp trung: noái tuï buø vaøo thanh caùi cao aùp cuûa traïm

bieán aùp xí nghieäp.

16

IV. AÛnh höôûng cuûa tuï buø ñoái vôùi toån thaát ñieän aùp:

1.Buø doïc: (Buø noái tieáp )

Tuï ñieän ñöôïc maéc noái tieáp (hay coøn goïi laø tuï buø doïc) laø

nhöõng tuï ñöôïc maéc noái tieáp ñöôøng daây, noù coù taùc duïng buø tröïc

tieáp thaønh phaàn caûm khaùng cho maïch.

U₁

I.X_L

I.Z

δ

o

ϕ

U₂

I

I.R

khi chöa coù tuï buø

I.Rcosϕ I.X_Lsinϕ

ñieän aùp rôi treân ñöôøng daây coù theå bieåu dieãn nhö sau :

∆U = IRcosφ + IX_Lsinφ

17

I.X_C

U₁

I.Z

U₂

δ

o

ϕ

a

I.R

I

I.(X_L-X_C)sinϕ

I.Rcosϕ

Sau khi ñaët tuï buø.

Khi coù tuï noái tieáp ñöôïc ñaët vaøo ñöôøng daây, keát quaû nhaän

ñöôïc laø ñieän aùp rôi giaûm xuoáng raát nhieàu vaø ñöôïc xaùc ñònh

nhö sau:

∆U’= IRcosφ + I(X_L– X_C)sinφ

Trong ñoù :

Xc: laø dung khaùng cuûa tuï noái tieáp.

18

2. Buø ngang:(Buø song song)

Laø tuï buø maéc song song vaøo ñöôøng daây, ñöôïc söû duïng

roäng raõi trong löôùi phaân phoái.

R: Ñieän trôû toång treân ñöôøng daây.[Ω]

X_L: Ñieän khaùng toång cuûa ñöôøng daây.[ Ω]

Bc: laø dung daãn cuûa tuï song song.

B_C= 2π fC

Tuï maéc song song cung caáp coâng suaát phaûn khaùng cho taûi nhaèm

buø löôïng coâng suaát naøy cho nguoàn, laøm giaûm hay laøm maát

thaønh phaàn phaûn khaùng cuûa doøng ñieän taûi, doøng ñieän tuï song

song laøm giaûm ñaëc tính cuûa taûi baèng caùch taïo doøng sôùm pha.

19

U₁

I_C

I’X_L

I.X_L

I.Z

I’Z

ϕ’

U₂

δ

I’

δ’

o

ϕ’

ϕ

a

ϕ

I_X

I.R

I’R

I

I_C

I_R

Giaûn ñoà vectô ñieän aùp :

luùc chöa coù tuï.

vaø khi ñaët tuï buø.

Suït aùp treân ñöôøng daây khi chöa ñaët tuï song song ñöôïc bieåu dieãn:

∆U=I_RR+jX_LI_X[V]

Trong ñoù:

I_R: Thaønh phaàn taùc duïng cuûa doøng ñieän,[A].

I_X: Thaønh phaàn caûm khaùng cuûa doøng ñieän treå sau ñieän aùp 90⁰,[A].

20