tiết kiệm điện năng nâng cao hệ số công suất

Chơng9

Tiếtkiệmđiệnnăng
nângcaohệsốcôngsuất
coscủamạngđiện

9-1Kháiniệmchung

Các biện pháp hạn chế các nguyên nhân gây ra
tăng tổn thất điện năng là:

- áp dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất.

- Sử dụng hợp lí các thiết bị điện.

- Giảm công suất phản kháng truyền tải trên đ
ờng dây và máy biến áp bằng các thiết bị bù.


- Nâng cao điện áp định mức cũng nh điện áp vận
hành của mạng điện.

- Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lí nhất cho mạng
điện.

- Kiểm tra th ờng xuyên tổn thất điện năng trong
mạng điện và cos trong các xí nghiệp

9-2 ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất

cos

Nâng cao hệ số công suất cos là một trong các
biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng

1. Giảm tổn thất công suất P trong mạng điện.

2. Giảm đ ợc tổn thất điện áp U trong mạng.

3. Tăng đ ợc khả năng truyền tải của đ ờng dây và
máy biến áp.


9-3 các Khái niệm về hệ số công suất cos

1. Hệ số công suất tức thời.

2. Hệ số công suất trung bình

3. Hệ số công suất tự nhiên.

9-4 Nâng cao hệ số công suất cos
bằng ph ơng pháp tự nhiên

1. Chọn đúng công suất động cơ không đồng bộ
truyền động cho các máy công cụ.

2. Thay động cơ chạy non tải bằng động cơ có
công suất nhỏ hơn.
)

P
Q
arctg(CosCos
tb
tb
=
(*)


3. Giảm điện áp của những động cơ làm việc non
tải.

4. Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải.

5. Đề cao chất l ợng, sửa chữa động cơ.

6. Vận hành máy biến áp hợp lý

7. Dùng động cơ đồng bộ thay động cơ không
đồng bộ

8. Cải tiến qui trình công nghệ để các thiết bị điện
làm việc ở chế độ hợp lý nhất

9-5 Nâng cao hệ số công suất cos bằng ph ơng
pháp nhân tạo

I. Các loại thiết bị bù

1. Máy bù đồng bộ

2. Tụ điện tĩnh


3. Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn đ ợc
đồng bộ hoá

II. Đ ơng l ợng kinh tế của công suất phản kháng, K
kt

Đ ơng l ợng kinh tế của công suất phản kháng kkt là
l ợng tổn thất công suất tác dụng giảm đ ợc khi
giảm đi 1 kVAr công suất phản kháng truyền tải
trong mạng.

Nếu truyền tải một l ợng công suất S trên đ ờng dây
3 pha, l ợng tổn thất công suất tác dụng (khi ch a có
thiết bị bù) sẽ là:
)Q(1)P(1
2
2
2
2
2
2
1
PPR.
U
Q
R.

U
P
R.
U3
S
3RI3P +=+=






==
(*)


L ợng tổn hao công suất tác dụng đ ợc giảm bớt là:
R.
U
)QQ(
R.
U
P
P
2
2
bu
2
2
2

+=
(*)
R.
U
)QQ2.(Q
PPP
2
bubu
21

==
(*)
Theo định nghĩa:
kVAr/kW
Q
Q
2
U
R.Q
R.
U
QQ2
Q
P
k
bu
22
bu
bu

kt






=

=

=
(9-5)
bukt
Q.kP =
(9-6)


III. Tính toán dung l ợng bù

1. Tính dung l ợng bù theo điều kiện tổn thất công
suất tác dụng trên đ ờng dây là nhỏ nhất

bản thân thiết bị bù cũng tiêu thụ một l ợng công
suất tác dụng, do đó l ợng công suất tác dụng trên
chỉ giảm đ ợc:

Muốn tìm Qbù tối u ta đạo hàm ph ơng trình (9-7)
theo Qbù và cho bằng khô
bububuktbu

'
Q.kQ.kPPP ==
(*)
( )
bububu
2
bu
'
Q.kQQ.2
U
R.Q
P =
(9-7)


Qbï tèi u =
[ ]
0kQ.
U
R
)Q2Q2(
U
R
Q
P
bubu
2
bu
2
bu

'
=−−−=
∂
∆∂∂
bu
2
bu
2
kQ.
U
R.2
Q.
U
R.2
−=⇒
bu
2
bu
2
2
bu
k.
R.2
U
QkQ.
U
R.2
.
R.2
U

Q −=






−=⇒
bu
2
2
bu
k.
R2
U
Q
R2
U.kQR2
−=
−
(9-8)








−

kt
bu
k
k
1Q
(9-9)
Qbï tèi u =


2. TÝnh dung l îng bï theo hÖ sè c«ng suÊt cosϕ.

Qbï = P.(tg 1 - tg 2 ).α kVAr (9-10)

3. TÝnh dung l îng bï kinh tÕ

IV. Ph©n phèi dung l îng bï trong m¹ng ®iÖn.

1. VÞ trÝ ®Æt thiÕt bÞ bï.

a) Tô ®iÖn ®iÖn ¸p cao (6-10) kV:

b) Tô ®iÖn ®iÖn ¸p thÊp (0,4) kV :

2. Ph©n phèi dung l îng bï trong m¹ng h×nh tia.



Q
Q
bï

r
1
r
2
r
3
Q
1
Q
2
Q
3
Q
bï1
Q
bï2
Q
bï3
H×nh 9-2. Bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng
trong m¹ng h×nh tia
3
2
dm
2
3bu3
2
2
2
2bu2
1

2
dm
2
1bu1
r.
U
)QQ(
r.
U
)QQ(
r.
U
)QQ(
P
dm
−
+
−
+
−
=∆
(*)


Qbu1 + Qbu2 + Qbu3 = Qbu∑ (*)
3
2
dm
2
2bu1bubu3

2
2
2
2bu2
1
2
dm
2
1bu1
r.
U
)QQQQ(
r.
U
)QQ(
r.
U
)QQ(
P
dm
++−
+
−
+
−
=∆
∑
(*)
§iÒu kiÖn tèi u lµ:
0r).QQQQ(2r).QQ(2

Q
P
0r).QQQQ(2r).QQ(2
Q
P
32bu1bubu322bu2
2bu
32bu1bubu311bu1
1bu
=++−+−−=
∂
∆∂
=++−+−−=
∂
∆∂
∑
∑
(*)
22bu211bu1
r).QQ(r).QQ( −=−
Tõ biÓu thøc trªn ta thÊy:
(*)
T ¬ng tù ta cã:
33bu311bu1
r).QQ(r).QQ( −=−


Do ®ã:
1bu
3

1
1
3
1
31bu1
3
1
33bu
1bu
2
1
1
2
1
21bu1
2
1
22bu
Q
r
r
Q
r
r
Q)QQ(
r
r
QQ
Q
r

r
Q
r
r
Q)QQ(
r
r
QQ
+−=−−=
+−=−−=
ThÕ vµo ph ¬ng tr×nh * ta cã:
td
1
bu
11bu
322
11bu
322
11bu
bu
322
11
322
11bu
bu1
3
1
1
2
1

1321
3
1
2
1
1bu
bu1bu
3
1
1
3
1
31bu
2
1
1
2
1
21bu
r.
r
)QQ(
QQ
)
r
1
r
1
r
1

(r.QQQ)
r
1
r
1
r
1
(r.Q
Q)
r
1
r
1
r
1
(r.QQ)
r
1
r
1
r
1
(r.Q
Q)Q
r
r
Q
r
r
Q()QQQ()

r
r
r
r
1(Q
QQ
r
r
Q
r
r
QQ
r
r
Q
r
r
QQ
∑∑
∑∑
∑∑
∑
∑
−
−=
+++−=++
=++−+++
=−−−++++++
=+−++−+
(*)


3. Ph©n phèi l îng bï trong m¹ng ph©n nh¸nh.
1 3
2
Q
2
Q
bï
2
r
2
Q
Q
bï
r
12
r
23
r
3
r
4
Q
bï
23
Q
12
r
1

Q
1

Q
bï 1
Q
bï 3

Q
3
Q
4

Q
bï 4
H×nh 9-4. S¬ ®å ph©n bè dung l îng bï
theo m¹ng ph©n nh¸nh
tdn
n
n ,bun,
nbun
r.
r
)QQ(
QQ
∑∑
−
−=
(*)

4. Phân phối l ợng bù trong mạng phân nhánh
không có đ ờng dây rẽ.

5. Phân phối dung l ợng bù phía sơ cấp và thứ cấp
máy biến áp phân x ởng.
A
B
C
I
d
U
d
U
f
I
f
Hinh 9-7.Sơ đồ tụ
bù
đấu hinh tam giác
V. Cách nối dây của tụ điện.
1. Tụ điện nối theo hình tam giác .
Công suất phản kháng của tụ phát ra
là:
c
d
dff
X
U
.U3I.U.3 =

Qbù =
fC2
1
C
1
X
c

=

=
Với:


Do đó:
fC2.U.3
d
2

Q
bù
=
(VAr) (9-18)
Từ biểu thức (9-18) ta tính đ ợc dung l ợng của tụ:
f 2.U.3
Q
C
2
d
bu

=
(Fara) (9-19)
A
B
C
I
d
U
d
U
f
I
f
Hinh 9-7. Sơ đồ tụ bù đấu
hình sao
2. Tụ điện nối theo hinh sao: Y
Công suất phản kháng của tụ phát ra
là:
Q
bù
=
d
2
c
dd
ff
U.C.f 2
X.3
U

.
3
U
.3I.U.3 ==
(7-20)


Dung l îng cña tô:

; (Fara) (9-21)

VI. S¬ ®å nèi d©y vµ ®iÖn trë phãng ®iÖn.
2
d
bu
U.f 2
Q
C
π
=

Hình 9-9.
a) Thiết bị đóng cắt cho nhóm tụ điện này
có thể là máy cắt
b) Có máy cắt phụ tải, kèm theo cầu chì
BI
B
U
a)
(6-10) kV

BI
B
U
b)
(6-10) kV

H×nh 9-10. S¬ ®å nèi d©y cña tô
®iÖn ®iÖn ¸p cao
(6-10) kV
BI
§Õn ®éng
c¬ hoÆc
MBA
(6-10) kV
BI
§Õn ®éng
c¬ hoÆc
MBA

H×nh 9-11. S¬ ®å nèi day tô ®iÖn
®iÖn ¸p thÊp
(380-660) V (380-660) V
AB
(380-660) V
K


VII. VËn hµnh tô ®iÖn.