1.KHÁI QUÁT.
Điện năng là năng lƣợng chủ yếu của các xí nghiệp, các xí nghiệp này trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả về công suất tác dụng (P) lẫn công suất phản kháng (Q). Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là : Động cơ điện không đồng bộ, máy biến áp, đừng dây trên không và các thiết bị khác.
Tùy thuộc vào đặc tính của thiết bị điện, xí nghiệp có thể tiêu thụ một lƣợng điện khoảng 70% tổng số điện năng đƣợc sản xuất ra. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện trong xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp mà còn có lợi chung cho nền kinh tế quốc dân.
Truyền tải một lƣợng lớn công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp không có lợi vì những nguyên nhân chủ yếu sau :
+ Làm tổn thất thêm công suất tác dụng và điện năng trên tất cả các phần tử của hệ thống cung cấp điện cho tải công suất phản kháng.
+ Làm tổn thất thêm điện áp.
Với những nguyên nhân trên, để có lợi về kinh tế lẫn kỹ thuật, trong lưới điện cần đƣa nguồn bù công suất phản kháng tới gần những nơi tiêu thụ đó và giảm lƣợng công suất phản kháng nhận từ hệ thống. Khi có bù công suất công suất phản kháng thì hệ số công suất cos đƣợc nâng cao.
Hệ số công suất cos đƣợc nâng cao sẽ đƣa đến những hiệu quả sau : + Giảm đƣợc tổn thất công suất trong mạng điện.
Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau :
2 2 2 2
2 2 2
( ) ( )
. . .
P Q
P Q P Q
P R R R
U U U
P P P
Trong đó : R : Điện trở của phần tử gây tổn thất, P : Tổn thất công suất tác dụng, KW
P,Q : Công suất tác dụng, công suất phản kháng truyền qua R.
Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất công suất P(Q) do Q gây ra.
+ Giảm đƣợc tổn thất điện áp trong mạng điện :
82
( ) ( )
.
Δ Δ P Δ Q
P R QX PR QX
U U U U
U U U
Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần U(Q) do Q gây ra.
+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.
2 2
3.
P Q
I U
Với I =const, khi giảm Q thì khả năng truyền tải công suất tác dụng P tăng lên.
+ Giảm đƣợc chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của nhà máy phát điện.
(Chương 12 trang 446 tài liệu [1])
2.CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS .
2.1.CÁC BIỆN PHÁP NÂNG HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS TỰ NHIÊN.
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
- Giảm điện áp những động cơ làm việc non tải.
- Hạn chế động cơ chạy không tải.
- Dùng động cơ không đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.
- Nâng cao chất lƣợng sửa chữa động cơ.
- Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lƣợng nhỏ hơn.
(Trang 448 tài liệu [1])
2.2.DÙNG PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS .
Để bù công suất phản kháng tiêu thụ tại các xí nghiệp có thể dùng máy bù đồng bộ, tụ điện và động cơ điện đồng bộ.
Thiết bị bù phải chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kỹ thuật, kinh tế.
Mỗi thiết bị đều có ƣu nhƣợc điểm riêng.
Hình thức đặt thiết bù gồm có : Bù riêng, bù nhóm, bù tập trung.
83 + Bù riêng : thiết bị bù nối trực tiếp với thiết bị cần bù. Hình thức bù này có những nhƣợc điểm lớn là không sử dụng tốt bộ tụ điện, bởi vì khi cắt điện cho thiết bị điện thì cắt luôn cả thiết bị bù.
+ Bù nhóm : Nối các thiết bị bù vào tủ phân phối nhóm trong phân xưởng của xí nghiệp.
+ Bù tập trung : Thiết bị bù nối vào thanh cái cao áp hoặc hạ áp của trạm biến áp phân xưởng.
(trang 451 tài liệu [1])
2.3.CHỌN THIẾT BỊ VÀ VỊ TRÍ BÙ.
Do xí nghiệp có công suất tiêu thụ điện vào loại trung bình, không đòi hỏi dung lượng bù lớn lắm, thông thường dung lượng bù nhỏ hơn
5000(Kvar) thì người ta dùng tụ điện.
Do theo thực tế vận hành thiết bị cần sự tập trung ,đơn giản,cung nhƣ mua thiết bị nên ta se chọn phương pháp bù ở thanh góp chính của tủ phân phối chính
2.4.XÁC ĐỊNH DUNG LƢỢNG BÙ.
Khi ta nâng hệ thống số cos 1 thì sẽ có hệ số cos 2. P1 = 3UI1cos 1 (1)
P2 = 3UI2cos 2 (2) Với P1 = P2 = const.
Vậy I1 = I2 = 1
2
cos
cos (3)
Công suất phản kháng : Q1 = 3UI1.Sin 1 (4) Q2 = 3UI2.sin 2 (5) Thay (3) vào (5) ta đƣợc :
Q2 = 3UI2 1
2
cos
cos sin 2 (6)
Dùng dung lƣợng bù để nâng cao từ cos 1 đến cos 2 là Qbù : Qbù = P(tg 1 = tg 2) , (Kvar) (*)
Trong đó :
(*)Công thức (12 – 9) Trang 453 tài liệu [1]
P: Phụ tải tính toán của phân xưởng hay nhóm tính bằng Kw.
1: Góc ứng với hệ số công suất trung bình (cos 2) trước khi bù.
84
2: Góc ứng với hế số công suất (cos 1) muốn đạt đƣợc sau khi bù.
= 0,9 1: Hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phương pháp không đòi hỏi thiết bị bù chọn = 1.
Cos 2 : Thường lấy bằng hệ số công suất do cơ quan quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ phải đạt được, thường nằm trong khoảng 0,8 0,95.
Ở đây ta lấy cos 2 = 0,95 hay tg 2 = 0,33.
Hệ số công suất trung bình của một nhóm thiết bị đƣợc tính theo công thức :
Cos tb = icos i
i
P P
3.XÁC ĐỊNH HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO XÍ NGHIỆP.
* Bù tập trung ở thanh cái phía hạ áp của máy biến áp.
Phân xưởng có hệ số công suất cos 1 = 0,7 hay tg 1 = 1,02, nâng hệ số công suất này lên đến cos 2 = 0,95 hay tg 2 = 0,33.
+ Dung lƣợng cần bù :
QbùPX = Pttpx(tg 1 - tg 2) Chọn = 1, tính đƣợc :
Qbùpx = 379,1(1,02 – 0,33)x1 = 261,58 (Kvar) Qbùpx = 261,58 (Kvar).
Chọn thiết bị bù là các bộ tụ điện.
+ Dung lƣợng tụ bù tính theo công thức :
Qtd = 2 f U2C = 0,314U2C, (Kvar) (**) Trong đó :
(**)Công thức (12 – 15) Trang 461 tài liệu [1]
U : Điện áp đặt lên cực của tụ điện, Kv.
C : Điện dung của tụ điện, F Suy ra :
2 2
261,58
5770( ) 0,314 0,314 0,38
5770(μ )
buứ buứ
buứ
C Q F
U x
C F
85 Do trong thực tế thi công lắp đặt ta sẽ đặt nhà sản xuất PFC tụ bù 3 pha có thông số kỹ thuật sau: mã hiệu PFC100H400
Bảng thông số kỹ thuật của tụ bù 3 pha(bảng 7.1) Điện áp định mức
(KV)
Công suất định mức (KVAr)
Kiểu chế tạo
0.4 300 3 pha
4.ĐIỀU CHỈNH DUNG LƢỢNG BÙ.
- Điều chỉnh dung lƣợng bù của tụ điện có thể đƣợc thực hiện bằng tay hoặc tự động.
+ Điều chỉnh tự động dung lượng bù của tụ điện thường chỉ được đặt ra trong trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn. Có bốn cách điều chỉnh dung lƣợng bù tự động : Điều chỉnh dung lƣợng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian, theo dòng điện phụ tải và theo hướng đi của công suất phản kháng. Điều chỉnh dung lượng bù theo điện áp và thời gian thường được dùng hơn cả.
5.LỰA CHỌN CB CHO TỤ.
Chọn CB cho bộ tu.
Với Q1= 300 KVAr Dòng định mức bộ tụ:
300 456
3 3 0, 38
C dm
dm
I Q
U x (A)
Với Idm=456 (A), ta chọn loại CB siemens VT-630 4cực có các thông số nhƣ sau :
U dmCB = 0,4
IdmCB = 500 (A) Ilvm ax= 456 (A) ICU = 35 (KA)