đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho cao ốc, chương 7 docx

CHƯƠNG 7
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
3.1 TỔNG QUAN VỀ GIÁ TRỊ HỆ SỐ CÔNG SUẤT
VÀ BÙ CÔNG SUẤT:
Hệ số công suất cosφ (hoặc P
F
) là tỉ số giữa công
suất tác dụng P(KW) và công suất biểu kiến S(KVA). Hệ
số công suất lớn nhất bằng 1 và hệ số công suất càng lớn
càng có lợi cho ngành điện lẫn khách hàng; vì khi đó P =
S, toàn bộ công suất điện phát ra sẽ được tiêu thụ bởi phụ
tải điện mà không có bất kỳ tổn thất nào.
Cos
φ=
)(
)(
KVAS
KWP
= P
F
(3.1)
Hệ thống điện xoay chiều cung cấp hai dạng năng
lượng:
- Năng lượng tác dụng đo theo đơn vò kilowatt.giờ(kw.h).
Năng lượng này được chuyển sang công cơ học, nhiệt,
ánh sáng,…
- Năng lượng phản kháng. Dạng năng lượng này được
chia làm hai loại:
+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính cảm (máy biến
áp, động cơ điện,…)
+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính dung (điện dung

dây cáp, tụ công suất,…).
Theo thống kê ta có các số liệu sau[3]:
- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 –
65% tổng công suất phản kháng của mạng.
- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25%.
- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bò điện
khác tiêu thụ khoảng 10%.
Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là
hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng
nhất. Công suất tác dụng P là công suất được biến thành
cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện; còn
công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các
máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công.
Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường
dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra Q
(tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ
tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng
. Khi
bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện
và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất
cosφ của mạng được nâng cao, giữa P và Q và góc φ có
quan hệ sau:
φ= arctg
Q
P
(3.2)
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng,
lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc
φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên.
Hệ số công suất cos

φ được nâng lên sẽ đưa đến những
hiệu quả sau đây:
1/ Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện.
2/ Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện.
3/ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy
biến áp.
3.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG
SUẤT COS
φ:
3.3 VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ BÙ:
Việc tính toán đònh mức bù tối ưu cho một mạng đã tồn
tại có thể thực hiện theo những lưu ý sau:
- Tiền điện trước khi đặt tụ bù.
- Tiền điện sau khi đặt tụ bù.
- Các chi phí bao gồm:
+ Mua tụ bù và mạch điều khiển ( contactor, relay, tủ hợp
bộ).
+ Lắp đặt và bảo trì.
+ Tổn thất trong tụ và tổn thất trên dây cáp, máy biến áp
sau khi lắp đặt tụ bù.
Từ những phân tích trên tác giả chọn phương án bù
công suất phản kháng cho công trình.
3.4 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:
Hệ số công suất của công trình trước khi bù: cosφ
1
=0.74.
Tổng công suất tác dụng tính toán của công trình :
P
tt
=1218.446 KW.

Công suất biểu kiến của công trình trước khi bù:
S
1
=1646.54 KVA.
Hệ số công suất của công trình sau khi bù: cos
φ
2
=0.87.
Công suất phản kháng cần phải bù để đạt được
cos
φ
2
=0.87 là:
Q
bù
= P
tt
.(tgφ
1
-tgφ
2
) = 1218.446 x [tg(arcos0.74) –
tg(arcos0.87)]= 420 KVAr.
Vậy Q
bù
= 420 KVAr.
Công suất biểu kiến của công trình sau khi bù:
Ta có công suất phản kháng trước khi bù:
Q
1

= P
tt
.tgφ
1
=1218.446 x tg(arcos0.74) = 1107.48
KVAr.
Công suất phản kháng sau khi bù:
Q
2
= Q
1
– Q
bù
= 1107.48 – 420 = 687.48 KVAr.
Công suất biểu kiến của công trình sau khi bù:
S
2
= 140048.687446.1218
22
2
22
 QP
tt
KVA.
Chọn thiết bò bù là tụ điện bù do Liên Xô (cũ) chế tạo:
8 bộ x 50 KVAr + 1 bộ 20 KVAr
Loại 3:
Loại
tụ
điện

Điện
áp
đònh
mức
U
cđm
(KV
)
Công
suất
đònh
mức
P
đm
(KV
Ar)
Điện
dung
C
(
μF)
Kiểu
chế
tạo
Chiều
cao H
(mm)
KC2-
0.38-
50-

3Y3
0.38
50 1102
Ba
pha
725
KC1-
0.38-
20-
Y1
0.38
20 442
Ba
pha
472
Như vậy sau khi tính toán được lượng công suất phản
kháng cần bù cho tòa nhà, ta có bảng tổng kết sau:
Hệ số công suất của toàn bộ tòa nhà: Cos
φ=0.74.
Tổng công suất tác dụng tính toán P
tt
= 1038.446 KW.
Tổng công suất của tòa nhà: S
∑
= 1403.3 KVA.
Tổng công suất dự phòng: S
dp
=240 KVA (P=180 KW,
cos
φ=0.74).

Tổng công suất tính toán của toàn bộ công trình: P
∑
tt
=
1218.446 KW.
Tổng công suất toàn bộ công trình: S
∑
=1646.54 KVA.
Bù hệ số công suất lên Cos
φ= 0.87 . Q
bù
=420 KVAR.
Công suất toàn bộ công trình sau khi bù: S
saubù
= 1400
KVA.