Thiết bị bù cung cấp CSPK cho các phụ tải nên giảm đƣợc lƣợng CSPK phải truyền tải trên đƣờng dây từ đó nâng cao đƣợc hệ số cos và giảm đƣợc tổn thất của hệ thống. Tuy nhiên, biện pháp bù CSPK không làm giảm lƣợng CSPK tiêu thụ của các hộ phụ tải mà chỉ giảm đƣợc lƣợng CSPK truyền tải trên đƣờng dây. Vì vậy, chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn không đạt yêu cầu thì mới xét đến phƣơng pháp đặt thiết bị bù.
Giả sử hộ tiêu thụ điện có hệ số công suất là cosφ1 (muốn nâng hệ số công suất này lên cosφ2 (cosφ2 > cosφ1), thì phải đặt dung lƣợng bù là bao nhiêu?
Với dạng bài toán này thì dung lƣợng bù đƣợc xác định theo công thức sau:
Qbu = P(tg φ1 - tgφ2)α (kVAr) (2.36)
Trong đó: P là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện kW. 1 là góc ứng với hệ số trung bình (cos1) trƣớc khi bù. 2 là góc ứng với hệ số công suất mong muốn (cos2) sau khi bù. = 0,91 là hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phƣơng pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù (phƣơng pháp tự nhiên).
Hệ số công suất cos2 nói ở trên thƣờng lấy bằng hệ số công suất do cơ quan quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ phải đạt đƣợc, thƣờng nằm trong khoảng cos = 0,8 – 0,95 bởi khi hệ số công suất lớn hơn 0,95 thì tổn thất công suất chủ yếu thành phần CSTD gây ra nên việc tăng hệ số công suất trong trƣờng hợp này không còn hiệu quả.
Đối với các hộ dùng điện thì dung lƣợng bù có thể xác định theo quan điểm tối ƣu về mặt tổn thất CSTD của mỗi phụ tải. Khi bù có thể tiết kiệm đƣợc một lƣợng CSTD nhƣ sau:
P = (kkt - kb).Qb kW (2.37)
Trong đó:
- kkt là đƣơng lƣợng kinh tế của CSPK-kW/kVAr (lƣợng CSTD-kW tiết kiệm đƣợc khi bù 1 kVAr CSPK và đƣợc tính nhƣ biểu thức (2.38).
p b kt 2 b P Q.R Q k 2 Q U Q (2.38)
Trong biểu thức (2.38), P là lƣợng giảm tổn thất CSTD do CSPK gây ra khi đặt một đơn vị công suất bù kW/kVAr, Q là CSPK của hộ tiêu thụ kVAr.
Nếu Qb << Q có thể coi Qb /Q = 0 nên Kkt đƣợc xác định theo biểu thức:
kkt = 2.Q.R/U2 (2.39)
Giá trị của kkt = 0,02-0,12 kW/kVAr phụ thuộc vào phƣơng thức cấp điện của hệ thống nhƣ trên bảng sau.
Bảng 2.2. Giá trị của kkt theo phƣơng thức cấp điện.
STT Phương thức cấp điện cho hộ tiêu dùng kkt
1 Từ máy phát 0,02 0,04
2 Qua một cấp biến áp 0,040,06
3 Qua hai cấp biến áp 0,050,07
4 Qua 3 cấp biến áp 0,080,12
- kb là suất tổn thất CSTD trong thiết bị bù, kW/kVAr. Đối với thiết bị bù là tụ điện, kb = 0,0030,005kW/kVAr.
Khi đó, P = f(Qb) và có thể tìm đƣợc dung lƣợng bù tối ƣu ứng với P cực đại là:
kVAr (2.40)
Từ biểu thức (2.39) rút ra thành phần U2/2R và biểu thức (2.40) xác định đƣợc dung lƣợng bù tối ƣu nhƣ biểu thức sau.
kVAr (2.41)
Công suất bù tối ƣu (Qbopt) có thể không trùng với Qb đƣợc tính theo biểu thức (2.36). Bù với Qbopt là kinh tế nhất đối với các hộ tiêu thụ tuy nhiên vì lợi ích chung của toàn hệ thống điện, thƣờng nhà nƣớc quy định hệ số công suất tiêu chuẩn mà các hộ tiêu thụ nhất thiết phải đạt đƣợc, mặc dù đối với từng hộ dùng điện cụ thể cos tiêu chuẩn đó chƣa phải là tối ƣu.
Trong thực tế thƣờng tính dung lƣợng bù theo phƣơng pháp nâng cao hệ số công suất bởi đơn giản, dễ áp dụng nên đƣợc sử dụng rộng dãi. Tuy nhiên, việc phân phối dung lƣợng bù trong LĐPP sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất là bài toán khó khăn và thƣờng tiến hành theo nguyên tắc đảm bảo tổn thất CSTD (P) do CSPK gây ra là nhỏ nhất. Trong các xí nghiệp công nghiệp, mạng điện thƣờng là hình tia hoặc phân nhánh vì vậy việc phân phối dung lƣợng bù theo nguyên tắc trên có thể thực hiện dễ dàng. b bopt k R U Q Q 2 2 ) 1 ( kt b bopt k k Q Q