Phƣơng phỏp bự CSPK và hiệu quả của biện phỏp bự CSPK

VI. í nghĩa khoa học và thực tiễn

2.4 Phƣơng phỏp bự CSPK và hiệu quả của biện phỏp bự CSPK

giảm tổn thất của LĐPPTA

2.4.1 Khỏi niệm về CSPK

Một mạch điện cú tải là điện trở R và điện khỏng X đƣợc cung cấp bởi điện ỏp: u = Um.sint nhƣ Hỡnh 2.1.

Dũng điện i lệch pha với điện ỏp u một gúc  và đƣợc tớnh nhƣ sau. i = Imsin(t - )  i = Im(sint cos - sin cost) (2.5)

Hỡnh 2.1: Sơ đồ và tham số của mạch điện Đặt i = i' + i"  i’ = Im cos sint Đặt i = i' + i"  i’ = Im cos sint

I" = Im sin cost = - Im sin sin(t -

2



) (2.6)

Nhƣ vậy dũng điện i là tổng của hai thành phần i' cú biờn độ là Im cos và cựng pha với điện ỏp u và thành phần i" cú biờn độ là Im sin và chậm pha so với điện ỏp một gúc  / 2.

Từ hai thành phần i' và i", tớnh cụng suất tƣơng ứng là:

P = U.I.cos gọi là CSTD (2.7)

Q = U.I.sin gọi là CSPK (2.8)

Theo tam giỏc tổng trở Hỡnh 1.8 cú thể viết cụng thức cụng suất nhƣ sau: P = U.I.cos = (Z.I)(I.cos) = Z.I2

.R Z = R.I2 và Q = U.I.sin = (Z.I)(I.sin) = Z.I2

.X Z = X.I2

Vậy CSPK của một nhỏnh bất kỳ núi lờn cƣờng độ của quỏ trỡnh dao động năng lƣợng của nhỏnh đú. Tổng hợp của CSTD và CSPK gọi là cụng suất biểu kiến và đƣợc tớnh nhƣ biểu thức (2.9) và cú thể biểu diễn mối quan hệ giữa S, P và Q trong tam giỏc cụng suất nhƣ Hỡnh 2.2.

2 2 Q P S  (2.9) U I R X U R X Z  X R X R Z

Hỡnh 2.2: Tam giỏc cụng suất

Nhƣ vậy, cỏc phần tử mang điện cảm hay điện dung trong mạng điện liờn quan đến CSPK. Vỡ vậy, Q = I2

X = I2(ωL-ωC) = QL - QC và do đú cỏc phần tử cú tớnh cảm (chứa từ trƣờng) tiờu thụ CSPK cũn cỏc phần tử cú tớnh dung (chứa điện trƣờng) phỏt CSPK.

2.4.2 Bự CSPK trong hệ thống điện

Trong hệ thống điện luụn cú phần tử tiờu thụ và nguồn phỏt CSPK. Phần tử tiờu thụ là MBA, động cơ khụng đồng bộ, trờn đƣờng dõy điện và mọi nơi cú từ trƣờng. Yờu cầu CSPK chỉ cú thể giảm tối thiểu chứ khụng triệt tiờu đƣợc vỡ nú cần thiết để tạo ra từ trƣờng, yếu tố trung gian trong quỏ trỡnh chuyển húa điện năng. Tiờu thụ CSPK trong cỏc phần tử nhƣ sau:

- Động cơ khụng đồng bộ tiờu thụ khoảng 70-80%. - MBA tiờu thụ 25-15%.

- Đƣờng dõy tải điện và cỏc phụ tải khỏc 5%.

Khả năng phỏt CSPK của cỏc nhà mỏy điện rất hạn chế, cos = 0.8-0.85. Vỡ vậy, cỏc mỏy phỏt chỉ đảm bảo cung cấp một phần yờu cầu CSPK của phụ tải, phần cũn lại phải đƣợc cung cấp bởi cỏc nguồn CSPK đặt thờm tức là nguồn cụng suất bự.

Từ phõn tớch trờn cho thấy, việc đỏp ứng CSPK cho phụ tải cú thể đảm bảo bằng 2 phƣơng phỏp: S  Q P U U.I.cos U.I.sin

- Giảm cụng suất tiờu thụ CSPK của phụ tải. Vớ dụ nhƣ cỏc xớ nghiệp cụng nghiệp, đảm bảo cos của họ ở mức cho phộp.

- Lắp đặt thiết bị bự CSPK.

Để đảm bảo cõn bằng CSPK trong hệ thống điện phải thực hiện bự đƣợc gọi là cƣỡng bức hay bự kỹ thuật. Vỡ vậy, khi hệ thống điện thiếu CSPK thỡ việc bự kỹ thuật là bắt buộc, gọi là bự cƣỡng bức. Tuy nhiờn, sau khi bự cƣỡng bức, một lƣợng CSPK đỏng kể vẫn truyền tải trong lƣới phõn phối trung ỏp gõy ra tổn thất CSTD và tổn thất điện năng khỏ lớn. Do đú, để giảm tổn thất này cú thể thực hiện bự kinh tế.

Bự kinh tế chỉ đƣợc thực hiện khi nú thực sự mang lại lợi ớch, nghĩa là lợi ớch kinh tế mà nú mang lại phải lớn hơn chi phớ vận hành và lắp đặt trạm bự. Trong cỏc xớ nghiệp cụng nghiệp lƣợng CSPK phải bự cƣỡng bức để đảm bảo cos cũng đƣợc phõn phối hợp lý nhằm giảm tối đa tổn thất điện năng.

2.4.3 Hệ số cụng suất và quan hệ với bự CSPK

Giả thiết, một phụ tải cú tổng trở Z = R + jX đƣợc cung cấp bởi điện ỏp U. Dũng điện chạy vào tải đú đƣợc tớnh theo biểu thức sau.

R X

U U U

I I I

Z R jX

     (2.10)

Trong đú: IR là thành phần tỏc dụng cựng pha với điện ỏp; IX là thành phần phản khỏng trễ pha với điện ỏp là  / 2. Gúc giữa U và I là φ nhƣ biểu diễn trờn Hỡnh 2.3.

Hỡnh 2.3: Giản đồ vecto dũng điện  

IX

U IR

Lấy gúc pha điện ỏp bằng 0, dũng điện là IIR jIX và cụng suất biểu kiến đƣợc xỏc định theo biểu thức.

 UIˆ

S  U( IR – jIX ) = P – jQ (2.11)

Nhƣ vậy cụng suất biểu kiến S cú hai thành phần: Thành phần thực P và thành phần phản khỏng Q, quan hệ giữa S, P và Q nhƣ Hỡnh 2.2.

Từ Hỡnh 2.3 xỏc định cos = P

S

 và đƣợc gọi là hệ số cụng suất. Trong đú: P = S.cosφ và Q = S.sinφ; Tỷ số Q/P = sinφ/cosφ = tgφ.

Nhƣ vậy, hệ số cụng suất liờn quan với tỉ lệ CSPK trong cụng suất tiờu thụ tổng hợp của phụ tải. Phụ tải cú cosφ càng thấp thể hiện nhu cầu tiờu thụ CSPK càng nhiều và ngƣợc lại.

Khi phõn tớch chế độ hệ thống điện, phụ tải thƣờng đƣợc hiểu là cụng suất tiờu thụ tổng nhận từ nỳt thanh cỏi cung cấp (là cụng suất tiờu thụ của tập hợp cỏc thiết bị dựng điện nối vào thanh cỏi). Khi đú, để giảm lƣợng CSPK nhận từ nỳt cung cấp, cú thể đặt cỏc tụ bự nối vào thanh cỏi (hiểu nhƣ một thành phần phụ tải tổng hợp). Giả thiết, tải tiờu thụ ban đầu là S1 = Pdm + jQdm và lỳc này hệ số cụng suất là cosφ1 = 

1 S Pdm 2 2 dm dm dm Q P P  . Lắp đặt thiết bị bự, bự một lƣợng CSPK là Qb. Khi đú, S2 = Pdm + j(Qdm - Qb) và hệ số cụng suất cosφ2 =  2 S Pdm  2 2 b dm dm dm Q Q P P   .

Dễ dàng nhận thấy là cos φ2 > cos φ1 hay thiết bị bự đặt tại thanh cỏi phụ tải cú thể nõng cao hệ số cụng suất tiờu thụ.

Hệ số cụng suất của phụ tải cũng cú thể nõng cao bằng cỏch sử dụng cỏc động cơ tiờu thụ ớt CSPK (dựng động cơ đồng bộ thay cho khụng đồng bộ) hoặc dựng biến tần để điều chỉnh cụng suất khi tốc độ động cơ thay đổi ...

2.4.4 Nhận xột

Từ phõn tớch trờn cho thấy, nhiều thiết bị cú thể sử dụng trong bự CSPK núi chung và trong LĐPPTA núi riờng. Trong đú, tụ bự tĩnh cú nhiều ƣu điểm và phự hợp trong bài toỏn bự nhằm giảm tổn thất cụng suất và tổn thất điện năng của LĐPPTA bởi chi phớ thấp và cú thể kết hợp phƣơng phỏp bự cố định và bự cú điều chỉnh cú cấp. SVC cú nhiều ƣu điểm về kỹ thuật nhƣng giỏ thành đắt là hạn chế của thiết bị này nờn thƣờng chỉ sử dụng trong cỏc bài toỏn bự kỹ thuật nhƣ điều chỉnh điện ỏp…