Để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt các hộ tiêu dùng điện các máy phát ra Q như tụ điện, máy bù đồng bộ . . . để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, việc làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số cos của mạng được nâng cao. Giữa P, Q và cos có quan hệ sau:
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm, kết quả là cos tăng lên.
Hệ số công suất cos được nâng cao sẽ có các hiệu quả sau:
- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện.
- Giảm tổn thất điện năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.
- Tăng khả năng phát của máy phát điện.
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 các hộ tiêu thụ giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như: hợp lý hóa các quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ
thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn, . .
- Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù.
- Nâng cao hệ số công suất cos bằng biện pháp bù công suất phản kháng, thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng.
6.2. CHỌN THIẾT BỊ BÙ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ BÙ:
Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích…Ở đây, ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên việc lắp ráp và bảo quản được tiện lợi và dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ nên có thể tuỳ theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà ta có thể ghép dần các đầu tụ vào mạng điện khiến hiệu suất sử dụng cao mà không phải bỏ nhiều vốn đầu tư một lúc. Tuy nhiên tụ cũng có một số nhược điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy, xí nghiệp có công suất không thất lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất.
Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt tại TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPX, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại các đầu cực của các phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng của thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kĩ thuật cho các phương án đặt tụ bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy và thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái của các TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lí vận hành.
6.3.XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ:
6.3.1. Xác định dung lượng bù:
Dung lượng bù cho nhà máy được xác định theo công thức sau:
Trong đó: - Pttnm là phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy.
- góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù cos = 0,79
ằ tan =0,78
- góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù cos = 0,9
ằ tan =0,48
- hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù =0,9 1.
Với nhà máy đang thiết kế, ta tìm được dung lượng bù cần đặt:
Qbù⅀ = 2620.(0,78 – 0,48 ) =786 (KVAr) 6.3.2. Phân phối dung lượng bù cho phân xưởng:
Từ trạm pptt về trạm biến áp phân xưỡng là mạng hình tia 2 nhánh Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia:
Qbi = Qi – (Q – Qb).
Trong đó:
Q = 2063 (Kvar): Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy.
Ri = RB + RC
RB = ( ): Điện trở máy biến áp.
RC = r0.L ( ): Điện trở của đường cáp.
Căn cứ vào số liệu máy biến áp, và cáp đã chọn ở phần trên ta có bảng tính toán thông số sau:
Bảng 1: Kết quả tính điện trở của mỗi nhánh.
Đường dây RC Ω RB Ω Ri
PPTT – B1 0,0494 0,11.10-3 0,0495 PPTT – B2 0,074 0,11.10-3 0,0742
Rtđ = ()-1
Rtđ = ()-1
= 0,029 ( ) Dung lượng bù tối ưu cho các nhánh:
Qb1 = 1077 – (2063 – 786). = 328,86 (Kvar)
Qb2 = 786 – 328,86 = 457,14 (Kvar)
Kết quả phân bố dung lượng bù cho từng nhánh được ghi trong bảng ta chọn loại tụ 3 pha
TBA Loại tụ Qbù (Kvar) Số tụ ∑Qbù
(Kvar)
Qbù (Kvar)
B1 DLE-4D125K5T 125 3 375 328,86
B2 DLE - 3H175K6T 175 3 525 457,14
Cos của nhà máy sau khi đặt bù:
+ Tổng công suất của các tụ bù Qtb = 875 (Kvar).
+ Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy:
Q = Qttnm – Qtb = 2063 - 875 = 1188 (Kvar) + Hệ số công suất phản kháng của nhà máy sau khi bù:
tg = = cos = 0,91