6.4.1 Xác định dung lợng và chọn thiết bị bù.
a) Xác định dung lợng bù.
Đợc xác định theo công thức sau.
Qbù =P (tgϕ1 +tgϕ2 )α (kVAr). Trong đó : P - phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ (kW)
ϕ1 - Góc ứng với hệ số công suất trung bình trớc khi bù. ϕ2 - Góc ứng với hệ số công suất muốn đạt đợc sau khi bù. α = 0,9 ữ 1 ,hệ số xét đến khả năng nâng cao Cosϕ.
Hệ số công suất Cosϕ2 nói ở trên thờng lấy bằng hệ số công suất do cơ quan
quản lý hệ thống điện quy định cho một hộ tiêu thụ phải đạt đợc, thờng nằm trong
khoảng Cosϕ = 0,8- 0,95.
Chý ý: Đứng về mặt tổn thất công suất tác dụmg của hộ dùng điện, thì dung l- ợng bù có thể xác định theo quan điểm tối u sau đây:
Do bù có thể tiết kiệm đợc một lợng công suất tác dụng là : ∆P tk =kkt Qbù - kbù Qbù =Qbù(kkt - kbù).
Trong đó :kkt – Dơng lơng kinh tế của công suất phản kháng (kW/kVAr)
kbù – Suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù (kW/kVAr)
Nh vậy ∆P tk =f(Qbù), từ đó chúng ta có thể tìm đợc dung lợng bù tối u ứng với
∆Ptk đạt cực đại là :
Qbù.t ,u =Q – U2kbù/2R.
Nhận xét : Qbù.t ,u không nhất thiết trùng với Qbù. Đứng trên phơng diện của hộ tiêu thụ thì nên bù một lợng bằng Qbù.t,u là kinh tế hơn cả.
b)Chọn thiết bị bù.
Thiết bị bù phải đợc chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế - kĩ thuật. Bảng sau trình bày các thiết bị bù và suất tổn thất công suất tác dụng của chúng .
Loại thiết bị bù kbù, kW/kVWAr
Tụ điện 0,003- 0,005
Máy bù đồng bộ S =5000 – 30.000 kVA 0,002 - 0,027
Máy bù đồng bộ S < 5000 kVA 0,03 - 0,05
Động cơ dây quấn đợc đồng bộ hoá 0,02- 0,08
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù 0,1 - 0,15
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù, không tháo
động cơ sơ cấp. 0,15 - 0,3
- Tụ điện : Là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vợt trớc điện áp do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng.
*. Ưu điểm:
+ Suất tổn thất công suất tác dụng bé, không có phần quay nên lắp giáp bảo quản dễ dàng.
+ Việc chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng tuỳ theo sự phát triển của của phụ tải. Nhằm tăng hiệu suất sử dụng và không phải bỏ qua nhiều vốn đầu t ngay một lúc.
*. Nhợc điểm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện. Vì Q do tụ điện sinh ra tỷ lệ với bình phơng của điện áp.
+ Tụ điện cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi xảy ra ngắn mạch khi
điện áp tăng đến 110% Uđm thì tụ điện dễ bị chọc thủng .
+ Khi cắt tụ điện ra khỏi mạng, trên tụ vẫn tồn tại điện áp d có thể gây nguy hiểm cho ngời vận hành.
- Máy bù đồng bộ : Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải do không có phụ tải trên trục nên máy bù đồng bộ đợc chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ cùng công suất, ở chế quá kích thích máy bù sản suất ra cộng suất phản kháng cung cấp cho mạng, còn ở chế độ thiếu kích thích máp bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Ngoài công dụng bù công suất phản kháng máy bù còn là thiết bị rất tốt để để điều chỉnh điện áp.
*. Nhợc điểm: của máy bù là có phần quay lên lắp giáp, bảo quản, vận hành khó
khăn. Để cho kinh tế máy bù thờng đợc chế tạo với công suất lớn máy bù đồng bộ thờng đợc dùng ở những nơi cần bù tập trung với dung lợng lớn.
- Động cơ không đồng bộ dây quấn đợc đồng bộ hoá khi cho dòng điện một chiều
vào rô to của động cơ không đồng bộ dây quấn, động cơ sẽ làm viẹc nh một động cơ đồng bộ với dòng điện vợt trớc điện áp. Do đó nó có khả năng sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng.
*. Nhợc điểm: Của loại động cơ này tổn thất công suất khá lớn, khả năng quá tải
kém .Vì vậy thờng động cơ chỉ đợc làm việc với 75% công suất định mức.Với lý do trên, động cơ không đồng đồng bộ rô to dây quấn đợc đồng bộ hoá đợc coi là loại thiết bị bù kém nhất, nó chỉ đợc dùng khi không có sẵn các thiết bị bù khác. *. Nhận xét: Ngoài các thiết bị kể trên, còn có thể dùng động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích từ hoặc dùng máy phát điện làm việc ở chế độ bù để làm máy bù. Nh ở các xí nghiệp có nhiều tổ máy Diezen-máy phát làm nguồn dự phòng, khi cha dùng đến có thể làm máy bù đồng bộ.
6.4.2 Phân phối dung lợng bù trong mạng điện.
1. Vị trí đặt thiết bị bù.
Sau khi tính dung lợng bù và chọn thiết bị bù thì vấn đề quan trọng là bố trí thiết bị bù vào trong mạng sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất. Thiết bị bù có thể đợc đặt ở phía điện áp cao (lớn hơn 1000V) hoặc ở phía điện áp thấp ( nhỏ hơn 1000V).
a) Tụ điện diện áp cao (6-15 kV) đợc đặt thanh cái của trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối.
*. Ưu điểm:
- Nhờ đợc đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành các tụ điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hoáđiều chỉnh dung lợngbù.
- Tận dụng đợc hết khả năng của tụ điện, nói chung các tụ điện vận hành liên tục nên chúng phát ra công suất bù tối đa.
*. Nhợc điểm:
- Không bù đợc công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.
b) Tụ điện điện áp thấp (0,4 kV) đợc đặt theo ba cách:
- Đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xởng. Đợc dùng trong trờng hợp dung lợng bù khá lớn hoặc khi có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lợng bù để ổn điện áp của mạng.
*. Nhợc điểm: Không giảm đợc tổn thất trong mạng phân xởng.
- Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực .Vì các tụ đợc đặt thành từng nhóm nên chúng không chiếm diện tích lớn, có thể đạt trong những tủ phân phối động lực, hoặc trên xà nhà các nhà phân xởng.
*. Nhợc điểm: Do các tụ điện bố trí phân tán khiến việc theo dõi chúng trong khi vận hành không thuận tiện và khó thực hiện việc tự động điều chỉnh dung lợng bù. - Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện. Đứng về mặt giảm tổn thất điện năng mà xét thì việc đặt phân tán các tụ bù ở từng thiết bị có lợi hơn cả.
*. Nhợc điểm: Với cách đặt này khi thiết bị điện nghỉ thì tụ cũng nghỉ theo, do đó hiệu suất sử dụng không cao. Phơng án này chỉ đợc dùng để bù cho những động cơ không đồng bộ có công suất lớn.
Lu ý: Trong thực tế tuỳ tình hình cụ thể mà chúng ta phân phối cả ba phơng án đặt tụ điện kể trên.
2) Phân phối dung lợng bù trong mạng hình tia.
Giả sử trong mạng hình tia có n nhánh, tổng dung lợng bù là Qbù, hãy phân phối
dung lợng bù trên các nhánh sao cho tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra là nhỏ nhất để hiệu quả bù là lớn nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Gọi dung lợng bù đợc phân phối trên các nhánh là Qbù 1 , Qbù 2 Q… bù n . Phụ tải phản kháng và điện trở của các nhánh lần lợt là Q1 ,Q2 Q… n và r1 , r2 r… n.
Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra đợc tính theo biểu thức sau: ( Q1 - Qbù 1 )2 ( Q2 - Qbù 2 )2 ( Qn - Qbù n )2 ∆P = r1 + r2 + +… U2 U2 U2 = f(Qbù 1 ,Qbù 2 Q… bù n)
Với điều kiện rằng buộc về cân bằng công suất bù là .
ϕ(Qbù 1 ,Qbù 2 Q… bù n) =Qbù 1 +Qbù 2 +Q… bù n= 0
Để thuận tiện trong vận hành và giảm bớt các thiết bị đóng cắt, đo lờng cho các nhómm tụ, ngời ta qui định rằng nếu dung lợng bù tối u của một nhánh nào đó nhỏ hơn 30kVAr thì không đặt tụ điện ở nhánh đó mà nên phân phối dung lợng bù đó sang các nhánh lân cận.
3) Phân phối dung lợng bù trong mạch phân nhánh.
Giả sử một mạng phân nhánh do nhiều mạng hình tia ghép lại. Dung lợng bù của nhánh thứ n đợc tính theo công thức sau:
(Q(n -1) .n - Qbù đặt n) .Rtdn Qbù n = Qn -
rn
Q(n -1) .n - Phụ tải phản kháng chạy trên đoạn từ điểm(n-1) tới điểm n. Qbù đặt n - Dung lợng bù đặt tại điểm n.
Rtdn - Điện trở tơng đơng của mạng kể từ điểm n trở về sau. 4) Phân phối dung lợng bù phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp phân xởng. Khi đã biết dung lợng bù của một nhánh lào đó, cần xác định xem nên phân phối dung lợng bù đó về phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp phân xởng nh thế là nào để đạt đợc hiệu quả lớn nhất.Việc đặt tụ điện phía điện áp thấp lại giảm đợc tổn thất công suất nhiều hơn so với việc đặt tụ điện phía cao áp.
Gọi Qbù thấp là dung lợng bù phía điện áp thấp. Chênh lệch vốn đầu t khi đặt Qbù
thấp ở phía điện áp thắp so với khi đặt một dung lợng bù nh vậy ở phía điện áp cao.
∆V = (athấp – acao) Qbù ,thấp
Trong đó : athấp ,acao – giá thành 1kVAr tụ điện áp thấp và cao.
Số tiền tiết kiệm đợc mỗi năm do đặt tụ điện ở phía điện áp thấp là. [Q2–(Q - Qbù,thấp)2] (RB +Rtd)kβt
V =
U2 .103
Trong đó :Q - Phụ tải phản khág của máy biến áp phân xởng (bao gồm cả∆Q
trong máy biến áp ).
Qbù,thấp- Dung lợng bù phía điện áp thấp.
RB- Điện trở của máy biến áp đợc qui đổi về phía điện áp thấp. Rtd- Điện trở tơng đơng của mạng điện áp thấp.
K - Hệ số xét đến ca làm việc trong ngày (1ca, k =0,3;2ca, k =0,55 ; 3ca, k =0,75)
β - Giá trị kWh điện năng. t - Số giờ làm việc trong năm .
U - Điện áp định mức của mạng điện áp thấp (kV).
6.4.3 Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lợng bù.
a) Chọn tụ điện.
Tụ điện chủ yếu đợc chọn theo điện áp định mức. Số lợng tụ điện phụ thuộc vào dung lợng bù. Dung lợng tụ sinh ra đợc tính theo biểu thức.
Qtd = 2πfU2C = 0,314U2C Trong đó : U - điện áp đặt nên cực tụ điện (kV)
C - điện dung của tụ điện (àF) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì công suất phản kháng do tụ sinh ra tỷ lệ với bình phơng điện áp đặt lên cực của nó nên chúng ta cần cho tụ làm việc đúng điện áp định mức của nó.
Tụ điện áp thấp thờng đợc chế tạo thành tụ ba pha, ba phần tử của nó đợc nối thành hình tam giác. Tụ điện áp cao thờng đợc chế tạo thành tụ một pha chúng đ- ợc ghép lại thành hình tam giác, có cầu chì bảo vệ cho từng pha.
b) Điều chỉnh dung lợng bù.
Điều chỉnh dung lợng bù của tụ điện cho phù hợp với phụ tải phản kháng để đạt đ- ợc hiệu quả kinh tế cao nhất.
Việc điều chỉnh dung lợng bù có thể đợc thực hiện bằng tay hay tự động. Việc điều chỉnh tự động dung lợng bù của tụ điện thờng đợc đặt ra trong trờng hợp bù tập chung với dung lợng lớn.
Có bốn cách điều chỉnh dung lợng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian theo dòng điện phụ tải và theo hớng đi của công suất phản kháng. Điều chỉnh dung l- ợng bù theo điện áp và thời gian hay đợc dùng.
- Điều chỉnh dung lợng bù theo điện áp: Nếu điện áp của mạng sụt dới điện áp định mức, có nghĩa là mạng thiếu công suất phản kháng, thì cần phải đóng thêm tụ điện vào làm việc và ngợc lại. Phơng pháp này vừa giải quyết đợc yêu cầu bù công
suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất Cosϕ, vừa có tác dụng ổn định điện áp.
- Điều chỉnh dung lợng bù theo nguyên tắc thời gian: Căn cứ vào sự biến đổi của phụ tải phản kháng trong một ngày đêm ngời ta đóng hoặc cắt bớt tụ điện. Ph- ơng pháp này đợc dùng khi đồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày biến đổi theo qui luật tơng đối ổn định.
- Điều chỉnh tự động dung lợng bù theo dòng điện phụ tải đợc dùng trong trờng hợp phụ tải thờng biến đổi đột ngột.
Khi dòng điện phụ tải tăng cần đóng thêm tụ điện vào làm việc, khi dòng điện phụ tải giảm cần cắt tụ điện ra.
- Điều chỉnh dung lợng bù theo hớng đi của công suất phản kháng thờng đợc dùng khi trạm biến áp ổ cuối đờng dây và xa nguồn. Nếu công suất phản kháng chạy từ nguồn đến phụ tải cần công suất nguồn.
6.4.4 Vận hành tụ điện .
Tụ điện phải đợc đặt ở nơi cao giáo, ít bụi bậm, không dễ nổ, dễ cháy và không có khí ăn mòn.
Tụ điện điện áp cao phải đợc đặt trong phòng riêng, có biện pháp chống cháy và nổ. Phòng phải có cửa ra vào thuận tiện để tránh khi xảy ra sự cố tụ điện nổ, ngời vận hành có đờng sơ tán nhanh khỏi nơi nguy hiểm.
Khi vận hành tụ điện đảm bảo hai điều kiện:
- Điều kiện t0: Phải giữ cho nhiệt độ không khí xung quanh tụ điện không vợt
quá +350C.
-Điều kiện U: Phải giữ cho điện áp trên cực của tụ điện không vợt quá
110%Uđm. Khi điện áp mạng vợt quá giới hạn cho phép nói trên thì phải cắt tụ
điện ra khỏi mạng.
Cần chú ý : Để tránh ảnh hởng của dao động điện áp, một số tụ điện đợc chế tạo với điện áp định mức cao hơn điện áp định nức của mạng là 5%.
Trong lúc vận hành nếu thấy tụ điện bị phình ra thì phải cắt ngay ra khỏi mạng, vì đó là hiện tợng của sự cố nguy hiểm, tụ điện có thể bị nổ.
Bài kiểm tra sau mỗi học trình.
Học trình 1. (thời gian 45 phút)
Câu 2: Hãy xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp hệ số cực đại và công suất trung bình.
S TT Tên máy Pđm (kW) Số lợng Cosϕ
1 Cầu trục (ε =36%) 14 1 0,6
2 Biến áp hàn(ε =49%) 12 1 0,6
3 Máy mài thô 10 2 0,6 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4 Máy mài tinh 7 2 0,6
5 Máy tiện 5,5 3 0,6
6 Máy khoan 4,5 3 0,6
7 Quạt gió 1,7 1 0,6
Học trình 2. (thời gian 45 phút)
Câu 1: Hãy nêu những yêu cầu cơ bản của mạng điện xí nghiệp?
Câu 2: Hãy xác định vị trí đặt của trạm biến áp trung gian, biết các thông tin về vị trí vàphụ tải của các điểm tải nh sau.
Điểm tải Công suất
kVA Toạ độ ,km x Toạ độ, km y 1 46 7,4 1,2 2 52,5 33 5 3 35 2 23 4 56,3 21 20 5 38 19 12 6 42,7 36 9 7 37 22 35 Học trình 3.(thời gian 45 phút)
Câu 1: Hãy nêu ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ?
Câu 2:Thiết kế chiếu sáng cho một phòng nhỏ có diện tích 100 m2, p0 =30W bằng
phơng pháp chiếu sáng trên một đơn vị sản suất .
Bài thi hết học phần.
Thời gian : 120 phút
Đề số 1.
Câu2 : Xác định phụ tải động lực có các tham số cho trong bảng sau theo 2 phơng pháp: Hệ số nhu cầu và hệ số cực đại, đánh giá sai số giữa 2 phơng pháp và cho nhận xét.
Pn ,kW 3 4,5 5,6 6,3 8 10 12 14
ksd 0,64 0,54 0,48 0,48 0,62 0,67 0,43 0,53
Câu 3: Thiết kế chiếu sáng cho một nhà xởng có kích thớc a∗b*H = 18 * 8,5 *4m
với trần màu trắng, tờng màu vàng và sàn trải plastic.
Khidùng đèn huỳnh quang.
Đề số 2.
Câu 1: Em hãy nếu các biện pháp nâng cao hệ số cosϕ?
Câu 2: Xác định phụ tải động lực có các tham số cho trong bảng sau theo 2 phơng