Hình 1 6 Điện áp trên đường dây dài ở chế độ hở mạch
Hình 1.9 Sơ đồ véc tơ điện áp khi đường dây có tụ
b) Hệ số bù dọc
Thông thường để đánh giá lượng bù dọc của đường dây, người ta đưa ra hệ số
bù dọc: Kc = (1.21)
Trong đó: Xc: Dung kháng của tụ bù dọc. XL : Cảm kháng của đường dây.
Mức độ bù của thiết bị bù dọc đối với đường dây siêu cao áp thường ở mức <80%. Mức độ bù cao hơn sẽ làm cho tổng trở đường dây nhỏ, dẫn đến dòng ngắn mạch cao đòi hỏi mức độ đáp ứng của thiết bị cũng cao. Hơn nữa quá bù (bù >80%) sẽ dẫn đến hiện tượng cộng hưởng dọc tại tần số 50Hz vì điện dung của tụ bù dọc cộng với điện cảm của đường dây tạo nên mạch cộng hưởng LC.
Trong chế độ vận hành bình thường, nhất là ở chế độ tải nặng nề hệ số bù dọc càng lớn thì giới hạn truyền tải càng cao. Nhưng nếu chọn hệ số bù dọc quá lớn thì có thể kéo theo hàng loạt các hậu quả xấu. Một trong những hậu quả xấu này là gây
ra hiện tượng tự kích thích ở các máy phát điện. Khi cắt tải đột ngột hoặc không tải thì lượng CSPK do đường dây phát ra rất lớn làm cho tải của máy phát mang tính chất điện dung dẫn đến máy phát điện tự kích thích, quá trình này sẽ làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng vọt. Từ các lý do trên, công suất bù dọc tại điểm giữa đường dây hợp lý là Xc = (0,4 0,5).XL, khi đó công suất giới hạn lớn hơn khi đặt tụ bù ở đầu đường dây 25%. Ngược lại nếu chọn hệ số bù dọc quá nhỏ (KC < 25%) thì ảnh hưởng và hiệu quả của tụ bù dọc là không đáng kể [4].
Trong thực tế, tụ bù dọc có thể được đặt tại giữa đường dây, đặt tại hai đầu đường dây, đặt ở 1/3 hoặc 1/4 đường dây. Vị trí đặt này cần phải phối hợp thêm với cả việc đặt kháng bù ngang [4]. Tùy theo mức độ bù và vị trí đặt bù của bộ tụ mà tổng trở đo được ở đầu đường dây sẽ khác nhau.
Nếu bù nhiều thì điện áp ở chỗ đặt có thể tăng rất cao so với hai đầu, để điều hòa điện áp người ta đặt thêm hai kháng điện hai bên tụ bù. Nếu bù nhiều trên 50% điện kháng đường dây nên đặt ở nhiều vị trí.
Nếu công suất bù ít thì có thể đặt ở một vị trí trên đường dây. Nếu đặt tụ bù tại một điểm có công suất lớn sẽ làm tăng quá điện áp nội bộ gây khó khăn cho bảo vệ rơ le. Tụ bù dọc được cách điện với đất theo điện áp pha[4].
Trong thực tế khi lựa chọn vị trí đặt thiết bị bù dọc người ta thường xét đến 3 tiểu chuẩn sau:
+ Mức độ phân bố điện áp dọc theo đường dây. + Trị số dòng điện ngắn mạch qua bộ tụ.
+ Thuận tiện cho việc trông nom và bảo quản bộ tụ.
Xc của tụ bù tính theo điều kiện ổn định, còn thông số của kháng bù YK (hai kháng) xác định theo điều kiện điện áp trên cực tụ bù không lớn hơn giá trị cho phép. Từ các thông số phải tính dòng điện lớn nhất đi qua tụ và kháng để chọn tụ, cách ghép nối và chọn kháng điện.
Bộ tụ bù gồm m nhánh song song mỗi nhánh có n đơn vị tụ bù:
m = I/ Iđml; n = XC.l.m/XC
Trong đó: I là dòng điện lớn nhất đi qua tụ tính theo khả năng tải lớn nhất; Iđml, Uđml, UCl, là các giá trị định mức của một đơn vị tụ bù; Iđm, Uđm, UC là các giá trị định mức của bộ tụ bù [4].
Hình vẽ sau thể hiện điện áp được cải thiện các vị trí đặt tụ bù khác nhau