I.Tại sao cần cải thiện hệ số công suất:
- Với công ty cung cấp điện) thì người sử dụng năng lượng phản kháng phải trả tiền Giảm giá thành tiền điện:
- Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế, nhất là giảm tiền điện.
- Trong giai đoạn sủ dụng điện có giới hạn theo qui định. Việc tiêu thụ năng lượng phản kháng vượt quá 40% năng lượng tác dụng (tgφ > 0,4: đây là giá trị thoã thuận hàng tháng theo giá hiện hành.
- Do đó, Tối ưu hoá kinh tế – kỹ tổng năng lượng phản kháng được tính tiền cho thời gian sử dụng sẽ là:
kVAr ( phải trả tiền ) = KWh ( tgφ – 0,4)
- Mặc dù được lợi về giảm bớt tiền điện, người sử dụng cần cân nhắc đến yếu tố phí tổn do mua sắm, lắp đặt bảo trì các tụ điện để cải thiện hệ số công suất.
thuật
– Cải thiện hệ số công suất cho phép người sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn V.V…đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện.
- Hệ số công suất cao cho phép tối ưu hoá các phần tử cung cấp điện. Khi ấy các thiết bị điện không cần định mức dư thừa. Tuy nhiên để đạt được kết quả tốt nhất, cần đặt tụ cạnh cạnh từng phần tử của thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng.
Cải thiện hệ số công suất
– Để cải thiện hệ số công suất của mạng điện, cần một bộ tụ điện làm nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này được gọi là bù công suất phản kháng.
-Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng điện phản kháng từ máy phát đưa đến qua hệ thống truyền tải phân phối. Do đó kéo theo tốn thất công suất và hiện tượng sụt áp.
- Khi mắc các tụ song song với tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ có cùng đường đi như thành phần cảm kháng của dòng tải. vì vậy hai dòng điện này sẽ triệt tiêu lẫn nhau IC = IL. Như vậy không còn tồn tại dòng phản kháng qua phần lưới phía trước vị trí đặt tụ.
- Đặc biệt ta nên tránh định mức động cơ quá lớn cũng như chế độ chạy không tải của động cơ. Lúc này hệ số công suất của động cơ rất nhỏ (0,17) do lượng công suất tác dụng tiêu thụ ở chế độ không tải rất nhỏ.
II. Các thiết bị bù công suất:
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.
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.
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.
III. Chọn Tụ Bù:
1. Phương pháp tính đơn giản:
(để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết công suất(P) của tải đó và hệ số công suất (Cos φ) của tải đó):
Giả sử ta có công suất của tải là P
Hệ số công suất của tải là Cos φ1 → tg φ1 ( trước khi bù )
Hệ số công suất sau khi bù là Cos φ2 → tg φ2.
Công suất phản kháng cần bù là QC = P (tgφ1 – tgφ2 ).
Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù.
Để dễ hiểu ta sẽ cho ví dụ minh hoạ như sau:
Giả sử ta có công suất tải là P = 270 (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 = 270( 0.88 – 0.33 ) = 148.5 (KVAr)
