Giáo trình Cung cấp điện: Phần 2 - ĐH Sư phạm Hà Nội

"Giáo trình Cung cấp điện: Phần 2" nối tiếp với các kiến thức bù công suất phản kháng; tính toán dòng ngắn mạch; lựa chọn thiết bị điện; bảo vệ rơ le và tự động hóa; nối đất và chống sét; chiếu sáng công nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cung cấp điện: Phần 2 - ĐH Sư phạm Hà Nội CHƯƠNG VII : BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG7.1. Khái niệm chung và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suấtNhu cầu dùng điện ngày một cao do đó phải tận dụng hết các khả năng của cácnhà máy điện. Về mặt sử dụng phải hết sức tiết kiệm, sử dụng hợp lý thiết bịđiện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn đấu để 1 kWh điện năngngày càng làm ra nhiều sản phẩm. Toàn bộ hệ thống cung cấp điện có 10÷15%năng lượng điện bị tổn thất qua khâu truyền tải và phân phối, trong đó mạng xínghiệp chiếm khoảng 60% lượng tổn thất đó.Vì vậy việc sử dụng hợp lý và khai thác hiệu quả thiết bị điện có thể đem lạinhững lợi ích to lớn.7.1.1. Bản chất của hệ số công suấtTrong mạng điện tồn tại hai loại công suất:+ Công suất tác dụng P đặc trưng cho sự sinh ra công, liên quan đến quá trìnhđộng lực. Gây ra môment qua cho các động cơ. Một phần nhỏ bù vào các tổnhao do phát nóng dây dẫn, lõi thép… Tại nguồn P trực tiếp liên quan đến tiêuhao năng lượng đầu vào. Công suất tác dụng P đặc trưng cho quá trình chuyểnhoá năng lượng.+ Công suất phản kháng Q ngược lại không sinh ra công. Nó đặc trưng cho quátrình tích phóng năng lượng giữa nguồn và tải, Nó liên quan đến quá trình từhoá lõi thép máy biến áp, động cơ, gây biến đổi từ thông để tạo ra sđđ phía thứcấp. Nó đặc trưng cho khâu tổn thất từ thông tản trong mạng. Ở nguồn nó liênquan đến sđđ của máy phát (liên quan đến dòng kích từ máy phát).Như vậy để chuyển hoá được P cần phải có hiện diện của Q. Giữa công suất tácdụng P và công suất phản kháng Q lại liên hệ trực tiếp với nhau, mà đặc trưngcho mối quan hệ đó là hệ số công suất.Các đại lượng P; Q; S; cosφ liên hệ với nhau bằng tam giác công suất. Hình 7.1 - Tam giác công suất 104Công suất toàn phần S đặc trưng cho công suất thiết kế của thiết bị điện, việctăng giảm P, Q không tuỳ tiện được. Vậy cùng một công suất S (cố định) nếucosφ càng lớn (tức φ càng nhỏ) tức là công suất tác dụng càng lớn, lúc đó ngườita nói thiết bị được khai thác tốt hơn. Như vậy với từng thiết bị nếu cosφ cànglớn tức thiết bị đòi hỏi lượng công suất phản kháng Q càng ít. Đứng về phươngdiện truyền tải nếu lượng Q (đòi hỏi từ nguồn) càng giảm thì sẽ giảm lượng tổnthất. Vì vậy thực chất của việc nâng cao hệ số cosφ cũng đồng nghĩa với việcgiảm đòi hỏi về Q ở các hộ phụ tải.7.1.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosϕ- Giảm tổn thất công suất và điện năng trên tất cả các phần tử (đường dây vàmáy biến áp) S2 P2 Q2 ∆P = R = R + R = ∆P(P ) + ∆P(Q ) U2 U2 U2Như vậy nếu Q giảm → ∆P(Q) sẽ giảm → ∆P cũng sẽ giảm → ∆A giảm.- Làm giảm tổn thất điện áp trong các phần tử của mạng: PR + QX PR QX ∆U = = + = ∆U ( P ) + ∆U (Q ) U U U- Tăng khả năng truyền tải của các phần tử: P 2 + Q2 I= 3.UTrong khi công suất tác dụng là một đại lượng xác định công suất đã làm ra haynăng lượng đã truyền tải đi trong 1 đơn vị thời gian, thì công suất S và Q khôngxác định công đã làm hay năng lượng đã truyền tải đi trong 1 đơn vị thời gian(Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ tiêu thụ làmột quá trình giao động. Mỗi chu kỳ p(t) đổi chiều 4 lần, giá trị trung bìnhtrong 1/2 chu kỳ là bằng không). Nhưng tương tự như khái niệm của công suấttác dụng, trong kỹ thuật điện năng ta cũng qui ước cho công suất phản kháng ýnghĩa tương tự và coi nó là công suất phát ra, tiêu thụ hoặc tuyền tải một đạilượng qui ước gọi là năng lượng phản kháng Wp → Q = wp /t (VArh). Như vậy trong mạng điện ta sẽ coi những phụ tải cảm kháng với Q>0 là mộtphụ tải tiêu thụ công suất phản kháng. Còn những phụ tải dung kháng với QNhư vậy ta thấy rằng phụ tải công nghiệp đều mang tính chất điện cảm (tức làtiêu thụ công suất phản kháng). Xuất phát từ bản chất của công suất phản khángnhư vậy ta thấy rằng có thể tạo ra công suất phản kháng trong mạng điện màkhông đỏi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp, quay máy phát.Vậy để tránh phải truyền tải một lượng Q khá lớn trên dường dây người ta đặtgần các hộ tiêu thụ những máy sinh ra Q (tụ hoặc máy bù đồng bộ). Việc làmnhư vậy gọi là bù công suất phản kháng ví dụ một sơ đồ cấp điện có đặt thiết bịbù: Hình 7.2 - Sơ đồ cấp điện có thiết bị bù+ Các phụ tải là các đại lượng biến đổi liên tục theo thời gian nên trị số củacosφ cũng biến động theo thời gian. Trong tính toán thường dùng trị số trungbình của cosφ  ∫t1 Q( t )dt  t2   Q tb  cos ϕ tb = cos arctg t 2  = cos ...