Bài giảng Cung cấp điện: Chương 8 - Lê Viết Tiến

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cung cấp điện - Chương 8: Bù công suất phản kháng. Chương này trang bị cho người học những kiến thức cơ bản như: Giới thiệu về hệ số công suất và nhu cầu sử dụng công suất phản kháng, những lợi ích do tăng hệ số công suất, các định nghĩa về hệ số công suất, ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất, phân phối dung lượng công suất phản kháng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cung cấp điện: Chương 8 - Lê Viết Tiến

Lê Việt Tiến EPSD,, SEE, HUST EPSD CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
NỘI DUNG 1. Giới thiệu 2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất 3. Phân phối dung lượng công suất phản kháng 4. Chọn tụ điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Giới thiệu 1.1. Hệ số công suất • Hệ thống xoay chiều chiều,, phụ tải nhận điện từ nguồn bao gồm:: gồm – Công suất tác dụng (kW). – Công suất phản kháng (kVAr). (máy biến áp hoặc động cơ…, dùng để tạo ra từ trường) • Tam giác công suất và hệ số công suất (VAr)) Q (VAr P P cos θ = = ≤1 S 2 P +Q 2 θ Hệ số công suất càng lớn thì giá P (W) trị P càng gần S CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Giới thiệu 1.2. Nhu cầu sử dụng công suất phản kháng • Máy biến áp (20%- (20%-25%): Do cuộn dây và cảm kháng. kháng. • Đường dây (5%): • Động cơ (60%- (60%-65%): • Tải khác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Giới thiệu 1.3. Những lợi ịch do tăng hệ số công suất • Công suất phát phát,, giảm sức ép phát công suất phản kháng của hệ thống: thống: P = I per ⋅ Vr ⋅ cos θ • Giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng (đường dây và máy biến áp áp): ): 2 P ∆P = 2 2 ⋅R Vr cos θ • Cải thiện tổn thất điện áp và tăng doanh thu P( R + X tan θ) ∆V = PLighting ~ V 2 Vr • Giảm giá phát công suất: suất: Giảm nhu cầu sử dụng hệ số • Làm giảm chi phí đầu tư CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Giới thiệu 1.3. Những lợi ịch do tăng hệ số công suất • Tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng của đường dây: dây: P2 + Q2 hay là P = 3.U .I cp − Q 2 I cp = 3.U • Nâng cao hệ số công suất được thực hiện bằng cách bù công suất phản kháng. kháng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Giới thiệu 1.4. Các định nghĩa về hệ số công suất • Hệ số công suất tức thời ( cos ϕt1 ): P P cos ϕ = = S 3U .I • Hệ số công suất trung bình( bình( cos ϕtb ): giá trị trung bình của hệ số công suất tức thời thời.. • Hệ số công cuất tự nhiên ( cos ϕtn ): là hệ số công suất trung bình trong thời gian 1 năm. năm. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 2.1. Nâng cao hệ số công suất tự nhiên • Thay đổi và cải tiến qui trình công nghệ của thiết bị điện sao cho hợp lý nhất. nhất. • Hạn chế động cơ chạy không tải theo hai cách: cách: • Hợp lý hóa các thao tác để các máy công tác có thời gian mang tải tối đa. đa. • Đặt thiết bị hạn chế thời gian không tải tải.. • Thay động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ nhỏ.. • Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ (máy nén khí, khí, quạt thông gió gió,, bơm). bơm). • Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ cơ.. • Thay máy biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có công suất nhỏ hơn. hơn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 2.2. Nâng cao bằng bù công suất phản kháng • Xác định dung lượng bù công suất phản kháng P P PS Tải Q’= Q - Qc Qc Qc S VAr S’ θ Q’ Qc = Q − Q ' = P(tan θ − tan θ' ) θ' θ: Góc ứng với hệ số công suất tự nhiên P θ': Góc ứng với hệ số công suất yêu cầu sau khi bù CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 2.2. Các loại thiết bị bù • Tụ điện tĩnh: + Tổn thất công suất và điện năng trên thiết bị bù thấp + Dễ tháo lắp + Hiệu suất sử dụng cao vì có thể dùng nhiều tụ có điện dung nhỏ ghép lại và điều chỉnh số lượng tụ bùbù.. + Vốn đầu tư thấp thấp.. – Nhạy với giao động điện áp vì dung lượng bù tỷ lệ với bình phương điện ápáp.. – Kết cấu kém chắc chắn chắn.. Khi quá áp trên 10% tụ có thể nổnổ,, cháy.. cháy – Khi đóng tụ có dòng điện xung kích, kích, khi cắt có tồn tạo điện áp dư. dư. ⇒ Tụ bù tĩnh dùng trong các lưới điện áp định mức đến 35kV, với dung lượng bù thấp (Qb Qb
2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 2.2. Các loại thiết bị bù • Máy bù đồng bộ: + Có thể chạy được hai chế độ (thu và phát công suất phản kháng + Điều chỉnh được điện áp đầu cực máy bù bù.. + Không phụ thuộc điện áp lưới lưới.. – Quản lý và vận hành khó khăn (do có phần quay). – Lắp ráp ráp,, bảo dưỡng và sửa chữa phức tạp. tạp. – Vốn đầu tư lớn lớn.. ⇒ Dùng cho phụ tải công suất lớn và bù tập trung tại các nút phụ tải lớn lớn.. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3. Phân phối dung lượng bù 3.1. Chọn vị trí đặt thiết bị bù • Thiết bị bù thường được đặt gần với phụ tải cần bù bù,, có 2 quan điểm đặt: đặt: – Đặt tập trung trung:: Thường tại các trạm biến áp áp.. Ưu điểm:: dễ vận hành và tự động hóa, điểm hóa, tận dụng hết công suất – Đặt phân tán tán:: Tại các tủ phân phối, phối, tủ động lực hoặc tại từng phụ tải tải.. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3. Phân phối dung lượng bù 3.3. Bài toán phân phối dung lượng • Hai trường hợp phân phối dung lượng bù trong mạng điện xí nghiệp công nghiệp: nghiệp: • Tính dung lượng bù đặt ở phía cao áp và hạ áp của máy biến áp • Phân phối dung lượng bù trong mạng điện hình tia và liên thông S • Giả thiết: thiết: Q – Ảnh hưởng của Qc đến hệ số tải nhỏ,, bỏ qua. nhỏ QCH QCL – Tổng dung lượng bù không đổi. đổi. S Q - ∆QC Q - QCL ∆QC = QCH + QCL = const Q RL RT • Hàm chi phí: phí: QCH QCL Z = Z1 + Z 2 ⇒ Min CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Z1 = K .(QCH . ICCH + QCL . ICCL )  (Q − QCL )2 (Q − ∆QC ) 2  Z2 =  2 ⋅ RT + 2 ⋅ RL  ⋅ ( LsF ⋅ T ) ⋅ cE  V V  K: Hằng số, K = Ke + Ko (Chương 4) ICCH, ICCL: Suất vốn đầu tư cho một đơn vị dung lượng bù phía cao áp và hạ áp ($/kVAr) RL: Điện trở đường dây; RT: Điện trở trạm LsF: Hệ số tổn hao; T=8760h/yr; cE: Giá một đơn vị điện($/kWh) Q: Công suất phản kháng trước bù (kVAr); V: Điện áp hệ thống (kV) QCL =Q− ( ICCL − ICCH ) ⋅ K ⋅ V 2 dZ 2 ⋅ RT ⋅ ( LsF ⋅ T ) ⋅ cE =0 ⇒ dQCL QCH = ∆QC − QCL CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3. Phân phối dung lượng bù 3.3. Bài toán phân phối dung lượng • Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia 1 Q1 r1 QC1 0 r2 2 Q2 n .. QC2 ∆QC = ∑ QCk = const rn . n k =1 Qn • Hàm chi phí: phí: QCn n  (Qk − QCk ) 2  Z = ∑  K ⋅ ICC ⋅ QCk + 2 ⋅ rk ⋅ ( LsF ⋅ T ) ⋅ cE  ⇒ Min k =1  V  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
∂Z 2.(Qk − QCk ) = K . ICC − 2 ⋅ rk ⋅ ( LsF ⋅ T ) ⋅ cE = 0 ∂QCk V K . ICC .V 2 ⇒ (Qk − QCk ).rk = 2.( LsF .T ).cE K . ICC .V 2 λ Chọn λ = ⇒ Qk − QCk = k =1,n (1) 2.( LsF .T ).cE rk n n 1 Chọn ∑ (Qk − QCk ) = λ ⋅ ∑ ⇒ λ = (Q − ∆QC )Req (2) k =1 k =1 rk Thay (2) vào (1) ta có: −1  1 n (Q − ∆QC ) Trong đó Req =  ∑  QCk = Qk − ⋅R rk eq k =1,n  k =1 rk  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
VD. 1. Mạng hình tia bốn nhánh, tổng dung lượng bù cho mạng là 1200kVAr. Thông số các nhánh như sau: r1 = 0.1Ω; Q1 = 400 kVAr r2 = 0.05Ω ; Q2 = 400 kVAr Xác định Qc1, Qc2, Qc3, Qc4 r3 = 0.06Ω ; Q3 = 500 kVAr r4 = 0.2Ω ; Q4 = 200 kVAr Giải : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1500 kVAr −1  14 Req =  ∑  = 0.0149Ω  k =1 rk  (Q − QC ).Req QC1 = Q1 − r1 = 400 − (1500 − 1200)× 0.0149 = 303kVAr 0.1 Tương tự, QC2 = 406kVAr ; QC3 = 338kVAr ; QC4 = 153kVAr CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3. Phân phối dung lượng bù 3.3. Bài toán phân phối dung lượng • Phân bố dung lượng bù trong mạng liên thông (trục chính)) chính Q(n-1)n: CSPK chạy từ nút n-1 n-1 n đến nút n. QC(n-1)n: Tổng CSPK bù cần Q(n (n--1)n rn phân phối tại nút n. QC(n C(n--1)n Qn QCn QCn = Qn − (Q ( n −1) n − QC ( n −1) n ).Reqn rn Reqn: Điện trở tương đương của phần mạch giữa nút n và các phụ tải phía sau. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
VD. 2. Tổng dung lượng bù là 250kVAr. Thông số đường dây r3 = 0.025 Ω; Q3 = 50 kVAr r2 = 0.012 Ω; Q2 = 250 kVAr Xác địnhQc1, Qc2, Qc3 r12 = 0.004 Ω; Q12 = Q2 + Q3=300 kVAr r1 = 0.008 Ω; Q1 = 100 kVAr Giải : Q = Q1 + Q12 = 350 kVAr Q12; Qb12 1 2 Q3 Req 2 = r2 // r3 = 0.008Ω Q; QC r12 r3 Req1 = r1 //( Req 2 + r12 ) = 0.0048Ω r1 r2 QC3 (Q − QC ).Req1 QC1 = Q1 − r1 Q1 Q2 QC1 QC2 (350 − 250) × 0.0048 = 100 − = 40kVAr 0.008 QC12 = QC − QC1 = 250 − 40 = 210kVAr QC 3 = QC12 − QC 2 = 37kVAr (Q12 − QC12 ).Req 2 (250 − 210) × 0.008 QC 2 = Q2 − = 200 − = 173kVAr r2 0.012 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4. Chọn tụ điện • Theo chuẩn: chuẩn: IEEE Std. 18- 18-2002 • Dung lượng bù bù:: 50- 50-500kVAr 1 QC Vr: Điện áp C= ⋅ 2 2πf Vr QC: Dung lượng 1 đơn vị bù • Sơ đồ nối dây: dây: – Trung áp : Tụ một pha nối dạng tam giác. giác. – Hạ áp áp:: Dùng tụ ba pha. pha. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt