Trong phần phân phối điện hạ thế có tủ đường dây vào, tủ đường dây ra và tất nhiên là tủ bù tụ điện. Vậy tủ bù tụ có vai trò gì? Đúng như tên gọi, chúng đóng vai trò bù tụ điện. Trước tiên chúng ta hãy xem xét nguyên lý bù của tụ điện. Khi bù, tụ điện và tải mắc song song. Tụ điện giống như một cục pin. Khi tải tăng, do nội trở của nguồn điện nên điện áp ra của nguồn điện sẽ giảm do hai đầu tụ điện cần duy trì điện áp ban đầu, tức là một phần pin trong tụ điện chảy ra ngoài, đó là trì hoãn xu hướng giảm của điện áp. Đây là nguyên lý bù của tụ điện.
hình ảnh
1. Nguyên lý bù của tụ điện
Về nguyên tắc, tụ điện tương đương với máy phát điện tạo ra dòng điện phản kháng. Nguyên lý bù công suất phản kháng là kết nối một thiết bị có tải điện dung và tải điện cảm song song trên cùng một tụ điện và năng lượng được chuyển đổi giữa hai tải. Bằng cách này, tải trên các máy biến áp và đường dây truyền tải trong lưới sẽ giảm, từ đó làm tăng công suất tác dụng đầu ra. Trong điều kiện xuất ra một công suất tác dụng nhất định, tổn thất của hệ thống cấp điện sẽ giảm. So sánh, tụ điện là cách dễ dàng và tiết kiệm nhất để giảm tải cho máy biến áp, hệ thống cung cấp điện và phân phối công nghiệp. Vì vậy, việc sử dụng tụ điện để bù công suất phản kháng trong hệ thống điện là hết sức cần thiết. Hiện nay, việc sử dụng các tụ điện song song làm thiết bị bù công suất phản kháng là rất phổ biến.
2. Đặc điểm bù tụ điện
lợi thế
Thiết bị bù công suất phản kháng tụ điện có đặc điểm lắp đặt dễ dàng và vị trí lắp đặt thuận tiện; tổn thất điện năng tác dụng nhỏ (chỉ khoảng 0,4% công suất định mức); thời gian thi công ngắn; đầu tư nhỏ; không có bộ phận quay, vận hành và bảo trì dễ dàng; nếu các dàn tụ riêng lẻ bị hỏng thì không ảnh hưởng đến hoạt động của toàn bộ dàn tụ và các ưu điểm khác.
sự thiếu sót
Nhược điểm của thiết bị bù công suất phản kháng tụ điện là: chỉ có thể thực hiện điều chỉnh từng bước chứ không thể thực hiện điều chỉnh trơn tru; thông gió kém, một khi nhiệt độ hoạt động của tụ điện cao hơn 70 độ, nó dễ bị giãn nở và nổ; đặc tính điện áp kém, độ ổn định ngắn mạch kém, có điện tích dư sau khi loại bỏ; độ chính xác bù công suất phản kháng thấp và dễ ảnh hưởng đến hiệu quả bù; việc quản lý vận hành tụ bù gặp khó khăn, vấn đề vận hành an toàn tụ bù chưa được coi trọng...
3. Phương pháp bù công suất phản kháng
Bù phân tán áp suất cao
Bù phân tán điện áp cao thực chất là một tụ bù công suất phản kháng được lắp đặt ở phía điện áp cao của một máy biến áp để cải thiện chất lượng điện áp nguồn. Nó chủ yếu được sử dụng trong phân phối điện cao áp đô thị.
Bồi thường tập trung điện áp cao
Bù tập trung điện áp cao đề cập đến phương pháp bù trong đó các tụ điện được lắp đặt trên thanh cái điện áp cao 6 kV ~ 10 kV trong trạm biến áp hoặc trạm biến áp giảm áp của người dùng; tụ điện cũng có thể được lắp đặt trên bus điện áp thấp trong phòng phân phối chính của người dùng, phù hợp cho các ứng dụng có tải tập trung và cách xa bus phân phối. Khi bản thân người dùng có một tải điện áp cao nhất định ở một nơi gần đó với công suất bù lớn, nó có thể giảm mức tiêu thụ công suất phản kháng của hệ thống điện và đóng vai trò bù nhất định. Ưu điểm của nó là dễ thực hiện chuyển đổi tự động, có thể cải thiện hệ số công suất của người dùng một cách hợp lý, hiệu suất sử dụng cao, ít đầu tư, dễ bảo trì và dễ điều chỉnh để tránh bù quá mức và cải thiện chất lượng điện áp. Tuy nhiên, lợi ích kinh tế của phương pháp bồi thường này là kém.
Bù phân tán áp suất thấp
Việc bù tán sắc điện áp thấp dựa trên yêu cầu công suất phản kháng của từng thiết bị điện. Các dàn tụ điện hạ áp đơn hoặc nhiều dàn được lắp đặt phân tán gần các thiết bị điện để bù công suất phản kháng của tất cả các đường dây cao áp, hạ thế và máy biến áp phía trước vị trí lắp đặt. quyền lực. Ưu điểm là khi thiết bị điện đang chạy thì đưa vào bù công suất phản kháng, khi thiết bị điện không hoạt động thì thiết bị bù cũng được rút ra, điều này có thể làm giảm dòng công suất phản kháng trong mạng phân phối và máy biến áp, do đó giảm tổn thất điện năng tác dụng; nó có thể làm giảm tiết diện dây của đường dây Và công suất máy biến áp, diện tích nhỏ. Nhược điểm là tỷ lệ sử dụng thấp và đầu tư lớn. Nó không thích hợp cho các động cơ vận hành với tốc độ thay đổi, vận hành tiến và lùi, động cơ nhích, dừng và phanh lùi.
Bồi thường tập trung điện áp thấp
Bù tập trung điện áp thấp đề cập đến việc kết nối các tụ điện hạ áp với phía bus điện áp thấp của máy biến áp phân phối thông qua một công tắc điện áp thấp, sử dụng thiết bị chuyển mạch bù công suất phản kháng làm thiết bị điều khiển và bảo vệ và điều khiển trực tiếp việc chuyển mạch các tụ điện theo công suất phản kháng trên thanh cái hạ áp. Chuyển mạch tụ điện được thực hiện như một nhóm và không thể điều chỉnh trơn tru. Ưu điểm của bù điện áp thấp: đi dây đơn giản, khối lượng công việc vận hành và bảo trì nhỏ, cân bằng công suất phản kháng cục bộ, từ đó cải thiện việc sử dụng máy biến áp phân phối, giảm tổn thất mạng và có tính kinh tế cao. Đây là một trong những phương pháp thường được sử dụng để bù công suất phản kháng. .
4. Tính công suất bù của tụ điện
Công suất bù công suất phản kháng phải được xác định theo đường cong công suất phản kháng hoặc phương pháp tính bù công suất phản kháng. Công thức tính toán như sau:
QC=p(tgφ1-tgφ2) hoặc QC=pqc(1)
Trong công thức:
Qc: Dung lượng tụ bù;
P: tải công suất tác dụng;
COSφ1: Hệ số công suất bù trước tải;
COSφ2: hệ số công suất tải sau khi bù;
qc: suất bù công suất phản kháng, kvar/kw.
5. Vận hành an toàn tụ điện
1. Dòng điện hoạt động cho phép
Trong quá trình hoạt động bình thường, tụ điện phải hoạt động ở dòng điện định mức, dòng điện hoạt động tối đa không được vượt quá 1,3 lần dòng điện định mức và chênh lệch dòng điện ba pha không được vượt quá 5%.
2. Điện áp hoạt động cho phép
Tụ điện rất nhạy cảm với điện áp, vì tổn hao của tụ tỉ lệ với bình phương điện áp. Quá điện áp sẽ làm tụ điện nóng lên nghiêm trọng, cách điện của tụ điện sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa, rút ngắn tuổi thọ và thậm chí gây ra sự cố về điện. Do đó, thiết bị tụ điện phải hoạt động ở điện áp định mức, thường không được vượt quá 1,05 lần điện áp định mức và điện áp hoạt động tối đa không được vượt quá 1,1 lần điện áp định mức. Khi thanh cái vượt quá 1,1 lần điện áp định mức thì phải thực hiện biện pháp làm mát.
3. Vấn đề hài hòa
Vì mạch tụ điện là mạch LC nên dễ cộng hưởng với một số sóng hài nhất định, dễ gây ra sóng hài bậc cao, làm tăng dòng điện và điện áp. Hơn nữa, dòng điện hài này rất có hại cho tụ điện, dễ gây đánh thủng tụ điện và gây ngắn mạch giữa các pha. Do đó, khi tụ điện hoạt động bình thường, một cuộn kháng có giá trị điện cảm thích hợp có thể mắc nối tiếp với tụ điện để hạn chế dòng điện hài khi cần thiết.
4. Vấn đề bảo vệ rơle
Bảo vệ rơle chủ yếu được thực hiện bằng bộ thiết bị bảo vệ rơle hoàn chỉnh. Hiện nay, công nghệ thiết bị bảo vệ rơle do một số nhà sản xuất điện nổi tiếng trong nước sản xuất đã rất trưởng thành, an toàn, ổn định và mạnh mẽ. Thiết bị bảo vệ rơle có thể loại bỏ hiệu quả các tụ điện bị lỗi và là phương tiện quan trọng để đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn và ổn định. Các biện pháp bảo vệ rơle tụ điện chính bao gồm: ① bảo vệ quá dòng ba giai đoạn; ② thiết lập bảo vệ quá áp để ngăn ngừa hư hỏng tụ điện do quá điện áp ở trạng thái ổn định của hệ thống; ③ để tránh quá điện áp do tụ điện đóng lại tức thời do nguồn điện của hệ thống bị tắt trong thời gian ngắn. Bộ bảo vệ điện áp thấp do hư hỏng điện áp; ④ Bảo vệ điện áp không cân bằng, bảo vệ dòng điện không cân bằng hoặc bảo vệ điện áp chênh lệch ba pha được cấu hình để phản ánh lỗi đánh thủng bên trong của các tụ điện trong dãy tụ điện.
5. Vấn đề kết thúc
Các tụ điện bị cấm đóng lại khi đã sạc. Nguyên nhân chính là do tụ điện cần một khoảng thời gian nhất định để phóng điện. Khi công tắc của dàn tụ ngắt, nếu đóng lại ngay thì tụ sẽ không có thời gian để phóng điện. Có thể tồn tại các điện tích ngược cực với điện áp đóng lại trong tụ điện, sẽ gây ra hiện tượng đóng tụ. Dòng điện xung lớn được tạo ra ngay lập tức khiến vỏ tụ nở ra, phun nhiên liệu hoặc thậm chí phát nổ. Vì vậy, khi đóng tụ lại phải thực hiện sau 3 phút kể từ khi ngắt cầu dao. Vì vậy, tụ điện không được phép trang bị thiết bị đóng lại tự động mà thay vào đó phải trang bị thiết bị cắt tự động không áp.
Một số trạm biến áp đầu cuối thường được trang bị thiết bị đóng cắt nguồn điện dự phòng tự động. Thiết bị hoạt động để cắt nguồn điện bị lỗi, sau đó bật nguồn điện dự phòng sau một khoảng thời gian trễ ngắn. Trong quá trình này, nếu dãy tụ điện có chức năng tự đóng điện áp thấp thì dãy tụ điện sẽ được đóng điện trong thời gian ngắn. Nếu nó được đóng lại trong một khoảng thời gian nhất định, lỗi nêu trên sẽ xảy ra. Vì vậy, vấn đề chuyển mạch của các hệ thống và dàn tụ điện được trang bị thiết bị chuyển mạch nguồn dự phòng tự động đáng được quan tâm đầy đủ.
6. Nhiệt độ hoạt động cho phép
Khi tụ điện hoạt động bình thường, nhiệt độ môi trường định mức xung quanh nó thường là 40 độ ~ -25 độ; nhiệt độ của môi trường bên trong phải thấp hơn 65 độ và tối đa không được vượt quá 70 độ, nếu không sẽ gây hỏng nhiệt hoặc phồng lên. Nhiệt độ của vỏ tụ điện nằm giữa nhiệt độ trung bình và nhiệt độ môi trường và không được vượt quá 55 độ. Vì vậy, phòng tụ điện cần được thông gió tốt để đảm bảo nhiệt độ hoạt động của nó không vượt quá giá trị cho phép.
7. Xả âm thanh khi hoạt động
Tụ điện thường không có âm thanh khi chạy, nhưng trong một số trường hợp, chúng cũng có thể gặp vấn đề về âm thanh phóng điện khi chạy. Ví dụ, nếu để hở vỏ tụ điện quá lâu, khi nước mưa lọt vào giữa hai vỏ và đặt điện áp vào thì có thể xảy ra âm thanh phóng điện; khi thiếu dầu trong tụ điện, đầu dưới của vỏ sẽ dễ bị dính dầu. bề mặt thì có thể phát ra âm thanh phóng điện; nếu có hiện tượng hàn hoặc khử chất hàn bên trong tụ điện, hiện tượng phóng điện chớp nhoáng sẽ xảy ra trong dầu; khi lõi tụ tiếp xúc kém với vỏ sẽ xuất hiện điện áp nổi, gây ra âm thanh phóng điện. .
Khi xảy ra tình trạng âm thanh phóng điện ở trên, cần xử lý từng tình huống, tức là các phương pháp xử lý như sau: dừng tụ điện và phóng điện, tháo vỏ ngoài, lau khô và lắp lại; thêm các thông số kỹ thuật tương tự Dầu tụ điện; nếu âm thanh phóng điện không dừng thì phải tháo rời và sửa chữa; tụ điện phải ngừng hoạt động và phóng điện để lõi và vỏ tiếp xúc tốt.
8. Sự cố cháy nổ
Trong quá trình hoạt động của tụ điện, nếu các bộ phận bên trong của tụ điện bị hỏng, lớp cách điện của vỏ tụ điện bị hư hỏng, khả năng bịt kín và rò rỉ dầu kém, phồng lên và phân ly bên trong, phồng lên và phân ly bên trong, đóng điện tích hoặc nhiệt độ quá cao, và thông gió kém, điện áp hoạt động quá cao, các thành phần hài quá lớn, điện áp hoạt động quá cao, v.v. có thể gây hư hỏng tụ điện và nổ. Để ngăn ngừa tai nạn nổ tụ điện, trong trường hợp bình thường, có thể trang bị cầu chì nhanh gấp 1,5 đến 2 lần dòng điện đi qua mỗi nhóm tụ pha. Nếu tụ điện bị hỏng, cầu chì nhanh sẽ nóng chảy và đứt. nguồn điện để bảo vệ tụ điện khỏi tiếp tục sinh nhiệt; lắp đặt ampe kế trên mỗi pha của tủ bù để đảm bảo chênh lệch dòng điện giữa mỗi pha không vượt quá ±5%. Nếu phát hiện thấy sự mất cân bằng, hãy thoát khỏi hoạt động ngay lập tức và kiểm tra các tụ điện; theo dõi sự tăng nhiệt độ của tụ điện; tăng cường giám sát Kiểm tra dàn tụ điện để tránh hiện tượng rò dầu, phồng tụ điện để tránh cháy nổ.
