Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ ÁN

Trang 4

CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC LẮP ĐẶT TỤ BÙ TRONG EVN SPC

Trang 6

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT BÙ

Trang 16

CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ĐỂ CHỌN GIẢI PHÁP BÙ TỐI ƯU

Trang 39

CHƯƠNG 5. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ TRIỂN KHAI THỰC HIỆN
KẾ HOẠCH BÙ TRUNG - HẠ ÁP

Trang 45

CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LẬP VÀ TRIỂN KHAI THỰC HIỆN
KẾ HOẠCH BÙ THANH CÁI 22KV TRẠM 110KV

Trang 74

CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ

Trang 83

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

1


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

BẢNG CHÚ THÍCH CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
Một số từ, ngữ có thể được viết tắt trong Đề án được hiểu như sau:
− EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam;
− TCT: Tổng công ty;
− CTĐL: Công ty Điện lực;
− ĐL: Điện lực;
− CNĐCT: Chi nhánh Điện cao thế;

− CTLĐCTMN: Công ty lưới điện cao thế miền Nam;
− TTĐN: Tổn thất điện năng;
− HSTCC: Hiệu suất trạm công cộng;
− HTĐĐ: Hệ thống đo đếm;
− TBĐĐ: Thiết bị đo đếm;
− QLKT: Quản lý kỹ thuật;
− QLVH: Quản lý vận hành;
− ĐTXD: Đầu tư xây dựng;
− SLĐTP: Sản lượng điện thương phẩm;
− SLĐBQ: Sản lượng điện bình quân;
− TSĐL: Tài sản điện lực;
− TSKH: Tài sản khách hàng;
− KH: Khách hàng;
− QL-TDDC: Quản lý - Tiêu dùng dân cư;
− CN-XD: Công nghiệp – Xây dựng;
− NN-LN-TS: Nông nghiệp – Lâm nghiệp – Thủy sản;
− TN-NH-KS: Thương nghiệp – Nhà hàng – Khách sạn;
− ĐD: Đường dây;
− ĐDHA: Đường dây hạ áp;
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

2


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

− ĐDTA: Đường dây trung áp;
− TBA: Trạm biến áp;
− MBA: Máy biến áp;
− LĐHANT: Lưới điện hạ áp nông thôn;
− PSS/ADEPT: Power System Simulator Advance Distribution Engineering

Productivity Tools;
− CMIS: Customer Managment Information System;
− CSPK: Công suất phản kháng

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

3


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ ÁN
I.

SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ ÁN
Bù vô công trên lưới điện là một giải pháp hiệu quả nhằm giảm tổn thất
điện năng; giảm sụt áp; giảm quá tải đường dây, giảm quá tải MBA và giảm quá
tải máy phát đã được nhiều công ty điện lực trên khắp thế giới áp dụng trong
nhiều thập kỷ qua. Nhiều tài liệu hướng dẫn và chương trình phần mềm tính
toán bù vô công đã được giới thiệu trên thế giới. Tuy nhiên, tùy vào đặc thù lưới
điện, phụ tải và điều kiện kinh tế, việc tính toán áp dụng tại các Công ty điện lực
thường khác nhau và hệ quả là chưa mang hiệu quả tối ưu.
Các vấn đề trên cũng đang hiện hữu tại các Đơn vị thuộc Tổng Công ty
Điện lực miền Nam. Bên cạnh đó, sự khác biệt về trình độ nhân viên kỹ thuật
chuyên trách công tác này cũng ảnh hưởng lớn đến công tác lập kế hoạch và tính
toán lắp đặt bù vô công trên lưới.
Vì vậy, xây dựng tiêu chí bù vô công và các hướng dẫn cụ thể cho các
Đơn vị trên địa bàn SPC là một nhu cầu thực tế nhằm tạo thuận lợi cho các Đơn
vị trong tính toán lập qui hoạch, kế hoạch đầu tư, triển khai lắp đặt bù vô công.

II.

MỤC TIÊU VÀ KẾT QUẢ CỦA ĐỀ ÁN
Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện các đơn vị thuộc EVN SPC
nhằm hỗ trợ việc lập kế hoạch bù hàng năm để mang lại hiệu quả cao nhất; cung
cấp các tài liệu hướng dẫn lập kế hoạch, triển khai thi công lắp đặt, quản lý vận
hành hệ thống tụ bù đảm bảo hệ số cosϕ đầu phát tuyến trung áp đạt từ 0,95
÷0,97. Đây cũng được sử dụng như một tài liệu đào tạo, bồi huấn về công tác lắp
đặt tụ bù.
Yêu cầu khoa học, kinh tế: Tiêu chí bù vô công được xây dựng trên cơ sở
ứng dụng các nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của các Công ty điện lực, có xem
xét đến sự phù hợp với đặc thù phụ tải, lưới điện và điều kiện kinh tế của SPC.
Sản phẩm đề án: i) Tập báo cáo đề án xây dựng tiêu chí bù vô công trên

lưới điện các đơn vị thuộc SPC; ii) Các hướng dẫn tính toán, lập kế hoạch bù;
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

4


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

iii) Hướng dẫn lắp đặt, đánh giá, quản lý vận hành; iv) Các phụ lục số liệu dự
báo phụ tải, tập bản vẽ sơ đồ bù minh họa.
III.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp điều tra, khảo thực tế;
Dự báo phụ tải trên cơ sở xu hướng và qui hoạch phát triển điện của từng
địa phương;
Sử dụng phần mềm PSS/A để chạy thử bài toán bù tối ưu trên các lưới
điện điển hình.
Phạm vi nghiên cứu: các loại hình bù vô công trên lưới phân phối, gồm:
bù thanh cái 22kV trạm 110kV, bù trên lưới điện trung hạ áp.
Kết quả của Đề án là phải trả lời được câu hỏi “Làm sao để công tác
quản lý, lắp đặt tụ bù đúng kỹ thuật và mang lại hiệu quả cao nhất”
Trình tự giải quyết bài toán này được xây dựng như sau:

1

Chúng ta đang làm gì, như thế nào?

Khảo sát đánh giá hiện trạng lưới điện, phụ tải, tình hình lắp đặt thiết bị
bù vô công, nêu các tồn tại của khiếm khuyết của lưới điện và công tác bù.
Đánh giá quá trình, nguyên nhân và kết quả thực hiện công tác bù của các
đơn vị trong thời gian qua, nêu các tồn tại cần được khắc phục
2

Nghiên cứu cách làm phổ biến hiện nay.

Nghiên cứu các giải pháp bù đang được áp dụng tại các Công ty điện lực,
công nghệ bù vô công trong thời gian tới.
3

Xây dựng giải pháp để cải thiện tình hình?

Phân tích dự báo diễn biến phụ tải, lưới điện trong giai đoạn 2011-2015
của các khu vực phụ tải điển hình (công nghiệp, tiêu dùng dân cư) để đề xuất
các giải pháp bù khả thi;
Phân tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật các loại hình bù để chọn giải pháp tối
ưu;
Xây dựng tiêu chí bù trên cơ sở giải pháp bù tối ưu, giải pháp triển khai
đối với lưới phân phối của ngành điện và lưới điện khách hàng;
Công tác vận hành các dàn tụ bù, phối hợp vận hành các dàn bù thanh cái
22kV trạm 110kV.

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

5


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

CHƯƠNG II

HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC LẮP ĐẶT TỤ BÙ TRONG EVN SPC
I.

TÌNH HÌNH LẮP ĐẶT TỤ BÙ
1. Khối lượng đường dây, trạm biến áp và tụ bù lắp đặt trên địa bàn EVN
SPC giai đoạn 2005-2011
Bảng 1. Số liệu lưới điện và tụ bù giai đoạn 2005-2011
Năm

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Tốc độ
tăng
trưởng
bình
quân/năm

44.625
42.518
71.227
7.860
2.882
4.978
513.24
1.261
112
1.149

52.283
45.523
77.581
9.142
3.278

5.864
536.62
1.646
157
1.489

57.067
47.819
83.183
10.789
3.658
7.131
669.42
2.047
180
1.867

61.623
49.319
91.277
12.310
3.824
8.486
759.46
2.432
214
2.218

64.746
50.922

97.595
13.850
4.067
9.783
794.56
2.771
236
2.535

67.786
52.819
104.960
15.661
4.357
11.304
819.01
3.270
338
2.932

70.467
54.694
113.263
17.214
4.579
12.635
853.80
3.787
442
3.345

10%
5%
10%
20%
10%
26%
11%
33%
50%
32%

1.779
74
3.777
9

1.878
90
4.888
9

3.366
114
5.792
9

3.521
121
6.044

9

3.832
131
6.660
9

3.856
140
7.270
9

3.918
146
7.942
9

20%
16%
18%

207

207
95

207
95

207

101

207
101

207
113

207
113

4%

480

500

500

588,6

588,6

4%

Lưới điện phân phối
ĐD Hạ áp (km)
ĐD Trung áp (km)
TBA (số lượng)
TBA Tổng (MVA)

TBA TSĐL (MVA)
TBA TSKH (MVA)
Bù trung áp (MVAR)
Bù hạ áp (MVAR)
- Tài sản điện lực
- Tài sản k/hàng
Lưới điện 110 kV
Đường dây (km)
TBA (số lượng)
TBA (MVA)
Bù 110kV (bộ)
Bù 110kV
(MVAR)
Bù TC 22kV (bộ)
Bù TC 22kV
(MVAR)

480

Đính kèm: phụ lục 1: Khối lượng lượng điện chi tiết đang quản lý của các Đơn
vị, phụ lục 2: Khối chi tiết về tụ bù bù đang quản lý của các Đơn vị.
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

6


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

Hiện có 9 bộ tụ bù 110kV tổng dung lượng 207MVAR (trong đó PC Đồng
Nai có 1 bộ 12MVAR), chỉ vận hành 4 bộ với dung lượng 52MVAR. Việc đóng tụ
bù do Điều độ A2 ra lệnh thao tác với mục đích là đảm bảo điện áp định mức
cho thanh cái 110kV.
Tổng cộng có 113 dàn tụ bù 22kV tại các TBA 110kV với dung lượng thiết
kế 588,6MVAR (trong đó PC Đồng Nai có 11 bộ 106,6MVAR) và dung lượng
vận hành là 520MVAR. (Đính kèm danh sách tụ bù 22kV).
Giai đoạn 2005-2011, các Đơn vị đã có nhiều quan tâm và nỗ lực lắp đặt
tụ bù nhằm đảm bảo hệ số công suất (cos φ) tại hầu hết đầu tuyến trung áp đạt
trên 0,95. Trong giai đoạn này, tốc độ tăng trưởng bình quân năm của công suất
đặt trạm biến áp phân phối và chuyên dùng là 20%, thì tốc độ tăng trưởng tụ bù
trung áp đạt 11%, hạ áp đạt 33% (trong đó TSĐL tăng 50%, TSKH tăng 32%).
Điều đó cho thấy sự dịch chuyển lắp đặt tụ bù trung áp sang hạ áp của các Công
ty Điện lực trong các năm gần đây, đặc biệt là từ năm 2009 khi triển khai lắp đặt
tụ 1 pha – 3 pha trực tiếp với những ưu điểm chi phí thấp, lắp đặt nhanh và hiệu
quả giảm TTĐN rất lớn đã thúc đẩy công tác này.
Bảng 2. Phân bố chi tiết tỷ lệ bù theo các cấp điện áp
Tính theo dung lượng bù lắp đặt
Loại tụ bù

Cố định
Số
Dung
lượng

lượng
Bộ
kVAR
18.806 366.935
980
524.000

Ứng động
Số
Dung
lượng lượng
Bộ
kVAR
1.804 75.645
447 329.804

Hạ áp
Trung áp
Thanh cái 22kV
113
trạm 110kV
Bù 110kV
9
207.000
Tổng
19.795 1.097.935 2.364

588.600
994.049

Tổng
Số
Dung
lượng
lượng
Bộ
kVAR
20.610 442.580
1.427
853.804
113

588.600

9
207.000
22.159 2.091.984

Tỷ lệ %

21,16%
40,81%
28,14%
9,89%
100%

Bảng 2.1 Phân bố chi tiết tỷ lệ bù theo các cấp điện áp
Tính theo dung lượng bù vận hành
Loại tụ bù

Hạ áp
Trung áp
Thanh cái 22kV

Cố định
Số
Dung
lượng
lượng
Bộ
kVAR
18.806 366.935
980
524.000

Ứng động
Số
Dung
lượng lượng
Bộ
kVAR
1.804 75.645
447 329.804
113 520.000

Tổng
Số
Dung
lượng
lượng

Bộ
kVAR
20.610 442.580
1.427
853.804
113
520.000

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

Tỷ lệ %

23.69%
45.70%
27.83%
7


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

trạm 110kV
Bù 110kV
Tổng

4
19.790

52.000
942.935

Tháng 12/2012

2.364

925.449

4
52.000
22.154 1.868.384

2.78%
100%

Đến nay toàn TCT đã lắp đặt được 2092 MVAR tụ bù, trong đó: bù 110kV
đạt 207MVAR (9,89%), bù thanh cái 22kV trạm 110kV đạt 588,6MVAR
(24,86%), bù trung áp đạt 756,4MVAR (40,81%), bù hạ áp TSĐL đạt
183,3MVAR (21,16%).
Nếu tính theo dung lượng tụ vận hành, bù 110kV đạt 52MVAR (2,78%),
bù thanh cái 22kV trạm 110kV đạt 520MVAR (27,83%), bù trung áp đạt
756,4MVAR (405,7%), bù hạ áp TSĐL đạt 183,3MVAR (23,69%).
Hiện nay công tác lắp đặt tụ bù của các Đơn vị trong TCT đã thực hiện
tương đối tốt, hầu hết hệ số cosφ đầu tuyến trung áp đạt trên 0,95. Tuy nhiên vẫn
còn một số trạm có mức tiêu thụ công suất phản kháng lớn: các trạm thuộc các
trong khu công nghiệp (Bàu Bèo, Bến Cát, Bình An, Gò Đậu, Mộc Hóa, Đức

Hòa, Tân An, Mỹ Xuân A, Tân Uyên.). Song song đó, vẫn có những thời điểm
bù dư lên lưới 110kV thông qua ngăn lộ tổng 22kV vào các thời điểm thấp điểm,
điểu này thể hiện việc vận hành không hợp lý về thời gian của các tụ bù 22kV
của các TBA 110kV. Việc này gây TTĐN cho MBA 110kV và các đường dây
110kV liên quan.
Tại các điểm giao nhận điện 110kV với các Nhà máy điện, Công ty
Truyền tải điện 4 và HCM PC: hiện tại hệ số cosφ tại ngăn lộ 110kV ranh giới
với các nhà máy điện, Công ty TTĐ4 đều dao động từ 0,9 ÷ 1; công suất phản
kháng nhận từ các TBA 220kV và NMĐ thấp. Riêng NMĐ Thác Mơ nhận Q từ
lưới 110kV qua tuyến đường dây Phước Long- Thác Mơ cao (7 ÷ 10MVAR);
công suất Q trên các đường dây cấp điện cho các TBA 110kV nằm trong khu
công nghiệp thường rất cao (10 ÷ 20MVAR).
II.

Đánh giá hiện trạng, tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công
1. Hiện trạng bù công suất phản kháng

Trong thực tế, phụ tải của lưới điện trừ thành phần phụ tải quản lý tiêu
dùng dân cư có hệ số cosϕ tương đối cao, phần lớn các phụ tải khác bao gồm
các động cơ không đồng bộ đều có hệ số cosϕ thấp. Ngoài ra, còn có một số hộ
tiêu dùng khác cũng tiêu thụ nhiều công suất phản kháng như: các máy biến áp
chuyên dụng, máy biến áp hàn, lò luyện thép,... đây là các thiết bị tiêu thụ nhiều
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

8


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

công suất phản kháng, hệ quả là làm cho hệ số công suất cosϕ của mạng điện
giảm thấp.
Theo qui định, các khách hàng có trạm biến áp chuyên dùng công suất từ
100kVA trở lên phải lắp đặt hệ thống tụ bù để đảm bảo hệ số công suất tại điểm
đo đếm đạt 0,85.
Như vậy, lưới điện ngoài việc phải chuyên chở một lượng công suất tác
dụng P, nó còn phải chuyên chở một lượng công suất phản kháng Q khá lớn để
cung cấp cho phụ tải. Dòng điện tạo ra do phải chuyển tải lượng công suất phản
kháng này làm phát sinh các vấn đề: tăng TTĐN và tổn thất điện áp trên đường
dây, gây quá tải, làm giảm khả năng tải điện của đường dây.
2. Tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công

Để nâng cao hệ số cosϕ đường dây, giảm bớt các ảnh hưởng tiêu cực nêu
trên, các CTĐL phải lắp đặt bổ sung các bộ tụ trung áp và hạ áp, đối với lưới
trung áp vận hành tụ bù cả hai hình thức cố định và ứng động còn đối với hạ áp
thì chủ yếu là bù cố định cho các trạm biến áp công cộng. Các ưu điểm khi hệ số
cosϕ của đường dây được nâng cao.
Giảm được tổn thất công suất, TTĐN.
∆P = I2R = , đối với công thức này khi cosϕ tăng lên thì ∆P giảm theo hàm lũy
thừa 2.
Giảm tổn thất điện áp, mức tăng điện áp do lắp tụ bù như sau:
VR % =

kVAr × X

10 ( V )

2

Trong đó:

(7)
VR: Độ tăng áp tính theo %.
S: Công suất 3 pha của tụ lắp đặt (kVAR)
V: Điện áp dây ở đầu tải (kV)
X: Điện kháng của hệ thống (Ω)

Giảm được tiết diện của đường dây. Ta có, công suất chuyên chở trên
đường dây trước khi bù là: S = , sau khi đặt tụ bù thì công suất chuyên chở của
đường dây giảm xuống là: S = , mức độ giảm nhiều hay ít là tùy vào dung lượng
Qbù lớn hay nhỏ. Do đó, công suất biểu kiến giảm đến mức độ nào thì đó thì ta
có thể dùng loại dây dẫn có tiết diện tương ứng nhỏ hơn.
Giảm được công suất đặt của MBA, vì công suất biểu kiến qua MBA
giảm xuống. Cho nên, khi trị số này giảm tới giá trị nào đó thì ta có thể chọn
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

9


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

được loại MBA có gam công suất nhỏ hơn, điều này rất lợi về kinh tế.
Tăng cường khả năng tải của mạng điện, do nhu cầu dùng điện của các hộ
tiêu thụ ngày càng gia tăng, nếu đặt thiết bị bù để giảm lượng công suất phản
kháng mà tuyến dây phải tải thì điều đó cũng có nghĩa là tăng lượng công suất
tác dụng trên tuyến dây, tức đáp ứng được nhu cầu sử dụng công suất ngày càng
gia tăng của các hộ tiêu thụ, điều này dẫn đến việc không cần phải đầu tư để mới
hay phát triển lưới điện khi phụ tải gia tăng.
3. Phương pháp xây dựng kế hoạch bù
3.1 Đối với bù trung áp
i.

Dựa vào biểu đồ phụ tải, công suất phản kháng đầu phát tuyến và tại các đo ghi
ranh giới (biểu đồ 24h của ngày bình thường và ngày nghỉ). Kết hợp kết quả đo
tại trung áp tại các điểm nút trên đường trục, nhánh rẽ có phụ tải lớn tập trung,
tốc độ phát triển phụ tải trong thời gian tới. Tính dung lượng bù bằng phương
pháp tính tay và bù ngay vị trí nút thiếu bù trên lưới. Số lượng và chủng loại
trạm bù phụ thuộc vào đặc trưng của biểu đồ các nút phụ tải. Sau khi tính xong,
kiểm chứng lại bằng phần mềm PSS/ADEPT.

ii.

Căn cứ vào tình hình phát triển phụ tải qua từng năm, dự đoán khả năng phát
triển thêm của phụ tải trong các năm tiếp theo.

iii.

Từ số liệu dự đoán sự phát triển phụ tải, chạy chương trình PSS-ADEPT để

tham khảo sự thiếu hụt dung lượng bù, từ đó lập kế hoạch, tính toán dung lượng,
chủng loại bù cho các năm tiếp theo (có xét đến bù hạ áp và dự phòng hư hỏng).

iv.

Số liệu P, Q, U từng thời điểm của từng phát tuyến trung áp (số liệu vận hành
hàng ngày của các trạm 110kV); P, Q của các nhánh rẽ trung áp (số liệu đo thông
số I, cosϕ định kỳ); điện áp cuối nguồn; sơ đồ phân bố tụ bù trên lưới điện hiện
hữu.

v.

Căn cứ số liệu Pi, Qi từng thời điểm của phát tuyến trung áp, xác định dung
lượng Q tiêu thụ, cosφ nhỏ nhất và lớn nhất của phát tuyến yêu cầu xác định số
tụ ứng động, cố định. Sử dụng module CAPO của chương trình PSS-APEPT với
số lượng và dung lượng bộ tụ đã tính để xác định vị trí phù hợp.
3.2 Đối với bù hạ áp

i.

Số liệu I, U, cosϕ từng pha tại trạm biến áp ứng với 3 thời điểm; I, U, cosϕ từng
pha tại các trục hạ áp (áp dụng đối với trạm có từ 2 trục hạ áp trở lên); dây dẫn
hạ áp: tiết diện và loại dây; mặt bằng bố trí trụ của đường dây hạ áp.
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

10


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

ii.

Kết hợp với kết quả tính toán trên chương trình phần mềm PSS/ADEPT để lựa
chọn vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu, dung lượng tụ cần lắp đặt. Trên cơ sở kết quả thu
thập số liệu sẽ lập phương án xây dựng kế hoạch lắp đặt tụ bù hàng năm.

iii.

Căn cứ vào thông số đo phụ tải các trạm biến áp, hệ số cosφ của trạm < 0,85 và
kiểm tra TTĐN của trạm qua chương trình CMIS để lập kế hoạch bù.
4. Phương pháp tính toán lắp đặt bù chi tiết
4.1 Đối với tụ bù trung áp

a) Các phương pháp tính toán dung lượng
- Chọn dung lượng tụ bù cố định bằng lượng CSPK tiêu thụ giờ thấp
điểm, dung lượng tụ bù ứng động: Q ứng động = Qbù - Qcố định (Qbù = P*(tgφ1 - tgφ2),
với φ2 ứng với hệ số cosφ2 = 0,98, φ1 ứng với hệ số cosφ1 tại cao điểm khi chưa
bù, P: công suất sử dụng điện cao điểm).
- Dựa vào thông số cosφ, CSPK tại thanh cái 22kV của các trạm 110kV để
lựa chọn dung lượng cần bù, loại bù cố định - ứng động, cụ thể: chọn dung
lượng tụ bù cố định bằng Qmin, dung lượng bù ứng động = (Qmax - Qmin).
- Hàng tháng cập nhật tình trạng phát triển phụ tải vào chương trình PSSADEPT, chạy chương trình, so sánh hệ số công suất chạy được với hệ số công
suất ghi nhân thực tế của các trạm biến áp trung gian. Từ đó cân nhắc, tính toán,

bổ sung hoặc thay đổi hình thức, dung lượng bù cho phù hợp, đảm bảo hệ sô
công suất các phát tuyến không dưới 0,95 và không quá bù.
b) Các phương pháp chọn vị trí lắp đặt
- Chọn vị trí lắp đặt tụ bù: lắp tụ bù tại vị trí tâm phụ tải tập trung hoặc lắp
đặt tại vị trí 2/3 chiều dài đường dây nếu phụ tải phân bố đều.
- Dựa vào mật độ tập trung của phụ tải, khảo sát thực tế hiện trường vị trí
lắp đặt và tham khảo kết quả tính toán chương trình phần mềm PSS/ADEPT về
các vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu để lựa chọn vị trí lắp đặt tụ bù.
c) Các phương pháp điều khiển tụ bù ứng động
- Các trạm bù lắp đặt gần nguồn (do phụ tải gần nguồn), phụ tải ổn định:
chọn tín hiệu điều khiển là thời gian.
- Các trạm bù lắp đặt gần cuối nguồn: chọn tín hiệu điều khiển là điện áp.
- Các phát tuyến có nhiều phụ tải công nghiệp: ưu tiên điều khiển theo
dòng điện hoặc CSPK.
d) Ưu và khuyết điểm của các phương pháp trên
i. Phương pháp điều khiển theo thời gian:
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

11


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

+ Ưu điểm là đóng tụ bù theo thời gian cài đặt đơn giản, chủ động được
thời gian đóng cắt của tụ bù, vận hành ổn định, vị trí lắp đặt linh hoạt, có thể bất
kỳ vị trí nào trên lưới
+ Nhược điểm là chỉ phù hợp cho các phát tuyến có biểu đồ công suất
phản kháng ổn định, phụ thuộc vào kết quả theo dõi trào lưu công suất nên
không hoàn toàn tự động, hiệu quả không cao do phụ tải thay đổi thì phải cài đặt
lại thời gian, đòi hỏi đơn vị quản lý phải thường xuyên cập nhật thời gian thay
đổi của phụ tải.
+ Phải thường xuyên theo dõi thông số đầu phát tuyến (tại các trạm
110kV), thông số vận hành tại các vị trí ranh giới, các vị trí đầu nhánh rẽ (vị trí
có thiết bị đo ghi) để thay đổi biểu thời gian cài đặt đóng cắt các cụm tụ bù theo
sự biến đổi của phụ tải.
+ Sai số của bộ đếm thời gian sau thời gian vận hành lớn.
ii. Phương pháp điều khiển theo dòng điện hoặc công suất phản kháng:
+ Ưu điểm đóng, cắt tụ bù kịp thời khi có sự thay đổi về dòng điện phản
kháng (theo sự thay đổi Q của phụ tải), thường được ưu tiên lắp cho các phát
tuyến có phụ tải công nghiệp lớn, hoàn toàn tự động theo thông số vận hành.
+ Nhược điểm: phải thường xuyên theo dõi lượng CSPK để điều chỉnh
cho phù hợp với thông số cài đặt, lắp đặt phức tạp chi phí cao và cần có biến
dòng chân sứ phù hợp, cần phải chọn vị trí bù có dòng đi qua phù hợp với biến
dòng. Thiết bị thường bị lổi sau một thời gian vận hành xuất phát từ lổi tín hiệu
dòng từ biến dòng chân sứ.
iii. Phương pháp điều khiển theo điện áp:
+ Ưu điểm đóng, cắt tụ bù kịp thời khi có sự thay đổi điện áp, phù hợp
cho các phát tuyến có phụ tải công nghiệp, đường dây dài, đóng dàn tụ bù khi
điện áp lưới theo một tỷ lệ nhất định.
+ Nhược điểm là không thể lắp các vị trí ở gần nguồn, cần phải khảo sát
kỹ tình trạng thấp áp tại vị trí cần lắp đạt và tính toán cài đặt. Một số tuyến
đường dây 22kV có bán kính cấp điện ngắn (vd: trong các khu công nghiệp...)
nên sự chênh lệch điện áp đầu tuyến và cuối tuyến không đáng kể. Vì vậy khi

cài đặt đóng cắt tụ bù theo điện áp sẽ xảy ra trường hợp thiếu công suất phản
kháng nhưng tụ bù không đóng do điện áp đóng chưa đạt đến giá trị cài đặt.
4.2 Đối với tụ bù hạ áp

a) Các phương pháp tính toán dung lượng
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

12


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

Chọn dung lượng, số lượng tụ bù: chọn các loại TBA điển hình như dung
lượng trạm, loại phụ tải của trạm: sinh hoạt, sản xuất, hành chính và tình trạng
mang tải của TBA 40%, 70%, 90%.
Thu thập các số liệu phụ tải vào các giờ cao điểm, thấp điểm, trung bình
của đường dây (P, U, I, cosφ). Tính toán dung lượng bù (kVAR) cần thiết cho
mỗi (kW) phụ tải để điều chỉnh cosφ của phát tuyến từ giá trị hiện tại lên giá trị
mong muốn (theo quy định 0,9). Từ đó xác định dung lượng cần bù cho phát
tuyến bằng cách nhân hệ số điều chỉnh này với tổng công suất (kW) của toàn
phát tuyến.
Từ các số liệu phụ tải cao điểm, thấp điểm, trung bình của từng trạm tính
toán được dung lượng bù Qmin và Qmax. Q bù min để tính toán chọn dung

lượng tụ bù tĩnh. Sau đó dựa vào số liệu Qmax - Qtĩnh (tính toán) để tính toán
chọn Q ứng động.
Chọn dung lượng tụ bù cố định: bằng lượng CSPK tiêu thụ giờ thấp điểm
hoặc theo dòng điện không tải Io của MBA (trạm chuyên dùng)
Dựa trên thông số phụ tải của đường dây. Tính toán để phối hợp giữa
dung lượng bù cố định (đáp ứng lúc thấp điểm) và bù ứng động (khi nhu cầu
công suất phản kháng của phụ tải tăng) để hiệu quả bù được tối ưu.
b) Các phương pháp chọn vị trí lắp đặt
Chọn vị trí lắp đặt tụ bù: lắp tụ bù tại vị trí tâm phụ tải tập trung hoặc lắp
đặt tại vị trí 2/3 chiều dài đường dây nếu phụ tải phân bố đều.
Dựa vào kết quả đo tải thực tế tại trạm và đường dây hạ áp ta chọn vị trí
bù thích hợp; tùy theo loại phụ tải của trạm, chọn loại trạm bù cố định hay ứng
động. Hạn chế bù tại trạm biến áp do hiệu quả mang lại không cao.
Chọn hình thức lắp rãi bù trên lưới vì hiệu quả bù cao hơn hình thức lắp
bù tập trung.
4.3 Đối với tụ bù thanh cái 22kV trạm 110kV

Những năm trước đây, bù thanh cái 22kV là loại hình bù phải có theo qui
định khi phát triển trạm 110kV. Tuy nhiên ở giai đoạn từ 2005 đến nay, nhằm
tăng cường hiệu quả giảm TTĐN, các CTĐL đã lắp bù rất nhiều trên lưới phân
phối, đảm bảo hệ số cosφ thường đạt trên 0,95, do đó hiện có khá nhiều dàn tụ
bù thanh cái 22kV không vận hành do quá bù.
Vì vậy, hiện nay các trạm 110kV khi đầu tư mới thường chỉ đầu tư ngăn lộ
máy cắt dự phòng, căn cứ vào phụ tải tăng trưởng, dàn tụ bù sẽ được đầu tư lắp
đặt sau.
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

13

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

Tuy nhiên, như đã phân tích ở đầu chương, tình trạng thiếu bù và tiêu thụ
CSPK đang xảy ra tại các trạm 110kV trong các khu công nghiệp, do đó cần
thiết phải bổ sung tụ bù cho các trạm này cũng như các trạm đầu tư mới trong
các khu công nghiệp.
4.4 Đối với tụ bù 110kV

Các dàn tụ bù 110kV hiện có được lắp đặt trong giai đoạn 2004-2006 theo
chỉ đạo từ Tập đoàn, việc tính toán thiết kế dung lượng bù cũng như chọn vị trí
lắp đặt của Điều độ A0 chưa chính xác dẫn đến tình trạng quá bù, quá áp khi
đóng điện, phải thực hiện giảm dung lượng, thậm chí tách ra khỏi vận hành, vì
vậy hiện chỉ có 4/9 dàn tụ đang vận hành với dung lượng 52/207MVAR.
Các tồn tại và khiếm khuyết công tác bù:

III.

1.

Trên đây là cách làm khá bài bản của một số Đơn vị có nghiên cứu và tổ
chức thực hiện tốt. Thực tế do hạn chế về nhân lực, nên vẫn còn nhiều đơn vị
chưa đầu tư nghiên cứu, việc giao việc cho một số chuyên viên phụ trách chưa
có kinh nghiệm nên thực hiện không đúng phương pháp, chưa hiệu quả. Thậm

chí kế hoạch bù được thiện theo kiểu “bốc thuốc” tuỳ thuộc vào dự kiến kế
hoạch vốn là chính. Không tính toán hiệu qủa bù khi lắp đặt hoặc không theo dõi
hiệu quả sau khi lắp đặt.

2.

Lưới điện cấp điện cho nhiều khu vực, bán kính cấp điện lớn, phụ tải đa dạng
phân bố rãi rác không tập trung, trào lưu công suất trên dây dẫn thay đổi phức
tạp nên gây khó khăn trong quản lý vận hành các dàn tụ bù.

3.

Các khu vực nông thôn cấp điện cho các phụ tải trạm bơm nông nghiệp tiêu
thụ nhiều CSPK, hoạt động theo mùa vụ không ổn định nên cũng ảnh hưởng đến
công tác bù.

4.

Nhiều khách hàng sản suất nhỏ lẻ chưa lắp đặt tụ bù nên lưới điện vẫn phải
truyền tải một lượng công suất phản kháng cho các phụ tải này tiêu thụ.

5.

Các dàn tụ bù trung áp có nhược điểm là cấp bù thường có dung lượng lớn
(tối thiểu là 3x100 kVAR) chỉ thực hiện được bù thô tại một vài vị trí trên lưới
điện nên vẫn còn tình trạng phải truyền tải CSPK trên đường dây. Cũng tương tự
đối với lưới điện hạ áp trước dây chỉ trang bị tụ bù loại 3 pha có dung lượng tối
thiểu là 20 kVAR nên chỉ thực hiện được bù thô, tuy nhiên hiện nay đã trang bị
thêm các loại tụ bù 1 pha có dung lượng nhỏ như 2,5kVAR, 5kVAR rất linh hoạt
trong việc lựa chọn vị trí lắp đặt trên lưới điện làm cho việc bù mang lại hiệu

quả hơn.

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

14


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

6.

7.

IV.

[Type text]
Tháng 12/2012

Việc theo dõi trào lưu công suất lưới điện để cài đặt lại các thông số vận hành
của các bộ tụ bù ứng động điều khiển theo thời gian còn mang tính thủ công, bán
tự động nên đôi lúc mang lại hiệu quả chưa cao. Bên cạnh đó các bộ tụ bù ứng
động điều khiển theo Var mang lại hiệu quả cao nhưng các bộ điều khiển này
chưa thực hiện được vì chưa có biến dòng chân sứ phù hợp.
Các hư hỏng thường gặp của tụ bù và thiết bị:

•

Tụ bù bị phù vỏ, bể sứ, giảm chất điện môi, suy giảm cách điện do lão hóa, điện
áp chịu đựng của tụ thấp thiếu độ dự phòng khi có dao động điện áp của hệ
thống. Đa số các tụ bù hạ áp khi sử dụng từ 3-5 năm đều xuất hiện tình trạng
giảm dung lượng.

•

Hư hỏng thông thường với bù trung áp là phóng điện các bản cực tụ; ngắn mạch
bên trong và nổ tụ.

•

Màn hình tủ điều khiển bị mờ dần, thời gian tủ điều khiển sai số lớn (chạy sai
giờ), hay bị xung sét làm hỏng.

•

Phần máy cắt hay bị hỏng phần cơ khí thanh truyền động, chảy dầu, hỏng cách
điện nổ bung đầu sứ; không hoạt động do lỏng cáp điều khiển, kẹt cơ bộ truyền
động, …

•

Hỏng MCCB và contactor đóng cắt, hỏng bộ điều khiển tụ bù hạ áp ứng động.
Đánh giá quá trình, nguyên nhân và kết quả thực hiện

1. Trước đây, khi quy mô lưới điện còn ít thì công tác bù chủ yếu trên lưới điện
trung áp và thực hiện bù tĩnh, việc tính toán vị trí bù lúc bấy giờ dựa trên kết quả
đo thông số vận hành và tính toán thủ công, dần dần theo sự phát triển của xã

hội, nhu cầu phụ tải cũng tăng theo, công tác bù CSPK trên lưới cũng phức tạp
hơn, tăng cường thêm bù ứng động và bù trên lưới hạ áp. Bên cạnh đó với sự
phát triển công nghệ, phần mềm mô phỏng tính toán lưới điện PSS/ADEPT ra
đời hỗ trợ đắc lực cho công tác tính toán bù CSPK trên lưới điện trung, hạ áp,
thiết bị bù cũng được cải tiến về chất lượng cũng như kích thước tốt hơn, gọn
nhẹ hơn góp phần mang lại hiệu quả cao trong công tác bù CSPK.
2. Trong những năm gần đây giá nhiên liệu tăng cao nên các trạm bơm diesel
chuyển sang trạm bơm điện tiêu thụ lớn một lượng CSPK nên cũng cần được bù
bổ sung.
3. Nhìn chung công tác bù CSPK trong thời gian qua mang lại hiệu quả cao, giải
quyết được tình trạng thiếu bù vào giờ cao điểm,\ hạn chế truyền tải CSPK trên
đường dây, góp phần làm giảm TTĐN trên lưới điện.
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

15


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

Bên cạnh những kết quả đạt được vẫn còn một số nguyên nhân cần được
khắc phục như:
i.

Do phần lớn các tụ bù ứng động điều khiển theo thời gian phụ thuộc vào kết quả
theo dõi trào lưu công suất lưới điện để cài đặt lại các thông số vận hành của các
bộ tụ bù ứng động nên đôi lúc xảy ra tình trạng thiếu bù hoặc quá bù.

ii.

Việc lắp đặt bù làm phát sinh chi phí, nên mặc dù đã có kế hoạch bù nhưng các
Điện lực cũng triển khai lắp đặt một cách hạn chế.

CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT BÙ
Chương này nhằm mục đích cung cấp một tài liệu lý thuyết về bù cho
các nhân viên, kỹ sư mới để hiểu rõ lý thuyết và vận dụng đúng vào thực tế.
Như chúng ta đã biết, chức năng cơ bản của tụ bù là cung cấp công suất
phản khảng kháng nhằm điều chỉnh điện áp, chiều công suất phản kháng tại
điểm lắp đặt và giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.
Trong thực tế ứng dụng tụ bù vào lưới điện có hai cách nối là lắp nối
tiếp (bù dọc hoặc series capacitor) và lắp song song (bù ngang hoặc shunt
capacitor). Tụ nối song song nhằm mục đích thay đổi hệ số công suất tại vị trí
lắp tụ, trong khi tụ nối tiếp nhằm mục đích thay đổi trở kháng của mạch điện.
Trong lưới điện phân phối thường chỉ ứng dụng tụ bù nối song song, vì
vậy chương này chỉ tập trung giới thiệu về dạng đấu nối này.
Việc lắp đặt tụ bù vào lưới điện có những ưu điểm sau:
-

Cải thiện hệ số công suất;

-

Cải thiện điện áp;

-

Tăng khả năng truyền tải công suất;

-

Giảm công suất Q nhận từ hệ thống;

-

Giảm tổn thất.

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

16


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

Lưới
L

Q

Tải kháng

QBù

Hình 1: Mô tả khái quát những ưu điểm khi lắp tụ bù
1.Tiêu chuẩn áp dụng và các thông số chủ yếu
Tiêu chuẩn áp dụng:
IEC 60831

Shunt power capacitors of the self healing type for AC
systems having a rated voltage up to and including 660 V.

IEC 871-1

Shunt capacitor for AC power above 600 V Part 1:
General-Performance safety criteria-Guide for installation
and operation.
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của tụ điện:
1
2
3
4
5
6
Lưu ý:

Điện áp định mức (V);

Công suất định mức (VAr);
Tần số định mức (Hz);
Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp ướt trong 1 phút (kV);
Điện áp chịu đựng xung xét 1,2/50 µs (kV);
Nhiệt độ môi trường tối đa (0C).

Điện áp định mức của tụ điện ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của tụ
điện. Việc lựa chọn điện áp định mức nên tuân thủ theo tiêu chuẩn IEC –
“Điện áp định mức của tụ điện phải được chọn không nhỏ hơn điện áp vận
hành cực đại của hệ thống mà tụ điện sẽ được đấu nối vào”.
Dựa theo tiêu chuẩn này, điện áp định mức của tụ điện được khuyến
cáo chọn theo bảng sau:
Cấp
Điện áp định mức của tụ điện Điện áp định mức của tụ điện
điện áp mà các CTĐL đang áp dụng. theo tiêu chuẩn IEC.
22kV

12,7kV

13,97kV

400V

415V

420V

230V

230V

240V

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

17


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

Bảng 3: Khuyến cáo lựa chọn điện áp định mức của tụ điện theo cấp điện áp
vận hành
Ví dụ 1: điện áp định mức của tụ điện nối vào lưới 22kV theo tiêu chuẩn
IEC phải được chọn như sau: Uđmtụ=(22/√3)*1.1=13.97kV thay vì chọn
Uđmtụ=(22/√3)=12.7kV.
2.Tụ bù ngang
Tụ bù ngang, tức là tụ bù được nối song song với phụ tải, thường được
sử dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối. Tụ bù ngang cung cấp công suất
phản kháng cho các tải mang tính cảm. Nói một cách khác thì tụ ngang điều
chỉnh đặc tính của một tải mang tính cảm bằng cách cung cấp dòng điện sớm
pha để bù lại một phần hoặc tất cả thành phần trễ pha của dòng điện tải cảm
kháng ở điểm lắp đặt. Vì thế tụ bù ngang có ảnh hưởng giống như là một máy

phát đồng bộ quá kích từ.
Như trình bày trong hình 2, bằng cách lắp đặt tụ bù ngang cho một
ngăn lộ, biên độ của dòng điện nguồn có thể được giảm xuống, hệ số công
suất có thể được cải thiện, bởi vậy điện áp rơi giữa đầu nguồn và đầu tải cũng
giảm xuống. Tuy nhiên, tụ bù ngang không làm ảnh hưởng đến dòng điện hay
hệ số công suất về phía sau điểm lắp đặt tụ bù.
Hình 2a, 2b và 2c lần lượt là sơ đồ một sợi, sơ đồ nguyên lý của đường
dây và sơ đồ pha điện áp trước khi lắp tụ bù ngang.
Hình 2d, 2e và 2f lần lượt là sơ đồ một sợi, sơ đồ nguyên lý của đường
dây và sơ đồ pha điện áp sau khi lắp tụ bù ngang.

~

~

Tải

Nguồn

XC

Nguồn

Hình 2a.

I

Hình 2d.

Z = R + jXL

Z = R + jXL

I

I’
VT

VN

Tải

IC
XC

VT

I’XL

18

VN

Hình 2b.

Hình 2e.
VN

V’N

IZ

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí
IXLbù vô công trên lưới điện EVNSPC”
VT

I

Tải

IC

IR

’

’

I I’ IC

VT

I’Z
I’R

Tải


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

Hình 2c.

Hình 2f.

Điện áp rơi trên phát tuyến được tính như sau:
∆U = IR×R + IX×XL (V)

(1)

Trong đó:
R: Điện trở tổng của phát tuyến (Ω).
XL: Điện kháng tổng của phát tuyến (Ω).
IR: Dòng điện của thành phần công suất thực (thành phần cùng pha) (A).
IX: Dòng điện của thành phần công suất phản kháng (thành phần khác pha),
dòng điện này trễ pha 900 so với điện áp (A).
Khi tụ bù được lắp đặt vào đầu tải ở cuối đường dây, như trình bày
trong hình 2d. Kết quả là điện áp rơi trong mạch điện có thể được tính toán
xấp xỉ như sau:
∆U = IR×R + IX×XL – IC×XL (V)

(2)

Trong đó: IC là dòng điện sớm pha 900 so với điện áp của thành phần
công suất phản kháng (thành phần khác pha), (A).
Sự khác nhau giữa điện áp rơi tính toán bởi công thức (1) và công thức
(2) là độ tăng điện áp do việc lắp đặt tụ bù và có thể được biểu diễn như sau:
∆UTăng = IC×XL (V)

(3)

3.Hệ số công suất
Như chúng ta đã biết, khi nói về công suất trong mạch điện xoay chiều sẽ có 3
thành phần: công suất thực, công suất phản kháng và công suất biểu kiến.
Công suất phản kháng có thể sớm hoặc trễ pha 90 0 so với công suất thực.
Trong thực tế, hầu hết các tải đều có tính cảm và công suất phản kháng trễ pha
900 so với công suất thực.
Mối quan hệ giữa 3 thành phần công suất này được thể hiện trong tam giác
công suất như sau:
P-W

Q-VAr
S-VA

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

19


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

Hình 3: Tam giác công suất
Trong đó:
Công suất thực ký hiệu là P = √3U*I*Cosϕ [W].
Công suất phản kháng ký hiệu là Q = √3U*I*Sinϕ [VAr].
Công suất biểu kiến ký hiệu là S = √3U*I* [VA].
Hệ số công suất đơn giản là tỷ số gữa công suất thực và công suất biểu kiến
trong mạch điện.
P
= Cosj
Hệ số công suất = S

(4)

4.Đặc tính tải và các loại lắp đặt tụ bù
Tụ bù cung cấp thành phần phản kháng sớm pha của công suất để bù lại
thành phần trễ pha cung cấp bởi các tải cảm kháng. Khi lắp tụ bù vào không
chỉ giảm bớt góc pha giữa dòng điện và điện áp mà còn làm giảm biên độ của
dòng điện. Chính việc giảm dòng điện chạy trong dây dẫn là lợi ích của việc
lắp tụ điện.

Hình 4a: Tải thuần dung (ϕ=-900).

Hình 4b: Tải thuần cảm (ϕ=900).

Hình 4c: Tải thuần trở (ϕ=00).

Hình 4d: Tải mang tính cảm (ϕ=450)

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

20


[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

[Type text]
Tháng 12/2012

Hình 4e: Tải mang tính cảm (ϕ=250)
Hầu hết các Công ty điện lực điều chỉnh hệ số công suất (cos ϕ) tối thiểu ở
mức 0,95 và về phương diện kinh tế một số Công ty có một số giải pháp hợp
lý đối với hệ số công suất cho từng khu vực do các tình huống phụ tải hằng
ngày.
Nếu một hệ thống có tải là hằng số trong 24 giờ ở một hệ số cos ϕ xác định,
việc cải thiện đến hệ số cos ϕ có thể thực hiện một cách dễ dàng. Trong thực
tế, đường cong tải có những lúc đạt cao điểm và thấp điểm, điều này gây khó
khăn để điều chỉnh hệ thống điện đến một cos ϕ xác định. Nếu cos ϕ xác định
thực hiện được trong khoảng thời gian tải cao điểm, thì trong khoảng thời
gian tải thấp điểm sẽ có nhiều CSPK sớm pha trên đường dây, kết quả là tạo
ra tình trạng điều chỉnh quá cos ϕ hay còn gọi là quá bù. Tình trạng quá bù có
thể làm tăng TTĐN một lượng I2X so với trường hợp thiếu CSPK ở một

lượng kVAR tương đương. Quá điện áp cũng có thể xảy ra khi quá bù và có
thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị. Hay nói một cách khác, hệ số cos ϕ sớm pha
không có lợi so với hệ số cos ϕ trễ pha. Để ngăn chặn hệ số cos ϕ sớm pha
xảy ra, số lượng tụ bù cố định đấu nối vào hệ thống phải chỉ đủ để đáp ứng
nhu cầu CSPK trong trường hợp tải thấp điểm. Các tụ bù ứng động được đấu
nối vào đường dây trong suốt khoảng thời gian phụ tải cao điểm và sau đó
được tách ra khi nhu cầu phụ tải cao điểm giảm. Điều này sẽ ngăn chặn được
hiện tượng quá bù.

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

21


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

Hình 5: Mô tả bù tĩnh và bù ứng động trên biểu đồ phụ tải
Công suất phản kháng của tụ bù cần thiết để chuyển đến một hệ số công suất
xác định có thể đựơc xác định từ phương trình sau:
QBu = P ( tan j 1 - tan j 2 )

hay QBu = P ´ K (kVAR)

(5)

Trong đó:
QBù : Công suất tụ bù 3 pha cần lắp đặt (kVAR);
P
j
j

k

: Thành phần công suất thực của tải 3 pha (kW);
1

: Góc hệ số công suất trước khi bù (0-độ);

2

: Góc hệ số công suất sau khi bù (0-độ);
: Hệ số bù = ( tan j 1 - tan j 2 ) .
Bảng 2: Bảng tra nhanh hệ số bù k
Góc ϕ cần bù

Góc ϕ
trước
khi bù

Tanϕ

3,18

2,96

Cos
ϕ
0,30
0,32

0,75

0,70

0,65

0,59

0,54

0,48

0,43

0,80
2,43
2,21

0,82
2,48
2,26

0,84

2,53
2,31

0,86
2,59
2,37

0,88
2,64
2,42

0,90
2,70
2,48

0,92
2,75
2,53

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

0,3
6

0,2
9

0,2
0

0,9
4
2,8
2,6
0

0,9
6
2,8
2,6
7

0,9
8
2,9
2,7
6

0,00
1,00
3,18
2,96

22


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

2,77

0,34

2,02

2,07

2,12

2,17

2,23

2,28

2,34

2,59

0,36

1,84

1,89

1,95

2,00

2,05

2,11

2,17

2,43

0,38

1,68

1,74

1,79

1,84

1,89

1,95

2,01

2,29

0,40

1,54

1,59

1,65

1,70

1,75

1,81

1,87

2,16

0,42

1,41

1,46

1,51

1,57

1,62

1,68

1,73

2,04

0,44

1,29

1,34

1,39

1,45

1,50

1,56

1,61

1,93

0,46

1,18

1,23

1,28

1,34

1,39

1,45

1,50

1,83

0,48

1,08

1,13

1,18

1,23

1,29

1,34

1,40

1,73

0,50

0,98

1,03

1,09

1,14

1,19

1,25

1,31

1,64

0,52

0,89

0,94

1,00

1,05

1,10

1,16

1,22

1,56

0,54

0,81

0,86

0,91

0,97

1,02

1,07

1,13

1,48

0,56

0,73

0,78

0,83

0,89

0,94

1,00

1,05

1,40

0,58

0,65

0,71

0,76

0,81

0,86

0,92

0,98

1,33

0,60

0,58

0,64

0,69

0,74

0,79

0,85

0,91

1,27

0,62

0,52

0,57

0,62

0,67

0,73

0,78

0,84

1,20

0,64

0,45

0,50

0,55

0,61

0,66

0,72

0,77

1,14

0,66

0,39

0,44

0,49

0,54

0,60

0,65

0,71

1,08

0,68

0,33

0,38

0,43

0,48

0,54

0,59

0,65

1,02

0,70

0,27

0,32

0,37

0,43

0,48

0,54

0,59

0,96

0,72

0,21

0,27

0,32

0,37

0,42

0,48

0,54

0,91

0,74

0,16

0,21

0,26

0,32

0,37

0,42

0,48

0,86

0,76

0,11

0,16

0,21

0,26

0,32

0,37

0,43

0,80

0,78

0,05

0,10

0,16

0,21

0,26

0,32

0,38

0,75

0,80

0,00

0,05

0,10

0,16

0,21

0,27

0,32

0,70

0,82

0,00

0,05

0,10

0,16

0,21

0,27

0,65

0,84

0,00

0,05

0,11

0,16

0,22

0,59

0,86

0,00

0,05

0,11

0,17

0,54
0,48

0,88
0,90

0,00

0,06
0,00

0,11
0,06

Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

2,4
0
2,2
3
2,0
7
1,9
3
1,8
0
1,6
8
1,5
7

1,4
6
1,3
7
1,2
8
1,2
0
1,1
2
1,0
4
0,9
7
0,9
0
0,8
4
0,7
8
0,7
2
0,6
6
0,6
0
0,5
5
0,4
9

0,4
4
0,3
9
0,3
4
0,2
8
0,2
3
0,1
8
0,1
2

2,4
7
2,3
0
2,14
2,0
0
1,87
1,75
1,6
4
1,54
1,44
1,35
1,27

1,19
1,11
1,0
4
0,9
7
0,9
1
0,8
5
0,7
9
0,7
3
0,6
7
0,6
2
0,5
6
0,5
1
0,4
6
0,4
1
0,3
5
0,3
0

0,2
5
0,1
9

2,5
6
2,3
9
2,2
3
2,0
9
1,9
6
1,8
4
1,7
3
1,6
2
1,5
3
1,4
4
1,3
6
1,2
8
1,2

0
1,1
3
1,0
6
1,0
0
0,9
4
0,8
8
0,8
2
0,7
6
0,7
1
0,6
5
0,6
0
0,5
5
0,4
9
0,4
4
0,3
9
0,3

4
0,2
8

2,77
2,59
2,43
2,29
2,16
2,04
1,93
1,83
1,73
1,64
1,56
1,48
1,40
1,33
1,27
1,20
1,14
1,08
1,02
0,96
0,91
0,86
0,80
0,75
0,70
0,65

0,59
0,54
0,48

23


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam
0,43

0,92

0,36

0,94

Tháng 12/2012
0,00

0,0
6
0,0
0

0,1
3
0,0
7

0,2
2
0,1
6

0,43
0,36

Ví dụ 2: Cho một tải động cơ có công suất thực P=100kW, hệ số công suất
cosϕ=0,74. Tính công suất tụ bù cần lắp để nâng hệ số công suất lên
cosϕ=0,96.
Từ bảng 2, để bù công suất phản kháng từ hệ số công suất cosϕ = 0,74 lên
cosϕ = 0,96 ta tra được k = 0,62. Vậy công suất QBÙ = 100*0,62 = 62kVAR
Ví dụ 3: Cho một phát tuyến có tải cao điểm là 3000kVA ở hệ số công suất
0,8 và tải thấp điểm là 1500kVA ở hệ số công suất 0,8.
Xác định công suất tụ bù cần bù để hiệu chỉnh hệ số công suất đến 0,98; dung
lượng công suất tụ bù để bù cố định và bù ứng động.
Ta có:
-

Công suất thực tải lúc cao điểm P = 3000*0,8 = 2400kW

-

Công suất thực tải lúc thấp điểm P = 1500*0,8 = 1200kW

-

Công suất tụ bù lúc cao điểm Q = P*0,55 =2400*0,55 = 1320kVAR

-

Công suất tụ bù lúc thấp điểm Q = P*0,55 =1200*0,55 = 660kVAR

-

Vậy công suất tụ bù cố định cần lắp là 660kVAR; công suất tụ bù ứng động
cần lắp là 1320-660 = 660kVAR

5.Cải thiện điện áp
Việc đấu nối tụ điện vào hệ thống sẽ dẫn đến độ tăng điện áp trong hệ thống
tính từ điểm lắp đặt tụ trở về phía nguồn. Điều này là bởi khi lắp tụ bù sẽ làm
giảm một lượng dòng điện phản kháng chuyển tải trên dây dẫn, vì thế làm
giảm một lượng độ rơi điện áp IR và IX dọc theo đường dây.
Độ rơi áp: Điện áp rơi trong mạch điện được xác định theo công thức sau:
VD% =

S
10 ( V )

2

( RCosϕ + XSinϕ )

(6)

Trong đó:
VD: Độ rơi áp tính theo %.
S: Công suất tải 3 pha (kVA)
V: Điện áp dây ở đầu tải (kV)
Cos ϕ: Hệ số công suất ở đầu tải
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

24


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tổng công ty Điện lực miền Nam

Tháng 12/2012

R: Điện trở của hệ thống (Ω)
X: Điện kháng của hệ thống (Ω)
Độ tăng áp khi lắp tụ: Độ tăng điện áp ở đầu tải khi lắp tụ được xác định theo
công thức sau:
VR % =

kVAr × X
10 ( V )

2

(7)

Trong đó:
VR: Độ tăng áp tính theo %.
S: Công suất 3 pha của tụ lắp đặt (kVAR)
V: Điện áp dây ở đầu tải (kV)
X: Điện kháng của hệ thống (Ω)
Ví dụ 4: Cho mạch điện có thông số như hình dưới
Z=0.521+j1.494
~

Nguồn

4500kVAR

Tải – 10000kVA, hệ số công suất 0.8

Tìm:
-

Độ rơi áp khi không lắp tụ

-

Độ tăng điện áp do lắp tụ

-

Điện áp rơi sau khi lắp tụ

Từ phương trình (6) ta tính được độ rơi áp khi không lắp tụ:
VD% =

10000
[1.563´ 0.8 + 2.6892´ 0.6] = 8.14%
10(22) 2

Từ phương trình (7) ta tính được độ tăng điện áp do lắp tụ:
VR% =

6500
2.6892 = 3.612%
10(22) 2

Điện áp rơi trên mạch điện trên sau khi lắp tụ bù:
VD% = 8.14% - 3.612% = 4.528%

6.Tăng khả năng truyền tải công suất
Công suất điện truyền trong hệ thống là một hàm của biên độ điện áp, tổng trở
mạch điện, góc pha giữa 2 điểm. Công suất cực đại có thể truyền sẽ xảy ra khi
góc pha là 900. Trong thực tế điểm hoạt động của hệ thống tốt nhất là dưới 90 0
bởi vì các vấn đề liên quan đến tính ổn định của hệ thống. Công thức sau thể
Đề án nghiên cứu “Xây dựng tiêu chí bù vô công trên lưới điện EVNSPC”

25