Tụ bù ngang là gì? tụ bù dọc là gì? ưu và nhược điểm và ứng dụng trong truyền tải điện

Tổn thất điện áp trong lưới điện phụ thuộc rất nhiều vào công suất truyền tải và thông số đường dây, cũng như khả năng duy trì điện áp ổn định tại các điểm trên lưới. Điều này quan trọng vì điện áp không ổn định có thể gây ra nhiều vấn đề khác nhau trong hệ thống truyền tải điện. Để đảm bảo rằng điện áp tại mỗi nút trên lưới nằm trong phạm vi cho phép, chúng ta cần sử dụng các thiết bị bù, như tụ bù ngang, tụ bù dọc. Chính vì vây mà việc sử dụng các thiết bị bù trong lưới truyền tải điện không chỉ đảm bảo điện áp ổn định mà còn cải thiện hiệu suất hệ thống, tăng khả năng tải của đường dây, và giảm tổn thất truyền tải điện, đồng thời tạo ra một hệ thống mạng điện mạnh mẽ và ổn định hơn. Cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về các thiết bi tụ bù trong bài viết này nhé.

Lợi ích của việc sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng

Việc sử dụng các thiết bị bù không chỉ giúp cải thiện điện áp tại các nút trên lưới điện mà còn mang lại nhiều lợi ích khác như

Tăng khả năng tải của đường dây: Thiết bị bù giúp cải thiện yếu điểm công suất, làm cho hệ thống có khả năng chịu tải cao hơn, đồng thời giảm nguy cơ quá tải và hệ thống hoạt động ổn định hơn.

Cải thiện tính ổn định của điện áp các nút: Thiết bị bù có khả năng duy trì điện áp ổn định tại các điểm trên lưới, giúp ngăn chặn sự biến đổi điện áp gây ra sự cố và tiết kiệm năng lượng.

Phân bố lại công suất phản kháng trong hệ thống: Sử dụng tụ bù và kháng bù ngang có thể điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống, từ đó giảm tổn thất hệ thống và tối ưu hóa hiệu suất truyền tải điện.

Tăng độ dự trữ ổn định của hệ thống: Thiết bị bù cung cấp một lớp bảo vệ bổ sung cho hệ thống, đặc biệt trong trường hợp tải đột ngột tăng lên hoặc xảy ra sự cố. Điều này giúp duy trì sự ổn định của hệ thống và giảm nguy cơ mất điện.

Nguyên lý của việc bù công suất

Tổn thất điện áp trong hệ thống truyền tải điện là một vấn đề quan trọng, và nó có thể được tính toán dựa trên công thức sau đây:

sU= (P.R + Q.X)/U​

Trong công thức này:

• P đại diện cho công suất tác động được truyền qua đường dây.
• R là thành phần điện trở của đường dây.
• Q là công suất phản kháng được truyền qua đường dây.
• X là thành phần điện kháng của đường dây.
• U là điện áp tại đầu đường dây.

Khi xem xét công thức này, chúng ta có thể nhận thấy rằng nếu chúng ta thay đổi P, tổn thất điện áp sU sẽ thay đổi theo. Tuy nhiên, P thường không thay đổi dễ dàng, vì nó phụ thuộc vào tải điện cụ thể và không thể điều chỉnh theo ý muốn.

Một cách khác để giảm tổn thất điện áp là thay đổi các yếu tố khác như R và X. Tuy nhiên, việc tăng diện tích tiết diện đường dây hoặc số đường dây làm việc song song để thay đổi R có thể không hợp lý về mặt kinh tế.

Do đó, để giảm tổn thất điện áp, chúng ta thường tập trung vào việc điều chỉnh các yếu tố Q (công suất phản kháng) hoặc X (tham số điện dây). Các biện pháp điều chỉnh Q được gọi là bù ngang và thường bao gồm sử dụng các thiết bị như động cơ đồng bộ, tụ điện, hoặc kháng điện. Thiết bị bù này được mắc rẽ nhánh vào lưới điện và được sử dụng để điều chỉnh công suất phản kháng trên lưới để làm giảm tổn thất điện áp trên đường dây.

Các biện pháp điều chỉnh X được gọi là bù dọc và thường bao gồm việc mắc tụ điện vào đường dây truyền tải. Điều này làm giảm tổng trở của đường dây, với XS đóng góp nhiều hơn vào sự thay đổi của điện áp tại phía tải so với thành phần điện trở R.

Vì thế, tổn thất điện áp trong hệ thống truyền tải điện có thể được giảm bằng cách điều chỉnh các yếu tố Q và X, thông qua các biện pháp bù ngang và bù dọc. Điều này giúp cải thiện hiệu suất và đảm bảo rằng điện áp tại các điểm trên đường dây nằm trong phạm vi cho phép.

Tụ bù ngang là gì?

Tụ bù ngang là một thiết bị điện được sử dụng trong hệ thống điện để cải thiện điện áp và quản lý công suất phản kháng. Tụ bù ngang hoạt động bằng cách thay đổi công suất phản kháng trong mạng điện, làm cho nó trở nên phù hợp với yêu cầu của hệ thống và giảm tổn thất điện áp. Tụ bù ngang thường được kết hợp với động cơ đồng bộ hoặc các thiết bị điều khiển điện tử để điều chỉnh công suất phản kháng.

Tác dụng của tụ bù ngang:

1. Điều chỉnh công suất phản kháng: Tụ bù ngang có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng của mạng điện, giúp cân bằng các yếu tố trong hệ thống.

2. Cải thiện điện áp: Tụ bù ngang có thể cải thiện điện áp tại các điểm trên lưới điện, đảm bảo rằng nó nằm trong phạm vi cho phép.

3. Tối ưu hóa công suất: Thiết bị này giúp tối ưu hóa công suất phản kháng của hệ thống, làm giảm tổn thất điện áp và tăng hiệu suất truyền tải điện.

4. Điều chỉnh yếu điểm công suất: Tụ bù ngang cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh yếu điểm công suất trong hệ thống, đặc biệt trong trường hợp tải không cân đối hoặc biến đổi công suất.

Ưu điểm của tụ bù ngang:

• Ổn định công suất: Tụ bù ngang giúp cải thiện ổn định công suất trong hệ thống, đảm bảo rằng nó hoạt động hiệu quả.

Nhược điểm của tụ bù ngang:

• Gây quá áp trên đường dây khi đường dây không tải hoặc non tải: Khi không có đủ tải trên đường dây, tụ bù ngang có thể gây ra quá áp, làm tăng điện áp và gây sự cố cho hệ thống.

Ngoài ra, để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo rằng tụ bù ngang hoạt động hiệu quả, việc đặt tụ bù ngang ở vị trí tối ưu là quan trọng. Vị trí tối ưu thường nằm từ 1/2 đến 2/3 chiều dài của đường dây.

Tuy nhiên, để giải quyết vấn đề gây quá áp khi không tải hoặc non tải, tụ bù dọc (còn gọi là tụ bù nối tiếp) có thể được sử dụng, vì nó giúp giảm quá áp trên đường dây. Tuy tụ bù dọc chỉ tạo ra một phần công suất phản kháng so với tụ bù ngang (khoảng 12.5%), nhưng nó có ưu điểm trong việc giảm quá áp và duy trì ổn định của hệ thống.

Tụ bù dọc là gì?

Tụ bù dọc, còn được gọi là tụ bù nối tiếp, là một loại thiết bị điện được sử dụng trong hệ thống truyền tải điện để điều chỉnh công suất phản kháng của mạng điện. Tụ bù dọc được mắc nối tiếp trên đường dây truyền tải và tạo ra một phần công suất phản kháng, thường là phản kháng dương, để cân bằng các yếu tố trong hệ thống

Tác dụng của tụ bù dọc:

1. Cải thiện công suất phản kháng: Tụ bù dọc được sử dụng để tạo ra công suất phản kháng, phụ thuộc vào điện áp tại điểm đặt tụ. Điều này giúp điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống để đảm bảo rằng nó đáp ứng yêu cầu cụ thể của hệ thống.

2. Điều chỉnh yếu điểm công suất: Tụ bù dọc có thể được sử dụng để điều chỉnh yếu điểm công suất trong hệ thống. Điều này quan trọng để duy trì ổn định công suất và điện áp tại các điểm trên lưới điện.

Ưu điểm của tụ bù dọc:

• Giảm tổn thất điện áp: Tụ bù dọc giúp giảm tổn thất điện áp trong hệ thống truyền tải, đảm bảo rằng điện áp tại các điểm trên lưới nằm trong phạm vi cho phép.

• Tối ưu hóa công suất: Thiết bị này giúp tối ưu hóa công suất phản kháng của hệ thống, làm giảm tổn thất điện áp và tăng hiệu suất truyền tải điện.

Nhược điểm của tụ bù dọc:

• Có thể gây quá áp: Khi không có đủ tải trên đường dây, tụ bù dọc có thể tạo ra quá áp, làm tăng điện áp và gây ra sự cố trong hệ thống.

• Thiết kế phức tạp: Tụ bù dọc cần phải được thiết kế và cấu hình chính xác để đảm bảo rằng nó hoạt động hiệu quả và an toàn trong hệ thống điện.

Có thể nói rằng, tụ bù dọc là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền tải điện để điều chỉnh công suất phản kháng và đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, việc thiết kế và sử dụng tụ bù dọc cần phải được thực hiện cẩn thận để tránh các vấn đề về quá áp và đảm bảo tính ổn định của hệ thống.

Kháng bù ngang

Kháng bù ngang là một thiết bị điện được sử dụng trong hệ thống truyền tải điện để điều chỉnh và điều tiết công suất phản kháng. Chức năng chính của kháng bù ngang là tiêu thụ hoặc tạo ra công suất phản kháng dựa trên yêu cầu của hệ thống truyền tải điện.

Kháng bù ngang có tác dụng chủ yếu trong việc điều chỉnh lượng công suất phản kháng thừa hoặc thiếu trong lưới điện để đảm bảo rằng công suất phản kháng của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép. Việc điều tiết công suất phản kháng này giúp ổn định điện áp và điện năng trong hệ thống truyền tải điện, đặc biệt khi có sự thay đổi về tải hoặc công suất.

Kháng bù ngang có mạch từ riêng biệt và được thiết kế để làm việc trong môi trường điện từ mạnh. Thông qua việc điều chỉnh công suất phản kháng, kháng bù ngang giúp cân bằng các yếu điểm công suất trong hệ thống và làm giảm tổn thất điện áp.

Chức năng tác dụng của kháng bù ngang:

• Triệt tiêu công suất phản kháng dư thừa: Cuộn kháng bù ngang là một thiết bị chỉ tiêu tác dụng bằng cách tiêu thụ công suất phản kháng dư thừa trong hệ thống truyền tải. Điều này giúp điều chỉnh lượng công suất phản kháng thừa do lưới điện sinh ra, giảm điện áp và duy trì ổn định điện áp trong hệ thống.

• Giảm ảnh hưởng của điện dung đường dây: Trên các đường dây siêu cao áp có độ dài lớn, điện dung pha-đất và pha-pha là rất lớn. Điện dung này tạo ra công suất phản kháng dư thừa, giống như tụ bù ngang. Khi đường dây không tải hoặc tải nhỏ, lượng công suất phản kháng dư thừa lớn có thể làm tăng điện áp ở cuối đường dây. Để giảm ảnh hưởng này, cuộn kháng bù ngang được đặt ở các vị trí chiến lược trên đường dây để tiêu thụ một phần công suất phản kháng dư thừa.

Nguyên lý cấu tạo của cuộn kháng bù ngang:

• Cuộn kháng bù ngang có thiết kế tương tự máy biến áp, nhưng có mạch từ riêng biệt. Trong mạch từ, mạch từ được khép kín qua khe hở không khí để tránh bão hoà nhanh. Điều này giúp giảm trở kháng của cuộn kháng và làm cho nó làm việc hiệu quả trong môi trường điện từ mạnh.

• Cuộn kháng được cấu tạo để làm việc trong môi trường điện từ mạnh, vì vậy yêu cầu sự chắc chắn của khung từ và vỏ để chống độ rung lớn hơn so với máy biến áp thông thường.

• Cuộn kháng có mạch từ khép kín qua không khí để tránh bão hoà nhanh và tạo ra một trở kháng cần thiết.

Ưu điểm của kháng bù ngang:

1. Điều chỉnh công suất phản kháng: Kháng bù ngang cho phép điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống truyền tải điện. Điều này giúp cân bằng yếu điểm công suất và đảm bảo rằng hệ thống hoạt động trong phạm vi công suất phản kháng cho phép.

2. Giảm tổn thất điện áp: Kháng bù ngang giúp giảm tổn thất điện áp trong hệ thống truyền tải, đặc biệt khi có sự thay đổi trong tải hoặc công suất phản kháng dư thừa.

3. Ổn định điện áp: Thiết bị này giúp ổn định điện áp tại các điểm trên lưới điện, đảm bảo rằng nó nằm trong phạm vi cho phép và giảm sự biến đổi không mong muốn của điện áp.

Nhược điểm của kháng bù ngang:

1. Chi phí đầu tư: Kháng bù ngang đòi hỏi đầu tư ban đầu và chi phí cấu hình. Điều này có thể là một yếu tố hạn chế trong việc triển khai trong hệ thống truyền tải điện.

2. Cần không gian lớn: Kháng bù ngang thường cần không gian lớn để đặt và cấu hình. Điều này có thể là một hạn chế trong trường hợp không có đủ không gian.

3. Yêu cầu bảo dưỡng định kỳ: Thiết bị này cần phải được bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của nó trong hệ thống truyền tải điện.

Công việc bảo dưỡng và kiểm tra cuộn kháng bù ngang:

• Thường xuyên kiểm tra bề mặt bên ngoài của cuộn kháng và làm sạch bụi bẩn.

• Kiểm tra dò dầu tại những điểm nối trong hệ thống dẫn dầu và xiết lại nếu cần thiết.

• Kiểm tra mức dầu trên bình dầu phụ và xác định xem nó phù hợp với bảng chỉ thị không.

• Kiểm tra nhiệt độ của dầu cách điện và cuộn dây để đảm bảo rằng nhiệt độ trong giới hạn an toàn.

• Thường xuyên kiểm tra và làm sạch bề mặt của bộ phận làm mát, và nếu cần, phun nước với áp lực cao để làm sạch.

• Đối với sứ cao áp, cần thường xuyên làm sạch bụi bẩn và kiểm tra các bu lông, đai ốc tại đầu cốt để tránh tăng nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc điện. Sử dụng camera quan sát nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc nếu có thể.