Đồ án thiết kế hệ thống tự động hóa tên đề tài thiết kế hệ thống bù cos phi trong điều khiển công suất

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ COS PHI TRONG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT Giáo viên : Lớp Họ Và Tên MSV Vũ Duy Thuận : D14THDK&TDH : : HÀ NỘI - 2022 Phạm Anh Dũng 19810000350 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: T M HI U V CCH TH NG B COS TRONG CÔNG NGHI P 1.1 Khái niệm hệ số cos : 1.2 Ảnh hưởng hệ số cos tham số kỹ thuật mạng điện: .4 1.2.1 Làm tăng tổn thất công suất tăng đốt nóng dây dẫn 1.2.2 Tăng tiết diện dây dẫn 1.2.3 Không sử dụng hết khả động sơ cấp: 1.2.4 Giảm chất lượng điện: 1.3 Phương pháp nâng cao hệ số công suất: .6 1.3.1 Các giải pháp tổ chức –kĩ thuật 1.3.2 Các giải pháp kĩ thuật: 1.3.3 Xác định công suất thiết bị bù 1.3.4 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 1.4 Các hệ thống bù cos công nghiệp: 1.4.1 Tụ bù ngang 1.4.2 Kháng bù ngang: 1.4.3 Tụ bù dọc: 1.4.4 Tụ bù 11 CHƯƠNG 2: XÂY DeNG PHƯƠNG N B Vf TgNH CHhN C C THIiT Bj LIÊN QUAN .14 2.1 Xây dựng phương án bù 14 2.1.1 Xây dựng toán .14 2.1.2 Các phương án bù cos: 14 2.2 Tính chọn thiết bị bù 16 CHƯƠNG 3: XÂY DeNG H TH NG B COSTe ĐỘNG 25 KiT LUẬN 37 L ỜINĨI ĐẦẦU Cùng với q trình phát triển kinh tế xã hội đất nước , nghành điện phải trước bước công công nghiệp hóa Các nhà máy xí nghiệp , khu cơng nghiệp ngày phát triển nhanh chóng địi hỏi tiêu thụ công suất phản kháng tăng, điều làm giảm hệ số cos Do hệ số cơng suất cos có giá trị nhỏ điều ảnh hưởng lớn đến tham số kinh tế kỹ thuật mạng điện : giảm chất lượng điện áp, tăng tổn thất cơng suất tăng đốt nóng dây dẫn, tăng tiết diện dây dẫn hạn chế khả truyền tải công suất tác dụng, không sử dụng hết khả động sơ cấp, giảm chất lượng điện, tăng giá thành điện Vấn đề bù cos giải pháp giảm tổn thất điện coi trọng nước tiên tiến.giải pháp quan tâm từ khâu thiết kế, lựa chọn thiết bị dây truyền công nghệ sản xuất công nghiệp Với đề tài “Thiết kế 0th1ng đi5u khi7n b9 cos đi5u khi7n công suất ”, em cố gắng tìm kiếm, học hỏi, tính tốn tổng hợp để hoàn thành cách tốt đề tài Song kiến thức hạn chế nên làm em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, vậy, em mong nhận đóng góp ý thầy(cơ), để em hồn thành đề tài CH ƯƠNG 1: TIM HI U VÊẦ CAC H THÔ NG BU OSC TRONG CÔNG NGHI P 1.1 Khái niệm hệ số cos : Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng đánh giá hệ số công suất, mà xác định tỷ số công suất tác dụng (P) công suất biểu kiến (S) Hscs= P/S, hệ số cos hiểu tỷ số công suất tác dụng cơng suất tồn phần thành phần tần số bản: cos = Như hệ số cos ứng với mạch điện xoay chiều tần số , khác với hệ số cơng suất, xét mạng điện có diện thành phần sóng hài Biểu diện sóng hài hệ số cơng suất đo đếm có giá trị nhỏ hệ số cos Tuy nhiên thực tế tính tốn người ta thường bỏ qua ảnh hưởng thành phần sóng hài coi hệ số cơng suất hệ số cos Hệ số cơng suất trung bình mạng điện xác định theo biểu thức: cos = = 1.2 Ảnh hưởng hệ số cos tham số kỹ thuật mạng điện: Khi cos thiết bị lớn, tức mức độ tiêu thụ cơng suất phản kháng ngày bé, làm cho mức độ yêu cầu Q từ lưới ít, góp phần cải thiện chế độ làm việc lưới.Hệ số cos hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào chế độ làm việc phụ tải điện.khi hệ số cos thấp dẫn đến tăng công suất phản kháng, truyền tải công suất phản kháng mạng điện làm giảm sút tiêu kỹ thuật mạng điện 1.2.1 Làm tăng tổn thất cơng suất tăng đốt nóng dây dẫn Tổn thất công suất mạng điện xác định theo biểu thức: =3R=R=+ ; Khi truyền tải điện mạng điện cao áp điện trở phản kháng lớn lên thành phần tổn hao công suất phản kháng thường lớn thành phần tổn thất công suất tác dụng 1.2.2 Tăng tiết diện dây dẫn Khả truyền tải đường dây máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng cho phép, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng Dòng điện chạy qua phần tử xác định : I== 1.2.3 Không sử dụng hết khả động sơ cấp: Khi tăng công suất phản kháng truyền tải dẫn tới tượng không sử dụng hết khả động sơ cấp máy phát để đảm bảo giá trị định mức cos cơng suất tác dụng phải giảm xuống.Nếu công suất phản kháng vượt giá trị định mức mà xác định cos nhà máy điện người ta buộc phải giảm công suất tác dụng máy phát để tránh đốt nóng mức máy 1.2.4 Giảm chất lượng điện: Tăng công suất phản kháng làm giảm chất lượng điện tổn thất điện áp tăng dao động điện áp công suất phản kháng thay đổi Như biết, tổn thất điện áp xác định biểu thức: =+ Thành phần tổn thất phản kháng tỷ lệ thuận với công suất phản kháng Việc tăng công suất Q làm tăng đáng kể tổn thất điện áp, làm giảm chất lượng điện 1.3 Phương pháp nâng cao hệ số công suất: Tất giải pháp nâng cao hệ số cơng suất phân thành nhóm sau : 1.3.1 Các giải pháp tổ chức –kĩ thuật Nhóm giải pháp tổ chức kĩ thuật khơng địi hỏi chi phí vốn đầu tư thiết bị thường gọi giải pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên , bao gồm giải pháp sau : + Sắp sếp hợp lý quy trình cơng nghệ , cải tiến quy trình cơng nghệ để thiết bị điện hợp lý + Thay động thường xuyên làm việc non tải động công suất thấp +Thiết lập chế độ điện áp tối ưu : ta nâng cao hệ số cos cách giảm điện áp động làm việc non tải, thường ta thay đổi tổ nối dây động từ tam giác đấu +Thiết lập chế độ làm việc kinh tế trạm biến áp +Dùng động đồng thay cho động không đồng +Dùng thiết bị chỉnh lưu với hệ số công suất vượt trước 1.3.2 Các giải pháp kĩ thuật: Các giải pháp kĩ thuật thường áp dụng để nâng cao hệ số cos áp dụng cho cấu bù công suất phản kháng Do phụ tải thực tế chủ yếu mang tính điện cảm nên vecto dòng điện chậm so với vecto điện áp , bù tồn lượng cơng suất phản kháng cịn lại thành phần tác dụng nên vecto dòng áp trùng dùng tụ bù máy bù đồng Biện pháp gọi chung bù cos 1.3.3 Xác định công suất thiết bị bù + Xác định dung lượng bù công suất phản kháng theo hệ số công suất yêu cầu +Xác định dung lượng bù tối ưu công suất phản kháng +Phân bố công suất bù phân xưởng +Chọn vị trí thiết bị bù trạm biến áp phân phối 1.3.4 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng + Đương lượng bù công suất phản kháng Hiệu bù công suất phản kháng đánh giá sở so sánh lượng điện tiết kiệm việc lắp đặt thiết bị bù + Hiệu kinh tế bù công suất phản kháng Giá trị đương lượng bù công suất phản kháng cho biết mức độ tiết kiệm điện đặt thiết bị bù , mà chưa xét đến vốn đầu tư thiết bị , cần phải xem xét hiệu bù thực thiết bị bù 1.4 Các hệ thống bù cos công nghiệp: Tổn thất điện áp lưới điện phụ thuộc vào nhiều công suất truyền tải thông số đường dây Khi vận hành phải đảm bảo cho thay đổi điện áp vị trí lưới so với định mức nằm phạm vi điện áp cho phép 1.4.1 Tụ bù ngang Véc tơ dòng qua tụ vượt trước véc tơ điện áp, tụ điện phát công suất phản kháng Q, cung cấp cho phụ tải, giảm lượng công suất phản kháng truyền tải từ lưới có tác dụng nâng cao điện áp cuối đường dây Như vậy, với đường dây truyền tải có điện dung pha đất nhỏ việc nối rẽ nhánh tụ công suất (bù ngang) đầu vào tải trạm phân phối giảm sụt áp giữ ổn định nút phụ tải Sơ đồ thay sau : Hình 1.1 Sơ đồ thay Như vậy, giảm có , trường hợp tải P nhỏ khơng tải mà lớn < 0, điều có nghĩa xảy dâng áp nút có lắp đặt - Cấu tạo, đặc điểm Các tụ điện thường làm kim loại cách điện màng giấy mỏng tẩm dung môi lại với thành lớp xen kẽ nhúng dầu cách điện Để có tụ cao áp, người ta ghép nối nhiều ổ tụ nhỏ chia điện áp đặt lên ổ tụ Đặc điểm phương pháp dùng tụ bù ngang : + Chỉ phát Q nên có tác dụng tăng điện áp + bù Điều chỉnh điện áp theo cấp cố định tùy theo dung lượng + Lượng Q phát phụ thuộc vào điện áp lưới 1.4.2 Kháng bù ngang: – Chức năng, tác dụng Là thiết bị tiêu thụ CSPK nên có tác dụng triệt tiêu, điều chỉnh lượng CSPK dư thừa lưới điện sinh ra, giảm điện áp giữ ổn định hệ thống Trên đường dây siêu cao áp có độ dài, điện dung pha – đất pha – pha lớn Điện dung phát CSPK lớn, trường hợp đường dây không tải tải nhỏ lượng CSPK dư thừa lớn điện áp cuối đường dây nâng cao đầu đường dây Để giảm bất lợi điện dung này, người ta mắc rẽ nhánh kháng điện để tiêu thụ bớt CSPK Đối với đường dây siêu cao áp 500kv, khoảng cách lớn hai điểm đặt kháng 500km Hình 1.2.Sơ đồ nguyên lý kháng điện lưới - Nguyên lý cấu tạo: Cuộn kháng coi máy biến áp mà khơng có cuộn dây thứ cấp, tất dòng chảy vào cuộn kháng trở thành dòng kích từ (dịng khơng tải ) Cấu trúc ngun lý cuộn kháng tương tự máy biến áp, tất dịng chảy vào quận kháng dịng kích từ nên dùng khung từ máy biến áp thơng thường, bão hịa nhanh, trở kháng cuộn kháng lớn dòng chảy qua cuộn kháng nhỏ Trong cuộn kháng, đường khép mạch từ khác so với máy biến áp.Mạch từ khép kín qua khe hở khơng khí nhằm tránh bão hòa nhanh cho khung từ.Muốn phần ứng cuộn kháng thép, người ta tao nhiều khoảng trống nêm chèn vào lõi thép 1.4.3 Tụ bù dọc: - Chức năng, tác dụng: Trên đường dây siêu cao áp có độ dài lớn, điện dung pha – đất pha – pha lớn, khơng tải tải nhỏ điện áp cuối đường dây cao đầu đường dây Vì vậy, kháng bù ngang có tác dụng giảm tăng áp này, giữ điện áp cuối đường dây ổn định điện áp định mức.Đối với tụ bù dọc có tác dụng giảm điện áp giáng đường dây, dàn điện áp đường dây với điện áp cho phép tăng khả truyền tải đường dây Đồ thị điện áp dọc đường dây sau : Đường 1: khơng có tụ kháng bù Đường 2: Khi có tụ kháng bù Hình 1.3 Đồ thị điện áp dọc đường dây - Nguyên lý bù: