Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> Bù công suất phản kháng (P1)

Tính toán công suất tụ yêu cầu

Để đảm bảo độ chính xác cao hơn, thông thường nghiên cứu hệ số công suất chỉ giới hạn ở tần số sóng cơ bản 50Hz. Bởi vì thực tế sóng mang của hệ thống lưới điện ít nhiều bị méo bởi các sóng hài, hệ số dịch pha tính đến sự xếp chồng các thành phần sóng hài bậc cao được sử dụng để hiệu chỉnh.
 
Để xác định công suất phản kháng cần biết được công suất lắp đặt của phụ tải cũng như hệ số lệch pha hiện tại (chưa bù) cosφ1. Từ số liệu này, công suất phản kháng phát ra từ các thành phần cảm kháng được tính theo công thức:
 
Nếu hệ số lệch pha mong muốn cos φ2 được xác định, thì công suất phản kháng lớn nhất có thể được tính tương tự theo công thức:
 
Độ chênh lệch tính toán giữa hai công suất phản kháng được tạo ra do các tụ điện. Công suất tụ yêu cầu có thể tính từ số liệu của nhà máy biểu diễn theo sơ đồ vector (hình 2.7):
   
Trường hợp bù đủ (QC = Q1) hệ số lệch pha cosφ2= 1. Trong trường hợp quá bù (QC > Q1) hệ số lêch pha cosφ2 âm, điện áp tăng cao, nên phải tính đến hiện tượng quá áp xẩy ra. Trong nhiều trường hợp, chỉ thực hiện bù thiếu, vì vậy công suất tụ thấp nhất được lắp đặt. Yêu cầu thường xuyên của bên cấp điện là cosφ ≥ 0,9 (tức là chi phí công suất phản kháng được bỏ qua), mà phụ tải qua các thiết bị truyền dẫn là không đổi, nên sự nguy hiểm của việc tăng áp do quá bù được loại trừ khi phụ tải lớn đóng ngắt nhanh.

Hệ số cosφ trung bình của một số phụ tải  
 
Nói chung, số liệu cho tính toán công suất bù yêu cầu không cố định. Ngoài ra, vì nhà máy bao gồm một số các phụ tải có công suất bù riêng, nên chấp nhận sự gần đúng của việc tính công suất bù là phù hợp.

VÌ vậy, hệ số K có thể lấy từ bảng trên nơi mà kết quả đã được đo (cosφ1) và hệ số mong muốn (cosφ2). Công suất lắp đặt của công suất bù yêu cầu tính theo công thức sau:
 
Ở điều kiện chấp nhận được hoặc khi không có số liệu liên quan, hệ số công suất thực tế là có sẵn, ví dụ khi tính toán sơ bộ, có thể lấy giá trị thực nghiệm 0,7. Với hệ số công suất thấp, đối với các cần trục lớn mới có sự khác nhau nhiều, còn với các máy hàn hoặc lắp nhiều động cơ công suất nhỏ ( > 1kW) thì không khác nhau là mấy. Trong trường hợp tải thuần trở lớn, có điểm chung là hệ số công suất cao, ví dụ như đối với các thiết bị nhiệt lớn.
 
Bù cố định

Các thiết bị làm việc dài hạn thường được lắp trực tiếp các bộ tụ bù. Dạng như vậy của bù riêng lẻ cũng được gọi là bù cố định. Thông thường nó được sử dụng cho:

Máy biến áp:

Vì tải của máy biến áp có thể thường hay thay đổi, tính toán công suất bộ tụ điện không nên dựa trên đãi hỏi công suất phản kháng lớn nhất, bởi vì bù quá mức dẫn đến quá điện áp tại máy biến áp xuất hiện trong trường hợp tải giảm. Chính vì lý do đó mà hầu hết các nhà cung cấp điện đãi hỏi lắp tụ bù cố định trên các tải độc lập lớn nhất bằng 5 - 10% công suất danh định của máy biến áp.
 
Do có sự cải tiến của máy biến áp, nên có thể được tính đến sự giảm công suất phản kháng không tải. Đối với máy biến áp có điện áp phía cao áp đến 20kV, phía hạ áp 400V và điện áp ngắn mạch ở trong khoảng từ 4 - 6%, số liệu ở trong bảng dưới đây có thể lấy như là giá trị định hướng để xác định mức bù cố định định mức của máy biến áp:

Nếu các bộ tụ bù được đặt tại phía hạ áp của máy biến áp, trong trường hợp lưới điện có chứa các sóng hài bậc cao, cần kiểm tra cộng hưởng điện áp ở thành phần sóng hài có trong lưới được tạo nên giữa điện dung của tụ điện và điện cảm của máy biến áp. Dung lượng bù cực đại có thể được tính theo công thức gần đúng:
 
Trong đó: SN = Công suất định mức biểu kiến của máy biến áp.

                  uk  = Điện áp ngắn mạch(%).

                  v    = Bậc của sóng hài ảnh hưởng lớn nhất.

Ví dụ, để tránh sự cộng hưởng cho đến cả sóng hài bậc thứ 13, thì dung lượng bù cho máy biến áp 1000kVA có uk = 6%, phải được xác định nhỏ hơn giá trị:
   
Thiết bị hàn:

Theo cuốn “Điều kiện kỹ thuật cho kết nối hệ thống mạng điện áp thấp (TAB)” của Hiệp hội xí nghiệp điện Đức (VDEW), thiết bị hàn có tải lắp đặt lớn hơn 2kVA là đối tượng chấp thuận của người có thẩm quyền (các quy tắc tương tự có hiệu lực với nhiều nhà cung cấp năng lượng).

Thông thường các máy biến áp hàn ngày nay được lắp sẵn các bộ tụ điện. Nói chung, dung lượng bù đối với máy biến áp hàn và các thiết bị hàn điện trở nên từ 30 đến 50% công suất danh định của máy biến áp. Đối với các bộ chỉnh lưu hàn, công suất của bộ tụ có thể đạt xấp xỉ 10% của công suất danh định.

Bù một cách hiệu quả đối với các máy hàn riêng lẻ không thể thực hiện với các bộ điều khiển thông thường vì rằng không thể điều chỉnh nguồn cấp công suất phản kháng của bộ tụ điện theo nhịp độ của quá trình hàn.

Chỉ có công suất phản kháng không tải của máy biến áp hàn có thể được bù bằng cách nối với tụ lâu dài, chỉ như vậy hệ số dịch pha có triển vọng được cải thiện. Bộ tụ điện có thể không phù hợp với sự giảm nhỏ xung tải phản kháng và ảnh hưởng tiêu cực của chúng đến các phụ tải khác.

Nếu các thiết bị hàn là nguyên nhân nhiễu loạn hệ thống, hoặc nếu muốn bù riêng lẻ, thì thiết kế của hệ thống bù nên phối hợp với nhà sản xuất máy hàn và bên quản lý lưới điện trong các vấn đề chung.

Động cơ 3 pha:

Công suất phản kháng yêu cầu của động cơ (cho việc tạo từ trường) phụ thuộc vào kích thước, phụ tải, tốc độ danh định, tần số, điện áp và cấu tạo của chúng. Một số công ty đưa ra các nguyên tắc cho sự bù của động cơ 3 pha, ngoài ra dung lượng bù có thể được tính theo:
 
      P_N công suất danh định của động cơ

Dung lượng bù Q_C không được vượt quá 90% dung lượng phản kháng không tải. Khi dung lượng bù Q_C cao hơn dung lượng phản kháng không tải thì sự tự kích có thể xuất hiện khi các động cơ hãm chậm lại, cắt điện khi tụ phóng điện, thì gây lên quá áp ở đầu cực động cơ.

Đối với mạch nối sao - tam giác, quá điện áp được xem xét ở mức cao, nếu bộ tụ được kết nối với cuộn dây của động cơ, nơi các cuộn dây nối sao sau khi cách ly khỏi hệ thống lưới điện. Khi đó động cơ có thể trở thành máy phát điện nếu nó nhận được dòng điện kích từ của tụ điện. Một điện áp tương ứng từ 2 đến 3 lần điện áp danh định của động cơ sẽ có thể xuất hiện tại đầu nối của máy phát điện quay.