Nâng cao hệ số công suất

11/2/2011 118 Chương 10. NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 10.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Khái niệm về 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 tháng,...): costb dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của XN UI P 3 cos  tb tb tb P Qarctgcoscos  22 QP P S P  Cos P Q S  11/2/2011 119 10.1. KHÁI QUÁT CHUNG 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. Bù công suất phản kháng trong các XN công nghiệp: Là sử dụng các thiết bị bù (tụ bù, máy bù đồng bộ) đặt song song với thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng để cung cấp 1 phần hoặc toàn bộ lượng công suất phản kháng mà thiết bị này tiêu thụ. 11/2/2011 120 10.2. Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO COS  Lµm gi¶m ®­îc tæn thÊt ®iÖn ¸p 2 21 1 U U XQPR U XQPRU   Lµm gi¶m tæn thÊt c«ng suÊt 22 2 2 2 2 2 1 2 1 SZU QPZ U QPS   Lµm gi¶m tæn thÊt ®iÖn n¨ng  T¨ng kh¶ n¨ng truyÒn t¶i 22 2 2 2 2 2 1 2 1 .. ARU QPR U QPA   U QPI 3 22   11/2/2011 121 10.2. Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO COS 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 11/2/2011 122 10.3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO COS Có hai nhóm giải pháp để nâng cao cos 1. Nhóm các giải pháp nâng cao cos tự nhiên: Là các giải pháp không dùng các thiết bị bù. Có các giải pháp cơ bản sau: 1) Thay thế các ĐCKĐB làm việc non tải bằng ĐC có CS nhỏ hơn 2) Thường xuyên bảo dưỡng và nâng cao chất lượng sửa chữa ĐC 3) Sắp xếp, sử dụng hợp lý các quá trình công nghệ của các máy móc, thiết bị điện. 4) Sử dụng ĐCĐB thay cho ĐCKĐB 5) Thay thế các MBA làm việc non tải bằng MBA có dung lượng nhỏ hơn. 6) Sử dụng chấn lưu điện tử hoặc chấn lưu sắt từ hiệu suất cao cho các chấn lưu sứt từ thông thường. 2. Nhóm các giải pháp nâng cao cos nhân tạo: Là giải pháp sử dụng các thiết bị bù (tụ bù hoặc máy bù đồng bộ). Các thiết bị bù phát ra Q để cung cấp 1 phần hoặc toàn bộ nhu cầu Q trong XN. Làm như vậy gọi là Bù công suất phản kháng. 11/2/2011 123 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 TiÕng ån Yªn tÜnh §iÒu chØnh Q tr¬n §iÒu chØnh Q theo cÊp CÊu t¹o vËn hµnh söa ch÷a ®¬n gi¶n CÊu t¹o vËn hµnh söa ch÷a phøc t¹p 11/2/2011 124 10.4. TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG B1. Xác định dung lượng bù: Qb = P( tg1 - tg2) B2. Xác định vị trí đặt tụ bù:  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. B3. Phân bố tối ưu dung lượng bù: Khi bù phân tán, áp dụng công thức phân bố tối ưu công suất như sau: 11/2/2011 125 10.4. TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG B3. Phân bố tối ưu dung lượng bù (tiếp):  Nếu mạng điện XN hình tia:  Nếu mạng điện XN phân nhánh: Cần biến đổi các nhánh song song thành nhánh tương đương rối áp dụng công thức trên. B4. Điều khiển dung lượng bù: Bằng tay hoặc tự động i tđ bibi R RQQQQ )(   1R1 Qb1 2R2 Qb2 iRi Qbi Qb Q∑ Qb1 R1 A 1 0 Q∑ R0A R3 3 Qb3 Qb2 R2 BRAB 2 SAB Mạng điện hình phân nhánhMạng điện hình tia 11/2/2011 126 Mét xÝ nghiÖp cã c«ng suÊt tæng nh­ sau: S = 100 + j152 KVA. VÝ dô TÝnh to¸n ®iÒu khiÓn dung l­îng bï ®Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn 0,65; 0,75 vµ 0,85. 11/2/2011 127 Tõ c«ng suÊt phô t¶i ®· cho x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè c«ng suÊt cña xÝ nghiÖp 55,0 152100 100 2222      QP P S PCos Lêi gi¶i TÝnh ®­îc tg = 1,51 - Khi yªu cÇu cos1 = 0,65 tÝnh ®­îc tg 1 = 1,17 - Khi yªu cÇu cos2 = 0,75 tÝnh ®­îc tg 2 = 0,88 - Khi yªu cÇu cos3 = 0,85 tÝnh ®­îc tg 3 = 0,62 11/2/2011 128  §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 §Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos3 th× 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 11/2/2011 129 1CT 1 2 31C§ Nhãm 1 1C C 2 3 2CT 12C§ Nhãm 2 2CC A T 3CT 1 2 32C§ Nhãm 3 3C C S¬ ®å ®iÒu khiÓn dung l­îng bï ®Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt XN lªn 0,65; 0,75 vµ 0,85. 11/2/2011 130 VÊn ®Ò ®iÒu chØnh tù ®éng dung l­îng bï CTK k L lR S T N Nguån ®iÖn k l C1 C2 C3 C4 C5 C6 200 100 0v ALARM Cuén hót Contactor Tô §iÖn Sè 1 1 Contactor Phô t¶i §Ó ®iÒu chØnh tù ®éng dung l­îng bï ®­îc thùc hiÖn nhê bé S6-Q hoÆc S12-Q hoÆc bé PDCF.