Bù công suất phản kháng Q chỉ được tiến hành sau khi thực hiện các biện pháp tự nhiên không đạt được yêu cầu. Thiết bị bù truyền thống gồm hai loại thiết bị chính là tụ điện tĩnh (vì trong thực tế hầu hết tổng các phụ tải tiêu thụ điện đều có tính chất cảm kháng) và máy bù đồng bộ. Hai loại thiết bị này có những ưu nhược điểm gần như trái ngược nhau. Tùy theo yêu cầu của phụ tải và mạng điện cung cấp có thể lựa chọn thiết bị bù phù hợp. Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phản kháng ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:
- Máy bù đồng bộ. - Tụ bù tĩnh.
3.1.2.1. Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải, hoặc non tải.
- Có khả năng phát và tiêu thụ được công suất phản kháng.
- Lắp đặt vận hành phức tạp, dễ gây sự cố (vì có bộ phần quay).
- Máy bù đồng bộ tiêu thụ công suất tác dụng khá lớn khoảng 0,015÷0,02 kW/kVAr.
- Giá tiền đơn vị CSPK thay đổi theo dung lượng. Nếu dung lượng nhỏ thì giá tiền trên một đơn vị CSPK sẽ cao. Vì vậy chỉ được sản xuất ra với dung lượng lớn 5 MVAr trở lên.
* Ưu điểm: Máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra CSPK, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ CSPK của mạng điện.
*Nhược điểm: Máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.
3.1.2.2. Tụ bù tĩnh
Giá tiền cho một đơn vị công suất phản kháng phát ra hầu như không thay đổi theo dung lượng, do đó thuận tiện cho chia nhỏ ra nhiều nhóm nhỏ đặt sâu về phía phụ tải. Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng khoảng 0,003 – 0,005 kW/kVAr. Vận hành lắp đặt đơn giản, ít gây ra sự cố. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ. Chỉ phát công suất phản kháng và không có khả năng điều chỉnh. Mạng điện xí nghiệp chỉ nên sử dụng tụ điện tĩnh, còn máy bù đồng bộ chỉ được dùng ở phía hạ áp (6–10 kV) của các trạm trung gian.
a. Phương pháp bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các bộ đóng ngắt contactor, rơ le
Hình 3.1: Bộ bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các bộ đóng ngắt contactor, rơ le
Phân tích hệ thống:
Ta có tải thông thường mang tính chất điện cảm nên:
Ztải = R + j.L (3.6)
Khi đó ta có: Ztổng = R + jXL – jXC = R + j(XL – XC) (3.7) Mà ta luôn mong muốn cos𝜑 = 1 => yêu cầu Ztổng = R => XL – XC = 0.
Với hệ thống bù trên khi tải thay đổi tức L thay đổi (giả sử L tăng): Công tắc tơ đóng => XC tăng => Ztổng≈ R => cosφ ≈ 1.
Thông thường dùng 6 cấp tụ bù (hoặc 12 cấp) tùy theo số lượng tải.
Trên thực tế, điện cảm L của tải luôn thay đổi, tức là XL thay đổi. Vậy mong muốn
cosφ ≈ 1 thì đại lượng XC cũng cần thay đổi theo.
Ưu điểm: Gọn nhẹ, làm việc êm dịu, tiêu thụ công suất tác dụng ít, có thể thay đổi dung lượng bù theo một số cấp.
Nhược điểm: Không linh hoạt; độ tin cậy thấp; không thể điều chỉnh trơn dung lượng bù nên thường gây ra hiện tượng bù thừa hoặc thiếu khi làm việc; bị ảnh hưởng lớn bởi sóng hài bậc cao; thường xuyên phải kiểm tra chế độ làm việc của bộ đóng cắt; tuổi thọ thiết bị không cao.
Hình 3.2: Hệ thống tủ tụ bù tĩnh thực tế 1