CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI
1.5. CÁC TIÊU CHÍ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
1.5.1. Tiêu chí kỹ thuật
Phụ tải của cỏc hộ gia ủỡnh thường cú hệ số cụng suất cao, thường là gần bằng 1, do ủú mức tiờu thụ CSPK rất ớt, khụng thành vấn ủề lớn cần quan tõm. Trỏi lại, cỏc xớ nghiệp, nhà mỏy, phõn xưởng...ủại bộ phận dựng ủộng cơ khụng ủồng bộ, là nơi tiờu thụ chủ yếu CSPK. Hệ số cụng suất của ủộng cơ khụng ủồng bộ phụ thuộc vào ủiều kiện làm việc của ủộng cơ, cỏc yếu tố chủ yếu như sau:
- Dung lượng của ủộng cơ càng lớn thỡ hệ số cụng suất càng cao, suất tiờu thụ CSPK càng nhỏ.
- Hệ số cụng suất của ủộng cơ phụ thuộc vào tốc ủộ quay của ủộng cơ, nhất là ủối với cỏc ủộng cơ nhỏ. Vớ dụ: ðộng cơ cụng suất 1 kW nếu quay với tối ủộ 3000 v/ph thỡ cosφ = 0,85, cũn nếu quay với tốc ủộ 750 v/ph thỡ cosφ sụt xuống cũn 0,65. Cụng suất của ủộng cơ khụng ủồng bộ càng lớn thỡ sự cỏch biệt của hệ số cụng suất với cỏc tốc ủộ quay khỏc nhau càng ớt.
- Hệ số cụng suất của ủộng cơ khụng ủồng bộ phụ thuộc rất nhiều vào hệ số phụ tải của ủộng cơ, khi quay khụng tải lượng CSPK cần thiết cho ủộng cơ khụng ủồng bộ cũng ủó bằng 60 -70% lỳc tải ủịnh mức. Cụng suất phản khỏng Q cần thiết khi phụ tải của ủộng cơ bằng P cú thể ủược tớnh theo biểu thức sau:
2
kh. tai n kh.tai
Q = Q + (Q Q )
n
P P
−
(1.8)
Trong ủú:
+ Pn và Qn là cụng suất tỏc dụng và CSPK cần cho ủộng cơ khi làm việc với
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
24 phụ tải ủịnh mức.
+ Qkh.tải là CSPK cần cho ủộng cơ chạy khụng tải, với ủộng cơ cú cosφn = 0,9 thỡ Qkh.tải = 0,6Qn, với ủộng cơ cú cosφn = 0,8 thỡ Qkh.tải = 0,7.Qn. Như vậy với biểu thức trờn ta thấy rằng ủộng cơ cú cosφn = 0,8 khi tải tụt xuống cũn 50% cụng suất ủịnh mức thỡ cosφ tụt xuống cũn 0,6.
1.5.1.2. ðảm bảo mức ủiện ủiện ỏp cho phộp
Khi cú ủiện chạy trong dõy dẫn thỡ bao giờ cũng cú ủiện ỏp rơi, cho nờn ủiện ỏp ở từng ủiểm khỏc nhau trờn lưới khụng giống nhau. Tất cả cỏc thiết bị tiờu thụ ủiện ủều ủược chế tạo ủể làm việc tối ưu với một ủiện ỏp ủặt nhất ủịnh, nếu ủiện ỏp ủặt trờn ủầu cực của thiết bị ủiện khỏc trị số ủịnh mức sẽ làm cho tỡnh trạng làm việc của chỳng xấu ủi, vớ dụ:
1) đèn thắp sáng (sợi nung)
Khi ủiện ỏp ủặt U = Un - 5%Un thỡ quang thụng giảm ủi tới 18%. Nếu ủiện ỏp giảm ủi 10% thỡ quang thụng giảm tới 30%.
Khi ủiện ỏp ủặt tăng lờn 5% so với ủiện ỏp danh ủịnh thỡ tuổi thọ của búng ủốn bị giảm ủi một nửa, nếu tăng lờn 10% thỡ bị giảm ủi cũn dưới 1/3 ...
2) Cỏc ủồ ủiện gia dụng
Cỏc ủồ ủiện gia dụng như bếp ủiện, bàn là ủiện, lũ nướng .v.v. Vỡ cú: P = RI2 = U2/R nờn khi ủiện ỏp U giảm ủi nhiều, thỡ kết quả phải làm việc mất nhiều thời gian hơn, tổn thất cũng vì thế mà tăng.
3) Cỏc loại ủộng cơ ủiện
Là các thiết bị chủ yếu trong các xí nghiệp công nghiệp, mômen quay M của cỏc ủộng cơ khụng ủồng bộ tỷ lệ với bỡnh phương ủiện ỏp ủặt vào ủầu cực của chỳng. Nếu U giảm thỡ M giảm rất nhanh. Giả sử khi ủiện ỏp ủặt vào ủộng cơ U = Un ta cú tương ứng Mn = 100%, nhưng khi ủiện ỏp ủặt U = 90%Un thỡ mụmen quay M = 81%Mn. Nếu U ủặt giảm quỏ nhiều, ủộng cơ cú thể bị ngừng quay, hoặc khụng thể khởi ủộng ủược. Mụmen quay của cỏc ủộng cơ khụng ủủ cú thể gõy ra hỏng sản phẩm hoặc làm giảm chất lượng sản phẩm.
Khi cỏc ủộng cơ ủẩy tải mà ủiện ỏp ủặt vào ủầu cực của ủộng cơ tăng 10%
trong một thời gian dài thỡ vật liệu cỏch ủiện trong ủộng cơ mau hỏng vỡ nhiệt ủộ dõy quấn và lừi thộp tăng cao, khi ủú tuổi thọ của ủộng cơ chỉ cũn một nửa.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
25 Vỡ cỏc lý do trờn, việc ủảm bảo ủiện ỏp ở mức cho phộp là một chỉ tiờu kỹ thuật rất quan trọng. Trờn thực tế khụng thể nào giữ ủược ủiện ỏp ủặt vào ủầu cực của cỏc thiết bị ủiện cố ủịnh bằng ủiện ỏp ủịnh mức mà chỉ cú thể ủảm bảo trị số ủiện ỏp thay ủổi trong một phạm vi nhất ủịnh theo tiờu chuẩn kỹ thuật ủó cho phộp mà thụi, thụng thường ủiện ỏp ủặt cho phộp dao ủộng ± 5%
ðộ lệch ủiện ỏp so với ủiện ỏp ủịnh mức của lưới ủiện:
100 .
n n
U U V U −
=
∆ (1.9)
U là ủiện ỏp thực tế trờn cực cỏc thiết bị dựng ủiện, ∆V phải thỏa món ủiều kiện sau:∆V- ≤ ∆V ≤ ∆ V+
∆V- và ∆V+ là giới hạn dưới và giới hạn trờn của ủồ lệch ủiện ỏp.
- Ở nước ta, theo “Quy trỡnh trang bị ủiện” ủộ lệch ủiện ỏp cho phộp trờn phụ tải là:
+ ðối với ủộng cơ ủiện: ∆V = (- 5 ữ10) %
+ ðối với các thiết bị chiếu sáng: ∆V = (- 2,5 ÷5) % + ðối với các thiết bị khác : ∆V = ± 5 %
ðộ lệch ủiện ỏp là tiờu chuẩn ủiện ỏp quan trọng nhất ảnh hưởng lớn ủến giỏ thành hệ thống ủiện.
ðể ủiện ỏp ủặt vào phụ tải hoàn toàn ủỳng với ủiện ỏp ủịnh mức của phụ tải yờu cầu là một việc làm rất khú khăn, thực tế khụng thể thực hiện ủược, vỡ ủiện ỏp ủặt tại cỏc ủầu cực của thiết bị ủiện phụ thuộc vào tổn thất ủiện ỏp. Tổn thất ủiện ỏp trong quỏ trỡnh truyền tải ủiện năng phụ thuộc vào thụng số của mạng và chế ủộ vận hành của phụ tải.
U QX U = PR+
∆ (1.10) Từ biểu thức trên ta thấy:
- ∆U phụ thuộc vào R, X của ủường dõy, khi ủúng hay cắt ủường dõy thỡ R và X sẽ thay ủổi
- P và Q là cụng suất của phụ tải, chỳng luụn luụn thay ủổi theo thời gian khụng theo một quy luật nhất ủịnh nào.
- Nếu là mạng ủiện ủịa phương, tiết diện dõy dẫn nhỏ, ủiện ỏp thấp, tức là R
> X, nờn cụng suất tỏc dụng P sẽ cú ảnh hưởng nhiều ủến trị số ∆U
- Nếu là mạng ủiện khu vực, cụng suất truyền tải lớn, tiết diện dõy dẫn lớn, ủiện ỏp cao, tức là X > R nờn CSPK sẽ ảnh hưởng nhiều ủến ∆U.
Túm lại nếu thay ủổi P và Q truyền tải trờn ủường dõy thỡ tổn thất ủiện ỏp trờn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
26 ủường dõy cũng thay ủổi. Nhưng CSTD P chỉ cú thể do mỏy phỏt ủiện phỏt ra và truyền ủến hộ tiờu thụ nhiều hay ớt do phụ tải yờu cầu, ta khụng thể tựy ý thay ủổi ủược, vậy chỉ cũn cỏch thay ủổi CSPK Q chạy trờn ủường dõy ủể thay ủổi tổn thất ủiện ỏp ∆U, nghĩa là ủiều chỉnh ủược ủiện ỏp tại phụ tải.
Cú thể thay ủổi sự phõn bổ CSPK trờn lưới, bằng cỏch ủặt cỏc mỏy bự ủồng bộ hay tụ ủiện tĩnh, và cũng cú thể thực hiện ủược bằng cỏch phõn bổ lại CSPK phỏt ra giữa cỏc nhà mỏy ủiện trong hệ thống.
1.5.1.3. Giảm tổn thất cụng suất ủến giới hạn cho phộp Ta có công thức tính toán tổn thất công suất:
2 2
2
P + Q
∆P = R
U (1.11)
2 2
2
P + Q
∆Q = X
U (1.12)
Từ cụng thức trờn ta thấy rằng nếu nõng cao ủiện ỏp vận hành của mạng ủiện thỡ ∆P và ∆A sẽ giảm. Nhưng cỏc phụ tải thỡ cú một mức ủiện ỏp nhất ủịnh do ủú phải làm sao ủưa ủiện ỏp lờn cao mà vẫn giữa ủược ủiện ỏp ở phụ tải là khụng ủổi.
Tổn thất ∆P tỷ lệ nghịch với U2 do ủú nếu tăng U thỡ ∆P giảm khỏ nhanh, chớnh vỡ vậy càng nõng cao ủiện ỏp của mạng thỡ càng giảm ủược tổn thất.
Nếu ủiện ỏp của mạng so với ủiện ỏp cũ cao hơn ủược a% thỡ tổn thất cụng suất sẽ giảm một lượng ∆P bằng:
2 2 2
1 2 2 2 2 2
S S S 1
∆P = ∆P - ∆P = R - R = 1 - .R
U a U a
U 1+ 1+
100 100
Mức thay ủổi: 2
1
∆P 1
∆P% = .100 = 1 -
∆P a
1+100
(1.13)
Vớ dụ nếu ủiện ỏp tăng ủươc a% = 5% thỡ tổn thất cụng suất trong mạng sẽ giảm ủược 9%, ủiều ủú rất quan trọng và nhiều ý nghĩa.
Muốn nõng cao ủiện ỏp vận hành cú nhiều phương phỏp:
-Thay ủổi ủầu phõn ỏp của mỏy biến ỏp.
- Nõng cao ủiện ỏp của mỏy phỏt ủiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………..
27 - Làm giảm hao tổn ủiện ỏp bằng cỏc thiết bị bự
Phương phỏp thứ hai rất ớt dựng, vỡ ràng buộc về ủiện ỏp cực ủại ủối với lưới ủiện.