CHƯƠNG 7: NÂNG CAO HỆ SỐ VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Chia sẻ: truongvancan

Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp, các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70 % tổng số điện năng sản xuất ra vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng ở đây có ý nghĩa rất lớn, 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 được nhiều nhất đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất phấn đấu một KWh...

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: CHƯƠNG 7: NÂNG CAO HỆ SỐ VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ


CHƯƠNG 7
NÂNG CAO HỆ SỐ VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
A- PHẦN LÝ THUYẾT:
Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp, các
xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70 % tổng số điện năng sản xuất ra vì thế vấn
đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng ở đây có ý nghĩa rất lớn, 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 được nhiều nhất đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết
kiệm điện giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất phấn đấu một KWh điện
ngày càng làm ra nhiều sản phẩm.
Tính chung trong toàn bộ hệ thống điện thường có 10 – 15 % năng
lượng được phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng.


Mạng có điện áp Tổn thất điện năng ( % ) của
Đường dây MBA Tổng
KV
U ≥ 110 13,3 12,4 25,7
U = 35 6,9 3 9,9
U = 0,1 – 10 47,8 16,6 64,4
Tổng cộng 68 32 100

Từ bản trên ta thấy tổn thất điện năng trong mạng điện có U = 0,1 –
10 kv ( tức mạng điện trong xí nghiệp ) chiếm tới 64,4 % tổng số điện năng bị tổn
thất, sở dĩ như vậy bởi vì mạng phụ tải gây ra tổn thất điện năng lớn,




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-1-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
vì thế tiết kiệm điện năng trong xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng trong xí nghiệp
và nền kinh tế quốc dân.
Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá, hệ số cosφ của các
xí nghiệp nước ta hiện nay vào khoảng 0,6 – 0,7 chúng ta cần phấn đấu nâng cao
dần lên đến 0,9, ngoài mục tiêu tiết kiệm điện năng nó còn đem lại hiệu quả khác
như:
Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất
phản kháng Q những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:
+ động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 -65 % Q của mạng.
+ máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25 %.
+ đường dây trên không điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ
khoảng 10%
Như vậy động cơ không đồng bộ là 2 loại máy tiêu thụ nhiều Q nhất. Q không sinh
công như P nhưng nó là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, quá trình
trao đổi Q giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động , mỗi chu
kỳ của dòng điện Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong nửa chu kỳ điện
bằng 0, cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng
lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác Q cung cấp cho hộ dùng
điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn.
Vì vậy người ta đặt gần các hộ tiêu thụ các máy sinh ra Q khi có bù Q thì góc lệch
pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi.


Q
ϕ = arctg
P
Nhờ có bù ta giảm được Q phải truyền tải trên đường dây và nếu P
không đổi thì góc φ sẽ giảm xuống tức cosφ tăng lên đưa đến những hiệu quả sau:



Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-2-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
1) Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện, chúng ta đã biết tổn thất
công suất trên đường dây được tính như sau:


P2 + Q2 P2 Q2
∆P = .R = 2 .R + 2 .R = ∆PP + ∆PQ
U2 U U


Khi giảm Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất công suất
ΔPQ do Q gây ra
2) Giảm được tổn thất trong mạng, tổn thất điện áp tính như sau:


P.R + Q. X P.R Q. X
∆U = = + = ∆PP + ∆U Q
U U U
Khi giảm Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần ΔUQ do Q gây ra.
3) Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA, khả năng truyền tải của
đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức phụ thuộc vào
dòng điện cho phép của chúng, dòng điện chạy trên dây dẫn và MBA được
tính như sau:


P2 + Q2
I=
3.U
Biểu thức này chứng tỏ rằng cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường
dây và MBA chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải P của chúng


bằng cách giảm Q mà chúng phải tải đi, vì thế khi giữ nguyên đường dây và MBA,
nếu cosφ của mạng được nâng cao thì khả năng truyền tải sẽ tăng lên.




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-3-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ COSφ
1- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có
công suất:
Khi động cơ không đồng bộ làm việc tiêu thụ lượng công suất phản kháng bằng:


Q = Q0 + ( Qđm – Q0 ) . K2pt

Trong đó:
Q0 : công suất phản kháng lúc làm việc non tải.
Qđm : công suất phản kháng lúc làm việc định mức.
Kpt : hệ số phụ tải
Hệ số công suất được tính:


P 1
cos ϕ = =
S  Q0 + ( Qđm − Q0 ) K pt
2

1+  
 Pđm .K pt 
 


Từ công thức trên chúng ta thấy nếu động cơ làm việc non tải tức Kpt bé thì cosφ
thấp.




2- giảm điện áp của các động cơ làm việc non tải:
Công suất phản kháng mà động cơ không đồng bộ tiêu thụ được tính như sau:


U2
Q = K. . f .v
µ




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-4-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Trong đó:
K : là hằng số.
Μ : là hệ số dẫn từ.
f : là tần số dòng điện.
v : là thể tích mạch từ.
Do đó nếu ta giảm U thì Q giảm đi rõ rệt do đó cosφ giảm trong thực tế người ta
dùng phương pháp sau đây để giảm điện áp khi động cơ làm việc non tải.
+ đổi nối dây quấn stato từ tam giác sang sao.
+ thay đổi cách đấu dây.
+ giảm điện áp bằng MBA.
Ngoài ra người ta còn thực hiện các biện pháp sau đây để nâng cao hệ số công
suất:
+ thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở
chế độ hợp lý nhất.
+ hạn chế động cơ chạy không tải.
+ dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.
+ nâng cao chất lượng sửa chửa động cơ.
+ thay thế những MBA làm việc non tải bằng những MBA có dung lượng
nhỏ hơn.


 PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ
COSφ:
1- đương lượng kinh tế của công suất phản kháng:
Đại lượng kinh tế của công suất phản kháng là Kkt là lượng công suất tác dụng
( kw ) tiết kiệm được khi bù Q ( KVAr ) công suất tác dụng tiết kiệm được bù
là.


Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-5-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ


Ptk = Kkt . Qbù

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:


P2 + Q2 P2 Q2
∆P = .R = 2 .R + 2 .R = ∆P1 + ∆P2
U2 U U


Sau khi bù do lượng tổn thất ΔP giảm nên P truyền tải trên đường dây củng
giảm.
Trước khi bù thành phần tổn thất P do Q gây ra là ΔP1, sau khi bù Qbù thành phần
tổn thất P do Q gây ra là.


( Q − Qbù ) 2
∆P2 = .R
U2




Vậy lượng P tiết kiệm đượclà.
ΔP = ΔP1 – ΔP2
Theo định nghĩa:


∆P Q.R  Q 
K tt = = 2  2 − bù
 

Qbù U  Q 


Từ công thức trên ta nhận xét:
Nếu dung lượng Qbù < Q thì Ktt được tính như sau:


Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-6-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ


Q.R
K tt = 2.
U2


Nếu Q và R càng lớn thì Ktt càng lớn, nghĩa là nếu phụ tải phản kháng càng
lớn và càng xa nguồn thì việc bù càng có hiệu quả kinh tế, giá trị của Ktt nằm trong
khoảng 0,02 – 0,12 kw / KVAr, trong tính toán có thể lấy các giá trị sau:
+ hộ dùng điện cho nhà máy cung cấp: Ktt = 0,02 – 0,04.
+ hộ dùng điện qua một lần biến áp: Ktt = 0,04 – 0,06.
+ hộ dùng điện qua hai lần biến áp: Ktt = 0,05 – 0,07
+ hộ dùng điện qua ba lần biến áp: Ktt = 0,08 – 0,12


2- xác định dung lượng bù:
Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:
Qbù = Ptt ( tagφ1 – tagφ2 ) .∞


Trong đó:
Ptt : là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ.
φ1 : là góc ứng với hệ số công suất trung bình cosφ1 trước khi bù.
φ2 : là góc ứng với hệ số công suất cos φ2 muốn đạt được sau khi bù
cos φ2 = 0,8 – 0,95 do điện lực quy định.
∞ = 0,9 -1 là hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng các phương pháp
không đòi hỏi thiết bị bù.
Đối với hộ dùng điện thì dung lượng bù có thể xác định theo quan điễm tối ưu
sau: do bù có thể tiết kiệm được một lượng công suất tác dụng là.
ΔP = Kkt . Qbù - Kbù . Qbù (Kkt - Kbù )



Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-7-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Trong đó:
Kbù : suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù ( kw / KVAr )
Kkt : đương lượng kinh tế của công suất phản kháng (kw / KVAr )
U2
Như vậy ta có Qbù tối ưu = Q − K bù
2R
3- chọn thiết bị bù:
Thiết bị bù được lựa chọn trên cơ sở tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật bảng sau
đây trình bày các loại thiết bị bù thường dùng và suất tổn thất công suất của
chúng:




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-8-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ




Suất tổn thất công suất Kbù
Loại thiết bị bù (kw / KVAr )
Tụ điện 0,003 – 0,005


Máy bù đồng bộ S < 5000 -3000 KVAr 0,002 – 0,027


Máy bù đồng bộ S < 5000 KVAr 0,03 – 0,05


Động cơ không đồng bộ cuộn dây được 0,02 – 0,08
đồng hóa.


Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù 0,1 – 0,15


Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù, không 0,15 – 0,3
tháo động cơ sơ cấp.




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

-9-
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ




-Tụ điện:
-Là loại thiết bị điện tĩnh làm việc với dòng điện vượt trước điện áp do đò
nó có thể sinh ra Q cung cấp cho mạng, tụ điện có các ưu điễm sau: suất tổn thất
bé, không có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng. Tùy theo sự phát triển của
phụ tải trong quá trình sản xuất ta có thể ghép dần các tụ điện vào mạng, khiến
hiệu suất sử dụng cao và không bỏ vốn nhiều một lúc, tuy vậy tụ cũng có những
nhược điễm sau:
+ nhạy cảm với những biến động điện áp đặt lên cực tụ điện.
+ kém chắc chắn đặc biệt là dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch.
-Máy bù đồng bộ:
-Là loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải do không có phụ tải
trên trục máy nên nó được chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ
cùng công suất là ưu điễm, nhược điễm là có phần quay nên lắp ráp bảo quản và
vận hành khó khăn do đó máy này thường được dùng ở những nơi cần bù tập trung
có dung lượng lớn.
- Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn được đồng bộ hóa:
-Khi cho dòng một chiều chạy vào rôto của động cơ thì nó sẽ làm việc như
một động cơ đồng bộ với dòng điện vượt trước điện áp vì thế nó có khả năng sinh
ra Q cung cấp cho mạng, nhưng động cơ này tổn thất công suất khá lớn khả năng
quá tải kém, vì vậy động cơ này cho phép làm việc không quá 75 % công suất định
mức, chính những lý do trên mà động cơ này được coi là thiết bị bù kém nhất nên
nó ít được sử dụng.
4- phân phối dung lượng bù trong mạng điện:
a- vị trí đặt thiết bị bù:



Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

- 10 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ


Máy bù đồng bộ thường được đặt tập trung ở những điễm quan trọng của hệ
thống điện.
Tụ điện thường được đặt ở mạng điện cao áp hoặc mạng áp thấp, tụ điện điện
áp cao ( 6 – 10 kv ) được đặt tập trung ở thanh cái TBA trung gian hoặc TBA phân
phối, tụ điện áp thấp ( 0,4 kv ) được đặt theo ba cách:
+ đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng.
+ đặt thành nhóm ở tụ phân phối động lực.
+ đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện.
- phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia:




Q


Qbù




r1 r2 rn

Q1 Q2 Qn


Qbù n
Qbù 1 Qbù 2




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

- 11 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ


Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra:


( Q1 − Qbù1 ) 2 ( Q2 − Qbu 2 ) 2 ( Qn − Qbùn ) 2
∆P = .r1 + r2 + ..... + rn = f ( Qbú , Qbu 2 ,...Qbùn )
U2 U2 U2


Với điều kiện ràng buộc về cân bằng công suất bù là:
ϕ ( Qbú , Qbu 2 ,....Qbùn ) = Qbú + Qbu 2 + .... + Qbùn = 0


Theo phương pháp toán tử lagrangce ta tìm được dung lượng bù tối ưu của các
nhánh:


Q − Qbù
Qbú = Q1 − Rtđ
r1


Q − Qbù
Qbu 2 = Q2 − Rtđ
r2


Q − Qbù
Qbun = Qn − Rtđ
rn




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

- 12 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
*phân phối dung lượng bù trong mạch phân nhánh:




Q
Qbù
Q01 1 Q12 2 Q23 3 Q34 4
r01 r12 r23 r34


r1 r2 r3 r4
Q1 Q2 Q3 Q4




Dung lượng bù tại nhánh thứ n được xác định theo công thức:




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

- 13 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
B – PHẦN TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT CHO DÃY NHÀ E

Ta có :
Sdm=25(kva)
Cosφ=0,72
Suy ra :
Tgφ1=0,96
Mà Cosφ cần nâng cao lên là 0,95.
Vậy tgφ2=0,328
Ta có :
Qbù=P(tgφ1-tgφ2)
=58582(0,96-0,328)
=36438 (var)
Vậy Qbù= 36,4 (kvar)
Ta chọn tụ điện bù do Liên Xô chế tạo kc2-0,66-40-3Ỷ
Có U= 220(v),40(kvar)
Có C=292(γF)
Dung lượng bù tại tầng trệt :
Q=15188(0,96-0,328)
=10054(var).




Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị

- 14 -
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản