Bù Công Suất

Do công suất truyền tải đến nhà máy của nhà máy tính bằng S = UxI, như vậy nhà cung cấp điện sẽ phải gánh toàn bộ phần công suất mất đi do hệ số công suất thấp. Do vậy mới có qui định phải luôn nâng cao hệ số công suất tiêu thụ, không thì bạn sẽ bị phạt nặng tiền điện đấy. Dưới đây là phương pháp tính cơ bản các lắp đặt tụ bụ, để lấy lại và nâng cao hệ số công suất cho thiết bị của bạn. Công thức tính dung lượng tụ bù Để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) của tải đó và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó : Giả sử ta có công suất của tải là P Hệ số công suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 ( trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn ) Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2 ( sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 nhỏ) Công suất phản kháng cần bù là Qb = P (tgφ1 – tgφ2 ). Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù. Giả sử ta có công suất tải là P = 100 (KW). Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88 Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33 Vậy công suất phản kháng cần bù là Qbù = P ( tgφ1 – tgφ2 ) Qbù = 100( 0.88 – 0.33 ) = 55 (KVAr) Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng catalogue của nhà sản xuất giả sử ta có tụ 10KVAr. Để bù đủ cho tải thì ta cần bù 6 tụ 10 KVAr tổng công suất phản kháng là 6×10=60(KVAr). Bảng tra dung lượng tụ cần bù Phương pháp tính dung lượng cần bù theo công thức thường rất mất thời gian và phải có máy tính có thể bấm được hàm arcos, tan. Để quá trình tính toán nhanh, người ta thường dung bảng tra hệ số để tính dung lượng tụ bù Lúc này, ta áp dụng công thức : Qb = P*k Với k là hệ số cần bù tra trong bảng tra dưới đây

 

Cos

φ

2 Cos

φ

1

0.88

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1.00

0.50

1.19

1.22

1.25

1.28

1.31

1.34

1.37

1.40

1.44

1.48

1.53

1.59

1.73

0.51

1.15

1.17

1.20

1.23

1.26

1.29

1.32

1.36

1.39

1.44

1.48

1.54

1.69

0.52

1.10

1.13

1.16

1.19

1.22

1.25

1.28

1.31

1.35

1.39

1.44

1.50

1.64

0.53

1.06

1.09

1.12

1.14

1.17

1.20

1.24

1.27

1.31

1.35

1.40

1.46

1.60

0.54

1.02

1.05

1.07

1.10

1.13

1.16

1.20

1.23

1.27

1.31

1.36

1.42

1.56

0.55

0.98

1.01

1.03

1.06

1.09

1.12

1.16

1.19

1.23

1.27

1.32

1.38

1.52

0.56

0.94

0.97

1.00

1.02

1.05

1.08

1.12

1.15

1.19

1.23

1.28

1.34

1.48

0.57

0.90

0.93

0.96

0.99

1.02

1.05

1.08

1.11

1.15

1.19

1.24

1.30

1.44

0.58

0.86

0.89

0.92

0.95

0.98

1.01

1.04

1.08

1.11

1.15

1.20

1.26

1.40

0.59

0.83

0.86

0.88

0.91

0.94

0.97

1.01

1.04

1.08

1.12

1.17

1.23

1.37

0.60

0.79

0.82

0.85

0.88

0.91

0.94

0.97

1.00

1.04

1.08

1.13

1.19

1.33

0.61

0.76

0.79

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.97

1.01

1.05

1.10

1.16

1.30

0.62

0.73

0.75

0.78

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.97

1.01

1.06

1.12

1.27

0.63

0.69

0.72

0.75

0.78

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.98

1.03

1.09

1.23

0.64

0.66

0.69

0.72

0.74

0.77

0.81

0.84

0.87

0.91

0.95

1.00

1.06

1.20

0.65

0.63

0.66

0.68

0.71

0.74

0.77

0.81

0.84

0.88

0.92

0.97

1.03

1.17

0.66

0.60

0.63

0.65

0.68

0.71

0.74

0.78

0.81

0.85

0.89

0.94

1.00

1.14

0.67

0.57

0.60

0.62

0.65

0.68

0.71

0.75

0.78

0.82

0.86

0.90

0.97

1.11

0.68

0.54

0.57

0.59

0.62

0.65

0.68

0.72

0.75

0.79

0.83

0.88

0.94

1.08

0.69

0.51

0.54

0.56

0.59

0.62

0.65

0.69

0.72

0.76

0.80

0.85

0.91

1.05

0.70

0.48

0.51

0.54

0.56

0.59

0.62

0.66

0.69

0.73

0.77

0.82

0.88

1.02

0.71

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.60

0.63

0.66

0.70

0.74

0.79

0.85

0.99

0.72

0.42

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.60

0.64

0.67

0.71

0.76

0.82

0.96

0.73

0.40

0.42

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.61

0.64

0.69

0.73

0.79

0.94

0.74

0.37

0.40

0.42

0.45

0.48

0.51

0.55

0.58

0.62

0.66

0.71

0.77

0.91

0.75

0.34

0.37

0.40

0.43

0.46

0.49

0.52

0.55

0.59

0.63

0.68

0.74

0.88

0.76

0.32

0.34

0.37

0.40

0.43

0.46

0.49

0.53

0.56

0.60

0.65

0.71

0.86

0.77

0.29

0.32

0.34

0.37

0.40

0.43

0.47

0.50

0.54

0.58

0.63

0.69

0.83

0.78

0.26

0.29

0.32

0.35

0.38

0.41

0.44

0.47

0.51

0.55

0.60

0.66

0.80

0.79

0.24

0.26

0.29

0.32

0.35

0.38

0.41

0.45

0.48

0.53

0.57

0.63

0.78

0.80

0.21

0.24

0.27

0.29

0.32

0.35

0.39

0.42

0.46

0.50

0.55

0.61

0.75

0.81

0.18

0.21

0.24

0.27

0.30

0.33

0.36

0.40

0.43

0.47

0.52

0.58

0.72

0.82

0.16

0.19

0.21

0.24

0.27

0.30

0.34

0.37

0.41

0.45

0.49

0.56

0.70

0.83

0.13

0.16

0.19

0.22

0.25

0.28

0.31

0.34

0.38

0.42

0.47

0.53

0.67

0.84

0.11

0.13

0.16

0.19

0.22

0.25

0.28

0.32

0.35

0.40

0.44

0.50

0.65

0.85

0.08

0.11

0.14

0.16

0.19

0.22

0.26

0.29

0.33

0.37

0.42

0.48

0.62

0.86

0.05

0.08

0.11

0.14

0.17

0.20

0.23

0.26

0.30

0.34

0.39

0.45

0.59

0.87

0.03

0.05

0.08

0.11

0.14

0.17

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

0.42

0.57

0.88

0.00

0.03

0.06

0.08

0.11

0.14

0.18

0.21

0.25

0.29

0.34

0.40

0.54

Ví dụ

: Với bài toán như trên, từ cosφ1 = 0.75 và cosφ2 = 0.95. Ta gióng theo hàng và theo cột sẽ gặp nhau tại ô có giá trị k=0.55. Từ k = 0.55 ta tính toán tương tự sẽ ra kết quả như tính bằng công thức.

1. Bù trên lưới điện áp Trong mạng lưới hạ áp, bù công suất được thực hiện bằng : – Tụ điện với lượng bù cố định (bù nền). – Thiết bị điều chỉnh bù tự động hoặc một bộ tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo yêu cầu khi tải thay đổi.

Chú ý

:  Khi công suất phản kháng cần bù vượt quá 800KVAr và tải có tính liên tục và ổn định, việc lắp đặt bộ tụ ở phía trung áp thường có hiệu quả kinh tế tốt hơn.  2. Tụ bù nền Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi. việc điều khiển có thể thực hiện: – Bằng tay: dùng CB hoặc LBS ( load – break switch ) – Bán tự động: dùng contactor – Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.

 

Tụ bù nền

Các tụ điện được đặt: – Tại vị trí đấu nối của thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm ( động cơ điện và máy biến áp ). – Tại vị trí thanh góp cấp nguồn cho nhiều động cơ nhỏ và các phụ tải có tính cảm kháng đối với chúng việc bù từng thiết bị một tỏ ra quá tốn kém. – Trong các trường hợp khi tải không thay đổi. 3. Bộ tụ bù điều khiển tự động ( bù ứng động ) – Bù công suất thường được hiện bằng các phương tiện điều khiển đóng ngắt từng bộ phận công suất. – Thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động, giữ hệ số công suất trong một giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệ số công suất được chọn. – Thiết bị này được lắp đặt tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. ví dụ: tại thanh góp của tủ phân phối chính, tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn.

 

Bộ điều khiển tụ bù 7 cấp DELAB

Các nguyên lý và lý do sử dụng bù tự động: – Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần được điều khiển bằng contactor. Việc đóng một contactor sẽ đóng một số tụ song song với các tụ vận hành. Vì vậy lượng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hoặc cắt contactor điều khiển tụ. Một rơley điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng và mở các contactor tương ứng để hệ số công suất cả hệ thống thay đổi ( với sai số do điều chỉnh từng bậc ). Để điều khiển rơle máy biến dòng phải đặt lên một pha của dây cáp dẫn điện cung cấp đến mạch được điều khiển. Khi thực hiện bù chính xác bằng các giá trị tải yêu cầu sẽ tránh được hiện tượng quá điện áp khi tải giảm xuống thấp và do đó khử bỏ các điều kiện phát sinh quá điện áp và tránh các thiệt hại xảy ra cho trang thiết bị. – Quá điện áp xuất hiện do hiện tượng bù dư phụ thuộc một phần vào giá trị tổng trở nguồn. Các qui tắc bù chung – Nếu công suất bộ tụ ( kVar ) nhỏ hơn hoặc bằng 15% công suất định mức máy biến áp cấp nguồn, nên sử dụng bù nền. – Nếu ở trên mức 15%, nên sử dụng bù kiểu tự động. – Vị trí lắp đặt tụ áp trong mạng điện có tính đến chế độ bù công suất; hoặc bù tập trung, bù nhóm, bù cục bộ, hoặc bù kết hợp hai phương án sau cùng. – Về nguyên tắc, bù lý tưởng có nghĩa là bù áp dụng cho từng thời điểm tiêu thụ và với mức độ mà phụ tải yêu cầu cho mỗi thời điểm. – Trong thực tiễn, việc chọn phương cách bù dựa vào các hệ số kinh tế và kỹ thuật. Vị trí lắp đặt tụ bù: 3.1 Bù tập trung: áp dụng cho tải ổn định và liên tục Nguyên lý: bộ tụ đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thời gian tải hoạt động. Ưu điểm: – Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng . – Làm giảm công suất biểu kiến. – Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết. Nhận xét: – Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế. – Vì lý do này kích cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không được cải thiện ở chế độ bù tập trung. 3.2 Bù nhóm ( từng phân đoạn ) Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau. Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực . hiệu quả do bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ khu vực có đặt tụ được thể hiện rõ nhất.

Ưu điểm:

– Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng. – Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu. – Kích thước dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.

Nhận xét

: – Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực. – Vì lý do này mà kích thước và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không được cải thiện với chế độ bù nhóm. – Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm  theo hiện tượng quá điện áp3.3 Bù riêng Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kế so với mạng điện. Nguyên lý: bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm ( chủ yếu là các động cơ ). Bộ tụ định mức ( kVAr) đến khoảng 25%  giá trị công suất động cơ. Bù bổ sung tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.

Ưu điểm :

Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr) Giảm công suất biểu kiến yêu cầu. Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

Nhận xét :

Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong mạng điện. 3.4 Mức độ bù tối ưu Phương pháp chung : Bảng số liệu tính toán công suất phản kháng cần thiết trong giai đoạn thiết kế. qua đó có thể xác định công suất phản khángcông suất tác dụng cho mức độ bù khác nhau. Vấn đề tối ưu hoá kinh tế kỹ thuật cho một mạng điện đang hoạt động. Việc tính toán định mức bù tối ưu cho một mạng đã tồn tại có thể thực hiện theo những lưu ý sau: + Tiền điện trước khi đặt bù + Tiền điện tương lai sau khi lắp tụ bù. + Các chi phí bao gồm : – Mua tụ bù và mạch điều khiển. – Lắp đặt và bảo trì – Tổn thất trong tụ và tổn thất trên dây cáp, máy biến áp sau khi lắp tụ bù.