Bài giảng Cung cấp điện: Chương 8 - ThS. Phùng Đức Bảo Châu

Bài giảng Cung cấp điện: Chương 8 - Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất COSφ trình bày về ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất COSφ, các biện pháp nâng cao hệ số công suất COSφ, tính toán bù công suất phản kháng, phân phối dung lượng Bù trong mạng điện, chọn tụ điện và điều chỉnh dung lượng Bù. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết tài liệu.

Chương 8:

TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Gi ng viên: ThS. Phùng Đ c B o  ả ứ ả 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

1 Đặt vấn đề:

càng phải tận dụng hết các khả năng của các nhà máy điện Về mặt sử dụng phải hết sức tiết kiệm, sử dụng hợp lý TB điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn đấu để 1 kWh điện năng ngày càng làm ra nhiều sản phẩm Toàn bộ hệ thống CCĐ có đến 10 15 % năng lượng điện bị tổn thất qua khâu truyền tải và phân phối, trong đó mạng xí nghiệp chiếm khoảng 60% lượng 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 

+ Công suất phản kháng: Q ngược lại không sinh ra công Nó

đặc trưng cho quá trình tích phóng năng lượng 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 trưng 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) Như vậy để chuyển hoá được P cần phải có hiện diện của Q Giũa P & Q lại liên hệ trực tiếp với nhau,

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

P Q

P

P Cos

2 2

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

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

lý của XN

Q S

P

     S 2  = P 2  + Q 2

      P = S Cos    

      Q = S  sin

 Cos dựng để đỏnh giỏ mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của XN

1.2 Một số định nghĩa hệ số công suất:

a Hệ số cos tức thời:

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

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

b Hệ số công suất trung bình cos tb : Là hệ số cos trong

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

tb

tb tb

P

Q arctg

cos cos

c Hệ số công suất cos 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 cos thấp (cos = 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

PR U

 Lµm gi¶m tæn thÊt c«ng

suÊt

2 2

2 2 2

2

2 1 2

U

Q

P Z

U

Q

P S

     Lµm gi¶m tæn thÊt ®iÖn

n¨ng

2 2

2 2 2

2

2 1 2

U

Q

P R

U

Q

P A

U

Q

P I

3

2 2

TÓM LẠI:

Việc nâng cao cos có 2 lợi ích cơ bản:

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

3.1 Nhóm các giải pháp nâng cao cos 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

+ 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

6 10 kV 6 10 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:

ch÷a phøc t¹p

4 Tớnh toỏn bự cụng suất phản khỏng:

s  cụng su t Cosố ấ φ b ng nh ng phằ ữ ương phỏp 

khụng đũi h i đ t thi t b  bựỏ ặ ế ị

Thường đ i ố với các xí nghiệp cần phải bù để 

đạt được hệ s ố cos  qui định của ngành 

Điện (0,85   0,9)

 Từ công suất phụ tải đã cho xác định được hệ

số công suất của xí nghiệp

55,

0152

100

100

2 2

2

2 Q P

P S

P Cos

10/17/16 22

 §Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos 1 th× c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 1 lµ:

Qb1 = P( tg - tg 1) = 100(1,51- 1,17) = 34 KVAr

 §Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos 2 th× c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 2 lµ:

Qb2 = P( tg 1 - tg 2) = 100( 1,17 – 0,88) = 29

KVAr

c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 3 lµ:

Qb3 = P( tg 2 - tg 3) = 100( 0,88- 0,62) = 26

KVAr

10/17/16 23

1CT

1 2 3 1CĐ

Nhóm 1

1C C

2 3 2CT

1 2CĐ

Nhóm  2

2CC

AT

3CT

1 2 3 2CĐ

Nhóm 3

3C C

Sơ đồ điều khiển dung lượng bù để nâng hệ s ố công 

s uất 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.

 Đôi khi có thể thực hiện bù cho cả cao và hạ áp tùy vào giá thành của tụ.

5 Phân bố tối ưu dung lượng bù:

phân bố tối ưu công suất như sau:

i

td b

i bi

R

R Q

Q Q

1

2 3

5.2 Nếu mạng điện XN phân nhánh:

đương rối áp dụng công thức

m

tdm n

R

R Q

Q Q

tdm n

m i

bi

n

m i

i m

bm

R

R Q

Q Q

1

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.

1 1

0

1 2

0

1 1

0

1 2

0 1

1

R td

, ,

, ,

1

td b

1 1

b

R

R Q

Q Q

100 1

0 30

1 300

600

200

, ).

(

Dung lượng bù tại các tủ động lực còn lại:  

2

Rtd1 m¹ch giòa R1 song song R12+Rtd2

Monday, October 17, 2016 45

Tree Trimming: Before

Thank you for  your attention!