ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU ĐỘ TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : ĐÀO MINH TRUNG Nghành: Kỹ thuật điện – Khóa: 43 LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii Phụ lục hình v CHƯƠNG 1 1 TỔNG QUAN hệ thống điện 1 1.1. Sơ lược về hệ thống điện 1 1.2. Nhà máy điện 1 1.3. Hệ thống truyền tải và phân phối 2 CHƯƠNG 2: 6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BÙ TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 6 2.1 Bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối 6 2.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng 12 2.2.1 Phương pháp nâng cao hệ số cos φ tự nhiên 12 2.2.2 Phương pháp nâng cao hệ số cos φ nhân tạo 12 2.2.3 Điều chỉnh dung lượng bù 13 2.2.4 Điều chinh điện áp 14 2.2.5 Bù tự nhiên 15 2.2.6 Phương pháp vận hành tối ưu 15 2.2.7 Bù ngang 16 2.2.8 Bù dọc 16 CHƯƠNG 3 17 ỨNG DỤNG PHẢN MỀM PSS/ADEPT VÀ CÁC ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 17 3.1 Khái quát chung Phần mềm tính toán lưới điện PSS/ADEPT 17 3.2 Các cửa sổ ứng dụng và thanh công cụ của PSS/ADERT 18 3.2.1 Các cửa số View 18 3.2.2 Cửa số Equipment List View 20 3.2.3 Cửa sổ Report Preview 21 3.2.4 Diagram View 21 3.2.5 Cửa sổ Progress View 22 3.2.6 Thanh menu chính 23 3.2.7 Zoom Toolbar 23 3.2.8 Analysis Toolbar 23 3.2.9 Diagram Toolbar 24 3.2.10 File Toolbar 25 3.2.11 Thanh công cụ (Toolbars) 25 3.3 Tạo báo cáo 27 3.4 Thiết đặt các thông số chương trình PSS/ADEPT vào bài toán tối ưu công suất phản khán 28 3.5 . Kết luận 37
Sơ lược về hệ thống điện
Hệ thống điện là mạng lưới kết nối các thiết bị điện nhằm phát điện, truyền tải và sử dụng điện năng Một hệ thống điện lớn, cung cấp điện cho một khu vực hoặc quốc gia, được gọi là lưới điện và có thể chia thành bốn mảng lớn.
Phần lớn các hệ thống điện lớn trên thế giới ngày nay đều sử dụng hệ thống điện xoay chiều ba pha.
Nhà máy điện
Nhà máy điện là nhà máy sản xuất điện năng ở quy mô công nghiệp, nơi tạo ra nguồn điện cung cấp cho hầu hết các khu vực trong nước.
Phần điện của nhà máy điện bao gồm các thiết bị chính và phụ, trong đó thiết bị phụ thực hiện các chức năng như đo lường, phát tín hiệu, bảo vệ và tự động hóa Các thiết bị quan trọng bao gồm máy phát điện đồng bộ, hệ thống thanh góp, thiết bị đóng cắt, dao cách ly và thiết bị tự dùng, đảm nhận các chức năng chính của nhà máy Máy phát điện là bộ phận quan trọng nhất, chịu trách nhiệm biến đổi cơ năng thành điện năng.
Bảy nguyên lý cảm ứng điện từ là cơ sở cho hoạt động của các máy phát điện, nhưng nguồn năng lượng sử dụng để vận hành chúng lại đa dạng Nguồn năng lượng này phụ thuộc chủ yếu vào các loại chất đốt và công nghệ mà nhà máy có khả năng tiếp cận.
Nhà máy nhiệt điện được phân loại theo hai tiêu chí chính: loại nhiên liệu sử dụng và phương pháp tạo ra động năng quay Việc phân loại nhà máy điện dựa vào loại nhiên liệu giúp xác định nguồn năng lượng và quy trình hoạt động của nhà máy.
+Nhà máy điện hạt nhân: dùng nhiệt phản ứng hạt nhân để quay tuabin hơi.
Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng hóa thạch như khí đồng hành và dầu diesel, có thể vận hành bằng tua bin khí khi sử dụng khí đồng hành hoặc bằng hơi khi sử dụng dầu Trong khi đó, nhà máy địa nhiệt khai thác sức nóng từ những tầng sâu của trái đất để sản xuất năng lượng.
+ Nhà máy năng lượng tái tạo lấy nhiệt lượng bằng cách đốt bã mía, rác thải, khí biogas
Dựa vào phương pháp tạo động năng quay:
Nhà máy tuabin hơi: làm sối nước và dùng áp suất do hơi phát ra làm quay cánh tuabin.
Nhà máy tuabin khí hoạt động dựa trên áp suất của dòng khí di chuyển qua cánh tuabin, giúp tuabin quay nhanh chóng Điều này cho phép tuabin khởi động nhanh, làm cho nó trở thành nguồn động năng hiệu quả cho các nhà máy điện, mặc dù có thể tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.
Nhà máy tuabin kết hợp hơi-khi: kết hợp tru điểm của hai loại tuabin trên.
Hệ thống truyền tải và phân phối
Hình 1 1 Lưới điện phân phối
Về mặt nghiên cứu tính toán lưới điện được chia làm 4 loại:
+ Lưới truyền tải (35-110-220 kV) + Lưới phân phối trung áp (6-10-15-22-35 kV)
+ Lưới phân phối hạ áp (04/0.22 kV)
Hệ thống lưới điện bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp kết nối các nhà máy điện, tạo thành một mạng lưới điện liên hoàn Lưới được thiết kế với nhiều mạch vòng kín, cho phép duy trì liên lạc trong trường hợp ngắt điện hoặc sự cố xảy ra ở một hoặc hai đường dây Điều này đảm bảo rằng hệ thống vận hành liên tục và ổn định, giúp các nhà máy điện có thể kết nối với nhau và cung cấp điện cho phụ tải một cách hiệu quả.
Lưới truyền tải điện có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển điện từ các trạm khu vực đến các trạm trung gian Đặc điểm của lưới truyền tải bao gồm sơ đồ kín với hai lộ song song từ một trạm khu vực và từ hai trạm khu vực khác nhau Hệ thống vận hành hở nhằm hạn chế dòng ngắn mạch, đồng thời có thiết bị đóng nguồn dự trữ để xử lý sự cố khi cần thiết.
Lưới điện được thực hiện bằng đường dây trên không và lưới ngầm Thực hiện trên không là phương pháp chính.
Trong lưới truyền tải, dây trung tính máy biển áp thườmg dược nối đất Lưới điện truyền tải Việt Nam bắt đầu được xây dựng từ những năm 1960.
Sau nửa thế kỷ phát triển, lưới điện truyền tải Việt Nam đã mở rộng mạnh mẽ với hàng nghìn km đường dây và hàng trăm trạm biến áp Công nghệ hiện đại như đường dây nhiều mạch, cáp ngầm cao áp 220 kV, trạm GIS 220 kV, thiết bị SVC 110 kV và tụ b dọc 500 kV đã được áp dụng Hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính cùng nhiều công nghệ tiên tiến khác đã góp phần nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của lưới điện truyền tải.
Lưới phân phối là một phần quan trọng của hệ thống điện, có chức năng phân phối điện năng từ các trạm biến áp trung gian đến các phụ tải Hệ thống này bao gồm hai thành phần chính: lưới phân phối điện trung áp 6- và các thiết bị hỗ trợ khác, đảm bảo cung cấp điện ổn định và hiệu quả cho người tiêu dùng.
35 kV và lưới phân phối điện hạ áp 380/220 kV.
Lưới phân phối đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, đảm bảo chất lượng điện cho các phụ tải và độ tin cậy trong cung cấp điện Đáng chú ý, 98% điện năng bị mất là do sự cố và ngưng điện trên lưới phân phối Mỗi sự cố xảy ra đều ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt và các hoạt động kinh tế, xã hội.
Lưới điện phân phối trực tiếp ảnh hưởng đến tuổi thọ, công suất và hiệu quả hoạt động của các thiết bị điện Sự ổn định và chất lượng của lưới điện là yếu tố quyết định đến hiệu suất sử dụng năng lượng và độ bền của thiết bị.
Về cấu trúc lưới phân phối được chia thành:
Lưới phân phối hình tia không phản đoạn có đặc điểm đơn giản và chi phí thấp, nhưng độ tin cậy của nó không cao, không đủ khả năng đáp ứng nhu cầu của các phụ tải quan trọng.
Lưới điện phân phối hình tia có phân đoạn được chia thành nhiều đoạn nhờ các thiết bị như dao cách ly, cầu dao phụ tải và máy cắt phân đoạn, có thể thao tác tại chỗ hoặc điều khiển từ xa, với độ tin cậy phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn Trong khi đó, lưới điện kín vận hành hở có cấu trúc mạch vòng kín hoặc hai nguồn, cho phép duy trì cung cấp điện cho các phân đoạn khác khi một đoạn bị mất điện do sự cố hoặc sửa chữa Sơ đồ lưới kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn so với sơ đồ hình tia, nhưng yêu cầu thiết bị bảo vệ và điều khiển đắt tiền và chính xác.
Phụ tải điện loại 1 là loại phụ tải cần được cung cấp điện liên tục, vì việc mất điện có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng đối với tính mạng con người, chẳng hạn như trong các bệnh viện và hầm mỏ Đối với sản xuất và kinh doanh, các nhà máy luyện thép và lò cao cũng thuộc loại phụ tải này Ngoài ra, mất điện ở các phụ tải loại 1 còn có thể gây ra mất trật tự xã hội và ảnh hưởng đến chính trị, quốc tế, như trong các đại sứ quán và các công trình văn hóa công cộng.
Dây là loại phụ tải mà khi mất điện sẽ gây thiệt hại kinh tế, bao gồm việc sản xuất sản phẩm bị thiếu hụt, tăng số lượng thứ phẩm, dẫn đến lãng phí công sức và không sử dụng hết công suất của thiết bị.
Các hộ tiêu thụ điện không thuộc vào hai loại chính sẽ được xem xét như những hộ tiêu thụ đặc biệt Đối với hộ tiêu thụ điện loại 1, yêu cầu tối thiểu là phải có ít nhất hai nguồn cung cấp điện độc lập và một nguồn dự phòng tại chỗ Việc ngừng cung cấp điện chỉ được phép thực hiện trong thời gian tự động đóng nguồn dự phòng.
Nguồn điện dự phòng tại chỗ có thể là trạm cố định hoặc di động, bao gồm máy phát điện và bộ lưu điện (UPS) Đối với hộ tiêu thụ điện loại 2, cần có ít nhất một nguồn cung cấp điện chính và một nguồn dự phòng, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để chuyển đổi sang nguồn dự phòng Trong khi đó, hộ tiêu thụ điện loại 3 được phép ngừng cung cấp điện trong thời gian sửa chữa hoặc xử lý sự cố.
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BÙ TỐI ƯU
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN
2.1 Bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối
2.1.1 Khái niệm công suất phản kháng
Hầu hết các thiết bị điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Các thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng thường bao gồm động cơ điện, máy biến áp và các thiết bị chiếu sáng.
- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 - 65% tổng công suất phản kháng của mạng:
Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%; Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%
Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai thiết bị điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Công suất tác dụng P được chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy điện.
Công suất từ hóa (Q) trong máy điện xoay chiều không sinh ra công và quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động Q thay đổi chiều bốn lần trong mỗi chu kỳ dòng điện, với giá trị trung bình của Q bằng không Công suất phản kháng không tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp và không nhất thiết phải lấy từ nguồn phát điện Để giảm thiểu lượng Q truyền tải qua đường dây, các máy sinh ra Q như tụ điện và máy bù đồng bộ được đặt gần hộ dùng điện, quá trình này được gọi là bù công suất phản kháng Việc bù công suất phản kháng giúp giảm góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp, nâng cao hệ số công suất cos φ, với mối quan hệ giữa P, Q và góc φ được thể hiện qua công thức φ = arctg Q.
Hình 2 1 Mối quan hệ giữa hệ số công suất và công suất phản khán
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cos φ tăng lên.
Bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối
2.1.1 Khái niệm công suất phản kháng
Hầu hết các thiết bị điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Các thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng thường bao gồm động cơ, máy biến áp và các thiết bị điện tử khác.
- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 - 65% tổng công suất phản kháng của mạng:
Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%; Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%
Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai thiết bị điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Công suất tác dụng P là năng lượng được chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy điện.
Công suất từ hóa (Q) trong máy điện xoay chiều không tạo ra công, mà chỉ là quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện Trong mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, dẫn đến giá trị trung bình của Q bằng không Do đó, việc tạo ra công suất phản kháng không tiêu tốn năng lượng từ động cơ chính Hơn nữa, công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn phát điện, vì vậy để giảm thiểu lượng Q truyền tải qua đường dây, người ta sử dụng các thiết bị như tụ điện và máy bù đồng bộ gần hộ dùng điện Việc này được gọi là bù công suất phản kháng, giúp giảm góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp, từ đó nâng cao hệ số công suất cos φ, với mối quan hệ giữa P, Q và góc φ là φ = arctg Q.
Hình 2 1 Mối quan hệ giữa hệ số công suất và công suất phản khán
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cos φ tăng lên.
Động cơ đồng bộ là nguồn công suất phản kháng quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp, thường được sử dụng cho các thiết bị hoạt động lâu dài như bơm, quạt và máy nén Trong các nhà máy có hệ số công suất cos φ > 0,9, động cơ đồng bộ có thể được loại ra và tận dụng để cung cấp công suất phản kháng Mặc dù giá thành của động cơ đồng bộ cao hơn so với động cơ không đồng bộ, nhưng nó lại mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.
Tốc độ quay không phụ thuộc vào tải nên có tác dụng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Momen quay phụ thuộc tuyển tính vào điện áp
Động cơ đồng bộ có khả năng hoạt động ở tốc độ thấp mà không cần bộ biến đổi, mang lại hiệu suất sử dụng cao Đặc biệt, nó có thể tiêu thụ hoặc phát công suất phản kháng trên lưới tùy thuộc vào chế độ kích từ, từ đó tăng cường độ ổn định cho lưới điện.
Động cơ đồng bộ có khả năng hoạt động như một phần tử bù, nhưng công suất phản kháng mà nó sản sinh ra bị giới hạn bởi mức tối đa mà không gây quá nhiệt cho cách điện cuộn dây và lõi sắt Công suất này được gọi là công suất phản kháng sản sinh của động cơ.
Các thông số cơ bản của động cơ đồng bộ:
+ Hệ số tải theo công suất tác dụng và công suất phản kháng được tính bằng:
+ Điện áp tương đối của chế độ:
U* = Un Ở điều kiện định mức, khi β = 1 và U* = 0,45 + 1,05, động cơ có khả năng phát ra công suất phản kháng định mức liên tục Nếu các thông số định mức không được đảm bảo, công suất phản kháng sinh ra sẽ được tính theo công thức khác.
Trong đó: α M =f( β ,U*) là giá trị cực đại cho phép của a
+ Hao tổn công suất tác dụng trong động cơ đồng bộ được xác định
∆P = φ ¿,U*) Đặc tính phụ thuộc ∆ P vào α , β ,U* không đối đối với tất cả các động cơ Sự thay đổi của β,U*ngoài giới hạn không dẫn tới thay đối tiếp theo của ∆
Máy phát điện đồng bộ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp công suất phản kháng cho lưới điện Các máy phát tại nhà máy điện và máy bù đồng bộ là nguồn chính tạo ra công suất phản kháng, giúp điều hòa tổn hao công suất trên mạng lưới và cung cấp năng lượng cho tải.
Theo các tiêu chuẩn kinh tế và kỹ thuật, việc vận chuyển công suất phản kháng từ máy phát đến nơi tiêu thụ không hiệu quả Mặc dù tổn hao trong máy phát không lớn, nhưng tổn hao trên lưới khi truyền công suất phản kháng lại rất cao và còn làm giảm khả năng truyền tải công suất tác dụng Do đó, công suất tối ưu phát từ máy phát cần được tính toán kỹ lưỡng để đạt được các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Phần công suất phản kháng còn lại cần được sử dụng để cung cấp cho tải từ các thiết bị bù.
Tụ bù ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực khoa học và công nghệ, vượt trội hơn so với động cơ đồng bộ nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.
+ Tổn hao công suất tác dụng năng lượng riêng) trong tụ nhỏ hơn nhiều lần so với thiết bị khác.
+ Cho phép đặt ở các vị tri khác nhau và gam công suất của chúng rộng có thể từ 10kVA-25MVA hole lởm hơn.
+ Cho phép tăng dần công suất của tụ bằng cách nối thêm các cụm mới theo yêu cầu tăng tiêu thụ công suất phản kháng trên lưới.
+ Tụ điện có độ tin cậy cao hơn và đơn giản hơn trong vận hành vi tụ không có phần động và bộ phận kích tử.
+ Vốn đầu tư ban đầu nhỏ, giá thành riêng không phụ thuộc vào công suất mà chỉ phụ thuộc vào điện áp.
+Tụ điện cải thiện được hình dáng đường cong điện áp.
Tụ điện ngày càng được sử dụng phổ biến trong bối cảnh khoa học kỹ thuật hiện đại, đặc biệt khi nhu cầu tiêu thụ công suất phản kháng gia tăng Việc sử dụng tụ bù trở nên cần thiết để đáp ứng yêu cầu này.
Ngoài những ưu điểm kể trên tụ cũng có những nhược điểm:
+ Chỉ sản sinh ra công suất phản kháng.
+ Tuổi thọ của tụ thấp (8+10 năm) và không phục hồi lại được.
+ Công suất phát của tụ tỷ lệ với bình phương điện áp:
Cho nên khi U giảm thì công suất công suất phản kháng phát ra giám, đặc biết nếu U giám quá giới hạn sẽ gây ra hiện tượng thác sụt áp.
+ Khi cần phát công suất lớn thì tụ phải có kích thước lớn.
Máy bù Thyristor là thiết bị ba pha được chế tạo với Thyristor kết hợp cùng cuộn kháng có điện trở nhỏ Ưu điểm nổi bật của máy bù này là khả năng tác động nhanh, cho phép sử dụng hiệu quả khi kết hợp với các thiết bị lớn khác.
Máy bù Thyristor có nhược điểm là giá thành cao và tổn hao công suất lớn, gấp khoảng 2.5 lần so với tụ điện Do đó, thiết bị này chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh điện áp và hạn chế dao động điện áp trong các mạng điện công nghiệp, nơi có sự thay đổi nhanh chóng của tải.
2.1.2 Hệ số công suất và sự điều chỉnh
Một phụ tải có tổng dẫn Y= G+ jB được cung cấp bởi điện áp U thì có dòng điện I chạy qua.
Lúc này: I=U(G+ JB) - IR+jIX
Dòng điện I có thành phần tác dụng điện trở IR cùng pha với U và thành phần IX vuông gốc với U, góc pha giữa U và I là φ
Công suất biểu kiến (S) được tính bằng công thức S = UI = U(IR + jIX) = P - jQ, trong đó P là công suất có ích dùng để chuyển đổi thành dạng năng lượng khác, còn Q là công suất phản kháng, mặc dù không thực hiện công việc nhưng lại là nhu cầu thiết yếu của tải.
Xét tỷ lệ cos φ P là hệ số biểu thị sự chuyển đổi công suất biểu kiến sang công suất hữu ích P. Điều chính hệ số công suất:
Nguyên tắc điều chỉnh hệ số công suất là bù công suất phản kháng, thực hiện bằng cách kết nối song song tải với thiết bị bù có tổng dẫn phản kháng thuần (-jB) Dòng điện cung cấp cho tổ hợp tải và thiết bị bù sẽ được tính toán dựa trên tổng hợp này.
Công suất biểu kiến sau khi bù: S= P- j(Q-QC)
Hệ số công suất trước bù:
Khi mắc tụ bù ngang dung lượng Q ở phụ tải thì hệ số công suất tăng lên:
Các phương pháp bù công suất phản kháng
2.2.1 Phương pháp nâng cao hệ số cos φ tự nhiên
Nâng cao cosφ tự nhiên là việc áp dụng các biện pháp nhằm giảm thiểu lượng công suất phản kháng mà hộ tiêu thụ điện cần từ nguồn cung cấp.
Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.
Hạn chế động cơ chạy không tải Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
Thay biên áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
2.2.2 Phương pháp nâng cao hệ số cos φ nhân tạo
Phương pháp bù công suất phản kháng được thực hiện bằng cách lắp đặt các thiết bị bù tại các hộ tiêu thụ điện Các thiết bị này bao gồm những công cụ chuyên dụng giúp cải thiện hiệu suất sử dụng điện và giảm tổn thất năng lượng.
Động cơ đồng bộ hoạt động trong chế độ không tải, mang lại nhiều lợi ích Máy bù đồng bộ không chỉ có khả năng sản xuất công suất phản kháng mà còn có thể tiêu thụ công suất phản kháng từ mạng điện.
Máy bù đồng bộ có phần quay, dẫn đến việc lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành trở nên phức tạp Thông thường, máy bù đồng bộ được sử dụng để bù tập trung với dung lượng lớn.
Làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.
+ Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành.
+ Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.
+ Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ
Tụ bù nhạy cảm với biến động điện áp và dễ bị hư hỏng, đặc biệt khi xảy ra ngắn mạch hoặc khi điện áp vượt quá mức cho phép Tuổi thọ của tụ bù có giới hạn và sẽ bị giảm sau nhiều năm sử dụng.
Khi lắp đặt tụ bù vào mạng điện, sẽ xảy ra hiện tượng dòng điện xung Ngược lại, khi ngắt tụ điện khỏi mạng, trên cực của tụ vẫn tồn tại điện áp dư, điều này có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.
+ Sử dụng tụ bù điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr).
2.2.3 Điều chỉnh dung lượng bù Để tính toán dung lượng bù cho từng phát tuyến, ta phải dựa vào phát tuyến đó để xét xem có bao nhiêu nhánh lớn cần bù Nếu phát tuyến không có nhánh rẽ lớn thì việc tính toán bù chỉ xét trên phát tuyến đó mà thôi Còn nếu phát tuyến đó có nhiều nhánh lớn thì ta phải tiến hành tính toán bù trên các nhánh đó coi như các nhánh rẽ đó là một phát tuyến mới Sau đây là cách tính toán dung lượng bù cho từng phát tuyến:
Xác định dung lượng bù tổng cho từng phát tuyến: Qbù= P(tgφ 1 - tgφ 2) (KVAR).
Dung lượng bù tổng của phát tuyến:
Qbù max = Pmax(tgφ l - tgφ 2) (KVA).
Dung lượng bù ở tải cực tiểu (bù nền):
Qbù min = Pmin(tg φ l - tg φ 2) (KVA).
Dung lượng bù ở tải cực đại (ứng động):
Qưd = Qbù max - Qbù min (KVA).
Trong đó: Công suất tác dụng của phát tuyến là:
Imax và Imin xác định từ đồ thị phụ tải của phát tuyển:
2.2.4 Điều chinh điện áp Điều chỉnh điện áp ta thực hiện các biện pháp sau:
+ Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng kích từ.
Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và giảm áp có thể thực hiện bằng các đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải Để điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện, sử dụng máy biến áp điều chỉnh và máy biến áp bổ trợ Ngoài ra, có thể đặt các thiết bị bù ngang như bộ tụ điện, máy bù đồng bộ hoặc động cơ điện đồng bộ với điều chỉnh kích từ để giảm tổn thất điện áp Cuối cùng, việc sử dụng các thiết bị bù dọc trên đường dây giúp thay đổi điện kháng, từ đó giảm thiểu tổn thất điện áp hiệu quả.
Cấu trúc lưới điện phân phối và phương thức vận hành không hợp lý dẫn đến tình trạng phụ tải các pha bất đối xứng, gây tăng tổn thất và tiêu thụ công suất phản kháng lớn hơn thực tế Do đó, việc nghiên cứu bù tự nhiên là cần thiết trước khi áp dụng bù nhân tạo, nhằm khắc phục các thiếu sót trong quản lý và vận hành hệ thống Biện pháp này giúp hạn chế tiêu thụ công suất phản kháng quá mức mà không yêu cầu vốn đầu tư, chỉ cần tính toán và quản lý hợp lý lưới điện phân phối.
2.2.6 Phương pháp vận hành tối ưu
Khi thiết kế và xây dựng đường dây trung áp, cần chọn dây dẫn có độ dự phòng để đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải trong 10 đến 15 năm tới Để giảm chênh lệch giữa thời gian cao và thấp điểm, có thể điều chỉnh đồ thị phụ tải thông qua các biện pháp kinh doanh như giá điện theo thời gian Việc lựa chọn cấu trúc sơ đồ cung cấp điện hợp lý và đưa các trạm biến áp phân phối vào sâu trong khu vực phụ tải sẽ giúp giảm bán kính cung cấp điện của lưới điện hạ áp Đây là những biện pháp quan trọng trong giai đoạn quy hoạch và thiết kế, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện Khi các trạm biến áp bị quá tải, việc thêm trạm mới sẽ là giải pháp kinh tế hơn so với việc nâng công suất của các trạm hiện tại.
Cân bằng phụ tải trong hệ thống điện phân phối ba pha là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả Khi phụ tải không cân bằng, sẽ dẫn đến sự gia tăng các thành phần thử tự nghịch và thứ tự không của dòng điện, gây ra tổn thất trong động cơ và máy phát, cũng như dao động momen quay ở máy điện xoay chiều Hơn nữa, sự không cân bằng này làm gia tăng độ gợn sóng trong các bộ chỉnh lưu và có thể làm thiết bị hoạt động không đúng chức năng, dẫn đến bão hòa từ cho máy biến áp và dòng trung tính vượt mức cho phép Một số thiết bị, đặc biệt là các thiết bị bù, cần hoạt động trong điều kiện cân bằng để hạn chế sóng hài Do đó, việc thường xuyên cân bằng phụ tải trên các pha là cần thiết để giảm thiểu sự tiêu thụ công suất phản kháng không hợp lý.
Hoán chuyển máy biến áp non tải với máy biến áp quá tải là cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả, tránh tình trạng non tải và quá tải Điều này giúp tối ưu hóa sự tiêu thụ công suất phản kháng của máy biến áp, nâng cao hiệu suất vận hành.
Bù ngang là phương pháp kết nối các thiết bị bù như bộ tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ vào lưới điện, giúp thay đổi đặc tính tải cảm bằng cách phát ra dòng điện sớm pha để chống lại dòng tải phản kháng Mục tiêu của bù ngang là bù công suất phản kháng trên đường dây, giảm tổn thất truyền tải và ổn định điện áp mạng cung cấp điện Do đó, trong lưới điện phân phối, bù ngang bằng tụ điện tĩnh thường được sử dụng để cung cấp công suất phản kháng trực tiếp cho phụ tải.
Bù dọc là phương pháp nối tiếp các thiết bị bù, thường sử dụng bộ tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ trong các đường dây tải điện Mục đích chính của bù dọc là thay đổi giá trị điện kháng của đường dây, từ đó giảm tổn thất điện áp và tăng cường độ ổn định điện áp của hệ thống điện trong trường hợp có sự cố.
