Chọn tụ điện

Tụ điện chủ yếu được chọn theo điện áp định mức. Số lượng lụ điện tùy thuộc vào dung lượng bù. Dung lượng do tụ điện sinh ra được tính theo biểu thức:

Qtd = 2πfU2C=0.314U2C, kVAr

trong đó:

  • U – điện áp đặt lên cực của tụ điện, kV
  • c – điện dung của tụ điện, μF

Vì công suất phản kháng do tụ điện sinh ra tỷ lệ với bình phương của điện áp đặt lên cực của nó nên chúng ta cần cho tụ điện làm việc đúng điện áp định mức để tận dụng hiệu suất của nó.

Tụ điện điện áp thấp thường được chế tạo thành tụ ba pha, ba phần tử của nó được nối thành hình tam giác. Tụ điện điện áp cao thường được chế tạo thành tụ một pha, chúng được ghép lại theo hình tam giác, có cầu chì bảo vệ riêng cho từng pha.

Điều chỉnh dung lượng bù

Ứng với mỗi trị số phụ tải Q có một dung lượng bù tối ưu. Vì vậy cần phải điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện cho phù hợp với phụ tải phản kháng để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất. Song vì phụ tải luôn luôn biến đổi và các tụ điện đã được chế tạo sấn thành các phần tử có dung lượng nhất định nên việc điều chỉnh liên lục dung lượng bù là điều khó thực hiện được. Trong thực tế, người ta chia tụ điện thành nhiều nhóm nhỏ và tuỳ theo sự biến đổi của phụ tải mà cho nhiều hay ít nhóm làm việc.

Ví dụ có đồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày như ở hình dưới. 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 (quẵng thời gian còn lại). Vì vậy chúng ta chia tụ điện thành hai nhóm, mỗi nhóm cỏ dung lượng Q/2 .Ta  cho một nhóm làm việc suốt 24 h, gọi là nhóm tụ bù nền. Nhóm còn lại chỉ làm việc trong quãng thời gian t1, có phụ tải lớn mà thôi.

Ví dụ về điều chỉnh dung lượng bù

Việc điều chỉnh dung lượng bù nhảy cấp như vậy có khuyết điểm là sẽ có những vùng hù thừa (phân gạch ngang trên hình vẽ) và những vùng bù thiếu (phân gạch dọc trên hình vẽ). Muốn giảm phần bù thừa, bù thiếu ta phải phân tụ điộn ra thành nhiều nhóm nhỏ, song như vậy sẽ tốn nhiều thiết bị đóng cắt, đo lường, bảo vộ và điều chính dung lưựng 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 tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật.

Người ta quy định rằng: nếu dùng máy cắt dầu để đóng cắt và bảo vệ một nhóm tụ điện thì dung lượng của nhóm không nên nhỏ hơn 400 kVAr. Ở mạng điện áp cao nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 100 kVAr, ở mạng điện áp thấp nếu dung lượng bù của một nhánh nhỏ hơn 30 k VAr thì không nên đặt tụ điện ở nhánh đó mà nên chuyển sang các nhánh lân cận.

Việc điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động.

Việc điều chỉnh tự động dung lượng bù của tụ điện thường chỉ được đặt ra trong trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn. Có bốn cách tự động điều chỉnh dung lượng bù: điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian,theo dòng điện phụ tải và theo hướng đi của công suất phản kháng. Điều chỉnh dung lượng bù theo điện áp và thời gian hay được dùng hơn cả.

a, Điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện theo điện áp. Căn cứ vào điện áp của thanh cái của trạm biến áp để tiến hành điều chỉnh tự động dung lượng bù. Nếu điện áp của mạng sụt xuống dưới định mức, có nghĩa là mạng thiếu công suất phản kháng thì cần phải đóng thêm tụ điện vào làm việc. Ngược lại khi điện áp quá giá trị định mức thì cần cắt bớt tụ điện,vì lúc này mạng thừa công suất phản kháng. Phương pháp điều chỉnh tự động dung lượng bù theo điện áp vừa giải quyết được yêu cầu bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất cosφ vừa có tác dụng ổn định điện áp nên được dùng phổ biến.

sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng bù theo điện áp

Hình trên trình bày một ví dụ về sơ đồ điều chỉnh một cấp dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp.

Cơ cấu đo lường trong sơ đồ này là hai rơle điện áp. Rơle điện áp thấp 1RU dùng để đóng tụ điện vào làm việc khi điện áp của mạng sụt xuống. Rơle điện áp cao 2RU dùng để cắt tụ điện ra khi điện áp cao của mạng vượt quá giá trị định mức. Để tránh cho sơ đồ tác động khi có dao động điện áp (ví dụ khi mở máy động cơ có công suất lớn) trong sơ đồ có bố trí rơle thời gian RTh với tiếp điểm đóng chậm có thời gian trì hoãn 2-3 ph.

Sơ đồ làm việc như sau: khi điện áp sụt xuống quá mức cho phép rơle điện áp thấp 1RU tác động cấp nguồn cho rơle thời gian 1RTh. Sau thời gian đã chỉnh định, tiếp điểm của nó đóng lại cấp nguồn cho cuộn dây đóng Đ để đóng máy cắt MC đưa tụ điện vào làm việc. Khi điện áp cao quá định mức (U ≥ 110% Uđm ) rơle điện áp cao 2RU tác động cấp nguồn cho rơle thời gian 2RTh đóng tiếp điểm của nó lại, cấp nguồn cho cuộn dây cắt C để cắt máy cắt MC ra, tụ được cắt khỏi mạng. Nếu trong quá trình vận hành có sự cố, thiết bị rơle bảo vệ làm việc cấp nguồn cho rơle trung gian RTr, Rơle RTr tác động đóng mạch cuộn cắt để cắt máy cắt ra.

b, Điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian. Căn cứ vào sự biến đổi của phụ tải phán kháng trong một ngày đêm mà người ta đóng hoặc cát bớt tụ điện. Phương pháp này được dùng khi đồ thị phụ tải phán kháng hàng ngày biến đổi theo một quy luật tương đối ổn định và người vận hành nắm vững đồ thị đó.

Hình dưới đưa ra một ví dụ về sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng hù theo nguyên tác thời

gian.

Cơ cấu để tác động đóng cắt lụ điện trong sơ đồ này là đồng hồ điện ĐH. Các tiếp điểm của đồng hồ xác định chương trình đóng và cắt tụ điện. Căn cứ vào sự biến thiên có tính chu kỳ của phụ tải người ta xác định thời điểm cân đóng và cắt tụ điện và điều chỉnh cơ cấu đồng hồ làm việc theo chường trình đã định.

Sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian

Giả sử tụ chưa làm việc, MC đang cắt ra, nếu tiếp điểm của đồng hồ ĐH đóng lại thì rơle Thời gian 1RTh có điện và tác động đi đóng máy cắt thco trình tự như ở “Sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng bù theo điện áp“. Nếu tụ đang làm việc đến thời gian cần cắt tiếp điểm, ĐH đóng iại và rơle thời gian 2RTh có điện tác động đi cắt máy cắt tương tự như ở sơ đồ. Rơle điện áp cao dùng đổ bảo vệ tụ điện tránh bị quá điện áp.

c, Điều chình tự động dung lượng bù theo dòng điện phụ tải được dùng trong trường hựp phụ tải thường hiến đổi đột ngột.

Khi dòng điện phụ tải tăng cần đóng thêm tụ điện vào làm việc, khi dòng điện phụ lải giảm cân cắt bớt tụ điện đi.

d) Điều chỉnh dung lượng bù theo hướng đi của công suất phản kháng thường được dùng khi trạm biến áp ở cuối đường dây và xa nguồn. Nếu công suất phản kháng chạy từ nguồn đến phụ tải, chứng tỏ phụ tải cần công suất phản kháng của miền, chúng ta cần đóng thêm tụ điện vào làm việc, nếu ngược lại cần cắt bớt tụ điện.

Ngày nay kỹ thuật vi xử lý phát triển, trên thị trường có bán các loại thiết bị điều khiển PLC(Programable Logic Controller), vì vậy người ta thường dùng PLC để làm thiết bị điều khiển đóng cắt dung lượng bù.

Thiết bị PLC tự động điều chỉnh dung lượng bù

Đầu vào của PLC là tín hiệu dòng điện I, điện áp mạng U và cosφ của mạng (hình trên). 

Đầu ra của PLC tác động đến các cơ cấu chấp hành CH để đóng cắt các nhóm tụ điện. Tuỳ theo yêu cầu, người ta có thể lập trình để PLC tác động đóng cắt các nhóm tụ điện theo tín hiệu điện áp, theo thời gian hoặc theo cosφ của mạng. Thiết bị PLC làm việc tin cậy, linh hoạt. Bằng cách thay đổi chương trình, người ta có thể thay đổi nguyên tắc điều khiển đổng cắt tụ hoặc thay đổi số nhóm tụ một cách dễ dàng. Vì vậy thiết bị PLC được dùng rộng rãi để tự động điều chỉnh dung lượng bù.

Trích: Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng

Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lượng bù
4 (80%) 5 votes