Trạm Biến Áp - Tụ Bù Công Suất pot

Trạm Biến Áp Giới thiệu: - Ta có thể thấy Máy biến áp được dùng ở mọi nơi, từ máy biến áp dân dụng dùng trong quạt điện đến máy biến áp dùng để ổn áp hoặc dùng trong các main board điệ

Tr m Bi n Áp - T Bù Công Su t ạm Biến Áp - Tụ Bù Công Suất ến Áp - Tụ Bù Công Suất ụ Bù Công Suất ất

A Trạm Biến Áp

Giới thiệu:

- Ta có thể thấy Máy biến áp được dùng ở mọi nơi, từ máy biến áp dân dụng dùng trong quạt điện đến máy biến áp dùng để ổn áp hoặc dùng trong các main board điện tử.v.v Một trong những ứng dụng phổ biến là dùng trong điện lực: Trạm biến áp điện lực tăng

hạ áp trong truyền tải điện

- Từ các loại máy biến áp nhỏ (máy biến áp khô giải nhiệt bằng gió, hiện tại đã chế tạo được công suất trên 2000 KVA), đến các máy biến áp lớn hơn có cuộn dây đặt ngập trong dầu (dầu để cách điện và tản nhiệt ra lá thép xung quanh máy)

I Thuyết Minh Trạm biến áp:

- Để truyền tải công suất điện lớn từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, thì giải pháp tăng điện áp để hạn chế tổn thất công suất và giảm giá thành đầu tư đường dây là một lựa chọn tối ưu

- Lượng công suất tải truyền đi càng lớn thì điện áp càng cao

1 Điện áp: Người ta phân ra làm 4 cấp điện áp:

 Siêu Cao Áp: Lớn Hơn 500 KV

 Cao áp: 66kV, 110kV, 220kV và 500kV

 Trung Áp: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35 kV

 Hạ Áp: 0,4kV và 0,2kV và Các điện áp nhỏ hơn 1 KV

2 Phân loại Trạm Biến áp theo điện lực: Theo cách phân loại trên, ta lại có 2

tên trạm biến áp:

 Trạm biến áp Trung gian: Nhận điện áp từ 220 KV – 35 KV biến đổi thành điện áp ra 35 KV – 15 KV theo nhu cầu sử dụng

 Trạm biến áp phân Xưởng hay Trạm biến áp phân phối: Nhận điện áp 35 KV – 6

KV biến đổi thành điện áp ra 0,4 KV – 0,22 KV => đây là trạm biến áp được dùng trong mạng hạ áp dân dụng tòa nhà, thường thấy là trạm 22/0,4 KV

3 Công Suất Máy Biến áp:

 Gồm các máy biến áp có cấp điện áp sơ/thứ cấp: 35/0.4KV, 22/0.4 KV, 10&6.3/0.4 KV

 Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50, 75, 100, 160, 180, 250, 320,

400, 500, 560, 630, 750, 800, 1000, 1250, 1500, 1600, 1800, 2000, 2500 KVA

 Các công ty Sản Xuất và thi công trạm Biến Áp như: Thibidi, Cơ điện Thủ Đức, Lioa.v.v

4 Các đơn vị cần quan tâm trên trạm:

 S: Công suất biểu kiến được ghi trên trạm biến áp (KVA)

 P: Công suất tiêu thụ (KW)

 Q: Công suất phản kháng (KVAr)

 U: điện áp sơ cấp và thứ cấp của trạm (KV hoặc V)

 I: Dòng điện thứ cấp (A), Dòng điện sơ cấp thường rất ít được quan tâm

II Tính Toán Và Lựa Chọn Trạm Biến Áp Hạ Áp :

1 Xác định trung tâm phụ tải và vị trí đặt trạm:

 Tính toán trung tâm phụ tải và vị trí đặt trạm nhằm tiết kiệm dây dẩn, hạn chế sụt áp và tổn hao công suất của mạng điện

 Nhưng cân đối giữa tính mỹ quan công nghiệp, gần lưới điện lực và đảm bảo hành lang an toàn điện đường dây

2 Xác định số lượng biến áp (hộ loại 1, 2 và 3):

 Hộ loại 1: Duy trì nguồn điện liên tục trên đường dây hạ áp từ trạm, Cần

2 Máy Biến Áp trở lên trên 1 trạm Hộ loại 1 là loại ảnh hưởng đến sinh mạng con người hoặc an ninh quốc gia Như bệnh viện, trạm xá hoặc các tòa nhà quốc hội, các bộ quốc phòng.v.v

 Hộ loại 2: có ảnh hưởng về kinh tế, so sánh và chọn phương án một hay hai máy biến áp trên 1 trạm VD: Nhà máy thép, nhà máy sản xuất

kính v.v

 Hộ loại 3: Mất điện ít ảnh hưởng đến kinh tế Nên có thể cắt điện để sửa chữa

3 Xác định công suất trạm biến áp (là S hoặc P nếu cho biết nhu cầu sử dụng trạm):

 Tính toán công suất trạm hiện tại và phát triển trong tương lai

 Có nhiều cách tính toán công suất điện, 3 cách được dùng phổ biến nhất: Theo diện tích và nhu cầu sử dụng hoặc theo sản lượng hàng năm một sản phẩm trên một KW điện Và theo công suất đặt và hệ số nhu cầu (liệt kê công suất từng thiết bị cụ thể).

 Hộ loại 1 dùng 2 Máy Biến Áp, trong đó mỗi máy có thể chịu quá tải bằng 1,4 lần Công suất của máy trong 6 giờ Công suất quá tải 1,4 lần đó bằng Công suất tính toán của tòa nhà xí nghiệp

4 Xác định chế độ vận hành kinh tế Trạm Biến áp: Đối với trạm từ 2 Máy Biến

Áp Trở lên

 Vì quá trình tính toán thường dư công suất rất lớn so với tải thực, nên thời điểm tải nhỏ nhất có thể nhỏ hơn công suất của 1 Máy Biến Áp

 Vì vậy ta chỉ cần sử dụng 1 Máy Biến áp cho toàn bộ tải để tránh tổn hao điện không cần thiết nếu dùng 2 máy

5 Lựa Chọn Đầu Phân Áp:

 Các chế độ phụ tải như: dùng nhiều cực đại, dùng ít cực tiểu và xảy ra sự

cố

 Mỗi chế độ trên ta cần đảm bảo điện áp trên thanh góp máy biến áp Thường xãy ra nếu trạm đặt quá xa trung tâm phụ tải

6 Tiêu Chuẩn Áp Dụng và bản vẽ:

 Theo tiêu chuẩn điện lực, xem thêm tại: http://www.mediafire.com/? 1r3xc1fpjh93gpu

 Thông Số Thiết Bị Trạm: http://www.mediafire.com/view/?rcb3aodxia0avof

III Các loại trạm biến áp như:

1 Trạm Biến Áp ngoài trời:

- Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm trung gian công suất lớn Vì máy biến áp, thiết

bị phân phối có kích thước lớn nên có đủ diện tích để lắp đặt các thiết bị này, tiết kiệm được chi phí xây dựng khá lớn

- Bao gồm các trạm: Trạm hợp bộ, trạm nền (đặt lên nền bê tông), trạm giàn(< 3x100 KVA), trạm treo (< 3x75 KVA), trạm kín (lắp đặt trong nhà), trạm trọn bộ(nhà lắp ghép) Tùy theo giá thành và nhu cầu mà ta lựa chọn các loại biến áp khác nhau

a.Trạm Treo:

 là trạm mà toàn bộ các thiết bị cao hạ áp và máy biến áp đều được treo trên cột MBA thường là loại môt pha hoặc tổ ba máy biến áp một pha

Tủ hạ áp được đặt trên cột

 Trạm này thường rất tiết kiệm đất nên thường được dùng làm trạm công cộng cung cấp cho một vùng dân cư Máy biến áp của trạm treo thường

có công suất nhỏ( 3 x 75 kVA), cấp điện áp 15¸22 / 0,4 kV, phần đo đếm được trang bị phía hạ áp

 Tuy nhiên loại trạm này thường làm mất mỹ quan thành phố nên về lâu dài loại trạm này không được khuyến khích dùng ở đô thị

b Trạm Giàn:

 Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều được đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột Trạm được trang bị ba máy biến áp một pha ( 3 x 75 kVA) hay một máy biến áp ba pha( 400 kVA), cấp điện áp 15 22 kV /0,4 kV

 Phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp Tủ phân phối

hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột đường dây đến có thể là đường dây trên không hay đường cáp ngầm

 Trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay các phân xưởng

c Trạm nền:

 Trạm nền thường được dùng ở những nơi có điều kiện đất đai như ở vùng nông thôn, cơ quan, xí nghiệp nhỏ và vừa

 Đối với loại trạm nền thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp thường là

tổ ba máy biến áp một pha hay một máy biến áp ba pha đặt bệt trên bệ ximăng dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà

 Xung quanh trạm có xây tường rào bảo vệ Đường dây đến có thể là cáp ngầm hay đường dây trên không, phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp

d Trạm Hợp Bộ (integrated distribution substation - IDS): công suất từ 250 đến 2000

KVA

 Đặt trên nền, Thi công lắp đặt dể dàng, Độ cách điện cấp K, độ an toàn cao

 hợp bộ với tủ điện hạ áp đặt trên trạm thành một khối

 không dùng khí SF6, thân thiện với môi trường

Download tại: http://www.thibidi.com/vn/4/50.html

2 Trạm Biến Áp trong nhà:

a Trạm Kín:

 Trạm kín là loại trạm mà các thiết bị điện và máy biến áp được đặt trong nhà.Trạm kín thường được phân làm trạm công cộng và trạm khách hàng

 + Trạm công cộng thường được đặt ở khu đô thị hóa,khu dân cư mới

để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người sử dụng

 + Trạm khách hàng thường được đặt trong khuôn viên của khách hàng khuynh hướng hiện nay là sử dụng bộ mạch vòng chính (Ring Main Unit) thay cho kết cấu thanh cái, cầu dao, có bợ chì và cầu chì ống

để bảo vệ máy biến áp có công suất nhỏ hờn 1000 kVA

 Đối với loại trạm kiểu này cáp vào và ra thường là cáp ngầm Các cửa thông gió đều phải có lưới đề phòng chim ,rắn ,chuột và có hố dầu sự

cố

b Trạm Trọn Bộ:

 Đối với nhiều trạm phức tạp đòi hỏi sử dụng cấu trúc nối mạng nguồn kiểu vòng hoặc tủ đóng cắt chứa nhiều máy cắt,gọn, không chịu ảnh hưởng của thời tiết và chịu được va đập, trong những trường hợp này các trạm trọn bộ kiểu kín được sử dụng

 Các khối được chế tạo sẵn sẽ được lắp đặt trên nền nhà bê tông và được

sử dụng đối với trạm ở đô thị cũng như trạm ở nông thôn

- Các ưu điểm của trạm kiểu này là :

+ Tối ưu hóa về vật liệu và sự an toàn do :

 - Có sự chọn lựa thích hợp từ các kiểu lắp đặt có thể

 - Tuân theo toàn bộ các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và các tiêu chuẩn

dự định trong tương lai

+ Giảm thời gian nghiên cứu và thiết kế, giảm chi phí lắp đặt do:

 - Cực tiểu hóa sự phối hợp vài nguyên lý của xây dựng và kỹ thuật điện

 - Tin cậy, độc lập với xây dựng công trình chính ;

 - Loại bỏ nhu cầu một kết nối tạm thời tại lúc bắt đầu chuẩn bị thi công công trình;

 - Đơn giản hóa trong thi công ,chỉ cần cung cấp một móng bằng bêtông chịu lực

+ Vô cùng đơn giản trong lắp đặt thiết bị và kết nối

+ Các trạm kiểu này chắc chắn, gọn đẹp thường được dùng ở các nơi quan trọng như cơ quan ngoại giao,văn phòng, khách sạn….

C Trạm Gis: là trạm dùng thiết bị phân phối kín cách điện bằng khí SF6, Đặc điểm

của trạm loại này là diện tích xây dựng trạm nhỏ hơn khoảng vài chục lần so với trạm ngoài trời.

3 Các Sơ Đồ Đấu Dây Trạm Biến Áp:

B Tủ Bù Điện :

I Thuyết Minh:

Trong lưới điện tồn tại 2 loại công suất :

- Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải

- Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các

loại phụ tải như : động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp…

Để đánh giá ảnh hưởng của CSPK đối với hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất cos, trong đó : =arctg P/Q.arctg P/Q

a CSPK Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

- Về kinh tế : chúng ta phải trả tiền cho lượng CSPK tiêu thụ.

- Về kỹ thuật : CSPK gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên

đường truyền.

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù CSPK Q để hạn chế ảnh hưởng của nó Cũng tức

là ta nâng cao hệ số cos.

b Lợi Ích Khi nâng cao hệ số công suất cosφ:

 Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện ( máy biến áp, đường dây …)

 Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

 Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp

II Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos :

1 Phương pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên: Nâng cao cosφ tự nhiên

có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng CSPK

mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.

 Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất

 Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn

 Hạn chế động cơ chạy không tải

 Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ

 Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn

2 Phương pháp nâng cao hệ số cos nhân tạo: Phương pháp này được

thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù CSPK ở các hộ tiêu thụ điện Các thiết bị

bù CSPK bao gồm :

a Máy bù đồng bộ : chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế

độ không tải

* Ưu điểm :máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra CSPK, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ CSPK của mạng điện

* Nhược điểm : máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng

và vận hành phức tạp máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn

b Tụ bù điện : làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do

đó, có thể sinh ra CSPK cung cấp cho mạng điện

* Ưu điểm :

 Công suất bé, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành

 Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ theo sự phát triển của tải

 Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ

* Nhược điểm :

 Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức

 Khi đóng tụ vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành

 sử dụng tụ điện ở các hộ tiêu thụ CSPK vừa và nhở ( dưới 5000 kVAr)

III Tụ bù trong hệ thống cung cấp điện: Bản Vẽ mạch điều khiển Tụ Bù: link Download

1 Cấu tạo và cách thức lắp đặt của bộ tụ bù :

a Điện trở phóng điện :

 các tụ điện thường lắp sẵn điện trở phóng điện để dập điện tích dư ở bên trong

 Điện trở phóng điện của tụ thường được đấu song song với tụ Khi cắt điện tụ, điện tích dư sẽ phóng điện qua các điện trở song song

 Gây ra tổn thất điện năng của tụ điện

 Phải lựa chọn điện trở phóng điện phù hợp để vừa phát huy tác dụng giải phóng điện tích thừa và hạn chế sự tổn hao công suất

 Thông thường lựa chọn trở phóng điện theo nguyên tắc 1W / 1kVAR

b Cách đấu nối tụ bù

 Các tụ điện cao thế thường được chế tạo 1 pha, khi đấu vào lưới phải đấu

tụ theo sơ đồ tam giác

 Các tụ điện hạ thế thường được chế tạo kiểu 3 pha được đấu sẵn theo sơ

đồ tam giác chịu điện áp dây

 Các tụ bù CSPK được đấu nối vào mạng điện theo sơ đồ hình tam giác

Vì : Q = Ud2  C = (3 Uf)2  C = 3 QY

2 Vị trí đặt tụ bù trong mạng điện phân phối:

 Đặt tù bù ở phía cao áp

 Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của TBA

 Đặt tụ bù tại tủ động lực

 Đặt tụ bù tại cực của các động cơ

3 Các phương thức bù CSPK bằng tụ bù :

Có hai phương thức bù tụ chính là :

a Bù tĩnh ( bù nền) : bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi việc điều khiển có thể thực hiện bằng:

 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

+ Ưu điểm : đơn giản và giá thành không cao

+ Nhược điểm : khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa.Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát

> Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi

b Bù động ( sử dụng bộ tụ bù tự động) : sử dụng các bộ tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn

+ Ưu điểm : không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mông muốn

+ Nhược điểm : chi phí lớn hơn so với bù tĩnh

> Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng

4 Tính toán Công Suất Phản Kháng và chọn Tủ Tụ Bù:

a Phương Pháp Tính Đơn Giản:

(để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết công suất(P) 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 φ) 1 → tg φ) 1 ( trước khi bù )

Hệ số công suất sau khi bù là Cos φ) 2 → tg φ) 2

Công suất phản kháng cần bù là Q b = P (tgφ) 1 – tgφ) 2 )

Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ

bù

b Phương Pháp Bù Tối Ưu Dựa Vào Điều Kiện Không Đóng Tiền Phạt:

- Xét hoá đơn tiền điện liên quan đến dung lượng kVArh đã tiêu thụ và ghi nhận số kVArh phải trả tiền sau đó, chọn hoá đơn tiền giá kVArh cao nhất phải trả (không xét đến trường hợp ngoại lệ)

Ví dụ: 15965 kVArh trong tháng giêng

Tính tổng thời gian hoạt động trong tháng đó, ví dụ : 220h số giờ xét để tính là những giờ

mà hệ thống điện chịu tải lớn nhất và tải đạt giá trị đỉnh cao nhất ngoài thời gian kể trên việc tiêu thụ công suất phản kháng là miễn phí

- Giá trị công suất cần bù:

[kVAr] = = Qbù kVAr : số kVAr phải trả tiền

T : số giờ hoạt động

- Dung lượng bù thường được chọn cao hơn giá trị tính toán một chút

- Một số hãng cung cấp qui tắc thước loga thiết kế đặt biệt cho việc tính toán này theo các khung giá riêng Công cụ trên và các dữ liệu kèm theo giúp ta chọn lựa thiết bị bù và sơ

đồ điều khiển thích hợp, đồng thời ràng buộc của các sóng hài điện áp trong hệ thống điện các sóng hài này đòi hỏi sử dụng định mức tụ dư ( liên quan đến giải nhiệt, định mức áp và dòng điện ) và các cuộn kháng hoặc mạch để lọc sóng hài

IV Tủ tụ bù tự động (PFR) :

1 Nguyên lý làm việc của bộ tụ bù tự động

- Tủ tụ bù tự động gồm các thành phần cơ bản sau :

 Bộ điều khiển (PFR)

 Các bộ tụ bù được nối với tải thông qua atomat và tiếp điểm của các contactor

 Cảm biến dòng điện CT