fsdfsdf

1. Chương 7
Nâng cao hệ số công suất cos𝝋

2. Nội dung
▪ Ý nghĩa hệ số công suất cos
▪ Các giải pháp bù cos tự nhiên
▪ Các thiết bị bù cos
▪ Tụ bù
▪ Phân phối tối ưu công suất bù trên lưới điện xí nghiệp

3. Ý nghĩa hệ số công suất cos
Nhận xét
• Có 10 − 15 % năng lượng bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối
điện năng.
• Hệ số CS cos là một chỉ tiêu để đánh giá việc sử dụng điện hợp lý và tiết kiệm
của 1 XN.
Mạng có điện áp
Tổn thất điện năng [%]
Đường dây MBA Tổng
U ≥ 110 kV
U = 35 kV
U = 0,1÷10 kV
13,3
6,9
47,8
12,4
3,0
16,6
25,7
9,9
64,4
Tổng cộng 68,0 32,0 100

4. Ý nghĩa hệ số công suất cos
Nhận xét

5. Ý nghĩa hệ số công suất cos
Nhận xét
• Hệ số cos càng nhỏ thì Q càng lớn, P càng nhỏ và ngược lại
• Lượng Q truyền tải càng lớn thì tổn thất điện năng càng lớn
• Đối với các XNCN, cần có biện pháp kỹ thuật để nâng cao cos: bù CSPK
S
P
Q


6. Ý nghĩa hệ số công suất cos
Mục đích bù
• Đảm bảo đạt HSCS theo yêu cầu
• Nâng cao HSCS của lưới điện
• Nâng cao chất lượng điện năng lưới điện
• Giảm tổn hao CS trong dây dẫn và MBA
• Giảm tổn hao điện áp, nâng cao điện áp tại nút
• Giảm CSBK, giảm CSPK trong lưới
• Giảm đầu tư ban đầu cho MBA và dây dẫn do giảm dòng điện
• Giảm trung bình tổn hao CS đến 0,081 kW/kVAr

7. Các giải pháp bù cos tự nhiên
• Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ
• Thay các động cơ thường xuyên non tải bằng các động cơ có công suất bé hơn
• Thay các MBA thường xuyên non tải bằng các MBA có công suất bé hơn
• Hạn chế động cơ chạy non tải
• Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ

8. Các thiết bị bù cos
Thiết bị bù: tụ bù và máy bù đồng bộ
𝑘𝑏ù: suất tổn thất CSTD

9. Các thiết bị bù cos
Thiết bị bù: tụ bù và máy bù đồng bộ
• Tụ bù: thường sử dụng cho lưới điện hạ thế và trung thế, cao thế với
dung lượng vừa và nhỏ
• Máy bù đồng bộ: Được sử dụng để bù với dung lượng lớn.
• Tụ bù thường được mắc song song với thiết bị tiêu thụ điện (bù ngang)
• Trong một số trường hợp như 𝑄𝑡ả𝑖 của lưới thay đổi mạnh vì sử dụng lò
hơi, thiết bị hàn, thì tụ nên mắc nối tiếp (bù dọc)

10. Các thiết bị bù cos
Tụ bù hạ thế

11. Các thiết bị bù cos
Tụ bù trung thế

12. Các thiết bị bù cos
Tụ bù cao thế

13. Tụ bù
Ưu điểm
• Tổn hao nhỏ: 4,5 𝑘𝑊/𝑀𝑉𝐴𝑟
• Kích thước nhỏ, không gây tiếng ồn.
• Bảo trì đơn giản, rẻ tiền
• Có thể lắp đặt ở mọi vị trí (theo yêu cầu)

14. Tụ bù
Nhược điểm
CSPK tụ phát ra phụ thuộc điện áp
𝑄𝐶 =
𝑈𝑙ướ𝑖
𝑈đ𝑚.𝑡ụ
2
𝑄𝐶.đ𝑚
• Sự phụ thuộc này có thể gây ảnh hưởng dây chuyền: 𝑄 ↓⟶ 𝑈 ↓⟶ 𝑄 ↓⟶ 𝑈 ↓
• Giảm tuổi thọ khi điện áp lưới có nhiều sóng hài

15. Tụ bù
Sơ đồ nối tụ

16. Phân phối tối ưu CS bù
Xác định tổng CS phản kháng cần bù
• Trước khi bù (cos1):
𝑄1 = 𝑃. 𝑡𝑔𝜑1
• Sau khi bù (cos2):
𝑄2 = 𝑃. 𝑡𝑔𝜑2
• Công suất phản kháng cần bù:
𝑄𝑏 = 𝑄1 − 𝑄2 = 𝑃(𝑡𝑔1 − 𝑡𝑔2)

17. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Ở phía cao ápTBA XN
TạiTC hạ áp
Tại các
tủ ĐL
Tại đầu
cực ĐC

18. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại đầu cực động cơ (bù riêng): 𝐶𝐵3, 𝐶𝐵7, 𝐶𝐵9
• Được xét đến khi công suất ĐC đáng kể so với CS mạng điện.
• Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm
• Bộ tụ được định mức (kVAr) trong khoảng 25 % giá trị CS (kW) của động cơ

19. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại đầu cực động cơ (bù riêng): 𝐶𝐵3, 𝐶𝐵7, 𝐶𝐵9
• Được xét đến khi công suất ĐC đáng kể so với CS mạng điện.
• Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm
• Bộ tụ được định mức (kVAr) trong khoảng 25 % giá trị CS (kW) của động cơ

20. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại đầu cực động cơ (bù riêng): 𝐶𝐵3, 𝐶𝐵7, 𝐶𝐵9
• Ưu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ CSPK
- Giảm dòng phản kháng tới ĐC
- Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn với tất cả dây dẫn
• Nhược điểm:
- Vận hành khó khan
- Chỉ hoạt động khi ĐC làm việc
- Gây hiện tượng tự kích từ với ĐC.

21. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại các tủ động lực (bù theo nhóm): 𝐶𝐵6, 𝐶𝐵8
• Ưu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ CSPK
- Giảm dòng điện tới tủ ĐL, tủ PP
- Giảm tiết diện cáp đến các tủ PP
- Giảm tổn hao 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.

22. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại cácTC hạ áp (bù tập trung): 𝐶𝐵1, 𝐶𝐵2, 𝐶𝐵4, 𝐶𝐵5
• Áp dụng khi tải ổn định và liên tục
• Bộ tụ đấu vào tG hạ áp củaTPP và được đóng trong thời gian tải hoạt động.

23. Phân phối tối ưu CS bù
Vị trí đặt tụ bù
Tại cácTC hạ áp (bù tập trung): 𝐶𝐵1, 𝐶𝐵2, 𝐶𝐵4, 𝐶𝐵5
• Ưu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ CSPK
- Đơn giản trong vận hành và lắp đặt
- Làm nhẹ tải cho MBA và do đó có khả năng phát triển them các PT khi cần
thiết
• Nhược điểm:
- Dòng điện PK tiếp tục đi vào tất cả lộ raTPP chính của mạng HA
- Kích cỡ của dây dẫn, CS tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp đặt
tụ bù không được cải thiện.

24. Phân phối tối ưu CS bù
Phương thức bù
Bù nền và bù ứng động
• Bù nền: là bù với CS cố định, áp dụng cho dạng tải ổn định.
• Bù ứng động: thay đổi dung lượng bù theo hệ số côgn suất; bắt buộc áp
dụng khi 𝑄𝑏ù ≥ 15%𝑆đ𝑚.𝑀𝐵𝐴

25. Phân phối tối ưu CS bù
Tùy theo qui mô của XN có thể chọn vị trí đặt tụ bù như sau:
• Với 1 xưởng SX hoặc XN nhỏ: nên đặt tập trung tụ bù tại TC hạ áp TBA
XN.
• Với XN loại vừa có 1 TBA và một số phân xưởng có CS lớn và khá xa
TBA: có thể đặt tụ bù phân tán tại các tủ PP và tại cực các ĐC có CS lớn
(vài chục kW)
• Với XN qui mô lớn gồm TPPTT và các TBA phân xưởng (mạng hình tia),
thường xác định vị trí và công suất bù theo 2 bước:

26. Phân phối tối ưu CS bù
– Bước 1: Xác định CS bù tại TC hạ áp của tất cả các
TBA phân xưởng
– Bước 2: phân phối CS bù của từng trạm cho các
phân xưởng
– Trường hợp bù nhiều điểm, CS bù tối ưu tại 1
điểm được xác định bởi:
𝑄𝑏𝑖 = 𝑄𝑖 − 𝑄Σ − 𝑄𝑏Σ
𝑅𝑡đ
𝑅𝑖
Với: 𝑅𝑡đ =
1
1
𝑅1
+
1
𝑅2
+⋯+
1
𝑅𝑛
Nếu 𝑸𝒃𝒊 < 𝟎: tại điểm i
không cần bù, cho 𝑸𝒃𝒊 = 𝟎
và giải cho các điểm còn lại

27. Phân phối tối ưu CS bù
Ví dụ 6.1
Một mạng hình tia có 4 nhánh, điện áp 6 kV. Điện trở và phụ tải phản kháng của
từng nhánh như sau:
𝑟1 = 0,1 Ω 𝑄1 = 400 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑟2 = 0,05 Ω 𝑄2 = 600 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑟3 = 0,06 Ω 𝑄3 = 500 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑟4 = 0,2 Ω 𝑄4 = 200 𝑘𝑉𝐴𝑟
Dung lượng bù của mạng là 𝑄𝑏ù = 1200 𝑘𝑉𝐴𝑟. Hãy tính dung lượng bù của
từng nhánh.

28. Phân phối tối ưu CS bù
Ví dụ 6.1
Tổng phụ tải phản kháng của mạng:
𝑄 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 400 + 600 + 500 + 200 = 1700 𝑘𝑉𝐴𝑟
Điện trở tương đương của mạng:
𝑅𝑡đ =
1
𝑅1
+
1
𝑅2
+
1
𝑅3
+
1
4
−1
=
1
0,1
+
1
0,05
+
1
0,06
+
1
0,2
−1
= 0,0194 Ω
Dung lượng bù tối ưu của từng nhánh:
𝑄𝑏ù1 = 400 − 1700 − 1200
0,0194
0,1
= 303 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑄𝑏ù2 = 600 − 1700 − 1200
0,0194
0,05
= 406 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑄𝑏ù3 = 500 − 1700 − 1200
0,0194
0,06
= 338 𝑘𝑉𝐴𝑟
𝑄𝑏ù4 = 200 − 1700 − 1200
0,0194
0,2
= 153 𝑘𝑉𝐴𝑟

29. Phân phối tối ưu CS bù
• Tụ bù có thể đấu theo sơ đồ hình ∆ hoặc hìnhY.
• Với cùng 1 CSPK 𝑄𝑏ù, điện dung của tụ khi đấu ∆ nhỏ hơn đấuY 3 lần.
• Khi đấuY, mỗi tụ chịu điện áp pha.
• Khi đấu ∆, mỗi tụ chịu điện áp dây.
Xác định điện dung tụ bù

30. Phân phối tối ưu CS bù
Xác định điện dung tụ bù
Tụ đấu ∆

31. Phân phối tối ưu CS bù
Xác định điện dung tụ bù
Tụ đấuY

32. Phân phối tối ưu CS bù
Xác định điện dung tụ bù
Tụ đấu ∆ Tụ đấuY
𝑈𝑡ụ = 𝑈𝑑 𝑈𝑡ụ = 𝑈𝑝
Cùng 𝑄𝐶 𝐶𝑌 = 3𝐶∆
Cùng C 𝑄∆ = 3𝐶𝑌

33. Phân phối tối ưu CS bù
Ví dụ 6.2
Cho một nhà máy công nghiệp được cấp nguồn 3 pha bởi MBA 22/0,4 𝑘𝑉 có
phụ tải là 𝑆 = 1400 + 𝑗1000 (𝑘𝑉𝐴). Xác định:
1. Dung lượng bù CSPK để HSCS đạt 0,95
2. Điện dung của mỗi tụ điện nếu tụ:
• Nối ∆
• NốiY