Nâng cao hệ số công suất

S P Q φ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT Hiện nay chất lượng điện năng ngày càng được quan tâm. Chất lượng điện năng được đánh giá trên hai chỉ tiêu là chất lượng điện áp và chất lượng tần số.  Chất lượng điện áp: đánh giá chất lương điện áp thông qua 5 đại lượng: độ lệch điện áp, độ dao động điện áp, độ không hình sin của sóng điện áp, dộ không đối xứng của điện áp và độ lệch trung tính.  Chất lượng tần số: được đánh giá qua hai đại lượng là độ lệch tần số và độ dao động tần số. 9.1. Hệ số công suất và ý nghĩa việc nâng hệ số công suất: 9.1.1. Hệ số công suất: Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất: Trong đó: S là công suất toàn phần. P: công suất tác dụng. Q: công suất phản kháng. φ: góc giữa S và P. Trong thực tế tính toán khái niệm hệ số công suất cosφ được dùng. Khi cosφ càng nhỏ thì lượng công suất phản kháng tiêu thụ hoặc truyền tải càng lớn và công suất tác dụng càng nhỏ và ngược lại. 9.1.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất: Nâng cao hệ số công suất là mốt trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Do động cơ không đồng bộ, máy biến áp cùng với đường dây trên không là những thiết bị chủ yếu tiêu thụ công suất phản kháng Q của hệ thống điện. Để tránh truyền tải một lượng Q lớn trên đường dây, các thiết bị bù được đặt ở gần phụ tải để cung cấp Q trực tiếp cho phụ tải và được gọi là bù công suất phản kháng, làm nâng cao hệ số công suất cosφ. Việc nâng cao hệ số công suất đưa đến các hiệu quả:  Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện, do 2 2 2 .U P QP R  .  Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện, do . . U P R Q XU   .  Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp, do khả năng truyền tải phụ thuộc vào tình trạng phát nóng và tỷ lệ với bình phương dòng điện, 2 2 3U P Q I   .  Ngoài ra, nó còn dẫn đến giảm được chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát 9.2. Các giải pháp bù cosφ: Có hai giải pháp chính bù là cosφ tự nhiên và dùng các thiết bị bù. 9.2.1. Các giải pháp bù cosφ tự nhiên: a) Thay động cơ thường xuyên non tải bằng động cơ có công suất bé hơn. b) Giảm điện áp cho những động cơ làm việc non tải. c) Hạn chế động cơ chạy không tải. d) Dùng dộng cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ. e) Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ. f) Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp dung lượng nhỏ hơn. 9.2.2. Các thiết bị bù: Thiết bị để phát Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù. Máy bù hay còn gọi là máy bù đồng bộ và tụ bù. 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. Mục đích bù cosφ cho xí nghiệp sao cho cosφ lớn hơn 0,85. Tụ có thế nối tiếp hay song song vào mạng điện.  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:  L CZ R j X X    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:  bù. . U P R Q Q X U     .  ày lớp hơi ẩm, độ ẩm môi trường xung quanh, bề mặt vật liệu và bản chất vật liệu. 9.3. Bù công suất cho lưới điện xí nghiệp: Công suất cần bù cho xí nghiệp để nâng hệ số công suất từ cosφ1 lên hệ số công suất cosφ2:  bù 1 2Q P tg tg   Các vị trí có thể đặt tụ bù trong mạng điện xí nghiệp: 1. Đặt tụ bù phía cao áp xí nghiệp: tuy giá tụ cao áp rẽ nhưng chỉ giảm tổn thất điện năng từ phía cao áp ra lưới. 2. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp giúp giảm điện năng trong trạm biến áp. 3. Đặt tụ bù tại các tủ động lực: làm giảm được tổn thất điện áp trên đường dây từ tủ đến trạm phân phối và trong trạm. 4. Đặt tụ bù cho tất cà các động cơ: phương pháp này có lợi nhất về giảm tổn thất điện năng nhưng tăng chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng tụ. Trong thực tế việc tính toán phân bố bù tối ưu cho xí nghiệp là phức tạp và tùy theo quy mô và kết cấu lưới điện xí nghiệp có thể được thực hiện theo kinh nghiệm như sau: 1. Với một xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên tập trung tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp. 2. Với xí nghiệp loại vừa có 1 trạm biến áp và một số phân xưởng công suất khá lớn cách xa trạm nên đặt tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại cực các động cơ có công suất lớn (vài chục kW). 3. Đối với xí nghiệp có quy mô lớn gồm nhiều phân xưởng lớn, có trạm phân phối chính và các trạm phân xưởng. Việc bù thường thực hiện tại tất cả các thanh cái hạ áp của trạm phân xưởng. 4. Đôi khi có thể thực hiện bù cho cả cao và hạ áp tùy vào giá thành của tụ.