ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LIÊN HỌP DỆT_CHƯƠNG 5 pps

Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
89
CHNG V
Tính toán bù công suất phản kháng
cho mạng điện nhà máy
1. ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng :
Phần lớn các thiết bị sử dụng điện đều tiêu thụ cả công suất tác dụng P và
công suất phản kháng Q. Các thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng là : Các
động cơ không đồng bộ, các máy biến áp và đ-ờng dây trên không, điện
kháng và các thiết bị khác trong đó các động cơ không đồng bộ tiêu thụ
khoảng 60 đến 65 % tổng công suất phản kháng của mạng điện; các máy biến
áp tiêu thụ khoảng 20 đến 25 % tổng công suất phản kháng của mạng ; còn lại
thiết bị khác tiêu thụ chỉ khoảng 10% tổng công suất cả mạng.
Nh- vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là những thiết bị tiêu
thụ công suất phản kháng nhiều nhất. công suất tác dụng P là công suất đ-ợc
biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện, còn công suất
phản kháng Q là công suất dùng để từ hoá lõi thép trong các máy điện xoay
chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa
các hộ dùng điện và nguồn phát điện là quá trình dao động không tiêu tốn cho
nên công suất phản kháng cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ
nguồn phát điện mà có thể lấy ngay gần hoặc tại nơi tiêu thụ công suất phản
kháng nh- tụ điện , máy bù đồng bộ. Việc làm nh- vậy là bù công suất phản
kháng. Khi bù công suất phản kháng thì l-ợng công suất phản kháng trên
đ-ờng dây truyền tải sẽ giảm xuống do đó góc sẽ giảm xuống và kết quả là
cos tăng lên dẫn đến những hiệu quả nh- sau:
- Giảm đ-ợc tổn thất công suất trong mạng điện
- Giảm đ-ợc tổn thất điện áp trong mạng điện
- Giảm đ-ợc tổn thất điện năng trong mạng điện và tăng khả năng truyền tải
của đ-ờng dây và máy biến áp.
Qua phân tích trên ta thấy việc bù công suất phản kháng là việc làm cần

thiết, song để làm đ-ợc thì ta phải tốn kém chi phí cho việc mua sắm thiết bị
và chi phí vận hành. Vì vậy quyết định ph-ơng án bù phải dựa trên cơ sở tính
toán và so sánh kinh tế kỹ thuật.
Đối với nhà máy thì việc bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số
cos là chỉ tiêu đánh giá nhà máy có sử dụng điện hợp lý và tiết kiệm hay
không, do vậy nhà n-ớc đã ban hành chính sách để khuyến khích các nhà
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
90
máy, xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số cos, theo qui định của công ty điện
lực là từ 0,85 đến 0,95.
2. Xác định tổng công suất phản kháng cần bù của toàn nhà máy (Q
bù
)
- Theo kết quả tính toán ở mục 3-1 ch-ơng II ta có :
Cos
NM
=0,798
- Nh- vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số
cos. Mục tiêu đạt đ-ợc hệ số cos của nhà máy là 0,85
- L-ợng công suất phản kháng cần bù thêm đ-ợc tính theo công thức
Q
B
= P
ttNM
*(tg
1
-tg
2
) ; KVAR (5-1)

Trong đó :
Q
B
là l-ợng công suất phản kháng cần bù; KVAR
P
ttNM
là công suất tác dụng tính toán cuả nhà máy ; KW
tg
1
là t-ơng ứng với cos
1
tr-ớc khi bù
tg
2
là t-ơng ứng với cos
2
sau khi bù
Cos
1
= 0,798 -> tg
1
= 0,755
Cos
1
= 0,85 -> tg
2
= 0,62
- thay các giá trị : tg
1
= 0,755; tg

2
= 0,62; P
ttNM
= 3540 KW (Kết quả mục 3-
1 ch-ơng II) vào công thức (5-1) ta đ-ợc
Q
B
= 3540*( 0,755 0,62) = 478 KVAR
3. Lựa chọn vị trí đặt thiết bị bù:
Vị trí đặt thiết bị bù có thể đ-ợc đặt ở phía điện áp cao hoặc ở phía điện
áp thấp, song việc bố trí thiết bị bù phải làm sao cho chi phí là nhỏ nhất. Vì
nhà máy chỉ cần bù với dung l-ợng 478 KVAR < 5000 KVAR nên ta không
dùng loại máy bù để tiết kiệm kinh phí lắp đặt và vận hành mà chỉ dùng tụ
điện để thực hiện việc bù công suất phản kháng.
a/ Nếu tụ điện đ-ợc lắp đặt ở phía điện áp cao:
Tụ điện đ-ợc đặt tập trung tại thanh cái của trạm biến áp trung gian hoặc
trạm phân phối.
- -u điểm : Do đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành dễ dàng và có khả
năng thực hiện tự động hoá điều chỉnh dung l-ợng bù, tận dụng đ-ợc hết khả
năng của tụ điện.
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
91
- Nh-ợc điểm : Không bù đ-ợc công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp do
đó không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.
b/ Nếu tụ điện đặt lắp đặt ở phía điện áp thấp:
* Khi đặt ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân x-ởng:
- Ưu điểm là dễ theo dõi, vận hành và tự động hoá để điều chỉnh dung l-ợng
bù.
- Nh-ợc điểm là không giảm đ-ợc tổn thất trong mạng phân x-ởng.

* Khi đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực hoặc đ-ờng dây chính trong
phân x-ởng sản xuất:
- Ưu điểm : Giảm đ-ợc tổn thất trong cả mạng điện áp cao lẫn điện áp thấp
- Nh-ợc điểm : Hiệu suất sử dụng không cao do khi thiết bị điện nghỉ làm
việc thì tụ điện cũng nghỉ theo
c/ Chọn vị trí đặt tụ điện
- Qua việc phân tích đánh giá -u nh-ợc điểm của các ph-ơng án đặt thiết bị
bù công suất phản kháng cho nhà máy đã đ-ợc trình bày ở phần trên ta thấy
nhà máy liên hợp dệt có một số đặc điểm sau:
+ Nhà máy không có động cơ không đồng bộ công suất lớn
+ Sản phẩm của nhà máy là loại bông , lanh, xơ rất dễ cháy
+ Thiếu các thông tin cụ thể về mạng điện của các phân x-ởng sản xuất
+ Thiếu thông tin cụ thể về mức chênh lệch giá tiền đầu t- cho 1 KVAR thiết
bị bù ở các cấp điện áp.
- Với những đặc điểm nêu trên và qua kinh nghiệm của các cán bộ quản lý,
vận hành các thiết bị điện tại các nhà máy, xí nghiệp thì ph-ơng án hợp lý
nhất để đặt thiết bị bù cho nhà máy liên hợp dệt là đặt tại thanh cái hạ áp của
các trạm biến áp phân x-ởng và sử dụng thiết bị bù là tụ điện tĩnh.
4. Phân phối dung l-ợng bù:
a/ Sơ đồ vị trí đặt thiết bị bù
b/ Tính toán dung l-ợng bù cho từng mạch
S
tti
Q
bi
BATT

Q
bi
BAPX

i
35KV 10KV
0,4KV
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
92
Sơ đồ thay thế:
* Công thức tính toán :
Q
bi
=Q
i
- (Q

NM
- Q
b

) * R
tđ
/R
i
; (5-2)
Trong đó:
Q
bi
là công suất phản kháng cần bù của nhánh i; KVAR
Q
i
là công suất phản kháng tính toán của nhánh i; KVAR

Q

NM
là tổng công suất phản kháng của nhà máy ; KVAR
R
tđ
là điện trở t-ơng đ-ơng của toàn mạng điện ;
R
i
là điện trở của nhánh thứ i ( i =15)
R
i
= (R
tđci
+ R'
tđTi
) ; ; (5-4)
Với R
tđTi
là điện trở t-ơng đ-ơng của nhánh i
R'
tđTi
là điện trở t-ơng đ-ơng của trạm biến áp phân x-ởng thứ i đã
đ-ợc qui về cấp điện áp 10 KV
- Tính điện trở của các nhánh :
+ Tính cho nhánh 1 ( trạm T1)
Nhánh 1 có : R
c1
= 0,0755
R

T1
= 0,0021
* Vì nhánh 1 có 2 đ-ờng cáp nên : R
tđc1
= R
c
/2
R
Ti
đ-ợc qui đổi về cấp điện áp 10 KV theo công thức:
Trong đó: U
đmc
là điện áp định mức phía cao áp; KV
U
đmH
là điện áp định mức phía hạ áp; KV
* áp dụng công thức (5-5) ta đ-ợc :
10KV R
ci
R
Bi
0,4KV
Q
i
-
Q
Bi

Q
B

;
R
1
R
1
R
1
R
1
R
1
R
1
54321
td










(5
-
3)
Kết quả bảng (4
-

1) và (4
-
2) ch-ơng 4
;*R
2
2
'









dmH
dmc
TiTi
U
U
R
(5
-
5)
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
93
R'
T1

= 0,0021*10
2
/0,4
2
= 1,3
* Vì trạm có 2 máy BA cho nên : R
tđT1
= R'
T1
/2
* áp dụng công thức (5-4) ta có
+ Tính điện trở cho các nhánh còn lại : Bằng các trình tự tính toán giống nh-
với nhánh 1 ta đ-ợc kết quả tính ghi trong bảng sau:
Bảng (5-1)
Tên Số l-ợng Số l-ợng & R
ci
; R'
Ti
; R
tđci
; R
tđTi
; R
i
;
nhánh cáp dung l-ợng máy

1 2 2x1000KVA 0,0755 1,3 0,03775 0,65 0,68775
2 2 2x1000KVA 0,0348 1,3 0,0174 0,65 0,6674
3 2 2x1000KVA 0,0561 1,3 0,02805 0,65 0,67805

4 2 2x500KVA 0,2645 2,8 0,13225 1,4 1,53225
5 1 1x315KVA 0,1208 4,0878 0,1208 4,8878 5,0086
- Tính toán điện trở t-ơng đ-ơng toàn mạng
áp dụng công thức ( 5-3) ta đ-ợc
- Tính toán công suất phản kháng tính toán của từng nhánh:
+ Công thức tính toán :
Q
i
= S
ttTi
* sin
tbi
; (5-6)
Trong đó : S
ttTi
là công suất tính toán của trạm thứ i ; KVA
sin
tbi
t-ơng ứng với cos
tbi
của trạm thứ i
*S
ttTi
và cos
tbi
đ-ợc lấy từ bảng (3-20) ch-ơng III
+ Công suất phản kháng của từng nhánh
áp dụng công thức (5-6) với các số liệu từ bảng (3-29) ch-ơng III ta đ-ợc :
cos
tb1

=cos
tb2
=cos
tb3
=0,8 => sin
tb1
=sin
tb2
=sin
tb3
=0,6
Q
1
=Q
2
=1447 * 0,6 = 868,2 KVAR
Q
3
=1408 * 0,6 = 844,8 KVAR
cos
tb4
=0,679 => sin
tb4
=0,734

68775,0
2
3,10755,0
22
1
'
1
1
T
c
R
R
R









18941,0
0086,5
1

53225,1
1
67805,0
1
6674,0
1
68775,0
1
1
td
R
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
94
Q
4
= 590*0,734 = 433,1 KVAR
cos
tb5
=0,0,81 => sin
tb5
=0,586
Q
5
=293*0,586 = 171,7 KVAR
- Tổng công suất phản kháng của nhà máylà:
Q

NM
=Q

i
= 868,2+868,2+844,8+433,1+171,7=3186KVAR

Tính l-ợng công suất phản kháng cần bù cho nhánh 1 (Q
b1
):
- Nhánh 5 có : R
1
=0,68775 ; (kết quả bảng 5-1)
Q
1
=868,2 KVAR; (theo tính toán phần trên)
- áp dụng công thức (5-2) ta đ-ợc :
Q
b1
= 868,2 - (3186 - 478) *0,18941/0,68775 = 122,4 KVAR
* Tính l-ợng công suất phản kháng cần bù cho các nhánh còn lại : cũng bằng
trình tự và ph-ơng pháp tính giống nh- cho nhánh 1 ta đ-ợc các kết quả ghi
trong bảng nh- sau:
Bảng (5-2)
Tên nhánh Q
i
;KVAR
Q

NM
;KVAR Q
bNM
; KVAR
Q

bi
; KVAR
Trạm BATT-T1 868,2 3186 478 122,4
Trạm BATT-T2 868,2 3186 478 99,7
Trạm BATT-T3 844,8 3186 478 88,3
Trạm BATT-T4 433,1 3186 478 98,3
Trạm BATT-T5 171,7 3186 478 69,3
5. Chọn kiểu loại tụ bù và dung l-ợng tụ bù:
- Theo kết quả tính toán bảng 5-2 ta chọn dung l-ợng tụ cho các nhánh :
+ Với nhánh có 2 đ-ờng cáp và 2 máy biến áp thì dung l-ợng bù của nhánh
đ-ợc chia đều sang hai thanh cái hạ áp của trạm
+ Nhánh có 1 đ-ờng cáp và một máy biến áp thì dung l-ợng bù của nhánh đặt
tập trung trên thanh cái hạ áp của trạm.
- Tra bảng 2- 69 tang 164 " Giáo trình cung cấp điện"tập II ta đ-ợc các loại tụ
và dung l-ợng của tụ bù ghi trong bảng sau:
Đồ án Tốt nghiệp
Phạm Ngọc Vĩnh - Khoa tại chức HTĐ - ĐHBK
95
Bảng (5-3)
Đặt tại
trạm
Loại tụ bù Kiểu chế
tạo
Số l-ợng Q
tụ
;
KVAR
Q
tụ
;

KVAR
Q
btti
;
KVAR
T1 KM2-0,38
KM2-0,38
KM1-0,38
3 fa
3 fa
3 fa
2
2
2
30
21
10,5
60
42
21
122,4
T2 KM2-0,38 3 fa 4 25 100 99,7
T3 KM2-0,38
KM1-0,38
3 fa
3 fa
2
2
30
15

60
30 88,3
T4 KM2-0,38 3 fa 4 25 100 98,3
T5 KM2-0,38
KM 0,38
3 fa
3 fa
2
1
30
10
60
10
69,3
Tổng 21 483 478
6. Sơ đồ đấu dây của tụ bù phía hạ thế của trạm biến áp phân x-ởng
380V
ATM
BI
Đ