7.1. Nâng cao hệ số công suất
7.1.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất
Hệ số công suất là một chỉ tiêu để đánh giá một xí nghiệp dùng điện có hợp lý không và tiết kiệm không.
Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng được đánh giá bởi hệ số công suất, xác định bởi tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S): cosϕ=P/S.
UI P S
P cosϕ = = 3
Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán, người ta thường dùng khái niệm hệ số công suất phản kháng (tgϕ) thay cho hệ số công suất (cosϕ), đó là tỷ lệ giữa công suất phản kháng và công suất tác dụng: tgϕ = Q/P. Tuy nhiên hệ số tgϕ chỉ áp dụng trong các bước tính trung gian, kết quả cuối cùng lại được trả về hệ số cosϕ tương ứng.
Khi hệ số công suất cosϕ của thiết bị điện càng lớn, tức là mức độ tiờu thụ cụng suất phản kháng càng bé, vì vậy làm cho mức độ yêu cầu về Q từ lưới ít, nó góp phần cải thiện chế độ làm việc của lưới. Hệ số cosϕ của các hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào chế độ làm việc của các phụ tải điện.
Khi hệ số công suât cosϕ thấp :
+ Làm tăng tổn thất công suất và tăng sự đốt nóng dây dẫn.
+ Tăng tiết điện dây dẫn.
+ Làm hạn chế khả năng truyền tải công suất.
+ Không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp.
+ Giảm chất lợng điện.
+ Tăng giá thành điện và tăng vốn đầu t.
7.1.2. Biện pháp nâng cao hệ số công suất
* Ta có các giải pháp tổ chức nâng cao hệ số công suất:
- Sắp xếp hợp lý các quy trình công nghệ.
- Thay thế các động cơ thờng xuyên làm việc non tải bằng các động cơ công suất nhỏ hơn.
- Thiết lập chế độ điện áp tối u.
- Thiết lập chế độ làm việc kinh tế của trạm biến áp.
- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.
* Các giải pháp kĩ thuật: , Giải pháp kĩ thuật thờng đợc áp dụng để nâng cao hệ số công suât cosϕ là áp dụng các cơ cấu bù công suất phản kháng.Do phụ tải trong thực tế chỉ mang tính điện cảm nên vectơ dòng chậm hơn vectơ điện áp,nếu bù đợc toàn bộ lợng công suất phản kháng thì
chỉ còn lại thành phần tác dụng nên vectơ dòng và áp trùng nhau.Có thể dùng tụ bù hay máy bù đồng bộ.Biện pháp này đợc gọi chung là bù cosϕ.
7.2. Xác định dung lợng và phân bố dung lợng bù 7.2.1. Xác định dung lượng bù cần thiết :
Hệ số công suất cần nâng lên là cosφ2 = 0,92 . Nên tg φ2 = 0,426 . Có : cos φ1 = 0,659. Nên tg φ1 = 1,141.
Do đó dung lượng bù cần thiết là
Qb = P . (tg φ1 - tg φ2 ) = 136,55 .( 1,141 – 0,426 ) = 97,633 kVAr 7.2.2.Xác định vị trí đặt tụ bù :
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí vì công suất của phân xưởng không quá lớn , công suất của các động cơ cũng không quá lớn nên không đặt bù ở các tủ động lực , sẽ phân tán , và tốn kém ( chi phí cho tủ bù , cho tụ ). Hơn nữa , việc xác định dung lượng bù tối ưu cho từng tủ động lực là khó khăn . Ngoài tủ động lực các phụ tải thông thoáng và làm mát cũng tiêu thụ công suất phản kháng . Như vậy để đơn giản sẽ đặt bù tập trung cạnh tủ phân phối.
Theo dung lượng bù cần thiết đã tính được ở trên , tra bảng 40.pl.BT chọn được tụ điện 3 pha loại KKY-0,38-III có công suất định mức là Qbn =100 kVAr .
Chú ý khi vận hành tụ điện phải đảm bảo 2 điều kiện:
+ Điều kiện nhiệt độ : phải giữ cho nhiệt độ xung quanh tụ không vợt quá +350C.
+ Điều kiện điện áp : phải giữ cho điện áp trên cực của tụ không vợt quá 110% điện
áp định mức.Khi điện áp vợt quá giới hạn cho phép nói trên thì phải cắt tụ ra khỏi mạng điện.
7.2.3.Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng : Công suất biểu kiến của phân xưởng sau khi bù sẽ là :
S’ = Ptt + j( QN – Qbn ) = 136,55+ j(141,267 – 100) = 136,55 + j41,267 kVA Giá trị môđun của nó là :
S’ = 136,552 +41,2672 =142,649 < 196,475 kVA , nhận thấy nhỏ đi rất nhiều so với giá trị tính toán ban đầu . Như vậy các tiết diện ta chọn ban đầu sẽ được đảm bảo điều kiện phát nóng.
Sau khi đặt bù , tổn thất điện năng trên đoạn dây từ nguồn tới biến áp , từ biến áp tới tủ phân phối và trong máy biến áp sẽ giảm .Các tổn thất này được tính như sau :
Trên đoạn N – BA : Tổn thất điện năng:
2 3
2 2
2 0 2 2
10 . 1 , 3633 . 015 , 0 . 17 , 0 22 .
267 , 41 55 , . 136 .
. −
− = + = +
∆ r lτ
U Q P
n BA
N
= 0,389 kWh
Trên đoạn BA – TPP
.0,17.0,015.3633,1.10 1305,541 38
, 0
267 , 41 55
,
136 3
2
2
2 + =
=
∆ABA−TPP − kWh
Trong máy biến áp :
.3633,1
180 649 , 142 2
15 , 8760 3 . 53 , 0 . 2 . ) ( .
.
2 2
0
+
∆ = +
∆
=
∆ τ
nBA k
BA S
S n t P P n A
= 12879 kWh
Vậy hao tổn điện năng sau khi bù là :
∆Asb = 0,389 + 1305,541+ 12879 = 14184,93 kWh Tổn thất điện năng trước khi bù là :
∆Atb = 2447,504 + 3059,381 + 16103 =21609,885 kWh Lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù là :
δA = ∆Atb - ∆Asb = 21609,885 – 14184,93 = 7424,955 kWh Số tiền tiết kiệm được trong năm :
δC = δA.c∆ = 7424,955.1000 = 7,425.106 đ Vốn đầu tư ban đầu cho tụ bù :
Vbù = vobù.Qbù = 120.103 .100=12.106 đ Chi phí qui đổi :
Zbù = p.Vbù = 0,174.12.106 = 2,088.106 đ
p : hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị , lấy bằng của máy biến áp là 0,174.
Tổng số tiền tiết kiệm được do đặt tụ bù hàng năm là : TK = δC - Zbù = (7,425– 2,088).106 = 5,337.106 đ/năm
Như vậy việc đặt bù mang lại hiệu quả kinh tế cao.Không những giúp giảm tổn thất mà còn góp phần tiết kiệm chi phí cho phân xưởng.
- NhËn xÐt:
+Qua tính toán trên ta thấy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy
điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất.
+ Ta thấy phơng pháp bù công suất trên mang lại hiệu quả cao cho nhà máy về vấn đề sử dụng tiết kiệm điện và giảm đợc chi phí cho nhà máy.
+ Thấy rằng việc thực hiện tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suât không phải là biện pháp tạm thời đối phó với tình trạng thiếu điện,mà phải coi đó là một chủ trơng lâu dài.Về mặt sản xuất điện năng,vấn đề đặt ra là phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra đợc nhiều điện nhất.Đồng thời về mặt dùng điện cũng phải hết sức tiết kiệm,giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất,phấn đấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ngày càng giảm.Từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cho cả phân xởng và cả nhà n- íc.
CHƯƠNG VIII