Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng ở công ty than mạo khê vinacomin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THANH SƠN NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - VINACOMIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THANH SƠN NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - VINACOMIN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hồ Việt Bun HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn hồn tồn phù hợp với tên đề tài đăng ký phê duyệt theo định số 101/QĐ-MĐC Hiệu trưởng Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, Ngày 10 tháng 10 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Sơn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v MỞ ĐẦU Chương ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ- VINACOMIN 1.1 Giới thiệu chung Công ty than Mạo Khê- Vinacomin 1.1.1 Vị trí địa lí, tình hình địa chất, khí hậu mỏ 1.1.2 Tình hình khai thác, nước, thơng gió, vận tải 1.1.3 Tình hình tổ chức quản lý mỏ 1.2 Hệ thống cung cấp điện mỏ: 1.3 Trạm biến áp 35/6 kV Cơng ty than Mạo khê- Vinacomin 1.4 Mạng điện 6kV Công ty than Mạo Khê 1.5 Đặc điểm cung cấp điện mỏ hầm lò 10 1.6 Nhận xét 11 Chương ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNGTẠI CÔNG TY THAN MẠO KHÊ-VINACOMIN 13 2.1 Đánh giá tình trạng kỹ thuật mạng điện cao áp Công ty than Mạo KhêVinacomin 13 2.1.1 Công suất tiêu thụ mỏ xác định theo phương pháp biểu đồ phụ tải 13 Năm 14 2.1.2 Cơng suất trạm biến áp mỏ xác định theo phương pháp công suất đặt hệ số yêu cầu 19 2.1.3 Đánh giá chất lượng cung cấp điện kV mỏ Mạo Khê 21 2.3 Đánh giá trạng sử dụng trang thiết bị điện 35 2.2 Đánh giá tình trạng kỹ thuật mạng điện hạ áp Công ty than Mạo Khê 37 2.2.1 Đặc điểm tổ chức hệ thống cung cấp điện mỏ 37 2.2.2 Đánh giá thực trạng vận hành mạng hạ áp Công ty than Mạo Khê 41 Chương NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ-VINACOMIN 60 iii 3.1 Tổ chức vận hành hợp lý máy biến áp trạm biến áp 35/6 kV 60 3.2 Bù công suất phản kháng trạm biến áp di động 62 3.3 Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT xác định vị trí bù tối ưu cho lưới 6kV 67 Nhận xét: 73 3.4 Ứng dụng thiết bị điều khiển phù hợp thực tế sản xuất Công ty than Mạo Khê-Vinacomin 73 3.4.1 Ứng dụng thiết bị điều khiển cho hệ truyền động quạt gió, bơm nước băng tải 6kV 73 3.4.2 Ứng dụng thiết bị điều khiển cho hệ truyền động băng tải hạ áp 79 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình cung cấp điện khu vực khai thác 11 Hình 2.1 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình 15/4/2018 Cơng ty than Mạo Khê 16 Hình 2.2 Sơ đồ thay khởi hành 22 Hình 2.3 Sơ đồ thay khởi hành 23 Hình 2.4 Sơ đồ thay khởi hành 24 Hình 2.5 Sơ đồ thay khởi hành 26 Hình 2.6 Sơ đồ thay khởi hành 27 Hình 2.7 Sơ đồ thay khởi hành 29 Hình 2.8 Sơ đồ thay khởi hành 29 Hình 2.9 Sơ đồ thay khởi hành 31 Hình 2.10 Sơ đồ thay khởi hành 32 Hình 2.11.Sơ đồ thay khởi hành 10 33 Hình 2.12 Sơ đồ thay khởi hành 11 34 Hình 2.13 Sơ đồ thay khởi hành 12 34 Hình 2.14 Sơ đồ thay mạng cung cấp nguồn điện mức (-80; +3Đ) nguồn điện dự phịng cho mức (+15Đ, +28Đ, +28T) Vỉa Đông (-80/+33)- PX KT3 41 Hình 2.15.Sơ đồ thay mạng cung cấp nguồn điện mức (+15Đ, +28Đ, +28T) nguồn điện dự phòng cho mức (+3Đ) Vỉa Đông (+33) - PX KT6 42 Hình 2.16 Sơ đồ thay mạng cung cấp điện lị Vỉa Đơng mức (-80) phân xưởng Khai thác Công ty than Mạo Khê 42 Hình 3.1 Thiết lập thông số tụ bù 67 Hình 3.2 Hộp thoại thẻ CAPO 69 Hình 3.3 Kết tính tốn bù tối ưu cho lưới 6kV công ty than Mạo Khê 70 Hình 3.4 Sơ đồ mạch điều khiển động biến tần 74 Hình 3.5.Đặc tính ĐCKĐB ba pha điều khiển biến tần mômen cản không thay đổi theo tốc độ 75 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc tính kĩ thuật máy biến áp Cơng ty than Mạo Khê .8 Bảng 1.2.Các phụ tải điện kVcủa Công ty than Mạo Khê .9 Bảng 2.1 Bảng theo dõi trạm 35/6 kV mỏ than Mạo Khê từ ngày 9/4/2018 đến ngày 15/4/2018 14 Bảng 2.2 Năng lượng tác dụng, lượng phản kháng trung bình ngày công suất tiêu thụ Công ty năm gần 14 Bảng 2.3 Các thông số đặc trưng biểu đồ phụ tải 18 Bảng 2.4 Công suất tính tốn Cơng ty than Mạo Khê .20 Bảng 2.5 Cơng suất tính tốn trạm biến áp 35/6kV 21 Bảng 2.6 Kết tính tốn khởi hành .23 Bảng 2.7 Kết tính tốn khởi hành 23 Bảng 2.8 Kết tính tốn khởi hành 25 Bảng 2.9 Kết tính toán khởi hành 26 Bảng 2.10 Kết tính tốn khởi hành 27 Bảng 2.11 Kết tính tốn khởi hành 28 Bảng 2.12 Kết tính tốn khởi hành 30 Bảng 2.13 Kết tính tốn khởi hành .31 Bảng 2.14 Kết tính toán khởi hành .32 Bảng 2.15 Kết tính tốn khởi hành 10 33 Bảng 2.16 Kết tính tốn khởi hành 11 34 Bảng 2.17 Kết tính tốn khởi hành 35 Bảng 2.18 Năng lực sử dụng trang thiết bị điện mỏ 36 Bảng 2.19 Đặc điểm tình trạng làm việc mạng điện hạ áp 660V 38 Bảng 2.20.Số lượng chủng loại biến áp khu vực 39 Bảng 2.21.Số lượng chủng loại Cầu dao 39 Bảng 2.22.Số lượng chủng loại khởi động từ .39 Bảng 2.23.Số lượng chủng loại Máng cào 39 Bảng 2.24.Số lượng chủng loại biến áp khoan chiếu sáng 40 Bảng 2.25 Số lượng chủng loại trục tời 40 vi Bảng 2.26.Số lượng chủng loại rơle rò 40 Bảng 2.27.Số lượng chủng loại quạt cục .40 Bảng 2.28 Kết kiểm tra cơng suất tính tốn máy biến áp 44 Bảng 2.29 Kết tính tốn cáp mềm theo điều kiện dịng nung nóng cho phép 46 Bảng 2.30 Kết tính tốn cáp theo điều kiện dịng nung nóng cho phép 47 Bảng 2.31 Kết tính tốn tổn thất điện áp máy biến áp khu vực .51 Bảng 2.32.Kết tính toán tổn thất điện áp từ trạm biến áp khu vực đến cựcphụ tải công trường lựa chọn khảo sát .51 Bảng 2.33.Kết tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện máy biến áp công trường lựa chọn khảo sát .54 Bảng 2.34 Kết tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện mạng cáp mềm công trường lựa chọn khảo sát .55 Bảng 2.35.Kết tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện mạng cáp trục công trường lựa chọn khảo sát 57 Bảng 3.1 Giá trị công suất giới hạn máy biến áp 35/6 kV 62 trạm biến áp 62 Bảng 3.2 Các sơ đồ đấu tụ điện tĩnh 63 Bảng 3.3 Kết tính tốn bù tối ưu lưới 6kV Cơng ty than Mạo Khê 71 Bảng 3.4 Tổng hợp kết bù kinh tế công suất phản kháng 73 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mạng điện Công ty than Mạo Khê- Vinacomin sử dụng chủ yếu cấp điện áp 6kV 660V Khi khả khai thác phát triển xuống sâu, diện khai thác ngày mở rộng, suất chiều dài lò chợ phát triển, dẫn đến hậu tổn hao điện áp đường dây truyền tải tăng, ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện làm việc bình thường điều kiện khởi động động cơ, làm giảm suất máy tuổi thọ động cơ, động bị tải Khi chi phí điện máy biến áp đường dây tăng cao, ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản phẩm Để khắc phục hậu quả, nâng cao sản lượng khai thác đáp ứng nhu cầu tổng sơ đồ phát triển ngành than, Công ty than Mạo Khê-Vinacomin cần phải tiến hành đổi mới, áp dụng giới hóa tự động hóa cơng nghệ khai thác Trong giá thành sản phẩm, tỷ trọng chi phí điện tương đối cao, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích đề tài - Đánh giá tổng quan tình trạng sử dụng điện Cơng ty than Mạo Khê- Vinacomin - Phân tích lựa chọn số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo Khê- Vinacomin Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống cung cấp điện cao áp hạ áp Công ty than Mạo Khê- Vinacomin - Phạm vi nghiên cứu đề tài nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện lưới điện Cao áp, hạ áp Công ty than Mạo Khê- Vinacomin Nội dung đề tài - Đánh giá tổng quan hệ thống cung cấp điện cao áp, hạ áp tinh hình sử dụng điện Công ty than Mạo Khê- Vinacomin - Giới thiệu giải pháp nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo khê- Vinacomin - Đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo Khê- Vinacomin Phƣơng pháp nghiên cứu Để giải nhiệm vụ đề tài, tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp sau: + Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu + Xác định thơng số phục vụ cho mục đích nghiên cứu cở số liệu thu thập mỏ, kết hợp với thông số kinh nghiệm nước có cơng nghiệp khai thác mỏ phát triển Ý nghĩa khoa học thực tiễn Nâng cao hiệu sử dụng điện nhằm giảm chi phí sử dụng điện chủ trương lớn Đảng Chính Phủ Trong giá thành khai thác than chi phí điện chiếm tỷ trọng đáng kể việc tìm giải pháp nhằm sử dụng hiệu điện mang tính cấp thiết, có tính khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu Luận văn thực dựa sở tài liệu sau: + Các số liệu lưới điện cao áp hạ Công ty than Mạo KhêVinacomin + Năng lượng tiêu thụ Công ty than Mạo Khê- Vinacomin năm gần Cấu trúc đề tài Luận văn trình bày tồn chương, phần mở đầu kết luận với tổng cộng: 90 trang; 39 bảng biểu; 23 hình vẽ Luận văn hồn thành Bộ mơn Điện khí hố xí nghiệp Mỏ Dầu khí, trường Đại học Mỏ- Địa chất 69 Hình 3.2 Hộp thoại thẻ CAPO - Buớc 3: Chọn tuỳ chọn mà muốn cho phép phân tích CAPO: Loại đấu nối: chọn tụ có loại đấu nối phù hợp: tam giác Loại đấu nối chọn cho loại tụ cố định ứng động tất nút lưới điện Vì phép phân tích CAPO dựa thời gian năm nên khoảng thời gian dùng để tính tốn phân số năm đồ thị phụ tải Thường tổng thời gian tính tốn tất đồ thị phụ tải mà sử dụng CAPO 1.0; nhiên điều bắt buộc Số dải tụ cho phép: số tụ cố định ứng động mà có để đặt lên lưới Kích thước tụ pha: tổng độ lớn dải tụ pha tính kVAr cho loại tụ cố định ứng động đặt lưới Ví dụ: thiết lập đăt dải tụ cố định 100 kVAr chương trình đặt tụ cố định 100 kVAr tìm điều kiện tối ưu Tương tự cho tụ bù ứng động Các nút hợp lệ: chọn nút hợp lệ đặt tụ cố định ứng động cách đánh dấu vào ô trước tên nút Đánh dấu chọn bỏ chọn nút đặt tụ bù b) Cách chạy tốn tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu Để chạy tốn phân tích vị trí đặt tụ bù tối ưu ta thực cách sau: 70 - Chọn Analysis>CAPO từ trình đơn - Nhấp chuột vào nút CAPO cơng cụ Analysis Trong q trình tối ưu hố, thông báo viết cửa sổ “Progress View” cho ta biết độ lớn loại dải tụ đặt nút tương ứng tổn thất hệ thống Khi q trình tối ưu hóa thực xong, sơ đồ mạng điện với tụ bù cần đặt lên lưới vẽ lại với độ lớn dải tụ ký hiệu “FX” cho tụ bù cố định “SW” cho tụ bù ứng động cần đặt lên lưới Report sau phân tích tính tốn Để có bảng báo cáo kết dạng bảng chứa tham số đầu kết phân tích, chọn Report>Capacitor Placement Optimization từ trình đơn Ta có kết tính tốn bù tối ưu cho mạng 6k cơng ty than Mạo Khê hình 3.3 Bảng 3.2 Hình 3.3 Kết tính tốn bù tối ưu cho lưới 6kV công ty than Mạo Khê 71 Bảng 3.3 Kết tính tốn bù tối ưu lưới 6kV Công ty than Mạo Khê 72 73 Bảng 3.4 Tổng hợp kết bù kinh tế công suất phản kháng ∆P tiết kiệm (kW) Chi phí tiết kiệm Chi phí tiết kiệm năm (tr.đồng) năm (tr.đồng) 652.353,75 130.470,75 38,25 Nhận xét: - Sau lắp đặt tụ bù, theo tính tốn phần mềm PSS/ADEPT, tổng tổn thất công suất tiết kiệm 38,25 (kW), chi phí tiết kiệm giảm tổn thất điện năm (tuổi thọ tụ) là: 652.353,75 tr.đồng 3.4 Ứng dụng thiết bị điều khiển phù hợp thực tế sản xuất Công ty than Mạo Khê-Vinacomin Công ty than Mạo Khê sử dụng đa dạng hệ thống điện quạt gió chính, bơm nước trung tâm, trục tải, băng tải, tàu điện, máy nén khí Các thiết bị cịn lại quạt cục bộ, máng cào, máy xúc đá… có cơng suất nhỏ nhiều nằm khoảng từ 5,5 đến 37 kW Trong hệ thống điện có công suất lớn, định chủ yếu đến điện tiêu thụ tồn mỏ là: - Các hệ truyền động quạt gió, bơm nước - Các hệ truyền động cho tời trục, băng tải Bởi việc điều khiển hợp lý cho hệ truyền động thiết bị có tác dụng đáng kể nhằm giảm chi phí đầu tư vào giá thành than 3.4.1 Ứng dụng thiết bị điều khiển cho hệ truyền động quạt gió, bơm nƣớc băng tải 6kV Đặc điểm quạt gió, bơm nƣớc Quạt gió bơm thoát nước thiết bị hiệnđang sử dụng Công ty than Mạo Khê tiêu hao nhiều điện mỏ Song quạt gió bơm nước lại thường xuyên làm việc với hiệu suất thấp 0,6 Lý trình sản xuất diện khai thác thay đổi, hệ thống đường lò thay đổi, nhiệt độ khí thải lị thay đổi theo dẫn đến quạt gió làm việc khác xa với chế độ tính tốn ban đầu Mặt khác q trình vận hành thơng số thay đổi liên tục mà không điều chỉnh công suất quạt gây lãng phí cơng suất hiệu sử dụng thấp 74 Ví dụ: Vào ngày nghỉ cuối tuần mà để suất quạt lớn gây lãng phí điện năng, cịn độ khí mức cao, suất quạt thấp làm tăng nguy đe doạ cháy nổ khí Qua khảo sát trạm quạt, trạm bơm Công ty than Mạo Khê cho thấy số thiết bị bơm nước quạt gió áp dụng khởi động khởi động mềm, để điều chỉnh tốc độ Để điều chỉnh suất cho quạt thường sử dụng phương pháp phổ biến xoay góc cánh gió, nhiên phương pháp bộc lộ nhược điểm tính phức tạp điều chỉnh, độ bền độ tin cậy không cao, không đảm bảo độ rộng điều chỉnh không đảm bảo hiệu suất cao cho thiết bị thơng gió Để điều chỉnh suất bơm người ta thường sử dụng van tiết lưu, phương pháp gây tổn thất lớn công suất dẫn đến tổn thất lớn điện Qua việc phân tích tác giả có nhận xét việc trì suất cho thiết bị cơng nghiệp loại lớn nhu cầu thực tế gây tổn thất đáng kể điện phương pháp đảm bảo hiệu điều chỉnh suất phương pháp thay đổi tốc độ động cơ, cách ta đạt hai mục đích thay đổi suất giảm công suất tiêu thụ Ứng dụng biến tần để điều khiển cho quạt gió a) Sơ đồ khối sử dụng biến tần áp dụng cho thiết bị công nghệ Z R SI RI BT KI K FT §C Hình 3.4 Sơ đồ mạch điều khiển động biến tần đó: Z – tiến hiệu đặt; R - điều chỉnh tốc độ; RI – điều chỉnh dòng điện; BT – biến tần 75 b) Nguyên lý tiết kiệm điện sử dụng biến tần Công suất đầu trục động cơ: P2 = M. Hệ làm việc ổn định khi: M = Mc P2 = Mc  đó: M – mômen động sinh ra;  - tốc độ động Mc – mômen cản Nếu không sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ động cơng suất trục động tỷ lệ với mômen cản (P2 = Mc ) Khi sử dụng biến tần vào điều chỉnh tốc độ động cơng suất trục khơng thay đổi theo mơmen cản mà cịn thay đổi theo tốc độ điều chỉnh: P2BT = Mc BT đó: BT – tốc độ thay đổi sử dụng biến tần Hình 3.5.Đặc tính ĐCKĐB ba pha điều khiển biến tần mômen cản không thay đổi theo tốc độ Tỷ số công suất trục động sử biến tần không sử dụng biến tần xác định theo công thức: P2 BT  BT    P2 BT  P2 BT P2   76 Nếu giả thiết hiệu suất động (=BT) không thay đổi có sử dụng khơng sử dụng biến tần động tiêu thụ công suất từ lưới điện hai trường hợp ( P1  P1  ): P1BT  P1  BT  Như sử dụng biến tần điều khiển tốc độ động (dưới tốc độ) giảm cơng suất tiêu thụ từ lưới điện so với không sử dụng biến tần theo tỷ số  BT  c) Lợi ích kinh tế từ ứng dụng biến tần Phân tích hiệu kinh tế ứng dụng biến tần 160kW-DAN FOSS để điều khiển cho động quạt gió 160 kW Giả thiết quạt chạy 365 ngày/năm, ngày chạy ca, với đơn giá tiền điện C0=2000đ/kWh Chi phí điện cho quạt chạy ngày đêm (3 ca) bằng: Y1= 3x8x160x2000 = 4.608.000 đ Chi phí điện cho quạt tiêu thụ năm: Y2= 365x4.608.000 = 1.681.920.000 đ Nếu giả thiết ngày vào đầu ca cuối ca (khi làm công tác chuẩn bị giao ca) ngày nghỉ cuối tuần, tốc độ động điều chỉnh giảm 20% so với định mức, công suất tiêu thụ tỉ lệ với tốc độ theo quan hệ P  n3, công suất tiêu thụ quạt cịn 51,2% cơng suất định mức Như điện tiết kiệm là: A=P20%.174 h/tháng.12tháng =160x0,488x174x12=163.031,04 kWh Giá tiền mỏ tiết kiệm Y=A.C0=163.031,04x2000= 326.062.080 đ Đơn giá tủ biến tần 160kW-DAN FOSS trung bình ko = 100 USD/kW tương đương ko = 1,6.106 đồng/kW Như giá mua thiết bị (chi phí đầu tư): K = 160x1,6.106 = 256.106,đ 77 Thời gian thu hồi vốn: K 256 10 T   1,31 năm Y 195 637 248 Việc đầu tư có hiệu Nhận xét: Đối với hệ truyền động quạt gió, giải pháp điều chỉnh suất kinh tế sử dụng biến tần, có số lợi ích sau: - Tiết kiệm điện năng, công suất tiêu thụ kịp thời điều chỉnh, thích ứng với nhu cầu - Tuổi thọ thiết bị nâng cao: Loại bỏ cố tiếp điểm khởi động cố động xung giật học khởi động cứng - Khả điều khiển từ xa, tự động điều khiển suất quạt theo thông số thơng gió mỏ, giảm lao động vận hành trực tiếp Ứng dụng biến tần để điều khiển cho băng tải động 6kV Biện pháp để tiết kiệm điện (giảm tổn thất điện năng) áp dụng cho băng tải cung cấp cho động qua biến đổi điện áp tần số Việc sử dụng thiết bị tự động ghi nhận tải động để tự động điều chỉnh điện áp tần số dòng điện cung cấp cho động luôn tạo chế độ làm việc định mức có hiệu suất định mức (đm) hệ số công suất định mức (cosđm) tương ứng với công suất tải (Pt) Như với giải pháp việc tiết kiệm điện giảm đồng thời tổn thất công suất tác dụng động giảm tổn thất công suất tác dụng lưới điện Tổn thất công suất tác dụng động mang tải Pt< Pđm xác định Pt = (1- t).Pt + kkt.Pt.tgt đó: t - hiệu suất động ứng với tải Pt; tgt xác định từ hệ số công suất cost ứng với tải Pt động cơ; kkt - đương lượng kinh tế hệ thống điện Tổn thất công suất tác dụng động cung cấp qua biến tần: Pđm = (1- đm).Pt + kkt.Pt.tgđm 78 Vì đm>t, tgt> tgđm (do cost< cosđm) nên ứng với giá trị tải Pt, lượng tổn thất công suất tác dụng tiết kiệm được: P = Pt - Pđm = Pt.[(đm - t + kkt (tgt - tgđm)] Theo thay đổi hiệu suất  hệ số công suất cos theo hệ số mang tải động k t  Pt động Pdm Động Băng tải có Pđm = 315kW, cosφdm = 0,89, hiệu suất ηdm =86%, làm việc với kt = 0,7 Lượng giảm tổn thất công suất tác dụng sử dụng biến tần để điều khiển động không sử dụng biến tần xác định sau: Thay: cosφtt = 0,75 → tagφtt = 0,88; cosφdm = 0,89 →tagφdm = 0,51, kkt = 0,12 vào cơng thức có: P  Pt  Pdm  Pt  dm t  k kt tgt  tg dm  = 0,7.315.[0,89-0,8+0,12(0,88-0,51)]= 29,64kW Nếu động làm việc 5.000 giờ/năm lượng điện tiết kiệm W = P.T = 29,64.5000 = 148200 (kWh) Với đơn giá điện là: Co = 2000 (đồng/kWh) lượng tiền tiết kiệm hàng năm: C = Co W = 2000 x 14100 = 296,4 (tr.đồng) Hiện mỏ than khu vực sử dụng chủ yếu loại biến tần SIEMENS để điều chỉnh tốc độ cho hệ thống tời trục băng tải chính, áp dụng hệ thống biến tần hãng cho Công ty than Mạo Khê- Vinacomin Bộ biến tần loại hãng SIEMENS tuổi thọ năm để điều khiển băng tải có giá: 650.000.000 đồng Như giá mua thiết bị (chi phí đầu tư): V = 650.000.000, đồng Thời gian thu hồi vốn: năm Chi phí tiết kiệm năm: C= (∆C.Ttc – V))/Ttc = (296,4.5-650)/5 = 166,4 (tr.đồng) 79 Khấu hao biến tần tính năm việc đầu tư có hiệu 3.4.2 Ứng dụng thiết bị điều khiển cho hệ truyền động băng tải hạ áp: Băng tải hạ áp sử dụng cấp điện áp 660V 380V truyền động động xoay chiều rơ to lồng sóc khởi động trực tiếp qua khởi động từ Các băng tải Công ty than Mạo Khê thường chạy non tải gián đoạn đơi chạy khơng tải, đặc điểm công nghệ khai thác chuyển tải từ lò chợ Các tời trục giếng nghiêng dẫn động động rô to dây quấn, khởi động điều chỉnh tốc độ điều khiển cắt trở, lượng vật liệu (than đất đá) chuyển chân giếng không liên tục nên tời trục vận hành chế độ ngắt quãng, thường xuyên phải khởi động hãm Với động Băng tải có Pđm = 30kW, cosφdm = 0,89, hiệu suất ηdm =86%, làm việc với kt = 0,7 Lượng giảm tổn thất công suất tác dụng sử dụng biến tần để điều khiển động không sử dụng biến tần xác định sau: Thay: cosφtt = 0,75 → tagφtt = 0,88; cosφdm = 0,89 →tagφdm = 0,51, kkt = 0,12 vào cơng thức có: P  Pt  Pdm  Pt  dm t  k kt tgt  tg dm  = 0,7.30.[0,89-0,8+0,12(0,88-0,51)]= 2,82kW Nếu động làm việc 5.000 giờ/năm lượng điện tiết kiệm W = P.T = 2,82.5000 = 14100 (kWh) Với đơn giá điện là: Co = 2000 (đồng/kWh) lượng tiền tiết kiệm hàng năm: C = Co W = 2000 x 14100 = 28,2 (tr.đồng) Hiện mỏ than khu vực sử dụng chủ yếu loại biến tần SIEMENS để điều chỉnh tốc độ cho hệ thống tời trục băng tải chính, áp dụng hệ thống biến tần hãng cho Công ty than Mạo Khê- Vinacomin Bộ biến tần loại hãng SIEMENS tuổi thọ năm để điều khiển băng tải có giá: 65.000.000 đồng Như giá mua thiết bị (chi phí đầu tư): V = 65.000.000, đồng 80 Thời gian thu hồi vốn: năm Chi phí tiết kiệm năm: C= (∆C.Ttc – V))/Ttc = (28,2.5-65)/5 = 15,2 (tr.đồng) Khấu hao biến tần tính năm việc đầu tư có hiệu 81 KẾT LUẬN Nghiên cứu đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo Khê - Vinacomin, làm giảm giá thành than khai thác, cải thiện điều kiện làm việc nâng cao mức sống cho người lao động Để giải mục tiêu nêu, đề tài tập trung giải nội dung sau: - Đánh giá tổng quan hệ thống cung cấp điện Công ty than Mạo Khê Vinacomin - Nghiên cứu tình hình sử dụng điện Công ty than Mạo Khê Vinacomin - Nghiên cứu đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo Khê - Vinacomin Từ kết khảo sát nghiên cứu, rút đƣợc kết luận kiến nghị nhƣ sau: Sử dụng lực trang thiết bị thực tế mỏ đạt 16,34% theo công thức kinh nghiệm nước ngồi, cịn tính tốn với điều kiện Việt Nam chừng đạt 18% Như phần lớn lực trang thiết bị chưa sử dụng, lượng lớn vốn đầu tư bị lãng phí Khi sử dụng triệt để lực trang thiết bị điện để phục vụ cho sản xuất có tính đến điều kiện mỏ Việt Nam cơng suất máy biến áp trang bị trạm biến áp đảm bảo yêu cầu Giá trị giới hạn công suất tải để định cho máy biến áp trạm biến áp vận hành, nhằm tiết kiệm điện tiến hành theo công thức: Sgh Po' t  Sdm PN'  Với giá trị Sgh tính tốn tình trạng sử dụng cơng suất trạm tại, mỏ cho vận hành máy biến áp hợp lý Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT tính tốnxác định vị trí bù cơng suất phản kháng tối ưu 82 Do xu hướng phát triển ngành than, sản lượng than ngày tăng, sử dụng ngày nhiều máy móc thiết bị điện có cơng suất lớn, để nâng cao chất lượng cung cấp điện mỏ cần ứng dụng thiết bị điều khiển như: Bộ biến tần, nối tầng van, khởi động mềm Cho thấy hiệu quả, thời gian hoàn vốn đầu tư trang bị cho loại thiết bị ngắn, trung bình khơng q năm Qua việc nghiên cứu cho thấy chiều dài trung bình tuyến cáp hạ ngày phát triển, ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện áp cung cấp khu vực khai thác nên mỏ cần có kế hoạch thay dần Cần nghiên cứu ứng dụng sử dụng Thiết bị khởi động mềm phịng nổ an tồn tia lửa vào mỏ hầm lò để cao hiệu sử dụng điện 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bá Đề (2003), Giáo trình Trạm Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 2.Trần Bá Đề, Nguyễn Anh Nghĩa (1997), Giáo trình Điện khí hóa mỏ, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội Hoàng Hữu Hiên, Nguyễn Đức Lượng, Bạch Quang Minh, Nguyễn Đỗ Thiện, Nguyễn Đức Trung (1977), Sổ tay điện mỏ (Tập 1), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (1997), An tồn điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Nguyễn Hanh Tiến (2005), Tổ chức cung cấp điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (2007), Tổ chức cung cấp điện mỏ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Đức Trung (1970), Kỹ thuật điện mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội ... hình sử dụng điện Công ty than Mạo Kh? ?- Vinacomin - Giới thiệu giải pháp nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo kh? ?- Vinacomin - Đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện. .. số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện Công ty than Mạo Kh? ?- Vinacomin Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống cung cấp điện cao áp hạ áp Công ty than Mạo Kh? ?- ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THANH SƠN NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - VINACOMIN Ngành: Kỹ thuật điện