Dựa theo sự biến thiên của dòng điện dọc đường dây, thì dòng điện tại 1 điểm bất kỳ là hàm của khoảng cách tư điểm đó đến đầu đường dây. Vậy vi phân tổn thất d trên vi phân dx của đường dây tại khoảng cách x được biểu thị như sau:
2.Rdx (2.49) Và tổn thất trên đường dây sẽ bằng:
2Rdx = (
(2.50) Trong đó:
là tổn thất trên toàn bộ đường dây trước khi bù I1 là dòng điện phản kháng ở đầu đường dây I2 là dòng điện phản kháng ở cuối đường dây R là điện trở toàn bộ đường dây
x là khoảng cách tư đầu đường dây tính trong đơn vị tương đối
2.1.6 Tính toán bù trên đường dây có phụ tải tập trung và phân bố đều. đều.
a) Trường hợp sử dụng 1 tụ bù
Đặt một tụ bù vào đường dây chính, sẽ làm nhảy cấp sự biến thiên liên tục của dòng điện phản kháng và có tác dụng làm giảm tổn thất như hình 2.12
Chương 2. Xác định dung lượng và vị trí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối
Hình 2.13 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều của 1 bộ tụ
Biểu thức tính tổn thất sau khi có đặt 1 tụ bù có thể viết như sau:
2Rdx + 2Rdx
(2.51) Ta có kết quả sau:
(2.52)
Vậy độ giảm tổn thất công suất khi có dung một bộ tụ bằng: (2.53)
Thay giá trị của và tư biểu thức (2.51) và (2.52) vào (2.53) ta có: (2.54)
Để sử dụng các đường cong trong các biểu đồ đó, ta cần phải biết các yếu tố sau đây:
-Tổn thất ban đầu do dòng phụ tải phản kháng -Độ bù c
-Vị trí đặt bộ tụ bù
Giả thiết rằng hai bộ tụ bù cùng công suất và được đấu vào đường dây để bù:
i2=I1-(I1-I2).x (2.55) Các tính toán cũng tương tự như trên, và trên thức tính tổn thất mới sau khi có đặt hai bộ tụ bù ở hai vị trí trên đường dây có thể viết như sau:
Chương 2. Xác định dung lượng và vị trí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối
Hình 2.14 Đường dây phụ tải tập trung và phân phối đều có bù 2 bộ tụ
Thay công thức 2.50 và công thức 2.56 vào công thức 2.53 ta được công thức 2.57 :
c) Trường hợp sử dụng ba tụ bù
Cũng giả thiết rằng ba bộ tụ bù cùng công suất và được đấu vào đường để bù, mô tả trên hình 2.14
Hình 2.15 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 3 bộ tụ
Tiến hành tính toán tương tự như trên, ta có biểu thức tính độ giảm tổn thất công suất trong hệ đơn vị tương đối như sau:(2.58)
e) Suy rộng cho trường hợp sử dụng n bộ tụ bù
Tư những kết quả đã tính có được ở trên ứng với số lượng tụ bù tăng dần, ta có thể suy ra trường hợp tổng quát có n nội tụ bù, để có thể viết biểu thức tính độ giảm tổn thất công suất trong hệ đơn vị tương đối sau:
Chương 2. Xác định dung lượng và vị trí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối
là khoảng cách trong đơn vị tương đối của vị trí đặt tụ bù thứ i tính tư nguồn
n là tổng số bộ tụ bù
2.2Các tiêu chí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối 2.2.1Tiêu chí kĩ thuật
a) Yêu cầu về cosϕ
Phụ tải của các hộ gia đình thường có hệ số công suất cao, thường gần bằng 1 do đó mức tiêu thụ công suất phản kháng rất ít.Trái lại, các nhà máy,xí nghiệp phân xưởng…đại bộ phận dùng đông cơ không đồng bộ là nơi tiêu thụ chủ yếu công suất phản kháng.Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ,các yếu tố chủ yếu như sau:
-Dung lượng của động cơ càng lớn thì hệ số công suất càng cao, suất tiêu thụ công suất phản kháng càng nhỏ
-Hệ số công suất của đông cơ phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ ,nhất là đối với các động cơ cong suất nhỏ.Ví dụ đông cơ công suất 1KWquay
với tốc độ 3000v/ph thì có cosϕ =0.8 còn
nếu quay với tốc độ 750v/ph thì cosϕ
=0,65
-Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ thuộc rất nhiều vào hệ số phụ tải của động cơ ,khi quay không tải lượng công suất phản kháng cần thiết cho động cơ không đồng bộ đã bằng 60-70%lúc tải định mức. Công suất phản kháng Q cần thiết khi phụ tải của đông cơ bằng P được tính như sau:
Trong đó là công suất tác dụng và công suất phản kháng khi động cơ làm việc với tải định mức là công suất phản kháng của động cơ khi chạy không tải với động cơ có thì với động cơ có tải thì
.Như vậy với biểu thức trên động cơ cókhi phụ tải tụt xuống còn 50% thì tụt xuống 0.6.
b) Đảm bảo mức điện áp cho phép
Khi có điện chạy trong dây dẫn thì sẽ xuất hiện một điện áp rơi, cho nên điện áp của tưng điểm khác nhau trên lưới là không giống nhau. Tất cả các thiết bi tiêu thụ điện đều được chế tạo để làm việc tối ưu với 1 diện áp nhất định, nếu điện áp đặt trên đầu cực của thiết bị điện khác trị số định mức làm cho tình trạng làm việc của chúng xấu đi.
-Với đèn sợi đốt:Khi điện áp đặt U=5%
dm
U thì quang thông giảm tới 18%.Nếu
điện áp giảm đi 10% thì quang thông giảm tới 30%.Khi điện áp tăng lên 5%so với điện áp định mức thì tuổi thọ của thiết bị điện giảm đi một nửa
-Với các đồ điện gia dụng như: bànlà,bếp điện, lò lướng…Vì có nên khi điện áp giảm đi nhiều thì kết quả làm việc mất nhiều thời gian hơn làm cho tổn thất tăng
-Với các động cơ điệnlà các thiết bị chủ yếu trong công nghiệp momen quay Mtỷ lệ với bình phương điện áp đặt vao đầu cực của chúng. Nếu U giảm thì M giảm rất nhanh.Nếu U giảm đi rất nhiều thì đông cơ có thể ngưng quay, hoặc không thể khởi động được.Khi các động cơ đầy tải mà điện áp đặt vào đầu cực tăng 10% trong thời gian dài thì các vật liệu trong động cơ sẽ mau hỏng vì nhiệt độ dây quấn và lõi thép tăng cao, tuổi thọ động cơ còn một nửa. Trên thực tế không thể nào giữ được điện áp đặt vào đầu cực của các thiết bị điện bằng điện áp định mức mà chỉ có thể đảm bảo trị số của mức điện áp thay đổi trong một phạm vi nhất định theo tiêu chuẩn kĩ thuật cho phép, thông thường điện áp đặt cho phép dao động khoảng 5%
Độ lệch điện áp với điện áp của lưới điện:
Trong đó U là điện áp thực tế trên các cực của thiết bị điện, phải thỏa mãn nhũng điều kiện sau:
Chương 2. Xác định dung lượng và vị trí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối
+Đối với động cơ điện:=5-10% +Đối với thiết bị chiếu sáng:=2,5-5% +Đối với thiết bị khác:=5%
c)Giảm tổn thất công suất đến giới hạn cho phép
Ta có công thức tính toán đến tổn thất công suất:
Tư các công thức trên ta có thể thấy rằng nếu nâng cao điện áp vận hành của mạng điện thì và sẽ giảm.Nhưng các phụ tải thì có mức điện áp nhất định do đó phải làm sao đưa điện áp lên cao mà điện áp ở phụ tải không đổi.
Nếu điện áp của mạng cao hơn điên áp cũ là a% thì tổn thất công suất sẽ giảm một lượng là:
Mức thay đổi:
Muốn nâng cao điện áp vận hành có nhiều phương pháp như thay đổi đầu phân áp của máy biến áp,nâng cao điện áp cua máy phát điện,làm giảm tổn hao điện áp bằng các thiết bị bù.