Bù vô công bằng tụ điện cho trạm biến áp

1. Tụ bù có vai trò tích cực trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện

- Advertisement -
- Advertisement -

Trong thực tế phụ tải điện là các động cơ điện không đồng bộ có cosϕ rất thấp, ngoài ra các phụ tải khác như các máy biến thế phân xưởng, các lò điện kiểu cảm ứng, máy biến thế hàn, quạt điện, đèn tuýp, các loại đèn huỳnh quảng cáo cũng tiêu thụ khá nhiều công suất phản kháng và cũng có cosϕ thấp. Đương nhiên khi đường dây chuyên tải thêm một lượng công suất phản kháng Q lớn sẽ làm hạn chế nhiều đến khả năng dẫn điện của dây dẫn, làm cho dây dẫn bị phát nóng và làm cho tổn thất điện năng tăng lên.

Thí dụ: Mạng điện có phụ tải là P- jQ thì tổn thất công suất trong mạng là:

P- jQ là cách biểu diễn P và Q dưới dạng phức
P là công suất tác dụng. kW
Q là công suất phản kháng. kVAr
X là điện kháng đường dây. Ω
R là điện trở đường dây. Ω
U là điện áp của điểm đặt tụ bù. V(kV).

Nếu ta đặt tụ bù ngay tại hộ dùng điện, tụ bù sẽ đưa vào lưới một dòng điện mang tính chất điện dung IC và phát ra 1 công suất phản kháng gọi là Qbù. Công suất phản kháng cần chuyên tải trên đường dây sẽ giảm xuống còn là Q – Qbù.

Như vậy tụ bù có tác dụng hạn chế công suất vô công phát sinh trên lưới điện cải thiện được cosϕ và giảm được tổn thất điện năng.

2. Vị trí đặt tụ bù

Đặt tụ bù phía cao thế:

Có lợi:

+ Giá thành đầu tư tính theo kVAr/đồng rẻ hơn phía hạ thế vì khi bù phía cao thế thường ít dùng thiết bị điều chỉnh dung lượng bù.
+ Bù được cả dung lượng Qpt của phụ tải phía hạ thế và dung lượng Qo trong nội bộ MBT.

Không có lợi:

+ Tụ điện cao thế thường lắp ở cấp điện áp trung áp nên yêu cầu lắp đặt sẽ phức tạp hơn, chiếm nhiều diện tích và không gian hơn.
+ Do dung lượng tụ không cao lắm nên chỉ dùng các thiết bị đóng cắt và bảo vệ đơn giản như cầu dao cầu chì, ở trạm biến áp 110kV đầu cáp cấp đến nhóm tụ thường đặt 1 máy cắt không đặt thiết bị điều chỉnh dung lượng bù vì giá thành đầu tư sẽ cao lên rất nhiều. Trong lưới điện chỉ có các trạm phát bù có dung lượng lớn người ta mới đưa vào hệ thống điều chỉnh dung lượng bù, trong trường hợp này người ta dùng nhiều máy cắt điện và các tủ hợp bộ rơ le điều khiển tự động.

Đặt tụ bù phía hạ thế:

Có lợi:

+ Quản lý vận hành và sửa chữa đơn giản vì ở điện áp thấp sẽ dễ lắp đặt, chiếm ít diện tích và không gian.
+ Thường được đặt các thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ. Dễ dàng điều chỉnh được dung lượng bù theo chế độ công suất, điện áp, cosϕ.

Không có lợi:

+ Giá thành đầu tư tính theo kVAr/ đồng đắt hơn phía cao thế một ít vì có thêm các thiết bị điều chỉnh dung lượng bù.
+ Chỉ bù được trong phạm vi công suất phụ tải hạ thế của một máy biến áp.

Xem thêm:

Tạ bù và tạ chống rung của đường dây
Các biện pháp giảm tổn thất công suất và điều chỉnh điện áp trong lưới điện
Bù vô công bằng tụ điện cho trạm biến áp

3. Tính toán tụ bù

Dung lượng tụ bù được xác định theo công thức:

Q= P( tgϕ1 – tgϕ2)α  (1)
Q
= P.Δtgϕ.α

Trong đó:

– P là phụ tải tính toán của các hộ tiêu thụ điện kw,
– ϕ1 là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cosϕ1 trước khi bù .
– ϕ1 là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cosϕ2 sau khi bù . Thường cosϕ2 lấy bằng 0,8- 0,95.
– α hệ số điều chỉnh dung lượng bù thực tế khi có thêm giải pháp nâng cao cosϕ không cần lắp thiết bị bù.
Có thể dùng bảng tính sẵn tính công suất tụ bù kết hợp với công thức (1): khi biết cosϕ1 và cosϕ2 tra bảng tính sẵn tính công suất tụ bù bằng cách gióng 2 trị số cosϕ1 và cosϕ2 về một toạ độ ta có trị số Δtgϕ = ( tgϕ1 – tgϕ2)

Dung lượng tụ bù Q= P. Δtgϕ.

4. Tác dụng của điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù

Điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù có tác dụng triệt tiêu điện áp dư trên tụ ngay sau khi cắt điện tụ bù. Nếu trên tụ còn lưu điện tích dư sẽ nguy hiểm cho người vận hành khi chạm vào điện cực của tụ điện.

Quy định:

– Sau 30 phút điện áp dư chỉ được phép tồn tại trên cực tụ điện dưới 65V
– Điện trở phóng điện không được phép tiêu hao công suất tác dụng qúa 1W/1kVAr tính theo dung lượng tụ. Để tiện cho việc theo dõi quá trình phóng điện của tụ người ta dùng bóng đèn làm R phóng điện.
– Thường dùng bóng đèn có công suất 40W/230V hoặc 60W/230V nội trở của 1 bóng đèn là:

– Do điện áp nguồn điện là 220V nên hay đấu các bóng đèn theo sơ đồ hình Y. Cách đầu này tiện cho thi công nhưng không có lợi cho vận hành vì nếu có 1 nhóm bóng đèn của một pha bị cháy thì sẽ có một nhóm tụ không được dập điện tích dư.
– Đấu bóng đèn theo sơ đồ tam giác dùng điện áp dây tốt hơn vì nếu xảy ra trường hợp một nhóm bóng đèn bị cháy điện tích dư trên các pha tụ vẫn được triệt tiêu qua 2 nhóm bóng đèn còn lại. Vì điện áp của nguồn là 380V mà bóng đèn chịu điện áp định mức 220V nên một vai của sơ đồ đấu tam giác phải dùng tối thiểu là 2 bóng đèn.
– Các tụ điện hạ thế hiện nay thường lắp sẵn điện trở dập điện tích dư ở bên trong.

5. Đấu dây tụ bù

∗ Về cấu tạo: Các tụ điện cao thế thường được chế tạo 1 pha, có điện áp dây Ud do đó khi đấu vào lưới phải đấu tụ theo sơ đồ tam giác. Các tụ điện hạ thế thường được chế tạo kiểu 3 pha được đấu sẵn theo sơ đồ tam giác chịu điện áp dây.
∗ Về mặt vận hành: nếu đấu tụ theo sơ đồ tam giác có lợi hơn, so với cách đấu tụ theo sơ đồ Y cùng trị số điện dung C [Fara] như nhau thì dung lượng của tụ tăng được lên gấp 3.

QΔ = Ud2 ω C = (3 Uf )2 ω C = 3 QY

∗ Vì các phụ tải 1 pha thường nằm trong lưới điện phân phối tiêu phí công suất vô công nhỏ nên không bù cho 1 pha.

6. Tổn hao của tụ bù

∗ Trong quá trình vận hành tụ điện nào cũng sinh sẽ ra 1 ít nhiệt lượng làm nóng nhẹ ở vỏ tụ điện. Nếu chất điện môi của tụ bị kém chất lượng tụ sẽ rất nóng gây ra tổn hao điện năng lớn.
∗ Tụ thường được đấu song song thêm điện trở phóng điện, tụ bù cao thế thường có điện trở phóng điện bằng 2MΩ cho dòng điện phóng điện đi qua khi cắt điện tụ. Đây cũng là nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng do tụ bù gây ra.
∗ Với dung lượng 100 kVA thì suất tổn thất lớn nhất do tụ bù gây ra là 0,1 W/kVAr.

7. Cách giảm tổn hao của tụ

∗ Cần phải lựa chọn dung lượng tụ hợp lý.
∗ Chọn điểm đặt tụ bù tại nơi có Q lớn, cosϕ thấp.
∗ Lựa chọn trị số điện trở phóng điện phù hợp với dung lượng bù nằm trong phạm vi quy định: 1W / 1kVAR.

Nếu quá bù Qbù > Q rất dễ gây nên quá điện áp phá hỏng tụ. Để chống hiện tượng quá bù trong vận hành cần phải thường xuyên điều chỉnh dung lượng tụ bằng cách phân chia tụ bù thành các nhóm nhỏ và đặt thiết bị tự động điều chỉnh dung lượng bù.

- Advertisement -

Xem thêm!