(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù trung thế ổn định điện áp lưới điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.24 MB, 61 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN HỒNG MẠNH
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÙ
TRUNG THẾ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 8520201
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN DUY CƯƠNG
Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc
lập của em. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và
có nguồn gốc rõ ràng và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu
nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Hồng Mạnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo Phòng Đào
tạo, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý
kiến quan trọng cho tác giả để tác giả có thể hoàn thành bản luận văn của mình.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái
Nguyên và các bạn đồng nghiệp. Đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và góp ý của thầy
PGS-TS. Nguyễn Duy Cương đã giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô.
Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề
tài khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa
trong quá trình công tác sau này.
Tác giả luận văn
Nguyễn Hồng Mạnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Lý do thực hiện đề tài....................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu......................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài .................................................. 2
4. Dự kiến các kết quả đạt được ........................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 3
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 3
7. Cấu trúc của luận văn ....................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN, CÁC TỒN
TẠI TRONG VẬN HÀNH .......................................................................................4
1.1 Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn.......................................................... 4
1.1.1 Các nguồn thủy điện vừa và nhỏ ................................................................. 4
1.1.2 Nguồn trạm 110kV ...................................................................................... 4
1.2 Lưới điện ........................................................................................................ 5
1.2.1 Thống kê lưới điện hiện trạng ..................................................................... 5
1.2.2 Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối .............................................. 7
1.2.3 Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 .............................. 8
1.3 Một số tồn tại và các phương pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới
phân phối lộ 371, trạm E26.1 đã thực hiện .......................................................... 9
1.3.1 Các tồn tại trong việc nâng cao chất lượng điện năng ................................ 9
1.3.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất đã
thực hiện ............................................................................................................. 10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU .........................................................................................................14
2.1 Công suất & hệ số công suất ........................................................................ 14
2.1.1 Giới thiệu về các loại công suất ................................................................ 14
2.1.2 Hệ số công suất ......................................................................................... 15
2.2 Ý nghĩa của hệ số công suất ......................................................................... 15
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số công suất.................................................... 16
2.4 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất .................................................. 17
2.4.1 Giảm tổn thất công suất trong mạng điện ................................................. 18
2.4.2 Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện ..................................................... 18
2.4.3 Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp ......................... 18
2.5 Hệ thống bù công suất phản kháng .............................................................. 18
2.5.1 Bù CSPK sử dụng cấu trúc FC-TCR ........................................................ 19
2.5.2 Vị trí đặt thiết bị bù ................................................................................... 20
2.5.3 Xác định dung lượng bù ............................................................................ 21
2.6 Kết luận chương 2 ........................................................................................ 24
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CSPK .......................25
3.1 Hệ thống bù công suất phản kháng FC-TCR .............................................. 25
3.1.1 Sơ đồ tổng quan......................................................................................... 25
3.1.2 Tính toán giá trị tụ bù cố định FC ............................................................. 28
3.1.3 Tính toán giá trị điện cảm (L) tại nhánh TCR........................................... 28
3.1.4 Mối liên hệ giữa điện cảm (L) ở nhánh TCR, góc kích mở thyristor (α), và
việc bù CSPK ..................................................................................................... 29
3.2.1 Bộ tạo xung điều khiển Thyristor ............................................................. 30
3.2.2 Bộ điều khiển phản hồi cos𝜑 (Khối TH-KĐTG)...................................... 33
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .................................................................41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CS
:
Công suất
CSPK
:
Công suất phản kháng
CSTT
:
Công suất tiêu thụ
ĐB
:
Đồng bộ
DSVC
:
Dynamic - Static Var compensation
DVC
:
Dynamic Var Compensation
FC
:
Fixed Capacitor
KĐB
:
Không đồng bộ
SSSC
:
Static Synchronous Series Controllers
STATCOM
:
Static Synchronous Compensator
SVC
:
Static Var Compensation
TCR
:
Thyristor controller Reactor
TSC
:
Thyristor Switched Capacitor
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Công suất các NMTĐ hiện có tỉnh Bắc Kạn ..............................................4
Bảng 1.2. Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn .........5
Bảng 1.3. Thống kê khối lượng lưới hiện có trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn ....................6
Bảng 1.4. Mang tải các tuyến đường dây trung áp .....................................................7
Bảng 1.5. Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1 ............8
Bảng 3.1. Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất ................37
Bảng 3.2. Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 2 .....................38
Bảng 4.1. Giá trị tham số trên đường dây tải điện ....................................................42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bộ bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các bộ đóng
ngắt contactor, rơ le ...............................................................................13
Hình 2.1. Tam giác công suất....................................................................................15
Hình 2.2. Cấu trúc FC-TCR ......................................................................................20
Hình 2.3. Sơ đồ mạng lưới bù CSPK ........................................................................21
Hình 2.4. Dung lượng bù CSPK ...............................................................................22
Hình 2.5. Sơ đồ bù CSPK .........................................................................................23
Hình 2.6. Xác định dung lượng bù ............................................................................23
Hình 3.1. Hệ thống bù CSPK FC-TCR .....................................................................25
Hình 3.2. Sơ đồ mạch FC-TCR .................................................................................26
Hình 3.3. Sơ đồ tương đương khi lưới và tải mang tính chất dung ..........................27
Hình 3.4. Sơ đồ tương đương khi lưới và tải mang tính chất cảm ............................27
Hình 3.5. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển pha đứng ..........................................31
Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển phản hồi cosφ ............................................33
Hình 3.7. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Kp ............................................34
Hình 3.8. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Ki .............................................35
Hình 3.9. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Kd ............................................36
Hình 3.10. Đáp ứng nấc của hệ hở có dạng S ...........................................................37
Hình 3.11. Xác định hằng số khuếch đại tới hạn ......................................................38
Hình 3.12. Đáp ứng nấc của hệ kín khi k = kth .........................................................38
Hình 3.13. Mắc nối tiếp các Thyristor để phân áp ....................................................39
Hình 3.14. Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại và truyền xung ..............................40
Hình 4.1. Sơ đồ mô phỏng hệ thống bù công suất phản kháng ................................41
Hình 4.2. Đường dây tải điện ....................................................................................41
Hình 4.3. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn khi chưa tải hoặc non tải .......42
Hình 4.4. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn khi có tải ................................43
Hình 4.5. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn có tụ bù ..................................43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Hình 4.6. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn có cả tụ bù và kháng bù .........44
Hình 4.7. Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng trên Simulink ........44
Hình 4.8. Điện áp răng cưa, điện áp điều khiển, và điện áp sau khối so sánh ..........45
Hình 4.9. Phân chia xung ..........................................................................................45
Hình 4.10. Xây dựng bộ điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi trên
Matlab/Simulink ....................................................................................46
Hình 4.11. Đo công suất tác dụng và công suất phản kháng ....................................46
Hình 4.12. Hệ số cos phi ...........................................................................................47
Hình 5.1. Sơ đồ cấu trúc bù lai DSVC đề xuất .........................................................49
Hình 5.2. Sơ đồ cấu trúc của khối điều khiển trong hệ thống bù lai DSVC .............49
Hình 5.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống bù lai DSVC ............................50
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
MỞ ĐẦU
1. Lý do thực hiện đề tài
Sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng được xác định là nhiệm vụ trọng
yếu có vai trò cực kỳ quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy phát triển
tăng trưởng kinh tế. Hiện tại, Công ty Điện lực Bắc Kạn đang quản lý vận hành
1.707,05 km đường dây trung thế và 1.063 TBA phân phối. Là tỉnh miền núi phụ tải
thường không tập trung xuất tuyến các đường dây trung thế sau trạm 110kV dài (có
đường dây trục chính lên đến 180km không kể các nhánh rẽ), việc đầu tư các trạm
110kV đến gần trung tâm phụ tải là rất tốn kém. Do đường dây truyền tải dài dẫn đến
phát sinh lượng công suất phản kháng Q gọi là công suất vô công gây ra. Khi thành
phần công suất vô công lớn làm cho công suất toàn phần tăng, dẫn đến dòng điện trên
đường dây truyền tải tăng, làm tăng tổn hao năng lượng trên đường dây. Thành phần
công suất vô công gây ra tổn thất điện năng trên dây dẫn và phụ tải trong truyền tải
và tiêu thụ, nhưng nó là thành phần cần thiết trong quá trình biến đổi điện năng thành
các dạng năng lượng khác. Thành phần công suất vô công mà nguồn cấp cho tải có
thể điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt các thành phần cảm kháng hoặc dung kháng
khác trong lưới trung thế hoặc nơi tiêu thụ.
Như chúng ta đã biết công suất truyền từ nguồn đến tải luôn tồn tại 2 thành
phần: Công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng đặc trưng cho
khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW. Công suất phản kháng
không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng,
đơn vị VAR hoặc kVAR. Công suất tổng hợp cho 2 loại công suất trên được gọi là
công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc kVA. Tỷ lệ giữa công suất tác dụng và công suất
biểu kiến gọi là Hệ số công suất Cos phi (Cosφ). Chúng ta cần nâng cao hệ số Cos
phi này nhằm giảm tổn hao công suất, tổn thất điện áp trên đường truyền. Việc nâng
cao hệ số Cos phi thường được thực hiện bù ngang và bù dọc với các phương pháp
bù tĩnh (bù trực tiếp, thường dùng bù trước 1 phần công suất phản kháng mà không
xảy ra dư công suất phản kháng) hoặc bù ứng động (tự động điều chỉnh hệ số công
suất phản kháng).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Đối với một đường dây truyền tải có chiều dài lớn (khoảng 100 km) khi đầy
tải tổn thất trên đường dây tăng, điện áp cuối đường dây giảm. Khi non tải do tồn tại
điện dung ký sinh điện áp cuối đường dây tăng đáng kể.
Để khắc phục tình trạng nêu trên Công ty Điện lực Bắc Kạn đã đầu tư lắp đặt
thử nghiệm MBA tăng áp ở gần cuối đường dây trung thế để điều chỉnh ổn định điện
áp. Tuy nhiên, việc đầu tư trên chỉ mới đem lại việc ổn định điện áp, còn lại các thành
phần công suất vô công chưa được xử lý, mặt khác việc đầu tư MBA tăng áp rất tốn
kém về kinh phí đầu, diện tích sử dụng đất cho việc lắp đặt thiết bị và sẽ tăng một
lượng tổn thất do bản thân thiết bị gây ra…
Xuất phát từ những lý do trên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù
trung thế ổn định điện áp lưới điện” để làm nội nghiên cứu cho mình.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung
Đề tài này đặt mục tiêu chính là nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất, ổn định
điện áp làm việc cho lưới điện.
- Mục tiêu cụ thể
Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng với cấu trúc kết hợp giữa bù có cấp
và vô cấp cho một tuyến đường dây trung thế tại tỉnh Bắc Kạn;
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học
Vận dụng kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên môn để đề xuất các giải pháp bù công
suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất, ổn định điện áp lưới
truyền tải điện năng.
- Ý nghĩa thực tiễn
Phân tích đánh giá các giải pháp kỹ thuật để xây dựng các hệ thống điều chỉnh
công suất phản kháng trên lưới điện trung thế tỉnh Bắc Kạn và định hướng phát triển
xây dựng cho lưới điện toàn Tập đoàn Điện lực Việt Nam trong những năm tiếp theo.
4. Dự kiến các kết quả đạt được
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Hệ thống bù công suất phản kháng với cấu trúc bù có cấp; hệ thống bù công
suất phản kháng với cấu trúc kết hợp giữa bù có cấp và vô cấp; thuyết minh nguyên
lý hoạt động của các hệ thống đề xuất; tính toán các tham số cơ bản của hệ thống bù
ứng động với một đối tượng cụ thể; mô hình hóa hệ thống, mô phỏng, hiệu chỉnh,
đánh giá chất lượng; so sánh kinh tế, kỹ thuật giữa phương án truyền thống và phương
án đề xuất.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết
Sử dụng các kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành cho các phân tích, thiết kế,
tính toán.
Kết quả thiết kế, tính toán được kiểm chứng, đánh giá qua mô phỏng sử dụng
phần mềm chuyên dụng hiện đại.
Phân tích đánh giá và hệ thống hóa các công trình nghiên cứu được công bố
thuộc lĩnh vực liên quan: bài báo, sách tham khảo, tài liệu hướng dẫn.
- Nghiên cứu thực tiễn
Nghiên cứu phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
mới cho lưới điện truyền tải bằng cách bù điện kháng hoặc bù điện dung
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Lưới điện 35 kV do Công ty Điện lực Bắc Kạn đang quản lý (Đường dây 35
kV, lộ 371, E26.1)
7. Cấu trúc của luận văn
Chương 1: Hiện trạng lưới điện tỉnh Bắc Kạn, các tồn tại trong vận hành
Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung nghiên cứu.
Chương 3: Ứng dụng cơ sở lý thuyết để khắc phục các tồn tại trên lưới điện tỉnh
Bắc Kạn
Chương 4: Sơ đồ và kết quả mô phỏng hệ thống bù lên lưới điện tỉnh Bắc Kạn
Kết luận và kiến nghị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN,
CÁC TỒN TẠI TRONG VẬN HÀNH
1.1 Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn
1.1.1 Các nguồn thủy điện vừa và nhỏ
Hiện tại trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn có 3 nhà máy thủy điện đang vận hành đấu
nối ở cấp điện áp 35 kV gồm: NMTĐ Tà Làng (huyện Ba Bể), NMTĐ Thượng Ân
(huyện Ngân Sơn) và NMTĐ Nậm Cắt (huyện Bạch Thông). Các nhà máy thủy điện
có tổng công suất 10,1 MW, cụ thể công suất các NMTĐ được thống kê trong bảng
1.1.
Bảng 1.1. Công suất các NMTĐ hiện có tỉnh Bắc Kạn
Địa điểm
STT Tên NMTĐ
Xã
Huyện
P(MW)
1
Tà Làng
Đồng Phúc
Ba Bể
4,5
2
Thượng Ân
Thượng Ân
Ngân Sơn
2,4
3
Nậm Cắt
Đôn Phong
Bạch Thông
3,2
Tổng
10,1
(Nguồn: Công ty Điện lực Bắc Kạn 2018)
1.1.2 Nguồn trạm 110kV
Lưới trung áp tỉnh Bắc Kạn được cấp điện từ 02 trạm biến áp 110 kV với tổng
công suất đặt 75 MVA, cụ thể:
Trạm 110 kV Bắc Kạn (E26.1) có công suất 2x25MVA-110/35/22 kV cấp điện
cho TP Bắc Kạn, huyện Bạch Thông, Chợ Mới, Na Rì, Ngân Sơn, Ba Bể và Pác Nặm
thông qua 06 lộ đường dây 35 kV và 03 lộ đường dây 22 kV. Trong điều kiện bình
thường với phụ tải hiện có, máy T1-25 MVA cấp điện cho phía 35 kV với Pmax khoảng
23,3MW, máy T2-25MVA cấp điện cho phía 22kV với Pmax khoảng 13,3.
Trạm 110kV Chợ Đồn (E26.2) có công suất 1x25 MVA- 110/35/22 kV cấp điện
cho các phụ tải thuộc huyện Chợ Đồn thông qua 05 lộ đường dây 35kV hiện tại trạm
mang tải với Pmax khoảng 11,7 MW.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Chi tiết mang tải các trạm biến áp 110 kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn được trình
bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn
TT
Tên trạm
Dung
Điện áp
lượng
(KV)
Bắc Kạn (E26.1) 25MV
1
T1
Bắc Kạn (E26.1) 25MV
T2
2
A
Chợ Đồn (E26.2)
A
25MV
A
Pmax
Pmin Mang tải
(MW) (MW)
(%)
110/35/22
23,3
1
92,0
110/35/22
13,3
1
53,2
110/35/22
11,7
-0.3
46,8
Ghi Chú
(Nguồn: Công ty Điện lực Bắc Kạn 2018)
* Nhận xét nguồn điện 110 kV cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn
Theo số liệu vận hành, các trạm 110kV cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn hiện tại chưa
đầy tải. Tuy nhiên, trong thời gian tới khi các khu, cụm công nghiệp, các nhà máy
khai thác, chế biến quặng, khoáng sản… đi vào hoạt động theo tốc độ tăng trưởng
phụ tải hiện tại sẽ cần bổ sung thêm nguồn 110kV để đáp ứng đầy đủ và chất lượng
cho phụ tải.
1.2 Lưới điện
1.2.1 Thống kê lưới điện hiện trạng
Hệ thống lưới trung áp cung ứng điện trên địa bàn tỉnh hiện tại đang vận hành
ở cấp điện áp 35 kV và 22 kV. Riêng hệ thống lưới điện áp 22 kV cấp điện chủ yếu
cho TP. Bắc Kạn,
Khối lượng đường dây trung áp ngành điện quản lý chiếm tỷ lệ 97,1%, khách
hàng quản lý chiếm 2,9%. Trong đó chủ yếu là đường dây 35kV chiếm 96,4% khối
lượng đường dây trung áp. Đường dây 22 kV chỉ cấp điện cho khu vực TP.Bắc Kạn.
Trạm biến áp phân phối toàn tỉnh có 1.036 trạm với tổng dung lượng
169,135kVA. Với đặc thù là một tỉnh miền núi dân cư phân bố phân tán, không đồng
đều, mật độ phụ tải thấp, nên công suất các trạm biến áp phân phối của ngành điện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
thường thấp bình quân chỉ có 104,0 kVA/trạm.
Trạm biến áp vận hành 35/0,4 kV chiếm tỷ trọng lớn trên 89,7% tổng số trạm
biến áp toàn tỉnh. Trạm biến áp vận hành 22/0,4 kV hiện chỉ có ở TP.Bắc Kạn,
Lưới điện hạ áp trên địa bàn toàn tỉnh đạt 2.029 km trong đó chủ yếu là dây
bọc (98%) còn lại là dây trần và cáp ngầm chiếm không đáng kể.
Tổng hợp số liệu thống kê khối lượng lưới điện hiện có trên địa bàn tỉnh Bắc
Kạn trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thống kê khối lượng lưới hiện có trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn
Số
TT
Khối lượng
Nội dung
Đường dây cao áp 110kV
TBA 110kV
MBA 110kV
Dung lượng
Đường dây trung áp
Lưới 35kV
Lưới 10kV
Lưới 22kV
Đường dây hạ áp
TBA phân phối (tổng)
TBA 35kV/0,4kV
TBA 22/0,4kV
Tổng dung lượng
Dung lượng TBA 35kV
Dung lượng TBA 22kV
MBA tự ngẫu AT 35
Dung lượng
Tụ bù
VII
Tổng dung lượng
Trung áp 22kV
1
Dung lượng
Trung áp 35kV
2
Dung lượng
Hạ áp
3
Dung lượng
I
II
1
2
III
1
2
3
IV
V
1
2
3
4
5
VI
VI.1
Đơn vị
km
Trạm
Máy
MVA
km
km
km
km
km
Trạm
Trạm
Trạm
kVA
kVA
kVA
Trạm
kVA
Điểm đặt
kVAr
Điểm đặt
kVAr
Điểm đặt
kVAr
Điểm đặt
kVAr
Tài sản
Tài sản KH
ĐL
134,79
02
03
75
1.707,5
61,89
1.660,8
55,31
134,79
02
03
75
1.766,37
1.714,36
46,7
2.029,99
856
768
88
89.086,5
68.791,5
20.295
2
12.000
357
32.320
4
3,000
17
9,600.0
335.0
14.720
52,01
2.029,09
1,063
922
141
169.135
132.569
36.566
2
12.000
367
32.917
4.0
3,000.0
17.0
9,600.0
348.0
15,007.0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6.6
2.1
207.0
154.0
53.0
80.048,5
63.777,5
16.271
10
597
10.0
597.0
Tổng
VIII Máy cắt Recloser
IX Tủ RMU 24kV
X Chỉ báo sự cố
Máy
59.0
59.0
Tủ
51
4
55
Điểm đặt
12.0
12.0
(Nguồn: Công ty Điện lực Bắc Kạn 2018)
1.2.2 Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối
Các đường dây trung áp trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn tiết diện đường trục chủ
yếu là AC95. Hiện tại, chưa có tuyến nào bị quá tải. Một số tuyến có chiều dài đường
trục lớn (lộ 371, lộ 373 trạm 110 kV Bắc Kạn) nên tổn thất cao. Nhìn chung độ tin
cậy cung cấp điện chưa tốt do lưới vận hành chủ yếu là hình tia, độc đạo nên ít có khả
năng hỗ trợ cung cấp điện. Tổng hợp hiện trạng mang tải các tuyến đường dây trung
áp trong bảng 1.4.
Bảng 1.4. Mang tải các tuyến đường dây trung áp
ST
T
Tên đường
dây
Loại dây
Chiề
u dài
(km)
AC50,70,95,12
0
707,2
1
E26.1 Lộ 371
2
Lộ 372
AC50, 70, 95
42,4
3
Lộ 373
AC50, 70, 95
380,0
4
Lộ 374
AC120
45,4
5
Lộ 376
AC120
27,2
6
Lộ 378
AC120
6,2
7
Lộ 471
8
Lộ 472
9
Lộ 474
10
11
E26.2 Lộ 371
Lộ 373
M120, AC120
M120, AC120
M120, AC120
AC95
AC95
13,5
18,1
25,7
107,7
73,6
Mang tải
(MW)
Pma Pt
x
b
6,7
5,0
2,5
1,0
3,7
2,1
10,5
9,0
7,3
4,7
0,1
0,1
2,5
2,2
5,1
4,4
5,6
5,1
5,5
3,2
1,8
1,5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Man
g tải
%
40,2
10,3
17,6
49,0
38,5
0,4
25,8
31,3
34,0
26,0
8,4
U A
(%) (%)
5,4
3
1,8
3
4,8
3
3,5
3
1,5
3
1,5
3
1,4
8
2,0
9
1,6
9
2,6
4
2,9
8,3
3
2,5
3
6,5
9
3,8
0
3,4
2
3,4
2
1,7
3
2,3
7
1,7
4
3,1
4
3,3
Tên đường
dây
ST
T
Loại dây
Chiề
u dài
(km)
12
Lộ 375
AC120
52,6
13
Lộ 377
AC70
33,1
14
Lộ 379
AC120
34,4
Mang tải
(MW)
Pma Pt
x
b
3,9
3,2
0,6
0,5
1,6
1,0
Man
g tải
%
18,5
2,7
7,5
U A
(%) (%)
4
2,1
4
2,0
4
1,7
4
5
2,6
6
2,3
0
1,8
5
(Nguồn: Công ty điện lực Bắc Kạn 2018)
1.2.3 Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1
Đường dây 35kV lộ 371, E26.1 có tổng chiều dài 707,2 km, trong đó đường
dây trục chính (tính từ trạm 110kV Bắc Kạn đến TBA Khau Bang, xã Bằng Thành,
huyện Pắc Nặm) 105,1 km, các nhánh rẽ 602,1 km dây dẫn chủ yếu sử dụng dây
nhôm lõi thép có tiết diện 120mm2, 95mm2, 70mm2, 50mm2
Hiện tại đường dây đang cấp điện cho phụ tải toàn huyện Pác Nặm, huyện
Ngân Sơn, phần lớn phụ tải các xã của huyện Ba Bể và một số xã của huyện Bạch
Thông (các xã Nguyên Phúc, Cẩm Giàng, Sỹ Bình, Vũ Muộn, Cao Sơn, Phương Linh,
Tú Trĩ, Vị Hương và Thị trấn Phủ Thông). Lộ đường dây được kết nối mạch vòng
cấp điện hỗ trợ với lộ 371- E26.2, lộ 373, 376 - E26.1.
Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371- E26.1 trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1
Số
TT
1
2
3
Nội dung
Đơn vị
Số lượng
Đường dây trung áp
km
707,2
ĐDK
km
704,6
Cáp ngầm
km
2,6
Đường dây hạ áp
km
859,7
ĐDK
km
859,7
Cáp ngầm
km
TBA 35kV/0,4kV
Trạm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Ghi chú
368,0
4
5
6
7
Dung lượng
kVA
36.135,5
TBA 35kV/0,4kV
Trạm
368,0
Dung lượng
kVA
36.135,5
TBA tự ngẫu AT 35
Trạm
2,0
Dung lượng
kVA
12.000,0
Tụ bù trung áp 35kV
Dung lượng
Tụ bù hạ thế 0,4kV
Điểm đặt
kVAr
3,0
1.650,0
Điểm đặt
89,0
Dung lượng
kVAr
2.970,0
8
Trạm cắt Recloser
Trạm
26,0
9
Cầu dao 35kV
Bộ
122,0
1.3 Một số tồn tại và các phương pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới
phân phối lộ 371, trạm E26.1 đã thực hiện
1.3.1 Các tồn tại trong việc nâng cao chất lượng điện năng
Thông qua các thông số vận hành của nguồn và lưới điện phân phối trên địa
bàn tỉnh Bắc Kạn được cập nhật chi tiết ta nhận thấy mặc dù Công ty Điện lực Bắc
Kạn thực hiện nhiều biện pháp nâng cao hệ số công suất truyền tải cho lộ đường dây
371, E26.1 như điều chuyển, hoán đổi các MBA cho phù hợp công suất, lắp đặt các
bộ tụ bù tĩnh, bù động có cấp. Năm 2018, thực hiện chương trình lắp đặt thử nghiệm
MBA tự ngẫu cho 02 đường dây trung thế 35 kV có chiều dài lớn, nhằm nâng cao
chất lượng điện áp truyền tải và giảm tổn thất điện năng cho đường dây. Tuy nhiên,
các biện pháp nêu trên còn có những nhược điểm chưa tối ưu được việc nâng cao hệ
số công suất như:
- Phương pháp nâng cao chất lượng điện năng bằng bù tĩnh thường xảy ra việc
bù thừa hoặc bù thiếu;
- Phương pháp nâng cao chất lượng điện năng bằng bù động phần lớn đang
thực hiện bù phía hạ thế sau MBA chỉ bù được trong phạm vi công suất phụ tải hạ thế
của một MBA.
- Phương pháp nâng cao chất lượng điện năng bằng phương pháp lắp đặt MBA
tự ngẫu chi phí đầu tư cao, vận hành phức tạp và chưa nâng cao được hệ số công suất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
truyền tải.
1.3.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất đã
thực hiện
Các phương pháp bù CSPK nâng cao hệ số CS truyền thống
Phương pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên
Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm
bớt được lượng CSPK mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.
Thay những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có công
suất nhỏ hơn: Khi làm việc bình thường động cơ tiêu thụ công suất phản kháng:
2
𝑄 = 𝑄𝑘𝑡 + ∆𝑄đ𝑚 𝑘𝑝𝑡
(2.1)
Công suất phản kháng khi không tải (chiếm tỷ lệ 60 ÷ 70 % so với Qđm) và có thể
xác định theo công thức:
(2.2)
𝑄𝑘𝑡 ≈ √3𝑈đ𝑚 𝐼𝑘𝑡
𝐼𝑘𝑡 - dòng điện không tải của động cơ.
𝐾𝑝𝑡 - hệ số mang tải của động cơ. 𝐾𝑝𝑡 =
𝑃
𝑃đ𝑚
∆𝑄đ𝑚 - lượng gia tăng công suất phản kháng khi động cơ mang tải định mức so với
khi không tải.
∆𝑄đ𝑚 = 𝑄đ𝑚 − 𝑄𝑘𝑡 ≈
𝑃đ𝑚
đ𝑚
𝑡𝑔𝜑đ𝑚 − √3𝑈đ𝑚 𝐼𝑘𝑡
(2.3)
Với 𝜂đ𝑚 - hiệu suất của động cơ khi mang tải định mức.
sin 𝜑 =
𝑃
𝑃
1
=
=
2
𝑆 √𝑃2 + 𝑄2
𝑄𝑘𝑡 +∆𝑄đ𝑚 𝑘𝑝𝑡
√1 + (
)
(2.4)
𝑘𝑝𝑡 𝑃đ𝑚
Do đó ta thấy rằng 𝑘𝑝𝑡 giảm → cos 𝜑 cũng giảm.
Khi có động cơ không đồng bộ làm việc non tải phải dựa vào mức độ tải để
quyết định việc thay thế. Kinh nghiệm vận hành cho thấy rằng:
𝑘𝑝𝑡 < 0.45 việc thay thế bao giờ cũng có lợi.
𝑘𝑝𝑡 > 0.7 việc thay thế sẽ không có lợi.
0.45 < 𝑘𝑝𝑡 < 0.7 việc có tiến hành thay thế phải dựa trên việc so sánh kinh tế.
Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên làm việc non tải: Thực hiện giảm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
áp khi không có điều kiện thay thế động cơ công suất nhỏ hơn. Công suất phản kháng
cho động cơ KĐB:
𝑄=𝑘
Trong đó :
𝑈2
𝑓. 𝑉
𝜇
(2.5)
k - hằng số;
U - điện áp đặt vào động cơ;
μ - hệ số dẫn từ của mạch từ;
f - tần số dòng điện;
V - thể tích mạch từ
Phương pháp giảm điện áp trong thực tế:
- Đổi nối dây quấn stato từ đấu ∆ → Y
- Thay đổi cách phân nhóm dây cuốn stato.
- Thay đổi đầu phân áp của máy biến áp hạ áp.
Chú ý: Các biện pháp này thực hiện tốt đối với các động cơ có điện áp U< 0,3
÷ 0,4 kV.
Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải hoặc non tải các động cơ máy
công cụ khi làm việc có thời gian chạy không tải xen lẫn thời gian mang tải (chiếm
tới 50 - 60 %). Nếu giảm thời gian không tải cũng giảm được tổn thất. Quá trình đóng
cắt động cơ cũng sinh ra tổn hao mở máy. Thực tế vận hành thấy nếu t0 (thời gian chạy
không tải) của động cơ lớn hơn 10 giây thì việc cắt khỏi mạng có lợi.
Biện pháp: Thao tác hợp lý, hạn chế thời gian chạy không tải hoặc đặt bộ hạn
chế chạy không tải.
Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ: Đối với máy có công
suất lớn, không yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Hệ số công suất cao, có thể làm việc ở chế
độ quá kích từ → máy bù công suất phản kháng, góp phần sự ổn định của hệ thống.
Mômen quay tỷ lệ với bậc nhất của điện áp, dẫn tới ít ảnh hưởng đến dao động điện
áp. Khi tần số nguồn thay đổi, tốc độ quay không phụ thuộc vào phụ tải nên năng suất
làm việc cao.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao, số lượng mới chỉ chiếm 20%
tổng số động cơ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Phương pháp nâng cao hệ số cos nhân tạo
Bù công suất phản kháng Q chỉ được tiến hành sau khi thực hiện các biện pháp
tự nhiên không đạt được yêu cầu. Thiết bị bù sử dụng hai loại thiết bị bù chính là tụ
điện tĩnh và máy bù đồng bộ. Hai loại thiết bị này có những ưu nhược điểm gần như
trái ngược nhau. Tùy theo yêu cầu của phụ tải và mạng điện cung cấp có thể lựa chọn
thiết bị bù phù hợp. Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù
CSPK ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù CSPK bao gồm:
Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải,
hoặc non tải.
- Có khả năng phát và tiêu thụ được công suất phản kháng.
- Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt, chủ yếu là
phụ thuộc vào dòng kích từ (điều chỉnh được dễ dàng).
- Lắp đặt vận hành phức tạp, dễ gây sự cố (vì có bộ phần quay).
- Máy bù đồng bộ tiêu thụ công suất tác dụng khá lớn khoảng 0,015÷0,02
kW/kVAr. - Giá tiền đơn vị công suất phản kháng thay đổi theo dung lượng. Nếu
dung lượng nhỏ thì sẽ đắt. Vì vậy chỉ được sản xuất ra với dung lượng lớn 5 MVAr
trở lên.
* Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra CSPK, đồng thời
cũng có khả năng tiêu thụ CSPK của mạng điện.
*Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận
hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.
Tụ bù tĩnh
Giá tiền cho một đơn vị công suất phản kháng phát ra hầu như không thay đổi
theo dung lượng, do đó thuận tiện cho chia nhỏ ra nhiều nhóm nhỏ đặt sâu về phía
phụ tải. Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng khoảng 0,003 – 0,005 kW/kVAr. Vận hành
lắp đặt đơn giản, ít gây ra sự cố. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp
đặt vào tụ. Chỉ phát công suất phản kháng và không có khả năng điều chỉnh. Mạng
điện xí nghiệp chỉ nên sử dụng tụ điện tĩnh, còn máy bù đồng bộ chỉ được dùng ở
phía hạ áp (6-10 kV) của các trạm trung gian.
a) Phương pháp bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các bộ đóng
ngắt contactor, rơ le.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần được điều khiển bằng contactor. Việc
đóng hoặc cắt một contactor sẽ đóng hoặc cắt một số tụ song song với các tụ đang
vận hành. Vì vậy lượng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách
thực hiện đóng hoặc cắt contactor điều khiển tụ. Người ta sử dụng các rơ le điều khiển
kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng và cắt các contactor tương
ứng để hệ số công suất cả hệ thống thay đổi (với sai số do điều chỉnh từng bậc).
Hình 1.1. Bộ bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau
và các bộ đóng ngắt contactor, rơ le
Phân tích hệ thống:
Ta có tải thông thường mang tính chất điện cảm nên:
Ztải = R + j.L
Khi đó ta có:
Ztổng = R + jXL – jXC = R + j(XL – XC)
Mà ta luôn mong muốn cosφ = 1 => yêu cầu
Ztổng = R => XL – XC = 0.
Với hệ thống bù trên khi tải thay đổi tức L thay đổi (giả sử L tăng)
Công tắc tơ đóng => XC tăng => Ztổng≈ R => cosφ ≈ 1.
Thông thường dùng 6 cấp tụ bù (hoặc 12 cấp) tùy theo số lượng tải.
Trên thực tế, điện cảm L của tải luôn thay đổi, tức là XL thay đổi. Vậy mong muốn
cosφ ≈ 1 thì đại lượng XC cũng cần thay đổi theo.
Ưu điểm: Gọn nhẹ, làm việc êm dịu, tiêu thụ công suất tác dụng ít, có thể thay
đổi dung lượng bù theo một số cấp.
Nhược điểm: Không linh hoạt; độ tin cậy thấp; không thể điều chỉnh trơn dung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
lượng bù nên thường gây ra hiện tượng bù thừa hoặc thiếu khi làm việc; bị ảnh hưởng
lớn bởi sóng hài bậc cao; thường xuyên phải kiểm tra chế độ làm việc của bộ đóng
cắt; tuổi thọ thiết bị không cao.
Kết luận chương 1
Chương 1 trình bày tổng quan hiện trạng lưới điện tỉnh Bắc Kạn, tình hình
nguồn, lưới điện, các thông số vận hành nhận xét đánh giá; đưa ra các biện pháp bù
CSPK nâng cao hệ số CS hiện đang được thực hiện cho lưới điện tỉnh Bắc Kạn nói
chung và lộ đường dây 371, E26.1 đề cập trong luận văn nói riêng, tham khảo các
phương pháp bù công suất phản kháng truyền thống: phương pháp nâng cao hệ số
công suất tự nhiên; phương pháp nâng cao hệ số công suất nhân tạo. Phương pháp
nâng cao hệ số công suất nhân tạo được chia thành: sử dụng tụ bù tĩnh, sử dụng bù
động bên cạnh đó, Chương 1 cũng đưa ra cách xác định vị trí đặt tụ bù và cách tính
dung lượng tụ bù, từ đó đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp. Trên cơ sở
lý thuyết và các bước đề xuất đã trình bày, luận văn đề xuất phương pháp nâng cao
hệ số công suất sử dụng hệ thống bù công suất phản kháng kiểu tĩnh cho đường dây
35kV, lộ 371, E26.1.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU
2.1 Công suất & hệ số công suất
2.1.1 Giới thiệu về các loại công suất
Công suất tác dụng P
Đặc trưng cho khả năng biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng
khác, còn gọi là công hữu ích của thiết bị. Công suất tác dụng P là phần thực của công
suất biểu kiến S, có đơn vị là W hoặc kW.
Công suất phản kháng Q
Không sinh ra công hữu ích (công suất vô công), là thành phần cần thiết cho
quá trình biến đổi năng lượng. Công suất phản kháng Q sinh ra do sự tích lũy năng
lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, có đơn vị: VAR hoặc kVAR.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
Công suất phản kháng Q là phần ảo của công suất biểu kiến S.
Công suất biểu kiến S
Còn gọi là công suất toàn phần, là công suất truyền tải trên đường dây điện
đến thiết bị sử dụng và bằng tích số của giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện.
Công suất biểu kiến S gồm phần thực công suất tác dụng và phần ảo công suất phản
kháng trong mạng điện xoay chiều, có đơn vị là VA hoặc kVA
Ba loại công suất được trình bày ở trên lại có một mối quan hệ mật thiết với
nhau thông qua tam giác công suất như hình sau:
Hình 2.1. Tam giác công suất
P = S*cosφ
(2.1)
Q = S*sinφ
(2.2)
S2 = P2 + Q2
(2.3)
2.1.2 Hệ số công suất
Hệ số công suất hay còn gọi là cos phi (PF), là hàm số lượng giác cos của góc
lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Hay hệ số công suất cosφ là tỷ số giữa công suất
tác dụng P (kW) và công suất biểu kiến S (kVA).
𝑃𝐹 = 𝑐𝑜𝑠𝜑 =
𝑃
𝑃
=
𝑆 √𝑃2 + 𝑆 2
(2.4)
2.2 Ý nghĩa của hệ số công suất
Nếu xét trên phương diện nguồn cung cấp (máy phát điện hoặc máy biến áp).
Rõ ràng cùng một dung lượng máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện (tính
bằng kVA). Hệ số công suất càng cao thì thành phần công suất tác dụng càng cao và
máy sẽ sinh ra được nhiều công hữu ích. Sẽ có người nói "Nếu vậy tại sao ta ta không
duy trì cos phi ~ 1 để máy phát hoặc máy biến áp hoạt động hiệu quả". Sự thật là hệ
số công suất bao nhiêu phụ thuộc vào tải (thiết bị sử dụng điện). Nhu cầu của tải về
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phản đáp ứng đủ thì tải mới hoạt
động tốt. Giải pháp trung hòa hơn là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải một phần công
suất phản kháng, phần thiếu còn lại, khách hàng tự trang bị thêm bằng cách lắp thêm
tụ bù.
Nếu xét ở phương diện đường dây truyền tải ta lại quan tâm đến dòng điện
truyền trên đường dây. Dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp
trên đường dây truyền tải.
Nếu xét trong hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công
thức: S=U*I
Nếu xét trong hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức:
S = √3 × 𝑈 ∗ 𝐼 , U là điện áp dây, I là dòng điện dây.
Cả trong lưới 1 pha và 3 pha đều cho thấy dòng điện tỉ lệ với công suất biểu
kiến S. Vấn đề là công suất biểu kiến là do 2 thành phần công suất tác dụng và công
suất phản kháng gộp lại tạo nên. Từ đó ta có nhận xét:
Nếu như cùng 1 phụ tải, ta trang bị tụ bù để phát công suất phản kháng ngay
tại tải, đường dây chỉ chuyển tải dòng điện của công suất tác dụng thì chắc chắn
đường dây sẽ có tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ hơn.
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số công suất
Theo biểu thức (1.3) và (1.4), ta có thể thấy hệ số công suất cosφ chịu sự ảnh
hưởng bởi cả ba loại công suất. Trong đó:
Công suất biểu kiến S còn gọi công suất toàn phần, được các nhà máy điện sản
xuất và phát, là đại lượng phụ thuộc vào nơi cấp và nguồn phát.
Công suất tác dụng P còn gọi là công suất tiêu thụ là công suất thực phụ tải sử
dụng và thay đổi theo yêu cầu của phụ tải.
Công suất phản kháng Q còn được gọi là vô công gây ra do các thành phần có
tính cảm và dung của các loại phụ tải trong mạng điện như: Động cơ điện, máy biến
áp, các bộ biến đổi điện áp, cuộn dây, các bộ tụ điện, ... Khi thành phần công suất vô
công lớn làm cho công suất toàn phần tăng, dẫn đến dòng điện trên đường dây truyền
tải tăng, làm tăng tổn hao năng lượng trên đường dây. Mặc dù thành phần công suất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
