intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hệ thống cung cấp điện: Chương 9 - Bạch Quốc Khánh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ thống cung cấp điện: Chương 9 - Bù công suất phản kháng, nâng cao cos phụ tải" được biên soạn với các nội dung chính sau: Nhu cầu công suất phản kháng; Các biện pháp nâng cao cosPHI; Phân phối dung lượng bù công suất phản kháng; Tụ bù công suất phản kháng. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống cung cấp điện: Chương 9 - Bạch Quốc Khánh

  1. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 EE-3425 Hệ Thống Cung Cấp Điện Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos phụ tải PGS.TS. Bạch Quốc Khánh Bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách Khoa Hà Nội 1 Nội dung Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 1. Giới thiệu chung EE3425 - Hệ thống cung cấp điện 2. Các biện pháp nâng cao cosPHI 3. Phân phối dung lượng bù CSPK 4. Tụ bù CSPK Bạch quốc Khánh 2 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 1
  2. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 1. Giới thiệu chung Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos  Nhu cầu công suất phản kháng:  Động cơ: Từ hóa, điện năng  cơ năng  Máy biến áp: Từ hóa, điện năng  điện năng EE3425 - Hệ thống cung cấp điện  Đường dây tải điện: Tự cảm, hỗ cảm.  Thiết bị khác: Đèn huỳnh quang, các quá trình hồ quang điện, kháng điện... Bạch quốc Khánh Phụ tải CSPK của HTĐ 1 3 1. Giới thiệu chung Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos  Hệ số công suất: Q P P EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Q (VAr) cosφ = = ≤1 S S P +Q P θ Cos  càng lớn, Q0 và PS P (W)  Hệ số công suất phụ tải: cost P cosφ = P +Q Cos  tăng  Qt từ HTĐ đến phụ tải càng giảm HTĐ Bạch quốc Khánh Phụ tải Pt , Qt 2 4 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 2
  3. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 1. Giới thiệu chung Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos  Ý nghĩa của việc nâng cao cos phụ tải:  Giảm áp lực phát Q của các nguồn điện EE3425 - Hệ thống cung cấp điện  Giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên HTĐ P P(R + X. tanφ) ∆P = R ∆U = U cosφ U  Tăng khả năng tải công suất tác dụng P= 3U. I −Q  Tránh quá tải lưới điện, trì hoãn đầu tư cho phát triển lưới điện. Bạch quốc Khánh 3 5 1. Giới thiệu chung Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos  Các định nghĩa cos phụ tải: AP AQ  Hệ số cos tức thời BI EE3425 - Hệ thống cung cấp điện kWh kVArh  Hệ số cos trung bình P A cosφ = = BU P +Q A +A Qt A A  Hệ số cos tự nhiên: cos trung P = ;Q = bình của phụ tải khi chưa bù CSPK T T Bạch quốc Khánh 2 6 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 3
  4. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 2. Các biện pháp nâng cao cos Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 2.1. Nâng cao cos tự nhiên  Đối với động cơ  Hạn chế động cơ chạy không tải EE3425 - Hệ thống cung cấp điện ‒ Hợp lý hóa quy trình mang tải động cơ để động cơ có thời gian chạy đầy tải lớn nhất. ‒ Đặt thiết bị hạn chế thời gian làm việc không tải.  Thay động cơ KĐB làm việc non tải bằng các động cơ KĐB có công suất nhỏ phù hợp hơn.  Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho các động cơ KĐB đối với những ứng dụng ít phải điều chỉnh tốc độ (máy nén khí, bơm nước…)  Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ. Bạch quốc Khánh  Đối với máy biến áp  Thay MBA vận hành non tải bằng các MBA có công suất nhỏ hơn. 4 7 2. Các biện pháp nâng cao cos Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 2.2. Bù CSPK  Yêu cầu dung lượng bù CSPK:  Trước bù: Q = Q = P × tanφ EE3425 - Hệ thống cung cấp điện  Sau bù: Q = Q − Q = P × tanφ Q = P × (tanφ − tanφ ) cosyc S Qb HTĐ S’ Q Pt, Qt tn Q’ yc Bạch quốc Khánh Pt, Q’=Qt - Qb Qb Pt 5 8 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 4
  5. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9  Các thiết bị bù CSPK: Các thiết bị bù CSPK Ưu điểm Nhược điểm  Tụ điện:  Vốn đầu tư thấp, ‒ Nhậy cảm với dao động điện Dùng trong các lưới điện  Kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, áp vì Qc = C.U2 áp định mức đến 35kV,  Tổn thất CS thiết bị bù thấp, ‒ Quá áp trên 10  hỏng. với dung lượng bù không  Hiệu suất sử dụng cao, điều ‒ Tuổi thọ thấp (8-10 năm) EE3425 - Hệ thống cung cấp điện lớn (Qb < 5000kVAr) chỉnh dung lượng bù tương ‒ Đóng tụ  Dòng điện xung, đối linh hoạt. Cắt tụ  tồn tại điện áp dư.  Thiết bị bù tĩnh:  Có thể thu phát CSPK ‒ Vốn đầu tư rất lớn SVC, STATCOM  Điều chỉnh điện áp. ‒ Vận hành phức tạp Dùng đề nâng cao CLĐN  Nâng cao CLĐN ‒ Sinh sóng hài  Máy bù đồng bộ:  Làm việc được hai chế độ ‒ Vốn đầu tư lớn. Bù tập trung tại các nút (thu và phát CSPK), ‒ Quản lý, vận hành, bảo phụ tải lớn.  Công suất bù không phụ dưỡng và sửa chữa phức tạp thuộc điện áp lưới điện. (do có phần quay). Bạch quốc Khánh  Tuổi thọ cao (20-25 năm) Động cơ KĐB rô to dây Tổn thất CS lớn, khả năng quá tải kém. Chỉ áp dụng khi không có quấn được đồng bộ hóa các loại thiết bị bù trên đây 6 9 3. Phân phối dung lượng bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 3.1. Xây dựng bài toán  Bài toán phân phối tối ưu dung lượng bù CSPK: Z: Hàm chi phi HTCCĐ có đặt bù CSPK Z(Q , Q , … , Q ) ⟹ Min EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Qbi: Dung lượng bù CSPK tại nút i (i=1n) Q =Q trong HTCCĐ Qb: Tổng dung lượng bù CSPK của HTCCĐ  Vị trí đặt bù CSPK cosyc  Bù tập trung: Giảm chi phí quản lý vận hành  Bù phân tán: Giảm tổn HTĐ thất trên HTCCĐ Bạch quốc Khánh Bù Bù tập phân tán trung 7 10 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 5
  6. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 3. Phân phối dung lượng bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 3.2. Phân phối Qb tại TBA  Bài toán phân phối dung lượng bù CSPK phía cao áp và hạ áp trạm biến áp  Giả thiết B EE3425 - Hệ thống cung cấp điện D Q ‒ Qb ít ảnh hưởng đến ĐTPT ‒ Tổng Qb không đổi. QbC QbH Q +Q =Q Q - Qb Q - QbH Q  Chi phí tính toán hàng năm Rd RB QbC QbH Z = Z + Z ⟹ Min Bạch quốc Khánh 8 11 Z = k +k . [Q V +Q V ] Q−Q Q−Q Z = R + R .τ .α U U EE3425 - Hệ thống cung cấp điện kvh : Hệ số vận hành, ktc: Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn VC, VH: Suất đầu tư cho thiết bị bù phía cao và hạ áp của MBA (đ/kVAr) Rd: Điện trở đường dây; RB: Điện trở MBA b: Thời gian TTCS lớn nhất; A: Giá tổn thất điện năng (đ/kWh) Q: CSPK phụ tải (kVAr); U: Điện áp lưới (kV) V −V . k −k .U Q =Q− 𝜕Z 2. R . τ . α =0⟹ Bạch quốc Khánh 𝜕Q Q =Q −Q 9 12 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 6
  7. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 3. Phân phối dung lượng bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 3.3. Phân phối Qb trong mạng hình tia  Bài toán phân phối dung lượng bù CSPK trong mạng hình tia  Các giả thiết: 1 Q1 EE3425 - Hệ thống cung cấp điện ‒ Các Qbi ít ảnh hưởng đến ĐTPT r1 Qb1 ‒ Tổng Qb không đổi. 0 r2 2 Q2 Q = Q .. Qb2 rn . n  Chi phí tính toán hàng năm Qn Qbn Q −Q Bạch quốc Khánh Z= k +k .V .Q + r .τ .α U = Z(Q , i = 1, n) ⟹ Min 10 13 𝜕Z 2. Q − Q = k +k .V − r .τ .α = 0 𝜕Q U ∀i = 1, n k + k .V ⟹ Q −Q .r = U = const τ .α EE3425 - Hệ thống cung cấp điện k + k .V C Đặt C = U ⟹Q −Q = (1) τ .α r ∀i = 1, n Cộng n phương trình ta có 1 1 Q − Q = Q − Q = C. =C (2) r Rđ Rút C từ (2) và thay vào (1) suy ra: 1 R đ = r Bạch quốc Khánh Q − Q .R đ Q =Q − r ∀i = 1, n 11 14 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 7
  8. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 3. Phân phối dung lượng bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 3.3. Phân phối Qb trong mạng hình tia 1 Ví dụ 9.1 : Phân bổ Qb = 1200kVAr vào mạng Q1 r1 Qb1 r1 = 0,1; Q1 = 400 kVAr EE3425 - Hệ thống cung cấp điện r2 = 0,05; Q2 = 400 kVAr 0 r2 2 r3 = 0,06; Q3 = 500 kVAr Q2 r4 = 0,2; Q4 = 200 kVAr .. Qb2 r4 . Giải 4 Q4 Qb4 Q= Q = 1500kVAr; Rtđ = r1//r2//r3//r4 = 0,0194 Q − Q .R đ 1500 − 1200 . 0,0194 Q =Q − = 400 − = 342kVAr Bạch quốc Khánh r 0,1 Qb2 = 284kVAr; Qb3 = 403kVAr; Qb4 = 171kVAr 12 15  Phân phối Qb trong mạng liên thông: Kết hợp nhiều bài toán phân phối Qb ; ; trong các mạng hình tia. Q -Q 23 b23 r3 = 0,024; Q3 = 50 kVAr Q - Qb N 0 3 Q3 Ví dụ 9.2 r2 = 0,012; Q2 = 200 kVAr r0 r3 r0 = 0,004; Q23 = Q2 + Q3 = 250 kVAr r1 r2 Qb3 r1 = 0,008; Q1 = 100 kVAr Qb = 250kVAr; Q = Q1 + Q23 = 350 kVAr 1 2 EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Xác định Qb1, Qb2, Qb3 ? Q1 Qb1 Q2 Qb2 Rtđ23 = r2 // r3 = 0,008; R023 = Rtđ23 + r0 = 0,012  Rtđ123 = r1 // R023 = 0,0048 Q = 350kVAr R023 Q23 = 250kVAr r2 Q2 = 200kVAr Q −Q .R Qb = 250kVAr Qb23 = 210kVAr Qb2 = 173kVAr đ Q =Q − r3 r r1 350 − 250 . 0,0048 Q1 = 100kVAr Q3 = 50kVAr = 100 − = 40kVAr Qb1 = 40kVAr Qb3 = 37kVAr 0,008 Qb23  Qb – Qb1 = 250 – 40  210kVAr Bạch quốc Khánh Q −Q .R đ 250 − 210 . 0,008 Q =Q − = 200 − = 173kVAr r 0,012 Q −Q .R đ 250 − 210 . 0,008 Q =Q − = 50 − = 37kVAr r 0,024 16 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 8
  9. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.1. Kết cấu và đấu nối  Kết cấu tụ điện EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Bạch quốc Khánh Sao nối đất Sao cách đất Tam giác 14 17 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.1. Kết cấu và đấu nối  Tụ điện 3 pha đấu sao / tam giác: Đấu nối tụ  Y EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Điện áp tụ Điện áp dây  Tăng chi Điện áp pha  Chi phí cách điện điện phí cách điện thấp Công suất Q = ω. C. 𝑈 Q = ω. C. 𝑈 kVAr tụ điện = ω. C. 3. 𝑈 Phụ tải không Không ảnh hưởng  KĐX điện áp pha  Qb không đối xứng đều  Tăng mất đối xứng Ngắn mạch tụ Không gây quá áp Quá tải tụ (quá áp) hai pha còn lại điện Bạch quốc Khánh Áp dụng Lưới điện Uđm  2400V Lưới điện Uđm > 2400V (IEEE1036) 15 18 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 9
  10. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.1. Kết cấu và đấu nối  Tụ điện 3 pha đấu sao nối đất / sao cách đất: Y0 Y EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Ưu điểm  Tránh quá điện áp trung tính  Giảm sóng hài bậc 3n, dòng thứ  Tạo mạch lọc sóng hài không và dòng phóng khi có ngắn mạch chạm đât.  Giảm điện áp phục hồi đối với thiết bị đóng cắt (máy cắt)  Tránh dòng inrush xuất hiện trong hệ thống nối đất trạm Nhược  Tăng nhiễu các đường dây viễn  Quá điện áp trung tính khi có điểm thông do sóng hài quá điện áp sét.  Sóng hài và dòng inrush có thể  Quá điện áp lớn trên 2 pha còn làm bảo vệ mất chọn lọc lại khi ngắn mạch tụ 1 pha Dòng inrush trong mạch nối đất Bạch quốc Khánh  trạm gây hư hỏng BI đo lường Áp dụng  Cho lưới trung tính nối đất  Cho lưới trung tính cách đất 16 19 4. Tụ bù CSPK 4.2. Dòng điện xung kích  Đóng 1 tụ điện vào lưới  Im: Dòng điện đóng tụ (inrush current) di 1 EE3425 - Hệ thống cung cấp điện u t = L +L + idt dt C ⟹ i t = I . sin(2πf t) C Uđ C Tắt dần nếu I =U × ≈ 2× × xét R của mạch L +L 3 L  fo: Tần số dao động tự nhiên: 1 S f = =f 2π L . C Q Bạch quốc Khánh Uđ SN: Công suất ngắn mạch của HTĐ tại PCC: S = 2πf. L Q: Công suất bù của bộ tụ, Q = 2πf. C. Uđ 17 20 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 10
  11. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.2. Dòng điện xung kích  Đóng 1 tụ điện vào lưới  So sánh Im với dòng điện định mức của bộ tụ: EE3425 - Hệ thống cung cấp điện I 1 2. S ⟹ = 2× = Iđ . L .C 𝑄 Uđ Iđ . = ω. C. 3 Ví dụ 9.3 : Đóng tụ bù cố định 250kVAr với Uđm = 6kV vào lưới có công suất ngắn mạch tại điểm đóng tụ là SN = 250MVA. I 2. S 2.250. 10 Ta có: = = = 44,7(lần) Iđ . Q 250 Bạch quốc Khánh S 250. 10 f =f× = 50 × = 1582(Hz) Q 250 18 21  Đóng tụ điện thứ n+1 vào lưới khi đã nối n tụ điện  Dòng điện đóng tụ 2 n C I = × Uđ × 3 n+1 L EE3425 - Hệ thống cung cấp điện I n f ⟹ = 2× × Iđ . n+1 f 1  Trong đó tần số dao động tự nhiên: f = 2π L. C Ví dụ 9.4 : Đóng bộ tụ thứ 3 của một tủ gồm 3 bộ tụ bù 350kVAr mỗi bộ vào lưới 6kV. Với dây dẫn từng bộ dài 5m, Lo = 0,5H/m. Q 1 C= = 30,9(μF) f = = 18117 Hz ω. Uđ 2π L. C Bạch quốc Khánh I 2 18117 L = 𝑙. 𝐿 = 2,5 (μH) ⟹ = 2× × = 342(lần) Iđ . 3 50 19 22 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 11
  12. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.2. Dòng điện xung kích  Hạn chế dòng điện xung kích khi đóng tụ điện vào lưới  Đối với tụ hạ áp: Sử dụng mạch tiếp điểm phụ nối với điện trở hạn chế R, ghép kèm với công tác tơ đóng cắt mạch nối tụ. EE3425 - Hệ thống cung cấp điện  Đối với tủ trung áp: Sử dụng điện kháng ghép nối tiếp với tụ điện. Cuộn kháng hạn chế Điện trở hạn chế Bạch quốc Khánh Contactor hạ áp với Điện kháng hạn chế ghép trực tiếp với điện trở hạn chế mạch tụ điện trung áp 20 23 4. Tụ bù CSPK Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos 4.3. Nguyên tắc điều khiển đóng cắt tụ điện  Theo thời gian  Theo dòng điện EE3425 - Hệ thống cung cấp điện  Theo điện áp  Theo chiều CSPK BI A V MC MC Điều KĐT KĐT Phụ tải khiển Bạch quốc Khánh … Tụ bù Tụ bù 21 24 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 12
  13. EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP Bản 2021 ĐIỆN - Chương 9 Tài liệu tham khảo Chương 9. Bù CSPK, nâng cao cos [1] A.A.Fedorov, G.V.Xerbinoxki, Sách tra cứu về cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp – Mạng lưới điện công nghiệp, Bản dịch của Bộ môn Hệ thống điện, Trường ĐHBK hà Nội, 1988. [2] Ismail Kasikci, Analysis and Design of Low-Power System, An Engineer’s EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Field Guide, Wiley-VCH Verlag GmhB & Co. KGaA, 2004 Bạch quốc Khánh 54 25 EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Bạch quốc Khánh 26 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN 13
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2418 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2