Công suất phản kháng là gì ? tại sao phải bù công suất phản kháng

Trong mạng lưới hệ thống lưới điện, sống sót hai loại công suất là công suất hữu dụng P và công suất phản kháng Q.. Công suất hữu dụng P là công suất sinh ra công có ích trong những phụ tải, trong khi công suất phản kháng Q. là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của những loại phụ tải như : động cơ điện, những bộ đổi khác điện áp … Để nhìn nhận ảnh hưởng tác động của công suất phản kháng so với mạng lưới hệ thống người ta sử dụng : thông số công suất cosφ, trong đó : φ = arctg P / Q. .

Khái niệm công suất phản kháng Q

Công suất phản kháng ( Reactive power ) là một phần công suất được tạo ra bởi từ trường trong tuabin máy phát điện, nó rất quan trọng đặc biệt quan trọng với những tải cảm .

Reactive power góp phần quan trọng tạo nên từ trường trong quá trình khởi động, nếu như không có nó đồng nghĩa với việc không khởi động được các phụ tải có tính cảm .

Công suất phản kháng hoàn toàn có thể được hiểu là nguồn năng lượng vô công, được sinh ra bởi những thành phần phản kháng trong trong mạng lưới hệ thống điện xoay chiều .

Phân tích Q trên mạch DC và AC

Trong mạch điện một chiều DC, tích số “ Vôn x Ampe ” biểu lộ nguồn năng lượng tiêu thụ trong mạch. Tuy nhiên, mặc dầu công thức này đúng với những mạch AC thuần trở, nó phức tạp hơn với những mạch AC có tính phản kháng vì tích số “ Vôn x Ampe ” này hoàn toàn có thể biến hóa theo tần số .
Trong mạch xoay chiều, tích số “ Vôn x Ampe ” được gọi là Công suất biểu kiến, có kí hiệu là S. Trong những mạch điện thuần trở thì trở kháng gần như bằng không, và tổng trở mạch gồm có hầu hết là điện trở .
Dòng điện và điện áp cùng pha với nhau trong mạch xoay chiều thuần trở, và nguồn năng lượng tiêu thụ tại một thời gian được tính bằng cách nhân điện áp và dòng điện tại thời gian đó với nhau .
Vì dòng điện và điện áp cùng pha với nhau, giá trị RMS hoàn toàn có thể được dùng để quy đổi sang mạch một chiều DC hoặc đo lường và thống kê lượng nhiệt tỏa ra từ mạch .
Tuy nhiên, trong mạch xoay chiều chứa thành phần phản kháng, dạng sóng của áp và dòng sẽ bị lệch sóng với nhau một lượng tùy vào góc lệch sóng của mạch .
Nếu góc lệch sóng giữa điện áp và dòng điện đạt tới ngưỡng 90 độ, tích số “ Vôn x Ampe ” ( V-A ) trung bình bằng 0. Nói cách khác, mạch xoay chiều phản kháng trả lại cho lưới điện một lượng công suất bằng chính lượng công suất mà nó tiêu thụ .

Ảnh hưởng của công suất phản kháng

Như đã đề cập, công suất phản kháng Q. gây ra những ảnh hưởng tác động xấu về kinh tế tài chính và kỹ thuật .
Lượng công suất phản kháng tiêu thụ không sinh công nên gây ra tiêu tốn lãng phí về mặt kinh tế tài chính .
Về kỹ thuật, công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền .

Vì vậy, chúng ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó, tức là ta nâng cao hệ số cosφ. Theo quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, hệ số công suất cosφ hạ thế từ 0,90 trở lên.

Quy định này nhằm mục đích mục tiêu giảm tổn thất công suất trên thành phần của mạng lưới hệ thống cung ứng điện ( máy biến áp, đường dây … ), giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải đồng thời tăng năng lực truyền tải điện của đường dây và máy biến áp .

Cách tính công suất phản kháng cần bù

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải nào đó thì ta cần biết công suất ( P ) và thông số công suất ( Cosφ ) của tải đó : Giả sử ta có công suất của tải là P, thông số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1 ( trước khi bù ), thông số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2. Công suất phản kháng cần bù là :
Qb = P * ( tgφ1 – tgφ2 )

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng

Có 2 cách nâng cao công suất phản kháng là :

– Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

– Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm những giải pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung ứng .

– Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
– Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.
– Hạn chế động cơ chạy không tải.
– Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
– Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.

Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Phương pháp này được thực thi bằng cách đặt những thiết bị bù công suất phản kháng ở những hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng gồm có :

– Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải.

* Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện.
* Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.

 – Bù bằng tụ : là phương pháp làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.

* Ưu điểm:
– Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành.
– Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.
– Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.

* Nhược điểm:
– Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức. Tuổi thọ tụ bù có giới hạn, sẽ bị hư hỏng sau nhiều năm làm việc.
– Khi đóng tụ bù vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.
– Sử dụng tụ bù điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr).

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Thủ Thuật