Thực chất của việc nâng cao hệ số công suất là nhằm giảm lợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đờng dây của mạng. Để làm điều này tồn tại 2 phơng pháp.
+ Nâng cao hệ số cos tự nhiên:ϕ (biện pháp tự nhiên) đây là nhóm phơng pháp bằng cách vận hành hợp lý các TB. dùng điện nhằm giảm lợng Q đỏi hỏi từ chính các TB. Dùng điện → giảm Q từ nguồn.
+ Nâng cao hệ số công suất bằng cách đạt TB bù: (không yêu cầu giảm lợng Q đòi hỏi từ TB. dùng điện mà CC thêm 1 lợng Q tại ngay các hộ dùng điện nhằm giảm lợng Q phải truyền tải trên đờng dây) → phơng pháp này chỉ thực hiện sau khi đ thực hiện biện pháp thứ nhất mà chã a đạt đợc kết quả thì mới thực hiện việc bù.
35÷110 kV
6÷10 kV 6÷10 kV 0,4 kV
~
+ Nhóm các ph ơng pháp tự nhiên:
+ Thay những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn: khi làm việc bình thờng động cơ tiêu thụ 1 lợng công suất phản kháng bằng:
Q = Qkt + ∆Qdm.kpt2 (3)
Qkt - Công suất phản kháng khi không tải (chiểm tỷ lệ 60 ữ 70 % so với Qdm) và có thể xác định theo công thức:
Qkt ≈ 3 UdmIkt (Ikt – dòng không tải của ĐC).
kpt =
Pdm
P -hệ số mang tải của ĐC.
∆Qdm – lợng gia tăng Q khi ĐC. mang tải định mức so với khi không tải.
∆Qdm = Qdm – Qkt ≈ dm dm kt dm
dmtg 3 U I
P ϕ −
η
ηdm – hiệu suất của ĐC. khi mang tải định mức.
VËy cosϕ = 2
dm pt
2 pt dm kt 2
2
P k
k Q 1 Q
1 Q
P P S
P
+∆ +
+ =
=
.
. Do đó ta thấy rằng kpt giảm → cosϕ cũng sẽ giảm.
VÝ dô: mét §C. Cã cosϕ = 0,8 khi kpt = 1 cosϕ = 0,65 kpt = 0,5 cosϕ = 0,51 kpt = 0,3
Chú ý: Khí có động cơ không đồng bộ làm việc non tải phải dựa vào nức độ tải của chúng mà quyết định chọn giữa thay hoặc không thay. Kinh nghiệm vận hành cho thấy rằng:
Khi kpt < 0,45 việc thay thế bao giờ cũng có lợi.
khi kpt > 0,7 việc thay thế sẽ không có lợi.
khi 0,45 < kpt < 0,7 việc có tiến hành thay thế phải dựa trên việc so sánh kinh tế cụ thể mới quyết định
đợc.
Ngoài ra khi tiến hành thay thế các ĐC. còn cần phải đảm bảo các điều kiện kỹ thuật, tức đảm bảo nhiệt độ của ĐC. phải không lớn hơn nhiệt độ cho phép và các điều kiện khác về mở máy và làm việc ổn
định.
+ Giảm điện áp đặt vào ĐC. thờng xuyên làm việc non tải:
Biện pháp này thực hiện khi không có điều kiện thay ĐC. có công suất nhỏ hơn. Ta biết rằng công suất phản kháng đòi hỏi từ 1 ĐC. không đồng bộ có thể viết dới biểu thức sau:
U fV K Q
2
. à ;
=
K – hằng số.
U - điện áp đặt vào ĐC.
à - hệ số dẫn từ của mạch từ.
f - tần số dòng điện.
V - thể tích mạch từ.
Để giảm U thực tế thờng tiến hành nh sau:
+ Đổi nối dây quấn stato từ đấu ∆→ Y . + Thay đổi cách phân nhóm dây cuốn stato.
+ Thay đổi đầu phân áp của BA. hạ áp.
Chú ý: Kinh nghiệm cho thấy rằng biện pháp này chỉ thực hiện tốt đối với các ĐC. U<1000 V và khi kpt < 0,3
ữ 0,4. Cần chú ý rằng khi thay đổi ∆→ Y, điện áp sẽ giảm 3 lần → dòng tăng 3 lần nhng momen sẽ giảm đi 3 lần → vì vậy phải kiểm tra điều kiện quá tải và khởi động sau đó.
+ Hạn chế ĐC không đồng bộ chạy không tải hoặc non tải:
Đa số các động cơ máy công cụ khi làm việc có nhiều thời gian chạy không tải xen lẫn giữa thời gian mang tải. Nhiều khi thời gian chạy không tải chiếm tới 50-60 % thời gian làm việc. Nếu thời gian ĐC.
chạy không tải đợc cắt ra sẽ chánh đợc tổn thất. Tuy nhiên trong quá trình đóng cắt ĐC. cũng sinh ra tổn hao mở máy. Thực tế vận hành thấy nếu t0 của ĐC. lớn hơn 10 giây thì việc cắt khỏi mạng có lợi.
Biện pháp này có 2 h ớng:
• + Vận động công nhân thao tác hợp lý để hạn chế đến mức thấp nhất thời gian chạy không tải, thay đổi qui trình thao tác nhằm hạn chế t0.
• + Đặt bộ hạn chế chạy không tải.
+ Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ:
ở những nơi qui trình công nghệ cho phép, máy có công suất lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nh máy bơm, quạt gió, máy nén khí v.v... việc thay thế sẽ có u điểm.
+ Hệ số công suất cao hơn, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành máy bù công suất phản kháng, góp phần sự ổn định của hệ thống.
+ Momen quay tỷ lệ với bậc nhất của điện áp → ít ảnh hởng đến dao động điện áp. Khi tần số nguồn thay
đổi, tốc độ quay không phụ thuộc vào phụ tải → năng suất làm việc cao.
+ Khuyết điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao, số lợng mới chỉ chiếm 20% tổng số ĐC. Nhờ những tiến bộ mới nên có nhiều xu hớng sử dụng ngày càng nhiều.
Ngoài ra còn một số biện pháp khác nh nâng cao chất lợng sửa chữa ĐC. thay thế máy BA. non tải, vận hành kinh tế trạm BA. (đặt nhiều máy cho một trạm), áp đặt các qui trình công nghệ mới nhằm giảm giờ máy chạy không tải hoặc tiết kiệm điện năng.
7.3 Bù công suất phản kháng: (phơng pháp nhân tạo nâng cao hệ số cosϕ). Công việc này chỉ đ- ợc tiến hành sau khi tiến hành các biện pháp tự nhiên để nâng cao cosϕ rồi mà vẫn cha đạt đợc yêu cầu.
a) Thiết bị bù: thông thờng ngời ta sử dụng 2 loại thiết bị bù chính là tụ điện tĩnh và máy bù đồng bộ. cả 2 loại thiết bị này có những u nhợc điểm gần nh trái ngợc nhau:
Máy bù đồng bộ: thực chất là loại động cơ đồng bộ chạy không tải có một số đặc điểm (u nhợc điểm).
1. Vừa có khả năng phát ra lại vừa tiêu thụ đợc công suất phản kháng.
2. Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt vào nó, mà chủ yếu là phụ thuộc vào dòng kích từ (có thể điều chỉnh đợc dẽ dàng).
3. Lắp đặt vận hành phức tạp, đễ gây sự cố (vì có bộ phần quay).
4. Máy bù đồng bộ tiêu thụ một lợng công suất tác dụng khá lớn khoảng 0,015 – 0,02 kW/kVA.
5. Giá tiền đơn vị công suất phản kháng phát ra thay đổi theo dung lợng. Nếu dung lợng bé thì sẽ đắt.
Vì vậy chỉ đợc sản xuất ra với dung lợng lớn 5 MVAr trở lên.
Tụ điện tĩnh: có u nhợc điểm gần nh trái ngợc với máy bù đồng bộ.
1. Giá tiền 1 đơn vị công suất phản kháng phát ra hầu nh không thay đổi theo dung lợng. điều này thuận tiện cho việc chia nhỏ ra nhiều nhóm nhỏ đặt sâu về phía phụ tải.
2. Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng khoảng 0,003 – 0.005 kW/kVAr.
3. Vận hành lắp đặt đơn gian, ít gây ra sự cố.
4. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ.
5. Chỉ phát ra công suất phản kháng và không có khả năng điều chỉnh.
Vậy ở mạng XN. chỉ nên sử dụng tụ điện tĩnh, còn máy bù đồng bộ chỉ đợc dùng ở phía hạ áp (6-10 kV) của các trạm trung gian(trạm khu vực).
Vị trí đặt thiết bị bù trong xí nghiệp:
Có thể đặt đợc ở nhiều điển khác nhau nh HV.
§
§ 6÷10 kV §
35÷110 kV
0,4 kV
0,4 kV
+ Đặt tập trung: đặt ở thanh cái hạ áp trạm BA-PX (0,4 kV) hoặc thanh cái trạm BA. trung tâm (6-10 kV), u
điểm dễ quản lý vận hành, giảm vốn đầu t.
+ Đặt phân tán: TB. bù đợc phân nhỏ thành từng nhóm đặt tại các tủ động lực trong phân xởng. Trờng hợp
động cơ công suất lớn, tiêu thụ nhiều Q có thể đặt ngay tại các ĐC. đó.
Khi đặt TB. bù tại điểm nào đó thì sẽ giảm đợc lợng tổn thất ∆P và ∆A do đó phải truyền tải Q. Tuy nhiên việc đặt TB. bù ở phía hạ áp không phải lúc nào cũng có lợi, bởi giá tiền 1 kVAr tụ hạ áp thờng đắt gấp 2 lần 1 kVAr tụ ở 6-10 kV. Ngay cả việc phân nhỏ dung lợng bù để đặt theo nhóm riêng lẻ cũng không phải luôn luôn có lợi, bởi vì lúc đó có làm giảm thêm đợc ∆A nhiều hơn, Xong lại làm tăng chi phí lắp đặt, quản lý và vận hành. Vì vậy để có đợc giải pháp tốt nhất cần phải phối hợp nhiều giải pháp