TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHỤ TẢI

I. Mục đích - yêu cầu:

1. Mục đích:

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

Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm điện hay không.

* Các định nghĩa về hệ số công suất cosφ

1) Hệ số công suất tức thời là hệ số công suất tại một thời điểm nào đó, đo được nhờ dụng cụ đo cosφ hoặc nhờ các dụng cụ đo công suất, điện áp và dòng điện:

cosφ =  P/(√3UI)

Do phụ tải luôn luôn biến động nên cosφ tức thời cũng luôn luôn biến đổi theo, vì thế cosφ tức thời không có giá trị trong tính toán.

2) Hệ số công suất trung bình là cosφ trung bình trong một quãng thời gian nào đó (1 ca, 1 ngày đêm, 1 tháng v.v…):

cosφtb =cosarctg (Qtb/Ptb)

Hệ số cosφ(tb) được dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của xí nghiệp.

3) Hệ số công suất tự nhiên là hệ số công suất cosφ trung bình tính cho cả năm khi không có thiết bị bù. Hệ số cosφ tự nhiên được dùng làm căn cứ để tính toán nâng cao hệ số công suất và bù công suất phản kháng.

2. Yêu cầu:

* Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ

Hệ số công suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau đây:

- Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện. Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau:

∆P=  (P2+Q2)/U2R=  P2/U2R+Q2/U2R=∆P(P) +∆Q(Q) 

khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất ∆Q(Q) do Q gây ra.

- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện. Tổn thất điện áp được tính như sau:

∆U=  (PR+QX)/U=  P/U R+Q/U X=∆U(P)+∆U(Q)

khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất điện áp ∆U(Q) do Q gây ra.

- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên đường dây và máy biến áp được tính như sau:

I=  √(P2+Q2) / (√3U)

Biểu thức này chứng tỏ rằng với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (tức I = const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất cống suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi.

Ngoài ra việc nâng cao hệ số công suất cosφ còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại mầu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện v.v…

II. Trình tự các bước thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng:

1. Khảo sát thực tế:

2. Tính toán các phương án bù

3. Thiết kế, lập dự toán

4. Triển khai thi công

III. Bài toán ứng dụng: Tính toán, lắp đặt bộ tụ bù CSPK theo yêu cầu sau:

1. Liệt kê công suất thiết bị trạm bơm trung chuyển đường số 4, 7 KCN Hòa Khánh:

2. Tính toán lựa chọn bộ tụ bù cho trạm bơm:

- Hệ số công suất cosj trước khi bù: cosj₁= 0,7.

- Công suất cần bù cho phân xưởng để nâng hệ số công suất từ cosj₁ lên cosj₂:

               Q_b= P_å*(tgj₁ - tgj₂)

Với cosj₂ = 0,9 ÷ 0,95 hệ số công suất do điện lực quy định hộ tiêu thụ phải đạt được, chọn cosj₂ = 0,9 Þ tgj₂ = 0,484

               P_å = 81 (kW)

Vậy dung lượng bù cho trạm bơm:

Q_b= P_å*(tgj₁ - tgj₂) = 81*(1,02 – 0,484)= 43,4 kVA.

          Chọn bù công suất phản kháng cho trạm bơm với Q_b= 40kVA

          Chọn dùng 04 bộ tụ 3 pha, công suất mỗi bộ 10kVAr, đấu song song, các bộ tụ bù được điều khiển bằng bộ tụ bù 4 cấp, mỗi cấp được đóng, cắt và điều khiển bằng 01 aptomat 3 pha và 01 congtactơ 03 pha 30A. Trong tủ bù có đặt bóng đèn làm điện trở phóng điện.

          Dòng điện tính toán của mỗi bộ tụ:

          I_tt1tụ = S_tttụ /( U_đm) = 10 /( *0,38) = 15,2 (A)

3. Chọn Aptomat tổng cho tủ bù:

Điều kiện chọn:     I_đmbộtụ ³ I_ttbộtụ = 4*15,2= 60,8 (A)

     Chọn Aptomat 03 pha 75A.

4. Chọn Aptomat bảo vệ từng bộ tụ bù:

Điều kiện chọn:     I_đmtụ ³ I_tttụ = 15,2 (A)

     Chọn 04 Aptomat 03 pha 30A.

5. Chọn dây dẫn từ tủ điện tổng đến tủ bù:

     Điều kiện chọn: K₁K₂I_cp ³ I_ttbù

Với K₁= 0,95: hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ môi trường xung quanh.

       K₂= 0,8: hệ số hiệu chỉnh về số sợi cáp cùng đặt trong hầm cáp (3 dây pha + 1 trung tính).

Vậy:   I_cp ³ I_ttbù/(K₁K₂) = 60,8/(0,95*0,8) = 80 (A)

Tra bảng chọn cáp đồng CVV-(3x25+1x16)-0,6/1kV có I_cp=103 (A).