Công Suất

Mối quan hệ giữa các loại công suất điện, bù công suất phản kháng

Hình ảnh: Mô tả mối quan hệ giữa các loại công suất điện, bù công suất phản kháng.

 

Trong lưới điện tồn tại 2 loại công suất:

 

Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải. P = S*Cosφ.

Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như: động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp… Q = S*Sinφ.

 

Để đánh giá ảnh hưởng của công suất phản kháng đối với hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất cosφ.

Tại sao phải bù công suất phản kháng?

 

Công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

 

– Về kinh tế: chúng ta phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ.

– Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền.

 

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta nâng cao hệ số cosφ.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cosφ:

 

– Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …).

– Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải.

– Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

 

Theo quy định của Bộ Công Thương: “Thông tư Quy định về mua, bán công suất phản kháng” có hiệu lực từ ngày 10/12/2014, người sử dụng điện sẽ bị phạt tiền nếu hệ số công suất cosφ dưới mức cho phép.

 

Cách tính công suất phản kháng cần bù:

 

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) 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 → tgφ1 (trước khi bù), hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2. Công suất phản kháng cần bù là:

Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng:

1/ Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.

– Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.

– Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.

– Hạn chế động cơ chạy không tải.

– Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.

– Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.

2/ Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo: Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phản kháng ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:

a. Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải.

 

* Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện.

* Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.

b. Tụ bù điện: làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.

 

* Ưu điểm:

Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành.

– Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.

– Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.

* Nhược điểm:

– Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức. Tuổi thọ tụ bù có giới hạn, sẽ bị hư hỏng sau nhiều năm làm việc.

– Khi đóng tụ bù vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.

– Sử dụng tụ bù điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr).

 

Xem thêm bài viết: Tụ bù tiết kiệm điện.

 

Các phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

Có hai phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

a. Bù tĩnh (bù nền): bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ bù tạo nên lượng bù không đổi. Việc điều khiển có thể thực hiện bằng các cách sau:

 

– 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.

* Ưu điểm: đơn giản và giá thành không cao.

* Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát. –> Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi.

b. Bù động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động): sử dụng các bộ tụ bù tự động hay còn gọi là tủ điện tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn.

 

* Ưu điểm: không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mong muốn.

* Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh. –> Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng.

 

Các phương pháp bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

phương pháp bù công suất phản kháng bằng tụ bù điện

Hình ảnh: Sơ đồ vị trí lắp tụ bù trong mạng điện

 

 

1/ Bù riêng (Qc3, Qc7, Qc9):

 

Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ đáng kể so với công suất mạng điện;

Bộ tụ bù mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm;

Công suất của bộ tụ bù phải được giới hạn phù hợp với công suất (kW) của động cơ.

 

*Ưu điểm:

 

– Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.

– Giảm dòng phản kháng tới động cơ.

– Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

 

*Nhược điểm:

 

– Vận hành khó khăn.

– Tụ bù chỉ hoạt động khi động cơ làm việc.

– Gây hiện tượng tự kích từ đối với động cơ.

 

2/ Bù theo nhóm (Qc6, Qc8):

 

* Ưu điểm:

 

– Giảm tiền điện do giảm tiêu thụ công suất phản kháng.

– Giảm dòng điện tới tủ động lực, tủ phân phối.

– Giảm tiết diện cáp đến các tủ phân phối.

– Giảm tổn hao công suất trên dây dẫn.

 

* Nhược điểm: khi có sự thay đổi đáng kể của tải, xuất hiện nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá điện áp.

 

3/ Bù tập trung (Qc1, Qc2, Qc4, Qc5):

 

Áp dụng khi tải ổn định và liên tục;

Bộ tụ bù 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.

– Đơn giản trong vận hành và lắp đặt.

– Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

 

* Nhược điểm:

 

Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.

– Kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp tụ bù không được cải thiện.

MỘT VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH ĐIỆN NĂNG Ở NƯỚC TA
– Tình hình sản xuất điện năng ở nước ta hiện nay rất phát triển.
– Năm 2020 Việt Nam sẽ có nhà máy điện nguyên tử đầu tiên.
– Năm 2015 Việt Nam sẽ có nhà máy thủy điện lớn nhất Đông Nam Á (Sơn La – 2400MW ).
Bảng 1. Công suất thiết kế các nhà máy điện tính tới 31/12/2004

Công suất thiết kế (MW)Tên nhà máy
Tổng công suất phát của toàn bộ hệ
thống điện Việt Nam
9896 11340
Công suất lắp đặt của các nhà máy
điện thuộc EVN
8375 8822
Nhà máy thuỷ điện 4155 4155
Hoà Bình 1920 1920
Thác Bà 120 120
Trị An 420 420
Đa Nhim – Sông Pha 167 167
Thác Mơ 150 150
Vĩnh Sơn 66 66
Ialy 720 720
Sông Hinh 70 70
Hàm Thuận – Đa Mi 476 476
Thuỷ điện nhỏ 46 46
Nhà máy nhiệt điện than 1245 1245
Phả Lại 1 440 440
Phả Lại 2 600 600
Uông Bí 105 105
Ninh Bình 100 100
Nhà máy nhiệt điện dầu (FO) 198 198
Thủ Đức 165 165
Cần Thơ 33 33
Tua bin khí (khí + dầu) 2489 2939
Bà Rịa 389 389
Phú Mỹ 2-1 732 732
Phú Mỹ 1 1090 1090
Phú Mỹ 4 450
Thủ Đức 128 128
Cần Thơ 150 150
Diezen 288 285
Công suất lắp đặt của các IPP 1521 2518

– Hiện nay, hệ thống truyền tải Việt Nam bao gồm ba cấp điện áp: 500kV, 220kV và 110kV.
– Hệ thống phân phối trung áp 35kV, 22kV và 15kV

 

Công suất P (từ tiếng Latinh Potestas) là một đại lượng cho biết công được thực hiện ΔW hay năng lượng biến đổi ΔE trong một khoảng thời gian T = Δt.

P = Δ E Δ t = Δ W Δ t {\displaystyle P={\frac {\Delta E}{\Delta t}}={\frac {\Delta W}{\Delta t}}} hay ở dạng vi phân P ( t ) = d W ( t ) d t {\displaystyle P(t)={\frac {\mathrm {d} W(t)}{\mathrm {d} t}}} .

Công suất trung bình P ¯ = 1 T ∫ 0 T P ( t ) d t {\displaystyle {\bar {P}}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}P(t)\mathrm {d} t}

Trong hệ SI, công suất có đơn vị đo là watt (W).

Mục lục

Đơn vị đo

Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo công suất là Watt (viết tắt là W), lấy tên theo James Watt.

1 Watt=1 J/s

Ngoài ra, các tiền tố cũng được thêm vào đơn vị này để đo các công suất nhỏ hay lớn hơn như mW, MW.

Một đơn vị đo công suất hay gặp khác dùng để chỉ công suất động cơ là mã lực (viết tắt là HP).

1 HP = 0,746 kW tại Anh
1 HP = 0,736 kW tại Pháp

Trong truyền tải điện, đơn vị đo công suất hay dùng là KVA (kilô VoltAmpe):

1 KVA = 1000 VA

Công suất

Trong chuyển động đều, thời gian Δt, khoảng cách ΔS, chuyển động với vận tốc v dưới tác dụng của lực F thì công suất được tính:

P = F ⋅ Δ s Δ t = F v {\displaystyle P={\frac {F\cdot \Delta s}{\Delta t}}=Fv}

hay P = F → ⋅ Δ s → Δ t = F → ⋅ v → {\displaystyle P={\frac {{\vec {F}}\cdot \Delta {\vec {s}}}{\Delta t}}={\vec {F}}\cdot {\vec {v}}}

Trong chuyển động quay, thời gian Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới tác dụng của mômen M thì công suất là:

P = M ⋅ Δ φ Δ t = ω ⋅ M {\displaystyle P={\frac {M\cdot \Delta \varphi }{\Delta t}}=\omega \cdot M}

Công suất điện

Công suất điện tức thời p ( t ) = u ( t ) ⋅ i ( t ) {\displaystyle p(t)=u(t)\cdot i(t)} với u, i là những giá trị tức thời của hiệu điện thế và cường độ dòng điện.

Nếu u và i không đổi theo thời gian (dòng điện không đổi) thì P = U ⋅ I {\displaystyle P=U\cdot I} .

Trong điện xoay chiều, có ba loại công suất: công suất hiệu dụng P, công suất hư kháng Q và công suất biểu kiến S, với S = P + iQ (i: đơn vị số ảo) hay S2 = P2 + Q2

Hệ số công suất là gì và ý nghĩa của nó? Tại sao ta lại nên nâng cao hệ số công suất cos phi

Công suất truyền từ nguồn đến tải luôn tồn tại 2 thành phần : Công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW. Ví dụ như công suất cơ (sức kéo) của động cơ. Công suất phản kháng không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng, đơn vị VAR hoặc kVAR. Có thể hiểu nôm na đó là thành phần từ hóa, tạo từ trường trong quá trình biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác, hoặc từ năng lượng điện sang chính năng lượng điện. Công suất tổng hợp cho 2 loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc KVA. Ba loại công suất được trình bày ở trên lại có một mối quan hệ mật thiết với nhau thông qua tam giác công suất như hình sau:

tam giác công suất

Hình 1 : tam giác công suất

Ý nghĩa của hệ số công suất

Nếu xét trên phương diện nguồn cung cấp (máy phát điện hoặc máy biến áp). Rõ ràng cùng một dung lượng máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện (tính bằng KVA). Hệ số công suất càng cao thì thành phần công suất tác dụng càng cao và máy sẽ sinh ra được nhiều công hữu ích. Sẽ có người nói “Nếu vậy tại sao ta ta không duy trì cos phi ~ 1 để máy phát hoặc máy biến áp hoạt động hiệu quả”. Sự thật là hệ số công suất bao nhiêu phụ thuộc vào tải (thiết bị sử dụng điện). Nhu cầu của tải về công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phản đáp ứng đủ thì tải mới hoạt động tốt. Giải pháp trung hòa hơn là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần thiếu còn lại, khách hàng tự trang bị thêm bằng cách gắn thêm tụ bù.

Nếu xét ở phương diện đường dây truyền tải ta lại quan tâm đến dòng điện truyền trên đường dây. Dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.

Nếu xét trong hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức : S=U*I

Nếu xét trong hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức : S=căn(3)U*I , U là điện áp dây, I là dòng điện dây.

Cả trong lưới 1 pha và 3 pha đều cho thấy dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến S. Vấn đề là công suất biểu kiến là do 2 thành phần công suất tác dụng và công suất phản kháng gộp lại tạo nên. Từ đó ta có 2 nhận xét:

Một là : nếu như cùng 1 tải, nếu ta trang bị tụ bù để phát công suất phản kháng ngay tại tải, đường dây chỉ chuyển tải dòng điện của công suất tác dụng thì chắc chắn đường dây sẽ mát hơn.

Hai là : Nếu ta chấp nhận đường dây phát nhiệt ở mức hiện tại, và nếu ta trang bị tụ bù phát công suất phản kháng ở tại tải, ta có thể bắt đường dây tải nhiều hơn hiện nay một ít.

Trên đây đã trình bày về ý nghĩa của hệ số công suất cos phi. Những bài sau sẽ trình bày thêm ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cos phi, phân tích sự cần thiết hay không cần bù???


Có Thể Bạn Quan Tâm:

Xem Thêm các tài liệu khác tại :https://dienhathe.info

https://dienhathe.com


Điện Hạ Thế


Download Bảng GiáCatalog mới nhất Tại:

http://dienhathe.info

Hotline: 0907 764 966

email: info@dienhathe.com

Website: www.dienhathe.org

Điện Hạ Thế.com phân phối các sản phẩm thiết bị Điện Công Nghiệp, Biến Tần, Khởi Động Mềm,Phụ kiện tủ điện, dây cáp điện, ATS-Bộ Chuyển Nguồn Tự Động,Điện Dân Dụng,Tụ Bù, cuộn kháng, bộ điều khiển và các loại thiết bị tự động.:

Thiết bị điện ABB, LS, Mitsubishi, Schneider, Hitachi, Huyndai, Fuji Siemens, MPE, C&S.

Cáp điện: Cadivi, Daphaco, Sang jin, Tài Trường Thành, Lion, Evertop, Taya.

Biến Tần: ABB, LS, Siemens, Mitsubishi

Khởi Động Mềm: ABB, LS, Mitsubishi.

Thiết Bị Tự Động: Siemens, Omron, Autonics,

Dây và Cáp Điều Khiển: Sang Jin

Bộ Chuyển Nguồn Tự Động: ABB, Socomec, Soung, Osemco

Phụ Kiện Tủ Điện : Leipole, CNC, Idec, Hanyoung, Selec, Đầu Cos, Phụ kiện Trung Quốc.

Tủ Điện: Các loại tủ điện có sẵn hoặc tủ điện đặt theo yêu cầu.

Điện Dân Dụng: MPE, Panasonic, Sino.

Tụ Bù, cuộn kháng và bộ điều khiển: Mikro, Selec, Samwha.

Tags Sản Phẩm

Điện Công Nghiệp, thiết bị điện, Phụ kiện tủ điện, dây cáp điện, ABB, LS, Mitsubishi, Schneider, Hitachi, Huyndai, Fuji Siemens, MPE, C&S. Cadivi, Daphaco, Sanjin, Tài Trường Thành, Lion, Evertop, Taya, Leipole, CNC, Idec, Hanyong, MPE

Download Catalog sản phẩm, bảng giá thiết bị Điện Công Nghiệp tại : http://dienhathe.info

 

Xuân 2020