PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY
3.1. Cơ sở lý thuyết
Điện áp hộ tiêu thụ điện phụ thuộc vào độ sụt áp trong mạng điện, và độ sụt áp này lại phụ thuộc vào tổng trở đường dây. Ví dụ thành phần dọc trục của vecto điện áp giỏng trờn đường dây được mô tả trờn hỡnh 3.1a bằng:
Trong đó: , , U2 là công suất và điện áp tại cuối đường dây;
R12, x12: thành phần điện trở tác dụng và phản kháng của đường dây phụ thuộc vào tiết diện dây dẫn và chiều dài đường dây.
Trờn hình 3.1 b ta thấy, quan hệ giữa điện trở và điện kháng theo tiết diện dây dẫn của mạng điện phân phối và mạng điện cung cấp là khác nhau.
Trong mạng điện phân phối, điện trở lớn hơn điện kháng, . Trong biểu thức 3.1, thành phần sẽ lớn hơn thành phần .
Sơ đồ thay thế một đoạn đường dây dài có thể mô tả trên hình vẽ:
Hình 3.1a: Sơ đồ thay thế đường dây 12
Khi thay đổi tiết diện dây dẫn trong mạng phân phối, thì thay đổi, làm thay đổi tổn thất diện áp và thay đổi điện áp tại hộ tiêu thụ. Vì vậy trong các mạng điện này thường được lựa chọn dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép.
Trong mạng điện cung cấp thì ngược lại, , tổn thất chủ yếu là do điện kháng của đường dây, mà điện kháng đường dây phụ thuộc rất ít vào tiết diện. Chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện cung cấp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép là không hợp lý và kinh tế. Vậy ta có thể thay đổi tiết điện kháng của đường dây để điều chỉnh điện áp. Để thay đổi điện kháng của đường dây, ta mắc nối tiếp vào đường dây các tụ điện.
Trước khi đặt tụ điện vào đường dây thì sụt ỏp trờn đường dây được xác định bằng biểu thức 3.1.
Giả thiết điện ápở cuối đường dây thấp hơn giá trị cho phép.
Ta mắc nối tiếp vào đường dây các tụ điện để nâng cao điện áp đến giá trị . Vậy ta có biểu thức sau:
Trong đó là dung kháng của bộ tụ điện.
Mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây gọi là bù dọc. Thiết bị bù dọc có thể làm giảm điện kháng đường dây và giảm được tổn thất điện áp trên đường dây hình 3.2a.
Biểu đồ vecto mô tả việc điều áp đó được giới thiệu trờn hỡnh 3.2b. Ta có:
(3.4) : là dòng điện chạy trên đường dây
Thành phần k_Điện áp giỏng õm hay là sức điện động phụ E đưa vào lưới. Hao tổn điện áp sau khi mắc tụ bù nối tiếp với đường dây xác định theo biểu thức:
Từ công thức trên ta có thể tìm được giá trị trở kháng của tụ bù dọc:
Các đại lượng có đơn vị là
Phương pháp này gọi là bù dọc (mắc tụ nối tiếp với đường dây). Để thiết kế một bộ tụ bù dọc mắc nối tiếp với đường dây thì ta có trình tự như phần 3.2.
3.2. Trình tự tiến hành
- Xác định U2ttế tại chế độ tải cực đại và chế độ tải cực tiểu. Và kiểm tra lại xem độ lệch điện áp có nằm trong giới hạn cho phép ?
- Xác định U2đm. - Xác định U2CF
- Xác định công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên đoạn đường dây P12, Q12.
- Xác định điện trở và điện kháng đoạn đường dây R12, X12 (Bằng cách xác định mã hiệu dây, tiết diện dây và chiều dài đoạn dây hoặc xem trong hồ sơ thiết kế).
- Dựa vào công thức (4.5) tính Xk - Xác định dòng điện đi qua bộ tụ
Điện áp Uk đặt lên bộ tụ điện:
Uk= I12.xk (4.7) Lựa chọn tụ theo tình hình thực tế:
Chú ý mấy tham số cần chọn: + Điện áp định mức của tụ: Uc + Công suất của một tụ Qc
+ Số pha của tụ
Dòng điện định mức của một tụ điện bằng:
Nếu điện áp định mức của một tụ điện là Uc bé hơn Uk, trong một pha ta phải đặt nối tiếp một số tụ điện. Số tụ điện đặt nối tiếp trong một pha:
Nếu Ic Ik thì ta phải mắc song song m nhánh tụ điện. Vậy:
Ta cũng có thể tính số nhánh song song m bằng cách khác:
Trong đó:
C là điện dung của 1 tụ.
Tỷ số tính theo phần trăm giữa dung kháng của bộ tụ điện với điện kháng của đường dây gọi là độ bù:
Thực tế, người ta chỉ bù một phần hoặc không toàn phần (b100%) điện kháng của đường dây. Người ta khụng bự hoàn toàn hoặc quỏ bự (b100%) trong mạng điện phân phối trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải, việc làm này sẽ dẫn đến hậu quả là điện áp trong mạng điện cao quá giá trị cho phép.
Đặc biệt nguy hiểm khi dòng điện phụ tải đột ngột tăng cao (khi mở máy động cơ lớn) và cũng vì hiện tượng cộng hưởng nên gây ra hiện tượng quá điện áp rất lớn. Để khắc phục hiện tượng này, khi đó người ta đóng điện trở song song với tụ hoặc nối tắt tụ điện lại.
Dùng thiết bị bù dọc cải thiện tốt tình trạng điện áp của mạng điện.
Tuy nhiên, dùng tụ bù dọc để nâng cao điện áp lại phụ thuộc vào trị số và góc pha của dòng điện chạy qua thiết bị bù dọc, do đó khả năng điều chỉnh liên tục tụ điện bị hạn chế nếu không muốn nói là không thực hiện. Việc bù dọc chỉ được sử dụng chủ yếu tại các đường dây hình tia bị quá tải. Với mục đích điều áp, bù dọc chỉ có lợi khi hệ số công suất cos của phụ tải tương đối thấp (0.6-0.9).
Việc chọn vị trí đặt tụ điện cũng cần phải phân tích và cân nhắc kỹ. Nên đặt ở đâu, ở giữa hay ở cuối đường dây tùy thuộc vào vị trí của các phụ tải trên đường dây và yêu cầu điện áp của từng phụ tải. Nếu công suất của tụ điện không lớn và điện áp của mạng điện không cao, những bộ tụ điện này có thể đặt ngay trên trụ điện của đường dây. Bộ tụ điện có công suất lớn và điện áp của đường dây từ 35-500 kV, thì được đặt ở trong trạm. Với đường dây điện áp từ 20kV đến 500kV bù dọc bằng tụ điện tĩnh, mục đích chủ yếu để tăng khả năng tải của mạng mà không phải là điều chỉnh điện áp.