CHƯƠNG I: CÁC BIỆN PHÁP CHUNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP Các phương pháp nâng cao chất lượng điện phải được chú ý từ khâu thiết kế đến quá trình vận hành hệ thống điện, mỗi một phương pháp nâng cao chất lượng điện có những quy mô khác nhau dẫn đến hiệu quả cũng khác nhau, thực tế có hai nhóm biện pháp. Các biện pháp tổ chức vận hành Các biện pháp tổ chức vận hành hợp lý không đòi hỏi chi phí lớn nhưng đòi hỏi những người thực hiện phải hiểu rõ tình trạng làm việc của hệ thống điện, nhóm biện pháp này gồm: - Phân bố lại phụ tải hợp lý: Việc phân bố lại phụ tải hợp lý sẽ làm giảm tình trạng có những thời điểm phụ tải quá lớn hoặc có những thời điểm phụ tải quá nhỏ hay nói cách khác là biện pháp san phẳng đồ thị phụ tải, biện pháp này sẽ làm giảm khoảng giới hạn của độ lệch điện áp do làm thay đổi sự chênh lệch về hao tổn điện áp lúc phụ tải cực đại và lúc phụ tải cực tiểu, biện pháp này cũng giúp nâng cao hiệu suất sử dụng lưới điện. - Chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý: Việc chọn sơ đồ cấp điện hợp lý sẽ dẫn đến giảm các thông số R và X trong lưới điện do đó sẽ giảm tới mức tối đa hao tổn điện áp dẫn đến giảm độ lệch điện áp tại cỏc nỳt của lưới điện. - Chọn điện áp đầu vào thụ điện thích hợp với chế độ làm việc của thụ điện: Thông thường MBA và đường dây được tính toán lựa chọn theo chế độ tải cực đại và cực tiểu.
Nhưng phụ tải thực tế trong quá trình vận hành tại phần lớn thời gian lại khác chế độ tính toán. Do đó, việc chọn điện áp đầu vào của các thụ điện một cách hợp lý sẽ làm giảm sự sai khác độ lệch điện áp tại đầu vào các thụ điện này. - Điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý:Việc điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý sẽ kết hợp được phụ tải phản kháng giữa các hộ dùng điện. Do đó, giảm được hao tổn công suất và hao tổn điện áp của lưới điện tại các thời điểm khác nhau.
~ 19 ~ - Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý: Đối với lưới điện có dây trung tính, nếu lựa chọn tiết diện dây trung tính quá nhỏ sẽ làm tăng hao tổn điện áp trờn dõy trung tính dẫn đến mất đối xứng trong lưới điện. - Phân bố đều phụ tải giữa các pha, tăng cường sử dụng thiết bị điện 3 pha: Biện pháp này làm giảm sự mất đối xứng trong lưới điện. - Không vận hành thiết bị non tải: Các thiết bị vận hành non tải làm cho hệ số công suất thấp, tăng công suất phản kháng làm tăng hao tổn dẫn đến tăng độ lệch điện áp. Các biện pháp kỹ thuật Các biện pháp kỹ thuật bao gồm: - Điều chỉnh điện áp: điều chỉnh điện áp trên lưới điện thực hiện bởi các thiết bị có thể tăng hoặc giảm điện áp như: thay đổi đầu phõn ỏp của máy biến áp, sử dụng máy biến áp bổ trợ điện áp.
- Điều hòa công suất phản kháng trong lưới điện: Để thực hiện điều hòa công suất phản kháng trong lưới điện có thể sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng lắp đặt trên lưới điện như: sử dụng tụ bự, mỏy bự đồng bộ. - Đối xứng hóa lưới điện: Đối xứng hóa lưới điện là thực hiện lắp đặt các thiết bị đối xứng. ~ 20 ~ CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 2. Khái niệm chung Nếu điện áp đặt vào phụ tải không hoàn toàn đúng với điện áp định mức của phụ tải yêu càu thỡ ớt hay nhiều tình trạng làm việc của phụ tải đó cũng trở nên không tốt.
Nói cách khác, độ lệch điện áp càng lớn thì chỉ tiêu kinh tế của các thiết bị dùng điện càng thấp. Theo định nghĩa độ lệch điện áp bằng: Độ lệch điện áp tính theo phần trăm so với điện áp định mức bằng: U là điện áp thực tế đặt vào phụ tải (V, kV); Uđm là điện áp định mức của mạng điện (V, kV); Độ lệch điện áp sinh ra ở nơi tiêu thụ điện là do bởi hai nguyên nhõn: nguyên nhân phát sinh ở bản thân các hộ dùng điện, và nguyên nhân phát sinh do sự biến đổi về tình trạng vận hành của hệ thống điện Xét nguyên nhân phát sinh ở bản thân các hộ dùng điện. Phụ tải của các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi gây nên độ lệch điện áp, vì phụ tải thay đổi khiến công suất chuyên chở trong mạng điện thay đổi, mức tổn thất công suất và mức độ tổn thất điện áp trong mạng điện cũng thay đổi, gây ra các độ lệch khác nhau về điện áp. đây là các biến đổi tự nhiên và chậm.
Ví dụ đèn thắp sáng vào ban ngày chỉ bằng 10-15% vào buổi tối, hay là ở các khu công nghiệp lớn, phụ tải ban đêm chỉ bằng 40-50% của phụ tải lớn nhất. Xét đến nguyên nhân phát sinh do sự biến đổi về tình trạng vận hành của hệ thống điện. Phương thức vận hành của các nhà máy điện trong hệ thống hoặc một sự thay đổi nào đó trong cấu trúc lưới cũng khiến cho sự phân bố công suất trong toàn bộ hệ thống bị thay đổi, do đó mức tổn thất điện áp cũng thay đổi và làm biến đổi luôn cả độ lệch điện áp ở nơi dùng điện. Ví dụ, các nhà máy thủy điện nếu không có hồ chứa nước thì mùa nước sẽ vận hành mãn tải, còn tới mùa cạn tất sẽ phải cho dừng bớt một số máy phát, giảm bớt phần cung cấp cho hệ thống; nhà máy điện nào cũng phải có thời kỳ đại tu, lúc đó phải cho dừng một ~ 21 ~ số máy.
Đặc biệt khi có sự cố trong hệ thống điện gây ra quá trình quá độ điện từ và có thể làm cho một hoặc một số phần tử ngừng hoạt động đột ngột. Các biến đổi này xảy ra rất nhanh, đồng thời gây ra các độ lệch điện áp đột ngột với biên độ khá lớn. Sự biến đổi điện áp đó dẫn đến hậu quả là: a. Chất lượng điện năng ở các thiết bị dùng điện không đạt yêu cầu.
Đối với động cơ không đồng bộ, khi điện áp trên cực động cơ bị giảm thấp thỡ mụmen quay và tốc độ quay sẽ giảm, dòng điện trong stato tăng lên làm tăng phát nóng trong động cơ, động cơ khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài. Khi xét cả máy công cụ do động cơ truyền động thì ảnh hưởng của điện áp còn liên quan đến phụ tải cơ, đến hiệu suất công tác của thiết bị. Đối với thiết bị chiếu sáng thì khi điện áp giảm, quang thông của đèn nung nóng sẽ giảm, điện áp giảm 5% thì quang thông giảm 10%, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng lao động, không đảm bảo an toàn lao động. Khi điện áp tăng cao, tuổi thọ của đèn sẽ giảm, điện áp luôn tăng 1% so với điện áp định mức của đèn, tuổi thọ của đèn giảm 15%; Khi điện áp luôn tăng 5%, tuổi thọ giảm một nửa và khi điện áp luôn tăng 10 – 20 % bóng đèn sẽ bị cháy.
Đối với đèn huỳnh quang, điện áp tăng 10%, tuổi thọ của đèn giảm từ 20 – 35%. Nếu điện áp giảm, đốn khú khởi động. Khi điện áp giảm trên 20% đốn khụng khởi động được. Đối với các lò điện, sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế - kỹ thuật của các lò điện.
Ví dụ khi điện áp ở lò luyện kim giảm từ 10 - 15% thì thành phẩmm có thể giảm từ 15 – 20% do hư hỏng và do thời gian bị kéo dài. Ảnh hưởng xấu đến công tác của hệ thống điện. Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống điện. Ví dụ điện áp trên đường dây dài trong chế độ không tải, điện áp tăng rất cao gây nguy hiểm cho thiết bị và quá tải máy phát điện.
Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng ổn định động và ổn định tổng quát, nộu thấp quá có thể gây mất ổn định phụ tải. ~ 22 ~ Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng tự cảm ứng trong lừi thộp và có thể dẫn đến nguy hiểm do máy bị phát nóng cục bộ, khi điện áp tăng cao quá sẽ làm hỏng cách điện. Điện áp giảm sẽ làm giảm lượng công suất phản kháng do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra. Mức điện áp trong hệ thống điện ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện.
Độ lệch điện áp cao nhất thường xuất hiện trong lúc sự cố: đứt dây, hoặc máy phát lớn nhất của nhà máy điện bị hỏng phải ngừng hoạt động,… Trên thực tế không thể nào giữ được điện áp ở phụ tải luôn luôn đúng bằng định mức, nhưng nếu giữ được với một độ lệch điện áp tương đổi nhỏ thỡ cỏc phụ tải vẫn giữ được một chỉ tiêu kinh tế tốt. Các phương pháp điều chỉnh điện áp Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây: 1. Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích 2. Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm áp bằng cách đặt đầu phõn ỏp cố định hoặc điều áp dưới tải.
Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và máy biến áp bổ trợ. Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh để thay đổi tổn thất điện áp trên đường dây, có thể dùng bộ tụ điện, mỏy bự đồng bộ hoặc động cơ điện đồng bộ có điều chỉnh kích từ. Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp. Về địa điểm thực hiện điều chỉnh điện áp, có thể ở nhà máy điện, trên mạng điện khu vực và ở mạng điện địa phương hoặc đặt ngay tại thiết bị dùng điện.
Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc tăng thêm nguồn công suất phản kháng (các phương pháp 1 và 4) hoặc phân bố lại công suất phản kháng trong mạng điện (các phương pháp còn lại), phương pháp sau chỉ có hiệu quả khi hệ thống có đủ công suất phản kháng. Khi hệ thống ~ 23 ~ điện thiếu công suất phản kháng, phương pháp duy nhất để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các nguồn công suất phản kháng.