2. Sơ ựồ khối quá trình ngược:
3.5.1. Khái quát chung.
Khi tắnh chọn tụ bù ta thường tắnh toán với phụ tải cực ựại, nên trong quá trình làm việc thường tụ không làm việc hết công suất, dẫn ựến hiện tượng bù thừa, làm ảnh hưởng ựến chất lượng ựiện và làm hiệu quả kinh tế của mạng ựiện. Vì lẽ ựó cần phải thiết kế hệ thống tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng tụ bù cho phù hợp với phụ tải thực tế. Mô hình bù công suất phản kháng do ựề tài ựề xuất có xét tới tắnh chất không bằng phẳng của ựồ thị phụ tải.
+ Trước hết dung lượng bù tối ưu ở các vị trắ ựặt bù ựược xác ựịnh theo chương trình tắnh toán bù ựã trình bày.
+ Sau ựó trên cơ sở ựồ thị phụ ựiển hình tiến hành xác ựịnh quy luật ựóng cắt các ngăn tụ ựể duy trì chế ựộ làm việc tối ưu của mạng ựiện.
3.5.1.1. Nguyên lý ựiều chỉnh dung lượng tụ bù.
Một số nguyên lý sau ựược áp dụng rộng rãi trong thực tế ựiều khiển tụ bù:
* Bù theo thời gian: Một chương trình ựóng cắt, thay ựổi các nấc tụ
ựược thiết lập sẵn nhờ cơ cấu thời gian, chương trình này ựược xây dựng phụ thuộc vào biểu ựồ phụ tải.
* Bù theo tắn hiệu dòng ựiện: Tắn hiệu ựiều chỉnh là dòng ựiện, ứng
với giá trị xác ựịnh của dòng ựiện một số ngăn tụ ựược ựóng vào hoặc cắt ra cho phù hợp với
* Bù theo tắn hiệu ựiện áp: Tắn hiệu ựiều chỉnh là mức ựiện áp cần
thiết lập, khi quá ựiện áp thì một số ngăn tụ ựược cắt ra và khi ựiện áp thấp thì một số ngăn ựược ựóng vào. Kiểu ựiều chỉnh như vậy luôn ựảm bảo chất lượng ựiện ựược tốt nhất.
* Bù theo hướng dòng công suất phản kháng: Khi dòng công suất
phản kháng có hướng ựi từ nguồn ựến các ựiểm tải thì các ngăn tụ ựược bổ sung vào, còn khi hướng dòng công suất phản kháng ựi ngược từ các ựiểm tải vào hệ thống thì một số ngăn tụ sẽ ựược cắt ra.
* Sơ ựồ tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng tụ bù bằng Thyristor
Hiện nay trong sản xuất ựã có nhiều loại thiết bị bù công suất phản kháng ựược ựiều khiển bởi Thyristor SVC (Static Var Compensator). Khác với chỉnh lưu thông thường, Thyristor cho dòng ựiện ựi qua ở trạng thái mở, ngoài ựiều kiện ựiện áp thuận chiều còn cần có ựiện áp ựiều khiển. Có thể coi Thyristor như là một bộ ghép nối một transistor NPN và một trasistor PNP (3.9.a). Khi cực G ựược ựặt một xung ựiện áp dương hơn cực K, mạch sẽ thông và dòng ựiện sẽ chạy từ Anod sang Katod, dòng ựiện này ựược duy trì cả khi tắn hiệu ựặt vào cực G bị ngắt. Nếu ghép 2 Thyristor ngược chiều nhau (hình 3.9.b) thì có thể khống chế ựược trị số hiệu dụng của dòng ựiện ựi qua một cách liên tục nhờ thay ựổi góc mở .
Hình 3.9: Nguyên lý tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù bằng Thyristor
Các hãng sản xuất ựã cho ra ựời nhiều loại tụ ựiện ựược trang bị các thiết bị tự ựộng ựiều chỉnh như tụ bù ựiều khiển bằng Thyristor, bằng PLC như loại tụ AROKON của nga , SVC (Stastic vra compensator) của siemen
3.5.1.2. Cơ sở xác ựịnh quy luật ựiều chỉnh dung lượng bù.
Quy luật ựiều chỉnh dung lượng bù ựược xác ựịnh trên cơ sở biểu ựồ phụ tải phản kháng của mạng ựiện nơi ựặt bù. Dung lượng tụ bù nền (phần a hình 3.11) Qbnền = Qmin ; Dung lượng ựiều khiển (phần b hình 3.11) chắnh là phần phụ tải thay ựổi. Việc lựa chọn phương án tự ựộng ựiều chỉnh ựược thực hiện trên cơ sở so sánh hiệu quả của cơ cấu tự ựộng ựiều chỉnh thiết bị bù. Trong trường hợp không có cơ cấu ựiều chỉnh dung lượng bù thì việc lựa chọn công suất thiết bị bù theo giá trị công suất cực ựại sẽ dẫn ựến hiện tượng dư thừa công suất phản kháng ở những thời ựiểm khác trong ngày. Vì vậy cách tốt nhất trong trường hợp này là chọn công suất thiết bị bù theo giá trị phụ tải trung bình.
Hình 3.10. Biểu ựồ công suất phản kháng.
Hình 3.11. Biểu ựồ phụ tải phản kháng với các phương thức ựiều chỉnh bù
a) Không có cơ cấu ựiều chỉnh dung lượng bù; b) Với 2 nấc ựiều chỉnh
c) Với 3 nấc ựiều chỉnh
Giả dụ ta có biểu ựồ phụ tải phản kháng (hình 3.12). Phần công suất bù không cần ựiều chỉnh biểu thị bởi chỉ số 0. Nếu một thiết bị bù không ựiều chỉnh ựược lắp ựặt, thì khi phụ tải lớn sẽ có một lượng công suất phản kháng không ựược ựiều hoà (phầnA) và khi phụ tải nhỏ thì sẽ có một lượng công suất phản kháng dư thừ (phần B). Trong cả 2 trường hợp ựều dẫn ựến tổn thất công suất tác dụng, thêm vào ựó, nếu diện tắch của các phần gạch chéo càng lớn thì lượng tổn thất sẽ càng cao. Thành phần tổn thất này sẽ ựược loại bỏ nếu ta sử dụng cơ cấu bù có ựiều chỉnh. Nếu sử dụng cơ cấu ựiều chỉnh trơn thì có thể loại bỏ ựược toàn bộ thành phần tổn thất nêu trên. đối với các cụm tụ bù, việc ựiều chỉnh trơn rất khó thực hiện, mà dung lượng bù chỉ có thể thay ựổi theo từng nấc. Trên hình 3.12b biểu thị trường hợp 2 nấc ựiều chỉnh, còn hình 3.12c là trường hợp 3 nấc ựiều chỉnh. Phân tắch các trường hợp trên ta dễ dàng nhận thấy khi số nấc ựiều chỉnh càng tăng thì hiệu quả giảm tổn thất sẽ càng cao. Thường thì phần công suất bù không ựiều chỉnh ựược xác ựịnh ứng với phụ tải phản kháng cực tiểu (nấc 0 hình 3.12). Tỷ lệ công suất bù có ựiều chỉnh ựược xác ựịnh tuỳ theo ựặc tắnh của từng loại phụ tải. Kết quả tắnh toán cho thấy thành phần công suất phản kháng không ựiều chỉnh phụ thuộc vào chế ựộ sử dụng ựiện, hay nói cách khác là vào thời gian tổn thất cực ựại . Về phần mình, tỷ lệ giảm tổn thất do sử dụng cơ cấu tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù lại phụ thuộc vào thành phần công suất phản kháng có ựiều chỉnh. Tỷ lệ giảm tổn thất do có sự ựiều chỉnh dung lượng bù có thể biểu thị bởi biểu thức thực nghiệm sau:
aq =17,85 Ờ 0,00293.τ ; (3.47) Hiệu quả kinh tế của cơ cấu tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù ựược xác ựịnh theo biểu thức
δC=(aq- bq) ∆Pτc ; (3.48)
Trong ựó:
∆P - Tổn thất công suất tác dụng khi không có cơ cấu ựiều chỉnh dung lượng bù, kW.
τ - Thời gian tổn thất cực ựại, h/năm. c - Giá thành tổn thất ựiện năng, ự/kWh.
aq - Tỷ lệ giảm tổn thất do có sự ựiều chỉnh dung lượng bù.
bq - Tỷ phần tổn thất do không thể bù toàn phần lượng công suất phản kháng, phụ thuộc vào số nấc ựiều chỉnh và thời gian tổn thất cực ựại.
Bảng 3.1. Giá trị của hệ số bq phụ thuộc vào số nấc ựiều chỉnh và thời gian tổn thất cực ựại
Vắ dụ: Một xắ nghiệp có phụ tải S = 430 kVA, hệ số cosϕ = 0,8 một thiết bị bù công suất 195kVAr gồm 3 ngăn với ựiện áp 380V ựược lắp ựặt, ựiện trở của mạng ựiện R=0,12 Ω, thời gian tổn thất công suất cực ựại τ= 3200h. Giá thành tổn thất ựiện năng 750 ự/kWh. Hãy ựánh giá hiệu quả kinh tế của phương án sử dụng cơ cấu có ựiều chỉnh dung lượng bù so với phương án không có ựiều chỉnh, biết giá thành của cơ cấu ựiều chỉnh là 14,4.106 ựồng, hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao thiết bị p = 0,22.
Giải: Trước hết ta xác ựịnh tổn thất công suất tác dụng trong mạng ựiện
khi có cơ cấu bù công suất phản kháng
∆P= P 2+(Q-Qb) U2 R= 3442+(258-195)2 0,382 0,12.10 -3 = 101,64 (kw)
aq = 17,85 - 0,00293.τ = 17,85- 17,85 - 0,00293. 3200 = 8,47 %
Ứng với 3 ngăn tụ bù theo bảng 4.1, ta xác ựịnh ựại lượng không bù tổn thất là bq = 3,2%. Như vậy lượng tiết kiệm trong trường hợp có ựiều chỉnh dung lượng bù sẽ là
δC=( aq- bq) ∆Pτc = (8,474- 3,2).101,64.3200.750.10-8 = 12,865 triệu ựồng
Chi phắ quy dẫn do ựặt cơ cấu ựiều chỉnh
Zdc =pVdc =0,22.14,4= 3,168 triệu ựồng Lượng tiết kiệm do ựặt cơ cấu ựiều chỉnh sẽ là
δZ= δC - Zdc =12,865 Ờ 3,17 = 9,697 triệu ựồng
Như vậy trong trường hợp này việc ựặt cơ cấu tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao.