Ch-ơng 14 tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy I. Đặt vấn đề. Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ phần lớn số diện năng sản xuất ra. Hệ số công suất cos là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý hay không . Nâng cao hệ số công suất cos là một chủ ch-ơng lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất của quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi năng l-ợng.Việc tạo ra công suất phản kháng đòi hỏi tiêu tốn năng l-ợng của động cơ sơ cấp kéo máy phát điện. Tuy vậy công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Để tránh phải truyền tải một l-ợng Q khá lớn trên đ-ờng dây, ng-ời ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các thiết bị sinh ra Q nh- tụ điện, máy bù đồng bộ,để cung cấp trực tiếp cho phụ tải. Công việc này gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cos của mạng sẽ tăng lên, giữa P,Q và góc có quan hệ nh- sau: = Q P arctg Khi l-ợng P là không đổi thì nhờ việc bù công suất phản kháng, l-ợng Q truyền tải trên đ-ờng dây giảm xuống, do đó góc giảm, kết quả là cos tăng lên. Hệ số công suất cos đ-ợc nâng lên sẽ đ-a đến những hiệu quả sau đây: 1. Giảm đ-ợc tổn thất công suất trong mạng điện. 2. Giảm đ-ợc tổn thất điện áp trong mạng điện 3. Tăng khả năng truyền tải của đ-ờng dây và máy biến áp Ngoài ra việc tăng hệ số cos còn đ-a đến hiệu quả làm giảm đ-ợc chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát của các máy phát điện,.v.v Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 1.Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: Là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt l-ợng công suất phản kháng Q tiêu thụ nh-: áp dụng các quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện,v v 2. Nâng cao hệ số công suất cos bằng ph-ơng pháp bù: Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm đ-ợc l-ợng công suất phản kháng truyền tải trên đ-ờng dây do đó nâng cao đ-ợc hệ số công suất cos của mạng. Biện pháp bù không giảm đ-ợc l-ợng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà chỉ giảm đ-ợc l-ợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đ-ờng dâymà thôi. Vì thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn không đạt yêu cầu thì chúng ta mới xét tới ph-ơng pháp bù. II. Xác định và phân phối dung l-ợng bù. 2.1. Xác định dung l-ợng bù Dung l-ợng bù cần thiết cho nhà máy đ-ợc xác định dựa trên công thức sau: Q bù = P ttnm .(tg 1 tg 2 ). Trong đó: P ttnm - phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy, kW 1 - góc lệch ứng với công suất trung bình tr-ớc bù, cos 1 = 0,7 2 góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù, cos 2 = 0,95 Hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những biện pháp đòi hỏi không phải dặt thiết bị bù, = 0,9 1. Vậy ta xác định đ-ợc dung l-ợng bù cần thiết: Q bù = 9040,17(1,02 0,33).0,95 = 5925,83 kVAr 2.2. Phân phối dung l-ợng bù cho các trạm biến áp phân x-ởng. Từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân x-ởng là mạng hình tia gồm 7 nhánh có sơ đồ thay thế tính toán nh- sau: Hình 5.1. Sơ đồ thay thế để bù công suất phản kháng Công thức tính l-ợng bù tối -u cho các nhán của mạng hình tia: Q bi = Q i - i bu R QQ .R td Trong đó: Q bi Công suất phản kháng cần bù đặt tai trạm biến áp i Q i Công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải kVAr Q = 10990,48 kVAr Phụ tải tính toán phản kháng tổng của nhà máy Q bù = 5925,83 kVAr R i = R ci + R Bi : Điện trở của nhánh i R tđ = 1 721 ) 1 11 ( RRR - Điện trở t-ơng đ-ơng của mạng, R tđ = 1,65 Stt Tuyến cáp R, Q ttpx , kVAr Q bù , kVAr Loại tụ Q tụ , kV Ar Số l-ợng 1 TPPTT-BA1 11,34 1767,8 1031 KC2-0,38-50- 3Y3 50 21 2 TPPTT-BA2 11,34 1915,2 1178,28 KC2-0,38-50- 3Y3 50 24 3 TPPTT-BA3 13,52 1212,4 594,3 KC2-0,38-50- 3Y3 50 12 4 TPPTT-BA4 11,32 1530 791,78 KC2-0,38-50- 3Y3 50 16 5 TPPTT-BA5 11,32 1717,9 979,68 KC2-0,38-50- 3Y3 50 20 6 TPPTT-BA6 8,94 1837,5 902,75 KC2-0,38-50- 3Y3 50 19 7 TPPTT-BA7 14,83 1040,4 476,5 KC2-0,38-50- 3Y3 50 10 B¶ng 5.1. Dung l-îng bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng . l-ợng bù cần thiết: Q bù = 9040,17(1,02 0,33).0,95 = 5925,83 kVAr 2.2. Phân phối dung l-ợng bù cho các trạm biến áp phân x-ởng. Từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân x-ởng là. giảm, kết quả là cos tăng lên. Hệ số công suất cos đ-ợc nâng lên sẽ đ-a đến những hiệu quả sau đây: 1. Giảm đ-ợc tổn thất công suất trong mạng điện. 2. Giảm đ-ợc tổn thất điện áp trong mạng điện 3 hợp lý các thiết bị điện, v v 2. Nâng cao hệ số công suất cos bằng ph-ơng pháp bù: Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm