Bù công suất phản kháng trong hệ thống cung cấp điện

Hệ Hệ số số công công suất suất •• Hệ Hệ thống thống xoay xoay chiều chiều, , phụ phụ tải tải nhận nhận điện điện từ từ nguồn nguồn bao bao gồm gồm:: – CôngCông suấtsuất táctác dụngdụng

4 Chọn Chọn tụ tụ điện điện

1

1 Giới Giới thiệu thiệu

1.1

1.1 Hệ Hệ số số công công suất suất

•• Hệ Hệ thống thống xoay xoay chiều chiều, , phụ phụ tải tải nhận nhận điện điện từ từ nguồn nguồn bao bao

gồm

gồm::

– CôngCông suấtsuất táctác dụngdụng (kW)

– CôngCông suấtsuất phảnphản khángkháng (kVAr) (máy biến áp hoặc động cơ…,

P S

P

Hệ số công suất càng lớn thì giátrị P càng gần S

1

1 Giới Giới thiệu thiệu

1.2

1.2 Nhu Nhu cầu cầu sử sử dụng dụng công công suất suất phản phản kháng kháng

•• Máy Máy biến biến áp áp (20% (20% 25%): Do 25%): Do cuộn cuộn dây dây và và cảm cảm kháng kháng

•• Đường Đường dây dây (5%): (5%):

•• Động Động cơ cơ (60% (60% 65%): 65%):

•• Tải Tải khác khác

•• Tải Tải khác khác

1

1 Giới Giới thiệu thiệu

1.3

1.3 Những Những lợi lợi ịch ịch do do tăng tăng hệ hệ số số công công suất suất

•• Công Công suất suất phát phát, , giảm giảm sức sức ép ép phát phát công công suất suất phản phản

kháng

kháng của của hệ hệ thống thống:: = ⋅ ⋅ cos θ

r per V I

P P

r

⋅ θ

P

=

∆

•• Giảm Giảm giá giá phát phát công công suất suất: : Giảm Giảm nhu nhu cầu cầu sử sử dụng dụng hệ hệ số số

•• Làm Làm giảm giảm chi chi phí phí đầu đầu tư tư

2

~ V

PLighting

1

1 Giới Giới thiệu thiệu

1.3

1.3 Những Những lợi lợi ịch ịch do do tăng tăng hệ hệ số số công công suất suất

•• Tăng Tăng khả khả năng năng truyền truyền tải tải công công suất suất tác tác dụng dụng của của

2 2

+

.

3 U I Q

U

3

•• Nâng Nâng cao cao hệ hệ số số công công suất suất được được thực thực hiện hiện bằng bằng cách cách

bù

bù công công suất suất phản phản kháng kháng

1

1 Giới Giới thiệu thiệu

1.4

1.4 Các Các định định nghĩa nghĩa về về hệ hệ số số công công suất suất

•• Hệ Hệ số số công công suất suất tức tức thời thời ( ): ( ):

I U

P S

P

3 cos ϕ = =

của hệ hệ số số công công suất suất tức tức thời thời

•• Hệ Hệ số số công công cuất cuất tự tự nhiên nhiên ( ): ( ): là là hệ hệ số số công công

suất

suất trung trung bình bình trong trong thời thời gian gian 1 1 năm năm tn

ϕ

cos

2

2 Các Các biện biện pháp pháp nâng nâng cao cao hệ hệ số số công công suất suất

2.1

2.1 Nâng Nâng cao cao hệ hệ số số công công suất suất tự tự nhiên nhiên

•• Thay Thay đổi đổi và và cải cải tiến tiến qui qui trình trình công công nghệ nghệ của của thiết thiết bị bị điện điện

sao

sao cho cho hợp hợp lý lý nhất nhất

•• Hạn Hạn chế chế động động cơ cơ chạy chạy không không tải tải theo theo hai hai cách cách::

•• Hợp Hợp lý lý hóa hóa các các thao thao tác tác để để các các máy máy công công tác tác có có thời thời gian gian mang mang tải tải

tối tối đa đa

•• Đặt Đặt thiết thiết bị bị hạn hạn chế chế thời thời gian gian không không tải tải

•• Thay Thay động động cơ cơ không không đồng đồng bộ bộ làm làm việc việc non non tải tải bằng bằng động động cơ cơ

có

có công công suất suất nhỏ nhỏ

•• Dùng Dùng động động cơ cơ đồng đồng bộ bộ thay thay thế thế cho cho động động cơ cơ không không đồng đồng

bộ

bộ ((máy máy nén nén khí khí, , quạt quạt thông thông gió gió, , bơm bơm) ).

•• Nâng Nâng cao cao chất chất lượng lượng sửa sửa chữa chữa động động cơ cơ

•• Thay Thay máy máy biến biến áp áp làm làm việc việc non non tải tải bằng bằng máy máy biến biến áp áp có có

công

công suất suất nhỏ nhỏ hơn hơn

2

2 Các Các biện biện pháp pháp nâng nâng cao cao hệ hệ số số công công suất suất

2.2

2.2 Nâng Nâng cao cao bằng bằng bù bù công công suất suất phản phản kháng kháng

•• Xác Xác định định dung dung lượng lượng bù bù công công suất suất phản phản kháng kháng

P Q’= Q Q’= Q Q Qcc

P

VAr

Qcc

θ θ''

QccQ’ P

θ

S’

S

) ' tan (tan

' = θ − θ

−

= Q Q P

Qc

θ: Góc ứng với hệ số công suất tự nhiên

θ': Góc ứng với hệ số công suất yêu cầu

sau khi bù

+ VốnVốn đầuđầu tưtư thấpthấp

– NhạyNhạy vớivới giaogiao độngđộng điệnđiện ápáp vìvì dung dung lượnglượng bùbù tỷtỷ lệlệ vớivới bìnhbình

phươngphương điệnđiện ápáp – KếtKết cấucấu kémkém chắcchắc chắnchắn KhiKhi quáquá ápáp trêntrên 10% 10% tụtụ cócó thểthể nổnổ, ,

cháycháy

– KhiKhi đóngđóng tụtụ cócó dòngdòng điệnđiện xungxung kíchkích, , khikhi cắtcắt cócó tồntồn tạotạo điệnđiện ápáp

•• Máy Máy bù bù đồng đồng bộ bộ ::

+ CóCó thểthể chạychạy đượcđược haihai chếchế độđộ ((thuthu vàvà phátphát côngcông suấtsuất phảnphản

kháng+ ĐiềuĐiều chỉnhchỉnh đượcđược điệnđiện ápáp đầuđầu cựccực máymáy bùbù

+ KhôngKhông phụphụ thuộcthuộc điệnđiện ápáp lướilưới

2

2 Các Các biện biện pháp pháp nâng nâng cao cao hệ hệ số số công công suất suất

2.2

2.2 Các Các loại loại thiết thiết bị bị bù bù

+ KhôngKhông phụphụ thuộcthuộc điệnđiện ápáp lướilưới

– QuảnQuản lýlý vàvà vậnvận hànhhành khókhó khănkhăn (do (do cócó phầnphần quay).quay)

– LắpLắp rápráp, , bảobảo dưỡngdưỡng vàvà sửasửa chữachữa phứcphức tạptạp

– VốnVốn đầuđầu tưtư lớnlớn

⇒ DùngDùng chocho phụphụ tảitải côngcông suấtsuất lớnlớn vàvà bùbù tậptập trungtrung tạitại cáccác nútnút

phụphụ tảitải lớnlớn

•• Hai Hai trường trường hợp hợp phân phân phối phối dung dung lượng lượng bù bù trong trong mạng mạng

điện

điện xí xí nghiệp nghiệp công công nghiệp nghiệp: :

•• Tính Tính dung dung lượng lượng bù bù đặt đặt ở ở phía phía cao cao áp áp và và hạ hạ áp áp của của máy máy biến biến áp áp

•• Phân Phân phối phối dung dung lượng lượng bù bù trong trong mạng mạng điện điện hình hình tia tia và và liên liên thông thông

•• Giả Giả thiết thiết::

– ẢnhẢnh hưởnghưởng củacủa QQ đếnđến hệhệ sốsố tảitải

Q

Q

Q Q QCL

QCLQ

– ẢnhẢnh hưởnghưởng củacủa QQcc đếnđến hệhệ sốsố tảitải

nhỏnhỏ, , bỏbỏ qua.qua

– TổngTổng dung dung lượnglượng bùbù khôngkhông đổiđổi

const Q

Z

Z = 1 + 2 ⇒

C T

V

Q

Q R

RL: Điện trở đường dây; RT: Điện trở trạm

LsF: Hệ số tổn hao; T=8760h/yr; cE: Giá một đơn vị điện($/kWh)Q: Công suất phản kháng trước bù (kVAr); V: Điện áp hệ thống (kV)

E T

CH CL

CL

c T

LsF R

V K IC

IC Q

2

2

CL C

•• Phân Phân phối phối dung dung lượng lượng bù bù trong trong mạng mạng hình hình tia tia

QC1Q

const Q

T LsF

r V

Q

Q Q

IC K

Z

n

k

E k

Ck k

0 )

Ck k

C Ck

c T

LsF

r V

Q

Q IC

K Q

Z

E

C k

Ck k

c T LsF

V IC

K r

Q

Q

).

.(

2

.

.

2

=

−

n k k

Ck k

V IC K

).

.(

2

.

= λ

⇒

(1)

k E

=

=

⋅ λ

r

Q Q

1 1

C k

r

Q

Q Q

Trong đó

VD 1 Mạng hình tia bốn nhánh, tổng dung lượng bù cho mạng là

1200kVAr Thông số các nhánh như sau:

).

(

r

R Q

Q Q

1

k k

eq

r R

kVAr

303 1

0

0149

0 1200

1500

=

•• Phân Phân bố bố dung dung lượng lượng bù bù trong trong mạng mạng liên liên thông thông ((trục trục

n C n

n n

Cn

r

R Q

Q Q

Reqn: Điện trở tương đương của phần mạch giữa

nút n và các phụ tải phía sau

VD 2 Tổng dung lượng bù là 250kVAr Thông số đường dây

Q rr

Q Q

0

0048

0 ) 250 350

(

=

kVAr Q

Q

QC12 = C − C1 = 250 − 40 = 210

kVAr r

R Q

Q Q

012.0

008.0)210250

(200

)

(

2

2 12

12 2

2 = − − = − − × =

kVAr Q

Q

Q C3 = C12 − C2 = 37

•• Theo Theo chuẩn chuẩn: IEEE Std 18 : IEEE Std 18 2002 2002

•• Dung Dung lượng lượng bù bù: 50 : 50 500kVAr 500kVAr

π

= Vr: Điện áp

QC: Dung lượng 1 đơn vị bù

•• Sơ Sơ đồ đồ nối nối dây dây: :

•• Điều Điều chỉnh chỉnh dung dung lượng lượng bù bù::

•• ĐiềuĐiều chỉnhchỉnh theotheo điệnđiện ápáp: : phươngphương pháppháp nàynày vừavừa nângnâng caocao đượcđược hệhệ sôsô, ,

vừa

vừa ổnổn địnhđịnh đượcđược điệnđiện ápáp nênnên đượcđược dùngdùng phổphổ biếnbiến

•• ĐiềuĐiều chỉnhchỉnh theotheo thờithời giangian ChỉChỉ ápáp dụngdụng đốiđối vớivới cáccác phụphụ tảitải cócó ĐTPT ĐTPT

tương đốiđối ổnổn địnhđịnh

•• ĐiềuĐiều chỉnhchỉnh theotheo dòngdòng điệnđiện phụphụ tảitải

•• ĐiềuĐiều chỉnhchỉnh theotheo hướnghướng củacủa côngcông suấtsuất phảnphản khángkháng

•• ĐốiĐối vớivới lướilưới điệnđiện caocao ápáp tụtụ điệnđiện đượcđược đặtđặt trongtrong phòngphòng riêngriêng

•• ĐốiĐối vớivới lướilưới điệnđiện hạhạ ápáp, , tụtụ đượcđược lắplắp trongtrong tủtủ tụtụ bùbù, , cócó thểthể đặtđặt cạnhcạnh

các

các tủtủ phânphân phốiphối điệnđiện

•• LưuLưu ý ý chốngchống cháycháy nổnổ tụtụ điệnđiện khikhi vậnvận hànhhành (do (do quáquá điệnđiện ápáp đặtđặt lênlên tụtụ) )

hoặc

hoặc phátphát nóngnóng do do tổntổn thấtthất côngcông suấtsuất táctác dụngdụng củacủa bảnbản thânthân trụtrụ

•• T A Short, Electric power distribution equipment

and systems , , CRC CRC Press, 2006 Press, 2006.

•• Turan Turan Gonen Gonen, Electric power distribution system , Electric power distribution system

engineering, McGraw Hill, Inc , 1986.

Tài

Tài liệu liệu tham tham khảo khảo

engineering, McGraw Hill, Inc , 1986.

•• www.openelectrical.org