Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải điện đến chất lượng điện áp và tính toán lựa chọn biện pháp khắc phục

Bên cạnh việc nghiên cứu tính toán các phương án cấp điện tối ưu, giảm suất sự cố trên lưới điện để cung cấp điện cho khách hàng liên tục, ổn định thì công tác nghiên cứu, tìm tòi các gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Hữu Hùng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI ĐIỆN ĐẾN CHẤT

LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BIỆN PHÁP

KHẮC PHỤC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện - Hệ thống điện

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS NGUYỄN LÂN TRÁNG PGS.TS TRẦN BÁCH

Hà Nội, tháng 11 năm 2014

MỤC LỤC Trang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 8 I.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 8 I.2 CÁC THÔNG SỐ VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 9 I.2.1 Chất lượng điện năng- Chất lượng điện áp 9

CHƯƠNG II CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

2.2.2.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp 31 2.2.2.3 Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối 33 2.2.3 Diễn biến điện áp trên lưới phân phối điện trung, hạ áp 36

2.2.1 Quan hệ giữa công suất phản kháng và điện áp 38 2.2.2 Nguyên tắc bù công suất phản kháng 39 2.2.3 Phương pháp bù công suất phản kháng 40

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI ĐẾN

ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 81 III.3.1 Phương pháp tính lưới phân phối trung áp: 81 III.3.2 Tính ảnh hưởng của phụ tải điện đến điện áp của lưới điện

3.2.3 Các tính toán chi tiết xem phụ lục 89

KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 94

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản thuyết minh luận văn này do tôi thực hiện Các số liệu sử dụng trong thuyết minh, các kết quả phân tích và tính toán hoàn toàn trung thực Toàn bộ nội dung bản thuyết minh c ủa luận văn c hưa được công bố

LỜI NÓI ĐẦU

Vài thập n i ê n trở lại đây, Việt Nam là quốc gia thường được nhắc đến như một hiện tượng phát triển ở khu vực Đông Nam Á với tốc độ tăng trưởng liên tục ở mức cao và giữ ổn định Sự phát triển càng trở nên mạnh mẽ hơn khi nước ta ra nhập Tổ chức Kinh tế thế giới WTO đã thúc đẩy các ngành kinh tế, văn hoá, giáo dục nói chung và ngành công nghiệp nói riêng phát triển Đặc biệt, nhu cầu điện năng phục vụ cho một đất nước phát triển nhanh, yê u cầu đặt r a cho ngành điện lực không những đáp ứng đủ nhu cầu điện á p cho khác h hàng mà còn đ ảm bảo chất

l ượng điện áp theo các tiêu chuẩn hiệ n hành

Bên cạnh việc nghiên cứu tính toán các phương án cấp điện tối ưu, giảm suất sự cố trên lưới điện để cung cấp điện cho khách hàng liên tục,

ổn định thì công tác nghiên cứu, tìm tòi các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp cũng như các tác động từ các phụ tải có tính chất điển hình ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng điện áp cũng là một nhiệm vụ hết sức quan

trọng

Trên các cơ sở thực tế trên với đề tài: ” Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải điện đến chất lượng điện áp và tính toán lựa chọn biện pháp khắc phục” đề cập đến các tiêu chuẩn về chất lượng điện á p cũng như các

ảnh hưởng từ phụ tải điện đến các thô ng số lưới điện

Tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo P G S TS Trần Bách Bộ môn hệ thống điện- Trường ĐHBK Hà Nội đã tận tình

hướng dẫn suốt thời gian qua Xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô trong

Bộ môn Hệ thống điện Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn t hành l uận văn này

Mục đích nghiên cứu:

Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các vấn đề về chất lượng điện năng

của lưới phân phối Trong phạm vi luận văn này tác giả chủ yếu nghiên cứu

về chất lượng điện áp, các phương pháp đánh giá và biện pháp nâng cao chất lượng điện áp Áp dụng tính toán chất lượng điện áp bằng máy tính cho một lưới điện cụ thể

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu chung của đề tài tập trung chủ yếu ở lưới phân phối đó là các lộ xuất tuyến đường dây trung áp của TBA 110 kV Trong điều kiện thời gian có hạn luận văn chủ yếu nghiên cứu các vấn đề về chất lượng điện trong lưới trung áp, các lưới điện phân phối hình tia hay lưới điện kín nhưng vận hành hở và áp dụng đánh giá thực tế cho lưới điện của một lộ xuất tuyến điển hình

Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:

Vấn đề nâng cao chất lượng điện cho phép cải thiện chế độ làm việc kinh tế của các thiết bị điện, đồng thời cho phép tiết kiệm điện năng, một nhiệm vụ cấp bách mang tính toàn cầu nhất là trong điều kiện thị trường điện cạnh tranh Việc áp dụng khoa học công nghệ để nâng cao chất lượng điện như việc sử dụng các thiết bị bù linh hoạt vào lưới phân phối được triểu khai

ở nhiều nước trên thế giới đã mạng lại hiệu quả rất cao Tuy nhiên ở nước ta việc áp dụng các tiến bộ đó còn khá dè dặt và chỉ mang tính manh mún ở một

số địa phương và cơ sở sản xuất

Nội dung chính của luận văn:

Luận văn thực hiện với nội dung sau:

Lời mở đầu

Chương 1: Tổng quan về chất lượng điện năng

Chương 2: Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới phân phối

Chương 3: Tính toán ảnh hưởng của phụ tải đến điện áp trên lưới điện trung áp

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG

I.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG

Mấy thập niên trở lại đây, thuật ngữ “chất lượng điện năng” luôn được các nhà hoạch định chính sách năng lượng, các công ty điện lực

và cả các khách hàng sử dụng điện quan tâm hàng đầu khi đặt vấn đề liên quan đến sản xuất, truyền tải, phân phối điện và sử dụng điện Thuật ngữ “Chất lượng điện năng” đã được nhắc đến bởi nghiên cứu của U.S Navy xuất bản năm 1968 Cuốn sách này đưa ra cái nhìn tổng quan về chất lượng điện năng, cách sử dụng các thiết bị giám sát và các hiện tượng trong sản xuất và truyền tải điện Sau đó một vài nhà xuất bản khác xuất hiện tiếp tục sử dụng các định nghĩa về chất lượng điện năng trong mối tương quan giữa hiện tượng với truyền tải hệ thống điện Các định nghĩa về chất lượng điện năng được giải thích theo nhiều cách và khó có thể cho rằng định nghĩa nào là đầu định nghĩa đầu tiên

Các nguyên nhân chính cho ngày càng sử dụng các định nghĩa về chất lượng điện năng rộng r ãi với những l ý do chí nh sau:

1 Nhu cầu sử dụng liên tục tăng cao, quan hệ cung cầu ngày càng trở nên gay gắt hơn đồng thời khách hàng sử dụng điện đòi hỏi ngày càng cao số lượng cũng như về chất lượng điện

2 Sự phát triển các thiết bị mới kèm theo công nghệ tiên tiến hơn được đưa vào sử dụng như bù cosφ cho các động cơ, các hệ thống biến đổi điện

từ một chiều thành xoay chiề u và ngược lại, các hệ thống sử dụng công nghệ biến tần để nâng hiệu suất của t hiết bị sử dụng điện đã phát sinh các nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng điện Công nghệ bán dẫn phát triển mạnh đã làm thay đổi tính chất các phụ tải truyền thống Các

thiết bị điện và điện tử bị ảnh hưởng bởi mất cân bằng điện áp nhiề u hơn so với trước đây

3 Quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối điện kết hợp với nhiều nguồn phát điện đóng đồng bộ vào lưới do đó đòi hỏi các công ty điện lực phải nâng cao chất lượng điện năng có thể đồng bộ giữa các nguông có cùng một tiêu chuẩn chất lượng điện và tiết kiệm chi phí vận hành, giảm sự cố

để cấp điện liên tục và thiết kế các h ệ thống với độ tin cậy cung cấp điện với giá thành tới hạn là nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu trong ngành công nghiệp hiện nay

4 Chất lượng điện năng có khả năng đo lường được Nhờ vào sự phát triển của thiết bị đo lường số thì các thiết bị có thể đo các tham số về chất lượng điện năng cũng như thể hiện các dạng sóng đã làm tăng sự quan tâm

đế n chất lượng điện năng

Với các nước có nền công nghiệp năng lượng phát triển trên thế giới (Mỹ, Nhật, Anh, khối Liên xô cũ ) thì các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đã được ban hành rất sớm Đối với nước ta chất lượng điện điện năng bắt đầu được chú trọng vì yêu cầu về nguồn với hệ thống cung cấp điện ngày càng tăng cũng như những yêu cầu vận hành của thiết bị điện nhập khẩu vào nước ta phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đang lưu hành trên thế giới như c ác bộ tiêu chuẩn IEE519 -1992 quy định về các sóng hài

I.2 CÁC THÔNG SỐ VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG

I.2.1 Chất lượng điện năng- Chất lượng điện áp

Chất lượng điện năng trong hầu hết các trường hợp là chất lượng điện áp

vì về mặt kỹ thuật, công suất là định mức của năng lượng cung cấp và là tích số của dòng điện và điện áp Thông thường, hệ thống cung cấp công suất chỉ có thể điều chỉnh chất lượng điện áp cung cấp cho tải chính vì vậy các tiêu chuẩn nâng cao chất lượng điện năng chủ yếu giành cho điều

chỉnh điện áp trong các giới hạn cho phép Hệ thống điện xoay chiề u khi thiết kế cho điện áp hình sin có t ần số cơ bản là 50Hz ho ặc 60Hz Do vậy, bất kỳ độ lệch về biên độ, dạng sóng hay tần số của điện áp đều ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

Khi tính toán thiết kế hệ thống điện, người t a thường tính toán máy phát điện làm việc ở chế độ xác lập hình sin nhưng dòng điện qua các tải với nhiều thành phần như tải điện trở, tải điện kháng, các tải phi tuyến và nhiề u nguyên nhân khác đã làm thay đổi dạng sóng dòng điện

Một nguyê n nhân khác như quá trình đóng cắt tải, tụ bù, sóng sét cũng làm biến dạng sóng sin của dòng điện

Với các lý do trên đồng thời với sự hỗ trợ của các thiết bị ngày càng chí

nh xác để đo các thông số về chất lượng điện năng, người ta đưa ra các khái niệm, thuật ngữ để để đánh gi á chất lượng điện năng như sau:

I.2.2 Quá độ

Quá độ là thuật ngữ thường xuyên sử dụng trong các bài toán phân tích hệ thống điện Đó là sự chuyể n tiếp từ trạng thái ổn định điện này sang trạng thái ổn định khác Trong vấn đề chất lượng điện năng t hì định nghĩ a trên dùng miêu t ả các trạng thái bất bình t hường xảy r a đối với hệ t hống điện

đó là quá độ xung và qua độ dao động

Quá độ xung

Quá độ xung thường chỉ sự thay đổi đột ngột về tần số của điện áp áp hay dòng điện hoặc theo cả hai hướng của cực (hoặc cực âm hoặc cực dương)

Hì nh 1.1: Quá độ xung do sét

Đặc trưng của quá độ xung là độ dốc của xung và thời gian tắt, ví dụ điện áp của hệ thống điện đột ngột tăng cao từ vài chục vôn đến hàng nghìn vô n trong thời gian một vài mili giây s au đó gi ảm dần biên độ và tắt Nguyên nhân thường do sét trực tiếp tác động và hệ thống điện và giảm biên

độ dọc theo đường dây Quá độ xung thường kích thíc h các tần số cơ bản của hệ thống điện gây ra quá độ dao động

Quá độ dao động

Quá độ dao động thường xảy ra thay đổi đột ngột tần số điện áp, tần số dòng điện hoặc cả hai theo hai cực dương và âm của nguồn điện Khi quá độ dao động xảy ra, điện áp và dò ng điện có gi á trị tức t hời theo cực xảy ra r ất nhanh

Hì nh 1.2: Xung dòng quá độ dao động bởi đóng cắt giàn tụ

- Quá độ tần số cao: Quá độ mà các dao động có thành phần chính cao hơn 500kHz được coi là quá độ tần số cao Các quá độ này thường là kết quả của đ áp ứng hệ thố ng cục bộ với xung quá độ

- Quá độ tần trung bình: Quá độ mà thành phần tần số chính giữa 5kHz và 500kHz được định nghĩa là quá độ tần số trung bình Các quá độ này thường là kết quả của đáp ứng hệ thố ng với xung quá độ

- Quá độ tần thấp: Quá độ mà thành phần tần số chính nhỏ hơn 5kHz đến 500kHz thường gặp trong truyền tải và phân phối gây bởi nhiều nguyê n nhân

Ngoài ra còn các quá độ dao động nhỏ hơn tần số 300kHz do hiện tượng cộng hưởng sắt từ, do các dàn tụ mắc nối tiếp vv si nh ra

I.2.3 Độ l ệch điện áp thời gi an dài

Độ lệch điện áp thời gian dài có thể và thấp điện áp hoặc quá điện áp Các hiện tượng trên thường do nhiều nguyên nhân gây ra như sự cố lưới điện hoặc do sự tăng giảm tải của hệ thống, đôi khi người ta còn thấy cả ở khi phục hồi sự cố hệ thống điện

Độ lệch điện áp thời gi an dài t hường được c hia r a dưới các dạng sau:

Hì nh 1.3:Độ lệch điện áp thời gian dài

Quá đi ện áp

Điệ n áp t ại điểm khảo sát đột ngột tăng quá 110% điệ n áp đị nh mức trong thời gian lớn hơn 1 phút Quá điệ n áp thường do đóng một bộ tụ lớn

vào hệ thống hay sa thải phụ tải lớn ra khỏi hệ thống làm c ho điện áp của

hệ thố ng dâng lê n trê n điện áp định mức

Thấp đi ện áp

Điện áp tại điểm khảo sát đột ngột giảm nhỏ hơn 90% điên áp định mức tại tần số công nghiệ p trong thời gian lớn hơn 1 phút Các nguyê n nhân dẫn đến hiện tượng này l à do ngược với các nguyên nhân gây nên quá điện áp trên

Gi án đoạn duy trì

Điện áp giảm về giá trị không trong thời gian lớn hơn 1 phút Nguyên nhân thường do sự cố hệ thống l ưới đ iện và thường được con người phục hồi lại tình trạng lưới điện

I.2.4 Độ l ệch đi ện áp thời gi an ngắn

Độ lệc h điệ n áp thời gian ngắn là do tình trạng khởi độ ng các phụ tải lớn, yêu cầu cung cấp ngay một dò ng điệ n lớn từ hệ thống hay đôi khi

c hỉ là các tình trạng hệ thống bị sự cố ví dụ: ngắn mạc h t hoáng qua Đặc trưng của độ lệc h điện áp dưới c ác dạng s au:

Hì nh 1.4: Sự sụt giảm điện áp

Tăng cao đi ện áp

Là sự tăng điện áp từ 110% đến 180% giá trị điện áp hiệu dụng hay dòng điện tại tần số công nghiệp tại tần số công nghiệp trong kho khoảng thời gian từ nửa chu kỳ đến 1 phút

Cũng t ương tự như s ụt giảm điện áp, tăng cao điện áp chủ yếu có nguyên nhân do sự biến đổi hệ thống

I.2.5 Mất c ân bằng đi ện áp

Là độ biến đổi lớn nhất khỏi gi á trị trung bì nh của điện áp hay dòng điện

Trong đó: φa, φb, φc là các góc lệch pha tương ứng

Một hệ thống như trên ta gọi là hệ thố ng điện áp đối xứng, Hệ t hống không đối xứng t a có thể chia là điện áp thứ tự thuận, điện áp thứ tự nghịch, và điện áp t hứ tự khô ng

Tỷ lệ giữa thành phần thứ tự nghịch hoặc thứ tự không với thành phần thứ tự thuận có thể sử dụng để xác định phần trăm mất cân bằng điện áp

Phương pháp t hứ tự nghịch gần đây hay được sử dụng để xác định t heo các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng mấy năm gần đây

Hì nh 1.5: Mất cân bằng điện áp

I.2.6 Độ méo dạng sóng

Là sự biến đổi trạng thái từ một dạng sóng sin lý tưởng của tần số cơ bản

Độ méo sóng được t hể hiện bởi t hành phần phổ c ủa biế n đổi đó được thể hiện dưới các dạng

- Một chi ều

Là sự có mặt của thành phần một chiều trong hệ thống điện xoay chiều Dòng điện một chiều trong hệ t hống điện xoay c hiều làm bão hoà lõi thép máy biế n áp gây phát nóng máy biế n áp và công suất mang tải của máy biến áp không đạt công s uất t heo thiết kế

Sóng hài

Là c ác điện áp hay dòng điện hình sin có tần số là bội số nguyên c ủa tần

số cơ bản Nguyên nhân gây ra các t hành phần sóng hài trong dòng điện

là bởi các tải phi tuyế n đấu nối vào hệ thống Một phụ tải phi tuyến có thành phần sóng dòng điện khác với sóng điện áp Khi đó, sự biến đổi

không sin của điện áp kéo theo sự biến đổi không sin của dòng điện trong điện kháng tải Các dạng sóng điện đều có thể phân tích thành tổng c ủa tần

Tí n hiệu điện không mong muốn tìm thấy ở dây pha hay dây trung tính với thành phần dải tần số t hấp hơn 200kHz trên c ùng điện áp hoặc dòng điện trên các pha, hoặc có thể tìm thấy ở dây trung tính

Tạp âm trong hệ t hống điện được phát sinh bởi c ác thiết bị điện, điện t ử sử dụng công nghệ điện tử công suất gây ra Các thiết bị sử dụng công nghệ chỉnh lưu một chiều, các lò hồ quang điện cũng chí nh l à các thiết bị gây nhiễu điện áp trong hệ thống điện

I.2.7 Dao động đi ện áp

Dao động điện áp hoặc dòng điện biến đổi nha nh liên t ục trong các dòng t ải một cách liên tục trong khoảng 90% đến 110% điện áp định mức Một

dạng của dao động điện áp là điện áp nhấp nháy (flicker) Điệ n áp nhấp

nháy tác động lên bóng đèn sợi đốt mà mắt người có t hể quan sát được

I.2.8 Độ l ệch tần số

Độ lệch tần số được định nghĩ a như sự biến đổi của tần số cơ bản có giá trị thông thường (50Hz hoặc 60Hz) Tần số của hệ thống điện liên quan trực tiếp điến tốc độ quay của máy phát điện

Khi độ lệch tần số quá các giới hạn tiêu chuẩn cho phép có thể gây sụp

1.2.2 Tần số trung bình 5 - 500 kHz 20 micro giây 0-8 pu

1.2.1 Tần số cao 0,5 -6 kHz 5 micro giây 0-4 pu

2 Biến đổi ngắn hạn

(Short duration)

2.1 Biến đổi tức thời

2.3.1 Gián đoạn 3 sec - 1 min < 0,1 pu

3 Biến đổi dài hạn (Long

duration)

3.1 Gián đoạn duy trì > 1 min 0 pu

4 Điện áp không cân

(Noise)

Trạng thái ổn định 0 - 1 %

I.3 ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI ĐIỆN ĐẾN ĐIỆN ÁP

1.3.1 Ảnh hưởng của phụ tải đến chất lượng điện áp và các biện pháp khắc phục:

Sự biến thiên điện áp dài hạn, dao động điện áp, không cân bằng điện áp và sóng hài điện áp một phần không nhỏ do chính phụ tải điện, chính xác hơn là tính chất hoạt động của các thiết bị dùng điện gây ra các dạng điện áp do phụ tải gây ra là:

1.3.2 Ảnh hưởng của phụ tải đến độ lệch điện áp dài hạn :

Một thiết bị dùng điện có công suất yêu cầu từ 0% đến 100%, công suất yêu cầu của một

hộ dùng điện từ 10-90% tổng công suất đặt

Với nhóm hộ tiêu thụ lớn thì yêu cầu công suất thực tế so với công suất đặt còn nhỏ hơn Công suất yêu cầu của phụ tải điện hàng ngày biến thiên từ Pmin đến Pmax, trong đó Pmin dao động trong khoảng (0,3 đến 0,6 )Pmax

Sự dao động công suất này gây ra biến thiên điện áp khá lớn tùy thuộc và độ dài của đường dây và phân bố phụ tải

Để giữ được điện áp trên lưới điện trung áp, bảo đảm được độ lệch điện áp ở các hộ dùng điện nằm trong giới hạn cho phép, phải có hệ thống điều chỉnh điện áp khá đắt tiền, sẽ được trình bày kỹ dưới đây

1.3.3 Ảnh hưởng của phụ tải đến độ dao động điện áp

Do phụ tải của máy công cụ: máy cưa gỗ hay bằng chuyền có dòng điện biến đổi liên tục Dòng điện này có thể gây ra biến động điện áp đáng kể trên đường dây điện cung cấp điện cho máy cưa hay bằng truyền

Hình 2.1

Trên hình 2.1 cho thấy ở một lưới phân phối trung áp thiết kế với tổn thất điện

áp max 10%, thì một động cơ hạ thế 30A, sử dụng điện không liên tục gây ra biến thiên điện áp khá lớn, động cơ này chỉ ảnh hưởng đến lưới phân phối hạ

áp, còn với lưới phân phối trung áp ảnh hưởng này không cảm nhận được vì quá nhỏ Như vậy dao động điện áp chỉ tác động trực tiếp đến động cơ gây ra

nó và các thiết bị dùng điện lân cận

Tính toán trên cũng cho thấy để tránh ảnh hưởng thì thiết bị dùng điện chỉ cần lấy điện ở một đường dây điện hạ áp khác là được Ví dụ thiết bị chiếu sáng phải lấy điện ở một tủ riêng để tránh dao động điện áp do động cơ gây ra

Khởi động động cơ hay các thiết bị dùng điện có chế độ thay đổi chỉ có ảnh hưởng trong khu vực hẹp của phân xưởng, xí nghiệp

Có ảnh hưởng đến một khu vực rộng lớn hơn là các lò hồ quang công suất lớn Lò hồ quang điện có tần suất sinh hồ quang từ 1 đến 20 lần /giây Lò hồ quang có 1 MW có thể gây ra dao động điện áp cho cả khu vực lớn của lưới phân phối trung áp

Máy cưa gỗ công suất lớn cũng có hệ quả tương tự như lò hồ quang

Hình 2.2 cho biết ảnh hưởng của máy cưa gỗ 400A đến điện áp Hình phía dưới là biến thiên dòng điện gây ra biến thiên điện áp ở hình trên

Hình 2.2 Biến thiên điện áo do máy cưa gỗ gây ra

Trên Hình 2.3 là biến thiên điện áp khi khởi động một máy bơm nước không

có các bộ phận điều chỉnh khởi động

Trên Hình 2.3 là biến thiên nhanh điện áp khi một máy bơm nước chạy điện

khởi động

Điện áp do đóng cắt tụ điện gây ra:

Điện áp do lò hồ quang:

Điện áp do khởi động đông cơ điện:

Các biện pháp hạn chế dao động điện áp:

+ Các biện pháp thụ động:

- Giảm số lượng dao động ở các thiết bị gây dao động điện áp

- Gia cố lưới điện

- Dùng các thiết bị chiếu sáng ít nhậy cảm với đao động điện áp

+ Các biện pháp tích cực : sử dụng các thiết bị FACTS, chủ yếu là SVC Bộ phục hồi điện áp DRV

Trên Hình 2.4 cho thấy tác động tích cực của SVC, sau khi khởi động SVC

dù dòng điện vẫn biến đổi như cũ nhưng điện áp đã bớt thay đổi

Trên Hình 2.4 cho thấy ảnh hưởng của SVC đến dao động điện áp

1.3.4 Ảnh hưởng của phụ tải điện đến sóng hài:

Các phụ tải gây ra sóng hài là các phụ lấy dòng điện không sin từ nguồn áp hình sin, đó chủ yếu là các thiết bị chuyển đổi AC-DC

+ Các thiết bị chuyển đổi AC-DC:

* máy tính, UPS(Uninterruptible power supplies), máy chỉnh lưu cố định

* thiết bị có điều chỉnh bằng thiết bị điện tử, PLC…

* Electronic lighting ballasts, including light dimmer: chấn lưu điện tử, bộ điều chỉnh ánh sáng

* Bộ điều khiển động cơ điện áp giảm (Reduced voltage motor controllers) + Thiết bị gây phóng điện:

* Đèn huỳnh quang, lò điện,

* Lò hồ quang, tầu hỏa điện, máy hàn

+Thiết bị sắt từ

* Máy biến áp bão hòa

* Chấn lưu sắt từ

* Thiết bị sưởi cảm ứng, động cơ điện

+ Thiết bị dùng điện gia dụng

* TV, Điều hòa nhiệt độ, máy giặt, lò vi sóng

* Máy fax, pho to copy, máy in

Các dạng sóng hài:

Sóng hài có tác hại đên nhiều thiết bị dùng điện:

1- Gây nhấp nháy ở đèn sợi đốt

2- Hỏng tụ điện do cộng hưởng tần số cao

3- Máy cắt hoạt động sai do quá nóng, quá tải

4- Dây dẫn hỏng do quá nóng

5- Thiết bị điện tử không hoạt động do méo điện áp

6- Gây nhấp nháy đèn huỳnh quang

7- Gây cháy cầu chì do nhiệt

8- Hư hỏng động cơ điện do nóng và điện áp thấp

9- Dây trung tính và đầu cáp hỏng do quá nóng do sóng hài bậc 3 của dòng điện

10-Thiết bị dùng điện kiểu điện từ hỏng do nhiệt

11- Các vỏ bọc kim loại quá nóng do càm ứng nhiệt điện từ

12- Gây nhiễu thông tin

13- Quá nóng máy biến áp

14- Tăng tổn thất điện năng trên lưới điện

Các biện pháp khắc phục: dùng các bộ lọc và dùng bảo vệ rele để ngăn chặn quá áp nguy hiểm

1.3.5 Ảnh hưởng của phụ tải điện đến không cân bằng: phụ tải 1 pha phân bố không đều trên các pha

Ảnh hưởng : tăng tổn thất trên lưới điện , ảnh hưởng đến động cơ 3 pha: dao động

Khắc phục: kiểm tra thường xuyên và cân bằng lại pha

1.3.6.Ảnh hưởng đến điện áp quá độ: Đóng cắt tụ điện, máy biến áp , phụ tải điện

CHƯƠNG II

CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI

Giải pháp kỹ thuật chính nâng cao chất lượng điện cần tập trung nghiên cứu trong phạm vi đề tài này là phương pháp điều chỉnh điện áp, bù công suất phản kháng, phương pháp đối xứng hóa lưới điện và các biện pháp hạn chế ảnh hưởng của các sóng hài bậc cao nhằm cải thiện điện áp tại các nút của hệ thống lưới phân phối

II.2.1 Điều chỉnh điện áp

2.1.1 Tần số

2.1.1 Độ lệch tần số:

Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tần số định mức: (f - fn)gọi là

độ lệch tần số Độ lệch tần số có thể biểu thị dưới dạng độ lệch tương đối:

ra ngắn mạch, quá trình đóng cắt tải…

2.1.3 Ảnh hưởng của sự thay đổi tần số:

Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị điện và hệ thống điện

a) Với thiết bị điện

Các thiết bị được thiết kế và tối ưu ở tần số định mức, biến đổi tần số dẫn đến giảm năng suất làm việc của thiết bị

Làm giảm hiệu suất của thiết bị điện ví dụ như đối với động cơ vì khi tần số thay đổi sẽ làm tốc độ quay thay đổi, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của các động cơ Khi tần số tăng lên, công suất tác dụng tăng và ngược lại

b) Đối với hệ thống điện

Biến đổi tần số ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị

tự dùng trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hưởng đến chính độ tin cậy cung cấp điện Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hoàn trong nhà máy điện, tần số giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy

Thiết bị được tối ưu hoá ở tần số 50 Hz, đặc biệt là các thiết bị cuộn dây từ hoá như máy biến áp

Làm thay đổi trào lưu công suất của hệ thống, tần số giảm thường dẫn đến tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đồng nghĩa với thay đổi trào lưu công suất tác dụng và tăng tổn thất trên các đường dây truyền tải

Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45  46) Hz, ở tần số này năng suất của các thiết bị dung điện giảm, hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho các máy phát, động cơ bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng

Ngoài ra sự biến đổi của tần số còn phá hoại sự phân bố công suất, kinh

tế trong hệ thống điện

Các ảnh hưởng của tần số trong hệ thống điện đến chất lượng điện ta thấy rất rõ trong phân tích trên Tần số thay đổi là do có sự sai lệch về momen điện và momen cơ trên trục máy phát Do vậy những vấn đề về điều chỉnh sự cân bằng momen này được thực hiện tại các nhà máy điện Trong phạm vi nghiên cứu về lưới điện phân phối ta coi tần số là không đổi và đi sâu nghiên cứu các vấn đề về điện áp do chúng là một đại lượng biến đổi ở mọi điểm trên

lưới điện và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

số xuất hiện các dao động đó Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp

là do các thiết bị có cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và công suất phản kháng như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, …

Dao động điện áp được đặc trưng bởi hai thông số là biên độ và tần số dao động Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:

Q - Lượng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;

SBA - Công suất định mức của máy biến áp cấp cho điểm tải, MVA Như vậy, biên độ dao động điện áp sẽ phụ thuộc vào giá trị hệ số kQ Với cùng một sự biến đổi phụ tải Q như nhau, nếu công suất máy biến áp lớn hơn thì mức độ dao động điện áp giảm, điều đó có nghĩa là máy biến áp có công suất càng lớn thì mức độ dao động điện áp càng giảm, chất lượng điện năng của hệ thống càng được đảm bảo Tuy nhiên công suất của máy biến áp

càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất lợi khác như tổn thất điện năng, dòng ngắn mạch cũng lớn hơn… Vì vậy việc giảm biên độ dao động là bài toán rất phức tạp đòi hỏi chúng ta phải phân tích kỹ lưỡng để làm dung hòa các yếu tố trên

Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể tính toán gần đúng như sau:

N

ΔQ

U = 100 S

(3.4) Dao động điện áp khi lò điện hồ quang làm việc:

B

N

S

U = 100S

Trong đó:

Q - Lượng công suất phản kháng biến đổi của phụ tải;

SB - Công suất của máy biến áp lò điện hồ quang;

SN - Công suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc

Độ dao động điện áp được hạn chế trong miền cho phép, theo TCVN quy định dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng như sau:

N - là số dao động trong một giờ;

∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao động (phút)

Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ được phép là 7 % Đối với các thiết bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép

∆U đến 1,5 % Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn hóa, nhưng nếu ∆U lớn hơn 15 % thì sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các thiết bị điều khiển

2.2.2 Độ lệch điện áp

2.2.2.1 Độ lệch điện áp tại phụ tải

Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện

so với điện áp định mức Un của mạng điện và được tính theo công thức:

n

n

U - U = 100

U

Độ lệch điện áp phải thỏa mãn điều kiện: - ≤ ≤ + trong đó : -, +

là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp

Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước Ở Việt Nam quy định:

- Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha trong giới hạn: -2,5 % ≤ cp ≤ +5 %

- Độ lệch cho động cơ -5,5 % ≤ cp ≤ +10 %

- Các phụ tải còn lại -5 % ≤ cp ≤ +5 %

Với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải mặc dù không gây ra mất điện cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle, máy cắt… Tuy nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra Do đó phải đảm bảo không được tăng quá 110 % điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra bên cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành

2.2.2.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp

Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện Trong lưới phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về không gian và thời gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào) Vì vậy trong toàn bộ lưới phân phối hạ áp điện áp phải thỏa mãn tiêu chuẩn: - ≤ - ≤ +

Phối hợp các yêu cầu trên ta lập được các tiêu chuẩn sau, trong đó quy ước số 1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min

Ta có:

A1 B1 H1

A2 B2 H2

U U

 H1 B1

H2 B2

U U

Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau:

Khi cho biết UH trên lưới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị đánh giá chất lượng điện như Hình 1.8 Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối trong chế độ max và min, tính được B1, B2 Đặt hai điểm này vào

đồ thị rồi nối bằng một đường thẳng Nếu đường này nằm trọn trong miền chất lượng (đường 3) thì độ lệch điện áp trên lưới đạt yêu cầu, nếu nó có phần nằm ngoài miền chất lượng (đường 1, 2) thì độ lệch điện áp trên lưới không đạt yêu cầu và đòi hỏi chúng ta cần có các biện pháp để điều chỉnh điện áp phù hợp đảm bảo cho độ lệch nằm trong miền giới hạn

2.2.2.3 Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

Phân tích lưới phân phối với cấu trúc như hình vẽ sau:

Hình 1.9 - Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dưới tải ở các trạm 110 kV nên điện áp đầu nguồn đạt độ lệch E1 so với điện áp định mức Khi truyền tải trên đường dây trung áp, điện áp sụt giảm một lượng là UTA làm điện áp thanh cái đầu vào máy biến áp phân phối giảm xuống (đường 1) nhưng tại máy biến áp phân phối có các đầu phân áp cố định nên điện áp có thể tăng lên hoặc giảm, tuỳ theo vị trí đầu phân áp đến điện áp Ep1 Ở đầu ra của máy biến áp phân phối điện áp giảm xuống do tổn thất điện áp UB1 trong máy biến áp phân phối Đến điểm A ở cuối lưới phân phối hạ áp điện áp giảm xuống thấp hơn nữa do tổn thất UH1 trên lưới hạ áp

Ở chế độ min cũng tương tự, ta có đường biểu diễn điện áp (đường 2) Nếu đường điện áp nằm trọn trong miền chất lượng điện áp (miền gạch chéo) thì chất lượng điện áp đạt yêu cầu, ngược lại là không đạt, khi đó cần phải có các biện pháp điều chỉnh Áp dụng tiêu chuẩn (3.8.1) ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp tại các nút cung cấp điện cho phụ tải và có thể chọn được đầu phân áp thích hợp với cấu trúc lưới phân phối và các thông số vận hành cho trước Song với tiêu chuẩn này ta không so sánh được hiệu quả của các biện pháp điều chỉnh điện áp và không thể lập mô hình tính toán để giải

trên máy tính điện tử Để khắc phục ta đưa ra tiêu chuẩn tổng quát sau:

Từ sơ đồ trên ta lập được biểu thức tính toán:

Tiêu chuẩn (3.8.5) cho phép đánh giá chất lượng điện áp của toàn lưới

hạ áp tại điểm B là thanh cái của máy biến áp hạ áp khi đã biết tổn thất điện

áp trong lưới hạ áp ở chế độ max UH1 và chế độ min UH2

Hình 1.10 Hình 1.11

Tiêu chuẩn (3.8.5) được vẽ trên Hình 1.10 theo quan hệ với công suất phụ tải, giả thiết quan hệ này là tuyến tính Miền gạch chéo là miền chất lượng điện áp, nghĩa là khi độ lệch điện áp nằm trong miền này thì chất lượng Khi độ lệch điện áp tại B nằm trong miền này thì chất lượng điện áp trong toàn lưới hạ áp được đảm bảo và ngược lại

Tiêu chuẩn này được vẽ trên Hình 1.11 với trục ngang là độ lệch điện

áp B1, chất lượng điện áp được đảm bảo khi B1 nằm trong miền giữa - +

Đối với các phương pháp điều chỉnh điện áp ở thanh cái trạm phát điện hoặc trạm biến áp trung gian: Bằng cách thay đổi kích từ của máy phát điện, chúng ta có thể điều chỉnh điện áp ở thanh cái trạm phát điện Biện pháp này thực hiện đơn giản và có ảnh hưởng chung trong toàn mạng Nhưng gặp khó khăn là mức điều chỉnh cho điện áp nếu tốt cho phụ tải ở gần thì lại không phù hợp với phụ tải ở xa và ngược lại Vì thế biện pháp này được phối hợp với các biện pháp khác nữa mới đảm bảo được chất lượng điện áp trong toàn mạng

Các máy biến áp trung gian (hoặc khu vực) cấp điện cho một vùng rộng

lớn, vì vậy nên dùng máy biến áp có điều chỉnh điện áp dưới tải Trong trường hợp chỉ có máy biến áp thường thì thanh cái phía hạ áp của máy biến

áp của máy biến áp nên đặt các máy đồng bộ công suất lớn để tiến hành điều chỉnh điện áp

Điều chỉnh điện áp riêng cho từng điểm trong mạng điện: Ở những nơi phụ tải yêu cầu cao về điện áp, chúng ta có thể đặt các thiết bị điều chỉnh điện

áp như: máy biến áp có tự động điều chỉnh điện áp, máy bù đồng bộ, tụ điện tĩnh,… Phương pháp điều chỉnh này sát hợp với yêu cầu của từng phụ tải và luôn được ưu tiên chú ý sử dụng, song có nhược điểm là phải dùng nhiều thiết

bị điều chỉnh phân tán

Trong thực tế phải phối hợp giữa điều chỉnh ở trung tâm và cục bộ mạng điện Đồng thời ngoài việc dùng các thiết bị điều chỉnh điện áp chúng ta phải áp dụng các biện pháp tổng hợp khác để đảm bảo chất lượng điện áp của

hệ thống cung cấp điện

Điện áp tại các điểm nút trong hệ thống được duy trì ở một giá trị định trước nhờ có những phương thức vận hành hợp lý, chẳng hạn như tận dụng công suất phản kháng của các máy phát hoặc máy bù đồng bộ, ngăn ngừa quá tải tại các phần tử của hệ thống điện, tăng và giảm tải hợp lý của những đường dây truyền tải, chọn tỷ số biến đổi thích hợp ở các máy biến áp hay sử dụng các thiết bị bù truyền thống và hiện đại để bù lượng công suất phản kháng nhằm nâng cao chất lượng điện

Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây:

1 Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải

2 Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và máy biến áp bổ trợ

3 Sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng

Trong các phương pháp trên chúng ta thấy rằng việc điều chỉnh điện áp

đầu ra của máy biến áp hay sử dụng các máy biến áp bổ trợ là phương pháp truyền thống được sử dụng từ lâu Tuy nhiên nó chỉ có hiệu quả điều chỉnh ở một mức độ nào đó, nghĩa là phạm vi điều chỉnh hẹp, trong nhiều trường hợp

nó không đáp ứng được yêu cầu cần thay đổi của lưới điện để điều chỉnh giữ

ổn định điện áp lưới Trong khi đó phương pháp điều chỉnh điện áp bằng cách

bù công suất phản kháng có thể điều chỉnh rộng và linh hoạt hơn, vì thế nó đang được tập trung nghiên cứu để áp dụng những công nghệ bù CSPK mới vào trong lưới điện

II.2.2 Bù công suất phản kháng

2.2.1 Quan hệ giữa công suất phản kháng và điện áp

Nhu cầu công suất phản kháng thay đổi gây ra sự biến đổi điện áp Trong lưới điện trung áp, hạ áp thì R khá lớn, dòng công suất tác dụng cũng ảnh hưởng đến điện áp Nhưng không thể dùng cách điều chỉnh dòng công suất tác dụng để điều chỉnh điện áp được, vì công suất tác dụng là yêu cầu của phụ tải để sinh ra năng lượng, chỉ có thể được cung cấp từ các nhà máy điện Còn công suất phản kháng không sinh công, nó chỉ là dòng công suất gây từ trường dao động trên lưới điện, rất cần thiết nhưng có thể cấp tại chỗ cho phụ tải Do đó trong các lưới điện này vẫn phải điều chỉnh điện áp bằng cách điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng Khi điện áp một điểm nào đó của hệ thống điện nằm trong phạm vi cho phép thì có nghĩa là công suất phản kháng của nguồn đủ đáp ứng yêu cầu của phụ tải tại điểm đó Nếu điện áp cao thì thừa công suất phản kháng, còn khi điện áp thấp thì là thiếu công suất phản kháng Công suất phản kháng thường thiếu trong chế độ phụ tải max cần phải

có thêm nguồn, còn trong chế độ phụ tải min lại có nguy cơ thừa do điện dung của đường dây và cáp gây ra, cần phải có thiết bị tiêu thụ Cân bằng công suất phản kháng vừa có tính chất hệ thống vừa có tính chất địa phương Do đó điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng phải thực hiện cả ở cấp hệ thống lẫn cấp địa phương Ở cấp hệ thống điều chỉnh điện áp ở mức trung bình của hệ thống,

còn ở cấp địa phương điều chỉnh nhằm đạt được yêu cầu điện áp cụ thể của địa phương Cân bằng công suất phản kháng được thực hiện bằng hai cách:

- Điều chỉnh công suất phản kháng của các nguồn công suất phản kháng như nhà máy điện, máy bù đồng bộ, các bộ tụ bù

- Điều chỉnh dòng công suất phản kháng hay phân bố lại công suất phản kháng trên mạng điện bằng cách điều chỉnh đầu phân áp ở các máy biến

áp, điều chỉnh thực hiện bù dọc Khi tính toán điều chỉnh điện áp chỉ cần xét hai chế độ đặc trưng của phụ tải, đó là chế độ phụ tải công suất cực đại (max)

và chế độ công suất phụ tải cực tiểu (min) Nếu đảm bảo chất lượng điện áp ở hai chế độ này thì sẽ đảm bảo điện áp ở các chế độ còn lại Khi tính toán điều chỉnh điện áp cũng không cần phải xét đến mọi điểm trong mạng điện hạ áp, chỉ cần xét đến một số điểm, bảo đảm chất lượng điện áp ở các điểm đó thì các điểm còn lại cũng được bảo đảm, đó là những điểm kiểm tra Những điểm kiểm tra được chọn là những điểm gần nguồn nhất và xa nguồn nhất Trong vận hành phải thường xuyên theo dõi điện áp ở các điểm kiểm tra, đưa ra các biện pháp điều chỉnh điện áp thích hợp để đảm bảo chất lượng điện áp Khi phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, cần phải kịp thời đề ra và thực hiện các biện pháp sao cho chất lượng điện áp luôn đạt tiêu chuẩn quy định

2.2.2 Nguyên tắc bù công suất phản kháng

Cần xác định vị trí đặt bù điều chỉnh tụ bù tại mỗi vị trí sao cho điện áp tại mọi nút của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép trong mọi chế độ vận hành bình thường và sự cố và đảm bảo các tiêu chí sau:

- Chi phí cho bù nhỏ nhất

- Điện áp mỗi nút lớn nhất trong giới hạn cho phép

- Điều kiện ổn định tĩnh và ổn định điện áp hệ thống được đảm bảo cao nhất trong mọi chế độ vận hành và sự cố

Căn cứ vào các tiêu chí đó và các lý do sau mà ta thấy trong mạng điện phân phối người ta chỉ dùng tụ điện tĩnh mà không dùng máy bù đồng bộ:

- Công suất tác dụng của máy bù đồng bộ lớn hơn nhiều so với công suất tác dụng của tụ điện tĩnh Ở chế độ định mức, tổn thất công suất các máy

bù đồng bộ là (1,33 - 3,2) % công suất định mức của chúng Trái lại, tụ điện tĩnh lại tiêu thụ rất ít công suất tác dụng và bằng khoảng (0,3 - 0,5) % công suât phản kháng

- Giá tiền của mỗi kVAr tụ điện tĩnh phụ thuộc vào công suất và có thể coi như không đổi Vì vậy rất thuận tiện cho việc phân chia tụ điện tĩnh

ra làm nhiều nhóm nhỏ, tuỳ ý đặt vào nơi cần thiết Trái lại giá tiền mỗi kVAr máy bù đồng bộ thay đổ tùy theo dung lượng, dung lượng càng nhỏ thì giá đó càng đắt

- Tụ điện tĩnh làm việc tương đối đơn giản, ít sinh sự cố Trái lại máy

bù đồng bộ với những bộ phận quay, chổi than, … dễ gây nên sự cố trong lúc vận hành Nếu trong lúc vận hành, một tụ điện nào đó có thể bị hư hỏng thì toàn bộ số tụ điện còn lại vẫn tham gia vận hành bình thường Song nếu trong nhà máy chỉ có một máy bù đồng bộ mà lại bị hỏng thì tất nhiên sẽ mất toàn

bộ dung lượng bù, ảnh hưởng sẽ rất lớn

2.2.3 Phương pháp bù công suất phản kháng

2.2.3.1 Bù dọc:

Khi chưa có thiết bị bù tổn thất điện áp trong mạng là:

U

QX PR

∆U = PR + Q.(X - X )C

Như vậy là tổn thất điện áp giảm đi khi có thiết bị bù

Tụ bù dọc được đặt nối tiếp trên đường dây để bù điện kháng của đường dây Tức là làm giảm điện kháng giữa 2 điểm dẫn đến tăng khả năng truyền tải và giảm tổn thất truyền tải

Hình 2.1 - Hiệu quả của bù dọc

Tụ bù dọc có nhược điểm là dòng ngắn mạch qua tụ lớn nên cần có các thiết bị bảo vệ tụ khi có ngắn mạch đường dây (ví dụ khe hở phóng điện…)

Tụ bù dọc có tác dụng cải thiện phân bố điện áp trên đường dây dài Tùy theo tính chất dòng đường dây (cảm hay dung) mà điện áp qua tụ tăng hay giảm Trong chế độ tải nặng, tụ bù dọc có tác dụng rất tốt trong việc tăng điện áp cuối đường dây

Về lý thuyết với một lượng bù định trước trên đường dây, tốt nhất là phân bố dải dọc đường dây Tuy nhiên trong thực tế việc đặt tụ chỉ thích hợp

ở một số điểm nhất định tùy thuộc vào lựa chọn về chi phí, khả năng bảo dưỡng, bảo vệ rơle…

Ta có thể xét một ví dụ để thấy hiệu quả của phương pháp bù dọc tới chất lượng điện áp qua đó làm tăng chất lượng điện trong lưới:

Ví dụ:

Một trạm biến áp phân phối cấp điện cho một điểm tải có công suất