Nghĩa và biện pháp nâng cao hệ số cos :

8.1.1. Ý nghĩa:

Nâng cao hệ số cơng suất cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Hệ số cơng suất cos là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện cĩ hợp lý hay khơng.Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ cơng suất tác dụng P và cơng suất phản kháng Q. cos đƣợc năng cao sẽ đƣa đến những hiệu quả sau:

a.Giảm đƣợc tổn thất cơng suất trong mạng điện :

Tổn thất điện áp đƣợc tính nhƣ sau : 2 2 2 ( ) ( ) 2 2 P Q P Q P P R R P P U U        

Khi giảm lƣợng Q truyền tải trên đƣờng dây ta giảm đƣợc thành phần tổn thất điện áp P(Q) do Q gây ra .

b.Giảm đƣợc tổn thất điện áp trong mạng điện :

( )P ( )Q PR QX U U U U       

Khi giảm lƣợng Q truyền tải trên đƣờng dây ta giảm đƣợc thành phần tổn thất điện áp U( )Q do Q gây ra .

c. Tăng khả năng truyền tải của đƣờng dây và máy biến áp :

Khả năng truyền tải của đƣờng dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát

nĩng , tức phụ thuộc vào dịng điện cho phép . Dịng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp đƣợc tính nhƣ sau : I = 2 2 3 P Q U 

Biểu thức này nĩi lên với cùng một trạng thái phát nĩng nhất định của đƣờng dây và máy biến áp chúng ta cĩ thể tăng khả năng truyền tải cơng suất tác dụng P bằng cách giảm cơng suất phản kháng Q . Vì thế khi vẫn giữ nguyên đƣờng dây và máy biến áp , nếu cos của mạng đƣợc nâng cao ( tức giảm Q truyền tải ) thì khả năng truyền tải của chúng tăng lên .

8.1.2. Các biện pháp năng cao hệ số cơng suất cos:

Các biện pháp nâng cao hệ số cơng suất cos đƣợc chia làm hai nhĩm chính : Nhĩm các phƣơng nâng cao hệ số cos tự nhiên ( khơng dùng thiết bị bù ) và nhĩm các biện pháp nâng cao hệ số cos bằng cách bù cơng suất phản kháng.

a. Nâng cao hệ số cơng suất cos tự nhiên :

Nâng cao hệ số cơng suất cos tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện các hộ dùng điện giảm bớt đƣợc lƣợng cơng suất phản háng Q tiêu thụ nhƣ : Ap dụng các quá trình cơng nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện . Sau đây các biện pháp nâng cao hệ số cơng suất cos tự nhiên:

- Thay đổi và cải tiến quy trình cơng nghệ để các thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất.

- Thay thế động cơ khơng đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ cĩ cơng suất nhỏ hơn.

- Giảm điện áp của những động cơ chạy non tải - Hạn chế động cơ chạy khơng tải

- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ khơng đồng bộ - Nâng cao chất lƣợng sữa chữa động cơ

- Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp cĩdung lƣợng nhỏ hơn

b. Nâng cao hệ cơng suất cos bằng phƣơng pháp bù :

Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp cơng suất phản kháng cho chúng, ta giảm đƣợc lƣợng cơng suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây do đĩ nâng cao đƣợc hệ số cos của mạng. Biện pháp bù khơng giảm đƣợc lƣợng cơng suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà chỉ giảm đƣợc lƣợng cơng suất phản kháng phải

truyền tải trên đƣờng dây mà thơi . Vì thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn khơng đạt yêu cầu thì chúng ta mới xét đến phƣơng pháp bù. Để việc bù cơng suất phản kháng cĩ hiệu quả cao nhất thì ta phải xác định đƣợc dung lƣợng bù hợp lý, dựa trên cơ sở tính tốn và so sánh kinh tế kỷ thuật.

8.1.3. Thiết bị bù cơng suất phản kháng :

Thiết bị bù phải chọn trên cơ sở tính tốn so sánh về kinh tế kỷ thuật . Để bù cơng suất phản kháng tiêu thụ tại các xí nghiệp , chúng ta cĩ thể dùng : Tụ điện , máy bù đồng bộ , đơng cơ khơng đồng bộ rơ to dây quấn .

a.Tụ điện :

Là loại thiết bị điện tĩnh , làm việc với dịng điện vƣợt trƣớc điện áp, do đĩ nĩ cĩ thể sinh ra cơng suất phản kháng Q cung cấp cho mạng điện .Tụ điện thƣờng đƣợc chế tạo với điện áp định mức :220V, 0,4KV, 3KV, 6KV, 10KV. Khi dùng tụ điện cĩ những ƣu và nhƣợc điểm sau :

 Ƣu điểm :

+ Tổn thất cơng suất tác dụng bé, khoảng 0,003  0.005KW/KVAR + Vận hành đơn giản, cĩ thể đặt ở cấp điện áp bất kỳ

+ Giá thành rẻ, lắp ráp bảo quản dễ dàng

 Nhƣợc điểm :

+ Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện + Cấu tạo kém chắc chắn nên dễ bị phá hỏng khi xẩy ra ngắn mạch

+ Khi cắt tụ điện ra khỏi mạng trên cực của tụ điện vẫn cịn điện áp dƣ cĩ thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành và sữa chữa .

b.Máy bù đồng bộ :

Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ khơng tải . Do khơng cĩ phụ tải trên trục nên máy bù đồng bộ đƣợc chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ cùng cơng suất . Ở chế độ quá kích thích máy bù sản xuất ra cơng suất phản kháng cung cấp cho mạng , cịn ở chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ cơng suất phản kháng của mạng . Khi dùng máy bù đồng bộ cĩ những ƣu và nhƣợc điểm sau :

 Ƣu điểm :

- Chế tạo gọn nhẹ - Dễ điều chỉnh điện áp - Ít hƣ hỏng về cơ khí

- Cĩ khả năng nâng cao tính ổn định của hệ thống  Nhƣợc điểm :

- Do cĩ phần quay nên lắp ráp bảo quản và vận hành khĩ khăn

- Tổn thất cơng suất trong máy bù khá lớn 0,015  0,035KW/KVAR - Chỉ đặt đƣợc bỡi cấp điện áp 6-10KV

c. Động cơ khơng đồng bộ roto dây quấn đƣợc đồng bộ hố :

Khi cho dịng điện một chiều vào roto của động cơ khơng đồng bộ dây quấn , động cơ sẽ làm việc nhƣ một động cơ đồng bộ với dịng điện vƣợt trƣớc điện áp . Do đĩ nĩ cĩ khả năng sinh ra cơng suất phản kháng cung cấp cho mạng .

 Nhƣợc điểm :

+ Tổn thất cơng suất khá lớn

d.Vị trí đặt tụ bù :

- Áp dụng khi tải ổn định và liên tục , bộ tụ đƣợc đấu vào thanh gĩp của tủ phân phối chính

- Đặt thành nhĩm ở tụ điện phân phối động lực :

- Đƣợc sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải liên tục , bộ tụ đƣợc đấu vào tủ phân phối khu vực

- Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện :

Đƣợc xét đến khi trong mạng điện cĩ động cơ cơng suất lớn đáng kể so với cơng suất mạng điện . Bộ tụ đƣợc mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện

Hình 8.1 Các hình thức bù

Trƣờng hợp các hộ tiêu thụ ở cuối đƣờng dây :

G

Hộ tiêu thuï

Đường dây trung thế

A B

Hộ tiêu thụ phân bố đều trên đƣờng dây , kết quả tính tốn cho vị trí thích hợp để giảm tối thiểu mức tổn thất điện áp là đặt tụ bù trong khoảng 1 2

23 chiều dài đƣờng dây tính từ đầu phát của đƣờng dây .

e. Vận hành tụ bù :

Tụ bù đƣợc vận hành theo hai hình thức :

- Loại cố định : Đƣợc đĩng thƣờng xuyên vào đƣờng dây

- Loại ứng động : Giàn tụ điện tự động đĩng cắt theo nhu cầu cơng suất phản kháng của hệ thống , đĩng vào giờ cao điểm , mở ra trong giờ thấp điểm của đồ thị phụ tải

8.2. Cách xác định dung lƣợng bù

Khi ta nâng hệ số cơng suất cos1 thì sẽ cĩ hệ số cơng suất cos2 P1 = 3UI1.cos1 (1) P2 = 3UI2.cos2 (2) Với P1 = P2 = const Do đĩ : I1 = I2 = 1 2 Cos Cos   (3) Cơng suất phản kháng : Q1 = 3UI1.Sin1 (4) Q2 = 3UI2.Sin2 (5) Từ (3) và (5) ta cĩ : Q2 = 3U. 1 2 2 . Cos Sin Cos    (6)

Dùng dung lƣợng bù để nâng cao từ cos1 đến cos2 là Qbù : Qbù = P ( tg1 - tg2 )  , KVAR

P : Phụ tải tính tốn của phân xƣởng hay nhĩm (KW) 1

 : Gĩc ứng với hệ số cơng suất trung bình (cos1) 2

a = 0,9-1 : Hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phƣơng pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù .

Hệ số cơng suất cos2 ở trên thƣờng lấy bằng hệ số cơng suất do cơ quan quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ phải đạt đƣợc, thƣờng nằm trong khoảng 0,85

 0,95 .

Ở đây ta chọn hệ số cơng suất sau khi bù cho khu dân cƣ là cos = 0,9 hay tg2

= 0,48

Hệ số cơng suất trung bình của một nhĩm thiết bị đƣợc tính theo cơng thức : Cos = i. i P Cos P   

Ngồi ra dung lƣợng bù cịn cĩ thể xác định theo cơng thức : Qbù = P.Kp với Kp tra sổ tay thiết kế

8.3. Tính dung lƣợng, chọn vị trí và thiết bị bù cho hệ thống: 8.3.1. Tính dung lƣợng bù của hệ thống : 8.3.1. Tính dung lƣợng bù của hệ thống :

Dung lƣợng bù xác định theo cơng thức : Qbù = Ptt.( tg1 - tg2 )  , KVAR tg1 : đƣợc xác định từ cos = 0,85 Suy ra: tg1 = 0,62 tg2 : đƣợc xác định từ cos = 0,9 Suy ra : tg2 = 0,48 Khu vực 1 : Qbu1 = 512,55( 0,62 – 0,48 ) = 71,8 (kVAR)

Chọn bộ tụ 3 pha DLE-3H50K6T và DLE-3H20K6T của hãng DEA YEONG. cĩ các thơng số kỹ thuật sau :

Udm = 380 V

Qbu1 = 50 kVAR + 20 kVAR

Khu vực 2 :

Chọn bộ tụ 3 pha DLE-3H50K6T của hãng DEA YEONG. cĩ các thơng số kỹ thuật sau : Udm = 380 V Qbu2 = 50 kVAR Khu vực 3 : Qbu1 = 593,6( 0,62 – 0,48 ) = 83,1 (kVAR)

Chọn bộ tụ 3 pha DLE-3H75K6T và DLE-3H10K6T của hãng DEA YEONG. cĩ các thơng số kỹ thuật sau :

Udm = 380 V

Qbu1 = 75 kVAR + 10 kVAR

8.3.2. Chọn thiết bị bù :

Chọn thiết bị bù cho hệ thống là tụ bù vì : + Dung lƣợng bù tƣơng đối nhỏ, giá thành thấp + Tụ bù dễ sử dụng , lắp ráp , vận hành và sữa chữa + Tổn thất cơng suất tác dụng bé

8.3.3. Chọn vị trí bù :

Dựa vào điều kiện kinh tế, kỷ thuật vào thao tác vận hành thì chúng ta chọn vị trí đặt tụ cho hệ thống theo phƣơng pháp đặt tập trung ở thanh cái của tủ phân phối chính vì : Khi bù tại vị trí này giảm đƣợc tổn thất cơng suất phía trƣớc tụ bù (máy biến áp ), giảm cơng suất biểu kiến , nâng cao cos, ổn định điện áp của mạng điện .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1 Nguyễn Xuân Phú. Cung cấp điện. NXB KHKT, 2010.

[2 Ngơ Hồng Quang. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV. NXB KHKT, 2002.

[3 Vũ Văn Tẩm, Ngơ Hồng Quang. Giáo trình thiết kế cấp điện. NXB Giáo dục Việt Nam, 2013.

[4 Lê Thành Bắc. Giáo trình kĩ thuật chiếu sáng. NXB Giáo dục Việt Nam, 2010. [5 Hƣớng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. NXB KHKT, 2017.

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ, đĩng gĩp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Nguyễn Quân, giảng viên Bộ mơn Cung cấp điện - trƣờng ĐH Cơng Nghiệp TP. HCM ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khố luận.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong trƣờng ĐH Cơng Nghiệp TP. HCM nĩi chung, các thầy cơ trong Bộ mơn Cung cấp điện nĩi riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các mơn đại cƣơng cũng nhƣ các mơn chuyên ngành, giúp em cĩ đƣợc cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luơn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hồn thành khố luận tốt nghiệp.

..., ngày...tháng....năm...

DANH SÁCH CÁC BẢN VẼ

1. Bản vẽ sơ đồ mặt bằng cấp điện

2. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý trạm biến áp T1 3. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý trạm biến áp T2 4. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý trạm biến áp T3