Vì phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải động lực mà phụ tải động lực tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, việc truyền tải một lợng lớn công suất phản kháng trên đờng dây sẽ gây ra rất nhiều tốn kém do phải tăng thiết bị đơng dây và thiết bị phân phối, làm tăng tổn thất điện năng cũng nh tổn thất điện áp trong hệ thống điện và làm giảm khả năng tải của đờng dây và máy biến áp… Trong khi đó có thể tạo ra công suất phản kháng tại nơi tiêu thụ điện bằng các thiết bị bù nh máy bù đồng bộ và tụ điện tĩnh.
Đối với hệ thống thì việc bù công suất phản kháng phải dựa trên cơ sở tính toán kinh tế và kỹ thuật. Nhng đối với một xí nghiệp công suất nhỏ thì việc bù công suất phản kháng chủ yếu là để thỏa mãn hệ số công suất cosϕ. Thông thờng các nhà máy hay xí nghiệp đều vận hành với hệ số công suất cosϕ rất thấp. Vì vậy ngời ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ theo yêu cầu.
Do vậy vấn đề bù công suất phản kháng là việc vô cùng cần thiết trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy.
I. Xác định dung lợng bù cần thiết cho toàn nhà máy.
Theo kết quả tính toán ở phần trớc, công suất tính toán của toàn nhà máy nh sau:
Ptt = 1883,1 (kW) Qtt = 1786,2 ( kVAr).
Stt = 2595,5 ( kVA ).
cosϕ = 0,72.
Mục tiêu là bù một lợng công suất phản kháng khác sao cho hệ số công suất của nhà máy đạt 0,95.
Lợng công suất phản kháng cần bù thêm đợc tính nh sau:
Qbù = Ptt . ( tgϕ1 −tgϕ2 ) (kVAr) ( 5-1 ) (TL1) Ptt : công suất tính toán của toàn nhà máy.
ϕ1: góc ứng với hệ số công suất trung bình cosϕ1 trớc khi bù.
ϕ2: góc ứng với hệ số công suất ( cosϕ2 ) muốn đạt đợc sau khi bù.
cosϕ1 = 0,72 -> tgϕ1 = 0,96 cosϕ2 = 0,95 -> tgϕ2 = 0,329.
Thay các giá trị vào công thức ( 5-1 ) ta đợc : Qbù = 1883,1. (0,96 - 0,329 ) = 1188,23 (kVAr).
Nh vậy để đạt đợc hệ số công suất cosϕ = 0,95 thì nhà máy phải bù thêm một lợng công suất phản kháng nữa là 1188,23 (kVAr).
Việc bù công suất phản kháng có thể thực hiện đợc bằng tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ. Nhng do nhà máy có công suất tơng đối nhỏ, diện tích hẹp, dung l- ợng bù không lớn nên chỉ hợp với thiết bị bù là tụ điện tĩnh.
Tụ điện tĩnh có u điểm là giá thành rẻ, lắp đặt nhiều vận hành đơn giản kích thớc nhỏ và rất phù hợp với điện áp thấp nhất là phía hạ áp 0,38kV.
II. PHÂN Bố DUNG Lợng bù cho các nhánh .
Căn cứ vào sơ đồ cung cấp điện của nhà máy ở dới đây ở dạng hình tia nên để giảm tổn thất điện năng và điện áp cho các phụ tải ta sẽ đặt tụ bù tại các tủ phân phối của các nhà xởng.
Để việc đặt tụ bù có hiệu quả trong mạng hình tia thì dung lợng bù tại mỗi
điểm đợc xác định theo công thức : Qbù i = Qi -
i bu
R Q
Q )
( ∑ −
.Rt® (kVAr) (5-2) (TL1) Trong đó :
Qbù i - Dùng lợng bù ở nhánh thứ i.
Q∑ - Tổng phụ tải phản kháng của nhà máy. (kVAr) Qbù - Dung lợng cần phải bù cho toàn nhà máy (kVAr) Qi - Phụ tải phản kháng của nhánh thứ i.
Ri Điện trở đờng dây của nhánh thứ i.
Rtđ - Điện trở tơng đơng của mạng . Rt® =
Rn
R R
... 1 1 1
1
2 1
+ +
+ (5-3) (TL1) Từ kết quả bảng 5-2 ta tính dung lợng bù cho nhánh 1 là:
Qbù 1 = Q1 -(Q∑ -Qbù) .
R1
Rtd
=353,5 -(1786,2 - 1188,23)
0074 , 0
00359 , 0
=63,40 (kVAr).
Dung lợng bù ở các nhánh còn lại cũng đợc tính tơng tự . Kết quả ghi ở bảng 5-1.
Bảng 5-1:
Đờng dây R0 L( km) R Rtđ Qi Qbù i
PPTT - T1 0,74 2x0,02 0,0074 0,00359 353,5 63,40
PPTT - T2 0,52 2x0,03 0,0078 945,4 670,18
PPTT - T3 1,15 2x0,13 0,07475 222,62 193,9
PPTT - T4 0,74 2x0,15 0,555 579,75 575,88
III.chọn thiết bị bù.
Nh đã trình bày ở phần trớc, vì nhà máy bù công suất phản kháng bằng tụ điện tĩnh tại các tủ phân phối của phân xởng. Vậy chọn tụ có điện áp định mức là 380V gồm các bộ tụ 3 pha nối tam giác đợc bảo vệ bằng áptomat, số lợc các tụ đợc chọn dựa vào công suất bù tính toán của phân xởng .
ở đây ta dùng các bộ tụ KC2- 0,38 - 36 - 3Y3 có:
U®m = 0,38kV
Công suất 36 kVAr do liên xô chế tạo .
Với nhánh số 1, công suất cần bù là 63,40 kVAr vậy số bộ tụ cần dùng là n = 2 bộ.
Công suất bù thực tế của nhánh 1 là 72 kVAr.
Với các nhánh khác cũng tính toán tơng tự , số luợng và công suất cần bù ghi trong bảng 5-2.
Tên đờng dây Qbù tt
(kVAr)
Loại tụ Số bộ tụ Qbù thực tế
(kVAr)
TPP -T1 63,40 KC2 - 0,38 - 36 - 3Y3 2 72
TPP -T2 670,18 KC2 - 0,38 - 36 - 3Y3 19 684
TPP -T3 193,9 KC2 - 0,38 - 36 - 3Y3 6 216
TPP -T4 575,88 KC2 - 0,38 - 36 - 3Y3 16 576
Tổng công suất phản kháng bù thực tế cho nhà máy là : Qbù2 = 72 + 684 + 216 + 576 = 1548 (kVAr)
Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù là : cosϕ=
( )2
2 1786,2 1548
1 , 1883
1 , 1883
−
= +
tt tt
S P
cosϕ = 0,99
Rc1 Rc2 Rc3 Rc4
RB1 RB2 RB3 RB4
Q1 Qb1 Q2 Qb2 Q3 Qb3 Q4 Qb4
PPTT
sơ đồ phân bố công suất bù trong toàn nhà máy
Tên trạm T1 T2 T3 T4
Qbù i (kVAr) Qbù, (kVAr)
63,40 72
670,18 684
193,9 216
575,88 576
Kết quả tính toán