Thực chất của bài toán bù kinh tế là cân nhắc giữa khoản tiền đầu tư mua, đặt, quản lý vận hành thiết bị bù và khoản tiền giảm được tổn th ấ t điện năng trên lưới điện do giảm được lượng Q truyền tải.
Đổ có được k ết luận có nên bù khơng, bù bao nhiêu thì có lợi, ta cần thiết lập hàm chi phí tính tốn hàng năm:
Z(Qb) = Zj(Qb) + Z2(Qb) + Z3(Qb) (3.1)
trong đó: Z](Qb) - thành phần hàm chi phí tính tốn liên quan đến vốn đầu tư, lắp đặt, vận hành thiết bị bù;
Với avh = 0.1 : a,c = 1.25;
k„ - giá 1 MVAr thiết bị bù:
Q|, - công su ấ t phản kháng cần bù (MVAr);
Z2(Qb) - th à n h phần hàm chi phí tính tốn kể đến khoản tiền điện n ăng do bản thân th iết bị bù tiêu tốn:
Z2(Qb) = AP„.Qb.C.T (3.3)
Với APU - công s u ấ t tác dụng do thiết bị bù tiêu thụ: AP„ = 5uo/o Qb kW
c - giá tiền 1 kWh điện năng;
T - thời gian làm việc của thiết bị bù 1 năm, thường lấy T = Tmax h Z3(Qb) - th à n h p hần hàm chi phí tính tốn kê đến khoản tiền tổn
th ấ t điện năng trên đường dây sau khi đ ặ t th iết bị bù. giả th iế t lưới điện bao gồm một đường dây và một trạm biến áp (hình 3.1). Z3(Qb) = * < Q - * E (R P + Rb).C.t (3.4) N D D K -110 kV I Q ' 0 Qô N % - Rd -------C H } P+j(Q-Qb)
Hình 3. 1.Lưới điện 110 kV có đạt tụ bù vè sơ đổ
thay thế tính tốn dung lượng bù kinh tế. p -
Do th à n h phần —y— (Rp + R b) hầu như không liên quan đến Q,„
(3.5)
Z3(Qb) = ~ rß(R D - R B ) ,c.X
Ụ
Cuối cùng, hàm chi phí tính tốn hàng năm theo Qi, có dạng:
Z(Qb) = (avh + a tc) k„Qb + APloQbcTmax + (R-d — R b) c-x (3.15)
Đế xác định trị sô" Qb, ta lấy đạo hàm Z(Qb) theo Qb và cho bằng 0, từ đó giải ra được trị sơ" Qb cần tìm.
Nếu kết quả giải bài tốn có Qb < 0 thì có nghĩa là tại đó đ ặt bù khơng có lợi về m ặt kinh tế, không nên đặt bù.
2. Bù coscp
Đây là bài toán bù cưõng bức theo yêu cầu của ngành điện. Đế đảm bảo giảm tổn th ấ t chung trên tồn bộ hệ thơng điện quốc gia, yêu cầu các phụ tải điện (đặc biệt là các xí nghiệp cơng nghiệp) phải đảm bảo điểu kiện:
coscp > 0,85 (3.7)
Vì các xí nghiệp cơng nghiệp thường có coscp < 0,85, nên phải thực hiện giải pháp nâng cao coscp bằng cách tự mua tụ bù đ ặ t tạ i lưới điện xí nghiệp để tự p h á t lấy một phần công suất phản kháng.
Việc nâng cao C0S(p là bắt buộc, nhưng đ ặt tụ bù ở những chỗ nào? dung lượng là bao nhiêu thì lại là bài tốn kinh tế. nghĩa là phải hài hoà giữa khoản tiền đầu tư mua, quản lý, vận hành, bảo dưỡng tụ diện bù và lợi ích giảm tổn th ấ t điện năng trê n lưới điện xí nghiệp. Đó chính là bài tốn xác định vị trí đặt tụ bù và cơng suất bộ tụ bù tối ưu cho từng vị trí.
Sơ bộ có các n h ận xét sau:
- Nếu đ ặt bù phân tán tuyệt đôi, nghĩa là đ ặt bù tại tấ t cả các động cơ trong xí nghiệp thì xí nghiệp sẽ có được lượng giảm tổn th a t điện năng lớn n h ất trên toàn bộ lưới cao và hạ áp. Tuy nhiên đ ặ t như vậy thì tiền mua tụ. tiền bảo quản, vận hành, sửa chữa quá tốn kém đến mức sô" tiền lợi do giảm tổn th ấ t điện năng đưa lại không thể bù đắp được. Thực tê" mỗi xí nghiệp có đến hàng ngàn động cơ lớn bé các loại, không th ể thực hiện theo phương án này.
- Nếu đặt bù tập trung tại 1 điểm ngay đầu vào xí nghiệp thì giá tiền mua tụ, tiền quản lý bảo dưỡng sẽ ít nhất, nhưng xí nghiệp khơng được lợi chút gì do giảm tổn th ấ t điện năng trên lưới điện xí nghiệp. Phương án này chỉ dùng với xưởng nhỏ được cấp điện bằng một đường dây hạ áp từ trạm biến áp cơng cộng.
- Với xí nghiệp nhỏ có một trạm biến áp thì thường bù tập tru n g tại th an h các hạ áp trạm biến áp, cũng có thể kết hợp đ ặt bù cục bộ tại các động cơ lớn.
- Với các xí nghiệp cỡ lớn, lưới điện nhà máy phức tạp bao gồm một trạm phân phôi tru n g tâm (TPPTT) hoặc trạm biến áp tru n g tâm (TBATT) và nhiều trạm biến áp phân xưởng (TBAPX) thì tốt n h ấ t nên đặt bù tại tâ"t cả các phân đoạn thanh cái hạ áp của các TBAPX.
Tổng cơng su ất (cịn hay gọi là dung lượng) của tụ điện bù cần đặt tại xí nghiệp để coscp từ cosỌị lên coscp2 là:
Qbi = PxN(tg<Pi - tg(p2) (3.8) trong đó: Pxn - tổng cơng suất tác dụng u cầu (tính tốn) của tồn xí nghiệp;
tgỌỊ - tương ứng với coscpp,
tgcp2 - tương ứng với cos(p2> thường lấy C0S(p2 = 0,9.
Nếu bù tập tru n g một điểm thì cơng su ất của bộ tụ bù chính là trị sơ" cơng suất xác định từ (3.8).
Nếu bù phân tán n điểm thì cơng su ất bù tối ưu tại mỗi điểm xác định theo công thức:
Qb> = Qi - (Qi - Qbi) Y 1 (3.9)
trong đó:
Qi - cơng su ất phản kháng u cầu tại điểm i;
Qv - tổng công su ất phản kháng yêu cầu của xí nghiệp; Qbv - tổng cơng su ất cần bù, xác định theo (3.8);
R| • điện trở của nhánh dây đến phụ tải i;
Rtđ - điện trỏ tương đương của lưới điện xí nghiệp, đó chính là điện trở tương đương của n nhánh ghép song song:
(3.10)
4" ... 4" ... 4-
R I R , R n
Trong quá trìn h giải phương trình (3.9) nếu có nghiệm Qbl < 0 có nghĩa là tại điểm i không cần bù, ta cần giải lại bài toán với n-1 nghiệm còn lại cho đến khi toàn bộ các nghiệm là dương.
Cần lưu ý là khi chọn sô" lượng bộ tụ điện đặt tại mỗi trạm biến áp cần chọn s ố chẵn cho các trạm hai máy biến áp để bù đều cho mỗi phân
đoạn th a n h cái.
Đơi khi người ta cịn cân nhắc có nên đặt tụ bù phía cao áp của trạm biến áp nếu như giá trị cao áp rẻ hơn nhiều so với giá trị hạ áp. Khi đó dung lương bù tơi ưu đặt tại cao và hạ áp của trạm xác định theo công thức sau:
QbH " Q - M (3.11)
R B + ^ L Đ
Qbc ” Qb “ QbH (3.12)
trong đó:
Q - tống công su ấ t phản kháng của phụ tải tại trạm biến áp;
QbC> QbH ■ cơng suất bù tối ưu đặt tại phía cao và hạ của trạm biến áp; Rb - điện trở máy biến áp qui tụ về hạ áp:
APN.U;mR -
R „= — 3 .10 o (3.13)
SjímBA
APn - tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp, kW;
UdmBA - điện áp định mức phía hạ áp của máy biến áp, kV;
SdmBA • cơng su ấ t định mức của máy biến áp, kVA; Rlđ - điện trở tương đương của lưới điện hạ áp, Q.
Thường chưa biết rõ điểm đặt tụ bù trên lưới hạ áp, có thể sử dụng công thức gần đúng sau: