ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THANH DŨNG
NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƢỚI ĐIỆN TRUNG
THẾ HUYỆN MAI SƠN – TỈNH SƠN LA
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
Thái Nguyên - năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN THANH DŨNG
NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƢỚI ĐIỆN TRUNG
THẾ HUYỆN MAI SƠN – TỈNH SƠN LA
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
MÃ SỐ: 8.52.02.01
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Trƣơng Tuấn Anh
Thái Nguyên – năm 2020
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thanh Dũng
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Trƣơng Tuấn Anh
Đề tài luận văn: “Nghiên cứu bù công suất phản kháng cho lưới điện
trung thế huyện Mai Sơn – tỉnh Sơn La”.
Ngành: Kỹ thuật điện
Mã ngành: 8.52.02.01
Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 10/10/2020 với các nội dung sau:
- Đã sửa một số lỗi chính tả, lỗi chế bản trong luận văn.
- Đã bổ sung kết luận chƣơng 1, chƣơng 3.
- Đã chỉnh sửa một số nội dung theo ý kiến của Hội đồng bảo vệ.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2020
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. Trƣơng Tuấn Anh
Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Dũng
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
PGS.TS. Võ Quang Lạp
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu và kết
quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất
kỳ một bản luận văn nào trƣớc đây.
Tác giả luận văn
Nguyễn Thanh Dũng
ii
LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài: “Nghiên cứu bù công suất phản
kháng cho lƣới điện trung thế Huyện Mai Sơn - Tỉnh Sơn Laˮ đã đƣợc hoàn thành.
Trong thời gian thực hiện, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các cá
nhân, tập thể trong và ngoài trƣờng.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trƣơng Tuấn Anh về sự quan tâm,
giúp đỡ tôi rẩt tận tình trong phƣơng pháp và các nội dung nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện,
Khoa điện, trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, sự giúp đỡ chân tình của các bạn
đồng nghiệp, gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công
tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Trong quá trình thực hiện, do thời gian hạn hẹp nên luận văn có thể có những
thiếu sót. Tôi mong muốn nhận đƣợc những ý kiến đóng góp để luận văn đƣợc hoàn
thiện thêm và kết quả nghiên cứu thực sự có ý nghĩa góp phần nâng cao chất lƣợng
điện năng, giảm tổn thất điện năng cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn nói riêng và
lƣới điện toàn tỉnh Sơn La.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn
Nguyễn Thanh Dũng
iii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iii MỤC LỤC ............................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................... ix LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG ....................................................................... 4 1.1. Vai trò, đặc điểm chung của lƣới phân phối .................................................... 4 1.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng ................................................................... 5 1.3. Các nguồn phát công suất phản kháng ............................................................ 7 1.4. Các tiêu chí bù công suất phản kháng trên lƣới phân phối ............................. 10 1.4.1. Tiêu chí kỹ thuật .................................................................................. 10 1.4.1.1. Yêu cầu về cosφ ......................................................................................... 10
1.4.1.2. Đảm bảo mức điện điện áp cho phép ...................................................... 11
1.4.1.3. Giảm tổn thất công suất đến giới hạn cho phép ..................................... 13 1.4.2. Tiêu chí kinh tế .................................................................................... 14 1.5. Sơ đồ đấu nối tụ và phƣơng thức điều khiển tụ bù ........................................ 16 1.5.1. Sơ đồ đấu nối tụ bù tĩnh ........................................................................ 16 1.5.1.1. Nối tụ điện theo sơ đồ hình tam giác (Δ), sơ đồ nối dây của tụ nhƣ
hình vẽ 1.4 ................................................................................................................. 16
1.5.1.2. Nối tụ điện theo sơ đồ hình sao (Y), sơ đồ nối dây của tụ nhƣ hình vẽ
.................................................................................................................. 17
1.5
1.5.1.3. Các kiểu đấu nối bộ tụ điện ba pha .......................................................... 17 1.5.2. Sơ đồ nối dây và điện trở phóng điện ................................................... 18 1.5.2.1. Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao ..................................................... 18 1.5.2.2. Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp thấp ................................................... 19 1.5.2.3. Bù riêng ....................................................................................................... 21
1.5.2.4. Bù nhóm ...................................................................................................... 21
1.5.2.5. Bù tập trung ................................................................................................ 22 1.5.3. Nguyên lý điều khiển các thiết bị bù sử dụng tụ điện tĩnh ....................... 23 1.5.3.1. Cơ sở điều khiển ........................................................................................ 23
iv
1.5.3.2. Điều chỉnh dung lƣợng bù ........................................................................ 23 CHƢƠNG 2 - ẢNH HƢỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ, CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BÙ TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................................................... 26 2.1. Ảnh huởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế ........................................... 26 2.1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................... 26 2.1.2. Các ảnh hƣởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế của mạng điện ........ 27 2.1.2.1. Giảm ΔP và ΔA .......................................................................................... 27
2.1.2.2. Giảm tiết diện của dây dẫn trong mạng điện .......................................... 27
2.1.2.3. Giảm công suất của máy biến áp ............................................................. 30
2.1.2.4. Tăng cƣờng khả năng tải của mạng ......................................................... 30 2.2. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng ......... 31 2.2.1. Lƣới phân phối có một phụ tải ............................................................. 31 2.2.2. Lƣới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính .......................... 34 2.3. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến chế độ điện áp của lƣới phân phối ................. 35 2.3.1. Phân tích ảnh hƣởng của thiết bị bù CSPK đối với chất lƣợng điện áp .... 35 2.3.1.1. Tác động quá độ trong quá trình đóng cắt tụ .......................................... 35
2.3.1.2. Ảnh hƣởng cửa sóng hài lên các thiết bị điện ........................................ 38 2.3.2. Các hạn chế của công suất bù phản kháng đối với chất lƣợng điện ......... 43 2.3.3. Một số giải pháp chống quá điện áp khi đóng cắt tụ ............................... 46 2.4. Các phƣơng pháp tính toán dung luợng và vị trí bù công suất phản kháng ..... 46 2.4.1. Bù CSPK để nâng cao hệ số công suất cosφ ......................................... 46 2.4.2. Tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất ....................... 49 2.4.3. Tính bù CSPK theo điều kiện điều chỉnh điện áp ................................... 49 2.4.4. Tính bù CSPK theo theo phƣơng pháp bù kinh tế .................................. 50 2.4.4.1. Cực đại hóa lợi nhuận................................................................................ 51 2.4.4.2. Cực tiểu chi phí tính toán Zmin ............................................................... 52 2.4.4.3. Cực đại lợi nhuận ....................................................................................... 53 2.4.5. Phƣơng pháp tính toán lựa chọn công suất và vị trí bù tối ƣu trong mạng điện phân phối ............................................................................................... 54 2.4.5.1. Tính toán bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phân bố đều ...... 55
2.4.5.2. Xác định vị trí tối ƣu của tụ bù ................................................................ 61 2.4.6. Công cụ tính toán ................................................................................. 63 2.4.6.1. Đặt vấn đề ................................................................................................... 63
v
2.4.6.2. Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT .................................................... 63 2.4.6.3. Các cơ sở tính toán bù CSPK bằng chƣơng trình PSS/ADEPT ........... 65 2.5. Đánh gıá hıệu quả của bù công suất phản kháng ........................................... 73 2.5.1. Ảnh hƣởng của hệ số công suất và thời gian Tm ..................................... 73 2.5.1.1. Ảnh hƣởng của hệ số cosφ đến tổn thất công suất................................. 73
2.5.1.2. Quan hệ giữa tổn thất điện năng và hệ số cosφ và thời gian Tm ......... 73
2.5.1.3. Quan hệ phụ thuộc giữa chi phí đầu tƣ với cosφ và Tm ....................... 73
2.5.1.4. Quan hệ phụ thuộc giữa chi phí tính toán với hệ số công suất và Tm 74 2.5.2. Hiệu quả của việc bù công suất phản kháng ........................................... 74 2.5.2.1. Lƣợng tiết kiệm công suất do bù CSPK .................................................. 74
2.5.2.2. Khảo sát các thành phần chi phí bù CSPK ............................................. 75
CHƢƠNG 3 - TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƢỢNG BÙ TỐI ƢU CHO LƢỚİ ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN ............................................. 77 3.1. Hiện trạng lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn .............................................. 77 3.1.1. Hiện trạng nguồn cung cấp điện ............................................................ 77 3.1.2. Hiện trạng lƣới điện trung thế ............................................................... 77 3.1.3. Hiện trạng bù của lƣới điện trung thế .................................................... 77 3.1.4. Hiện trạng đồ thị phụ tải các lộ đƣờng dây ............................................ 78 3.1.4.1. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình .................................................. 78
3.1.4.2. Xây dựng đồ thị phụ tải trên phần mềm PSS/ADEPT .......................... 80 3.1.5. Hiện trạng tổn thất và thông số vận hành các lộ đƣờng dây .................... 80 3.2. Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn ( lộ 378 E17.2 ) .............................................................................. 83 3.3. Đề xuất các giải pháp nhằm đảm bảo vận hành tối ƣu các bộ tụ bù trên hệ thống lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn ............................................................... 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 90 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 91
vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CSPK: Công suất phảng kháng
CSTD: Công suất tác dụng
HTĐ: Hệ thống điện
MBA: Máy biến áp
KĐB: Không đồng bộ
LĐPP: Lƣới điện phân phối
LĐTT: Lƣới điện truyền tải
ĐZ: Đƣờng dây
HMT: Hàm mục tiêu
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần .....................................7 Bảng 2.1. Giá thành đƣờng dây trên không 1 mạch điện áp 110kV (106 đ/km) ...........29
Bảng 2.2. Giá trị của kkt theo phƣơng thức cấp điện. ...................................................48
Bảng 3.1. Hiện trạng nguồn cấp ....................................................................................77
Bảng 3.2. Bảng thống kê dung lƣợng bù của tụ điện ....................................................78
Bảng 3.3. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ lục 3.3a,
phụ lục 3.3b). .................................................................................................................82
Bảng 3.4. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 hiện trạng (đã lắp tụ bù) (phụ lục
3.4a, phụ lục 3.4b). ........................................................................................................82
Bảng 3.5. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ lục 3.5a,
phụ lục 3.5b). .................................................................................................................82
Bảng 3.6. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 hiện trạng (phụ lục 3.6a, phụ lục
3.6b). ..............................................................................................................................83
Bảng 3.7a. Vị trí và dung lƣợng bù cố định ở lƣới trung áp .........................................84
Bảng 3.7b. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ở lƣới trung áp .......................................85
Bảng 3.8. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 sau khi lắp tụ bù (phụ lục 3.8a,
phụ lục 3.8b). .................................................................................................................85
Bảng 3.9 Kết quả lƣợng tổn thất công suất giảm đƣợc so với bù tụ nhiên ...................86
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp đơn giản ..................................................................................5
Hình 1.2 Quan hệ giữa P và Q .........................................................................................5
Hình 1.3 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần .....................................7
Hình 1.4 Tụ đấu tam giác ..............................................................................................16
Hình 1.5 Tụ đấu sao .......................................................................................................17
Hình 1.6 Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao ............................................................19
Hình 1.7 Sơ đồ đấu dây của tụ điện điện áp cao bù riêng cho động cơ ........................19
Hình 1.8 Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp thấp .................................................................20
Hình 1.9 Bù nhóm .........................................................................................................22
Hình 1.10 Bù tập trung ..................................................................................................22
Hình 1.11 Sự phân bố CSPK theo thời gian ..................................................................23
Hình 1.12 Điều chỉnh dung lƣợng bù. ...........................................................................24
Hình 2.1. Sơ đồ mạch tải điện .......................................................................................27
Hình 2.2. Phân tính các dung lƣợng bù .....................................................................31
Hình 2.3. Lƣới phân phối có phụ tải phân bố đều .........................................................34
Hình 2.4. Mạch cộng hƣởng LC ....................................................................................44
Hình 2.5. Đƣờng dây chính có phụ tải phân bố đều và tập trung ..................................55
Hình 2.6. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có một bộ tụ ...........................56
Hình 2.7. Các đƣờng biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí
trên đƣờng dây có phụ tải phân bố đều (λ = 0) ..............................................................58
Hình 2.8. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 2 bộ tụ ..........................59
Hình 2.9. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 3 bộ tụ ..........................60
Hình 2.10. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 4 bộ tụ ........................60
Hình 2.11. So sánh độ giảm tổn thất đạt đƣợc khi số tụ bù n = 1,2,3 và ∞ trên đƣờng
dây có phụ tải phân bố đều (λ = 0) ................................................................................63
Hình 2.12. Giao diện màn hình chính phần mềm PSS/ADEPT 5.0 ..............................65
Hình 2.13. Thiết lập thƣ viện .........................................................................................68
Hình 2.14. Thiết lập thông số đƣờng dây ......................................................................68
Hình 2.15. Thiết lập thông số MBA ..............................................................................69
ix
Hình 2.16. Thẻ nhập thông số kinh tế ...........................................................................69
Hình 2.17. Thông số kinh tế cho tụ bù trung áp giờ cao điểm ......................................70
Hình 2.18. Thông số kinh tế cho tụ bù trung áp giờ thấp điểm .....................................70
Hình 2.19. Giao diện tùy chọn chƣơng trình tính toán ..................................................71
Hình 2.20. Hiển thị kết quả tính toán trên sơ đồ ...........................................................71
Hình 2.21. Hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Progress View .................................72
Hình 2.22. Hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Report ..............................................72
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 378 E17.2 ................79
Hình 3.2. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 382 E17.2 ................79
Hình 3.3. Thẻ phân loại phụ tải .....................................................................................80
Hình 3.4. Thẻ xây dựng đồ thị phụ tải ...........................................................................80
Hình 3.5. Cách tính toán tổn thất của lộ đƣờng dây ......................................................81
Hình 3.6. Sơ đồ lộ 378 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT .........................................81
Hình 3.7. Sơ đồ lộ 382 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT .........................................82
Hình 3.8. Thẻ tính toán dung lƣợng bù .........................................................................84
x
LỜI NÓI ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Đặc điểm của điện năng là các đặc tính của nó phụ thuộc đồng thời vào việc sản
xuất, truyền tải, phân phối, các nhà chế tạo thiết bị và ngƣời vận hành sử dụng. Chất
lƣợng điện là một chủ đề có ý nghĩa chiến lƣợc đối với toàn ngành điện, từ các nhân
viên kỹ thuật vận hành, khai thác bảo dƣỡng, quản lý tới các nhà sản xuất và chế tạo
thiết bị... Do tính chất cạnh tranh của nền kinh tế đòi hỏi chất lƣợng điện phải đƣợc
thƣờng xuyên đảm bảo tốt. Hơn nữa việc sử dụng ngày càng rộng rãi các phụ tải nhạy
cảm với chất lƣợng điện nhƣ máy tính, thiết bị đo lƣờng điều khiển, hệ thống thông tin
liên lạc đòi hỏi phải đƣợc cung cấp điện với chất lƣợng cao. Việc suy giảm chất lƣợng
điện làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ thiết bị giảm ảnh hƣởng trực
tiếp đến kinh tế, tài chính không những của những hộ dùng điện mà còn ảnh hƣởng
trực tiếp tới các Công ty sản xuất, quản lý và truyền tải điện năng.
Phụ tải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, ... của lƣới phân phối thƣờng có
hệ số công suất thấp. Vì vậy, ngoài công suất tác dụng lƣới điện còn phải truyền tải
một lƣợng khá lớn công suất phản kháng. Việc truyền tải này làm tăng tổn thất điện
năng trên các phần tử của chúng nhƣ máy biến áp, động cơ không đồng bộ, đƣờng
dây, ... Điều đó làm xấu các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật vận hành lƣới điện và làm xấu
chất lƣợng điện áp ở các hộ tiêu thụ điện. Vì thế bài toán giảm lƣợng công suất phản
kháng truyền tải trong lƣới điện nói chung và lƣới điện các Công ty, Xí nghiệp nói
riêng luôn luôn đƣợc quan tâm khi thiết kế và vận hành. Một trong những biện pháp
giảm công suất phản kháng truyền tải trên lƣới điện nâng cao chất lƣợng điện năng là
bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, việc tính toán dung lƣợng bù, vị trí lắp đặt,
phƣơng pháp điều khiển dung lƣợng bù nhƣ thế nào để cân bằng tải, duy trì điện áp
định mức và đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất là những bài toán chƣa có lời giải
chính xác. Vị trí đặt thiết bị bù không đƣợc tính toán lựa chọn hợp lý mà thuờng đƣợc
chọn sao cho dễ vận hành chứ không xét đến hiệu quả kinh tế của thiết bị, vì vậy chƣa
tận dụng đƣợc hiệu quả làm việc của thiết bị, dẫn đến sự lãng phí.
1
Mục đích nghiên cứu của luận văn:
- Nghiên cứu bù công suất phản kháng và các phƣơng pháp tính toán vị trí bù
tối ƣu trong lƣới điện trung thế. Trên cơ sở đó, xây dựng các chƣơng trình Tính toán
xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế;
- Ứng dụng vào thực tế, xác định vị trí bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế huyện
Mai Sơn. Từ đó, đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp bù hiện nay đồng thời đề xuất
giải pháp bù cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn.
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu chung của đề tài là các lƣới điện phân phối thuộc phạm
vi xây dựng, quản lý của các địa phƣơng, có phƣơng thức quản lý, vận hành độc lập.
Trong điều kiện thời gian hạn hẹp, chúng tôi tập trung nghiên cứu với lƣới điện trung
thế huyện Mai Sơn - tỉnh Sơn La.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các phƣơng pháp bù trong lƣới điện trung
thế, mô hình toán và chƣơng trình tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu
trong lƣới điện trung thế. Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp bù cho lƣới điện
trung thế huyện Mai Sơn.
Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp sử dụng cơ sở lý thuyết và phần mềm PSS/ADEPT để: (1) mô hình hóa
bài toán, (2) đề xuất giải pháp cho bài toán và (3) mô phỏng kiểm chứng bài toán.
Nội dung luận văn
Với mục tiêu nêu trên, luận văn đƣợc trình bày gồm các chƣơng sau:
Chương 1. Giới thiệu chung
1.1. Vai trò, đặc điểm chung của lƣới phân phối
1.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng
1.3. Các nguồn phát công suất phản kháng
1.4. Các tiêu chí bù công suất phản kháng trên luới phân phối
1.5. Sơ đồ đấu nối tụ và phƣơng thức điều khiển tụ bù
Chương 2. Ảnh hưởng của thiết bị bù, các phương pháp tính toán bù trong
lưới điện phân phối
2.1. Ảnh huởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế
2
2.2. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến tổn thất công suất và điện năng
2.3. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến chế độ điện áp của lƣới phân phối
2.4. Các phƣơng pháp tính toán dung luợng và vị trí bù công suất phản kháng,
công cụ tính toán bù
2.5. Đánh giá hiệu quả của bù công suất phản kháng
Chương 3. Tính toán xác định vị trí và dung lượng bù tối ưu cho lưới điện
trung thế huyện Mai Sơn
3.1. Hiện trạng lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn
3.2. Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế
huyện Mai Sơn
3.3. Đề xuất các giải pháp nhằm đảm bảo vận hành tối ƣu các bộ tụ bù trên hệ
thống lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn
Kết luận, kiến nghị
3
CHƢƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Vai trò, đặc điểm chung của lƣới phân phối
Lƣới điện phân phối là một phần của hệ thống điện, làm nhiệm vụ phân phối
điện năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực hay thanh cái của nhà máy điện
cấp điện cho phụ tải. LĐPP là khâu cuối cùng của hệ thống điện đƣa điện năng trực
tiếp đến ngƣời tiêu dùng. Tính đến nay lƣới điện phân phối đã trải khắp các xã trên đất
nƣớc, tuy nhiên còn một số thôn, bản vẫn chƣa đƣợc dùng điện lƣới quốc gia mà họ
vẫn phải dùng điện từ các thuỷ điện nhỏ hoặc máy phát điện diesel.
Do vậy việc nghiên cứu tổng thể về lƣới phân phối hiện nay là rất cần thiết
trong đó việc nghiên cứu bù CSPK để giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện
năng, cải thiện điện áp, hệ số công suất, cân bằng tải, hạn chế tối đa các dao động điện
áp lớn do các phụ tải tiêu thụ CSPK thay đổi nhiều và các nhiễu loạn trên lƣới do ảnh
hƣởng của sóng hài bậc cao nhằm cải thiện chất lƣợng cung cấp và tăng hiệu quả kinh
tế là một vấn đề thời sự đang đƣợc ngành điện quan tâm.
Đặc điểm chung của lƣới phân phối:
a. Chế độ vận hành bình thƣờng của lƣới phân phối là vận hành hở, hình tia
hoặc dạng xƣơng cá. Để tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện một số khu vực cũng có
cấu trúc mạch vòng nhƣng vận hành hở.
b. Trong mạch vòng các xuất tuyến đƣợc liên kết với nhau bằng dao cách ly
hoặc thiết bị nối mạch vòng các thiết bị này vận hành ở vị trí mở trong trƣờng hợp cần
sửa chữa hoặc sự cố đƣờng dây thì việc cung cấp điện không bị gián đoạn lâu dài nhờ
việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng dao cách ly phân đoạn hoặc tự
động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mạch vòng.
Phụ tải lƣới phân phối đa dạng và phức tạp, các phụ tải sinh hoạt, dịch vụ, nông
nghiệp, công nghiệp hầu hết cùng trong một hộ phụ tải. So với mạng hình tia, mạch
vòng có chất lƣợng điện tốt hơn, đó chính là lý do tồn tại mạch vòng, song lại gây
phức tạp về vấn đề bảo vệ rơle, cấu trúc mạch vòng chỉ thích hợp cho những máy biến
áp có công suất lớn và có số lƣợng trạm trên mạch vòng ít. Mặt khác cùng với một giá
trị đầu tƣ thì hiệu quả khai thác mạch vòng kín so với mạch hình tia là thấp hơn. Ngoài
ra chất lƣợng phục vụ của mạng hình tia đã liên tục đƣợc cải thiện đặc biệt là những
4
thập niên gần đây với sự xuất hiện của các thiết bị có công nghệ mới và các thiết bị tự
động, việc giảm bán kính cung cấp điện, tăng tiết diện dây dẫn và bù công suất phản
kháng cho nên chất lƣợng điện mạng hình tia đã đƣợc cải thiện lên rất nhiều.
Kết quả của các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đƣa đến kết luận
nên vận hành lƣới phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do:
- Vận hành đơn giản;
- Trình tự phục hồi lại lƣới sau sự cố dễ dàng hơn;
- Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.
Với các lý do trên nên trong phần tiếp theo của nội dung luận văn chỉ tập trung
đi sâu tìm hiểu việc bù công suất phản kháng trên lƣới phân phối hở và các lợi ích của
việc bù công suất phản kháng.
1.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng
Xét sự tiêu thụ năng lƣợng trong một mạch có điện trở và điện kháng:
Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp đơn giản
(1.1) Mạch đƣợc cung cấp bởi điện áp: u = Umsinωt;
Dòng điện i lệch pha với u một góc φ:
(1.2) i = Imsin(ωt- φ); hay i = Im(sinωt.cosφ - sinφ.cosωt);
(1.3) i1 = Imsinωt.cosφ
i2 = Imsinφ.cosωt = Imsinφ.sin(ωt-π/2) (1.4)
Hình 1.2 Quan hệ giữa P và Q
5
Nhƣ vậy dòng điện i là tổng của 2 dòng điện thành phần:
i = i1+i2 (1.5)
i1 có biên độ Imcosφ cùng pha với điện áp;
i2 có biên độ Imsinφ chậm pha so với điện áp một góc π/2
Công suất tƣơng ứng với hai thành phần i1 và i2 là:
P: gọi là công suất tác dụng;
Q: gọi là công suất phản kháng;
(1.6)
Ta cũng có thể viết: P = U.I.cosφ = Z.I.(Icosφ) = ZI2.R/Z = R.I2; Q = U.I.sinφ = Z.I.(Isinφ) = ZI2.X/Z = X.I2; (1.7)
Nhƣ vậy:
Công suất tác dụng (CSTD) là công suất có hiệu lực biến năng lƣợng điện thành
các dạng năng lƣợng khác và sinh ra công.
Công suất phản kháng (CSPK) của một nhánh nói lên cƣờng độ của quá trình
dao động năng lƣợng. CSPK đƣợc tiêu thụ ở động cơ KĐB, MBA, đƣờng dây tải điện
và mọi nơi có từ trƣờng. Yêu cầu CSPK chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không thể
triệt tiêu đƣợc vì nó cần thiết để tạo ra từ trƣờng, yếu tố cần thiết trong quá trình
chuyển hoá điện năng.
Sự tiêu thụ CSPK trên lƣới điện có thể đƣợc phân chia một cách gần đúng nhƣ
sau:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60-65%;
- Máy biến áp tiêu thụ 22-25%;
- Đƣờng dây tải điện và các phụ tải khác 10%.
Nhƣ vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ
nhiều CSPK nhất. Công suất tác dụng P là công suất đƣợc biến thành công nhƣ cơ
năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện, còn CSPK Q là công suất từ hoá trong
máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi CSPK giữa máy phát
điện và phụ tải là quá trình dao động. Việc tạo ra CSPK cung cấp cho các phụ tải
không nhất thiết phải lấy từ nguồn mà có thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải từ tụ
điện hay máy bù đồng bộ...
6
Nhu cầu công suất phản kháng chủ yếu là ở các Công ty, Xí nghiệp công
nghiệp, cosφ của chúng dao động từ 0,5 đến 0,8 nghĩa là cứ 1 kW công suất tác dụng
thì chúng yêu cầu từ 0,75 đến 1,7 kVAr công suất phản kháng. Bởi vì, trong xí nghiệp
công nghiệp phụ tải chủ yếu là các động cơ KĐB và MBA... do vậy muốn giảm công
suất phản kháng phải chú ý đến các phụ tải này.
Nhu cầu công suất phản kháng ở các hộ phụ tải sinh hoạt, dân dụng không
nhiều vì cosφ của chúng thƣờng lớn hơn 0,9.
Nhu cầu công suất phản kháng ở các MBA công suất nhỏ là 10% công suất
định mức của chúng, ở MBA lớn là 3%, còn các MBA siêu cao áp có thể là từ 8- 10%
để hạn chế dòng ngắn mạch.
Ví dụ sau đây minh họa ảnh hƣởng của hệ số công suất đến công suất toàn
phần:
Hình 1.3 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần
Bảng 1.1 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần
Cosφ = 1,0 Cosφ = 0,8 Cosφ = 0,7
P = 100kW P = 100kW P = 100kW
Q = 0 Q = 75kVAr Q = 100kVAr
S = 100kVA S = 125kVA S = 141kVA
1.3. Các nguồn phát công suất phản kháng
Khả năng phát công suất phản kháng của các nhà máy điện là rất hạn chế do
cosφ của các máy phát từ 0,8-0,85 và cao hơn nữa. Vì lý do kinh tế ngƣời ta không chế
tạo các máy phát có khả năng phát nhiều CSPK cho phụ tải. Các máy phát chỉ đảm
đƣơng một phần nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải, phần còn lại do các thiết bị
bù đảm nhiệm (máy bù đồng bộ, tụ điện,...). Trong hệ thống phải tính đến một nguồn
công suất phản kháng nữa, đó là các đƣờng dây, đặc biệt là các đƣờng cáp và đƣờng
7
dây siêu cao áp. Tuy nhiên ở đây ta chỉ xét đến lƣới phân phối, do vậy chỉ lƣu ý đến
các trƣờng hợp đƣờng dây 35 kV dài và các đƣờng cáp ngầm. Tuy nhiên CSPK phát ra
từ các phần tử này cũng không đáng kể nên nguồn phát CSPK chính trong lƣới phân
phối vẫn là tụ điện, động cơ đồng bộ và máy bù.
Các ƣu nhƣợc điểm của các nguồn công suất phản kháng:
a) Ƣu điểm của tụ điện:
- Chi phí tính theo 1VAr của tụ điện rẻ hơn máy bù đồng bộ, ƣu điểm này càng
nổi bật khi dung lƣợng càng tăng.
- Tổn thất công suất tác dụng trong tụ điện rất nhỏ, khoảng 0,05-0,1 W/kVAr;
trong khi đó máy bù đồng bộ tƣơng đối lớn, khoảng 3-15 W/kVAr tuỳ theo công suất
định mức của máy.
- Tụ điện vận hành đơn giản, độ tin cậy cao hơn máy bù đồng bộ.
- Tụ điện lắp đặt đơn giản, có thể phân ra nhiều cụm để lắp rải trên lƣới phân
phối, hiệu quả là cải thiện tốt hơn đƣờng cong phân bổ điện áp. Không cần ngƣời trông
nom vận hành. Việc bảo dƣỡng, sửa chữa đơn giản.
b) Nhƣợc điểm của tụ điện so với máy bù đồng bộ:
- Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn còn tụ điện điều chỉnh từng cấp.
- Máy bù có thể phát ra hay tiêu thụ CSPK, tụ điện chỉ phát ra CSPK.
- Công suất phản kháng do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành, thời
gian vận hành, tuổi thọ ngắn, dễ hƣ hỏng (khi bị ngắn mạch, quá áp).
c) Các nhƣợc điểm của tụ điện ngày nay đã đƣợc khắc phục:
Để điều chỉnh trơn dung lƣợng công suất phản kháng ngƣời ta sử dụng thiết bị
bù tĩnh SVC (Static VAr Compensator).
- Để có thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng ngƣời ta dùng SVC, tổ hợp
TSC và TCR (Thyristor Controlled Reactor).
- Để bảo vệ quá áp và kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp ngƣời ta đặt các bộ
điều khiển đóng cắt tụ theo điện áp.
- Với các ƣu điểm vƣợt trội so với máy bù đồng bộ, ngày nay ngƣời ta thƣờng
dùng các bộ SVC để bù công suất phản kháng.
8
Phối hợp công suất phản kháng
Trong hệ thống điện, bù công suất phản kháng phân ra làm hai loại: Bù cưỡng
bức hay bù kỹ thuật: là bù một lƣợng công suất phản kháng nhất định để đảm bảo cân
bằng CSPK trong hệ thống điện. Công suất này có thể điều chỉnh để thích ứng với các
chế độ vận hành khác nhau của hệ thống điện. CSPK của các nhà máy điện và các thiết
bị bù (máy bù đồng bộ, tụ điện) phải dƣ thừa so với yêu cầu của phụ tải ở chế độ max
để dự phòng cho sự cố.
Ngoài ra công suất phản kháng còn có thể thiếu cục bộ. Do vậy cần phải bù trực
tiếp và hơn nữa khi bù cƣỡng bức, một lƣợng công suất phản kháng đáng kể vẫn phải
lƣu thông trong lƣới phân phối, gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện năng khá lớn.
Để khắc phục các vấn đề này ngƣời ta thực hiện bù kinh tế. Trong những năm gần đây,
ngƣời ta lại càng quan tâm đến việc tăng cƣờng sự hoạt động của hệ thống điện nhƣ
giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tìm cách sử dụng tốt hơn các thiết bị sẵn có trên lƣới
để hạn chế mua thiết bị mới.
Khi thực hiện bù kinh tế ngƣời ta tính toán để đạt đƣợc các lợi ích, nếu lợi ích
thu đƣợc cho việc lắp đặt thiết bị bù lớn hơn chi phí lắp đặt thì việc bù kinh tế sẽ đƣợc
thực hiện.
Các lợi ích khi lắp đặt bù:
- Giảm đƣợc công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ max của hệ thống điện do đó
giảm đƣợc dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng đƣợc độ tin cậy) của hệ thống điện;
- Giảm nhẹ tải cho các máy biến áp trung gian và các đƣờng trục trung áp do
giảm chuyển tải công suất phản kháng và hiệu quả là thời gian cải tạo nâng dung
lƣợng, tăng tiết diện dây dẫn đƣợc kéo dài hơn;
- Giảm đƣợc tổn thất điện năng;
- Cải thiện đƣợc chất lƣợng điện áp cung cấp cho các phụ tải;
- Cải thiện hệ số công suất;
- Cân bằng tải.
Các yếu tố có liên quan là sự lạm phát, thiếu nhiên liệu và trƣợt giá, lãi suất của
vốn vay để đầu tƣ nâng cấp lƣới điện... Để giải quyết vấn đề này cần phải làm tốt công
tác quản lý công suất phản kháng.
9
Quản lý công suất phản kháng có thể đƣợc xác định nhƣ sau: Điều khiển điện
áp máy phát, điều chỉnh nấc phân áp của các máy biến áp có điều áp dƣới tải, chọn nấc
phân áp cho các biến áp phụ tải, bù công suất phản kháng và đóng ngắt các cuộn
kháng, tụ điện bù ngang cũng nhƣ lắp đặt thêm các cuộn kháng hay thay đổi công
nghệ điều khiển bù sao cho giảm đƣợc tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên hệ
thống hoặc điều khiển điện áp một cách tốt nhất.
1.4. Các tiêu chí bù công suất phản kháng trên lƣới phân phối
1.4.1. Tiêu chí kỹ thuật
1.4.1.1. Yêu cầu về cosφ
Phụ tải của các hộ gia đình thƣờng có hệ số công suất cao, thƣờng là gần bằng
1, do đó mức tiêu thụ CSPK rất ít, không thành vấn đề lớn cần quan tâm. Trái lại, các
xí nghiệp, nhà máy, phân xƣởng... đại bộ phận dùng động cơ không đồng bộ, là nơi
tiêu thụ chủ yếu CSPK. Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ thuộc vào
điều kiện làm việc của động cơ, các yếu tố chủ yếu nhƣ sau:
- Dung lƣợng của động cơ càng lớn thì hệ số công suất càng cao, suất tiêu thụ
CSPK càng nhỏ.
- Hệ số công suất của động cơ phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ, nhất là
đối với các động cơ nhỏ. Ví dụ: Động cơ công suất 1 kW nếu quay với tối độ 3000
v/ph thì cosφ = 0,85, còn nếu quay với tốc độ 750 v/ph thì cosφ sụt xuống còn 0,65.
Công suất của động cơ không đồng bộ càng lớn thì sự cách biệt của hệ số công suất
với các tốc độ quay khác nhau càng ít.
- Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ thuộc rất nhiều vào hệ số phụ
tải của động cơ, khi quay không tải lƣợng CSPK cần thiết cho động cơ không đồng bộ
cũng đã bằng 60 -70% lúc tải định mức. Công suất phản kháng Q cần thiết khi phụ tải
của động cơ bằng p có thể đƣợc tính theo Biểu thức sau:
(1.8)
Trong đó:
+ Pn và Qn là công suất tác dụng và công suất phản kháng cần cho động cơ khi
làm việc với phụ tải định mức.
10
+ Qkh.tải là CSPK cần cho động cơ chạy không tải, với động cơ có cosφn = 0,9
thì Qkh.tải = 0,6.Qn, với động cơ có cosφn = 0,8 thì Qkh.tải = 0,7.Qn. Nhƣ vậy với biểu
thức trên ta thấy rằng động cơ có cosφn = 0,8 khi tải tụt xuống còn 50% công suất định
mức thì cosφ tụt xuống còn 0,6.
1.4.1.2. Đảm bảo mức điện điện áp cho phép
Khi có điện chạy trong dây dẫn thì bao giờ cũng có điện áp rơi, cho nên điện áp
ở từng điểm khác nhau trên lƣới không giống nhau. Tất cả các thiết bị tiêu thụ điện
đều đƣợc chế tạo để làm việc tối ƣu với một điện áp đặt nhất định, nếu điện áp đặt trên
đầu cực của thiết bị điện khác trị số định mức sẽ làm cho tình trạng làm việc của
chúng xấu đi, ví dụ:
1) Đèn thắp sáng (sợi nung)
Khi điện áp đặt U = Un - 5%Un thì quang thông giảm đi tới 18%. Nếu điện áp
giảm đi 10% thì quang thông giảm tới 30%.
Khi điện áp đặt tăng lên 5% so với điện áp danh định thì tuổi thọ của bóng đèn
bị giảm đi một nửa, nếu tăng lên 10% thì bị giảm đi còn dƣới 1/3 ...
2) Các đồ điện gia dụng Các đồ điện gia dụng nhƣ bếp điện, bàn là điện, lò nuớng …. Vì có: P = RI2 = U2/R nên khi điện áp u giảm đi nhiều, thì kết quả phải làm việc mất nhiều thời gian
hơn, tổn thất cũng vì thế mà tăng.
3) Các loại động cơ điện
Là các thiết bị chủ yếu trong các xí nghiệp công nghiệp, mômen quay M của
các động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phƣơng điện áp đặt vào đầu cực của chúng.
Nếu U giảm thì M giảm rất nhanh. Giả sử khi điện áp đặt vào động cơ U = Un ta có
tuơng ứng Mn = 100%, nhƣng khi điện áp đặt U = 90%Un thì mômen quay M =
81%Mn. Nếu U đặt giảm quá nhiều, động cơ có thể bị ngừng quay, hoặc không thể
khởi động đƣợc. Mômen quay của các động cơ không đủ có thể gây ra hỏng sản phẩm
hoặc làm giảm chất lƣợng sản phẩm.
Khi các động cơ đầy tải mà điện áp đặt vào đầu cực của động cơ tăng 10%
trong một thời gian dài thì vật liệu cách điện trong động cơ mau hỏng vì nhiệt độ dây
quấn và lõi thép tăng cao, khi đó tuổi thọ của động cơ chỉ còn một nửa.
11
Vì các lý do trên, việc đảm bảo điện áp ở mức cho phép là một chỉ tiêu kỹ thuật
rất quan trọng. Trên thực tế không thể nào giữ đƣợc điện áp đặt vào đầu cực của các
thiết bị điện cố định bằng điện áp định mức mà chỉ có thể đảm bảo trị số điện áp thay
đổi trong một phạm vi nhất định theo tiêu chuẩn kỹ thuật đã cho phép mà thôi, thông
thuờng điện áp đặt cho phép dao động ±5%
Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lƣới điện:
(1.9)
U là điện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng điện, ΔV phải thỏa mãn điều kiện
sau: ΔV- ≤ ΔV ≤ ΔV+
ΔV- và ΔV+ là giới hạn dƣới và giới hạn trên của đồ lệch điện áp.
- Ở nuớc ta, theo “Quy phạm trang bị điện” độ lệch điện áp cho phép trên phụ
tải là:
+ Đối với động cơ điện: ΔV = (- 5 ÷ 10) %
+ Đối với các thiết bị chiếu sáng: ΔV = (- 2,5 ÷ 5) %
+ Đối với các thiết bị khác: ΔV = ± 5 %
Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn điện áp quan trọng nhất ảnh huởng lớn đến giá
thành hệ thống điện.
Để điện áp đặt vào phụ tải hoàn toàn đúng với điện áp định mức của phụ tải yêu
cầu là một việc làm rất khó khăn, thực tế không thể thực hiện đƣợc, vì điện áp đặt tại các
đầu cực của thiết bị điện phụ thuộc vào tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp trong quá trình
truyền tải điện năng phụ thuộc vào thông số của mạng và chế độ vận hành của phụ tải.
(1.10)
Từ biểu thức trên ta thấy:
- ΔU phụ thuộc vào R, X của đƣờng dây, khi đóng hay cắt đƣờng dây thì R và
X sẽ thay đổi.
- P và Q là công suất của phụ tải, chúng luôn luôn thay đổi theo thời gian không
theo một quy luật nhất định nào.
- Nếu là mạng điện địa phƣơng, tiết diện dây dẫn nhỏ, điện áp thấp, tức là R >
12
X, nên công suất tác dụng P sẽ có ảnh hƣởng nhiều đến trị số ΔU
- Nếu là mạng điện khu vực, công suất truyền tải lớn, tiết diện dây dẫn lớn, điện
áp cao, tức là X > R nên CSPK sẽ ảnh hƣởng nhiều đến ΔU.
Tóm lại nếu thay đổi P và Q truyền tải trên đƣờng dây thì tổn thất điện áp trên
đƣờng dây cũng thay đổi. Nhƣng CSTD P chỉ có thể do máy phát điện phát ra và
truyền đến hộ tiêu thụ nhiều hay ít do phụ tải yêu cầu, ta không thể tùy ý thay đổi
đƣợc, vậy chỉ còn cách thay đổi CSPK Q chạy trên đƣờng dây để thay đổi tổn thất điện
áp ΔU, nghĩa là điều chỉnh đƣợc điện áp tại phụ tải.
Có thể thay đổi sự phân bổ CSPK trên lƣới, bằng cách đặt các máy bù đồng bộ
hay tụ điện tĩnh, và cũng có thể thực hiện đƣợc bằng cách phân bổ lại CSPK phát ra
giữa các nhà máy điện trong hệ thống.
1.4.1.3. Giảm tổn thất công suất đến giới hạn cho phép
Ta có công thức tính toán tổn thất công suất:
(1.11)
(1.12)
Từ công thức trên ta thấy rằng nếu nâng cao điện áp vận hành của mạng điện
thì ΔP và ΔA sẽ giảm. Nhƣng các phụ tải thì có một mức điện áp nhất định do đó phải
làm sao đƣa điện áp lên cao mà vẫn giữa đƣợc điện áp ở phụ tải là không đổi.
Tổn thất ΔP tỷ lệ nghịch với U2 do đó nếu tăng U thì ΔP giảm khá nhanh, chính
vì vậy càng nâng cao điện áp của mạng thì càng giảm đƣợc tổn thất.
Nếu điện áp của mạng so với điện áp cũ cao hơn đƣợc a% thì tổn thất công suất
sẽ giảm một lƣợng ΔP bằng:
(1.13)
Ví dụ nếu điện áp tăng đƣơc a% = 5% thì tổn thất công suất trong mạng sẽ giảm
đƣợc 9%, điều đó rất quan trọng và nhiều ý nghĩa.
13
Muốn nâng cao điện áp vận hành có nhiều Phƣơng pháp:
- Thay đổi đầu phân áp của máy biến áp.
- Nâng cao điện áp của máy phát điện
- Làm giảm tổn thất điện áp bằng các thiết bị bù.
Phƣơng pháp thứ hai rất ít dùng, vì ràng buộc về điện áp cực đại đối với lƣới
điện.
Từ công thức ta cũng thấy nếu giảm Q thì ΔP và ΔA sẽ giảm từ đó một trong
những biện pháp hiệu quả làm giảm tổn thất công suất là bù công suất phản kháng.
1.4.2. Tiêu chí kinh tế
Trong những năm gần đây, ngƣời ta rất quan tâm đến việc tăng cƣờng sự hoạt
động của hệ thống điện nhƣ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tìm cách sử dụng tốt hơn
các thiết bị sẵn có trên lƣới điện để hạn chế mua thiết bị mới.
Khi thực hiện bù kinh tế ngƣời ta tính toán để đạt đƣợc các lợi ích, nếu lợi ích
thu đƣợc cho việc lắp đặt thiết bị bù lớn hơn chi phí lắp đặt thì việc bù kinh tế sẽ đƣợc
thực hiện.
1) Lợi ích khi đặt bù
- Giảm đƣợc công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ max của hệ thống điện, do đó
giảm đƣợc dự trữ công suất tác dụng (hoặc là tăng độ tin cậy của HTĐ).
- Giảm nhẹ tải của MBA trung gian và đƣờng trục trung áp do giảm đƣợc yêu
cầu CSPK.
- Giảm đƣợc tổn thất điện năng
- Cải thiện đƣợc chất lƣợng điện áp trong lƣới phân phối.
2) Chi phí khi đặt bù
-Vốn đầu tƣ và chi phí vận hành cho trạm bù.
-Tổn thất điện năng trong tụ bù.
Trong đó vốn đầu tƣ là thành phần chủ yếu của chi phí tổng.
Khi đặt tụ bù còn có nguy cơ quá áp khi phụ tải min hoặc không tải và nguy cơ
xảy ra cộng hƣởng và tự kích thích ở phụ tải. Các nguy cơ này ảnh hƣởng đến vị trí và
công suất bù.
Giải bài toán bù CSPK là xác định: số lƣợng trạm bù, vị trí đặt của chúng trên
14
lƣới phân phối, công suất bù ở mỗi trạm và chế độ làm việc của tụ bù sao cho đạt hiệu
quả kinh tế cao nhất, nói cách khác là làm sao cho hàm mục tiêu theo chi phí đạt giá trị
min.
Có hai cách đặt bù:
Cách 1: Bù tập trung ở một số điểm trên trục chính trung áp.
Cách 2: Bù phân tán ở các trạm phân phối hạ áp.
Bù theo cách 1 công suất bù có thể lớn, dễ thực hiện việc điều khiển, giá thành
đơn vị bù rẻ, việc quản lý và vận hành dễ dàng.
Bù theo cách 2 giảm đƣợc tổn thất công suất và tổn thất điện năng nhiều hơn vì
bù sâu hơn. Nhƣng bù quá gần phụ tải nên nguy cơ cộng hƣởng và tụ kích thích ở phụ
tải cao, để giảm nguy cơ này phải hạn chế công suất bù sao cho ở chế độ min công
suất bù không lớn hơn yêu cầu của phụ tải. Nếu bù nhiều hơn thì phải cắt một phần bù
ở chế độ min. Để có thể thực hiện hiệu quả phải có hệ thống điều khiển tự động hoặc
điều khiển từ xa, việc này làm tăng thêm chi phí cho các trạm bù.
Nhƣ vậy trƣớc khi lập bài toán bù, ngƣời ta thiết kế hệ thống bù phải dựa chọn
trƣớc cách đặt bù và cách điều khiển tụ bù rồi mới lập bài toán đế tìm số lƣợng trạm
bù, vị trí đặt và công suất mỗi trạm.
Hàm mục tiêu của bài toán bù là tổng đại số của các yếu tố lợi ích và chi phí nói
trên đã đƣợc lƣợng hóa về một thứ nguyên chung là tiền. Các yếu tố không thể lƣợng
hóa đƣợc và các tiêu chuẩn kỹ thuật thì đƣợc thể hiện bằng các ràng buộc và hạn chế.
Để giải bài toán bù cần biết rõ cấu trúc của lƣới phân phối, đồ thị phụ tải phản
kháng của các trạm phân phối hay ít nhất cũng phải biết hệ số sử dụng CSPK của chúng.
Phải biết giá cả và các hệ số kinh tế khác, loại và đặc tính kỹ thuật, kinh tế của tụ bù. Nếu
tính bù theo độ tăng trƣởng của phụ tải thì phải biết hệ số tăng trƣởng phụ tải hàng năm.
Mặc dù các phƣơng pháp giải có khác nhau, nhƣng các mô hình đều có một
hàm mục tiêu chung là chi phí cho bù nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo các điều kiện kỹ
thuật của lƣới điện, điện áp trên mọi nút của hệ thống phải nằm trong giới hạn cho
phép nguy cơ mất ổn định điện áp đến mức thấp nhất và làm sao cho tổn thất công suất
là thấp nhất.
Cũng cần nhấn mạnh bù kinh tế không thể tách rời hoàn toàn bù kỹ thuật. Vì bù
15
kinh tế làm giảm nhẹ bù kỹ thuật. Phải kết hợp hai loại bù này hợp lý tạo thành một
thể thống nhất có lợi cho hệ thống.
1.5. Sơ đồ đấu nối tụ và phƣơng thức điều khiển tụ bù
1.5.1. Sơ đồ đấu nối tụ bù tĩnh
1.5.1.1. Nối tụ điện theo sơ đồ hình tam giác (Δ), sơ đồ nối dây của tụ nhƣ hình
vẽ 1.4
Hình 1.4 Tụ đấu tam giác
Quan hệ dòng và áp:
Dung lƣợng phát ra của tụ:
(1.14)
Với:
Do đó:
(Var) (1.15)
Từ biểu thức (1.11) ta tính đƣợc dung lƣợng của tụ:
(F) (1.16)
Trong đó: Ud là điện áp dây, V; Qbu là CSPK tụ phát ra, VAR.
16
1.5.1.2. Nối tụ điện theo sơ đồ hình sao (Y), sơ đồ nối dây của tụ nhƣ hình vẽ
1.5
Hình 1.5 Tụ đấu sao
Quan hệ dòng và áp:
Dung lƣợng phát ra của tụ:
(1.17)
Dung lƣợng của tụ:
(F) (1.18)
So sánh 2 biểu thức (1.16) và (1.18) ta thấy rằng cùng một dung lƣợng bù Qbu,
tụ điện nối theo hình tam giác thì điện dung của tụ nhỏ hơn 3 lần so với tụ điện nối
theo hình sao.
1.5.1.3. Các kiểu đấu nối bộ tụ điện ba pha
Bộ tụ điện ba trên xuất tuyến phân phối có thể đƣợc đấu nối Δ, Y0 hay Y.
Kiểu đấu nối đƣợc sử dụng phụ thuộc vào:
+ Kiểu nối đất trung điểm của hệ thống: Ví dụ nhƣ hệ thống nối đất hay cách
điện.
+ Các yêu cầu về cầu chảy bảo vệ
+ Vị trí lắp đặt bộ tụ điện
17
+ Các quan tâm về nhiễu điện thoại
Điều kiện cộng huởng có thể xảy ra trong các bộ tụ điện đƣợc đấu nối Δ và Y
(trung tính thả nổi), khi có một hoặc hai đƣờng dây bị sự cố hở mạch xảy ra về phía
nguồn của bộ tụ điện và bộ tụ điện này vẫn còn điện áp trên pha hở mạch, mạch này
đƣợc cung cấp trở lại bằng các máy biến áp nào đó về phía phụ tải của dây dẫn hở
ngang qua tụ điện nối tiếp. Kết quả là ở điều kiện này máy biến áp phân phối đơn pha
trên hệ thống bốn dây có thể bị hƣ hỏng. Do vậy tụ điện nối Y không đƣợc dùng trong
các điều kiện sau đây:
- Trên các xuất tuyến với phụ tải nhẹ có cực tiểu của mỗi pha phía trƣớc tụ
không vƣợt quá 150% dung lƣợng mỗi pha của bộ tụ điện
- Trên các xuất tuyến có các máy cắt đơn pha sử dụng ở phía nguồn cung cấp
- Đối với các bộ tụ điện cố định
- Trên các phân đoạn, ở phía trƣớc cầu chì phân đoạn hay các thiết bị cắt đơn
pha
- Trên các xuất tuyến có sự chuyển tải công suất đột xuất
Tuy nhiên các bộ tụ điện nối Y sẽ đƣợc sử dụng nếu có một hay các điều kiện
dƣới đây:
- Các dòng điện hài bậc cao trong trung tính máy biến áp của trạm đƣợc loại bỏ
- Các nhiễu điện thoại có thể đƣợc giảm tối thiểu
- Việc lắp đặt bộ tụ điện có thể đƣợc thực hiện với các thiết bị đóng cắt bằng
hai thiết bị đơn pha hơn là với các thiết bị đóng cắt bằng ba thiết bị đơn pha
Thông thƣờng các bộ tụ điện nối Y0 chỉ đƣợc sử dụng trên các hệ thống sơ cấp
ba pha bốn dây. Ngoài ra nếu một bộ tụ điện nối Y0 đƣợc sử dụng trên hệ thống ba pha
ba dây không nối đất (nối Y hay Δ), nó cung cấp nguồn dòng đất có thể gây nhiễu cho
các rơle cảm ứng dòng rò.
1.5.2. Sơ đồ nối dây và điện trở phóng điện
1.5.2.1. Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao
Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao đƣợc trình bày trên hình 1.6. Vì tụ điện
điện áp cao là loại một pha nên chúng đƣợc nối lại với nhau thành hình tam giác, mỗi
pha có cầu chì bảo vệ riêng, khi cầu chì một pha nào đó bị đứt, tụ điện ở hai pha còn
18
lại vẫn tiếp tục làm việc.
Hình 1.6 Sơ đồ nối dây Hình 1.7 Sơ đồ đấu dây của tụ điện điện
của tụ điện điện áp cao áp cao bù riêng cho động cơ
Thiết bị đóng cắt cho nhóm tụ điện có thể là máy cắt (hình 1.6a) hoặc máy cắt
phụ tải có kèm theo cầu chì (hình 1.6b). Để đo lƣờng và bảo vệ ngƣời ta đặt các máy
biến dòng BI và máy biến điện áp BU. Máy biến điện áp BU ngoài nhiệm vụ đo lƣờng
và bảo vệ nói trên còn đƣợc dùng làm điện trở phóng điện cho tụ điện khi nó đƣợc cắt
ra khỏi mạng. Vì vậy BU phải đƣợc nối vào phía dƣới các thiết bị đóng cắt và ở ngay
đầu cực của nhóm tụ điện.
Trong trƣờng hợp tụ điện bù riêng cho động cơ hoặc máy biến áp thì không
phải dùng BU để làm điện trở phóng điện, mà có thể dùng ngay cuộn dây stato của
động cơ hoặc cuộn sơ cấp của máy biến áp để làm điện trở phóng điện (hình 1.7a,b).
1.5.2.2. Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp thấp
Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp thấp đƣợc trình bày trên hình 1.8.
Thiết bị đóng cắt và bảo vệ có thể là cầu dao và cầu chì, áptômát hoặc công tắc
tơ và cầu chì. Tụ điện điện áp thấp là loại tụ điện ba pha, các phần tử đã nối sẵn thành
hình tam giác ở phía trong.
Đối với tụ điện điện áp thấp, ngƣời ta thƣờng dùng bóng đèn dây tóc công suất
khoảng 15 – 40W để làm điện trở phóng điện cho tụ điện.
Dùng bóng đèn có ƣu điểm ở chỗ: Khi điện áp dƣ của tụ điện phóng hết thì đèn
tắt, do đó dễ theo dõi, nhƣng cần chú ý kiểm tra, tránh trƣờng hợp đèn hỏng không chỉ
thị đƣợc.
19
Hình 1.8 Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp thấp
Điện trở phóng điện của tụ điện phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
- Giảm nhanh điện áp dƣ trên tụ điện để đảm bảo an toàn cho ngƣời vận hành,
ngƣời ta quy định sau 30 phút điện áp trên tụ điện phải giảm xuống dƣới 65V.
- Ở trạng thái làm việc bình thƣờng tổn thất CSTD trên điện trở phóng điện so
với dung lƣợng của tụ điện không vƣợt quá trị số 1 W/kVAr.
- Dòng phóng điện không đƣợc lớn quá.
Điện trở phóng điện đƣợc tính theo công thức sau đây:
(Ω) (1.19)
Trong đó: Q - dung lƣợng của tụ điện kVAr
Upha - điện áp pha của mạng kV
Để có thể sẵn sàng làm việc ngay sau khi tụ điện đƣợc cắt ra khỏi mạng, điện
trở phóng điện phải đƣợc nối phía dƣới các thiết bị đóng cắt và ở ngay đầu cực của
nhóm tụ điện. Các bóng đèn làm điện trở phóng điện có thể đƣợc nối theo hình sao
hoặc tam giác. Cách nối tam giác có ƣu điểm hơn vì khi một pha của điện trở phóng
điện bị đứt thì ba pha của tụ điện vẫn có thể phóng điện qua hai pha còn lại của điện
trở.
20
Dòng điện định mức của dây chảy bảo vệ cho tụ điện không vƣợt quá 110%
dòng điện định mức của nhóm tụ điện. Thiết bị bảo vệ quá dòng điện không đƣợc
chỉnh định quá 120% dòng điện định mức của nhóm tụ điện.
1.5.2.3. Bù riêng
Bù riêng nên đƣợc xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kể so với mạng điện.
Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm ( chủ
yếu là các động cơ ).
Bộ tụ định mức ( kVAr) đến khoảng 25% giá trị công suất động cơ. Bù bổ sung
tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.
Ƣu điểm : Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr)
Giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
Giảm kích thƣớc và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.
Nhận xét : Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong
mạng điện.
1.5.2.4. Bù nhóm
Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời
gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau.
Bộ tụ đƣợc đấu vào tủ phân phối khu vực. Hiệu quả do bù nhóm mang lại cho
dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ khu vực có đặt tụ đƣợc thể hiện rõ
nhất.
Ƣu điểm:
- Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
- Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
- Kích thƣớc dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng
dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
Nhận xét:
- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối
khu vực.
- Vì lý do này mà kích thƣớc và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không
đƣợc cải thiện với chế độ bù nhóm.
21
- Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dƣ và kèm
theo hiện tƣợng quá điện áp.
- Tụ bù đƣợc nối vào thanh góp cung cấp của lƣới điện phân phối, ví dụ có một
số lớn động cơ nhỏ làm việc liên tục hoặc gián đoạn (hình 1.9).
Hình 1.9 Bù nhóm
1.5.2.5. Bù tập trung
Đƣợc áp dụng cho tải ổn định và liên tục.
Bộ tụ đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và đƣợc đóng trong thời
gian tải hoạt động.
Trong các TBA tƣơng đối lớn, nhiều phụ tải công suất nhỏ và trung bình (nhƣ
các động cơ...) thƣờng không làm việc đồng thời, thì các tụ
bù đƣợc nối tập trung ở thanh góp chính (hình 1.10)
Bảo vệ ngắn mạch bao gồm cầu chì cho mỗi tụ điện
nếu cần. Các máy biến điện áp cần nối hình V để phóng điện
sau khi cắt tụ.
Bù tập trung có thể áp dụng cho mọi cấp điện áp
Hình 1.10 Bù tập trung
Ƣu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
22
- Làm giảm công suất biểu kiến.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ
tải cần thiết.
Nhận xét:
- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ
thế.
- Vì lý do này kích cỡ dây dẫn, công suất tổn hao không đƣợc cải thiện ở chế độ
bù tập trung.
1.5.3. Nguyên lý điều khiển các thiết bị bù sử dụng tụ điện tĩnh
1.5.3.1. Cơ sở điều khiển
Quá trình đóng cắt các tụ điện có thể thực
hiện bằng cách điều khiển bằng tay hay tự động
bằng cách sử dụng một số kiểu điều khiển thông
minh.
- Điều khiển bằng tay (tại vị trí lắp đặt
hay điều khiển từ xa) có thể áp dụng cho các
trạm biến áp phân phối.
Hình 1.11 Sự phân bố CSPK theo thời gian
- Điều khiển thông minh đƣợc sử dụng trong các kiểu điều khiển tự động bao
gồm: Đóng cắt theo thời gian, điện áp, dòng điện, điện áp - thời gian, điện áp - dòng
điện, nhiệt độ.
Các loại điều khiển tự động phổ thông nhất là: Điều khiển theo thời gian, điện
áp, điện áp - dòng. Điều khiển đóng cắt theo thời gian là loại ít tốn kém nhất, một số tổ
hợp của các điều khiển này cũng đƣợc dùng để phân bố một cách gần đúng biểu đồ
của công suất phản kháng nhƣ hình 1.11.
1.5.3.2. Điều chỉnh dung lượng bù
Ứng với mỗi trị số phụ tải Q có một dung lƣợng bù tối ƣu. Vì vậy cần phải điều
chỉnh dung lƣợng bù của tụ điện cho phù hợp với phụ tải phản kháng để đạt đƣợc hiệu
quả kinh tế cao nhất. Song vì phụ tải luôn luôn biến đổi và các tụ điện đã đƣợc chế tạo
sẵn thành các phần tử có dung lƣợng nhất định nên việc điều chỉnh liên tục dung lƣợng
23
bù là điều khó thực hiện đƣợc. Trong thực tế, ngƣời ta chia tụ điện thành nhiều nhóm
nhỏ và tùy theo sự biến đổi của phụ tải mà cho nhiều hay ít nhóm làm việc.
Vi dụ. Có đồ thị phủ tải phản kháng hàng ngày nhƣ ở hình 1.12. Đồ thị đó đại
thể có thể chia làm hai phần: phần phụ tải lớn (trong quãng thời gian t1) và phần phụ tải bé (quãng thời gian còn lại)
Hình 1.12 Điều chỉnh dung lƣợng bù.
Vì vậy chúng ta chia tụ điện thành hai nhóm, mỗi nhóm có dung lƣợng Qbù/2. Ta cho một nhóm làm việc suốt 24 giờ, gọi là nhóm tụ bù nền. Nhóm còn lại chỉ làm
việc trong quãng thời gian t1 có phụ tải lớn mà thôi
Việc điều chỉnh dung lƣợng bù nhảy cấp nhƣ vậy có khuyết điểm là sẽ có
những vùng bù thừa (phần gạch ngang trên hình vẽ) và những vùng bù thiếu (phần
gạch dọc trên hình vẽ). Muốn giảm phần bù thừa, bù thiếu ta phải phân tụ điện ra
thành nhiều nhóm nhỏ, song nhƣ vậy sẽ tổn nhiều thiết bị đóng cắt, đo lƣờng, bảo vệ
và việc điều chỉnh dung lƣợng bù phức tạp lên. Vì vậy việc phân nhóm tụ điện phải
căn cứ vào tình hình cụ thể của phụ tải và dựa trên cơ sở các tính toán so sánh kinh tế
kỹ thuật.
Ngƣời ta quy định rằng: nếu dùng máy cắt dầu để đóng cắt và bảo vệ một nhóm
tụ điện thì dung lƣợng của nhóm không nên nhỏ hơn 400kVAr. Ở mạng điện áp cao
nếu dung lƣợng bù của một nhánh nhỏ hơn 100 kVAr, ở mạng điện áp thấp nếu dung
lƣợng bù của một nhánh nhỏ hơn 30 kVAr thì không nên đặt tụ điện ở nhánh đó, mà
nên chuyển sang các nhánh lân cận.
Việc điều chỉnh dung lƣợng bù của tụ điện có thể đƣợc thực hiện bằng tay hoặc
tự động.
Việc điều chỉnh tự động dung lƣợng bù của tụ điện thuờng chỉ đƣợc đặt ra trong
trƣờng hợp bù tập trung với dung lƣợng lớn. Có bốn cách tự động điều chỉnh dung
lƣợng bù: điều chỉnh dung lƣợng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian, theo dòng
24
điện phụ tải và theo huớng đi của CSPK. Điều chỉnh dung lƣợng bù theo điện áp và
thời gian hay đƣợc dùng hơn cả.
a) Điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện theo điện áp
Căn cứ vào điện áp trên thanh cái của trạm biến áp đế tiến hành điều chỉnh tự
động dung lƣợng bù. Nếu điện áp của mạng sụt xuống dƣới định mức, có nghĩa là
mạng thiếu công suất phản kháng, thì cần phải đóng thêm tụ điện vào làm việc. Nguợc
lại khi điện áp quá giá trị định mức thì cần cắt bớt tụ điện, vì lúc này mạng thừa công
suất phản kháng. Phƣơng pháp điều chỉnh tự động dung lƣợng bù theo điện áp vừa giải
quyết đƣợc yêu cầu bù CSPK, nâng cao hệ số công suất cosφ vừa có tác dụng ổn định
điện áp nên đƣợc dùng phổ biến.
b) Điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian
Căn cứ vào sự biến đổi của phụ tải phản kháng trong một ngày đêm mà ngƣời
ta đóng hoặc cắt bớt tụ điện. Phƣơng pháp này đƣợc dùng khi đồ thị phụ tải phản
kháng hàng ngày biến đổi theo một quy luật tƣơng đối ổn định và ngƣời vận hành nắm
vững đồ thị đó.
Kết luận
Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và phân tích chúng ta thấy đƣợc rằng:
CSPK là một phần không thể thiếu của máy biến áp, các thiết bị điện nhƣ động
cơ điện, đèn huỳnh quang... Tuy nhiên do truyền tải trên đƣờng dây lại gây ảnh hƣởng
đến tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, làm tăng công suất truyền tải dẫn đến tăng chi
phí xây lắp..., vì vậy phải có những biện pháp để giảm lƣợng công suất này. Một trong
những biện pháp đơn giản và hiệu quả nhất đó là bù CSPK, sau khi bù sẽ làm cải thiện
đƣợc các nhƣợc điểm trên.
Việc bù CSPK có thể đƣợc thực hiện bằng các nguồn bù khác nhau, tuy nhiên
qua phân tích và với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật thì việc sử dụng tụ bù tĩnh là
hiệu quả hơn, vì vậy mà nó đƣợc ứng dụng rộng rãi.
Khi tiến hành bù CSPK có thể phân chia thành 2 chỉ tiêu bù: bù theo kỹ thuật
tức là nhằm nâng cao điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Và bù kinh tế nhằm giảm
tổn thất điện năng trên đƣờng dây từ đó sẽ đƣa đến lợi ích kinh tế. Tuy nhiên trong quá
trình thực hiện bù, không thể tách bạch 2 phƣơng pháp này mà nó hỗ trợ lẫn nhau.
25
CHƢƠNG 2 - ẢNH HƢỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ, CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN BÙ TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.1. Ảnh huởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế
2.1.1. Đặt vấn đề
Nhƣ ta đã biết hầu hết các thiết bị sử dụng điện điều tiêu thụ công suất tác dụng
P và công suất phản kháng Q.
Hệ số công suất cosφ của phụ tải thấp, nhƣ vậy đƣờng dây của mạng điện phải
truyền tải một lƣợng CSPK Q khá lớn, tạo nên những tổn thất đáng kể về công suất tác
dụng và phản kháng.
Ví dụ, mạng điện (hình 2.1), với phụ tải là P + jQ thì tổn thất trong mạng sẽ là:
(2.1)
(2.2)
Nếu bây giờ ngay tại phụ tải đó ta đặt tụ điện tĩnh hay máy bù đồng bộ để phát
ra một trị số CSPK là Qbu cung cấp ngay cho phụ tải đó (hình 2.1b). khi đó hệ số công
suất cosφ sẽ tăng lên:
(2.3)
Lƣợng CSPK cần truyền tải trên đƣờng dây sẽ giảm bằng (Q - Qbu ) và do đó
ΔP và ΔQ cũng giảm xuống.
(2.4)
(2.5)
26
Hình 2.1. Sơ đồ mạch tải điện
a) Khi chƣa đặt thiết bị bù b) Khi có bù bằng tụ điện tĩnh tại phụ tải
Sau khi có bù tại phụ tải thì cosφ của đƣờng dây (chứ không phải cosφ của phụ
tải) đã đƣợc nâng cao, nhìn trên hình vẽ ta thấy nếu đặt tụ bù ngay tại nguồn cung cấp
thì tác dụng làm giảm tổn thất điện năng không còn nữa. Thƣờng trong hệ thống nên
đƣa cosφ của mạng khoảng (0,92 ÷ 0,95). Cũng không nên đƣa cosφ lên quá 0,95 vì
khi đó tổn thất công suất chủ yếu là công suất tác dụng P chứ không phải công suất
phản kháng Q, nếu nâng cosφ lên nữa không kinh tế do ΔP và ΔA giảm đƣợc ít, mặt
khác khi phụ tải dao động làm P và Q giảm có thể gây ra hiện tƣợng quá bù.
Trong thực tế, đế giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên lƣới, ngƣời
ta thƣờng áp dụng một phƣơng pháp rẻ tiền nhƣng rất hiệu quả là đặt các thiết bị bù
CSPK tại các phụ tải. Tức là làm tăng hệ số cosφ của đƣờng dây lên, khi đó lƣợng
CSPK Q cần phải truyền tải trên đƣờng dây sẽ đƣợc giảm xuống. Điều này có những
ảnh hƣởng rất quan trọng đến các thông số thiết kế của lƣới điện.
2.1.2. Các ảnh hưởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế của mạng điện
Sau khi đặt thiết bị bù, hệ số công suất của mạng đƣợc nâng cao mang lại
những ƣu điểm sau:
2.1.2.1. Giảm ΔP và ΔA
Ta có (2.6)
Vậy ΔP tỷ lệ với (cosφ)2 khi cosφ tăng lên thì ΔP giảm đi rõ rệt.
2.1.2.2. Giảm tiết diện của dây dẫn trong mạng điện
Công suất toàn phần truyền tải trên đƣờng dây là:
(2.7)
27
Sau khi có đặt thiết bị bù công suất truyền tải trên đƣờng dây đó sẽ bằng:
(2.8)
(2.9) Khi đó:
Mức độ giảm nhiều hay ít là do trị số Qbu lớn hay nhỏ, công suất toàn phần
giảm tới mức nào đó thì có thể chọn dây có tiết diện nhỏ hơn.
Tiết diện dây dẫn đƣợc chọn trong tính toán thiết kế để truyền tải một lƣợng
công suất tác dụng cho trƣớc giảm xuống rất có lợi về việc giảm vốn đầu tƣ, cụ thể
nhƣ sau:
1) Tiết kiệm khối lượng kim loại màu:
Dây dẫn sử dụng trên lƣới trung áp chủ yếu là dây nhôm có lõi thép, dây dẫn sử
dụng trên lƣới hạ áp chủ yếu là dây nhôm, dây đồng đều là những kim loại rất đắt tiền,
việc giảm đƣợc khối lƣợng dây dẫn trong thiết kế dẫn đến giảm đƣợc đáng kể tổng
mức đầu tƣ trong xây dựng.
2) Giảm được các thông số kết cẩu của đường dây:
a) Cột điên:
Dây dẫn và dây chống sét chịu những tải trọng cơ giới chủ yếu sau đây:
- Tải trọng do trọng lƣợng bản thân dây
- Tải trọng do gió thối lên dây trong khoảng cột
- Tải trọng do dãn nở nhiệt
Trong tính toán cơ lý đƣờng dây, thƣờng dùng khái niệm tỷ tải. Tỷ tải là phụ tải cơ giới tác động lên độ dài một mét dây dẫn có tiết diện 1mm2, đơn vị của tỷ tải là N/ mm2 .Với các dây dẫn có tiết diện khác nhau thì tỷ tải sẽ khác nhau tùy theo tiết diện
dây dẫn (xét trong cùng một điều kiện về nhiệt độ, vận tốc gió...)
Trong tính toán thiết kế, phải lựa chọn đúng loại cột (chủng loại, kiểu dáng, độ
cao, độ bền) cho từng tuyến đƣờng dây và cho từng vị trí cột trên tuyến.
- Với cột trung gian cần tính toán kiểm tra trong trƣờng hợp làm việc bình
thƣờng (dây không đứt) trong điều kiện bão lớn.
28
- Với cột góc cần kiểm tra tính toán trong trƣờng hợp làm việc bình thƣờng, cột
bị kéo về một phía do sức kéo của dây dẫn hai nửa khoảng cột, mục đích kiểm tra xem
cột có cần đặt dây néo hay phải dùng cột kép hay không.
- Với cột cuối kiểm tra hai trƣờng hợp:
+ Trƣờng hợp làm việc bình thƣờng: Kiểm tra khả năng chịu uốn của cột khi bị
các dây kéo về một phía.
+ Trƣờng hợp bị đứt một dây ngoài cùng, dây ngoài cùng còn lại sẽ gây ra mô
men xoắn lớn nhất cho tiết diện đặt xà.
Việc bù CSPK đến một mức nào đó, đem lại kết quả có thể giảm tiết diện dây
dẫn, dẫn đến việc chọn các thông số cột giảm xuống, dẫn đến giảm giá thành.
b) Móng cột:
Móng cột trong hệ thống cấp điện từ 35kV trở xuống thƣờng dùng hai loại:
móng chống lật (cho tất cả các vị trí cột) và móng chống nhổ (cho dây néo).
Cùng một công dụng cột (đỡ thẳng, néo góc, néo vƣợt, néo cuối) nếu dây dẫn
nhỏ hơn đến một mức nào đó thì cũng có thể chọn đƣợc loại móng có kích thƣớc bé
hơn qua những tính toán cụ thể. Điều đó cũng ảnh hƣởng đến thông số thiết kế và
giảm giá thành.
c) Phụ kiện:
Với việc sử dụng dây dẫn nhỏ hơn, có thể việc chọn các phụ kiện nhƣ vòng treo
sứ, kẹp nối, kẹp hãm dây..., với khả năng chịu lực cho phép ít đi, dẫn tới giảm giá
thành.
Để dễ hình dung hiệu quả kinh tế của việc giảm tiết diện dây dẫn, ta có thể ví
dụ cụ thể sau:
Bảng 2.1. Giá thành đƣờng dây trên không 1 mạch điện áp 110kV (106 đ/km)
Dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240
Cột 168 224 280 336 392 444 BTLT
283 354 403 441 500 Cột thép 208
29
Khi nâng cao hệ số công suất cosφ, sự giảm bớt tiết diện dây dẫn kèm theo
đồng thời với việc giảm tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng:
(2.10)
Nếu tiết diện dây dẫn đƣợc chọn theo mật độ dòng điện kinh tế thì:
(2.11)
Thay trị số của F vào biểu thức trên ta có: (2.12)
Nhƣ vậy khi giảm bớt tiết diện F mà không giảm jkt, ΔP tỷ lệ nghịch với cosφ
chứ không phải với (cosφ)2 nhƣ lúc F vẫn giữ nguyên.
2.1.2.3. Giảm công suất của máy biến áp
Sau khi đặt thiết bị bù công suất toàn phần truyền tải qua MBA giảm xuống, khi
giảm xuống đến một trị số nào đó thì ta có thể chọn đƣợc MBA có công suất nhỏ hơn,
tiết diện đƣợc vốn đầu tƣ, nhƣ vậy rất có ý nghĩa khi tính toán về kinh tế. Góp phần
giảm tổng mức đầu tƣ xây dựng.
Việc chọn công suất định mức của MBA nhỏ đi cũng ảnh huởng tới các thông
số thiết kế khác nhƣ:
- Tính toán chọn máy cắt
- Tính chọn cầu chì cho máy cắt
- Thay đổi thông số chọn các BU & BI
- Thay đổi các thông số tính toán mạch bảo vệ rơle, đo luờng
- Thay đổi tiết diện các thanh cái
- Thay đổi trị số danh định của tủ điện ....
2.1.2.4. Tăng cường khả năng tải của mạng
Do sản xuất ngày càng phát triển lên phụ tải của các hộ tiêu thụ ngày càng tăng,
công suất truyền tải trong mạng ngày càng tăng lên. Đƣờng dây và trạm biến áp vận
hành với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thấp. Nếu đặt thiết bị bù thì sẽ giảm đƣợc CSPK Q
đồng thời có thể tăng đƣợc CSTD P truyền tải trên đƣờng dây, tức là đáp ứng đƣợc
30
nhu cầu ngày càng tăng công suất tác dụng của các hộ tiêu thụ điện. Vậy việc bổ sung
thiết bị bù sẽ làm tăng khả năng truyền tải của mạng.
2.2. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng
2.2.1. Lưới phân phối có một phụ tải
Xét lƣới phân phối theo hình 2.2 dƣới đây:
Hình 2.2. Phân tính các dung lƣợng bù
Chú thích:
+ Công suất phản kháng đi đến tải
+ Công suất phản kháng đi về phia nguồn
CSPK yêu cầu là Qmax, công suất bù là Qb đồ thị kéo dài của CSPK yêu cầu là
q(t), đồ thị kéo dài của CSPK sau khi bù là: qb(t) = q(t) - Qb
Trên hình 2.2b: qb1(t) ứng với Qb = Qmin
Trên hình 2.2c: qb2(t) ứng với Qb = Qtb
Trên hình 2.2d: qb3(t) ứng với Qb = Qmax
31
Từ các đồ thị kéo dài CSPK ta thấy: khi đặt bù đồ thị kéo dài CSPK mới có thể
nằm trên, nằm dƣới hoặc cắt trục hoành tùy thuộc vào độ lớn của công suất bù. CSPK
dƣơng có nghĩa là nó đi từ nguồn đến phụ tải còn âm có nghĩa là đi nguợc từ phụ tải về
nguồn. Dù đi theo huớng nào thì CSPK đều gây ra tổn thất, CSTD nhƣ nhau nếu độ
lớn nhƣ nhau.
Trong trƣờng hợp Qb = Qmin (hình 2.2b) thì trong các chế độ trừ chế độ min,
phụ tải phải nhận công suất từ nguồn, còn trong chế độ max chỉ giảm đƣợc lƣợng
CSPK ΔQ = Qmax - Qbu = Qmax - Qmin.
Trong trƣờng hợp Qbu = Qmax (hình 2.2d) thì trong các chế độ trừ chế độ max,
công suất bù thừa cho phụ tải và đi nguợc về nguồn. CSPK yêu cầu ở chế độ max
đƣợc triệt tiêu ở chế độ an toàn, có lợi ích lớn nhất về độ giảm yêu cầu CSPK và tổn
thất CSTD.
Về mặt tổn thất điện năng hai trƣờng hợp này hoàn toàn giống nhau, ta thấy đồ
thị CSPK của chúng có dạng giống nhau, chỉ nguợc dấu mà thôi.
Trong trƣờng hợp Qb = Qtb (hình 2.2.c), trong một nửa thời gian CSPK đi từ
nguồn đến phụ tải còn trong nửa thời gian còn lại CSPK của tụ bù đi nguợc về nguồn.
Yêu cầu CSPK không giảm đƣợc nhiều nhƣng đồ thị này cho tổn thất điện năng nhỏ
nhất, có nghĩa là độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất. Bởi vì tổn thất điện năng phụ
thuộc vào độ bằng phẳng của đồ thị CSPK, đồ thị càng bằng phẳng thì tổn thất điện
năng càng nhỏ (theo nguyên lý bình phƣơng tối thiểu).
Tóm lại, nếu cho phép bù không hạn chế thì:
- Qb = Qmax cho độ giảm tổn thất CSTD và độ giảm yêu cầu CSPK ở chế độ
max lớn nhất.
- Qb = Qtb cho độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất. Kết luận này là tổng quát
đúng cho mọi cấu trúc lƣới phân phối.
Nếu xét đồng thời cả hai yếu tố thì: công suất bù tối ƣu sẽ phải nằm đâu đó giữa
Qmax và Qtb
Các nhận xét trực quan trên đây sẽ đƣợc lƣợng hóa chính xác dƣới đây để phục
vụ cho giải các bài toán bù
32
Tổn thất CSTD do CSPK q(t) gây ra là: (kW, MVAr) (2.13)
Với U là điện áp định mức của lƣới điện sau khi bù.
(2.14)
Lợi ích về tổn thất CSTD sau khi bù chính là độ giảm tổn thất CSTD do bù:
(2.15)
Lợi ích do giảm tổn thất CSTD chỉ có ý nghĩa ở chế độ max của hệ thống khi
mà nguồn CSTD bị căng thẳng, lúc đó
(2.16) q(t) = Qmax và
Ta dễ nhận thấy DP sẽ lớn nhất khi Qb = Qmax
(2.17)
Độ giảm tổn thất điện năng trong khoảng thời gian xét T là tích phân của DP(t)
theo biểu thức (2.15) trong khoảng thời gian xét T:
(2.18)
Vì: và
Lấy đạo hàm của biểu thức (2.18) theo Qtb, đặt = 0 rồi giải ra đƣợc giá trị của
Qbu cho độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất:
(2.19)
(2.20) Rút ra: Qbu pt = Qtb khi đó:
Để có thể giải đƣợc bài toán bù, trƣớc hết phải tiến hành đo đạc đồ thị CSPK
trên lƣới phân phối dự định đặt bù để đảm bảo bù đem lại hiệu quả thực sự.
33
2.2.2. Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính
Xét lƣới phân phối theo hình 2.3:
Trong trƣờng hợp này, nảy sinh thêm vấn đề là địa điểm đặt bù nên ở đầu để
hiệu quả bù là lớn nhất. Còn vấn đề giá trị công suất bù đã đƣợc giải quyết ở mục trên
và vẫn đúng cho trƣờng hợp này.
Hình 2.3. Lƣới phân phối có phụ tải phân bố đều
Giải thiết rằng chỉ đặt bù tại một điểm và phải tìm điểm đặt bù tối ƣu sao cho
với công suất bù nhỏ nhất đạt hiệu quả lớn nhất.
Ta xét chế độ max:
Tổn thất công suất tác dụng trƣớc khi bù là: (2.21)
Ta đặt bù sao cho CSPK QN từ nguồn cung cấp cho đoạn lx (đoạn OB) còn tụ
bù cung cấp CSPK Qb cho đoạn còn lại là L - lx (đoạn BA) trên hình 2.3
(2.22) QN = lx.q0
(2.23) Qb = (L - lx).q0
Nhận thấy rằng muốn cho tổn thất CSTD và tổn thất điện năng sau khi bù là
nhỏ nhất thì trạm bù phải đặt ở chính giữa đoạn L - lx, CSPK của tụ sẽ chia đều về hai
phía, mỗi phía có độ dài (L- lx)/2 và CSPK Qb/2 (hình 2.3b). Vị trí đặt bù sẽ là:
(2.24)
Tổn thất CSTD trên đoạn lx sẽ là:
34
(2.25)
Tổn thất CSTD trên đoạn (L - lx ) sẽ là:
(2.26)
Tổng tổn thất CSTD sau khi bù là:
(2.27)
Độ giảm tổn thất CSTD do bù là
(2.28)
Lấy đạo hàm của DP theo lx rồi đặt bằng 0 và giải ra ta đƣợc lxop
(2.29)
Giải ra ta đƣợc: ; từ đây ta có vị trí bù tối ƣu
Nhƣ vậy muốn độ giảm tổn thất CSTD do bù lớn nhất, nguồn điện phải cung
cấp CSPK cho 1/3 độ dài lƣới điện, tụ bù cung cấp CSPK cho 2/3 còn lại và đặt ở vị trí
cách đầu lƣới điện . Từ đây cũng tính đƣợc công suất bù tối ƣu là 2/3 CSPK yêu
cầu.
2.3. Ảnh hƣởng của thiết bị bù đến chế độ điện áp của lƣới phân phối
2.3.1. Phân tích ảnh hưởng của thiết bị bù CSPK đối với chất lượng điện áp
2.3.1.1. Tác động quá độ trong quá trình đóng cắt tụ
1) Quá độ khi đóng điện vào trạm tụ làm việc độc lập
Khi đóng điện vào trạm tụ bù chênh lệch giữa điện áp tức thời của lƣới và của
tụ sẽ xuất hiện một xung dòng điện và xung điện áp có biên độ có thể rất lớn, phụ
thuộc vào thời điểm đóng điện. Giá trị của xung dòng điện và tần số dao động đƣợc
tính theo Biểu thức:
35
; (2.30)
Trong đó:
- Us : điện áp (pha) tức thời của hệ thống (kV)
- Uc : điện áp (pha) tức thời trên dàn tụ (kV)
- C : điện dung trạm tụ (F)
- L : điện cảm nguồn (H)
Kết quả thể hiện mô phỏng các quá trình quá độ cho trƣờng hợp điện áp lƣới
35kV, tổng trở hệ thống 5Ω, trạm tụ 200kVAr với điều kiện ban đầu: Uc(0) = 0 đƣợc
đóng vào các thời điểm khác nhau. Qua mô phỏng cho thấy dạng sóng của xung điện
áp và xung dòng qua tụ trong trƣờng hợp nguy hiểm nhất, biên độ xung điện áp và
xung dòng tính theo đơn vị tƣơng đối (p.u) ứng với các thời điểm đóng điện khác
nhau.
Qua các số liệu có thể thấy, ứng với trƣờng hợp Uc(0) = 0 - trƣờng hợp đóng
điện thực tế, khi toàn bộ điện áp trên tụ trƣớc khi đóng điện đã đƣợc xả qua các điện
trở phóng điện bên trong các đơn vị tụ thì quá điện áp có thể lên tới 1,8÷1,9 pu trong
khi xung dòng điện có thể lên tới 8,0 pu, khi đóng điện ở thời điểm điện áp lƣới và
điện áp trên tụ chênh lệch nhiều nhất (t = 5 ms)
2) Quá độ khi đóng điện vào trạm tụ làm việc song song
Khi đóng một trạm tụ vào lƣới đang có những trạm tụ khác làm việc. Kết quả
mô phỏng các quá trình quá độ cho trƣờng hợp điện áp lƣới là 35kV, tổng trở hệ thống
5Ω, trạm tụ 200kVAr đƣợc đóng song song với trạm tụ khác 200kVAr đang làm việc
trên lƣới, với điều kiện ban đầu uc(0) = 0 đƣợc đóng vào các thời điểm khác nhau. Qua
mô phỏng cho thấy dạng sóng của xung điện áp và xung dòng qua tụ trong trƣờng hợp
nguy hiểm nhất. Biên độ xung điện áp và xung dòng tính theo đơn vị tƣơng đối (p.u)
ứng với các thời điểm đóng điện khác nhau.
Quá điện áp có thể lên tới 1,5 pu, trong khi xung dòng điện lên đến 4,3 pu, khi
đóng điện ở thời điểm điện áp lƣới và điện áp trên tụ chênh lệch nhiều nhất (5ms).
36
3) Quá độ với hiện tượng phóng điện trước
Khi máy cắt đóng điện trạm tụ, hiện tƣợng phóng điện trƣớc có thể xuất hiện
trong buồng cắt, hồ quang phát sinh ngay trong cả trƣớc khi hai tiếp điểm tiếp xúc với
nhau. Dòng điện hồ quang có tần số rất cao nên khi đi qua giá trị 0 thì nó sẽ bị tắt và
điện áp trên tụ vẫn giữ nguyên giá trị mà nó nhận đƣợc ở lần phóng điện đầu tiên. Đến
khi tiếp điện đóng lại hoàn toàn, điện áp trên tụ mới bắt đầu giao động. Để mô phỏng
các quá trình xảy ra của hiện tƣợng phóng điện trƣớc, dùng ba tiếp điểm thể hiện ba
giai đoạn của hiện tƣợng xảy ra:
t1 : thời điểm đóng máy cắt
t2 : thời điểm xảy ra phóng điện
t3: thời điểm hai tiếp điểm tiếp xúc nhau
Kết quả thể hiện mô phỏng các quá trình quá độ cho trƣờng hợp điện áp lƣới
35kV, tổng trở hệ thống 5Ω, trạm tụ 200kVAr với điều kiện ban đầu: Uc(0) = 0 đƣợc
đóng vào các thời điểm khác nhau. Qua mô phỏng cho thấy dạng sóng của xung điện
áp và xung dòng qua tụ, với Uc(0) = 0. Quá điện áp có thể lên tới 3,7 pu, trong khi
xung dòng lên tới 20,7 pu, khi đóng điện ở thời điểm điện áp lƣới và điện áp trên tụ
chênh lệch nhiều nhất (t1 = 5ms).
4) Quá độ với hiện tượng phóng điện trở lại
Hiện tƣợng phóng điện trở lại xảy ra khi độ bền điện môi trong buồng cắt của
máy cắt thấp hơn so với tốc độ tăng của điện áp phụ hồi giữa hai điểm trong quá trình
cắt trạm tụ bù ra khoải lƣới. Kết quả mô phỏng cho thấy giữa nửa chu kỳ sau khi máy
cắt ngắt ra, điện áp phục hồi trên hai tiếp điểm lên đến hai lần điện áp (pha) của lƣới
và lên đến 5,67 pu, dòng xung có giá trị 14,93 pu.
Để mô phỏng các quá trình xảy ra của hiện tƣợng phóng điện trở lại sử dụng ba
tiếp điểm cho ba giai đoạn:
t1 : thời điểm ngắt máy cắt
t2 : thời điểm phóng điện trở lại
t3: thời điểm kết thúc quá trình phóng điện.
37
5) Quá độ trên lưới phân phối khi đóng trạm tụ bù
Các kết quả trên là cơ sở để tiến hành đánh giá tác động của việc đóng tụ bù
trên lƣới phân phối đến các phụ tải công nghiệp.
Các kết quả mô phỏng thể hiện dạng sóng quá độ điện áp tại trạm tụ bù phía
thanh cái, điểm nối chung, thanh cái hạ áp cấp điện cho các phụ tải công nghiệp là các
bộ biến tần thay đổi tốc độ động cơ theo kỹ thuật điều chế độ rộng xung PWM ASD
100 HP có cuộn kháng 3% và không có cuộn kháng cho trƣờng hợp PWM ASD 25
HP. Các xung quá điện áp này rõ ràng sẽ có các ảnh hƣởng tiêu cực đến chế độ làm
việc của các bộ PWM ASD, thậm chí có thể làm các thiết bị này dừng làm việc.
2.3.1.2. Ảnh hưởng cửa sóng hài lên các thiết bị điện
Sóng hài đƣợc đặc trƣng của dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp
cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC đƣợc đinh nghĩa là thành phần sin của
một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống.
(2.31) fh = h.fb
Trong đó: h là số nguyên dƣơng
Sóng hài làm méo dạng điện áp lƣới có thể do các nguyên nhân sau:
- Các tải công nghiệp: các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ
khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn...
- Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò
vi sóng...
Với nhiều biện pháp khác nhau, ngƣời ta có thể giảm một số sóng hài đến một
giá trị nhỏ không đáng kể, việc khử bỏ hoàn toàn chúng tất nhiên không thể hoàn toàn
thực hiện đƣợc.
Sóng hài gây nên sự gia tăng nhiệt độ trong thiết bị và ảnh hƣởng đến cách
điện. Trong các trƣờng hợp khắc nghiệt có thể làm hƣ hỏng hay giảm tuổi thọ các thiết
bị điện.
Những loại sóng này có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
Itổng=Im1.sinωt+ Im3.sin(3ωt-δ3)+ Im5.sin(5ωt-δ5)+…+ Imh.sin(hωt-δh) (2.32)
Trong đó: Imh là biên độ của sóng hài bậc h, kết quả là:
38
Điều này chứng tỏ tổng của các sóng hình sin này tạo ra một sóng méo. Hay có
thể coi sóng méo này là sự xếp chồng của thành phần sóng cơ bản với các sóng ở tần
số và biên độ khác. Ta xét ảnh hƣởng của sóng hài đối với một số thiết bị điện đặc
trƣng sau:
1) Máy biến áp
Ảnh hƣởng của các sóng hài trên các máy biến áp là các dòng điều hòa gây nên
sự gia tăng tổn thất đồng và tổn thất từ thông tản, các sóng hài gây nên sự gia tăng tổn
thất sắt. Ảnh hƣởng toàn bộ là sự gia tăng nhiệt độ máy biến áp. Theo tiêu chuẩn IEEE
C57.15.00-1980 giá trị giới hạn đối với sóng hài dòng điện trong máy biến áp là 0,5 pu
đối với hệ số điều hòa dòng điện. Tiêu chuẩn này cũng yêu cầu trị số quá điện áp hiệu
dụng cực đại mà máy biến áp có thể chịu đựng ở trạng thái xác lập 5% khi tải định
mức và 10% khi không tải.
Điều cần lƣu ý là các tổn thất máy biến áp bị gây nên bởi các điện áp điều hòa
và các dòng điện điều hòa là phụ thuộc vào tần số. Các tổn thất gia tăng cùng với sự
gia tăng tần số do vậy các thành phần điều hòa tần số cao hơn là quan trọng hơn các
thành phần tần số thấp hơn trong việc gây nên sự nóng trong các máy biến áp.
2) Các máy điện quay
Cũng nhƣ các thiết bị điện khác, vấn đề quan tâm trƣớc tiên về các dòng điện
và điện áp điều hòa trong máy điện quay là sự gia tăng nhiệt độ do các tổn thất sắt và
tổn thất đồng tại các tần số điều hòa. Các thành phần điều hòa cũng có thể ảnh hƣởng
đến hiệu suất máy và mômen.
Sự tác động khác nhau giữa các sóng và mật độ từ thông đƣợc phát ra bởi các
dòng điện điều hòa trong một động cơ cảm ứng ba pha trên một điện áp cung cấp
không sin có thể là phát sinh tiếng ồn. Các sóng hài cũng sinh ra sự phân bố từ thông
tổng hợp trong khe hở không khí mà trong các điều kiện cụ thể có thể đƣa tới hiện
tƣợng đƣợc gọi là Cogging (từ chối khởi động) hay Crauling (tốc độ dƣới đồng bộ)
trong các môtơ cảm ứng.
Các cặp sóng hài chẳng hạn các cặp sóng hài bậc 5 và bậc 7 có thể tạo ra các
dao động cơ khí gia tăng trong một tổ hợp máy phát - turbin. Các dao động cơ khí xảy
ra khi các momen xoắn dao động gây ra bởi sự tác động lẫn nhau giữa các dòng điện
39
điều hòa và từ trƣờng tần số cơ bản kích thích một tần số cộng hƣởng cơ khí. Chẳng
hạn một cặp điều hòa bậc 5 và bậc 7 đƣa đến kết quả một mômen xoắn trên roto máy
phát tại điều hòa bậc 6 là 300 Hz. Nếu cặp tần số dao động cơ khí tồn tại gần với tần
số kích thích điện thì các đáp ứng cơ khí cộng hƣởng cao có thể phát triển. Mặc dầu
không có các tiêu chuẩn về giới hạn dòng điện hay điện áp điều hòa cho các động cơ,
một số nhà thiết kế đề xuất một giới hạn là 5% cho các điện áp điều hòa để dùng cho
các động cơ cảm ứng trong việc xem xét sự gia nhiệt trong máy điện.
3) Các thiết bị đóng cắt
Cũng nhƣ hầu hết các thiết bị khác, các dòng điện điều hòa có thể làm gia tăng
nhiệt và các tổn thất trong các thiết bị đóng ngắt. Ngoài các ảnh hƣởng của việc gia
tăng nhiệt, các thành phần điều hòa trong sóng dòng có thể ảnh hƣởng đến khả năng
cắt dòng của các thiết bị đóng ngắt, vấn đề là các thành phần điều hòa có thể đƣa đến
việc biên độ của di/dt cao tại các điểm không của dòng điện có thể làm cho việc cắt trở
lên khó khăn hơn.
4) Các bộ tụ điện
Ảnh hƣởng của các thành phần điều hòa trên bộ tụ điện đó là tác nhân gây nên
sự gia tăng nhiệt và ứng suất điện môi cao hơn. Tiêu chuẩn ANSI/IEEE 18-1980 quy
định các giới hạn về điện áp, dòng điện và công suất phản kháng cho các bộ tụ điện,
nó đƣợc dùng để xác định các mức điều hòa tối đa cho phép. Tiêu chuẩn này cho biết
tụ điện có thể đƣợc sử dụng trong các giới hạn sau đây, bao gồm các thành phần điều
hòa:
- 110% điện áp hiệu dụng định mức
- 120% điện áp đỉnh định mức
- 180% dòng điện hiệu dụng định mức
- 135% công suất phản kháng định mức
Nỗ lực này nhằm để sử dụng quá định mức các tụ điện trong các điều kiện
không bình thuờng, chẳng hạn nhƣ trong điều kiện có các sóng hài. Các bộ tụ điện gây
nên mạch cộng huởng do hậu quả phóng tại các thành phần điều hòa đặc biệt. Các điện
áp điều hòa là cao nhất ở bộ tụ điện.
40
5) Cầu chì
Cầu chì của tụ bù ngang thuờng đƣợc biểu thị trƣớc tiên về các mức điều hòa
vƣợt trƣớc. Một mức đáng kể của sóng hài dòng có thể đƣa đến các vận hành không
mong muốn của các cầu chì và các thay đổi trong các đặc tính thời gian dòng điện của
cầu chì. Trong trƣờng hợp các sự cố có biên độ thấp, các sóng hài có thể thấp hơn mức
chảy tối thiểu nhiều lần.
6) Rơle bảo vệ
Các sóng hài hệ thống ảnh huởng đến các rơle phụ thuộc vào điện áp, dòng
điện, do vậy chúng bị ảnh huởng một cách hiển nhiên bởi các sự méo điều hòa. Sự
hiện diện quá mức của dòng điều hòa bậc 3 có thể gây lên việc các rơle bảo vệ chạm
đất tác động chậm. Trong các tài liệu nghiên cứu cho thấy ảnh huởng của các sóng hài
đối với sự vận hành của các rơle nhƣ sau:
- Các rơle đƣợc chế tạo có khuynh huớng vận hành ở các giá trị chậm hơn hay
với các giá trị tác động cao hơn, hơn là việc vận hành nhanh hơn hay các giá trị tác
động thấp hơn.
- Các rơle tần số thấp tĩnh nhạy cảm đối với những thay đổi lớn của các đặc tính
vận hành.
- Tùy theo hàm lƣợng sóng hài, các mômen quay của các rơle có thể bị đảo
ngƣợc.
- Số lần vận hành có thể bị thay đổi lớn nhƣ là một hàm số của tần số.
- Các sóng hài có thể làm suy yếu sự vận hành tốc độ cao của các rơle lệch.
Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra rằng các rơle có thể đƣợc bố trí để hạn chế hoàn
toàn những vấn đề nêu trên. Nói chung các mức điều hòa để làm các rơle vận hành sai
lớn hơn các mức mà đƣợc xem xét đế hạn chế cho các thiết bị khác. Các mức điều hòa
khoảng 10% ÷ 40% thông thƣờng đƣợc yêu cầu đối với các vấn đề vận hành của rơle,
ngoại trừ các tình huống không bình thƣờng.
7) Các dụng cụ đo
Đo lƣờng và sự trang bị các dụng cụ bị ảnh hƣởng bởi các phần tử điều hòa, đặc
biệt nếu các điều kiện cộng hƣởng tồn tại có thể đƣa đến các điện áp điều hòa cao trên
mạch. Các thiết bị đĩa cảm ứng nhƣ các điện kế và các rơle quá dòng thông thƣờng chỉ
41
làm việc với dòng cơ bản, nhƣng không cân bằng pha gây nên sự méo điều hòa, gây
nên sai số của các thiết bị này. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả sai số âm và sai số
dƣơng đều có thể xảy ra với sự hiện diện của méo điều hòa tùy theo loại của đồng hồ
đƣợc xem xét và các sóng hài. Nói chung độ méo phải lớn ( lớn hơn 20%) mới có thể
các sai số đáng kể phát hiện.
8) Thiết bị điện tử công suất
Thiết bị điện tử trong nhiều trƣờng hợp là nguồn phát đáng kể các dòng điện
điều hòa và nó cũng rất dễ bị vận hành sai do sự làm méo các sóng hài. Thiết bị này
thƣờng phụ thuộc vào sự xác định chính xác điện áp qua điểm không hay điểm mà tại
đó một điện áp dây trở nên lớn hơn điện áp dây khác. Cả hai điện áp là điểm tới hạn
của nhiều loại điều khiển mạch điện tử vận hành sai.
9) Các thiết bị khác
Các sóng hài trên hệ thống điện cũng có thể ảnh hƣởng đến các loại thiết bị điện
khác ngoài các loại đã nêu trên. Dƣới đây là một ví dụ:
- Các sóng hài cũng gây nên những hƣ hỏng các phân tử trong các bộ lọc đƣờng
dây sử dụng trong các hệ thống tin tải ba.
- Các hệ thống truyền dẫn để điều khiển từ xa các thiết bị có thể vận hành sai
nếu các sóng hài hiện hữu gần với tần số tín hiệu truyền dẫn. Hệ thống truyền dẫn điều
khiển theo thời gian và thấp điểm của phụ tải là hai ví dụ.
- Chấn lƣu điện tử của đèn huỳnh quang hay đèn thủy ngân có tụ thì các tụ này
cùng với điện cảm của chấn lƣu và của mạch đôi xảy ra cộng hƣởng tần số tạo nên sự
tăng nhiệt độ và đƣa đến hỏng thiết bị.
- Các sóng hài có thể làm cho các lõi thép của máy biến áp bị bão hòa, do vậy
làm tăng sai số. Trong trƣờng hợp biến dòng điện này dƣờng nhƣ ít ảnh hƣởng trên tỷ
số biến. Tuy nhiên góc bị ảnh hƣởng và do đó công suất và điện năng có thể bị ảnh
hƣởng.
- Sự ảnh hƣởng của các sóng hài chẳng hạn nhƣ sóng hài bậc ba trong các thiết
bị nối đất trung tính có thể cần phải giảm bớt các thiết bị nhƣ thế.
- Tiếng ồn âm thanh cao hơn và thỉnh thoảng xuất hiện hồ quang trong các loại
máy biến áp kiểu tụ.
42
- Tiếng ồn do sóng hài có thể đƣa đến sự vận hành sai của các hệ thống điều
khiển.
- Các nhà sản xuất máy tính thiết lập các hạn chế nghiêm ngặt về hàm lƣợng
sóng hài trong các điện áp cung cấp.
- Các sóng hài có thể làm méo các tín hiệu truyền thanh và truyền hình. Sự méo
cũng có thể đƣa đến những thay đổi trên độ sáng và kích thƣớc của hình ảnh trên màn
hình.
- Một nghiên cứu của Anh cho thấy phần lớn hƣ hỏng trên cáp 35 kV là do các
sóng hài.
- Các máy X quang chụp không đƣợc rõ là do nguyên nhân chính tồn tại sóng
hài trong nguồn điện cung cấp.
2.3.2. Các hạn chế của công suất bù phản kháng đối với chất lượng điện
Khi đặt bù còn có nguy cơ quá áp khi phụ tải min hoặc không tải và nguy cơ
xảy ra cộng hƣởng và tự kích thích ở phụ tải. Các nguy cơ này ảnh hƣởng đến vị trí và
công suất bù.
Mặc dù các tụ điện không phát ra các sóng hài song chúng có thể có ảnh hƣởng
đến biên độ của các sóng điều hòa điện áp và dòng điện xảy ra trong hệ thống. Tính
chất này có thể gây nên sự khuếch đại sóng hài và đƣợc gọi là cộng hƣởng.
Điện dung và điện kháng có đáp ứng khác nhau đối với sự thay đổi tần số.
Dung kháng giảm khi tần số tăng và cảm kháng tăng khi tần số tăng vì:
và
Một mạch điện cảm - điện dung (LC) sẽ xảy ra cộng hƣởng sắt từ khi dung
kháng bằng với cảm kháng.
Cộng hƣởng sắt từ là một tính chất dao động đƣợc gây bởi tác động bên trong
của các tụ điện với điện cảm phi tuyến của MBA. Các phân tử điện dung và điện cảm
tạo nên mạch cộng hƣởng nối tiếp gây quá điện áp có thể làm hƣ hỏng thiết bị của hệ
thống. Các quá điện áp này xảy ra trong trƣờng hợp đƣờng cáp dài nối với máy biến áp
ba pha không tải và việc thao tác đơn pha đƣợc thực hiện tại một điểm ở xa MBA gây
ảnh hƣởng nghiêm trọng cho thiết bị, có thể ngăn ngừa đƣợc bằng cách nhận biết các
43
điều kiện có thể làm gia tăng quá điện áp này và dùng các biện pháp hợp lý. Các quá
điện áp khá nguy hiểm có thể gặp là:
+ Phóng điện bề mặt hay hỏng các chống sét
+ MBA hoạt động với một pha đƣợc đóng
+ Hƣ hỏng MBA và các thiết bị khác
+ Gây lên sự đảo chiều không mong muốn của động cơ ba pha
+ Các điện áp thứ cao cấp
Các thay đổi về tính chất của lƣới phân phối, việc thiết kế MBA có thể dẫn đến
hậu quả làm gia tăng khả năng quá áp cộng hƣởng sắt từ khi lắp đặt các MBA ba pha
có thao tác đóng cắt. Ví dụ, điện dung của cáp lớn hơn rất nhiều so với đƣờng dây trên
không. Khuynh hƣớng hiện nay thiên về việc sử dụng cáp ngầm và vận hành hệ thống
ở điện áp cao hơn, kết quả là các MBA phân phối có điện kháng cao hơn, hệ thống cáp
ngầm có dung kháng lớn hơn cảm kháng.
Xem xét mạch LC nhƣ hình 2.4.
Hình 2.4. Mạch cộng hƣởng LC
Nếu cảm kháng XL của điện cảm bằng với dung kháng XC của tụ thì mạch từ sẽ
có cộng hƣởng. Dĩ nhiên điện áp EL trên điện cảm lệch pha 180° với điện áp EC trên tụ
điện.
Các điện áp EL và EC đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
(2.33)
(2.34)
44
Do vậy, trong trƣờng hợp này điện áp đặt trên tụ là 10 lần lớn hơn so với điện
áp nguồn. Mạch ngắn hơn thì cộng hƣởng sẽ lớn hơn dẫn tới mạch bị quá tải.
Mặc dù vấn đề trên chỉ là ví dụ đơn giản của một mạch cộng hƣởng, nhƣng vấn
đề là nó lại cơ bản tƣơng tự nhƣ cộng hƣởng sắt từ nên cần phải loại trừ. Trong một
mạch cộng hƣởng sắt từ, tụ điện đƣợc nối nối tiếp với điện cảm phi tuyến (cuộn cảm
có lõi sắt). Đồ thị VA của lò cảm ứng lõi từ có dạng giống với đƣờng cong BH của lõi
từ. Cộng hƣởng sắt từ cũng có thể đƣợc hạn chế bằng các biện pháp sau:
+ Dùng máy biến áp có tổ đấu dây Y0/ Y0
+ Dùng máy biến áp có tố đấu dây Y/Δ
+ Dùng các thiết bị đóng cắt thay cho cầu chì
+ Chỉ dùng các thiết bị đóng cắt một cực tại vị trí MBA và các thiết bị ba pha
đóng cắt từ xa.
+ Tránh thao tác không tải MBA tại vị trí xa MBA
+ Giữ tỷ lệ XC/XL cao (bằng 10 hoặc lớn hơn)
+ Lắp điện trở ở trung tính MBA
+ Dùng tải giả đế hạn chế quá điện áp do cộng hƣởng sắt từ
+ Đảm bảo phải có tải trên lƣới khi thao tác
+ Dùng các MBA lớn hơn (không kinh tế)
+ Hạn chế độ dài cáp trong việc lắp đặt các thiết bị ba pha
+ Chỉ dùng thiết bị đóng cắt và phân đoạn ba pha tại các đầu cực
+ Nối đất tạm thời điểm trung tính của phía sơ cấp nối Y trong quá trình thao
tác đóng cắt.
Hạn chế kỹ thuật chủ yếu là công suất bù không đƣợc vƣợt quá yêu cầu, nếu bù
ở trạm biến áp phân phối (phía hạ áp) mà công suất bù lớn hơn tải có thể gây cộng
hƣởng trong phụ tải, làm tăng phát nóng cho động cơ. Nếu bù trên trục chính phải
tránh không cho công suất bù đi ngƣợc về nguồn có thể gây tăng điện áp nguy hiểm và
gây tăng tổn thất. Tình trạng này xảy ra ở chế độ min của phụ tải, do đó công suất bù
không đƣợc lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu trong chế độ min, mà công suất
này thƣờng rất thấp, do đó nếu đặt bù cố định ở trạm biến áp phân phối thì công suất
đặt không đƣợc nhiều, đó là hạn chế quan trọng khi đặt bù tại (gần) trạm phân phối.
45
Ngƣời ta thƣờng lấy trị số Qbu min khoảng từ (30 ÷ 35)%Qmax nếu không biết chính
xác Qmin là bao nhiêu. Nếu muốn bù nhiều hơn thì trong chế độ min phải cắt bớt dung
lƣợng bù.
Theo hãng ABB, đối với lƣới điện có độ không sin cao, đế tránh cộng hƣởng,
công suất bù ở thanh cái hạ áp bị hạn chế bởi công thức sau:
(2.35)
Trong đó V là số của sóng hài bậc cao đƣợc xét đến
2.3.3. Một số giải pháp chống quá điện áp khi đóng cắt tụ
- Sử dụng máy cắt có bộ phận đóng đồng thời điện trở cài trƣớc
- Sử dụng chống sét đặt tại thanh cái của các hộ tiêu thụ
- Xây dựng bộ tụ dƣới dạng bộ lọc sóng hài: Một cuộn cảm đƣợc mắc nối tiếp
với tụ sẽ làm giảm giá trị quá điện áp trên đầu vào của các hộ dùng điện đến trị số cho
phép.
- Việc sử dụng cuộn dây mắc nối tiếp với bộ tụ sẽ ngăn cản sự xuất hiện của tần
số cộng hƣởng.
Thông thƣờng công suất của cuộn kháng đƣợc chọn trong phạm vi khoảng 5-7
%, có nghĩa là sự có mặt của cuộn kháng điện sẽ làm giảm công suất của tụ đi 5- 7%.
Cuộn kháng điện thƣờng sinh ra một lƣợng nhiệt khá lớn, bởi vậy cần phải làm mát tủ
bù bằng quạt thông gió.
2.4. Các phƣơng pháp tính toán dung luợng và vị trí bù công suất phản
kháng
2.4.1. Bù CSPK để nâng cao hệ số công suất cosφ
Thiết bị bù cung cấp CSPK cho các phụ tải nên giảm đƣợc lƣợng CSPK phải
truyền tải trên đƣờng dây từ đó nâng cao đƣợc hệ số cos và giảm đƣợc tổn thất của
hệ thống. Tuy nhiên, biện pháp bù CSPK không làm giảm lƣợng CSPK tiêu thụ của
các hộ phụ tải mà chỉ giảm đƣợc lƣợng CSPK truyền tải trên đƣờng dây. Vì vậy, chỉ
sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn không đạt yêu cầu thì
mới xét đến phƣơng pháp đặt thiết bị bù.
46
Giả sử hộ tiêu thụ điện có hệ số công suất là cosφ1 (muốn nâng hệ số công suất
này lên cosφ2 (cosφ2 > cosφ1), thì phải đặt dung lƣợng bù là bao nhiêu?
Với dạng bài toán này thì dung lƣợng bù đƣợc xác định theo công thức sau:
(kVAr) (2.36) Qbu = P(tg φ1 - tgφ2)α
Trong đó: P là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện kW. 1 là góc ứng với hệ
số trung bình (cos1) trƣớc khi bù. 2 là góc ứng với hệ số công suất mong muốn
(cos2) sau khi bù. = 0,91 là hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những
phƣơng pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù (phƣơng pháp tự nhiên).
Hệ số công suất cos nói ở trên thƣờng lấy bằng hệ số công suất do cơ quan
quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ phải đạt đƣợc, thƣờng nằm trong
khoảng cos = 0,8 – 0,95 bởi khi hệ số công suất lớn hơn 0,95 thì tổn thất công suất
chủ yếu thành phần CSTD gây ra nên việc tăng hệ số công suất trong trƣờng hợp này
không còn hiệu quả.
Đối với các hộ dùng điện thì dung lƣợng bù có thể xác định theo quan điểm tối
ƣu về mặt tổn thất CSTD của mỗi phụ tải. Khi bù có thể tiết kiệm đƣợc một lƣợng
CSTD nhƣ sau:
kW (2.37) P = (kkt - kb).Qb
Trong đó:
- kkt là đƣơng lƣợng kinh tế của CSPK-kW/kVAr (lƣợng CSTD-kW tiết kiệm
đƣợc khi bù 1 kVAr CSPK và đƣợc tính nhƣ biểu thức (2.38).
(2.38)
Trong biểu thức (2.38), P là lƣợng giảm tổn thất CSTD do CSPK gây ra khi
đặt một đơn vị công suất bù kW/kVAr, Q là CSPK của hộ tiêu thụ kVAr.
(2.39) Nếu Qb << Q có thể coi Qb /Q = 0 nên Kkt đƣợc xác định theo biểu thức: kkt = 2.Q.R/U2
Giá trị của kkt = 0,02-0,12 kW/kVAr phụ thuộc vào phƣơng thức cấp điện của
hệ thống nhƣ trên bảng sau.
47
Bảng 2.2. Giá trị của kkt theo phƣơng thức cấp điện.
STT Phương thức cấp điện cho hộ tiêu dùng kkt
1 Từ máy phát 0,02 0,04
2 Qua một cấp biến áp 0,040,06
3 Qua hai cấp biến áp 0,050,07
4 Qua 3 cấp biến áp 0,080,12
- kb là suất tổn thất CSTD trong thiết bị bù, kW/kVAr. Đối với thiết bị bù là tụ
điện, kb = 0,0030,005kW/kVAr.
Khi đó, P = f(Qb) và có thể tìm đƣợc dung lƣợng bù tối ƣu ứng với P cực đại
là:
kVAr (2.40)
Từ biểu thức (2.39) rút ra thành phần U2/2R và biểu thức (2.40) xác định đƣợc
dung lƣợng bù tối ƣu nhƣ biểu thức sau.
kVAr (2.41)
Công suất bù tối ƣu (Qbopt) có thể không trùng với Qb đƣợc tính theo biểu thức
(2.36). Bù với Qbopt là kinh tế nhất đối với các hộ tiêu thụ tuy nhiên vì lợi ích chung
của toàn hệ thống điện, thƣờng nhà nƣớc quy định hệ số công suất tiêu chuẩn mà các
hộ tiêu thụ nhất thiết phải đạt đƣợc, mặc dù đối với từng hộ dùng điện cụ thể cos tiêu
chuẩn đó chƣa phải là tối ƣu.
Trong thực tế thƣờng tính dung lƣợng bù theo phƣơng pháp nâng cao hệ số
công suất bởi đơn giản, dễ áp dụng nên đƣợc sử dụng rộng dãi. Tuy nhiên, việc phân
phối dung lƣợng bù trong LĐPP sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất là bài toán khó khăn
và thƣờng tiến hành theo nguyên tắc đảm bảo tổn thất CSTD (P) do CSPK gây ra là
nhỏ nhất. Trong các xí nghiệp công nghiệp, mạng điện thƣờng là hình tia hoặc phân
nhánh vì vậy việc phân phối dung lƣợng bù theo nguyên tắc trên có thể thực hiện dễ
dàng.
48
2.4.2. Tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất
Bằng việc giải tích lƣới điện, tính toán phân bổ công suất, ứng với mỗi chế độ
xác lập, xác định đƣợc điện áp tại các nút và tổn thất P, Q của hệ thống. Trong đó
tổn thất công suất của nhánh i của mạng điện đƣợc xác định theo biểu thức sau:
kW (2.42)
kVAr (2.43)
Trong đó: Si = Pi + jQi là công suất đi vào nút i trên nhánh i, kVA. Zi = Ri + jXi
là tổng trở của nhánh, .
Khi đặt một giá trị bù Qi vào nút i, các biểu thức tính tổn thất công suất là:
(2.44)
(2.45)
Sử dụng Pi và Qi là các hàm mục tiêu với biến Qbi bài toán bù tối ƣu CSPK
theo cực tiểu tổn thất CSTD nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện năng đƣợc xác định.
Bài toán tính chọn các giá trị Qbi tại các nút i sao cho P (Qbi) min với các rằng
buộc điện áp tại các nút đảm bảo đạt giá trị lân cận giá trị định mức và với các điều
kiện biên của công suất bù là Qb min Qb Qb max. Ngoài ra, các ràng buộc cân bằng
công suất nút hay giới hạn công suất của thiết bị đảm bảo vận hành hệ thống cũng
đƣợc đảm bảo. Phƣơng pháp có đặc điểm sau:
- Ƣu điểm: Bài toán hội tụ nhanh với qui mô lớn, sử dụng nhiều ràng buộc đảm
bảo yêu cầu vận hành của hệ thống.
- Nhƣợc điểm: Chƣa nhận xét đến chi phí đầu tƣ của thiết bị nên chƣa đánh giá
đƣợc đầy đủ hiệu quả kinh tế của phƣơng án đầu tƣ.
2.4.3. Tính bù CSPK theo điều kiện điều chỉnh điện áp
Trƣớc khi bù tổn thất điện áp trong mạng là:
(2.46)
49
Trong đó: lấy cho toàn đƣờng dây.
Sau khi bù tổn thất điện áp giảm đi một lƣợng hay đƣa thêm vào đầu nguồn một
độ tăng điện áp Ub (Ek).
(2.47)
Trong đó: lấy điểm đặt bù.
Vì vậy, tổn thất điện áp sau khi bù là U' = U - Ub.
Khi đó, Qb đƣợc xác định với đƣờng dây cùng tiết diện là:
kVAr (2.48)
Trong đó: X là điện kháng của đƣờng dây tính đến điểm đặt bù, .
Nếu công suất cần bù lớn có thể chia ra làm nhiều điểm đặt bù với phƣơng trình
(2.49).
(2.49)
Trên cơ sở phân tích, so sánh các phƣơng án sẽ lựa chọn đƣợc địa điểm đặt
dung lƣợng bù hợp lý.
- Ƣu điểm: i) tính toán đơn giản, có thể dễ dàng xác định đƣợc dung lƣợng tụ
khi biết lƣợng tăng thêm của điện áp. ii) Do đặt bù theo điều kiện điện áp nên có thể
bù sâu đƣợc, làm giảm đáng kể tổn thất trong mạng. iii) Có thể kết hợp với chọn nấc
điều chỉnh ở MBA để đƣợc dung lƣợng bù là bé nhất.
- Nhƣợc điểm: i) Điểm đặt bù khá phân tán gây khó khăn cho việc vận hành và
điều chỉnh dung lƣợng. ii) Với LĐPP bao gồm nhiều nút, nhánh, số phƣơng án đặt bù
sẽ lớn, việc tìm ra lời giải về điểm đặt bù và dung lƣợng tối ƣu tƣơng đối phức tạp. iii)
Không xét tới yếu tố kinh tế của việc lắp đặt tụ.
2.4.4. Tính bù CSPK theo theo phương pháp bù kinh tế
Trƣớc hết cần phân biệt bài toán bù CSPK trong lƣới điện truyền tải (LĐTT) và
LĐPP. Với LĐTT bài toán bù thƣờng đƣợc đặt ra hơn đó là bù nhằm đảm bảo điện áp
nút, bù nhằm nâng cao giới hạn ổn định, còn đƣợc gọi là bù kỹ thuật. Bài toán bù kinh
50
tế ít đƣợc đặt ra trong LĐTT hoặc chỉ đƣợc đặt ra nhƣ một khả năng kết hợp với bù kỹ
thuật bởi tỉ lệ tổn thất trong LĐTT tƣơng đối thấp (2-4)% và có rất nhiều nguồn CSPK
(máy phát, các đƣờng dây cao áp với CSPK tự nhiên).
Ngƣợc lại, trong LĐPP tỉ lệ tổn thất khá cao (> 5%), lƣới hình tia xa nguồn,
nhận CSPK từ LĐTT qua trạm trung gian thƣờng rất hạn chế. Công suất điện dung tự
nhiên do các đƣờng dây trung áp sinh ra không đáng kể. Trong trƣờng hợp này, bù
CSPK làm giảm đáng kể tổn thất do không phải truyền tải CSPK qua lƣới. Tuy nhiên,
vị trí đặt bù có hiệu quả rất khác nhau nên bài toán tìm vị trí bù tối ƣu có ý nghĩa lớn.
Các bài toán đƣợc đặt ra theo một số dạng khác nhau.
2.4.4.1. Cực đại hóa lợi nhuận
Bài toán bù kinh tế cần đƣợc thiết lập theo hàm mục tiêu (HMT) là lợi ích thu
đƣợc khi đặt bù (bao gồm tổng lợi thu đƣợc trừ đi các chi phí do đặt bù) xét đến hiệu
quả tác động của dòng tiền tệ, qui về hiện tại (NPV). Trong trƣờng hợp chung HMT có
thể bao gồm các thành phần sau:
a. Thành phần lợi ích Z1 thu được do giảm tổn thất điện năng hàng năm sau khi
đặt thiết bị bù
Thành phần này kể đến hiệu quả giảm tổn thất trên các nhánh đƣờng dây của
LĐPP và tổn thất trong MBA phân phối do hiệu quả của các thiết bị bù đem lại:
(2.50) Z1 = ∆C = C - C0
Trong đó: C0 là tổng chi phí tổn thất ban đầu. C là tổng chi phi tổn thất xét đến
các phƣơng án đặt thiết bị bù. Do tổn thất C (phụ thuộc dung lƣợng bù) thay đổi (do
dung lƣợng bù đặt thêm) nên Z1 cần đƣợc tính theo tổng tổn thất điện năng trong suốt
thời gian tính toán.
b. Thành phần chi phí do đầu tư lắp đặt thiết bị bù Z2
Thành phần này bao gồm tổng chi phí đầu tƣ mua thiết bị bù (tỉ lệ với dung
lƣợng bù Qbj) trong suốt khoảng thời gian tính toán, có kể đến chi phí không đổi V0
(cho mặt bằng, xây dựng, lắp đặt ...):
(2.51)
51
Trong đó: K0j là suất đầu tƣ tụ bù j [đ/kVAr]. Trị số K0 phụ thuộc cấp điện áp
và loại thiết bị bù (cố định hay điều chỉnh...).Cj là suất chi phí bảo trì hàng năm của tụ
bù tại nút j [đ/kVAr.năm], chi phí này có thể lấy gần đúng (mỗi năm khoảng 3%
nguyên giá tài sản cố định của trạm bù). V0j phụ thuộc điều kiện cụ thể của trạm,
thƣờng có trị số nhỏ có thể bỏ qua.
c. Thành phần chi phí cho tổn thất trong bản thân thiết bị bù Z3
(2.52)
Trong đó: Pbj là suất tổn thất công suất bên trong thiết bị bù kW/kVAr. g là giá
bán điện bình quân.
Trong các biểu thức trên, Net là hệ số qui đổi chi phí về hiện tại theo dòng tiền
tệ từ thời gian t về hiện tại. Nó cũng nằm trong biểu thức cụ thể của thành phần lợi ích
Z1 và Z3 khi xét theo nhiều khoảng thời gian.
Dựa vào biểu thức của các thành phần đã nêu có thể thiết lập đƣợc HMT dƣới
dạng cực đại hàm lợi nhuận (B-∆C) hoặc NPV trong thời gian tính toán để giải bài
toán (dạng quy hoạch toán học).
Nhận xét: mô hình bài toán vừa nêu rất khó thực hiện trong tính toán thủ công
nhƣng với sự phát triển của máy tính điện tử thì việc giải bài toán trên đã trở nên dễ
dàng. Tuy nhiên, mô hình không xét đến các ràng buộc đảm bảo yêu cầu vận hành và
chất lƣợng điện nên rất ít đƣợc áp dụng thực tế.
2.4.4.2. Cực tiểu chi phí tính toán Zmin
Khi xét khoảng thời gian tính toán ngắn, hàm mục tiêu có thể đƣợc sử dụng ở
dạng hàm chi phí tính toán Z:
(2.53) Z = a.V∑ + C∑ → min
Trong đó:
- a.V∑ là chi phí vốn đầu tƣ qui đổi (qui cho 1 năm tính toán) với V∑ tính theo
biểu thức sau.
(2.54) V∑ = Σ(V0j+K0j.Qbj).
a là hệ số thu hồi vốn đầu tƣ tiêu chuẩn a= 1/Tdm, với bài toán bù kinh tế thƣờng
đƣợc tính với thời gian thu hồi định mức tƣơng đối ngắn, Tdm = (3-5)năm để đảm bảo
52
thiết bị bù có hiệu quả cao. Tổng dung lƣợng bù đƣợc coi nhƣ đƣa vào một lúc ngay
thời điểm hiện tại.
- C∑ là chi phí tổn thất hàng năm, bao gồm chi phí tổn thất trên lƣới và chi phí
trong bản thân thiết bị bù tính cho một năm.
(2.55) C∑ = C + Z3
Trong đó: C và Z3 có ý nghĩa tƣơng tự nhƣ trong bài toán trong phần trên tuy
nhiên việc tính toán đơn giản hơn do tính quy về một năm.
Mô hình trên là bài toán quy hoạch phi tuyến. So với hàm mục tiêu là hàm lợi
nhuận kể trên (mục 2.4.4.1) bài toán có dạng đơn giản hơn. Có thể áp dụng trực tiếp
các phƣơng pháp quy hoạch toán học để giải bài toán. Tuy nhiên, mô hình cũng có
những nhƣợc điểm khi áp dụng, đặc biệt khi số nút xét đặt bù lớn (về lí thuyết là cho
tất cả các nút). Trong các trƣờng hợp này mô hình bài toán khá công kềnh, trong khi
dung lƣợng bù tối ƣu nhận đƣợc lại bị phân bố rải rác, không phù hợp với thực tế.
Cũng rất khó đƣa thêm các điều kiện phụ vào mô hình (giới hạn công suất và điện áp,
hạn chế mặt bằng...).
2.4.4.3. Cực đại lợi nhuận
Hàm mục tiêu của bài toán trong trƣờng hợp này đƣợc lựa chọn thực chất là cực
đại hóa lợi ích trong thời gian định mức thu hồi vốn:
(2.56) Z = ∆C - (a.V∑ + Z3 ) → max
Trong đó: V∑ là chi phí cho vốn đầu tƣ tổng lắp đặt thiết bị bù. Z3 là chi phí tổn
thất hàng năm bên trong bản thân các thiết bị bù. ∆C là chi phí tổn thất toàn lƣới giảm
đƣợc hàng năm (lợi ích) do đặt bù.
Tƣơng tự nhƣ bài toán trong mục 2.4.4.2., các hàm chi phí và lợi ích đƣợc quy
về một năm. Nếu số dƣ chi phí trừ lợi ích hàng năm thu đạt cực đại thì thiết bị bù đƣợc
coi là hiệu quả nhất (tối ƣu). Do ∆C đƣợc xác định cho một năm nên quy mô bài toán
giảm đi đáng kể. Ngoài ra, mô hình còn cho phép đƣa về các tiêu chuẩn đơn giản hơn
để thiết lập các thuật toán hiệu quả xác định vị trí bù tối ƣu khi đầu tƣ lắp đặt thiết bị
bù.
53
2.4.5. Phương pháp tính toán lựa chọn công suất và vị trí bù tối ưu trong
mạng điện phân phối
Hình (2.5) mô tả đƣờng dây thực tế bao gồm nhiều nhánh có phụ tải tập trung
và phân bố đều. Dòng điện phụ tải chạy trên đƣờng dây gây ra tổn thất trên mỗi pha là I2.R. Dòng điện đó gồm hai thành phần: Thành phần cùng pha với điện áp U gọi là
thành phần tác dụng và thành phần vuông góc với u gọi là thành phần phản kháng của
dòng điện.Việc bù không có ảnh hƣởng gì tổn thất công suất do thành phần tác dụng
của dòng điện gây ra.
Khi có dòng điện cảm chạy trên đƣờng dây có điện trở R, sẽ gây ra tổn thất trên
một pha bằng:
(2.57)
Sau khi có bù ngang với dòng điện dung IC thì dòng điện trên đƣờng dây bây
vậy giờ sẽ là I1 và tổn thất công suất là
(2.58)
Nhƣ vậy do có bù nên giảm đƣợc lƣợng tổn thất bằng:
(2.59)
Thay giá trị từ (2.57) và (2.58) vào biểu thức (2.59) ta có:
(2.60)
Nhƣ vậy chỉ có thành phần phản kháng của dòng điện I.sinφ và dòng điện bù IC
có quan hệ đến việc giảm tổn thất công suất
Để phân tích và biểu thị trên đồ thị đƣợc rõ ràng, ta sử dụng hệ đơn vị tƣơng
đối.
Giả thiết chiều dài của tuyến đƣờng dây là 1,0 pu, mô tả trên hình vẽ sau đây:
54
Hình 2.5. Đƣờng dây chính có phụ tải phân bố đều và tập trung
Dựa theo sự biến thiên dòng điện dọc theo đƣờng dây, thì dòng điện tại một
điểm bất kỳ là hàm của khoảng cách từ điểm đó đến đầu đƣờng dây. Vậy vi phân tổn
thất dΔP trên vi phân dx của đƣờng dây tại khoảng cách x đƣợc biểu thị nhƣ sau:
(2.61) dΔP = 3.[I1 - (I1 - I2)]2.Rdx
Và tổn thất trên đƣờng dây sẽ bằng:
(2.62)
Trong đó:
- ΔP là tổn thất trên toàn bộ đƣờng dây trƣớc khi bù
- I1 là dòng điện phản kháng ở đầu đƣờng dây
- I2 là dòng điện phản kháng ở cuối đƣờng dây
- R là điện trở toàn bộ đƣờng dây
- x là khoảng cách từ đầu đƣờng dây tính trong hệ đơn vị tƣơng đối.
2.4.5.1. Tính toán bù trên đường dây có phụ tải tập trung và phân bố đều
1) Trường hợp sử dụng một bộ tụ bù
Đặt một bộ tụ bù vào đƣờng dây chính, sẽ làm nhảy cấp sự biến thiên liên tục
của dòng điện phản kháng và có tác dụng là giảm đƣợc tổn thất nhƣ mô tả theo hình
2.6:
55
Hình 2.6. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có một bộ tụ
Biểu thức tính tổn thất sau khi có đặt một tụ bù có thể viết nhƣ sau:
(2.63)
Ta có kết quả sau:
(2.64)
Vậy độ giảm tổn thất công suất khi có dùng một bộ tụ bằng:
(2.65)
Thay giá trị của ΔP và ΔP' từ biểu thức (2.62) và (2.64) vào (2.65) ta có:
(2.66)
Chia tử số và mẫu số của (2.66) cho ta có:
(2.67)
56
Gọi c là tỷ số của công suất bù với phụ tải phản kháng tổng còn gọi là độ bù,
vậy có thể viết: (2.68)
Gọi λ là tỷ số của dòng điện phản kháng ở cuối đƣờng dây với dòng điện phản
kháng ở đầu đƣờng dây: (2.69)
Từ (2.68) và (2.69), biểu thức (2.67) có thể rút gọn nhƣ sau:
(2.70)
Hay
(2.71)
Trong đó:
x1 là khoảng cách trong hệ đơn vị tuơng đối từ đầu đƣờng dây đến chỗ đặt bộ tụ
bù. (0 ≤ x1 ≤ 1 pu)
(2.72) Gọi:
Thì biểu thức (2.71) có thể rút gọn nhƣ sau:
(2.73)
Hình 2.7 và các hình ở phụ lục 2.2 biểu diễn sự giảm tổn thất công suất ứng với
các độ bù c và các vị trí đặt tụ bù khác nhau, với các dạng phân bố phụ tải khác nhau.
Phụ tải phân bố đều thì λ = 0, phụ tải tập trung thì λ = 1, phụ tải vừa tập trung vừa
phân bố đều thì 0 < λ < 1.
Để sử dụng các đƣờng cong trong các biểu đồ đó, ta cần phải biết các yếu tố sau
đây:
- Tổn thất ban đầu do dòng phụ tải phản kháng
- Độ bù c
- Vị trí đặt bộ tụ bù
57
Ví dụ cụ thể: Giả thiết phụ tải trên
đƣờng dây là phân bố đều (λ = 0) và độ bù
mong muốn c = 0,5
Ta dùng hình 2.7, ứng với đƣờng cong
có độ bù c = 0,5 ta tìm đƣợc vị trí đặt tụ bù là
0,75 pu sẽ đảm bảo độ giảm tổn thất công suất
là nhiều nhất và giảm bằng 0,85 pu hay bằng
85% của tổn thất lúc chƣa bù (tra phụ lục 2.1).
Cũng từ đƣờng cong đó, ta thấy nếu vị trí tụ
bù đặt ở những chỗ khác thì độ giảm tổn thất
sẽ nhỏ hơn.
Hình 2.7. Các đƣờng biểu thị độ giảm
tổn thất công suất ứng với các độ bù và
các vị trí trên đƣờng dây có phụ tải
phân bố đều (λ = 0)
Các đƣờng cong ứng với λ = 1/4, 1/2, 3/4, 1 cho ở phụ lục 2.2.
Nhƣ vậy với một độ bù c nhất định thì chỉ có một vị trí bảo đảm độ giảm tổn
thất là lớn nhất.
Với phụ tải là phân bố đều (λ = 0) trong phụ lục 2.1, ứng với mỗi độ bù cho ta
vị trí tối ƣu bảo đảm độ giảm tổn thất là tối ƣu. Từ kết quả ghi trong phụ lục 2.1, ta
thấy giảm tổn thất lớn nhất ứng với vị trí đặt tụ bù tại vị trí có khoảng cách tới đầu
nguồn là 2/3 chiều dài đƣờng dây.
2) Trường hợp sử dụng hai bộ tụ bù
Giả thiết rằng hai bộ tụ bù có cùng công suất và đƣợc đấu vào đƣờng dây để bù,
mô tả trên hình 2.8
Các tính toán cũng tƣơng tự nhƣ trên, và biểu thức tính tổn thất mới sau khi có
đặt hai bộ tụ bù ở hai vị trí trên đƣờng dây có thể viết nhƣ sau:
58
(2.74)
Hình 2.8. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 2 bộ tụ
Thay giá trị tổn thất trƣớc khi bù (2.62) và tổn thất sau khi bù (2.74) vào biểu
thức tính độ giảm tổn thất trong hệ tƣơng đối (2.65) ta có:
(2.75)
Hay:
(2.76)
3) Trường hợp sử dụng ba bộ tụ bù
Cũng giả thiết rằng ba bộ tụ bù có cùng công suất và đƣợc đấu vào đƣờng dây
để bù, mô tả trên hình 2.9.
59
Hình 2.9. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 3 bộ tụ
Tiến hành tính toán tƣomg tự nhƣ trên, ta có biểu thức tính độ giảm tổn thất
công suất trong hệ đơn vị tƣơng đối nhƣ sau:
(2.77)
4) Trường hợp sử dụng bốn tụ bù
Cũng giả thiết rằng bốn bộ tụ bù có cùng công suất và đƣợc đấu vào đƣờng dây
để bù, mô tả trên hình 2.10
Hình 2.10. Đƣờng dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 4 bộ tụ
60
Tiến hành tính toán tuông tự nhƣ trên, ta có biểu thức tính độ độ giảm tổn thất
công suất trong hệ đơn vị tƣơng đối nhƣ sau:
(2.78)
5) Suy rộng cho trường hợp sử dụng n bộ tụ bù
Từ những kết quả đã tính toán có đƣợc ở trên ứng với số lƣợng tụ bù tăng dần,
ta có thể suy ra trƣờng hợp tổng quát có n nội tụ bù, để viết biểu thức tính độ giảm tổn
thất công suất trong hệ đơn vị tƣơng đối sau:
(2.79)
Trong đó:
- xi là khoảng cách trong hệ đơn vị tƣơng đối của vị trí đặt tụ bù thứ i tính từ
nguồn.
- n là tổng số bộ tụ bù
2.4.5.2. Xác định vị trí tối ưu của tụ bù
Vị trí tối ƣu của tụ bù thứ i đƣợc xác định bằng cách lấy đạo hàm riêng bậc nhất
của phƣơng trình (2.70) theo xi và cho bằng không, từ đó ta rút ra:
(2.80)
Trong đó:
xi,opt là vị trí tối ƣu của tổ tụ bù thứ i trong hệ đơn vị tƣơng đối
Trong phƣơng trình (2.79), khi thay xi bằng xi,opt ta có độ giảm tối ƣu tổn thất
công suất bằng:
(2.81)
Trong phƣơng trình (2.81) có một dãy các dạng đại số, ta có thể đơn giản hàm
trên bằng các quan hệ sau:
61
Vậy ta có:
(2.82)
Hay:
(2.83)
Để tính độ bù c tại mỗi vị trí bù, ta lấy đạo hàm phƣơng trình (2.83) theo c và
cho phƣơng trình bằng không, ta tính đƣợc c bằng:
(2.84)
Phƣơng trình (2.84) đƣợc gọi là luật . Ví dụ khi n = 1 thì c = 2/3 nghĩa là
công suất bộ tụ bù bằng 2/3 phụ tải phản kháng tổng, và thay c = 2/3 vào (2.81) ta có
vị trí đặt bù tại:
(2.85)
Thay c = 2/3 vào (2.83) ta có độ giảm tổn thất là
(2.86)
Đối với đƣờng dây có phụ tải phân bố đều, dòng phản kháng tại cuối đƣờng dây
bằng không (I2 = 0) nên λ = 0 và ta có α = 1, do đó độ giảm tổn thất tối ƣu bằng:
(pu) (2.87)
Và vị trí đặt tối ƣu là: (pu)
(2.88)
62
Độ bù tối ƣu là: (pu) (2.89)
Hình 2.11 dựa trên biểu thức (2.83) cho ta độ
giảm tổn thất tối ƣu đối với các tổ tụ bù với mức độ
bù tổng khác nhau, và các tổ tụ bù đó đặt ở vị trí tối
ƣu trên đƣờng dây có phụ tải phân bố đều (λ = 0)
Các đƣờng cong đƣợc vẽ ứng với số tổ tụ bù là
1,2,3 và ∞
Hình 2.11. So sánh độ giảm tổn thất đạt đƣợc
khi số tụ bù n = 1,2,3 và ∞ trên đƣờng dây có
phụ tải phân bố đều (λ = 0)
Ví dụ: Từ đƣờng cong ứng với một tổ tụ bù, ta nhận thấy rằng tổ tụ bù có công
suất bằng 2/3 phụ tải phản kháng tổng và đặt tại 2/3 chiều dài đƣờng dây kế từ nguồn
và mang lại độ giảm tổn thất là 89%.
Trƣờng hợp dùng hai tổ tụ bù (n = 2) với công suất bù bằng 4/5 phụ tải phản
kháng tổng, mang lại độ giảm tổn thất là 96%.
2.4.6. Công cụ tính toán
2.4.6.1. Đặt vấn đề
Trong tính toán thông số chế độ và các bài toán bù của LĐPP hiện nay có thể sử
dụng các phần mềm đã đƣợc thƣơng mại với độ tin cậy cao. Trong đó, phần mềm
PSS/ADEPT là phần mềm đƣợc sử dụng phổ biến trong các công trình nghiên cứu
cũng nhƣ trong các Công ty Điện lực để tính toán thông số chế độ cũng nhƣ bù CSPK
và bảo vệ rơ le của LĐPP.
2.4.6.2. Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT
PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering
Productivity Tool) là phần mềm tính toán và phân tích lƣới điện phân phối đƣợc xây
dựng và phát triển bởi nhóm phần mềm A Shaw Group Company, Power
63
Technologies International (PTI) thuộc Siemens Power Transmission & Distribution,
Inc.PSS/ADEPT là một module trong phần mềm PSS™.
PSS/ADEPT làm việc với mô hình hệ thống ba pha, bốn dây với dạng tổng
quát. Hệ thống đƣợc mô tả bằng các thành phần tổng trở cân bằng thứ tự thuận và thứ
tự không. Các phần tử trong hệ thống điện đƣợc mô phỏng bao gồm:
• Các nút
• Nguồn ba pha cân bằng và không cân bằng
• Đƣờng dây và thiết bị đóng cắt
• Máy biến thế
• Động cơ và máy phát
• Tải
Các phần đƣờng dây, thiết bị đóng cắt, và máy biến thế của hệ thống hình thành
kết nối giữa các nút. Nguồn, tải, và các tụ shunt đƣợc gắn tại nút. Ba pha của hệ thống là
đƣợc đặt tên là A, B, và C. Tất cả ba pha, hai pha hay một pha có thể thể hiện trong mỗi
đƣờng dây hay máy biến thế. Vì vậy có thể mô hình một phát tuyến phân phối từ một
nguồn ba pha, với mạch chính ba pha, với các nhánh rẽ hai và một pha, và với tải ba,
hai, và một pha. Nếu hệ thống nối đất tại trung tính thì PSS/ADEPT giả thiết rằng dây
trung tính liên tục, đƣợc kết nối tốt, và đƣợc kết nối tới tất cả nút. Hệ thống không nối
đất có thể đƣợc mô hình trong PSS/ADEPT bằng các qui cách kỹ thuật thích hợp của
máy biến thế và các tổng trở đƣờng dây, và quy cách kỹ thuật thích hợp của các loại tải.
Phần mềm PSS/ADEPT đi giải quyết 8 bài toán trong hệ thống điện:
- Tính toán chế độ xác lập của hệ thống lƣới điện 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây
- Tính toán các loại ngắn mạch trong hệ thống
- Tính toán xác định vị trí tụ bù
- Tính toán tìm điểm mở tối ƣu
- Tính toán khởi động động cơ
- Tính toán mô phỏng hoạ tần sóng hài tại các nút
- Tính toán phối hợp lắp đặt bảo vệ
- Tính toán độ tin cậy trong hệ thống.
64
Hình 2.12. Giao diện màn hình chính phần mềm PSS/ADEPT 5.0
2.4.6.3. Các cơ sở tính toán bù CSPK bằng chương trình PSS/ADEPT
1) Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo
dòng tiền tệ
- Cơ sở phương pháp: Trong đầu tƣ và vận hành LĐPP đều có những khoản chi
phí và những khoản thu nhập xảy ra ở những thời điểm khác nhau trong một khoảng
thời gian dài, các khoản chi, thu đó đƣợc gọi là dòng tiền tệ.
Gọi N là số thời đoạn trong kỳ phân tích, r% là chiết khấu tính toán, i% là chỉ
số lạm phát, P là tổng số tiền ở mốc thời gian quy ƣớc nào đó đƣợc gọi là hiện tại, F là
tổng số tiền ở mốc thời gian quy ƣớc nào đó đƣợc gọi là tƣơng lai. Xây dựng đƣợc
công thức quan hệ giữa F và P:
(2.90)
65
Thành phần là để quy đổi giá trị tƣơng lai F về giá trị hiện tại
P. Thành phần này là một đại lƣợng thời gian tƣơng đƣơng quy đổi thời gian về thời
gian hiện tại.
Trong ngành điện, tổn thất công suất, tổn thất điện năng tiết kiệm đƣợc cũng
nhƣ quá trình bảo trì vật tƣ thiết bị điện diễn ra trong thời gian dài, vì vậy ta có thể sử
dụng đại lƣợng thời gian tƣơng đƣơng Ne quy đổi các lợi ích hoặc chi phí đó về giá trị
hiện tại để so sánh, đánh giá các phƣơng án.
- Phương pháp tính toán bù tối ưu:
Để xác định dung lƣợng bù tối ƣu, cần phải xây dựng hàm mục tiêu Z, đó là
hàm lợi ích thu đƣợc khi đặt bù, bao gồm các lợi ích thu đƣợc trừ đi các chi phí do đặt
bù, hàm Z phải đạt giá trị cực đại. Đối với LĐPP, hàm Z có thành phần lợi ích Z1 do
giảm tổn thất điện năng so với trƣớc khi bù, thành phần chi phí Z2 do lắp đặt, vận hành
thiết bị bù; thành phần chi phí Z3 do tổn thất điện năng bên trong thiết bị bù: Z = Z1 -
Z2 - Z3.
+ Thành phần:
Z1 = T.Ne.(gp.ΔP+ gq.ΔQ) =
Trong đó: T là thời gian làm việc của tụ bù [giờ/năm]; gp, gq là giá điện năng
tác dụng và phản kháng bình quân tại khu vực tính bù [đ/kWh]; Qi, Ui là phụ tải phản
kháng và điện áp cuối nhánh i [kVAr], [kV]; Ri, Xi là điện trở và điện kháng của
nhánh i [Ω]; Qbj là CSPK bù tại nút j, D là đuờng đi của dòng điện từ nguồn đến nút j .
+ Thành phần Z2 = (qo + Ne.Cbt).Qbj
Trong đó: qo là suất đầu tƣ cụm tụ bù [đ/kVAr], Cbt là suất chi phí bảo trì hàng
năm của cụm bù tại nút j [đ/kVAr.năm], chi phí này mỗi năm bằng 3% nguyên giá tài
sản cố định của trạm bù tại nút j, vậy Cbt = 3%.qo
=> Z2 = (qo + Ne.3%.qo).Qbj = (1 + 0,03.Ne).qo.Qbj
+ Thành phần Z3 = T.ΔPb.gp.Ne.Qbj
Trong đó: ΔPb là suất tổn thất CSTD bên trong tụ bù [kW/kVAr].
66
(2.91)
Trong biểu thức Z có hệ số của nhỏ hơn không, do đó Z đạt cực đại khi:
, từ đó tính đƣợc giá trị Qbj tối ƣu tại nút j là:
(2.92)
Xét trong khoảng thời gian tính toán N năm với hệ số chiết khấu r% và lạm
phát i% mà NPV > 0 tức là Z = Z1 - Z2 - Z3 > 0 thì phƣơng án khả thi về mặt tài chính,
nghĩa là ta có thể đầu tƣ lắp đặt tụ bù tại nút j. Vậy điều kiện để đầu tƣ lắp đặt tụ bù tại
nút j là: Z > 0 ↔
(2.93)
Để xác định vị trí bù tối ƣu cho LĐPP, có thể dùng các chƣơng trình tính toán
bằng máy tính.
2) Xây dựng sơ đồ tính toán
Trong phần mềm PSS/ADEPT có một môi trƣờng để thiết kế sơ đồ của lƣới,
trên thanh công cụ vẽ có các loại đối tƣợng cho việc vẽ sơ đồ lƣới điện nhƣ nút, máy
phát, máy biến áp, thanh cái, đƣờng dây, tải điện..
Khi thiết lập sơ đồ, chúng ta tiến hành xác định các nút, sau đó nối các nút bằng
đƣờng dây, máy biến áp, phụ tải ..., chú ý khi vẽ chúng ta tiến hành vẽ từ nguồn đi về
tải, nếu vẽ ngƣợc lại thì khi xuất kết quả công suất trên đoạn đó sẽ bị âm.
3) Thiết lập các thông số của đường dây và máy biến áp
67
a) Thông số đường dây
Trong phần mềm PSS/ADEPT thông số các mã dây có sẵn trong thƣ viện
không phù hợp với lƣới điện nƣớc ta. Vì vậy ta phải đi xây dựng thƣ viện mã dây cho
các loại mã dây thực tế.
Căn cứ vào các số liệu thu thập đƣợc nhƣ: Mã dây, chiều dài. Ta đi xác định
đƣợc điện trở và điện kháng trên 1 đơn vị chiều dài. Sau đó ta vào phần cài đặt thiết
lặp thƣ viện cho các loại mã dây này. Giả sử phần mềm đƣợc cài đặt theo đƣờng dẫn
sau: C:\Program Files\PTI\PSS-ADEPT5\Example, trong phần Example ta vào file
pti.con (hình 2.13), sau đó ta thiết lập các loại thông số cho các loại dây mà đƣờng dây
có ví dụ: AC35, AC50, AC 70, AC95... (hình 2.14)
Hình 2.13. Thiết lập thƣ viện Hình 2.14. Thiết lập thông số đƣờng
dây
b) Thông số máy biến áp
Cũng tƣơng tự nhƣ mã dây, với máy biến áp của phần mềm không phù hợp với
lƣới điện nƣớc ta nên chúng ta cũng tiến hành thiết lập các thông số cho máy biến áp
theo đơn vị tƣơng đối trong pti.con. Và sau đó vào bằng thiết lập máy biến áp cho hình
2.15
68
Hình 2.15. Thiết lập thông số MBA Hình 2.16. Thẻ nhập thông số kinh tế
4) Xây dựng các chỉ số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT
Trƣớc khi tính toán bù CSPK, cần phải cài đặt các chỉ số kinh tế trong
Network>Economics của chƣơng trình (hình 2.16).
Căn cứ tiêu chuẩn kỹ thuật vật tƣ thiết bị, thiết kế lắp đặt cụm tụ bù và một số
quy định hiện hành, tính toán đƣợc các chỉ số kinh tế của chƣơng trình phù hợp với
LĐPP Việt Nam nhƣ bảng 2.3:
Bảng 2.3. Các thông số kinh tế cho lắp đặt tụ bù
- Giá bình quân gp tại khu vực tính bù CSPK năm 2019, luới trung áp giờ thấp - Giá điện năng tiêu thụ 1kWh [đồng/kWh] điểm 1.007 (đ/kWh); giờ cao điểm 2.871
(đ/kWh);
- gq = k% x gp (hệ số k là hệ số bù đắp chi phí do bên mua điện sử
dụng quá lƣợng công suất phản - Giá điện năng phản kháng tiêu thụ kVArh kháng quy định (%), tra theo cosφ tại [đồng/kVArh]. Thông tƣ số 15/2014/TT-BCT ngày
28/5/2014)
295,24 (đ/kVArh).
0,1 - Tỷ số chiết khấu [pu/year] (r)
0,04 - Tỷ số lạm phát [pu/year] (i)
69
- Thời gian tính toán (years) (N) 5
- Suất đầu tƣ lắp đặt tụ bù trung áp cố định 645.000 [đồng/kVAr]
- Suất đầu tƣ lắp đặt tụ bù trung áp điều 2.500.000 chỉnh [đồng/kVAr]
- Suất đầu tƣ lắp đặt tụ bù hạ áp cố định 610.000 [đồng/kVAr]
- Suất đầu tƣ lắp đặt tụ bù hạ áp điều chỉnh 1.200.000 [đồng/kVAr]
- Chi phí bảo trì tụ bù trung áp cố định 14.426 hàng năm [đ/kVAr.năm]
- Chi phí bảo trì tụ bù trung áp điều chỉnh 37.411 hàng năm [đ/kVAr.năm]
- Chi phí bảo trì tụ bù hạ áp cố định hàng 15.305 năm [đ/kVAr.năm]
- Chi phí bảo trì tụ bù hạ áp điều chỉnh 22.311 hàng năm [đ/kVAr.năm]
Hình 2.17. Thông số kinh tế cho tụ bù Hình 2.18. Thông số kinh tế cho tụ bù
trung áp giờ cao điểm trung áp giờ thấp điểm
70
5) Tính toán Có 8 phân hệ tính toán trong phần
mềm PSS/ADEPT 5.0 trong hộp thoại tùy
chọn chƣơng trình tính toán nhƣ hình 2.19.
Trong nghiên cứu này sử dụng công cụ
CAPO trong phần mềm là đặt tụ bù trên
lƣới sao cho kinh tế nhất.
Hình 2.19. Giao diện tùy chọn chƣơng trình tính toán
6) Hiển thị kết quả
Kết quả tính toán của chƣơng trình đƣợc phân tích tại 3 vị trí nhƣ sau:
- Xem hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ nhƣ hình 2.20
- Xem kết quả tính toán trên cửa sổ Progress View nhƣ hình 2.21
- Xem kết quả tính toán chi tiết từ phần Report nhƣ hình 2.22
Hình 2.20. Hiển thị kết quả tính toán trên sơ đồ
71
Hình 2.21. Hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Progress View
Hình 2.22. Hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Report
72
2.5. Đánh gıá hıệu quả của bù công suất phản kháng
2.5.1. Ảnh hưởng của hệ số công suất và thời gian Tm
2.5.1.1. Ảnh hưởng của hệ số cosφ đến tổn thất công suất
Việc truyền tải công suất phản kháng trong mạng điện sẽ gây tổn thất phụ. Ta
có thể biểu thị sự phụ thuộc giữa tổn thất công suất tác dụng ΔP vào hệ số công suất
cosφ nhƣ sau:
(2.94)
Nếu coi giá trị điện áp không đổi, thì có thể nhận thấy tổn thất trong mạng điện
tỷ lệ nghịch với bình phƣơng hệ số công suất:
(2.95)
2.5.1.2. Quan hệ giữa tổn thất điện năng và hệ số cosφ và thời gian Tm
- Ta có tổn thất điện năng đƣợc xác định theo công thức
(2.96)
- Tính theo phần trăm ta cũng có dạng đồ thị sau
(2.97)
Qua biểu thức trên ta thấy khi hệ số công suất giảm thì tổn thất điện năng tăng.
2.5.1.3. Quan hệ phụ thuộc giữa chi phí đầu tư với cosφ và Tm
Trƣớc hết ta xác định giá trị dòng điện chạy trên đƣờng dây
(2.98)
(2.99) Mật độ dòng điện kinh tế
Giả thiết dây dẫn đƣợc chọn theo mật độ dòng điện kinh tế, lúc đó tiết diện dây
dẫn sẽ là
73
(2.100)
Vốn đầu tƣ đƣờng dây đƣợc biểu thị bởi biểu thức
V = a + bF (2.101)
Trong đó: a, b - hệ số kinh tế cố định và thay đổi của đƣờng dây
p - hệ số tính đến tỷ lệ khấu hao và thời gian thu hồi vốn
cΔ - giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh;
Hay (2.102)
Qua biểu thức (2.102) nhận thấy khi hệ số công suất tăng lên vốn đầu tƣ sẽ
giảm xuống, Tm tăng vốn đầu tƣ tăng lên.
2.5.1.4. Quan hệ phụ thuộc giữa chi phí tính toán với hệ số công suất và Tm
Chi phí tính toán của đƣờng dây là:
(2.103)
Nhƣ vậy hệ số công suất tăng lên sẽ làm giảm đƣợc chi phí tính toán, khi hệ số
quá thấp chi phí sẽ tăng rất lớn.
2.5.2. Hiệu quả của việc bù công suất phản kháng
2.5.2.1. Lượng tiết kiệm công suất do bù CSPK
Thành phần tổn thất công suất tác dụng do dòng điện phản kháng gây ra đƣợc
xác định:
Trƣớc khi bù: (2.104)
Sau khi bù: (2.105)
Lƣợng công suất tiết kiệm đƣợc do bù là
(2.106)
Gọi giá trị công suất tiết kiệm đƣợc trên một đơn vị công suất bù là đƣơng
lƣợng kinh tế
74
, kW/kVAr (2.107)
Nếu Qb << Q thì ta có thể viết
(2.108)
Qua đó ta nhận thấy là hiệu quả bù sẽ cao khi:
- Phụ tải phản kháng trong mạng điện lớn, (Q lớn)
- Vị trí của cơ cấu bù cách xa nguồn, ( R lớn)
- Điện áp của mạng điện thấp.
2.5.2.2. Khảo sát các thành phần chi phí bù CSPK
Chi phí khi chƣa có cơ cấu bù
tr.VND (2.109)
Chi phí khi đặt cơ cấu bù
(2.110)
Lƣợng chi phí tiết kiệm đƣợc do bù công suất phản kháng
(2.111)
2.5.2.3. Đánh giá lợi nhuận bù CSPK tính trên một đồng vốn đầu tư
Xét hiệu quả kinh tế (hay lợi nhuận) tính trên một đồng vốn đầu tƣ thiết bị bù
(2.112)
Kết luận:
Khi tiến hành bù CSPK cho lƣới, sẽ làm một số thông số lƣới thay đổi theo,
nhƣ giảm đƣợc tổn thất, tiết kiệm đƣợc kinh tế cho việc đầu tƣ xây lắp.
75
Hiệu quả bù sẽ cao khi: Phụ tải phản kháng trong mạng điện lớn (Q lớn), vị trí
của cơ cấu bù cách xa nguồn (R lớn), điện áp của mạng điện thấp
Phƣơng pháp tính toán vị trí tối ƣu là khá phức tạp vì vậy nên ứng dụng phần
mềm trên máy tính để xác định vị ví này. Khi tiến hành tính toán dung lƣợng bù cần
chú ý đến thời điểm phụ tải min, vì khi này có thể xảy ra hiện tƣợng quá áp.
Khi tiến hành bù trên lƣới sẽ sinh ra một lƣợng tổn thất do tụ gây nên, điều này
sẽ làm tiêu tốn một lƣợng công suất, và cũng làm cho tụ nóng lên, vì vậy cũng cần có
những biện pháp để làm mát tụ, tránh hiện tƣợng quá nhiệt trên tụ.
76
CHƢƠNG 3 - TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƢỢNG BÙ TỐI
ƢU CHO LƢỚİ ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN
3.1. Hiện trạng lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn
3.1.1. Hiện trạng nguồn cung cấp điện
Hiện nay các phụ tải điện của huyện Mai Sơn đƣợc cấp điện từ hệ thống điện
qua các trạm biến áp 110kV Sơn La với các thông số cụ thể nhƣ sau
Bảng 3.1. Hiện trạng nguồn cấp
St. Trạm 110kV Loại máy Lộ cấp (MVA)
Sơn La (E17.2) T1, T2-110/35/22kV 2x40 378, 382
3.1.2. Hiện trạng lưới điện trung thế
Lƣới điện huyện Mai Sơn bao gồm 02 lộ đƣờng dây 35kV 378 E17.2 và 382
E17.2. Các đƣờng dây 35kV có dạng mạch hình tia, dây dẫn hiện sử dụng nhiều chủng
loại nhƣ AC95, AC70 và AC50. Trong đó, dây dẫn AC95, AC70 sử dụng cho các
đƣờng trục chính; dây AC-50 chủ yếu đƣợc sử dụng trong các nhánh rẽ.
Máy biến áp sử dụng trong LĐPP huyện Mai Sơn gồm nhiều chủng loại với công
suất nhỏ nhất là 31,5kVA và lớn nhất là 2.500kVA cung cấp cho các phụ tải chủ yếu là
sinh hoạt, công nghiệp, một số ít là nông nghiệp và hoạt động khác. Tổng số TBA là
270 trạm, với tổng công suất 40.072,5 kVA; Trong đó:
+ Lộ ĐZ 378 E17.2 có tổng chiều dài 238,512km, với 187 TBA - tổng công
suất 30.523 kVA.
+ Lộ ĐZ 382 E17.2 có tổng chiều dài 198,973km, với 83 TBA - tổng công suất
9.549,5 kVA.
3.1.3. Hiện trạng bù của lưới điện trung thế
Hiện nay lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn - tỉnh Sơn La đã đƣợc lắp đặt tụ bù
công suất phản kháng tại 14 vị trí, với tổng dung lƣợng là 4.350kVAr. Cụ thể tại bảng
3.2 nhƣ sau:
77
Bảng 3.2. Bảng thống kê dung lƣợng bù của tụ điện
Stt Vị trí bù Ghi chú Dung lƣợng (kVAr)
VT92 Lộ 378 450 1
VT112/8 Lộ 378 300 2
VT104/3 Lộ 378 300 3
VT126/8 Lộ 378 150 4
VT143/3 Lộ 378 600 5
VT155 Lộ 378 450 6
VT160/8 Lộ 378 150 7
VT182 Lộ 378 300 8
VT181/3 Lộ 378 600 9
VT68/5 Lộ 378 150 10
VT39 Lộ 382 150 11
VT37/4 Lộ 382 300 12
VT52/5 Lộ 382 300 13
VT81 Lộ 382 150 14
Tổng 4350
3.1.4. Hiện trạng đồ thị phụ tải các lộ đường dây
3.1.4.1. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình
Việc xây dựng đồ thị phụ tải cho ta các thông số cơ bản của đồ thị phụ tải, từ đó
ta biết đƣợc thời điểm cực đại và cực tiểu của lƣới điện, để khi tiến hành bù công suất
phản kháng, xác định đƣợc thời điểm bù cố định và bù đóng cắt nhằm đảm bảo không
bị quá áp trong thời điểm cực tiểu.
Trên cơ sở số liệu tại phụ lục 3.1a, 3.1b ta xây dựng đƣợc đồ thị phụ tải những
ngày điển hình của các lộ đƣờng dây 378, 382 E17.2 nhƣ sau:
a) Đồ thị phụ tải những ngày điển hình trên lộ 378 E17.2
78
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t (h)
P (kW)
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 378 E17.2
Từ đồ thị phụ tải lộ 378 E17.2 ta nhận thấy, thời điểm phụ tải lớn nhất trong
ngày nằm trong khoảng 18h đến 20h, cực tiểu khoảng 2h đến 5h. Để đơn giản cho quá
trình xây dựng phụ tải trong PSS/ADEPT ta lấy gần đúng thời gian phụ tải hoạt động
cực đại nằm trong khoảng từ 9h đến 12h và 17h đến 20h nhƣ vậy thời gian hoạt động
của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 6/24 ± 0,25.
Tỷ lệ phụ tải ở thời điểm cực tiểu so với cực đại là: 5.355/11.018 = 0,486 một
cách tƣơng đối ta lấy tỷ lệ này để tính toán ở chế độ cực tiểu cho các phụ tải.
4500
4000
3500
3000
b) Đồ thị phụ tải những ngày điển hình trên lộ 382 E17.2
P (kW)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t (h)
Hình 3.2. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 382 E17.2
79
Từ đồ thị phụ tải lộ 382 E17.2 ta nhận thấy, thời điểm phụ tải lớn nhất trong
ngày nằm trong khoảng 17h đến 21h, cực tiểu khoảng 1h đến 5h. Để đơn giản cho quá
trình xây dựng phụ tải trong PSS/ADEPT ta lấy gần đúng thời gian phụ tải hoạt động
cực đại nằm trong khoảng từ 17h đến 21h nhƣ vậy thời gian hoạt động của phụ tải ở
thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 4/24 ± 0,17.
Tỷ lệ phụ tải ở thời điểm cực tiểu so với cực đại là: 1.876/4.235 = 0,443 một
cách tƣơng đối ta lấy tỷ lệ này để tính toán ở chế độ cực tiểu cho các phụ tải.
3.1.4.2. Xây dựng đồ thị phụ tải trên phần mềm PSS/ADEPT
Để xác định dung lƣợng bù cố định chúng ta đi phân loại phụ tải, xây dựng đồ
thị phụ tải, đƣợc thực hiện trong Network/Group..., Network/Load categories...,
Netword/Load snapshots...
Do tính chất phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, công nghiệp, một số ít là nông nghiệp
và hoạt động khác. Nên phụ tải của lộ 378, 382 E17.2 đƣợc phân thành 3 loại sinh
hoạt, công nghiệp và nông nghiệp trong đó phụ tải sinh hoạt chiếm đa số. Qua điều tra
và số liệu ở Điện lực Mai Sơn ta phân loại phụ tải cho lộ 378 nhƣ ở phụ lục 3.2a, lộ
382 nhƣ ở phụ lục 3.2b và thiết lập ở thẻ Load categories hình 3.3. Ta xây dựng đồ thị
phụ tải cho trong thẻ Load snapshots hình 3.4.
Hình 3.3. Thẻ phân loại phụ tải Hình 3.4. Thẻ xây dựng đồ thị phụ tải
3.1.5. Hiện trạng tổn thất và thông số vận hành các lộ đường dây
Sau các thiết lập cài đặt các thông số cho phần mềm, chúng ta tiến hành xác
định các tổn hao trên lƣới bằng cách kích vào phân hệ Load Flow Calculation (hình
mũi tên đầu bên trái màn hình trên thanh công cụ thứ 3) sau đó vào Report xuất ra kết
80
quả, từ đó thống kê đƣợc các kết quả của lƣới điện nhƣ bảng 3.3; 3.4, kết quả chi tiết
cho ở phụ lục 3.3a, phục lục 3.3b; phụ lục 3.4a, phụ lục 3.4b.
Hình 3.5. Cách tính toán tổn thất của lộ đƣờng dây
a) Sơ đồ tính toán đƣợc xây dựng cho lộ 378 E17.2 Sơn La - Mai Sơn trên phần
mềm PSS/ADEPT nhƣ hình 3.6.
Hình 3.6. Sơ đồ lộ 378 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT
b) Sơ đồ tính toán đƣợc xây dựng cho lộ 382 E17.2 Sơn La - Mai Sơn trên phần
mềm PSS/ADEPT nhƣ hình 3.7.
81
Hình 3.7. Sơ đồ lộ 382 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT
Bảng 3.3. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ lục
3.3a, phụ lục 3.3b).
Loại phụ tải
Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới
Tổn thất CSTD (kW) 204,011 1.001,233
Tổn thất CSPK (kVAr) (718,582) 477,448
Bảng 3.4. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 hiện trạng (đã lắp tụ bù)
(phụ lục 3.4a, phụ lục 3.4b).
Loại phụ tải
Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới
Tổn thất CSTD (kW) 210,091 879,967
Tổn thất CSPK (kVAr) (739,697) 329,742
Bảng 3.5. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ
lục 3.5a, phụ lục 3.5b).
Loại phụ tải
Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới
Tổn thất CSTD (kW) 18,018 91,621
Tổn thất CSPK (kVAr) (841,849) (684,807)
82
Bảng 3.6. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 hiện trạng (phụ lục 3.6a,
phụ lục 3.6b).
Loại phụ tải
Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới
Tổn thất CSTD (kW) 19,951 90,514
Tổn thất CSPK (kVAr) (842,624) (689,066)
* Nhận xét:
Hiện trạng trung thế huyện Mai Sơn đã đƣợc lắp đặt tụ bù tại 14 vị trí, với tổng
dung lƣợng là 4.350kVAr, trong đó lộ 378 E17.2 là 10 vị trí (3.450kVAr), lộ 382
E17.2 là 04 vị trí (900kVAr). Tuy nhiên qua kết quả tính toán tại bảng 3.3, 3.4, 3.5, 3.6
cho thấy lộ 378 E17.2 tổn thất vẫn còn rất cao (kể cả khi đã đƣợc lắp tụ bù), trong khi
đó lộ 382 E17.2 thực tế không cần bù nhƣng vẫn lắp bù dẫn đến bù thừa, gây lãng phí.
Mặt khác điện áp tại các nút trong các chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu đối với
lộ 378 E17.2 có sự chênh lệch khá lớn (điện áp đầu nguồn 38,3kV, điện áp cuối nguồn
34,7kV); đối với lộ 382 E17.2 thì đều nằm trong giới hạn cho phép với độ lệch rất nhỏ
(điện áp đầu nguồn 38,3kV, điện áp cuối nguồn 37,5kV). Mặc dù điện áp tại các phụ
tải chƣa bị tăng cao vƣợt quá giá trị cho phép nhƣng với việc bù thừa sẽ gây lãng phí
dung lƣợng bù và làm tăng chi phí đầu tƣ và vận hành của lƣới điện.
Nhƣ vậy cần phải có sự Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu lắp
đặt cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn, đặc biệt là lộ đƣờng dây 378 E17.2.
3.2. Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho lƣới điện trung
thế huyện Mai Sơn ( lộ 378 E17.2 )
Để tiến hành bù cho lƣới chúng ta đi thiết lập các thông số cho tụ bù cho ở bảng
2.3, vào hình 2.16 ta sẽ có các thông số nhƣ ở các hình 2.17, hình 2.18. Từ hình 2.16
chúng ta thấy, việc tính toán bù của phần mềm PSS/ADEPT chỉ có thể áp dụng cho
một lƣới cùng cấp điện áp, tức là không thể tính toán bù lƣới 35kV cùng với lƣới
0,4kV cùng một lúc, vì vậy trong thể CAPO chúng ta sẽ tiến hành loại bỏ những nút ở
thanh cái 0,4kV nếu tiến hành bù ở lƣới 35kV và ngƣợc lại nếu bù ở thanh cái 0,4kV
thì bỏ các nút ở 35kV.
83
Giả sử số bộ tụ là không giới hạn, chúng ta tìm vị trí và dung lƣợng cần bù tối
ƣu
Hình 3.8. Thẻ tính toán dung lƣợng bù
a) Vị trí và dung lƣợng bù cố định
Để xác định vị trí và dung lƣợng bù cố định ta đi tiến hành bù ở thời điểm cực
tiểu, kết quả tính toán đƣợc cho ở bảng sau (Phụ lục 3.7a)
Bảng 3.7a. Vị trí và dung lƣợng bù cố định ở lƣới trung áp
Vị trí bù Vị trí bù Qbù (kVAr) Qbù (kVAr)
192/42 150 179/6 150
208 150 192/10 150
Tổng số vị trí bù là 04 vị trí, với tổng dung lƣợng bù là 600 kVAr
b) Ví trí và dung lƣợng bù đóng cắt
Xác định vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt, tiến hành tính toán cho thời điểm
phụ tải cực đại, ta có kết quả tính toán sau (Phụ lục 3.7b)
84
Bảng 3.7b. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ở lƣới trung áp
Vị trí bù Vị trí bù Qbù (kVAr) Qbù (kVAr)
192/58 150 166/5 150
/32/5/1 150 126/70/9 150
232/31 150 155/4A 300
192/37 150 126/23/29B 150
181/35 150 126/33/16A 150
192/12 150 155 150
179/7/1 150 /23/7/1 150
208 150 143B 150
192/1AA 150 126/32 150
179/6/1 150 138/4 150
181 150 129/3 150
126/124 150 126/3/4 150
174 150
Tổng số vị trí bù là 25 vị trí, với tổng dung lƣợng bù là 3.900 kVAr
c) Tính toán tổn thất sau khi lắp bù tối ƣu ( lộ 378 E17.2 )
Bảng 3.8. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 sau khi lắp tụ bù (phụ lục
3.8a, phụ lục 3.8b).
Loại phụ tải
Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới
Tổn thất CSTD (kW) 311,870 873,644
Tổn thất CSPK (kVAr) (656,622) 286,706
85
d) Tính toán kinh tế các phƣơng án bù
Với PSS/ADEPT việc tính toán chi phí hiệu quả bù đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Mỗi phƣơng án tính toán sẽ có đƣợc kết quả tổng dung lƣợng bù cố định và bù điều
chỉnh, tổn thất công suất giảm so với bù tự nhiên. Từ đó tính đƣợc tổng giá trị hiện tại
các khoản chi phí vận hành, lắp đặt tụ bù là:
(3.1)
Trong đó: , [kVAr] là dung lƣợng bù cố định và điều chỉnh; ,
[đ/kVAr] là suất đầu tƣ tụ bù cố định và điều chỉnh; , [đ/năm.kVAr] là suất
chi phí bảo trì trong năm đối với tụ bù cố định và điều chỉnh.
Tổng giá trị hiện tại các khoản lợi nhuận do lắp đặt tụ bù đƣợc tính theo công
thức:
(3.2) B = (ΔP’ . gp + ΔQ’ . gq) . Ne .T.
Trong đó: ΔP’, ΔQ’ [kW, kVAr] là lƣợng giảm tổn thất công suất so với bù tự
nhiên, gp [đ/kwh] là tiền mua điện năng tác dụng, gq [đ/kVArh] là tiền mua công suất
phản kháng, T [giờ/năm] là thời gian làm việc của tụ bù.
Thế các giá trị vào công thức, tính toán đƣợc các giá trị B, C và NPV
NPV = B – C (3.3)
Kết quả đƣợc tính cho chế độ cực đại nhƣ sau
Bảng 3.9 Kết quả lƣợng tổn thất công suất giảm đƣợc so với bù tụ nhiên
Phƣơng án bù Qb.cd + Qb.dc (kVAr) ΔP (kW) ΔQ (kVAr) ΔP’ (kW) ΔQ’ (kVAr)
1.001,233 477,448 Trƣớc bù
879,967 329,742 Bù tự nhiên
286,706 600+3.900 873,644 6,323 43,036
Bù trung áp
* Tính toán hiệu quả kinh tế NPV (chi tiết phụ lục 3.4a, 3.4b, 3.7a, 3.7b, 3.8a,
3.8b)
- Bù trung áp
B = 555.639,6 + 23.211.084,21 = 23.766.723,81 (đồng)
86
C = 423.690,57 + 4.448.751,04 = 4.872.441,61 (đồng)
NPV= 23.766.723,81 – 4.872.441,61 = 18.894.282,2 (đồng)
Qua kết quả tính toán trên ta nhận thấy:
Tổn thất sau bù kinh tế phía trung áp của lộ 378 E17.2 giảm so với tổn thất
trƣớc khi tính toán bù kinh tế (hiện trạng), đồng thời cosφ và điện áp tại các nút cũng
tăng lên (nằm trong giới hạn cho phép). Về hiệu quả kinh tế NPV đƣợc quy về hiện tại
khi bù trung áp là 18.894.282,2 (đồng).
3.3. Đề xuất các giải pháp nhằm đảm bảo vận hành tối ƣu các bộ tụ bù trên
hệ thống lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn
Mỗi phƣơng pháp có có những ƣu và nhƣợc điểm riêng và phù hợp cho mỗi đối
tƣợng cụ thể. Nhƣ đã phân tích LĐPP có Tx`ổn thất công suất, tổn thất điện năng và
tổn thất điện áp lớn nên phƣơng pháp bù nhằm giảm tổn thất công suất và tổn thất điện
năng rất đƣợc các Công ty Điện lực quan tâm nhằm đảm bảo đƣợc chỉ tiêu tổn thất của
LĐPP.
Nhằm phát huy hiệu quả hệ thống tụ bù cần thực hiện một số giải pháp sau:
- Tự động hóa dần các cụm tụ bù cố định.
- Tăng cƣờng công tác theo dõi thông số công suất vô công trên hệ thống đo xa
để kịp thời phát hiện tình trạng thừa thiếu công suất phản kháng, thống kê kiểm soát hệ
thống tụ bù và tình trạng vận hành nhằm đƣa ra các giải pháp bổ sung, luân chuyển
kịp thời.
- Tăng cƣờng theo dõi tình trạng vận hành của hệ thống tụ bù để kịp thời phát
hiện, xử lý các cụm tụ bù hƣ hỏng.
Kết luận
Để áp dụng đƣợc phần mềm chúng ta phải có các thông số cụ thể của lƣới, điều
này cần phải có thời gian thống kê, đo đạc và tốn nhiều công sức.
Việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT cho bài toán bù CSPK sẽ giúp chúng ta
xác định đƣợc chính xác vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu.
Phần mềm có rất nhiều ứng dụng và chức năng để tính toán các chế độ, các bài
toán khác nhau.
87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận
Công suất phản kháng là một loại công suất không thể loại bỏ đƣợc trên lƣới
điện vì nó cần thiết cho các thiết bị điện nhƣ máy điện, máy biến áp.. .vấn đề là đặt ra
là giảm công suất này truyền tải trên đƣờng dây để hạn chế tổn thất và chi phí đầu tƣ
xây lắp.
Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật nâng cao chất
lƣợng điện năng cung cấp và cho phép giảm tổn thất. Điều đó dẫn đến giảm công suất
phát đầu nguồn, giảm vốn đầu tƣ xây dựng mạng điện, giảm tải trên đƣờng dây và máy
biến áp, làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn.
Trong các nguồn phát CSPK thì tụ điện tĩnh chiếm ƣu thế về kinh tế và kỹ
thuật. Tuy nhiên việc đóng cắt tụ thuờng xảy ra quá độ điện áp và dòng điện lớn, điều
này làm ảnh huởng không chỉ bản thân tụ mà còn ảnh huởng tới các phần tử khác hoạt
động trong hệ thống. Đề tài đã trình bày đƣợc các khả năng đóng cắt tụ ảnh huởng đến
chất lƣợng điện áp, đƣa ra một số giải pháp cơ bản giảm khả năng ảnh huởng của quá
trình đóng cắt tụ đến chất lƣợng điện áp.
Việc nghiên cứu các giải pháp bù CSPK cho ta thấy đƣợc nên áp dụng phƣơng
pháp nào cho lƣới cụ thể phụ thuộc vào mục đích bù CSPK và tính chất của lƣới
điện...
Quá trình phân tích hiệu quả bù cho thấy không phải bù hết CSPK (cosφ =1)
trên lƣới là hiệu quả mà việc nâng cao hệ số cosφ quá lớn sẽ làm giảm hiệu quả kinh
tế, vì vậy nên bù cosφ đặt trong khoảng 0,9 - 0,93 là hiệu quả nhất.
Khi tiến hành chọn sơ đồ đấu nối tụ và lắp cần chú ý đặc điểm của lƣới mà xác
định cách đấu phù hợp, chọn các phƣơng pháp bảo vệ và điện trở phóng điện hợp lý.
Việc Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho một lƣới cụ thể thì
rất phức tạp, khối lƣợng tính toán lớn và phải lặp lại nhiều lần vì vậy cần phải có sự hỗ
trợ của máy tính và có những phần phềm đƣợc thiết kế phù hợp. Trong thực tế có rất
nhiều phần mềm để Xác định vị trí và dung lƣợng bù hợp lý.
88
Đề tài đã tổng hợp các vấn đề về lý thuyết bù công suất phản kháng, phƣơng
pháp tính toán bù tối ƣu cho lƣới điện phân phối kết hợp với việc sử dụng phần mềm
PSS/ADEPT để tính toán bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn.
Qua việc thu thập số liệu và tính toán trên phần mềm đã xác định đƣợc vị trí bù
tối ƣu cho lộ 378 E17.2 và tính toán lợi nhuận NPV.
Kết quả tính toán áp dụng cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn – lộ 378-
E17.2 đã cho thấy hiệu quả của thiết bị bù cũng nhƣ phƣơng pháp và chƣơng trình tính
toán lựa chọn vị trí bù tối ƣu. Vị trí, dung lƣợng lắp đặt của tụ điện đƣợc lựa chọn đảm
bảo giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng, nâng cao hệ số cosφ và chất lƣợng
điện áp tại tất cả các nút.
* Kiến nghị
Luận văn chƣa đi nghiên cứu cụ thể các phƣơng pháp để giảm bớt sóng hài tác
dụng lên lƣới điện, ảnh hƣởng của chất lƣợng điện áp và ảnh hƣởng của nhiệt độ đến
quá trình hoạt động và tuổi thọ của tụ.
Việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán vị trí và dung lƣợng bù còn
bị hạn chế bởi số liệu thu thập trong từng giờ của phụ tải là rất khó xác định, vì số
lƣợng phụ tải lớn, nên luận văn chƣa xác định cụ thể đƣợc thời điểm đóng cắt của tụ.
Vì vậy rất mong các luận văn khác tiếp tục nghiện cứu các tác động của chất
lƣợng điện áp, nhiệt độ ảnh hƣởng đến tuổi thọ của tụ. Đồng thời nghiên cứu phƣơng
pháp giải mô hình toán với số lƣợng trạng thái tính toán lớn hơn nhằm nâng cao độ
chính xác của kết quả tính toán. Nghiên cứu xét đến chi phí của tụ điện nhằm nâng cao
hiệu quả kinh tế của phƣơng án bù.
89
TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tiếng Việt:
1. TS. Trần Quang Khánh (2006), Hệ thống Cung cấp điện, Tập 1, 2, NXB
Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội;
2. Nguyễn Xuân Phú (2006), Cung cấp điện, NXB Khoa học & kỹ thuật;
3. Nguyễn Hữu Phúc, Đánh giá các tác động của quá độ trong quá trình đóng
cắt trạm tụ bù đến lƣới điện, Trƣờng Đại học Bách khoa TP HCM;
4. Nguyễn Hữu Phúc, Đặng Anh Tuấn, Nguyễn Tùng Linh (2007), Giáo trình
tập huấn: Áp dụng PSS-ADEPT 5.0 trong lƣới điện phân phối, Trƣờng Đại học điện
lực;
5. Trần Vĩnh Tịnh, Trƣơng Văn Chƣơng (2008), “Bù tối ƣu công suất phản
kháng lƣới điện phân phối ˮ, Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng, số
2(25).2008;
* Tiếng Anh:
6. F.J. Pazos, J.J. Amantegui, F. Ferrandis, H. Gago, A. Barona (2005)
“Capacitor bank monitoring for switching transient reductionˮ 9-2005 Iberdrola,
Spain;
7. Ramasamy Natarajan (2005), Power System Capacition, ebook;
8. Thomas E. Grebe; Capacitor Switching and Its Impact on Power
Quality,Prepared on Request of CIGRE 36.05/CIRED 2 (Voltage Quality).
90
PHỤ LỤC
Phụ lục 2.1
Vị trí đặt tối ƣu, pu 1,0 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 Độ giảm tối ƣu tổn thất % 0 27 49 65 77 84 88 89 86 82 75 Công suất bộ tụ bù, pu 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Phụ lục 2.2
b, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 1/2) a, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 1/4)
91
c, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 3/4) d, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 1)
Phụ lục 3.1a. Phụ tải đo đếm những ngày điển hình trong năm 2019 của lộ 378 E17.2
Ngày 17/5 15/6 19/7 14/8 30/9 27/10 11/11 Ptt Giờ P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW)
1 5.341 4.828 5.003 4.528 3.660 7.671 7.938 5.567
2 5.182 4.786 4.728 4.285 3.607 7.961 7.421 5.424
3 5.126 4.699 4.627 4.273 3.635 7.630 7.880 5.410
4 4.987 4.512 4.517 4.217 3.645 7.761 7.846 5.355
5 5.683 5.215 4.794 4.542 4.289 8.109 8.787 5.917
6 6.717 6.359 6.124 5.946 6.606 9.107 10.308 7.309
7 7.174 6.884 7.266 6.530 6.703 10.467 11.887 8.130
8 8.248 7.367 7.827 7.013 7.232 9.733 12.270 8.527
9 8.757 7.363 8.047 6.940 6.810 9.498 12.374 8.541
10 8.688 7.498 7.755 7.104 7.365 9.222 11.734 8.481
11 8.864 8.228 8.278 7.767 7.385 10.393 12.356 9.039
12 7.300 6.395 6.896 6.429 6.254 8.106 11.026 7.486
13 7.850 6.506 7.679 6.389 6.001 8.170 11.109 7.672
14 8.425 7.093 7.095 7.085 7.184 8.110 12.040 8.147
15 8.982 7.649 8.962 7.460 8.132 8.512 12.742 8.920
16 8.859 8.041 9.005 7.339 9.276 11.012 12.586 9.446
17 8.884 7.552 8.047 7.166 8.859 12.859 12.322 9.384
18 8.986 8.020 8.254 7.613 10.693 15.601 17.960 11.018
19 10.200 9.186 9.202 9.570 9.095 12.475 13.885 10.516
92
20 9.334 8.457 8.616 7.894 7.731 11.155 12.066 9.322
21 8.862 7.646 7.984 7.421 6.550 10.381 11.207 8.579
22 7.904 6.864 7.317 6.697 5.400 8.492 9.861 7.505
23 6.800 5.772 6.391 5.792 4.764 7.228 7.824 6.367
24 5.596 5.444 5.579 4.820 3.778 7.920 7.968 5.872
93
Phụ lục 3.1b. Phụ tải đo đếm những ngày điển hình trong năm 2019 của lộ 382
E17.2
Ngày 17/5 15/6 19/7 14/8 30/9 27/10 11/11 Ptt Giờ P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW) P(kW)
2.733 1.723 356 1.723 2.733 4.040 2.376 2.241 1
4.040 1.663 2.317 1.663 2.970 3.149 2.198 2.572 2
2.673 1.604 3.624 1.663 2.198 3.149 2.079 2.427 3
4.099 1.663 2.792 1.545 2.970 3.030 2.020 2.589 4
1.842 1.723 1.782 1.663 1.723 2.079 2.317 1.876 5
2.733 2.495 2.614 2.376 2.792 3.030 3.386 2.775 6
2.970 2.852 2.673 2.970 2.852 3.802 4.396 3.217 7
3.030 2.673 2.555 2.792 2.792 3.446 3.980 3.038 8
3.208 2.614 2.673 2.852 2.852 3.386 4.099 3.098 9
3.386 2.852 2.792 2.911 3.208 3.208 4.337 3.242 10
3.505 594 2.970 3.208 2.970 3.268 4.277 2.970 11
2.792 416 2.673 2.555 2.614 2.852 3.208 2.444 12
2.733 2.020 2.614 2.376 2.376 2.614 2.852 2.512 13
2.792 2.792 2.673 2.911 2.673 2.852 3.446 2.877 14
3.386 2.852 2.792 3.208 3.505 3.030 3.802 3.225 15
3.446 3.089 2.792 3.208 3.208 3.327 3.921 3.284 16
3.327 3.030 2.792 3.089 3.446 3.802 4.456 3.420 17
3.565 2.852 3.268 2.970 4.277 4.931 6.000 3.980 18
4.218 3.743 3.980 3.980 4.040 4.515 5.169 4.235 19
3.802 3.862 3.743 3.565 3.386 3.743 4.218 3.760 20
3.208 3.208 3.208 2.852 2.673 3.208 3.743 3.157 21
2.555 2.555 3.089 2.376 3.030 3.327 3.149 2.869 22
3.505 2.139 3.268 2.020 3.446 4.634 2.970 3.140 23
4.337 1.782 3.683 1.842 3.089 2.673 2.852 2.894 24
94
Phụ lục 3.2a. Thông số lộ 378 E17.2 ở chế độ cực đại
TT Tên TBA
Sđm (kVA) 250 50 75 Ptt (kW) 219 44 23 Qtt (kVAr) 79 16 8 Stt (kVA) 233 46 24 19/5 428 Trung Đoàn 754 1 2 3
An Mai 1 560 120 44 4 128
5 An Mai 2 560 293 312 106
6 Bản Búc 7 Bản Búc 2 8 Bản Chi 1 9 Bản Chi 2 10 Bản Chi 3 11 Bản Chiềng 12 Bó Hặc 1 13 Bó Hặc II 14 Bản Kẹ 15 Bản Kiếng 16 Bản Lạn 17 Mé Lếch 1 18 Mé Lếch 2 19 Bó Luồn 20 Bó Lý 21 Bình minh 2 22 Bản Nhạp 180 180 50 75 31,5 31,5 50 100 180 31,5 50 320 180 31,5 75 100 320 107 38 34 38 18 9 46 49 98 18 26 204 80 18 37 72 285 114 40 36 40 19 10 49 53 104 19 28 217 85 19 39 76 303 39 14 12 14 6 3 17 18 35 6 9 74 29 6 13 26 104
sinh hoạt 23 100 39 42 14 Cấp nƣớc Chiềng Dong
24 XN nƣớc 100 62 66 22
25 XN nƣớc (Tăng áp 1) 250 107 114 39
26 Bản Phang 27 Bản Phƣờng 28 Bản Pơn 29 Bắc Quang 30 Bản Si 31 Bệnh Viện 32 Bệnh viên 2 33 Bệnh viện ĐK Mai sơn 34 Bản Sum 31,5 50 31,5 180 31,5 180 100 560 100 25 35 15 101 16 82 64 128 58 Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt 27 37 16 107 17 87 69 136 62 9 13 5 37 6 30 23 47 21
95
TT Tên TBA
35 Pá Hốc 36 Bản Bơ 37 Bản Đúc 38 Bản Giàn 39 Bản Hào 40 Bản Lù 41 Bản Mật 42 Bản Mé 43 Bản Mờn 44 Bản Mòn 45 Bản Ỏ 46 Bản Oi 47 Bản Pạ (Bản Bó) 48 Bản Tra 49 Bình Minh Qtt (kVAr) 14 4 12 11 3 11 16 9 31 37 13 4 13 12 41 Stt (kVA) 42 12 34 32 9 33 46 27 92 107 39 11 38 35 121 Sđm (kVA) 50 31,5 75 50 31,5 50 50 50 180 180 75 50 50 50 180 Ptt (kW) 39 11 32 30 8 31 43 25 87 101 36 10 36 33 113
50 Đầu nguồn - M Đƣờng 76 222 320 208
51 Bó Sói 20 59 180 55
52 BTSSL-329-Đèo chẹn 8 24 31,5 23
53 Bung Búc (Búng Cang) 54 Chiềng Đen 55 Chiềng Mung I 56 Chiềng Mung 2 57 Co Muông I 58 Co Muông 2 15 19 53 10 4 7 45 56 154 28 10 31,5 50 180 250 31,5 31,5 7 42 53 145 27 10
59 CTCP - Chiềng sung 35 104 160 98
60 Cảng Tà Hộc 61 Cà Nam 62 Cao Sơn 63 Cáp Na 64 Cầu Đƣờng 6 9 28 3 14 17 25 83 9 40 31,5 50 100 31,5 50 16 23 78 8 38
65 Chế biến gỗ Minh Đức 15 45 75 42
77 225 66 Chế biến Ngô 250 212
sản 60 177 250 166 67 Chế biến Nông Hƣờng Lƣu
20 49 60 143 Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Nông nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt 75 560 56 135 68 Bản Co Hiên 69 Cò Nòi 1
96
TT Tên TBA
70 Cò Nòi 2 71 Cò Nòi 3 72 Cò Nòi 4 73 Củ Pe Sđm (kVA) 100 250 250 100 Ptt (kW) 85 156 120 67 Qtt (kVAr) 31 56 44 24 Stt (kVA) 90 166 128 71
74 Đèn đƣờng 19/5 9 28 50 26
75 Đèn đƣờng Cò Nòi 11 31 50 29
76 Đức Hiền ( Mỏ đá) 6 17 560 16
77 Diên Hồng 78 Độc Lập 79 Khu đô thị mới Cò Nòi 13 34 62 38 100 181 50 250 250 36 94 170
80 Giang Vị 46 135 250 127
81 Hua Long 41 121 180 113
82 CTCPTM& Hồng phát 43 125 250 117
83 Hong Sàn 84 Him Hụm 85 Hin Thuội 86 Hoà Bình 9 4 16 41 26 12 48 121 50 31,5 50 180 25 11 45 113
87 Hợp lực 34 100 180 94
88 Hua Tát 22 64 75 61
89 Nhà nghỉ Hùng Cƣờng 19 55 250 52
90 Khu CN Mai Sơn 2500 391 142 416
91 Cơ sở CBNS Loát Nên 4 10 250 10
92 CTTP Miền Bắc 18 53 250 49
93 Lƣơng Mạt 94 UBND Xã M. Bằng 95 Mƣờng Bon 96 Mƣờng Hồng 1 97 Mƣờng Hồng 2 98 Mƣờng Hồng 3 99 Mu Kít 100 Mai Châu Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt 14 28 26 17 53 17 34 12 41 83 78 51 155 49 100 36 75 180 100 160 180 50 180 50 38 78 73 48 146 46 94 34
97
TT Tên TBA
101 102 103 Mai Thuận Mai Tiên Mƣờng Bon Mía Đƣờng SH Sđm (kVA) 50 100 180 Ptt (kW) 25 86 147 Qtt (kVAr) 9 31 53 Stt (kVA) 27 91 157
104 Mía đƣờng - Nhà máy 1000 182 66 194
105 Mía đƣờng SX 1000 514 186 547
106 50 37 13 39
MOBILE 107 31,5 20 7 21 Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp
108 50 39 14 42 Sinh hoạt
109 110 111 112 Mè Mòng TTTTDĐ Chiếu sáng Mƣờng Bon 2 (Mai Tiên 2) Nà Hƣờng Noong Luông Noong Lái Nà Sẳng 180 31,5 100 50 132 27 17 38 48 10 6 14 140 29 18 40
113 Nông Trƣờng 1 320 188 68 200
114 Nông Trƣờng 2 400 234 85 249
115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 Nà Bó I Nà Bó II Nà Bó 3 Nà Ca Nà Cang Nà Đƣơi xã Nà Bó Nà Hạ (Nà Hiệp) - Nà Ớt Nà Hạ 2 Nà Hùn Nậm Tăm Nà Nghè (Bó Sói 2) Lán Nỉ - C.Sung Nà Ỏ 160 100 75 100 180 50 50 50 31,5 31,5 180 31,5 50 112 77 52 60 91 17 46 27 21 9 16 17 29 41 28 19 22 33 6 17 10 8 3 6 6 11 119 82 55 64 97 18 48 29 23 10 17 18 31
128 Mỏ đá Nà Pát 400 165 60 175
129 130 131 132 Nà Sản Nà Si 1 Nà Si 2 Nà Si III 250 160 320 160 130 75 231 65 47 27 84 24 139 80 246 69
133 CBNS Nguyễn Công sửu 180 160 58 170 Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Nông nghiệp Nông nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp
98
TT Tên TBA
134 135 136 137 138 139 140 Sđm (kVA) 250 31,5 180 31,5 31,5 50 31,5 Ptt (kW) 79 15 74 15 7 34 16 Qtt (kVAr) 29 5 27 5 2 12 6 Stt (kVA) 85 16 78 16 7 36 17
141 104 35 250 98
142 143 SH Nhà Máy Giấy Noong Bông Noong La Phiêng Hỳ Phiêng Lƣơm Púng Ngồ Phiêng Sày CTTNHH- Phân bón hóa chất Phú Lƣơng Bom tre 12 3 34 10 50 31,5 32 9
144 Ra Đa 37 Tầm xa 12 35 50 33
145 146 147 148 Rừng Thông Sang Lầu Sài Lƣơng I Sài Lƣơng 2 9 14 27 6 26 41 78 19 50 50 100 31,5 24 38 74 18
149 Sân Bay Nà Sản 32 93 100 87
150 151 152 153 154 155 156 157 Toong Chiêng Trƣờng Lái Xe Thống Nhất Thống Nhất II Tân Quỳnh Toong Tải Tà Chan _ C. Chăn Tà Đứng 5 27 42 77 6 13 8 4 14 80 124 225 17 38 23 11 75 180 180 250 31,5 50 31,5 31,5 13 76 117 212 16 36 21 10
158 Tăng áp 1- Mía đƣờng 35 104 250 98
159 Tăng áp 2 - Mía đƣờng 17 48 250 46
160 Tằn Pầu 24 70 100 66
161 Trại Bò Tân Quế 7 21 31,5 20
162 51 149 180 140
sán 163 48 141 560 132 Tà Sinh CTCP- Tinh bột FCOCEV
14 40 164 Tinh bột sắn 1 160 38
165 BHL 560 292 106 310 Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Nông nghiệp Nông nghiệp
99
TT Tên TBA Sđm (kVA) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA)
166 Trại bò mẫu 50 21 22 8
167 Thực nghiệm 50 12 12 4
168 169 170 171 172 173 174 250 180 180 100 50 31,5 50 130 122 135 77 29 18 36 139 130 144 82 31 19 38 47 44 49 28 11 7 13
175 250 42 45 15
176 Tiểu Khu 2 Tiểu Khu 21 Tiểu Khu 1 TK12 Tiểu Khu 32 ( 19/5) Trôn Trô TTGDLĐ Huyện Mai sơn Công ty cổ phần Cơ khí Sơn La Tự Dùng 250 213 227 77
177 CB Nông sản Tú Thủy 250 39 42 14
139 47 178 560 130 Xi măng Mai sơn -Tuy len
560 179 Gạch Chiềng mung 303 110 322
180 181 UB xã Hát Lót UBND xã Tà hộc 100 50 31 35 33 37 11 13
182 TT Bƣu chính Viễn thông 50 26 28 9
183 184 185 Xăng Dầu Xum Lo _ C.Mung Bản Cháu (Xóm Cháu) 320 180 50 153 20 12 163 21 12 56 7 4
186 Xuân Quế 100 78 83 28
Ý Lƣờng 50 41 Loại phụ tải Nông nghiệp Nông nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Nông nghiệp Sinh hoạt 44 15
187
100
Phụ lục 3.2b. Thông số lộ 382 E17.2 ở chế độ cực đại
TT Tên TBA Sđm (kVA) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA)
1 TT GD LĐ 05 - 06 319 100 560 303
Phôi thép Anh Tú 2 Bản Búng (Púng) Bản Dăm Nà Khoang Bản Mạt Bản Mé TĐC Bản Nghêu Bản Nhụng
2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bản Tình 11 Bản Áng 12 Bản Củ 13 Bằng Ban 14 Bản Hạm 15 Bản Khoa 16 Bản Mảy 17 Bản Nam 18 Bản Nghịu 19 Chiềng Kheo 20 Bản Sàng 21 Bản Sƣơn 22 Bản Thộ 23 Đồn Biên Phòng 459 24 Bơm nƣớc C.Dong 416 35 91 19 132 24 154 67 51 102 57 6 35 44 112 23 65 55 37 43 78 17 14 130 11 28 6 41 7 48 21 16 32 18 2 11 14 35 7 20 17 11 13 24 5 4 750 50 180 75 250 50 180 75 75 180 100 75 50 50 160 31,5 75 100 75 50 100 50 31,5 395 34 86 18 125 22 147 64 48 97 54 5 34 42 107 22 62 53 35 41 74 16 13
25 Trại bò mẫu 20 6 31,5 19
26 Bản Bít 27 BTS (Vi Ba Trặm cọ) 28 Chiềng Ban 2 29 Chiềng Ban 3 30 Bản Dè (UBX CD) 31 Cang Mƣờng 32 Cấp III C - V - T 33 Cho Coong 34 Co Hịnh 35 Hoa Mai 36 Huổi Nhả thái 37 Hà Trí Loại phụ tải Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Nông 15 21 156 136 46 89 51 42 9 86 31 173 5 6 49 43 14 28 16 13 3 27 10 54 75 31,5 180 180 75 180 100 75 31,5 180 50 320 14 20 148 130 43 85 48 40 9 82 30 165
101
TT Tên TBA Sđm (kVA) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA)
38 Hin Đón 39 Hoa Sơn 40 Hua Nà 27 30 3 8 10 1 31,5 50 31,5 26 29 3
41 Bãi đá Kim Thành 1 111 35 180 105
42 Bãi đá Kim Thành 2 242 76 320 230
43 Kéo Lồm 44 Két Nà 45 Lụng Cuông 46 Long Vân 47 TTNC Nông lâm 48 Nà Khoang 49 Noong Trạng 50 Nà Hiệp ( Nà Hạ ) 51 Nà Hiên 52 Nà Mè 53 Nà Nhụng 54 Nà Ớt 55 Nà Tre 56 Ngã 3 MS 2 57 Ò Lọ 58 Phiêng Khàng 59 Phiêng Phụ 1 60 Phiêng Phụ 2 61 Phiêng Khoài 62 Pá Ban 63 Pắc Sét 64 Pa Nó 65 Pom Sản 66 Sài Khao 67 Toong Chinh 68 Ta Lúc 69 Thôn 7 70 Bản Thạy (6-1) 71 Tô Văn 8 14 12 14 28 19 96 16 11 32 8 62 48 143 8 44 28 26 91 45 12 7 87 16 37 39 126 59 30 3 4 4 4 9 6 30 5 3 10 2 19 15 45 3 14 9 8 29 14 4 2 27 5 12 12 39 18 9 31,5 75 50 180 180 75 180 50 75 50 75 100 75 250 31,5 50 50 31,5 180 50 31,5 31,5 100 75 50 75 180 100 50 8 13 12 13 26 18 91 15 11 30 7 59 46 136 8 42 26 25 87 43 12 7 82 15 36 38 120 56 28
72 Trại giam 125 39 180 118
73 Nuôi Heo 3-2 74 Hua Pƣ Loại phụ tải nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Nông nghiệp Nông nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Công nghiệp Sinh hoạt Sinh hoạt 60 5 19 2 180 50 57 5
102
TT Tên TBA
Sđm (kVA) 100 180 100 31,5 75 180 320 50 75 Ptt (kW) 86 128 49 2 20 102 118 47 43 Qtt (kVAr) 28 42 16 1 7 34 39 15 14 Stt (kVA) 91 135 52 2 21 107 125 49 45 Loại phụ tải Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt Sinh hoạt
75 UB xã Chiềng Mai 76 UB xã Phiêng Cằm 77 Ủy ban Xã C.Ban 78 Xà Kìa 79 Xà Vịt 80 Bản Kéo 81 Cát Quế 82 Huổi My 83 Thôn 4
103
Phụ lục 3.3a. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 trước khi lắp tụ bù ở chế độ cực tiểu
104
105
Phụ lục 3.3b. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 trước khi lắp tụ bù ở chế độ cực đại
106
107
Phụ lục 3.4a. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 ở chế độ cực tiểu
108
109
Phụ lục 3.4b. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 ở chế độ cực đại
110
111
Phụ lục 3.5a. Tổn thất công suất trên lộ 382 E17.2 trước khi lắp tụ bù ở chế độ cực tiểu
112
113
Phụ lục 3.5b. Tổn thất công suất trên lộ 382 E17.2 trước khi lắp tụ bù ở chế độ cực đại
114
115
Phụ lục 3.6a. Tổn thất công suất trên lộ 382 E17.2 ở chế độ cực tiểu
116
117
Phụ lục 3.6b. Tổn thất công suất trên lộ 382 E17.2 ở chế độ cực đại
118
119
Phụ lục 3.7a. Xác định vị trí và dung lượng bù cố định ở chế độ cực tiểu lưới điện trung thế 35kV (lộ 378 E17.2)
120
121
Phụ lục 3.7b. Xác định vị trí và dung lượng bù đóng cắt ở chế độ cực đại lưới điện trung thế 35kV (lộ 378 E17.2)
122
123
Phụ lục 3.8a. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 sau khi lắp tụ bù kinh tế ở chế độ cực tiểu
124
125
Phụ lục 3.8b. Tổn thất công suất trên lộ 378 E17.2 sau khi lắp tụ bù kinh tế ở chế độ cực đại
