đồ án tốt nghiệp vấn đề cos, bù công suất phản kháng và thị trường điện năng phản kháng

Bộ giáo dục và đào tạo
đại học thái nguyên
TRNG đại học kỹ thuật công nghiệp
DNG hòa an
Vấn đề cos, bù công suất phản kháng và thị
TRNG điện năng phản kháng
Chuyên ngành: thiết bị mạng và hệ thống điện
Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Thái nguyên năm 2008
Bộ giáo dục và đào tạo
đại học thái nguyên
TRNG đại học kỹ thuật công nghiệp
DNG hòa an
Vấn đề cos, bù công suất phản kháng
và thị TRNG điện năng phản kháng
Chuyên ngành: thiết bị mạng và nhà máy điện
Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS. Phạm Văn Hòa
Thái nguyên năm 2008
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc, ngành điện luôn phải
đi trƣớc một bƣớc trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Các nhà máy
xí nghiệp, các khu công nghiệp ngày càng phát triển nhanh chóng đòi hỏi tiêu thụ
côn g suất phản kháng càng tăng, điều này làm giảm hệ số cos , giảm chất
lƣợng điện năng, tăng tổn thất.Vì vậy các hộ tiêu thụ điện bị áp dụng bảng giá phạt
đối khi có hệ số cos thấp.
Nội dung của luận văn gồm hai vấn đề chính :
- Đi nghiên cứu phƣơng pháp để xác định dung lƣợng đặt thiết bị bù, vị trí
đặt bù, nhằm đem lại hiệu quả tối ƣu cả về kinh tế và kỹ thuật.
- Nghiên cứu thị trƣờng điện năng phản kháng.
Đề tài ‘ Vấn đề cos , bù công suất phản kháng và thị trƣờng điện năng phản

kháng ‘ gồm bốn phần nhƣ sau :
1. Tổng quan .
2. Chƣơng trình tính toán bù tối ƣu công suất phản kháng, có xét đến chất
lƣợng điện năng và phân tích kinh tế tài chính.
3. Tính toán áp dụng :
4. Thị trƣờng điện năng phản kháng.
5. Kết luận và kiến nghị.
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo
tận tình của PGS.TS Phạm Văn Hòa, tôi xin chân thành cảm ơn những đóng góp của
thầy giáo hƣớng dẫn, các thầy cô giáo trƣờng đại học bách khoa Hà Nội, và các thầy
cô giáo trƣờng đại học Công nghiệp Thái Nguyên. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn
những đóng góp quý báu của các bạn đồng nghiệp, ngƣời thân và gia đình đã động
viên và giúp tôi trong quá trình thực hiện. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái
Nguyên
h tt p://ww w .l r c

- t nu . e

du . v

n
quan xí nghiệp, đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận
văn.
Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng, song bản luận văn này vẫn còn nhiều hạn chế,
tôi rất mong đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận
văn này đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Thái Nguyên ngày tháng năm 2008

Mục lục
Lời Cam đoan………………………………………….…….……………… 1
Lời nói đầu:………………………………………………….………… ……2
Mục Lục:……………………………………………………….…….… ……4
Chƣơng

I

: TỔNG QUAN …………………………………………
……… 7 1.1Vấn đề bù công suất phản kháng trong hệ thống điện:……….
…… …7
1.2 Nguồn công suất phản kháng :…………………………………… … 8
1.3.Bù kinh tế công suất phản kháng:………………… ……………….…9
1.4. Phân tích ảnh hƣởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất
điện năng ở lƣới phân phối :…………………… … ………… … 10
1.4.1 lưới phân phối một phụ tải:…………………………….………………
10
1.4.2 Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính….…………
14
1.5 Một Số phƣơng pháp tính bù công suất phản kháng : …………… 16
1.5.1 Phương pháp xác định dung lượng tụ bù theo biểu đồ công suất phản
kháng của phụ tải :
1.5.2 Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số cos :………… ……… 19
1.5.3 Mô hình bù công suất phản kháng theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất:
………………………………………………………………… ……20
1.5.4 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối đa hóa các tiết
kiệm………………………………………………………………… ………23
1.5.5 Mô hình tính bù theo điều kiện chỉnh điện áp………………… ……24
1.5.6 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu cực tiểu hàm chi phí tính
toán………………………………………………………….……….…26

1.5.7 Phương pháp xét đến độ nhạy của chi tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện áp
và tổn thất công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng
nút………………………………………………………….…….… … 28
1.5.8 Mô hình quy hoạch hỗn hợp………………………….……… …….

31
1.6. Tìm hiểu cos và bù cos tại một số nhà máy xí nghiệp…….… …32
1.6.1 Các phụ tải đã tiến hành điều tra ………………………….
………….33 1.6.2.Một số nhận xét từ kết quả thưc
tế………………………….…………33 1.6.3 Tóm tắt và kiến nghị

38
Chƣơng II: -CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BÙ TỐI ƢU CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG, CÓ XÉT ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ PHÂN TÍCH KINH
TẾ TÀI CHÍNH……… 39
2.1. Phƣơng pháp luận và sơ đồ khối thuật toán………………………… 39
2.1.1 Mô hình tổng quát bài toán bù công suất phản kháng trong lưới
phân phối:……………………………………………………………………….39
2.1.2. Hàm mục tiêu…………………………………………………… ….….40
2.1.3 Các ràng buộc………………………………………… ……….….… 42
2.1.4 Mô hình bài toán bù công suất phản kháng khi có xét đến máy biến
áp:
……………………………………………………………………………… 43
2.1.5 Một số giả thiết khi tính toán tối ưu công suất bù:
………………… 44
2.2 Phƣơng pháp giải bài toán bù công suất phản kháng………………….44
2.2.1 Tổng quan…………………………………………………………………44
2.2.2. Thuật toán giải bài toán bù công suất phản kháng bằng phương pháp quy
hoạch động:………….………………………………………………45
2.2.3 Xét đến rằng buộc về điện áp:……………………………….…………48

2.2.4.Hình thức hoá thuật toán và sơ đồ khối…………………….…………48
2.2.6 Các số liệu cần đưa vào tính toán:………………………….…………50
2.2.7 Ví dụ áp dụng ……………………………………………….……………51
2.3. Chƣơng trình máy tính và sử dụng chƣơng trình ………………… 53
Chƣơng III- T ÍNH TOÁN ÁP DỤNG :…………… ……………….… … 58
3.1 Sơ đồ lộ 677: 58
3.2 Các Số liêu Tính toán: 59
3.3 Kết quả tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại:…………………… 61
3.4 Phân



tích kinh

tế

tài chính

và

đánh giá

hiệu

quả

kinh

tế

bù

công suất

phản
kháng 65
Chƣơng 4: THỊ TRƢỜNG ĐIỆN NĂNG PHẢN KHÁNG 69
4.1Thị

trƣ ờng điện

năng phản

kháng ở

việt

Nam: 69

4.1.1 Phân tích mô hình kinh doanh điện năng phản kháng hiện tại
ở Việt Nam 69
4.1.2 Phương pháp

xác định

tiền

mua công

suất phản

kháng: 70

4.2Các

mô hình

kinh

doanh

điện

năng có

thể

đ ƣ ợc áp

dụng 74
4.3Ví dụ áp dụng:……………… …………………… ………….….80
Chƣơng V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………… … ……… 84
5.1 Kết

luận 84
5.2 Kiến

nghị: 84
Tài liệu tham khảo 86
CHƢƠNG I ;

TỔNG
QUAN
1. VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƢỚI ĐIỆN:
1.1 Vấn đề bù công suất phản kháng trong hệ thống điện:
Trong hệ thống điện luôn có phần tử tiêu thụ và nguồn phát công suất phản
kháng. Phần tử tiêu thụ là máy biến áp, động cơ không đồng bộ, trên đƣờng dây
điện và mọi nơi có từ trƣờng. Yêu cầu công suất phản kháng chỉ có thể giảm tối
thiểu chứ không triệt tiêu đƣợc vì nó cần thiết để tạo ra từ trƣờng, yếu tố trung gian
trong quá trình chuyển hóa điện năng. yêu cầu công suất phản kháng đƣợc phân
chia nhƣ sau:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 70-80%.
- Máy biến áp tiêu thụ 25-15%.
- Đƣờng dây tải điện và các phụ tải khác 5%.
Khả năng phát công suất phản kháng của các nhà máy điện rất hạn chế,
cos = 0,8-0,85. Các máy phát chỉ đảm đƣơng một phần yêu cầu công suất phản
kháng của phụ tải. Phần còn lại trông vào các nguồn công suất phản kháng đặt
thêm tức là nguồn công suất bù.
Có 2 con đƣờng để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện
:
(1) - Cƣỡng bức phụ tải mà chủ yếu là các xí nghiệp công nghiệp phải đảm
bảo cos của họ ở mức cho phép. Cách này nhằm giảm yêu cầu công suất phản
kháng.
(2)- Đặt bù công suất phản kháng trong hệ thống điện để giải quyết phần thiếu
còn lại.
Tóm lại trong hệ thống điện phải bù cƣỡng bức hay bù kỹ thuật một lƣợng công
suất phản kháng nhất định để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ
thống điện.
Hệ thống điện thiếu công suất phản kháng thì việc bù kỹ thuật là bắt buộc, gọi là
bù
cƣỡng bức.

Sau khi bù cƣỡng bức, một lƣợng công suất phản kháng đáng kể vẫn lƣu thông qua
lƣới phân phối trung áp gây ra tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng
khá lớn.
Để giảm tổn thất này có thể thực hiện bù kinh
tế.
Bù kinh tế chỉ đƣợc thực hiện khi nó thực sự mang lại lợi ích, nghĩa là lợi ích kinh
tế mà nó mang lại phải lớn hơn chi phí vận hành và lắp đặt trạm bù.
Trong các xí nghiệp công nghiệp lƣợng công suất phản kháng phải bù cƣỡng bức
để đảm bảo cos cũng đƣợc phân phối hợp lý nhằm giảm tối đa tổn thất điện năng.
1.2 Nguồn công suất phản kháng
:
Về nguồn công suất phản kháng thấy rằng : Khả năng phát công suất phản
kháng của máy phát rất hạn chế. Vì lý do kinh tế ngƣời ta không làm các máy
phát có khả năng phát nhiều công suất phản kháng đủ cho phụ tải, đặc biệt là ở
chế độ max. Các máy phát chỉ đảm đƣơng một phần yêu cầu công suất phản kháng
của phụ tải, chủ yếu làm nhiệm vụ điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống
điện đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu luôn thay đổi của phụ tải. Phần còn lại
trông vào các nguồn công suất bù.
Có hai loại nguồn công suất phản kháng là máy bù đồng bộ và tụ điện.
-Tụ điện đƣợc sử dụng rộng rãi để bù công suất phản kháng trong mạng điện, nó có
thể mắc trên thanh cái của các trạm biến áp, hoặc tại các điểm nút của mạng điện.
Tụ điện có thể mắc độc lập hoặc mắc thành từng nhóm theo yêu sơ đồ đấu Y, hoặc
đấu tam giác.
~
Q
C



Hình 1.1 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh

S=P+jQ
Đối với lƣới điện hiện nay chủ yếu sử dụng tụ điện tĩnh do các ƣu điểm sau:
- Chi phí theo 1 Var theo tụ là rẻ hơn so với máy bù đồng bộ.
- Làm việc êm, tin cậy do kết cấu đơn giản.
- Tuổi thọ cao.
- Tiêu thụ tốn suất tác dụng ít.
- Lắp đặt và vận hành đơn giản .
Tuy vậy tụ điện cũng có nhƣợc điểm so với máy bù đồng bộ
:
- Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng còn tụ điện
điều chỉnh theo từng cấp.
- Máy bù đồng bộ có thể phát ra hay tiêu thụ công suất phản kháng còn tụ điện
chỉ có thể phát công suất phản kháng .
- Công suất phản kháng do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành, dễ
hƣ hỏng ngắn mạch.
Để bảo vệ quá điện áp và kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp, ngƣời ta thƣờng lắp
đặt các bộ điều khiển để đóng cắt tụ theo điện áp. Từ các ƣu điểm trên ngày
nay thƣờng dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng.
1.3.Bù kinh tế công suất phản kháng:
1.3.1 Tổn thất công suất và tổn thất điện năng
:
Bù kinh tế là phƣơng pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng
hiệu quả. Tổn thất gồm hai loại :
+ Tổn thất kỹ thuật là tổn thất sinh ra do tính chất vật lý của quá trình tải điện, tổn
thất này phụ thuộc vào tính chất của dây dẫn và vật liệu cách điện, điều kiện môi
trƣờng, dòng điện và điện áp.
Tổn thất kỹ thuật chia làm 2 loại
:
- Tổn thất phụ thuộc vào dòng điện: Sinh ra do sự phát nóng trên điện trở của máy
phát, máy biến áp và dây dẫn. Thành phần này là tổn thất chính.

-Tổn thất phụ thuộc vào điện áp gồm có: tổn thất trong lõi thép của máy biến áp, tổn
thất do rò điện, do vầng quang.
Tổn thất kỹ thuật không triệt tiêu đƣợc mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ cho
phép.
+ Tổn thất kinh doanh : Là tổn thất trong khâu kinh doanh điện năng do: điện năng
tiêu dùng không đo đƣợc, điện năng đo đƣợc nhƣng không vào hóa đơn, điện năng
vào hóa đơn nhƣng không đƣợc trả tiền hoặc trả chậm.
1.3.2 Phương thức bù kinh tế công suất phản kháng trong lưới phân phối và bài
toán bù kinh tế
:
Lợi ích khi đặt bù
:
- Giảm đƣợc công suất tác dụng yêu cầu ở chế dộ max của hệ thống điện do đó giảm
đƣợc dự trữ công suất tác dụng hoặc tăng độ tin cậy của hệ thống.
- Giảm đƣợc tổn thất điện năng.
- Cải thiện đƣợc chất lƣợng điện áp.
- Giảm nhẹ tải cho máy biến áp trung gian và đƣờng trục trung áp giảm đƣợc yêu cầu
công suất phản kháng, tăng tuổi thọ cho thiết bị.
Chi phí khi đặt
bù:
- Vốn đầu tƣ và chi phí vận hành cho trạm bù.
- Tổn thất điện năng trong tụ bù.
Giải bài toán bù công suất phản kháng là xác định : Số lƣợng trạm bù, vị trí đặt
của chúng trên lƣới phân phối, công suất bù và chế độ làm việc của tụ bù sao
cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
1.4.Phân tích ảnh hƣởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất
điện năng ở lƣới phân phối :
1.4.1 lưới phân phối một phụ
tải:
Xét lƣới phân phối theo hình 1.2 a công suất phản kháng yêu cầu max là Q

max
, Công suất bù là Q
bù
đồ thị kéo dài của công suất phản kháng yêu cầu là q(t), đồ
thị kéo dài của công suất phản kháng sau khi bù là : q
b
(t)= q(t)- Q
b
-Trên hình 2.1 b : q
b1
(t) ứng với Q
b
=Q
min
.
-Trên hình 2.1 c : q
b2
(t) ứng với Q
b
=Q
tb
.
-Trên hình 2.1 d : q
b1
(t) ứng với Q
b
=Q
max
.
Từ các đồ thị kéo dài của công suất phản kháng ta thấy : khi đặt tụ bù đồ thị kéo

dài công suất phản kháng mới có thể nằm trên, nằm dƣới hoặc cắt trục hoành tùy
thuộc vào độ lớn của công suất bù. Công suất phản kháng dƣơng có nghĩa là nó
đi từ nguồn đến phụ tải còn âm có nghĩa là đi ngƣợc từ phụ tải về nguồn. Dù
đi theo hƣớng nào công suất phản kháng đều gây ra tổn thất công suất tác dụng
nhƣ nhau nếu độ lớn nhƣ nhau.
Trong trƣờng hợp Q
b
=Q
min
(hình 1.2 b) thì trong các chế độ trừ chế độ min
phụ tải phải nhận công suất từ nguồn, còn trong chế độ max chỉ giảm đƣợc lƣợng
công suất phản kháng Q=Q
max
- Q
b
=Q
max
-Q
min
.
Trong trƣờng hợp Q
b=
Q
max
( hình 1.2 d) thì trong các chế độ trừ chế độ max, công
suất bù thừa cho phụ tải và đi ngƣợc về nguồn. Công suất phản kháng yêu cầu ở
chế độ max đƣợc triệt tiêu hoàn toàn, cho lợi ích lớn nhất về độ giảm yêu cầu công
suất phản kháng và tổn thất công suất tác dụng.
R Q
max

[KVAr]
Q
b
[KVAr]
a)
Q
max
Q
max
q
b1(t )
Q
b
=Q
max
Q
b
=Q
tb
Q
tb
+
0 0 -
b) T c) q
b2(t ) T
Q
max
+ công suất phản kháng
đến tải.
- công suất phản kháng

đi về nguồn.
d) 0
Q
b
=Q
max
Q
min
q
b3(t )
- T
Hình 1.2
Về mặt tổn thất điện năng hai trƣờng trƣờng hợp này giống nhau hoàn toàn,
ta thấy đồ thị công suất phản kháng của chúng có dạng giống nhau chỉ ngƣợc dấu
mà thôi.
Trong trƣờng hợp Q
b
=Q
tb
(hình 1.2 c), trong 1 nửa thời gian công suất phản kháng
đi từ nguồn đến phụ tải còn trong nửa thời gian còn lại công suất phản kháng đi từ
tụ bù đi ngƣợc về nguồn. Yêu cầu công suất phản kháng không giảm đƣợc nhiều
nhƣng đồ
Q
min
thị này cho tổn thất điện năng nhỏ nhất có nghĩa là độ giảm tổn thất điện năng lớn
nhất. Bởi vì tổn thất điện năng phụ thuộc vào độ bằng phẳng của đồ thị công suất
phản kháng, độ thị cằng bằng phẳng thì tổn thất điện năng càng nhỏ (theo nguyên
tắc bình phƣơng cực tiểu).
Tóm lại nếu cho phép bù không hạn chế thì

:
-Q
b
=Q
max
cho độ giảm tổn thất công suất tác dụng và độ giảm yêu cầu công suất
phản kháng ở chế độ max lớn nhất.
-Q
b
=Q
tb
cho độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất. Kết luận này là tổng quát đúng cho
mọi cấu trúc lƣới phân phối.
Nếu xét đồng thời cho cả hai yếu tố thì công suất bù tối ƣu sẽ phải nằm đâu đó
giữa Q
min
và Q
tb
.
Các nhận xét trực quan trên đây sẽ đƣợc lƣợng hóa chính xác dƣới đây để phục vụ
giải bài toán bù sau
này.
Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng q(t) gây ra
là:
q (t)
R
[ KW, MVAr, ,KV] U là điện áp định mức của lƣới điện.
Sau khi
bù:
U

2
q(t)
Q
b
)
R
2
(t)
.q(t)Q
b b
R
U
2
U
Lợị ích về tổn thất công suất tác dụng sau khi bù chính là độ giảm tổn thất công suất
tác dụng do bù:
DP(t)
.q (t).Q
b b
R

U
2
.Q
b
(2.q(t)
U
2
Q
b

)
(1.1)
P
2
(
P
b
2
q
2
Q
2
2
P
Q
2
R
Lợi ích do giảm tổn thất công suất tác dụng chỉ có ý nghĩa ở chế độ max của hệ
thống khi mà nguồn công suất tác dụng bị căng thẳng, lúc đó q(t)=Q
max
và:
2
DP
.Q
max
(t).Q
b
U
2
Q

b
R
(1.2)
Ta dễ thấy DP sẽ lớn nhất khi Q
b
=Q
max.
2
DP
ma
x
max
R

U
2
P
b
2
Q
Để giảm tổn thất điện năng trong thời gian xét T là tích phân của DP(t) trong
khoảng thời gian xét T:
T
2.q
(t).Q
b
Q
2
].R.dt
.TQ

.Q
.
Q
2
b
.R.Q
[2.Q
Q ]
T.R.Q (2.K Q Q )
DA
U
2
Vì
1
q(t)dt T
Q
t
b


b






b

U
2
và
K
sdq
=Q
tb
/Q
max
.


b

tb



b

U
2


b

sdq

max

b

U
2
(1.3)
Lấy đạo hàm riêng của 1.3 theo Q
b
, đặt =0 rồi giải ta đƣợc giá trị của Q
b
cho độ giảm
tổn thất điện năng lớn nhất:
DA .TQ
tb
Q U
2
Q
b
R
rút ra
Q
bop
t
=Q
tb
Khi đó
DA
max
Q

2
tb
T
U
2
Cần lƣu ý rằng để có thể giải bài toán bù, trƣớc hết phải tiến hành đo đạc đồ thị công
suất phản kháng trên lƣới phân phối dự định đặt bù để đảm bảo bù đem lại hiệu quả
thực sự.
1.4.2 Lƣới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính :
Xét lƣới phân phối trên hình dƣới đây :
0 r
0
[ /km] q
0
[KVAr/km]
a)
Q
b
l
b
b)
Q
N
T
[
b
2 T
0
0
2

2
b
R
0 B C A
L
Hình 1.3
Trong trƣờng hợp này có vấn đề là địa điểm đặt bù nên ở đâu để có hiệu quả
bù là lớn nhất. Còn vấn đề giá trị công suất bù đã đƣợc giải quyết ở phần trên và
vẫn đúng cho trƣờng hợp này.
Giả thiết rằng chỉ đạt bù tại 1 điểm và phải tìm đ iểm đạt tối ƣu sao cho với công
suất bù nhỏ nhất đạt hiệu quả lớn nhất.
Ta xét chế độ max :
Tổn thất công suất trƣớc khi bù là :

0
.q
0
2
.L
3
/(3.U
2
)
Ta đặt bù sao cho công suất phản kháng Q
N
từ nguồn cấp cho đoạn l
x
(đoạn 0B) còn
tụ bù cung cấp công suất phản kháng Q
b

cho đoạn L-l
x
(đoạn BA )
Q
N
=l
x
.q
0
Q
b
=(L-l
x
).q
0
Dễ ràng nhận thấy rằng muốn tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng sau
khi bù là nhỏ nhất thì trạm bù phải đặt ở chính giữa đoạn c, công suất phản kháng
của tụ sẽ chia đều về 2 phía có độ dài (L-l
x
)/2 và công suất phản kháng Q
b
/2. Vị trí
bù sẽ là:
l
b
= l
x
+ (L-l
x
)/2=(L+l

x
)/2
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn l
x
là:
l .q
)
2
.l
.r
3
.
q
2
.r





x



0



x

0

N
3.U
2




x

0

0
3.U
2
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn L-l
x
là:
.[L
).
q
/ 2]
2
.
(L

x
).r
0
L )
3
.q
2
.r
x 0
6.U
2
12.U
2
Tổn thất công suất tác dụng sau khi bù là:
2
3
.q
2
.r
r
P
1
(
P
l
l
(
l
l2
P

b
0x 0
l
(
rl
l
P
b
PP
/(3.U
2
)
(L )
3
q
0
q
2
[l
3
L
)
3
/ 4].3.U
2
.
2 N x o 0
0 x
12.U
2

0 0 x x
Độ giảm tổn thất công suất tác dụng do bù là:
2
DP
0
.r
0

L
3
0
.r
0
[
3
)
3
/ 4]
2
3.U
2
3.U
2
l
x
L
x
(1.4)
r
l

(
q
2
q
P
P
1
Lấy đạo hàm của DP theo l
x
rồi đặt =0 và giải ta đƣợc l
xop
.
2
DP
q
0
.r
0

[3.l
2
(L
l )
2
/ 4]
l 3.U
2
x x
l
L

bop


3
l
2

L
Từ đây ta có vị trí bù tối
ƣu
xop
3
Nhƣ vậy muốn độ giảm tổn thất công suất tác dụng do bù lớn nhất nguồn điện phải
cung cấp công suất phản kháng cho 1/3 độ dài lƣới điện, tụ bù cung cấp công suất
phản kháng cho 2/3 còn lại và đặt ở vị trí các đầu lƣới điện 2/3L. Từ đây cũng tính
đƣợc công suất bù tối ƣu là 2/3 công suất phản kháng yêu cầu.
Dễ dàng chứng minh đƣợc rằng để có độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất vẫn
phải đặt bù tại 2/3 L nhƣng cs bù tối ƣu là 2/3 công suất phản kháng trung bình.
Trong lƣới điện phức tạp vị trí bù tối ƣu có thể xê dịch một chút so với lƣới điện
đơn giản xét ở đây.
Hai trƣờng hợp đơn giản trên cho thấy rõ về các khái niệm nhƣ
:
Độ giảm tổn thất công suất tác dụng, độ giảm tổn thất điện năng do bù, công
suất bù tối ƣu theo các điều kiện giảm tổn thất công suất tác dụng, Giảm tổn
thất điện năng, vị trí đặt bù cũng nhƣ điều kiện cần để giải bài toán bù.
1.5 Một Số phƣơng pháp tính bù công suất phản kháng
:
1.5.1 Phương pháp xác định dung lượng tụ bù theo biểu đồ công suất phản
kháng của phụ tải :
Dung lƣợng tụ bù cố định

:
Q
bcđ
=Q
min
(KVAr) (1.5)
Dung lƣợng tụ bù đóng cắt xác định
:
Q
b(côđôđi
đóngcăt
)
03
x