Bài giảng Cung cấp điện: Chương 8 - ThS. Phùng Đức Bảo Châu

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Chương 8:
TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG
CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSφ
Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo 
Châu


Nội dung
1. Đặt vấn đề
2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất
Cosφ
3. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất Cosφ
4. Tính toán bù công suất phản kháng
5. Phân phối dung lượng bù trong mạng điện
6. Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lượng bù


1. t vn :
Nhu cầu dùng điện ngày một cao ngày
càng phải tận dụng hết các khả năng của các
nhà máy điện. Về mặt sử dụng phải hết
sức tiết kiệm, sử dụng hợp lý TB. điện, giảm
tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất,
phấn đấu để 1 kWh điện năng ngày càng
làm ra nhiều sản phẩm. Toàn bộ hệ thống
CCĐ. có đến 10 15 % năng lượng điện bị
tổn thất qua khâu truyền tải và phân phối,
trong đó mạng xí nghiệp chiếm khoảng 60%

lượng tổn thất đó. Vì vậy việc sử dụng hợp lý
và khai thác hiệu quả TB. điện có thể đem


1.1. Tro ng mạng điện tồn tại hai lo ại c ông
s uất:
+ Công suất tác dụng: P Đặc trưng cho sự sinh ra công, liên
quan đến quá trình động lực. Gây ra moment qua cho các
động cơ. Một phần nhỏ bù vào các tổn hao do phát nong dây
dẫn, lõi thép.ở nguồn P trực tiếp liên quan đến tiêu hao
năng lượng đầu vào như Than, hơi nước, lượng nước .v.v Tóm
lại P đặc trưng cho quá trình chuyển hoá năng lượng.
+ Công suất phản kháng: Q ngược lại không sinh ra công. Nó
đặc trưng cho quá trình tích phóng năng lượng giữa nguồn
và tải, Nó liên quan đến quá trình từ hoá lõi thép BA., động
cơ, gây biến đổi từ thông để tạo ra sđđ. phía thứ cấp. Nó
đặc trưng cho khâu tổn thất từ tản trong mạng. ở nguồn nó
liên quan đến sđđ. của máy phát (liên quan đến dòng kích
từ máy phát). Như vậy để chuyển hoá được P cần phải có
hiện diện của Q. Giũa P & Q lại liên hệ trực tiếp với nhau,
mà đặc trưng cho mối quan hệ đó là hệ số công suất.


Cos

P
P2 Q2

P
S

C¸c ®¹i l­îng P; Q; S; cos liªn hÖ víi nhau b»ng tam gi¸c c«ng
suÊt.
cos dùng để đánh giá mức độ sử
dụng
điện2 tiết kiệm và hợp
2
2
     S  = P  + Q
lý của XN
 
S
Q

      P = S .Cos

P

   
      Q = S . s in

 Cos dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và
hợp lý của XN


1.2. Một số định nghĩa hệ số công suất:

a. Hệ số cos tức thời:

P

3UI

cos



Xác định được nhờ dụng cụ đo tại thời điểm nào đó
Cos biến thiên theo thời gian nên không có ý nghĩa trong
tính toán

b. Hệ số công suất trung bình cos tb: Là hệ số cos trong
một khoảng thời gian nào đó (1 ca, 1 ngày đêm, 1
tháng,...):
Q

cos

tb

cos arctg

tb

Ptb

cos tb dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và
hợp lý của XN


c. Hệ số công suất cos tự nhiên:

Là hệ số công suất trung bình tính trong một
năm (8760h) khi không có thiết bị bù.
Hệ số công suất tự nhiên được dùng làm căn
cứ xác định phụ tải tính toán, nâng cao hệ số
công suất và bù công suất phản kháng.
Đối với ĐCKĐB có cos thấp (cos =
0,5÷0,7), do đó ĐCKĐB tiêu thụ công suất phản
kháng nhiều nhất, chiếm (65÷70)%, sau đó là
máy biến áp.


2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất Cosφ:

Lµm gi¶m ®­îc tæn thÊt
®iÖn ¸p
PR Q X PR Q X
U
U
U
U
 Lµm gi¶m tæn thÊt c«ng
2
2
2
2
suÊt
P Q
P Q
1

2

1

S

2

1

1

U

2

Z

2

U

2

     Lµm gi¶m tæn thÊt ®iÖn
2
2
2
2
n¨ng

P Q1
P Q2

A

1



U

2

R.

U

2

T¨ng kh¶ n¨ng truyÒn t¶i I

R.

Z

S

2

A

2

P

Q
3U

2

2


TÓM LẠI:
Việc nâng cao cos có 2 lợi ích cơ bản:

1. Lợi ích to lớn về kinh tế cho
ngành điện và doanh nghiệp
2. Lợi ích về kỹ thuật: Nâng cao
chất lượng điện áp


3. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất Cosφ
Có hai nhóm giải pháp để nâng cao cos
3.1. Nhóm các giải pháp nâng cao cos tự nhiên:
Là các giải pháp không dùng các thiết bị bù. Có các giải
pháp cơ bản sau:
1)
Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị
điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất

2)
Thay thế các ĐCKĐB làm việc non tải bằng ĐC có CS
nhỏ hơn
3)
Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
4)
Hạn chế động cơ chạy không tải
5)
Sử dụng ĐCĐB thay cho ĐCKĐB
6)
Thường xuyên bảo dưỡng và nâng cao chất lượng sửa
chữa ĐC
7)
Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những
máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn


3.2. Nhóm các giải pháp nâng cao cos
nhân tạo:
Là giải pháp sử dụng các thiết bị bù (tụ
bù hoặc máy bù đồng bộ). Các thiết bị bù
phát ra Q để cung cấp 1 phần hoặc toàn
bộ nhu cầu Q trong XN. Làm như vậy gọi
là Bù công suất phản kháng.
+ Máy bù thường chỉ dùng ở các trung tâm
điện để duy trì ổn định cho hệ thống
điện.
+ Tụ bù dùng cho lưới điện xí nghiệp, dịch
vụ và dân dụng. Tụ có thế nối tiếp hay
song song vào mạng điện.

35 110 kV
~

6 10 kV

6 10 kV

0,4 kV


Bù dọc: mắc nối tiếp tụ vào đường dây,
biện pháp này nhằm cải thiện thông số
đường dây, giảm tổn hao điện áp. Lúc này
thông số đường dây

Z = R + j ( X L − XC )

Bù ngang: mắc song song tụ vào đường
dây, có nhiệm vụ cung cấp Q vào hệ thống,
làm nâng cao điện áp cũng như cosφ.
Dễ thấy lúc này tổn thất điện áp giảm xuống:

P.R + ( Q − Qbù ) . X
∆U =
U


S o s ánhkinhtếưkỹthuậtc ủamáybùvàtụ bù

Cấutạo vậnhànhs ử aCấutạo vậnhànhs ử a
c hữaphứ c tạp
c hữađơng iản
Giáthànhc ao

Giáthànhthấp

Tiêuthụ mộ tphầnP

Tiêuthụ Pít

Tiếng ồn

Yêntĩnh

Điềuc hỉnhQthe o
Điềuc hỉnhQtrơn
c ấp
10/17/16

14


4. Tớnh toỏn bự cụng sut phn khỏng:
4.1. Xỏc nh dung lng bự:

Qbu = P( tg

1

- tg

2

).

Pc ông s uấttác dụ ng trung bìnhc ủahộ
tiêuthụ .
tg 1 tương ứ ng vớic o s 1 hệs ố trước khibù.
tg 2 tương ứ ng vớic o s 2 hệs ố c ầnđạttới
=0.91:hsxộttikhnngnõngcaoh
scụngsutCos bngnhngphngphỏp
khụngũihitthitbbự
Thườ ng đivớic ác xíng hiệpc ầnphảibùđể
đạtđược hệs ố c o s quiđịnhc ủang ành






VÝ dô  1
      Mé t  xÝ  ng hiÖp  c ã  c «ng   s uÊt  tæ ng  
nh­ 
s au:
S  = 100 + j152 KVA. 
TÝnh to ¸n ®iÒu khiÓn dung  l­îng  bï ®Ó 
n©ng  hÖ s è  c «ng  s uÊt lªn 0,65; 0,75 vµ 
0,85.

Lờ ig iải


Từ công suất phụ tải đã cho xác định được hệ
số công suất của xí nghiệp

Cos

P
S

P
P

2

100
Q

2

100

2

152

2

0,55

Tính được tg =1,51
- Khi yêu cầu cos 1 =0,65 tính được tg 1 =
1,17
- Khi yêu cầu cos 2 =0,75 tính được tg 2 =
0,88
- Khi yêu cầu cos 3 =0,85 tính được tg 3 =
0,62



 §Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos 1 th×c«ng
suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 1 lµ:
Qb1 =P( tg - tg 1) =100(1,51- 1,17) =34 KVAr
 §Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos 2 th×c«ng
suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 2 lµ:
Qb2 =P( tg 1 - tg 2) =100( 1,17 – 0,88) =29
KVAr

§Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt lªn cos 3 th×

c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cÇn bï cña nhãm 3
lµ:

Qb3 =P( tg
KVAr
10/17/16

2

- tg 3) =100( 0,88- 0,62) =26

22


S ¬ ®å ®iÒu khiÓn dung  l­îng  bï ®Ó n©ng   hÖ s è  c «ng  
s uÊt XN lªn 0,65; 0,75 vµ 0,85.
AT

1C§
1CT

1

2 3

2C§ 1
2CT

1C C

Nhãm 1
10/17/16

2CC

Nhãm 
2

2 3

2C§

1

2 3

3CT

3C C

Nhãm 3
23



1. Aux. poles
make early

2. Main poles
make

R

R

A1
A2

A1
R

3. Automatic
return
of aux. poles
after main poles
have made

A2

R

A1
R

4. Main poles
break

A2

R

A1
R

A2

R