Tụ bù và ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

Công suất truyền tải và thông số đường dây ảnh hưởng chính tới tổn thất điện áp của lưới điện.

Trong khi vận hành phải đảm bảo sao cho sự thay đổi điện áp tại từng vị trí trên lưới so với định mức nằm trong phạm vi điện áp cho phép.

Trong lưới truyền tải điện, chúng ta sử dụng các thiết bị bù (Tụ bù ngang, tụ bù dọc, kháng bù ngang) nhằm mục đích cải thiện điện áp các nút, ngoài ra việc bù công suất còn có thêm ý nghĩa:

– Cải thiện tính ổn định của điện áp các nút
– Tăng khả năng tải của đường dây
– Tăng độ dự trữ ổn định của hệ thống
– Giảm tổn thất hệ thống bằng việc phân bố lại công suất phản kháng trong hệ thống
Đây chính là những nguyên lý của tụ bù

Xem thêm:Cách kiểm tra tụ bù còn dung lượng bù

Nguyên lý bù:
Sơ đồ mô phỏng đường dây truyền tải như sau:
Công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây truyền tải:
sU= (P.R + Q.X)/U
Trong đó :
– U là điện áp tại đầu đường dây
– X là thành phần điện kháng của đường dây
– R là thành phần điện trở của đường dây
– P là công suất tác dụng được truyền trên đường dây
– Q là công suất phản kháng được truyền trên đường dây

Trực quan nhìn vào công thức tính tổn thất điện trên, chúng ta thấy rằng :
Nếu thay đổi P thì sU thay đổi nhưng P lớn hay nhỏ là do phụ tải quyết định nên không thể thay đổi tuỳ tiện được.

Thay đổi tham số R bằng cách tăng tiết diện đường dây hoặc tăng số đường dây làm việc song song thì không hợp lý về mặt kinh tế
Vì vậy, người ta tìm cách thay đổi Q (Công suất phản kháng) hoặc X (tham số đường dây) để giảm tối thiểu sU
Các biện pháp thay đổi X được gọi là bù dọc: tụ bù được mắc nối tiếp trên đường dây truyền tải làm cho tổng trở đường dây nhỏ đi: ( XS = X – Xbù).
Trở kháng trong hệ thống truyền tải bao gồm phần lớn là thành phần điện kháng và phần nhỏ là thành phần điện trở: (Zht = R + J. XS ).
Bởi vậy sự thay đổi điện áp ở phía tải được gây nên bởi thành phần XS nhiều hơn là thành phần điện trở R.
Các biện pháp thay đổi Q được gọi là bù ngang: dùng các thiết bị để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng như động cơ đồng bộ, tụ điện, kháng điện (trong chương này chỉ đề cập tới tụ và kháng ). Thiết bị bù được mắc rẽ nhánh với lưới điện, thông qua việc tăng giảm công suất phản kháng trên lưới để thay đổi tổn thất điện áp trên đường dây.