Tụ bù là gì ? cấu trúc tụ bù như thế nào ? cách kiểm tra phân loại tụ bù tốt chính hãng ? cách đấu tụ bù đúng kĩ thuật ? hiệu quả của tụ bù là gì ? Tại sao phải lắp tụ bù ? cách tính dung tích tụ bù ? tụ bù có tiết kiệm chi phí điện không ?
TỦ TỤ BÙ LÀ GÌ ? TẠI SAO PHẢI LẮP ĐẶT TỦ TỤ BÙ .
Tụ Bù Điện :
Trong lưới điện sống sót 2 loại hiệu suất :
•Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải.
•Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như : động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp…
Để nhìn nhận ảnh hưởng tác động của CSPK so với mạng lưới hệ thống người ta sử dụng thông số hiệu suất cos φ, trong đó : φ = arctg P. / Q. .png)
CSPK Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật.
•Về kinh tế : chúng ta phải trả tiền cho lượng CSPK tiêu thụ
•Về kỹ thuật : CSPK gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền
Vì vậy, ta cần có giải pháp bù CSPK Q để hạn chế tác động ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta nâng cao thông số cos φ.
Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cosφ .
•Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện ( máy biến áp, đường dây …)
•Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải
•Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.
Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos φ.
1.Phương pháp nâng cao hệ số cos φ tự nhiên.
Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm những giải pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng CSPK mà chúng cần có ở nguồn cung ứng
•Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất
•Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn
• Hạn chế động cơ chạy không tải
•Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ
•Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
2.Phương pháp nâng cao hệ số cos φ nhân tạo.
Phương pháp này được thực thi bằng cách đặt những thiết bị bù CSPK ở những hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù CSPK gồm có :
Máy bù đồng bộ
Chính là động cơ đồng nhất thao tác trong chính sách không tải.
•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 điện
Làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, hoàn toàn có thể sinh ra CSPK phân phối cho mạng điện
•Ưu điểm:
oCông suất bé, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành
oCó thể thay đổi dung lượng bộ tụ theo sự phát triển của tải
oGiá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ
•Nhược điểm:
oNhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức
oKhi đóng tụ vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành
osử dụng tụ điện ở các hộ tiêu thụ CSPK vừa và nhỏ ( dưới 5000 kVAr)
Tủ Tụ bù trong hệ thống điện :
Cấu tạo tụ bù và cách lắp ráp tủ tụ bù .
Điện trở phóng điện
•Các tụ điện thường lắp sẵn điện trở phóng điện để dập điện tích dư ở bên trong
•Điện trở phóng điện của tụ thường được đấu song song với tụ. Khi cắt điện tụ, điện tích dư sẽ phóng điện qua các điện trở song song
•Gây ra tổn thất điện năng của tụ điện
•Phải lựa chọn điện trở phóng điện phù hợp để vừa phát huy tác dụng giải phóng điện tích thừa và hạn chế sự tổn hao công suất
•Thông thường lựa chọn trở phóng điện theo nguyên tắc 1W / 1kVAR
Cách đấu nối tụ bù :
•Các tụ điện cao thế thường được chế tạo 1 pha, khi đấu vào lưới phải đấu tụ theo sơ đồ tam giác.
•Các tụ điện hạ thế thường được chế tạo kiểu 3 pha được đấu sẵn theo sơ đồ tam giác chịu điện áp dây.
•Các tụ bù CSPK được đấu nối vào mạng điện theo sơ đồ hình tam giác.
Vì : QΔ = Ud2ω C = ( √ 3. Uf ) 2 ωC = 3 QY
Vị trí đặt tụ bù trong mạng điện phân phối:
•Đặt tù bù ở phía cao áp
•Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của TBA
•Đặt tụ bù tại tủ động lực
•Đặt tụ bù tại cực của các động cơ
Các phương thức bù CSPK bằng tụ bù :
Có hai phương pháp bù tụ chính là :
1. Bù tĩnh ( bù nền) .
Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi. việc điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể triển khai bằng :
•Bằng tay: dùng CB hoặc LBS ( load – break switch )
•Bán tự động: dùng contactor
•Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải
Ưu điểm : đơn thuần và giá tiền không cao Nhược điểm : khi tải giao động có năng lực dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hại so với mạng lưới hệ thống sử dụng máy phát => Vì vậy, giải pháp này vận dụng so với những tải ít đổi khác.
2.Bù động ( sử dụng bộ tụ bù tự động) .
Sử dụng những bộ tụ bù tự động hóa, có năng lực biến hóa dung tích tụ bù để bảo vệ thông số hiệu suất đạt được giá trị mong ước
Ưu điểm: không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mông muốn.
Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh.
=> Vì vậy, giải pháp này vận dụng tại những vị trí mà hiệu suất công dụng và hiệu suất phản kháng biến hóa trong khoanh vùng phạm vi rất rộng.
Tính toán công suất phản kháng và chọn tủ tụ bù
Phương pháp tính đơn giản
( để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết hiệu suất ( P. ) và thông số hiệu suất ( Cos φ ) của tải đó ) :
•Giả sử ta có công suất của tải là P
•Hệ số công suất của tải là Cos φ1 → tg φ1 ( trước khi bù )
•Hệ số công suất sau khi bù là Cos φ2 → tg φ2
•Công suất phản kháng cần bù là Qb = P (tgφ1 – tgφ2 )
•Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù
Phương pháp bù tối ưu dựa vào điều kiện không đóng tiền phạt.
•Xét hoá đơn tiền điện liên quan đến dung lượng kVArh đã tiêu thụ và ghi nhận số kVArh phải trả tiền sau đó, chọn hoá đơn tiền giá kVArh cao nhất phải trả (không xét đến trường hợp ngoại lệ).
Ví dụ : 15965 kVArh trong tháng giêng Tính tổng thời hạn hoạt động giải trí trong tháng đó, ví dụ : 220 h số giờ xét để tính là những giờ mà mạng lưới hệ thống điện chịu tải lớn nhất và tải đạt giá trị đỉnh điểm nhất. ngoài thời hạn kể trên việc tiêu thụ hiệu suất phản kháng là không lấy phí.
•Giá trị công suất cần bù:
[ kVAr ] = = Qbù. kVAr : số kVAr phải trả tiền. T : số giờ hoạt động giải trí
•Dung lượng bù thường được chọn cao hơn giá trị tính toán một chút.
•Một số hãng cung cấp qui tắc thước loga thiết kế đặt biệt cho việc tính toán này theo các khung giá riêng. Công cụ trên và các dữ liệu kèm theo giúp ta chọn lựa thiết bị bù và sơ đồ điều khiển thích hợp, đồng thời ràng buộc của các sóng hài điện áp trong hệ thống điện. các sóng hài này đòi hỏi sử dụng định mức tụ dư ( liên quan đến giải nhiệt, định mức áp và dòng điện ) và các cuộn kháng hoặc mạch để lọc sóng hài.
Tủ tụ bù tự động (PFR)
Tủ tụ bù tự động hóa gồm những thành phần cơ bản sau :
•Bộ điều khiển (PFR)
•Các bộ tụ bù được nối với tải thông qua atomat và tiếp điểm của các contactor.
•Cảm biến dòng điện CT
Nguyên lý hoạt động giải trí của PFR dựa theo sơ đồ trên
•Tín hiệu dòng điện được đo thông qua biến dòng CT và tín hiệu điện áp được chuyển về bộ điều khiển PFR.
•Sau đó, vi điều khiển trong bộ điều khiển PFR sẽ tính toán sự sai lệch giữa dòng điện và điện áp
=> tính ra được thông số hiệu suất. Do sử dụng chiêu thức số nên sẽ đo được đúng mực thông số hiệu suất ngay cả khi có sóng hài.
•Bộ điều khiển được thiết kế tối ưu hóa việc điều khiển bù công suất phản kháng. Công suất bù được tính bằng cách đo liên tục công suất phản kháng của hệ thống và sau đó được bù bằng cách đóng ngắt các bộ tụ
Những tác động ảnh hưởng không tốt của tụ bù tới mạng lưới hệ thống điện Hiện tượng bù thừa CSPK Bù thừa CSPK Q – > dòng điện sẽ nhanh pha hơn so với điện áp. => Hệ thống tải sẽ mang tính dung Z = √ ( R + 1 / ωC ) = √ ( R + 1 / 2 ΠƒC ) => Tổng trở so với thành phần dòng điện có tần số cao sẽ giảm. Do đó, làm tăng tác động ảnh hưởng của những thành phần sóng hài bậc cao. Ảnh hưởng của tụ bù tới máy phát điện
•Trong trường hợp bù chung và tụ bù nằm trên đường cung cấp ra tải của MPĐ. Khi mất điện lưới, máy phát sẽ hoạt động và cấp điện cho tải. Tuy nhiên ban đầu các phụ tải mô tơ được đóng điện nên phụ tải chính chỉ là bộ tụ điện và một vài phụ tải nhỏ khác
oPhụ tải MPĐ lúc này mang tính điện dung (tương tự như trường hợp bù quá mức nói trên)
oĐiện dung này kết hợp với điện cảm của stator MPĐ tạo nên một mạch dao động LC
oSinh ra các dao động điện áp với tần số cộng hưởng nào đó. Điều này sẽ gây ra một số ảnh hưởng nguy hiểm như sau
Điện áp ra của stator bị dao dộng hoặc bị méo sóng. Nên AVR không thể khắc phục hoàn toàn sự dao động này do nguồn nuôi AVR cũng chính là nguồn bị dao động. Vì vậy, đôi khi dẫn đến hiện tượng máy phát khó khởi động
Có thể gây ra hiện tượng quá áp trên tụ bù. Điều này có thể gây nổ các bộ tụ bù do tụ là phần tử rất nhạy cảm với điện áp
•Với máy biến áp thì điện cảm của phần lưới vô cùng nhỏ (trừ trường hợp lưới điện vùng xa…) và công suất nguồn gần như vô hạn nên các dao động này không phát sinh và không tự khuyếch đại lên được
Quản lý và quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống tụ bù An toàn khi lắp ráp, quản lý và vận hành và sửa chữa thay thế tụ điện
•Các nhân viên vận hành, lắp đặt, bảo dưỡng tụ điện phải hiểu rõ các nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành bảo dưỡng sửa chữa
•Không được vận hành khi thấy tụ điện có các hiện tượng bất thường
•Khi tiến hành kiểm tra trong vận hành phải đứng cách xa tụ điện 1,5m
Trước khi đóng điện vào tụ điện phải kiểm tra những khuôn khổ sau :
•Kiểm tra độ chắc chắn của các đầu nối dây
•Vệ sinh bề mặt các bình tụ của dàn tụ điện
•Kiểm tra tủ bù đặt có chắc chắn không và được nối đất chưa
•Kiểm tra sự ghép nối các bình tụ với khung giá đỡ có chắc chắn
•Kiểm tra sự rỉ dầu của bình tụ
•Kiểm tra khoảng cách an toàn giữa các phần mang điện giữa các pha với nhau và giữa các pha với đất
•Đo điện dung của từng chuỗi tụ và nhiệt độ môi trường tại thời điểm đo.
Điều kiện chọn các thiết bị đóng cắt cho giàn tụ.
•Các thiết bị đóng cắt cho giàn tụ phải có dòng danh định bằng hoặc lớn hơn 135% dòng danh định của giàn tụ
•Các thiết bị đóng cắt cho giàn tụ phải có khả năng đóng cắt giàn tụ khi điện áp hệ thống cực đại
Vận hành mạng lưới hệ thống tụ bù Trong quản lý và vận hành tụ bù hạ áp cần 1 số chú ý quan tâm
•Không đóng tụ điện trở lại lưới khi điện áp trên điện cực của tụ điện lớn hơn 50V. Thời gian danh định là 60s
•Khi cắt attomat tổng phải cắt tụ trước rồi mới cắt nguồn
•Khi đóng thì phải đóng nguồn tổng trước rồi mới đóng tụ điện. Trường hợp có 2 hay nhiều bộ tụ phải đóng từng bộ tụ
Khi vận hành tụ điện cần đảm bảo 2 điều kiện sau:
•Điều kiện nhiệt độ: Phải giữ cho nhiệt độ không khí xung quanh tụ điện không quá +35oC.
•Điều kiện điện áp: Phải giữ cho điện áp trên cực của tụ không vượt quá 110% Uđm. Khi điện áp của mạng vượt quá giới hạn cho phép nói trên thì phải cắt tụ ra khỏi mạng.
•
Trong vận hành nếu thấy tụ điện bị phình ra phải cắt tụ ngay ra khỏi mạng vì đó là hiện tượng của sự cố nguy hiểm, có thể nổ tụ.
•Nếu đặt tụ bù tại tủ phân phối chính EMDB của Tổng trạm thì khi chạy máy phát điện dự phòng cần cắt bộ tụ ra khỏi lưới để tránh sự giao động điện áp mà bộ AVR không đáp ứng được dẫn đến máy phát không hoạt động được.
