Chương VII: Bù công suất phản kháng.

7.1.Khái niệm

Phần lớn các máy điện và các thiết bị điện xoay chiều trong quá trình làm việc đều tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Khi truyền tải một lượng lớn công suất công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp không có lợi vì làm tổn thất thêm công suất tác dụng và điện áp. Đồng thời, các thiết bị truyền tải điện sẽ mau bị giảm tuổi thọ sử dụng do phát nóng. Để có lợi về mặt kinh tế và kỹ thuật, trong lưới điện cần đưa nguồn bù công suất phản kháng đến gần nơi tiêu thụ để giảm bớt công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện. Mục đích của bù công suất là để tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cos, ngoài ra khi bù công suất phải đảm bảo về chỉ tiêu kinh tế của mạng điện.

7.2.Mục đích bù công suất phản kháng

Nâng cao hệ số công suất cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng:

_ Giảm giá thành điện do tổng công suất tiêu thụ nhỏ hơn: + Trước khi bù hệ số công suất:

S= 2 2

Q

P  (7-1)

+ Sau khi bù hệ số công suất: S’= 2 2

Q'

P  (7-2)

Nếu Q’< Q thì S’ <S. _ Giảm tiết diện dây dẫn.

_ Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.

_ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.

Ngoài ra, nâng cao cos còn giảm chi phí kim loại màu, góp phần ồn định điện áp…

*Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos : _ Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên:

Là tìm các biện pháp để hộ tiêu dùng điện giảm bớt được công suất phản kháng Q như: áp dụng các công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện…

_ Nâng cao hệ số công suất cos bằng phương pháp bù:

Thực hiện bằng cách lắp đặt các thiết bị bù gần nơi hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho các thiết bị, giảm được công suất truyền tải trên đường dây.

Hiện nay trên thị trường có các loại thiết bị bù: + Máy bù đồng bộ.

+ Tụ điện.

+ Bộ tụ bù điều khiển tự động. * Các vị trí lắp đặt tụ bù:

+ Bù tập trung: áp dụng khi tải ổn định và liên tục.

Nguyên lý: Bộ tụ đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thời gian tải hoạt động.

. Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng. . Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.

. Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có thể phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

Nhận xét:

. Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.

. Kích cỡ dây dẫn, công suất tổn hao trong dây không được cải thiện với chế độ bù tập trung.

+ Bù nhóm (từng phân đoạn): nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau.

Nguyên lý: Bộ tụ đấu vào tủ phân phối khu vực. Hiệu quả do bù nhóm mang lại cho các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối khu vực có đặt tủ được thể hiện rõ nhất.

Ưu điểm:

. Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng. . Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.

. Kích thước dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi. . Tổn hao trên cùng dây cáp cũng sẽ giảm.

Nhận xét:

. Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực.

. Kích thước và công suất tổn hao trong dây dẫn không được cải thiện với chế độ bù nhóm, khi có sự thay đổi đáng kể của tải sẽ tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá điện áp.

+ Bù riêng: áp dụng khi công suất động cơ đáng kể so với công suất mạng điện.

Nguyên lý: Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm.

Ưu điểm:

. Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng. . Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.

. Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn. Nhận xét: Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không tồn tại trong mạng điện.

7.3.Xác định dung lượng bù

_ Dung lượng bù được xác định theo công thức: Qbù= Ptt*(tg1-tg2)

Ptt: phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện (kW).

₁: góc pha ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù.

2: góc pha ứng với hệ số công suất trung bình sau khi bù.

_ Hệ số công suất cos2 thường lấy theo giá trị do cơ quan quản lý hệ thống điện quy định. Thường có giá trị từ 0.85 đến 0.93 (Theo TL[1] trang E25).

_ Tính toán dung lượng bù cho công ty:

Ta sẽ chọn thực hiện bù tập trung ngay tại tủ phân phối chính. Tổng công suất tính toán của công ty:

Stt= 479.7 (kVA) Ptt= 429.3 (kW) Qtt = 214 (kVAr) Hệ số công suất trước khi bù:

cos1= tt tt S P = 7 . 479 3 . 429 = 0.895  tg1= 0.5

Hệ số công suất sau khi bù: Chọn: cos2= 0.93

 tg₂= 0.4 Vậy dung lượng bù là:

Qbù= Ptt*(tg1-tg2)= 429.3*(0.5-0.4) Qbù= 42.93 (kVAr)

Như vậy ta chọn 2 tụ bù ba pha có ký hiệu KC1 do Liên Xô (cũ) sản xuất, công suất mỗi tụ là 25 kVAr.

 Công suất của bộ tụ là: Qbù= 25*2= 50(kVAr)

_ Kiểm tra lại hệ số công suất sau khi bù: tg2= tt 1 P Q tg  bù= 3 . 429 50 5 . 0  = 0.384  cos2= 0.933