Bài giảng Cung cấp điện: Chương 7 - Bù công suất phản kháng

+ Nâng cao hệ số công suất bằng cách đặt thiết bị bù: Không giảm lượng Q đòi hỏi từ thiết bị dùng điện mà cung cấp công suất phản kháng Q tại các hộ dùng điện nhằm giảm lượng Q phải[r]

Biên soạn: Phạm Khánh Tùng

Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Sư phạm kỹ thuật hnue.edu.vn\directory\tungpk

CHƯƠNG VII

1 Khái niệm ý nghĩa nâng cao hệ số công suất

• Tận dụng hết khả (cơng suất đặt) nhà máy điện • Tiết kiệm, sử dụng hợp lý thiết bị điện, giảm tổn thất điện • Trong tồn hệ thống có 10÷15% lượng điện bị tổn thất

qua khâu truyền tải phân phối, mạng xí nghiệp chiếm khoảng 60% lượng tổn thất

+ Công suất tác dụng P: đặc trưng cho chuyển hố lượng Sinh cơng cho q trình động lực (mơment quay động cơ), bù vào tổn hao phát nóng dây dẫn, lõi thép…

Tại nguồn P trực tiếp liên quan đến tiêu hao lượng đầu vào Công suất tác dụng P

+ Công suất phản kháng Q: đặc trưng cho tích phóng lượng nguồn tải,

Ở nguồn công suất Q liên quan đến sđđ máy phát (dịng kích từ máy phát)

Giữa công suất P công suất Q có liên hệ trực tiếp đặc trưng cho mối quan hệ hệ số cơng suất (pf – power factor, cosφ) Các đại lượng P; Q; S; cosφ liên hệ

suất thiết kế thiết bị điện

Cùng công suất S (cố định) cosφ lớn (φ nhỏ) → công suất P lớn → thiết bị khai thác tốt

Nếu cosφ lớn → công suất Q nhỏ

Đứng phương diện truyền tải lượng Q (đòi hỏi từ nguồn) giảm giảm lượng tổn thất Vì thực chất việc

1.2 Ý nghĩa nâng cao hệ số công suất cosφ

- Giảm tổn thất công suất điện tất phần tử (đường dây máy biến áp)

Nếu Q giảm → ∆P(Q) giảm → ∆P giảm → ∆A giảm - Làm giảm tổn thất điện áp phần tử mạng:

- Tăng khả truyền tải phần tử:

 P P Q

P R U Q R U P R U Q P

P        

 2 22 22

 P U Q U U QX U PR U QX PR

U        

quá trình giao động Mỗi chu kỳ q(t) đổi chiều lần, giá trị trung bình 1/2 chu kỳ không)

Tương tự khái niệm công suất tác dụng, qui ước cho công suất phản kháng ý nghĩa tương tự coi cơng suất phát ra, tiêu thụ tuyền tải đại lượng qui ước gọi lượng phản kháng Wp (VAr.h) → Q = Wp / t (VAr)

Phụ tải cảm kháng với Q > phụ tải tiêu thụ Q

Trong mạng xí nghiệp công suất phản kháng phân bổ sau: 60 ÷ 65 % động không đồng

20 ÷ 25 % máy biến áp 10 ÷ 20 % thiết bị khác

Phụ tải cơng nghiệp mang tính chất điện cảm (tức tiêu thụ công suất phản kháng)

Phụ tải đại lượng biến đổi liên tục theo thời gian nên trị số cosφ biến động theo thời gian

Trong tính tốn thường dùng trị số trung bình cosφ

Trong : Qtb ; Ptb xác định đồng hồ đo điện

                  tb tb t t t t tb P Q arctg dt t P dt t Q arctg cos ) ( ) ( cos cos 2  2 ; t t A Q t t A

Ptb tb R

 

Nâng cao hệ số công suất giảm lượng cơng suất phản

kháng phải truyền tải đường dây, có nhóm phương pháp + Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: Vận hành hợp lý thiết bị dùng điện nhằm giảm lượng Q đỏi hỏi từ nguồn

+ Nâng cao hệ số công suất cách đặt thiết bị bù: Khơng giảm lượng Q địi hỏi từ thiết bị dùng điện mà cung cấp công suất phản kháng Q hộ dùng điện nhằm giảm lượng Q phải truyền tải đường dây

2.1 Nhóm phương pháp tự nhiên

- Thay động không đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ hơn:

Khi làm việc bình thường động tiêu thụ công suất phản kháng:

Công suất phản kháng khơng tải (chiểm tỷ lệ 60 ÷ 70 % so với Qđm) xác định theo cơng thức:

Ikt - dịng điện khơng tải động kpt - hệ số mang tải động

2

pt đm

kt Q k

Q

Q   

kt đm

kt U I

Q  3

đm pt

P P

định mức so với không tải

Với ηđm - hiệu suất động mang tải định mức

Do ta thấy kpt giảm → cosφ giảm

kt đm đm đm đm kt đm

đm tg U I

P Q

Q

Q     3

Ví dụ: Một động cơ: cosφ = 0,8 kpt = 1; cosφ = 0,65 kpt = 0,5; cosϕ = 0,51 kpt = 0,3

Khi có động khơng đồng làm việc non tải phải dựa vào mức độ tải để định việc thay Kinh nghiệm vận hành cho thấy rằng:

kpt < 0,45 việc thay có lợi kpt > 0,7 việc thay khơng có lợi

Thực giảm áp khơng có điều kiện thay động công suất nhỏ Công suất phản kháng cho động KĐB :

Trong : k - số;

U - điện áp đặt vào động cơ; μ - hệ số dẫn từ mạch từ; f - tần số dòng điện;

V - thể tích mạch từ

V f U k

Q .

2



Phương pháp giảm điện áp thực tế: + 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: Các biện pháp thực tốt động có điện áp U<1000 V kpt < 0,3 ÷ 0,4

Các động máy công cụ làm việc có thời gian chạy khơng tải xen lẫn thời gian mang tải (chiếm tới 50 - 60 %)

Nếu giảm thời gian không tải → tránh tổn thất

Q trình đóng cắt động sinh tổn hao mở máy

Thực tế vận hành thấy t0 (thời gian chạy không tải) động lớn 10 giây việc cắt khỏi mạng có lợi

Biện pháp:

- Dùng động đồng thay cho động không đồng bộ:

Đối với máy có cơng suất lớn, khơng u cầu điều chỉnh tốc độ

+ Hệ số cơng suất cao, làm việc chế độ kích từ → máy bù cơng suất phản kháng, góp phần ổn định hệ thống

+ Mômen quay tỷ lệ với bậc điện áp → ảnh hưởng đến dao động điện áp Khi tần số nguồn thay đổi, tốc độ quay không phụ thuộc vào phụ tải nên suất làm việc cao

Bù công suất phản kháng Q tiến hành sau thực biện pháp tự nhiên không đạt yêu cầu

3.1 Thiết bị bù

Sử dụng hai loại thiết bị bù tụ điện tĩnh máy bù đồng Hai loại thiết bị có ưu nhược điểm gần trái ngược

Máy bù đồng bộ: động đồng chạy khơng tải

- Có khả phát tiêu thụ công suất phản kháng

- Công suất phản kháng phát không phụ thuộc vào điện áp đặt, chủ yếu phụ thuộc vào dịng kích từ (điều chỉnh dễ dàng) - Lắp đặt vận hành phức tạp, dễ gây cố (vì có phần quay) - Máy bù đồng tiêu thụ cơng suất tác dụng lớn khoảng 0,015÷0,02 kW/kVAr