Chuong 8 nang cao he so cong suat cosφ

bài giảng CUNG CẤP ĐIỆN xí nghiệp th.s Phùng Đức Bảo Châu, Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh. gồm các nội dung trọng tâm tính phụ tải tính toán, trọng tâm phú tải, phương pháp nâng cáo hệ số cospi .....

Chương 8:

TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giảng viên: ThS Phùng Đức Bảo Châu

Nội dung

1 Đặt vấn đề

2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất

Cosφ

3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất Cosφ

4 Tính toán bù công suất phản kháng

5 Phân phối dung lượng bù trong mạng điện

6 Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lượng bù

xí nghiệp chiếm khoảng 60% l ợng tổn thất đó Vì vậy việc sử dụng hợp lý và khai thác hiệu quả TB

điện có thể đem lại những lợi ích to lớn.

1.1 Trong mạng điện tồn tại hai loại công suất:

+ Công suất tác dụng: P “ Đặc tr ng cho sự sinh ra công, liên quan

đến quá trình động lực Gây ra moment qua cho các động cơ Một phần nhỏ bù vào các tổn hao do phát nong dây dẫn, lõi thép….ở nguồn P trực tiếp liên quan đến tiêu hao năng l ợng đầu vào nh Than, hơi n ớc, l ợng n ớc v.v… Tóm lại P đặc tr ng cho quá trình chuyển hoá năng l ợng.

+ Công suất phản kháng: Q ng ợc lại không sinh ra công Nó đặc tr

ng cho quá trình tích phóng năng l ợng giữa nguồn và tải, Nó liên quan đến quá trình từ hoá lõi thép BA., động cơ, gây biến đổi từ thông để tạo ra sđđ phía thứ cấp Nó đặc tr ng cho khâu tổn thất từ tản trong mạng ở nguồn nó liên quan đến sđđ của máy phát (liên quan đến dòng kích từ máy phát) Nh vậy để chuyển hoá đ ợc P cần phải có hiện diện của Q Giũa P & Q lại liên hệ trực tiếp với nhau,

mà đặc tr ng cho mối quan hệ đó là hệ số công suất.

P Q

ϕ

Các đại l ợng P; Q; S; cos ϕ liên hệ với nhau bằng tam giác công suất.

cosϕ dựng để đỏnh giỏ mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp

lý của XN

Q S

1.2 Một số định nghĩa hệ số công suất:

a Hệ số cosϕ tức thời:

 Xác định được nhờ dụng cụ đo tại thời điểm nào đó

 Cos ϕ biến thiên theo thời gian nên không có ý nghĩa trong tính toán

b Hệ số công suất trung bình cosϕtb : Là hệ số cosϕ trong

một khoảng thời gian nào đó (1 ca, 1 ngày đêm, 1

tb

tb tb

P

Q arctg

cos cos ϕ =

c Hệ số công suất cosϕ tự nhiên:

Là hệ số công suất trung bình tính trong một năm (8760h) khi không có thiết bị bù

Hệ số công suất tự nhiên được dùng làm căn

cứ xác định phụ tải tính toán, nâng cao hệ số công suất và bù công suất phản kháng

Đối với ĐCKĐB có cosϕ thấp (cosϕ = 0,5÷0,7), do đó ĐCKĐB tiêu thụ công suất phản kháng nhiều nhất, chiếm (65÷70)%, sau đó là máy biến áp

2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất Cosφ:

 Lµm gi¶m ® îc tæn thÊt ®iÖn ¸p

2

2 1

U

X Q

PR U

X Q

2 2 2

2

2 1 2

U

Q

P Z

2 2 2

2

2 1 2

U

Q

P R

3

2

2 +

=

TÓM LẠI:

1 Lợi ích to lớn về kinh tế cho

ngành điện và doanh nghiệp

2 Lợi ích về kỹ thuật: Nâng cao

chất lượng điện áp

3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất Cosφ

Có hai nhóm giải pháp để nâng cao cos ϕ

3.1 Nhóm các giải pháp nâng cao cosϕ tự nhiên:

Là các giải pháp không dùng các thiết bị bù Có các giải

3) Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải

4) Hạn chế động cơ chạy không tải

5) Sử dụng ĐCĐB thay cho ĐCKĐB

6) Thường xuyên bảo dưỡng và nâng cao chất lượng sửa

chữa ĐC

7) Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những

máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn

3.2 Nhóm các giải pháp nâng cao cos ϕ

+ Máy bù thường chỉ dùng ở các trung tâm

điện để duy trì ổn định cho hệ thống điện

+ Tụ bù dùng cho lưới điện xí nghiệp, dịch

vụ và dân dụng Tụ có thế nối tiếp hay song song vào mạng điện.

35÷110 kV

0,4 kV

~

Bù dọc: mắc nối tiếp tụ vào đường dây,

biện pháp này nhằm cải thiện thông số đường dây, giảm tổn hao điện áp Lúc này thông số đường dây

Bù ngang: mắc song song tụ vào đường

dây, có nhiệm vụ cung cấp Q vào hệ thống, làm nâng cao điện áp cũng như cosφ

Dễ thấy lúc này tổn thất điện áp giảm xuống:

12/20/16 14

So s¸nh kinh tÕ - kü thuËt cña m¸y bï vµ tô bï

Gi¸ thµnh cao Gi¸ thµnh thÊp Tiªu thô mét phÇn P Tiªu thô P Ýt

ch÷a phøc t¹p

4 Tớnh toỏn bự cụng suất phản khỏng:

4.1 Xỏc định dung lượng bự:

Qbu = P( tg ϕ1 - tg ϕ2).α

P – công suất tác dụng trung bình của hộ tiêu thụ.

tgϕ1 t ơng ứng với cosϕ1 hệ số tr ớc khi bù.

tgϕ2 t ơng ứng với cosϕ2 hệ số cần đạt tới

α =0.91 : hệ số xột tới khả năng nõng cao hệ số cụng suất Cosφ bằng những phương phỏp khụng đũi hỏi đặt thiết bị bự

Th ờng đối với các xí nghiệp cần phải bù để đạt đ ợc

Lời giải

 Từ công suất phụ tải đã cho xác định đ ợc hệ số công suất của xí nghiệp

55,

0152

100

100

2 2

2

+

=+

=

=

Q P

P S

P Cosϕ

 Tính đ ợc tgϕ = 1,51

- Khi yêu cầu cosϕ1 = 0,65 tính đ ợc tgϕ 1 = 1,17

- Khi yêu cầu cosϕ2 = 0,75 tính đ ợc tgϕ 2 = 0,88

- Khi yêu cầu cosϕ3 = 0,85 tính đ ợc tgϕ 3 = 0,62

Qb3 = P( tgϕ2 - tgϕ3) = 100( 0,88- 0,62) = 26 KVAr

12/20/16 23

1CT

1 2 3 1CĐ

Nhóm 1

1C C

2 3 2CT

1 2CĐ

Nhóm 3

3C C

Sơ đồ điều khiển dung l ợng bù để nâng hệ số công suất XN

lên 0,65; 0,75 và 0,85.

2 Main poles make

A1 A2

R

R

3 Automatic return

of aux poles after main poles have made

A1 A2

R

R

4 Main poles break

A1 A2

 Về lý thuyết có thể đặt tụ phía cao áp hay hạ áp hay bất cứ đâu của mạng XN.

 Đặt tụ bù phân tán tại các động cơ là có lợi nhất về mặt tổn thất điện áp và điện năng Tuy nhiên đặt tụ kiểu này chi phí cao và khó khăn trong quản lý, vận hành.

Vì vậy, đặt tụ bù phía điện áp cao hay hạ áp, tập trung hay phân tán đến mức độ nào cần phải so sánh KT-

KT Qua kinh nghiệm thực tế, nên đặt tụ bù như sau:

 Với máy bơm và xưởng cơ khí : Đặt tụ bù cạnh tủ phân phối

 Với XN nhỏ : Đặt tập trung tại thanh cái hạ áp TBA Ngoài ra với các px có ĐC công suất lớn, đặt độc lập nên đặt riêng 1 bộ tụ bù

 Với XN lớn : Đặt tụ bù phân tán tại các phân xưởng.

 Đặt tụ bù phía cao áp xí nghiệp: tuy giá tụ cao áp rẽ nhưng chỉ giảm tổn thất điện năng từ phía cao áp

ra lưới.

 Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp giúp giảm điện năng trong trạm biến áp.

Đặt tụ bù tại các tủ động lực: làm giảm được tổn thất điện áp trên đường dây từ tủ đến trạm phân phối và trong trạm.

 Đặt tụ bù cho tất cả các động cơ: phương pháp này có lợi nhất về giảm tổn thất điện năng nhưng tăng chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng tụ.

Trong thực tế việc tính toán phân bố bù tối ưu cho xí nghiệp là phức tạp và tùy theo quy mô

và kết cấu lưới điện xí nghiệp có thể được thực hiện theo kinh nghiệm như sau:

 Với một xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên tập trung tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp.

 Với xí nghiệp loại vừa có 1 trạm biến áp và một số phân xưởng công suất khá lớn cách xa trạm nên đặt tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại cực các động cơ có công suất lớn (vài chục kW).

 Đối với xí nghiệp có quy mô lớn gồm nhiều phân xưởng lớn, có trạm phân phối chính và các trạm phân xưởng Việc bù thường thực hiện tại tất cả các thanh cái hạ áp của trạm phân xưởng.

cao và hạ áp tùy vào giá thành của tụ.

5 Phân bố tối ưu dung lượng bù:

5.1 Nếu mạng điện XN hình tia: Khi bù phân tán, áp dụng công thức

phân bố tối ưu công suất như sau:

i

td b

i bi

R

R Q

Q Q

Q 3 – Q bΣ + Q b1 + Q b2

1 2 3

5.2 Nếu mạng điện XN phân nhánh:

Cần biến đổi các nhánh song song thành nhánh tương đương rối áp dụng công thức

m

tdm n

m i

bi

n

m i

i m

bm

R

R Q

Q Q

tdm n

m i

bi

n

m i

i m

bm

R

R Q

Q Q

VÝ dô 1

H·y ph©n phèi dung l îng bï QbΣ = 300 kVAr cho m¹ng ®iÖn h¹ ¸p U=380 V §iÖn trë c¸c nh¸nh cho nh h×nh vÏ Phô t¶i c¸c hé cho trªn h×nh vÏ, cho b»ng kVAr.

0,1 Ω 1

200 –Q b1 0,2 Ω 2

150 –Q b2 0,1 Ω 3

150 –Q b3 0,2 Ω 4

100 –Q b4

1 2

0

1 1

0

1 2

0 1

1

+ +

+

=

, ,

, ,

1

td b

1 1

b

R

R Q

Q Q

Q = − ( ∑ − ∑ ).

100 1

0 30

1 300

600

=

, ).

(

Dung l ợng bù tại các tủ động lực còn lại:

Qb2 = 150 – (600 – 300) 1/ 30.0,2 = 100 kVAr.

Qb3 = 150 – (600 – 300) 1/30 0,1 = 50 kVAr  

Qb4 = 100 – (600 – 300) 1/30.0,2 = 50 kVAr.

VÝ dô 2

H·y ph©n phèi dung l îng bï QbΣ = 300 kVAr

cho m¹ng ®iÖn h¹ ¸p víi R1 = R2 = R3 =0,04 Ω ;

Rtd1 m¹ch giòa R1 song song R12+Rtd2

Tuesday, December 20, 2016 45

Tree Trimming: Before

Thank you for

your attention!