Những nguyên nhân nào gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng?
Tổn thất điện áp có liên quan gì đến tổn thất điện năng?
Nêu các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng?
Tại sao khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng lại tăng lên?
4 câu hỏi tưởng chừng đơn giản nhưng không phải ai cũng biết rõ. Bạn chưa tìm được câu trả lời. Hãy xem ngay bài viết dưới đây:
Mục Lục
Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng
Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng sinh ra trong quá trình truyền tải và tiêu thụ điện. Nguyên nhân là do:
- Trên đường dây dẫn điện có điện trở RΩ và điện kháng XΩ
- Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép
- Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộn cảm có lõi thép… làm giảm cosφ của lưới điện
- Do chế độ vận hành của lưới điện:
- Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn
- Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thời gian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax)
- Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải
- Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện phân phối hạ thế
Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng vì
Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì sẽ không có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng
ΔU=0, ΔA= 0
Khi lưới điện có tải, trong dây dẫn sẽ có dòng điện I chạy qua. Do dây dẫn có điện trở R và điện kháng X nên trên dây dẫn xuất hiện tổn thất điện áp ΔU ≠ 0
Tổn thất điện áp
Tổn thất điện năng được tính bằng
ΔA = ΔP.t
Giả thiết nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi ta có
ΔA = 3I2maxRτ
Trong đó:
- Imax là dòng điện cực đại
- R là điện trở của đường dây
- τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liên tục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạng điện sau 1 năm vận hành.
Rõ ràng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện.
Các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng
- Nâng cao hệ số công suất cosφ ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ thể là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao hệ số phụ tải kB…hạn chế làm việc không tải.
- cosφ là hệ số công suất được tính bằng:
cosφ = P / S
Trong đó:- P là công suất tác dụng
- S là công suất biểu kiến
- Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theo một phương thức hợp lý nhất. Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện. Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh
- cosφ là hệ số công suất được tính bằng:
- Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hành kinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp
- Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện
- Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện
- Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện
Thí dụ:
Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở
Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép
Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế 220/380V, trong lưới điện ≥ 110kV cứ 200km lại có 1 lần hoàn thành hoán vị pha để giảm điện kháng của đường dây.
Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn thất điện năng tăng lên vì: Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cân bằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha
- Dòng điện này gây ra trong dây trung tính một tổn thất điện áp ro là điện trở của dây trung tính
- Dòng điện đi trong dây pha gây ra tổn thất điện áp trong các dây pha là
Trong đó r là điện trở của dây pha.
- Tổn thất điện áp toàn phần của 1 pha sẽ bao gồm cả tổn thất điện áp trong dây pha và trong dây trung tính
Trong đó:
- P [ kW] Pđm Công suất tác dụng
- U [ kV] Uđm Điện áp định mức
- ϒ [m/Ω. mm2] ϒ là Điện dẫn suất (ϒ của đồng là 53, ϒ của nhôm là 48)
- Fo, F [mm2] Fo, F là Tiết diện của dây dẫn trung tính và dây pha.
Như vậy khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng trên đường dây sẽ tăng lên vì ngoài tổn thất điện áp trên dây pha còn có thêm tổn thất điện áp trên dây trung tính.
VNK gửi tặng bạn cuốn sách “gối đầu giường” dành cho dân điện-điện tử
