Tầm quan trọng của công suất phản kháng

tầm-quan-trọng-của-công-suất-phản-kháng

Công suất phản kháng không đủ dẫn đến sự sụp đổ điện áp là một yếu tố gây ra sự cố mất điện lớn trên toàn thế giới. Sụp đổ điện áp xảy ra ở Hoa Kỳ trong sự cố mất điện 2/7/1996 và 10/8/1996 ở Bờ Tây Mỹ.

Ngày 14 tháng 8 năm 2003, mất điện ở Hoa Kỳ và Canada không hẳn do sụt áp, báo cáo cuối cùng cho biết “Không đủ công suất phản kháng là một vấn đề gây mất điện”. Nếu hệ thống điện hoàn toàn chỉ có điện trở hoặc điện dung thì nó sẽ gây ra một số sự cố trong hệ thống.

Hệ thống điện AC cung cấp hoặc tiêu thụ hai loại năng lượng: công suất thực (active power)công suất phản kháng (reactive power).

Công suất thực là công suất hữu ích, thể hiện công suất tiêu thụ thực tế của tải trong khi công suất phản kháng là công suất tổn thất/ ảo nhưng vẫn hỗ trợ kiểm soát điện áp để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Công suất phản kháng có ảnh hưởng sâu sắc đến an toàn của hệ thống điện vì nó ảnh hưởng đến điện áp trong toàn hệ thống.

Kiểm soát điện áp trong hệ thống điện là rất quan trọng để thiết bị điện hoạt động bình thường nhằm ngăn ngừa hư hỏng như quá nhiệt máy phát và động cơ, giảm tổn thất truyền tải và duy trì khả năng chịu đựng của hệ thống cũng như ngăn ngừa sụt áp.

Nói chung, giảm công suất phản kháng sẽ làm giảm điện áp trong khi tăng công suất này sẽ làm tăng điện áp. Sụt áp xảy ra khi hệ thống cố gắng phục vụ tải nhiều hơn mức điện áp có thể cung cấp.

Tại sao cần có công suất phản kháng?

Điều khiển điện áp và quản lý công suất phản kháng vừa hỗ trợ độ tin cậy vừa tạo điều kiện thuận lợi cho các trao đổi trên mạng lưới truyền tải.

Trên hệ thống điện xoay chiều (AC), điện áp được điều khiển bằng cách quản lý việc sản xuất và hấp thụ công suất phản kháng. Có ba lý do tại sao cần phải quản lý công suất phản kháng và điều khiển điện áp.

  • Đầu tiên, cả thiết bị của khách hàng và hệ thống điện đều được thiết kế để hoạt động trong một dải điện áp, thường nằm trong khoảng ±5% điện áp danh định. Ở điện áp thấp, nhiều loại thiết bị hoạt động kém như bóng đèn ít sáng hơn, động cơ cảm ứng có thể nóng và bị hỏng, và một số thiết bị điện tử sẽ không hoạt động. Điện áp cao có thể làm hỏng thiết bị và rút ngắn tuổi thọ thiết bị.
  • Thứ hai, công suất phản kháng tiêu thụ tài nguyên truyền tải và phát điện. Để tối đa hóa lượng công suất thực có thể được tải đi, các luồng công suất phản kháng phải được giảm thiểu. Tương tự, việc sinh ra công suất phản kháng có thể hạn chế khả năng phát điện thực của máy phát điện.
  • Thứ ba, công suất phản kháng trên hệ thống truyền tải gây tổn thất công suất thực. Cả công suất và năng lượng phải được cung cấp để thay thế những tổn thất này.

Tầm quan trọng của công suất phản kháng

1. Kiểm soát điện áp

Thiết bị điện được thiết kế để hoạt động trong khoảng ±5% điện áp danh định. Biến động về mức điện áp sẽ dẫn đến sự cố của các thiết bị này. Điện áp cao làm hỏng lớp cách điện của cuộn dây trong khi điện áp thấp khiến thiết bị hoạt động với hiệu suất kém.

Nếu nhu cầu điện cao hơn khả năng cung cấp, dòng điện tải trên đường dây sẽ tăng lên mức cao hơn, khiến điện áp giảm mạnh ở phía tải. Nếu điện áp này tiếp tục giảm, nó sẽ dẫn đến sự cố của các tổ máy phát điện, động cơ quá nóng và hỏng các thiết bị khác.

Để khắc phục điều này, công suất phản kháng được cung cấp cho tải bằng cách đặt cuộn cảm hoặc cuộn kháng. Các thiết bị bù khác nhau là tụ điện đồng bộ, tụ điện song song, tụ điện nối tiếp… Các thiết bị này bơm công suất phản kháng điện dung để bù công suất phản kháng cảm ứng trong hệ thống.

2. Gây mất điện diện rộng

Một số sự cố mất điện đã nhận thấy công suất phản kháng không đủ trên hệ thống điện là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

3. Giúp máy móc hoạt động bình thường

Máy biến áp, động cơ, máy phát điện và các thiết bị điện khác cần có công suất phản kháng để tạo ra từ thông. Điều này là do việc tạo ra từ thông là cần thiết để các thiết bị này thực hiện công việc hữu ích.

Các vấn đề về công suất phản kháng

  • Mặc dù công suất phản kháng cần thiết để chạy nhiều thiết bị điện, nhưng nó có thể tác động có hại cho các thiết bị, cũng như hạ tầng điện. Vì dòng điện chạy qua hệ thống điện cao hơn mức cần thiết, nên năng lượng dư thừa sẽ tiêu tán dưới dạng nhiệt khi dòng điện phản kháng chạy qua các thành phần có điện trở như dây dẫn, công tắc và máy biến áp.
  • Hệ số công suất lý tưởng là 1 (tức là 100%) có nghĩa là tất cả năng lượng điện tải đi được tiêu thụ. Các ngôi nhà thường có hệ số công suất tổng thể trong khoảng từ 70% đến 85%.
  • Đồng hồ đo điện dân dụng chỉ đọc công suất thực. Mặc dù hầu hết các công ty điện lực không tính tiền điện trên công suất phản kháng, nhưng có một quan niệm sai lầm khi cho rằng việc điều chỉnh công suất phản kháng không mang lại lợi ích kinh tế. Rõ ràng là các công ty điện lực được hưởng lợi từ việc điều chỉnh hệ số công suất.
  • Tóm lại bạn phải trả tiền cho công suất phản kháng dưới dạng tổn thất năng lượng do dòng điện phản kháng chạy trong thiết bị tải.

Tham khảo EEP

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

.
.