CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI
1.3. CÁC NGUỒN PHÁT CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ðIỆN
Khả năng phỏt CSPK của cỏc nhà mỏy ủiện là rất hạn chế, do cosφn của nhà máy từ 0,8 – 0,9 hoặc cao hơn nữa. Vì lý do kinh tế người ta không chế tạo các máy phỏt cú khả năng phỏt nhiều CSPK cho phụ tải. Cỏc mỏy phỏt chỉ ủảm ủương một phần nhu cầu CSPK của phụ tải, phần cũn lại do cỏc thiết bị bự ủảm trỏch (Mỏy bự ủồng bộ, tụ ủiện).
Ngoài ra trong hệ thống ủiện núi chung, phải kể ủến một nguồn phỏt CSPK nữa, ủú là cỏc ủường dõy tải ủiện, ủặc biệt là cỏc ủường cỏp và ủường dõy siờu cao ỏp. Tuy nhiờn ở ủõy ta chỉ xột ủến lưới phõn phối, do vậy chỉ lưu ý ủến cỏc trường hợp ủường dõy 35 kV dài và cỏc ủường cỏp ngầm. Tuy nhiờn CSPK phỏt ra từ cỏc phần tử này cũng khụng ủỏng kể nờn nguồn phỏt CSPK chớnh trong lưới phõn phối vẫn là tụ ủiện, ủộng cơ ủồng bộ và mỏy bự.
Các nguồn phát công suất phản kháng trên lưới 1) Mỏy bự ủồng bộ
Mỏy bự ủồng bộ là loại mỏy ủiện ủồng bộ chạy khụng tải dựng ủể phỏt hoặc tiờu thụ CSPK. Mỏy bự ủồng bộ là phương phỏp cổ truyền ủể ủiều chỉnh liờn tục CSPK. Cỏc mỏy bự ủồng bộ thường ủược dựng trong hệ thống truyền tải, chẳng hạn ở ủầu vào cỏc ủường dõy tải ủiện dài, trong cỏc trạm biến ỏp quan trọng và trong cỏc trạm biến ủổi dũng ủiện một chiều cao ỏp.
Nếu ta tăng dũng ủiện kớch từ ikt lờn (quỏ kớch thớch, dũng ủiện của mỏy bự
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
20 ủồng bộ sẽ vượt trước ủiện ỏp trờn cực của nú một gúc 900) thỡ mỏy phỏt ra CSPK Qb phỏt lờn mạng ủiện. Ngược lại, nếu ta giảm dũng kớch từ ikt (kớch thớch non, E <
U, dũng ủiện chậm sau ủiện ỏp 900) thỡ mỏy bự sẽ biến thành phụ tải tiờu thụ CSPK.
Vậy mỏy bự ủồng bộ cú thể tiờu thụ hoặc phỏt ra CSPK.
Cỏc mỏy bự ủồng bộ ngày nay thường ủược trang bị hệ thống kớch thớch từ nhanh có bộ kích từ chỉnh lưu.
2) Tụ ủiện tĩnh
Tụ ủiện tĩnh là một ủơn vị hoặc một dóy ủơn vị tụ nối với nhau và nối song song với phụ tải theo sơ ủồ hỡnh sao hoặc tam giỏc, với mục ủớch sản xuất ra CSPK cung cấp trực tiếp cho phụ tải, ủiều này làm giảm CSPK phải truyền tải trờn ủường dõy. Tụ bự tĩnh cũng thường ủược chế tạo khụng ủổi (nhằm giảm giỏ thành). Khi cần ủiều chỉnh ủiện ỏp cú thể dựng tụ ủiện bự tĩnh ủúng cắt ủược theo cấp, ủú là biện pháp kinh tế nhất cho việc sản xuất ra CSPK.
Tụ ủiện tĩnh cũng như mỏy bự ủồng bộ làm việc ở chế ủộ quỏ kớch CSPK trực tiếp cấp cho hộ tiờu thụ, giảm ủược lượng CSPK truyền tải trong mạng, do ủú giảm ủược tổn thất ủiện ỏp.
CSPK do tụ ủiện phỏt ra ủược tớnh theo biểu thức sau:
QC = U2.2πf.C.10-9 kVAr (1.3) Trong ủú: - U cú ủơn vị là kV
- f tần số cú ủơn vị là Hz - C là ủiện dung cú ủơn vị là àF
Khi sử dụng tụ ủiện cần chỳ ý phải ủảm bảo an toàn vận hành, cụ thể khi cắt tụ ra khỏi lưới phải cú ủiện trở phúng ủiện ủể dập ủiện ỏp.
Cỏc tụ ủiện bự tĩnh ủược dựng rộng rói ủể hiệu chỉnh hệ số cụng suất trong cỏc hệ thống phõn phối ủiện như: hệ thống phõn phối ủiện cụng nghiệp, thành phố, khu ủụng dõn cư và nụng thụn. Một số cỏc tụ bự tĩnh cũng ủược ủặt ở cỏc trạm truyền tải.
Tụ ủiện là loại thiết bị ủiện tĩnh, làm việc với dũng ủiện vượt trước ủiện ỏp. Do ủú cú thể sinh ra cụng suất phản khỏnh Q cung cấp cho mạng. Tụ ủiện tĩnh cú những ưu ủiểm sau:
- Suất tổn thất công suất tác dụng bé, khoảng (0,003 – 0,005) kW/kVAr.
- Không có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng.
- Tụ ủiện tĩnh ủược chế tạo thành từng ủơn vị nhỏ, vỡ thế cú thể tựy theo sự phỏt triển của phụ tải trong quỏ trỡnh sản xuất mà ủiều chỉnh dung lượng cho phự
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
21 hợp.
Song tụ ủiện tĩnh cũng cú một số nhược ủiểm sau:
- Nhược ủiểm chủ yếu của chỳng là cung cấp ủược ớt CSPK khi cú rối loạn hoặc thiếu ủiện, bởi vỡ dung lượng của cụng suất phản khỏng tỷ lệ bỡnh phương với ủiện ỏp:
2
2 2
C
Q = I X U CU
1/ C ω
= ω = (1.4)
- Tụ ủiện cú cấu tạo kộm chắc chắn vỡ vậy dễ bị phỏ hỏng khi xảy ra ngắn mạch
- Khi ủiện ỏp tăng quỏ 1,1Un thỡ tụ ủiện dễ bị chọc thủng.
- Khi ủúng tụ ủiện vào mạng cú dũng ủiện xung, cũn khi cắt tụ khỏi mạng, nếu khụng cú thiết bị phúng ủiện thỡ sẽ cú ủiện ỏp dư trờn tụ.
- Bự bằng tụ ủiện sẽ khú khăn trong việc tự ủộng ủiều chỉnh dung lương bự một cách liên tục.
- Tụ ủiện tĩnh ủược chế tạo dễ dàng ở cấp ủiện ỏp 6 - 10 kV và 0,4 kV. Thụng thường nếu dung lượng bự nhỏ hơn 5 MVAr thỡ người ta dựng tụ ủiện, cũn nếu lớn hơn phải so sỏnh với mỏy bự ủồng bộ.
3) ðộng cơ khụng ủồng bộ rụto dõy quấn ủược ủồng bộ húa
Khi cho dũng ủiện một chiều vào dõy quấn Roto của ủộng cơ khụng ủồng bộ thỡ ủộng cơ ủú sẽ làm việc như ủộng cơ ủồng bộ, cú thể ủiều chỉnh dũng kớch từ ủể nú phỏt ra CSPK cung cấp cho mạng. Nhược ủiểm của loại này là suất tổn thất cụng suất tác dụng lớn, khoảng (0,02 – 0,08) kW/kVAr; khả năng quá tải kém. Vì vậy nó chỉ ủược phộp làm việc với 75% cụng suất ủịnh mức.
Vỡ cỏc nhược ủiểm trờn, cho nờn nú chỉ ủược dựng khi khụng cú sẵn cỏc loại thiết bị bù khác.
4) Mạng cáp
Cảm khỏng của dõy dẫn là do cú từ thụng biến ủổi khi cú dũng ủiện chạy trờn dõy dẫn, trong mạng lưới ủiện phõn phối, dõy cỏp cú cảm khỏng rất bộ vỡ cỏc lừi cỏp ủặt rất gần nhau và từ thụng múc vũng qua chỳng rất nhỏ. Vậy trờn sơ ủồ thay thế của ủường dõy cỏp chỉ cũn cú ủiện trở của cỏp. Hay núi một cỏch khỏc, trờn mạng phõn phối, tổn thất CSPK từ mạng cỏp rất khụng ủỏng kể. CSPK do cỏp phỏt ra phụ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
22 thuộc vào cấp ủiện ỏp và tiết diện của lừi thộp.
Ngoài cỏc thiết bị bự kể trờn, cũn cú thể dựng ủộng cơ ủồng bộ làm việc ở chế ủộ quỏ kớch từ, hoặc dựng mỏy phỏt ủiện làm việc ở chế ủộ bự ủể làm mỏy bự.
Ở cỏc xớ nghiệp cú nhiều tổ mỏy phỏt ủiezen, làm nguồn dự phũng, khi chưa dựng ủến cú thể sử dụng làm mỏy bự ủồng bộ. Theo kinh nghiệm thực tế việc chuyển mỏy phỏt thành mỏy bự khụng phiền phức lắm. Vỡ vậy biện phỏp này ủược nhiều xí nghiệp áp dụng.