Giáo trình Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 197 /QĐ-CĐDK ngày 25 tháng năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Đất nước Việt Nam công công nghiệp hoá - đại hoá, kinh tế đà phát triển Yêu cầu sử dụng điện thiết bị điện ngày càngtăng Việc trang bị kiến thức hệ thống điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt người, cung cấp điện cho thiết bị khu vực kinh thế, khu chế xuất, xí nghiệp cần thiết Với vai trò quan trọng xuất phát từ u cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình mơn học Trườ ng Cao Đẳng Dấu Khí Chúng tơi biên soạn giáo trình Cung cấp điện gồm chương với nội dung sau: - Chương 1: Khái quát hệ thống cung cấp điện - Chương 2: Tính tốn phụ tải điện - Chương 3: Trạm biến áp - Chương 4: Lựa chọn thiết bị cung cấp điện - Chương 5: Tính tốn chiếu sáng - Chương 6: Nâng cao hệ số công suất Giáo trình Cung cấp điện biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên tài liệu học tập học sinh Do chuyên mơn thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiết sót,vậy mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc để sách đạt chất lượng cao Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên Lê Thị Hải Huyền ThS Ninh Trọng Tuấn ThS Lê Thị Thu Hường Trang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 1.1.1 Một số ưu điểm điện 1.1.2 Vài nét đặc trưng lượng điện 1.2 NHÀ MÁY ĐIỆN 1.2.1 Nhà máy nhiệt điện 1.2.2 Nhà máy điện nguyên tử 1.2.3 Nhà máy thủy điện 1.2.4 Nhà máy điện dùng sức gió (động gió phát điện) 1.2.5 Nhà máy điện dùng lượng xạ mặt trời 1.3 MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1.4 HỘ TIÊU THỤ 1.4.1 Theo điện áp tần số: vào Uđm f 1.4.2 Theo chế độ làm việc (của hộ dùng điện) 1.5 HỆ THỐNG BẢO VỆ 1.5.1 Bảo vệ đường dây: 1.5.2 Bảo vệ máy biến áp 1.5.3 Bảo vệ động 1.5.4 Bảo vệ tụ bù 1.6 TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.7 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHỦ YẾU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.8 HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM 1.8.1 Hệ thống điện Việt Nam 1.8.2 Lưới điện Việt Nam CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI 1.1 XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN 10 15 16 1.1.1 Đặt vấn đề 16 1.1.2 Đồ thị phụ tải điện 16 1.1.3 Các đại lượng 17 1.1.4 Các hệ số tính tốn 18 1.1.5 Các phương pháp xác định cơng suất tính tốn 20 Trang 1.1.6 Phương pháp tính số phụ tải đặc biệt 22 1.1.7 Xác định tâm phụ tải điện 23 CHƯƠNG 3: TRẠM BIẾN ÁP 25 1.1 KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI 26 1.2 SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM BIẾN ÁP 26 1.2.2 Trạm phân phối 28 1.2.1 Trạm phân phối trung gian (còn gọi điểm phân phối) 28 1.2.3 Trạm hạ áp phân xưởng 29 1.3 ĐO LƯỜNG VÀ KIỂM TRA TRẠM BIẾN ÁP 32 1.4 NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 33 1.4.1 Nối đất trạm biến áp 33 1.4.2 Nối đất đường dây tải điện 34 1.5 CẤU TRÚC CỦA TRẠM 35 1.5.1 Trạm hạ áp phân xưởng loại trời 36 1.5.2 Trạm hạ áp phân xưởng loại nhà 37 1.5.3 Trạm biến áp phân xưởng loại chế tạo sẵn thành tủ 38 1.5.4 Vận hành trạm biến áp 39 1.5.5 Phiếu thao tác: 44 1.5.6 Kiểm tra 45 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG CUNG CẤP ĐIỆN 1 LỰA CHỌN DÂY DẪN, THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ 47 48 1.1.1 Lựa chọn máy biến áp 48 1.1.2 Lựa chọn kiểm tra máy cắt điện điện áp cao 1000V 49 1.1.3 Lựa chọn kiểm tra dao cách ly, cầu chì 50 1.1.4 Lựa chọn kiểm tra dẫn 51 1.1.5 Lựa chọn kiểm tra tiết diện cáp dây cáp 55 1.2 CHỐNG SÉT 59 1.2.1 Sự hình thành sét tác hại sét 59 1.2.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 60 1.2.3 Bảo vệ chống sét đường dây tải điện 62 1.2.4 Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm 63 1.2.5 Một số ví dụ bảo vệ chống sét cho cơng trình 64 CHƯƠNG 5: CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP 67 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG 68 1.1.1 Khái niệm 68 Trang 1.1.2 Các yêu cầu 68 1.1.3 Các hình thức chiếu sáng 69 1.2 MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG CHIẾU SÁNG 70 1.2.1 Quang thông -  , đơn vị lumen, viết tắt (lm) 70 1.2.2 Cường độ ánh sáng I – đơn vị candela (cd) 71 1.2.3 Độ rọi – E; đơn vị lux, viết tắt lx 72 1.2.4 Độ chói L, đơn vị [cd/m2] 73 1.2.5 Độ trưng R 73 1.3 LỰA CHỌN DÂY DẪN, ĐÈN VÀ BỐ TRÍ CHIẾU SÁNG 74 1.3.1 Lựa chọn loại đèn, cơng suất, số lượng bóng đèn: 74 CHƯƠNG 6: NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 89 1.1 HỆ SỐ CÔNG SUẤT ( COS ) VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT 90 1.1.1 Hệ số cơng suất (cos ): 90 1.1.2 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số cos: 91 1.2 GIÀI PHÁP BÙ COS TỰ NHIÊN 93 1.2.1 Thay động không đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ hơn: 93 1.2.2 Dùng động đồng thay cho động không đồng bộ: 94 1.2.3 Hạn chế động chạy không tải 94 1.2.4 Nâng cao chất lượng sửa chữa động 95 1.2.5 Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ 95 1.3 CÁC THIẾT BỊ BÙ COS 95 1.3.1 Máy bù đồng 95 1.3.2 Tụ điện tĩnh: 95 1.3.3 Vị trí đặt thiết bị bù xí nghiệp 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT U I S Q Hiệu điện Cường độ dịng điện Cơng suất biểu kiến Công suất phản kháng P Pđ Pmax A Ktb Kđn Ktbbp Ksd Kcn Kđ Kđk Khd B G R MBA Công suất tác dụng Công suất đặt Công suất cực đại Điện Hệ số trung bình Hệ số đồng thời Hệ số trung bình bình phương Hệ số sử dụng Hệ số nhu cầu Hệ số đóng điện Hệ số điền kín Hệ số hình dáng Dung dẫn Điện dẫn Điện trở Máy biến áp Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ phân phối mạng điện theo hộ tiêu thụ Hình 2: Sơ đồ phân phối mạng điện Việt Nam Hình 3: Sơ đồ tổ chức Trung tâm điều độ hệ thống điện Hình 4: Sơ đồ đơn tuyến đường dây 500 kV Việt Nam năm 2000 Hình 5: Sơ đồ dự kiến hệ thống điện 500 kV Việt Nam năm 2010 11 12 Hình Sơ đồ trạm có nhiều máy biến áp 27 Hình 2: Sơ đồ trạm biến áp với ba máy biến áp 28 Hình 3: Sơ đồ hai trạm phân phối với đơn kép 28 Hình 4: Sơ đồ nối hai trạm trung gian 29 Hình 5: Máy biến áp nối với đường dây cung cấp qua dao cách ly máy cắt điện 29 Hình 6: Sơ đồ trạm hạ áp với nhiều máy biến áp 30 Hình 7: sơ đồ có đơn có phân đoạn 31 Hình sơ đồ có kép có phân đoạn 31 Hình Sơ đồ đặt cuộn kháng điện để giới hạn trị số dòng điện ngắn mạch sinh thời gian nóng chảy kim loại 32 Hình 11 Trạm biến áp phân xưởng loại chế tạo sẵn thành tủ 38 Hình 12 Sơ đồ trạm biến áp nhìn tổng quát 39 Hình 13 trạng thái mở dao cách ly hệ thống dự trữ 41 Hình 14 Đưa máy biến áp làm việc song song khỏi lưới điện để sửa chữa 42 Hình 15 Đưa vào sửa chữa hệ thống 43 Hình 16 Sơ đồmáy biến áp ba dây quấn 110/35/10 KV vào làm việc 44 Hình Đặt miếng đệm 54 Hình 2: Cáp pha lõi hìn quạt U ≤ 10 kV 55 Hình Cáp pha lõiU ≥ 10 kV 55 Hình 4 Cáp cách điện cao su U ≤ 1000V 55 Hình 5: Sơ đồ mạch điện đơn giản 56 Hình 6: Sơ đồ đường dây có hai phụ tải 57 Hình 7Sơ đồ đường dây có hai phụ tải a& b 58 Hình Cột thu sét (thu lơi) 60 Hình Vùng bảo vệ hai cột thu lơi 61 Hình 10 Đường cong để xác định bx hai cột thu lơi 61 Hình 11 Đường cong để xác định bx hai cột thu lơi 62 Hình 12 Chống sét ống (1 Vỏ ; Điện cực; Nắp 63 Hình 13 Chống sét van CSV (a hình dạng chung ; b Sơ đồ nguyên lý tác động) 64 Hình 14 Sơ đồ bảo vệ trạm 35 ÷ 110 kV 64 Hình 15 Cơ cấu gắn cột thu lơi loại CM lên tường tịa nhà hay cơng trình 65 Trang Hình 16 Bảo vệ chống sét cho trạm điện phân thu lôi anten 65 Hình 17 Bảo vệ chống sét cho ống khói 65 Hình Quang phổ phóng điện thủy ngân áp suất cường độ dịng điện khác 71 Hình Sơ đồ cường độ ánh sáng I 71 Hình Sơ đồ độ rọi 72 Hình Sơ đồ độ chói 73 Hình Bảng độ rọi theo tiêu chuẩn 10W/m2 80 Hình 1: Biểu đồ cơng suất 91 Hình 2: Sơ đồ cung cấp điện có đặt thiết bị bù 92 Hình Vị trí đặt thiết bị bù xí nghiệp 96 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN Tên môn học: Cung cấp điện Mã môn học: KTĐ19MH8 Thời gian thực môn học: 90 giờ; (Lý thuyết: 56 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra: giờ) Số tín chỉ: Vị trí, tính chất mơn học Vị trí: Là mơn học thuộc chun mơn nghề danh mục môn học/mô đun đào tạo bắt buộc chương trình đào tạo Mơn học học song hành An tồn điện, khí cụ điện sau mơn học, mơ đun như: thí nghiệm điện, kỹ thuật lắp đặt điện, sửa chữa bảo dưỡng thiết bị điện Tính chất: Mơn học trang bị kiến thức hệ thống điện phương án cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp, kỹ tính tốn lựa chọn cơng suất cho phần tử hệ thống điện phụ tải điện xí nghiệp Mục tiêu môn học: Về kiến thức: + Chọn phương án phù hợp cho đường dây cung cấp điện cho phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam Về kỹ năng: + Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật + Tính chọn nối đất chống sét cho đường dây tải điện cơng trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyê ̣n tính cẩ n thâ ̣n, tỉ mỉ, chính xác, tư khoa ho ̣c và sáng ta ̣o Nội dung môn học: 5.1 Chương trình khung: Thời gian đào tạo (giờ) Mã MH, MĐ I Tên môn học, mô đun Các mơn học chung/đại cương Tín Lý Tổng số thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH 21 435 157 255 15 MHCB19MH02 Giáo dục trị 75 41 29 MHCB19MH04 Pháp luật 30 18 10 Trang Loại thấm Loại trung bình Loại thẫm Loại trung bình Loại thẫm Loại trung bình Phối quang trực xạ dùng chao sát tráng men 12 11,5 10,4 9,4 8,4 7,8 Chủ yếu phối quang trực xạ nhiều đèn có gương phản quang 10,3 9,2 8,7 7,6 7,0 6,5 Chủ yếu phối quang phản xạ, khuếch tán, chao đục 7,8 6,1 6,1 5,0 5,0 3,9 Ví dụ.5 Dùng chao đèn sát tráng men, phản xạ, công suất đèn p’=30W Độ rọi tối thiểu Emin = 150lx Chiều rộng phòng gấp ba chiều cao Màu trần tường vào loại trung bình Diện tích S=1000m2 Giải: a 3 H0 Với a 4 H0 So =11,5 a 2 H0 So = 9,4 a 3 H Thực tế nên ta lấy: 11,5  9, S0   10,5m 2 Tổng công suất đèn P  30,8 Pd S E 30.100.150  30,8  1063 S0 Fd 10,5.1250 Số lượng đèn: n 1063 P   28 1, 25 p ' 1, 25.30 đèn 1.3.2 Bố trí đèn khơng gian cần chiếu sáng Chiếu sáng cục đơn giản phải vào hoàn cảnh cụ thể để định Dưới trình bày cách bố trí đèn cho chiếu sáng chung Chương 5: Chiếu sáng công nghiệp Trang 84 Chiếu sáng chung phải dùng nhiều đèn Vấn đề đặt phải xác định vị trí hợp lý đèn khoảng cách đèn với trần nhà mặt cơng tác Hình 8.8 giới thiệu hai cách bố trí đèn chiếu sáng chung hay sử dụng Phương án 1: Đèn đặt góc hình vng (hình 5.11 a) Nếu bố trí phương án mà độ rọi đạt yêu cầu cơng nghệ cộng suất chiếu sáng nhỏ Phương án 2: (Hình 5.11 b) Các đèn đặt theo hình thoi Hình 11 Cách bố trí đèn a Bố trí theo hình chữ nhật b Bố trí theo hình thoi Trong thực tế việc bố trí đèn phụ thuộc vào xà ngang xưởng, đường di chuyển cần trục phân xưởng (nếu có) Quan hệ độ treo cao đèn so với mặt cơng tác, có số liệu gợi ý sau (hình 5.12) - Gọi khoảng cách từ đèn đến mặt công tác H - Độ cao mặt công tác so với nhà: hlv - Khoảng cách nhỏ đèn: L Người ta chứng minh rằng: L h Tỷ số c không vượt Trị số tốt là: L hc =1,4 – 1,6 Chương 5: Chiếu sáng công nghiệp Trang 85 Hình 12 Sơ đồ để tính tốn chiếu sáng L Trị số H phụ thuộc vào loại đèn chao đèn, tham khảo sổ tay bảng 5.1 L L  h H có độ rọi khơng lên trần nhà, không sử Chú ý: c dụng hết tia khuếch tán từ trần xuống Khoảng cách từ trường đến đèn nên lấy phạm vị l = (0,3-0,5)L L Bảng 5.3 Trị số H hợp lý Loại đèn nơi sử dụng L/H bố trí nhiều dãy L/H bố trí dãy Chiều rộng giới hạn phân xưởng bố trí dãy Chiếu sáng ngồi nhà dùng chao mờ sắt tráng men 2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H Chiếu sáng phân xưởng, chao đèn vạn 1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H Chiếu sáng cho quan văn hố, hành 1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H  TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1.1 Khái niệm chung chiếu sáng 1.2 Một số đại lượng dùng tính tốn chiếu sáng 1.3 Lựa chọn dây dẫn, đèn bố trí chiếu sáng Chương 5: Chiếu sáng công nghiệp Trang 86  CÂU HỎI CỦNG CỐ CHƯƠNG Câu Trong xí nghiệp dệt, độ rọi tăng 1,5 lần thời gian để làm thao tác chủ yếu giảm? A) 820% B) 825% C) 830% D) 835% Câu Chiếu sáng chung là? A) Là hình thức chiếu sáng tạo nên độ rọi đồng tồn diện tích sản xuất phân xưởng B) Ở vị trí có u cầu quan sát tỉ mỉ, xác phân biệt rõ chi tiết…thì cần có độ rọi cao làm việc kết C) Kết hợp chiếu sáng cục chiếu sáng chung Chiếu sáng hỗn hợp thường dùng phân xưởng D) Nguồn sáng sử dụng, thể loại vật chiếu sáng phải thích hợp với điều kiện không thay đổi môi trường xung quanh Câu Đơn vị đo quang thông  ? A) Candela B) Lumen C) Oát D) Ohm Câu Trong thực tế việc bố trí đèn phụ thuộc vào hệ thống xà ngang nhà xưởng nên khoảng cách cố gắng tuân thủ tốt Khoảng cách từ dẫy đèn đến tường bao quanh nên giữ phạm vi bao nhiêu? A) l = (0,1  0,3).L B) l = (0,2  0,4).L C) l = (0,3  0,4).L D) l = (0,3  0,5).L Câu Độ rọi yêu cầu số địa điểm chiếu sáng Nội thất chiếu sáng Phòng chờ lx ? A) 100-150 lx B) 150-200 lx C) 200-250 lx D) 250-300 lx Chương 5: Chiếu sáng công nghiệp Trang 87 Chương 5: Chiếu sáng công nghiệp Trang 88 CHƯƠNG 6: NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT  GIỚI THIỆU CHƯƠNG 6: Chương giới thiệu phương pháp nâng cao hệ số công suất cách tính tốn cơng suất bù, dung lượng bù mạng xí nghiệp  MỤC TIÊU CHƯƠNG : - Chọn giải pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam - Tính chọn tụ bù thích hợp để nâng cao hệ số cơng suất - Trình bày ý nghĩa tầm quan trọng việc nâng cao hệ số cơng suất - Phân tích giải pháp bù hệ số công suất tự nhiên - rình bày thiết bị cần sử dụng cho việc bù hệ số công suất cho thiết bị điện hệ thống điện - Xác định vị trí cần đặt thiết bị bù phù hợp với yêu cầu kỹ thuật - Tính tốn tổng cơng suất cần bù - Tính tốn dung lượng cần bù mạng hình tia xí nghiệp  PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập chương (cá nhân nhóm) - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình chương theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định  ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Khơng - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có  KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG - Nội dung: Chương 6: Nâng cao hệ số công suất Trang 89  Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ  Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết:  NỘI DUNG CHƯƠNG 1.1 HỆ SỐ CÔNG SUẤT ( COS ) VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 1.1.1 Hệ số công suất (cos ): Trong mạng điện tồn hai loại công suất: - Công suất tác dụng: P“ Đặc trưng cho sinh công, liên quan đến trình động lực Gây moment quay cho động Một phần nhỏ bù vào tổn hao phát nóng dây dẫn, lõi thép Ở nguồn P trực tiếp liên quan đến tiêu hao lượng đầu vào Than, nước, lượng nước v.v Tóm lại P đặc trưng cho q trình chuyển hố lượng - Công suất phản kháng: Q ngược lại không sinh cơng Nó đặc trưng cho q trình tích phóng lượng nguồn tải, liên quan đến trình từ hố lõi thép máy biến áp, động cơ, gây biến đổi từ thơng để tạo sđđ phía thứ cấp Nó đặc trưng cho khâu tổn thất từ tản mạng Ở nguồn liên quan đến suất điện động máy phát (liên quan đến dịng kích từ máy phát) Như để chuyển hoá P cần phải có diện Q Giữa P & Q lại liên hệ trực tiếp với nhau, mà đặc trưng cho mối quan hệ hệ số cơng suất K p  cos   P P2  Q2  P S (6.1) Các đại lượng P; Q; S; cos liên hệ với tam giác công suất Chương 6: Nâng cao hệ số công suất Trang 90 S2 = P2 + Q2 S Q P = S.Cos Q = S sin  P cos = Hình 1: Biểu đồ công suất Như S đặc trưng cho công suất thiết kế thiết bị điện, việc tăng giảm P, Q không tuỳ tiện Vậy công suất S (cố định) cos lớn (tức  nhỏ) tức công suất tác dụng lớn, lúc người ta nói thiết bị khai thác tốt Như với thiết bị cos lớn tức thiết bị đòi hỏi lượng Q Đứng phương diện truyền tải lượng Q (địi hỏi từ nguồn) giảm giảm lượng tổn thất Vì thực chất việc nâng cao hệ số cos đồng nghĩa với việc giảm đòi hỏi Q hộ phụ tải 1.1.2 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số cos: Nâng cao hệ số công suất biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện Sau phân tích hiệu việc nâng cao hệ số công suất đem lại Phần lớn thiết bị dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là: - Động không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 – 65% tổng công suất phản kháng mạng - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25% - Đường dây không, điện kháng thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10% Như động không đồng máy biến áp hai loại tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Công suất tác dụng P công suất biến thành nhiệt máy dùng điện; cịn cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hóa máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng Q trình trao đổi cơng suất phản kháng máy phát điện hộ dùng điện q trình dao động Mỗi chu kỳ dịng điện, Q đổi chiều lần, giá trị trung bình Q ½ chu kỳ dịng điện không Cho nên việc tạo công suất phản kháng khơng địi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) Vì để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ dùng điện máy sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng Khi bù cơng suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số cơng suất cosφ mạng nâng cao, P, Q góc φ có quan hệ sau:   arctg Q P Chương 6: Nâng cao hệ số công suất (6.2) Trang 91 Khi lượng P khơng đổi, nhờ có bù cơng suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc φ giảm, kết cosφ tăng lên Hệ số công suất tăng lên đưa đến hiệu sau đây: a) Giảm tổn thất công suất điện tất phần tử P  Q2 P2 S2 R  P( P )  P(Q ) R R   U2 U2 U2 (6.3) Thực Q giảm  P(Q) giảm  P giảm  A giảm b) Làm giảm tổn thất điện áp phần tử mạng: U  PR QX   U ( P )  U ( Q ) U U (6.4) c) Tăng khả truyền tải phần tử: I P2  Q2 3U (6.5) Biểu thức chứng tỏ với tình trạng phát nóng định đường dây máy biến áp (tức I = const) tăng truyền tải công suất tác dụng P chúng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải Vì giữ nguyên đường dây máy biến áp, cosφ mạng nâng cao khả truyền tải chúng tăng lên Ngồi việc nâng cao hệ số cơng suất cịn đưa đến hiệu giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát điện… Trong mạng điện ta coi phụ tải cảm kháng với Q > phụ tải tiêu thụ công suất phản kháng Còn phụ tải dung kháng với Q < nguồn phát công suất phản kháng Như ta thấy phụ tải công nghiệp mang tính chất điện cảm (tức tiêu thụ cơng suất phản kháng) Xuất phát từ chất công suất phản kháng ta thấy tạo công suất phản kháng mạng điện mà không đỏi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp, quay máy phát Vậy để tránh phải truyền tải lượng Q lớn dường dây người ta đặt gần hộ tiêu thụ máy sinh Q (Tụ máy bù đồng bộ) Việc làm gọi bù cơng suất phản kháng ví dụ sơ đồ cung cấp điện có đặt thiết bị bù: 35110 kV ~ 610 kV 610 kV 0,4 kV Hình 2: Sơ đồ cung cấp điện có đặt thiết bị bù Chương 6: Nâng cao hệ số công suất Trang 92 Vì phụ tải đại lượng biến đổi liên tục theo thời gian nên trị số cos biến động theo thời gian Trong tính tốn thường dùng trị số trung bình cos  costb = cos artg  t2 t1 t2 Q(t ) t1 P(t )  cos artg Qtb Ptb Trong Qtb; Ptb xác định đồng hồ đo điện A Ar Ptb  Qtb  ; t  t1 t  t1 (6.6) (6.7) Các xí nghiệp ta có costb cịn thấp vào 0,5  0,6 cần phải phấn đấu để cos = 0,9 Ở số nước tiên tiến cos đạt tới 0,92  0,95 1.2 GIÀI PHÁP BÙ COS TỰ NHIÊN Nâng cao hệ số cos tự nhiên: (biện pháp tự nhiên) nhóm phương pháp cách vận hành hợp lý thiết bị dùng điện nhằm giảm lượng Q đỏi hỏi từ nguồn 1.2.1 Thay động không đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ hơn: Khi làm việc bình thường động tiêu thụ lượng công suất phản kháng bằng: (6.8) k2 Q = Qkt + Qdm pt Qkt - công suất phản kháng không tải (chiểm tỷ lệ 60  70 % so với Qđm) xác định theo cơng thức: Qkt  3Udm I kt Ikt : dịng không tải động P kpt = Pđm (6.9) (6.10) kp : hệ số mang tải động Qđm – lượng gia tăng Q động mang tải định mức so với không tải Pđm tg đm  3U đm I kt  đm Qđm = Qđm – Qkt  (6.11) đm – hiệu suất động mang tải định mức Vậy: cos   P P   S P  Q2  Qkt  Qdm k pt2  1   k pt Pdm   (6.12) Do ta thấy kpt giảm  cos giảm 1.2.2 Giảm điện áp đặt vào động thường xuyên làm việc non tải Chương 6: Nâng cao hệ số công suất Trang 93 Biện pháp thực khơng có điều kiện thay động có cơng suất nhỏ Ta biết cơng suất phản kháng địi hỏi từ động khơng đồng viết biểu thức sau: QK U2  f V (6.13) K – số U - điện áp đặt vào động  - hệ số dẫn từ mạch từ f - tần số dòng điện V - thể tích mạch từ Để giảm U thực tế thường tiến hành sau: - Đổi nối dây quấn stato từ đấu   Y - Thay đổi cách phân nhóm dây stato - Thay đổi đầu phân áp máy biến áp hạ áp Chú ý: Kinh nghiệm cho thấy biện pháp thực tốt động U