Sơ ựồ nối dây của tụ ựiện ựiện áp cao ựược trình bày trên hình 27. Vì tụ ựiện ựiện áp cao là loại một pha nên chúng ựược nối lại với nhau thành hình tam giác, mỗi pha có cầu chì bảo vệ riêng, khi cầu chì một pha nào ựó bị ựứt, tụ ựiện ở hai pha còn lại vẫn tiếp tục làm việc.
b) a) BI BU 6 - 10kV 6 - 10kV BU BI
Hình 27. Sơ ựồ nối dây của tụ ựiện ựiện áp cao b) a) BU BI BI ậạn ệéng cể hoẳc MBA CD CD ậạn ệéng cể hoẳc MBA BI BI BU 6 - 10kV 6 - 10kV
Hình 28. Sơ ựồ ựấu dây của tụ ựiện ựiện áp cao bù riêng cho ựộng cơ
Thiết bị ựóng cắt cho nhóm tụ ựiện có thể là máy cắt (hình 27a) hoặc máy cắt phụ tải có kèm theo cầu chì (hình 27b). để ựo lường và bảo vệ người ta ựặt các máy biến dòng BI và máy biến ựiện áp BỤ Máy biến ựiện áp BU ngoài nhiệm vụ ựo lường và bảo vệ nói trên còn ựược dùng làm ựiện trở phóng ựiện cho tụ ựiện khi nó ựược cắt ra khỏi mạng. Vì vậy BU phải ựược nối vào phắa dưới các thiết bị ựóng cắt và ở ngay ựầu cực của nhóm tụ ựiện.
Trong trường hợp tụ ựiện bù riêng cho ựộng cơ hoặc máy biến áp thì không phải dùng BU ựể làm ựiện trở phóng ựiện, mà có thể dùng ngay cuộn dây stato của ựộng cơ hoặc cuộn sơ cấp của máy biến áp ựể làm ựiện trở phóng ựiện (28 a, b).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
67
3.2.2 . Sơ ựồ ựấu dây tụ ựiện ựiện áp thấp
Sơ ựồ nối dây của tụ ựiện ựiện áp thấp ựược trình bày trên hình 29.
Thiết bị ựóng cắt và bảo vệ có thể là cầu dao và cầu chì, áptômát hoặc công tắc tơ và cầu chì. Tụ ựiện ựiện áp thấp là loại tụ ựiện ba pha, các phần tử ựã nối sẵn thành hình tam giác ở phắa trong.
đối với tụ ựiện ựiện áp thấp, người ta thường dùng bóng ựèn dây tóc công suất khoảng 15 Ờ 40 W ựể làm ựiện trở phóng ựiện cho tụ ựiện.
Dùng bóng ựèn có ưu ựiểm ở chỗ: Khi ựiện áp dư của tụ ựiện phóng hết thì ựèn tắt, do ựó theo dễ dõi, nhưng cần chú ý kiểm tra, tránh trường hợp ựèn hỏng không chỉ thị ựược. c) b) a) 380 - 660V 380 - 660V K A BI BI 380 - 660V BI CD
Hình 29. Sơ ựồ ựấu dây tụ ựiện ựiện áp thấp. điện trở phóng ựiện của tụ ựiện phải thoả mãn các yêu cầu sau ựây:
- Giảm nhanh ựiện áp dư trên tụ ựiện ựể ựảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy ựịnh sau 30 phút ựiện áp trên tụ ựiện phải giảm xuống dưới 65V.
- Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất CSTD trên ựiện trở phóng ựiện so với dung lượng của tụ ựiện không vượt quá trị số 1 W/kVAr.
- Dòng phóng ựiện không ựược lớn quá.
điện trở phóng ựiện ựược tắnh theo công thức sau ựây:
Rpt = 15.106 .
2 pha
U
Q Ω ( 3.5) Trong ựó: Q Ờ dung lượng của tụ ựiện kVAr
Upha Ờ ựiện áp pha của mạng kV
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
68 trở phóng ựiện phải ựược nối phắa dưới các thiết bị ựóng cắt và ở ngay ựâu cực của nhóm tụ ựiện. Các bóng ựèn làm ựiện trở phóng ựiện có thể ựược nối theo hình sao hoặc tam giác. Cách nối tam giác có ưu ựiểm hơn vì khi một pha của ựiện trở phóng ựiện bị ựứt thì ba pha của tụ ựiện vẫn có thể phóng ựiện qua hai pha còn lại của ựiện trở.
Dòng ựiện ựịnh mức của dây chảy bảo vệ cho tụ ựiện không vượt quá 110% dòng ựiện ựịnh mức của nhóm tụ ựiện. Thiết bị bảo vệ quá dòng ựiện không ựược chỉnh ựịnh quá 120% dòng ựiện ựịnh mức của nhóm tụ ựiện.
3.2.3. Bù riêng
Bù riêng nên ựược xét ựến khi công suất ựộng cơ lớn ựáng kế so với mạng ựiện.
Bộ tụ mắc trực tiếp vào ựầu dây nối của thiết bị dùng ựiện có tắnh cảm ( chủ yếu là các ựộng cơ ).
Bộ tụ ựịnh mức ( kVAr) ựến khoảng 25% giá trị công suất ựộng cơ. Bù bổ sung tại ựầu nguồn ựiện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.
Ưu ựiểm : Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr)
Giảm công suất biểu kiến yêu cầụ
Giảm kắch thước và tổn hao dây dẫn ựối với tất cả dây dẫn.
Nhận xét : Các dòng ựiện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong
mạng ựiện.
3.2.4. Bù nhóm
Bù nhóm nên sử dụng khi mạng ựiện quá lớn và khi chế ựộ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân ựoạn thay ựổi khác nhaụ
Bộ tụ ựược ựấu vào tủ phân phối khu vực . Hiệu quả do bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chắnh ựến các tủ khu vực có ựặt tụ ựược thể hiện rõ nhất.
Ưu ựiểm:
- Làm giảm tiền phạt do vấn ựề tiêu thụ công suất phản kháng. - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
69 cùng dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
Nhận xét :
- Dòng ựiện phản kháng tiếp tục ựi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực.
- Vì lý do này mà kắch thước và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không ựược cải thiện với chế ựộ bù nhóm.
- Khi có sự thay ựổi ựáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá ựiện áp.
Tụ bù ựược nối vào thanh góp cung cấp của lưới phân phối, vắ dụ có một số lớn ựộng cơ nhỏ làm việc liên
tục hoặc gián ựoạn (hình 30) A
M 3 ~ M 3 ~ A Hình 30. Bù nhóm 3.2.5. Bù tập trung
được áp dụng cho tải ổn ựịnh và liên tục.
Bộ tụ ựấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chắnh và ựược ựóng trong thời gian tải hoạt ựộng.
Trong các TBA tương ựối lớn, nhiều phụ tải công suất nhỏ và trung bình (như các ựộng cơ..) thường không làm việc ựồng thời, thì các tụ bù ựược nối tập trung ở thanh góp chắnh (hình 31)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
70 Bảo vệ ngắn mạch bao gồm cầu chì cho mỗi tụ
ựiện nếu cần. Các máy biến ựiện áp cần nói hình V ựể phóng ựiện sau khi cắt tụ.
Bù tập trung có thể áp dụng cho mọi cấp ựiện áp
Ưu ựiểm:
- Giảm tiền phạt do vấn ựề tiêu thụ công suất phản kháng .
- Làm giảm công suất biểu kiến.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do ựó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết.
A
Hình 31: Bù tập trung
Nhận xét :
- Dòng ựiện phản kháng tiếp tục ựi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chắnh của mạng hạ thế.
- Vì lý do này kắch cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không ựược cải thiện ở chế ựộ bù tập trung.
3.3. NGUYÊN LÝ đIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ BÙ SỬ DỤNG TỤ đIỆN TĨNH 3.3.1. Cơ sở ựiều khiển
Quá trình ựóng cắt các tụ ựiện có thể thực hiện bằng cách ựiều khiển bằng tay hay tự ựộng bằng cách sử dụng một số kiểu ựiều khiển thông minh
- điều khiển bằng tay (tại vị trắ lắp ựặt hay ựiều khiển từ xa) có thể áp dụng cho các trạm biến áp phân phối
- điều khiển thông minh ựược sử dụng trong các kiểu ựiều khiển tự ựộng bao gồm: đóng cắt theo thời gian, ựiện áp, dòng ựiện, ựiện áp Ờ thời gian, ựiện áp Ờ dòng ựiện, nhiệt ựộ
Tô ệiỷn ệiÒu khiÓn theo thêi gian
Tô ệiỷn ệiÒu khiÓn theo ệiỷn ịp Tô ệiỷn cè ệỡnh Q (kVAr) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Thêi gian (giê)
Hình 32: Sự phân bố CSPK theo thời gian
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
71 áp, ựiện áp Ờ dòng. điều khiển ựóng cắt theo thời gian là loại ắt tốn kém nhất, một số tổ hợp của các ựiều khiển này cũng ựược dùng ựể phân bố một cách gần ựúng biểu ựồ của công suất phản kháng như hình 32.
3.3.2. điều chỉnh dung lượng bù
Theo sự phân tắch ở chương 2 ta thấy ứng với mỗi trị số phụ tải Q có một dung lượng bù tối ưụ Vì vậy cần phải ựiều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện cho phù hợp với phụ tải phản kháng ựể ựạt ựược hiệu quả kinh tế cao nhất. Song vì phụ tải luôn luôn biến ựổi và các tụ ựiện ựã ựược chế tạo sẵn thành các phần tử có dung lượng nhất ựịnh nên việc ựiều chỉnh liên tục dung lượng bù là ựiều khó thực hiện ựược. Trong thực tế, người ta chia tụ ựiện thành nhiều nhóm nhỏ và tủy theo sự biến ựổi của phụ tải mà cho nhiều hay ắt nhóm làm việc.
Vắ dụ: Có ựồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày như ở hình 33. đồ thị ựó có thể chia làm hai phần: phần phụ tải lớn (trong quãng thời gian t1) và phần phụ tải bé (quãng thời
gian còn lại) 24 Qbù 2 t Q Qbù 2 t1
Hình 33: Vắ dụ về ựiều chỉnh dung lượng bù.
Vì vậy chúng ta chia tụ ựiện thành hai nhóm, mỗi nhóm có dung lượng Qbù / 2. Ta cho một nhóm làm việc suốt 24 giờ, gọi là nhóm tụ bù nền. Nhóm còn lại chỉ làm việc trong quãng thời gian t1 có phụ tải lớn mà thôi
Việc ựiều chỉnh dung lượng bù nhảy cấp như vậy có khuyết ựiểm là sẽ có những vùng bù thừa (phần gạch ngang trên hình vẽ) và những vùng bù thiếu (phần gạch dọc trên hình vẽ). Muốn giảm phần bù thừa, bù thiếu ta phải phân tụ ựiện ra thành nhiều nhóm nhỏ, song như vậy sẽ tốn nhiều thiết bị ựóng cắt, ựo lường, bảo vệ và việc ựiều chỉnh dung lượng bù phức tạp lên. Vì vậy việc phân nhóm tụ ựiện phải căn cứ vào tình hình cụ thể của phụ tải và dựa trên cơ sở các tắnh toán so sánh kinh tế kỹ thuật.
Người ta quy ựịnh rằng: nếu dùng máy cắt dầu ựể ựóng cắt và bảo vệ một nhóm tụ ựiện thì dung lượng của nhóm không nên nhỏ hơn 400 kVAr. Ở mạng ựiện áp cao nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 100 kVAr, ở mạng ựiện áp thấp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
72 nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 30 kVAr thì không nên ựặt tụ ựiện ở nhánh ựó, mà nên chuyên sang các nhánh lân cận.
Việc ựiều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện có thể ựược thực hiện bằng tay hoặc tự ựộng.
Việc ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù của tụ ựiện thường chỉ ựược ựặt ra trong trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn. Có bốn cách tự ựộng ựiều chỉnh dung lượng bù: ựiều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc ựiện áp, theo thời gian, theo dòng ựiện phụ tải và theo hướng ựi của CSPK. điều chỉnh dung lượng bù theo ựiện áp và thời gian hay ựược dùng hơn cả.
3.3.2.1. điều chỉnh dung lượng bù của tụ ựiện theo ựiện áp
Căn cứ vào ựiện áp trên thanh cái của trạm biến áp ựể tiến hành ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù. Nếu ựiện áp của mạng sụt xuống dưới ựịnh mức, có nghĩa là mạng thiếu công suất phản kháng, thì cần phải ựóng thêm tụ ựiện vào làm việc. Ngược lại khi ựiện áp quá giá trị ựịnh mức thì cần cắt bớt tụ ựiện, vì lúc này mạng thừa công suất phản kháng. Phương pháp ựiều chỉnh tự ựộng dương lượng bù theo ựiện áp vừa giải quyết ựược yêu cầu bù CSPK, nâng cao hệ số công suất cosφ vừa có tác dụng ổn ựịnh ựiện áp nên ựược dùng phổ biến.
Hình 34 trình bày một vắ dụ về sơ ựồ ựiều chỉnh một cấp dung lượng bù theo nguyên tắc ựiện áp. C ớt M C ậ ãn g M C ậãng bỪng tay ậãng tù ệéng Cớt tù ệéng Cớt bỪng tay Bờo vỷ rể le 1RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp thÊp 2RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp cao
Áp tô mát Thanh cái A A Rểle bờo vỷ RTr C Đ 2RTh 1RTh RTr 1RU 2RTh 1RTh RTr C Đ MC MC MC MC 2RU 6 - 10kV MC CD BU BI
Hình 34: Sơ ựồ ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo ựiện áp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
73 dùng ựể ựóng tụ ựiện vào làm việc khi ựiện áp của mạng sụt xuống. Rơle ựiện áp cao 2RU dùng ựể cắt tụ ựiện ra khi ựiện áp của mạng vượt quá giá trị ựịnh mức. để tránh cho sơ ựồ tác ựộng khi có dao ựộng ựiện áp (vắ dụ khi mở máy ựộng cơ có công suất lớn) trong sơ ựồ có bố trắ rơle thời gian Rth với tiếp ựiểm ựóng chậm cơ thời gian trì hoãn 2- 3 phút
Sơ ựồ làm việc như sau: Khi ựiện áp sụt xuống quá mức cho phép, rơle ựiện áp thấp 1RU tác ựộng cấp nguồn cho rơle thời gian 1Rth Sau thời gian ựã chỉnh ựịnh, tiếp ựiểm của nó ựóng lại cấp nguồn cho cuộn dây ựóng D ựể ựóng máy cắt MC ựưa tụ ựiện vào làm việc. Khi ựiện áp cao quá ựịnh mức (U ≥ 110%Un) rơle ựiện áp cao 2RU tác ựộng cấp nguồn cho rơle thời gian 2Rth ựóng tiếp ựiểm của nó lại, cấp nguồn cho cuộn dây cắt C ựể cắt máy cắt MC ra, tụ ựược cắt khỏi mạng. Nếu trong quá trình vận hành có sự cố, thiết bị rơle bảo vệ làm việc cấp nguồn cho rơle trung gian Rtr. Rơle Rtr tác ựộng ựóng mạch cuộn cắt ựể cắt máy cắt rạ
3.3.2.2.điều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo nguyên tác thời gian
Căn cứ vào sự biến ựối của phụ tải phản kháng trong một ngay ựêm mà người ta ựóng hoặc cắt bớt tụ ựiện. Phương pháp này ựược dùng khi ựồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày biến ựổi theo một quy luật tương ựối ổn ựịnh và người vận hành nắm vững ựồ thị ựó.
Hình 35 ựưa ra vắ dụ về sơ ựồ ựiều chỉnh tự ựộng dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian. BI BU CD MC 6 - 10kV ĐH MC MC MC MC Đ C RTr 1RTh 2RTh RU RTr 1RTh 2RTh Đ C RTr Rểle bờo vỷ ậăng hă ậH A A Thanh cái Áp tô mát ậăng hă ậH ậãng cớt MC do ệăng hă ậH RU lộm viỷc khi ệiỷn ịp cao Bờo vỷ rể le Cớt bỪng tay Cớt tù ệéng ậãng tù ệéng ậãng bỪng tay ậ ã ng M C C ớt M C
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
74 Cơ cấu ựể tác ựộng ựóng cắt tụ ựiện trong sơ ựồ này là ựồng hồ ựiện đH. Các tiếp ựiểm của ựồng hồ xác ựịnh chương trình ựóng và cắt tụ ựiện. Căn cứ vào sự biến thiên có tắnh chu kỳ của phụ tải người ta xác ựịnh thời ựiểm cần ựóng và cắt tụ ựiện và ựiều chỉnh cơ cấu ựồng hồ làm việc theo chương trình ựã ựịnh.
Giả sử tụ chưa làm việc, MC ựang cắt ra, nếu tiếp ựiểm của ựồng hồ đH ựóng lại thì rơ le thời gian 1RTh có ựiện và tác ựộng ựi ựóng máy cắt tiếp ựiểm, đH ựóng lại và rơle thời gian 2RTh có ựiện tác ựộng ựi cắt máy cắt tương tự như ở ựồ hình 34. Rơle ựiện áp cao RU dùng ựể bảo vệ tụ ựiện tránh bị quá ựiện áp.