Phương pháp điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện

Theo bản chất vật lý, chỉ có 2 phương pháp cơ bản để điều chỉnh điện áp đó là: hoặc tăng thêm nguồn công suất phản kháng hoặc phân bổ lại công suất phản kháng trong mạng điện.

1. Điều chỉnh điện áp ở nhà máy điện

Điều chỉnh điện áp ở máy phát điện

Điện áp ở thanh cái máy phát có thể điều chỉnh được trong khoảng ± 5% so với điện áp định mức của nó. Ở chế độ phụ tải cực đại do tổn thất trong mạng lớn nên để đảm bảo chất lượng điện năng, điện áp ở máy phát cần giữ cao. Ngược lại trong chế độ phụ tải cực tiểu, tổn thất điện áp trong mạng điện nhỏ cần phải giảm thấp điện áp đầu cực máy phát.

Điều chỉnh ở máy biến áp tăng áp

Yêu cầu điện áp ở thanh cái cao áp của MBA tăng áp được xác định bởi sự cân bằng công suất phản kháng của hệ thống điện trong các chế độ cực đại và cực tiểu. Để đảm bảo điện áp yêu cầu chúng ta cần phải chọn đầu phân áp thích hợp. Trên hình vẽ là sơ đồ máy biến áp tăng áp.

sơ đồ mba tăng áp

Nếu ta đặt ở đầu vào của MBA một giá trị bằng điện áp định mức của cuộn hạ áp UH thì điện áp ở đầu ra khi không tải là Upa, và khi có tải là Upa – ΔUB. Trong đó Upa là điện áp của đầu phân áp cần chọn và ΔUB là tổn thất điện áp trong MBA.

Khi điện áp vào U(UF ) khác với U(UFđm) thì điện áp Ur cũng phải khác đi với cùng một tỉ lệ.

Vậy ta có biểu thức:

biểu thức

Từ đó suy ra được:

biểu thức suy ra

Khi biết điện áp yêu cầu chính là UR trong các chế độ phụ tải và biết ΔUB thi theo công thức ta có thể lựa chọn đầu phân áp Upa phối hợp với UF để điều chỉnh điện áp.

2. Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù ngang

Thiết bị bù thường được sử dụng để điều chỉnh điện áp khi sử dụng các phương tiện khác không đảm bảo tiêu chuẩn về chất lượng điện năng.
Thiết bị bù thường dùng là tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ hoặc các động cơ đồng bộ có thể điều chỉnh kích từ. Việc sử dụng thiết bị bù còn có lợi là nâng cao tính kinh tế của mạng điện.

Ta xét sơ đồ như hình dưới, để đảm bảo điện áp yêu cầu ở thanh cái hạ áp UB, ta cần đặt ở đây thiết bị bù với dung lượng Qb.

Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù ngang

  • Trước khi đặt thiết bị bù điện áp ở thanh cái UA có giá trị :

trước khi đặt thiết bị bù điện áp

Trong đó :
UA là điện áp ở đầu nguồn,
UB0 điện áp thanh cái B qui đổi về phía cao áp,
P, Q: công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải,
X, R : Thông số đường dây và máy biến áp.

  • Sau khi đặt thiết bị bù ta có:

sau khi đặt thiết bị bù

Trong đó: UB điện áp thanh cái B qui đổi về phía cao áp.

Cân bằng trước và sau khi đặt thiết bị bù ta có:

cân bằng phương trình

Từ đó suy ra:

Suy ra

Có thể xem:

xấp xỉ

Do đó ta có:

do đó ta có

Theo công thức, khi thay UB, X, UB0 ở các chế độ phụ tải khác nhau ta xác định được dung lượng bù cần thiết ở mọi chế độ vận hành của mạng điện. Vì UB phụ thuộc vào hệ số biến áp của MBA nên có thể đặt đầu phân áp hợp lý sao cho dung lượng bù cần đặt là bé nhất.

Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù dọc

Để điều chỉnh điện áp có thể đặt thiết bị bù dọc bằng cách mắc nối tiếp tụ điện trên đường dây như trên hình.

mắc nối tiếp tụ điện

  • UB1: Khi có đặt tụ bù dọc
  • UB2: Khi không đặt tụ bù dọc

Bộ tụ có tác dụng làm giảm điện kháng đường dây, do đó làm cho tổn thất điện áp giảm đi.

Trước khi đặt thiết bị bù dọc ta có tổn thất điện áp:

tổn thất điện áp trước khi đặt bù dọc

Sau khi đặt thiết bị bù dọc tổn thất điện áp:

tổn thất điện áp sau khi đặt bù dọc

Rõ ràng là tổn thất điện áp trên đường dây giảm xuống khi ta đặt tụ bù dọc.

Giả thiết rằng bộ tụ bù có m nhánh và mỗi nhánh có n tụ điện với điện áp định mức U0 và công suất định mức Q0 của mỗi tụ. Cần xác định số lượng m và n.

  • Số tụ điện trong một nhánh n phải thỏa mãn điều kiện điện áp: nU0 ≥ Ut   

Ut là điện áp thực tế trên cực của bộ tụ.

công thức Ut

Trong đó: I, S : dòng điện và công suất đi qua bộ tụ.

Suy ra:

công thức tính n tụ điện

  • Số nhánh m phải thỏa mãn điều kiện dòng điện: mI0 ≥ I

Trong đó: I0 là dòng điện cho phép của tụ điện.

công thức tính Io

Suy ra:

công thức tính m nhánh

Trong đó:

X0: điện kháng của tụ.công thức điện kháng của tụ

Qua hình ta thấy nơi đặt tụ có ảnh hưởng đến phân bố điện áp trên đường dây. Nếu mạng chỉ có một phụ tải ở cuối đường dây thường đặt tụ ở ngay trạm biến áp phân phối. Khi mạng có nhiều phụ tải phân bố dọc đường dây thì cần phải cân nhắc để lựa chọn điểm đặt tụ cho phù hợp. Nói chung điểm đặt càng gần về phía nguồn càng cần ít tụ điện và mức điện áp càng ổn định.

AT Đông Dương là đơn vị nhập khẩu và phân phối thiết bị điện chất lượng như tụ bù, cuộn kháng, máy biến áp, thiết bị đóng cắt, bộ chuyển nguồn tự động…Giá thành cam kết cạnh tranh số 1!

Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.
Hotline: 096 266 3333 – 096 883 6666
Email: kinhdoanh@atdongduong.com
Website: atdongduong.com

096 266 3333