LỜI NÓI Ä�ẦU Tính toán thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 LỜI CẢM ƠN 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG SUẤT PHẢN KH[.]
Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Tổng quan công suất phản kháng hệ số công suất: 1.1.1 Cơng suất phản kháng ? 1.1.2 Tại phải bù công suất phản kháng? BẢNG HỆ SỐ PHẠT COS PHI MỚI THEO THÔNG TƯ 15/2014/TT-BCT 1.1.3 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng .7 1.2 Các thiết bị bù công suất: 1.2.1 Bù lưới điện áp: 1.2.2 Tụ bù : 1.2.3 Bộ tụ bù điều khiển tự động ( bù ứng động ): .10 1.3 Chọn Tụ Bù : 13 1.3.1 Phương pháp tính đơn giản: 13 1.3.2 Phương pháp bù tối ưu dựa vào điều kiện khơng đóng tiền phạt: 14 1.4 Giới thiệu số loại tụ điện: 15 1.4.1 Tụ Ducati Modulo XD 15 1.4.2 Tụ shizuki RF-4 15 1.4.3 Tụ Mikro 16 1.4.4 Tụ samwha SMB-415030KT 16 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT ÁP DỤNG 17 CHƯƠNG III : TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TỦ TỤ BÙ CHO TRẠM BIẾN ÁP 400KVA 20 3.1 Tính Toán: .20 3.2 Các thiết bị tủ tụ bù 160 KVAr: 21 3.2.1 Tụ Bù: .21 3.2.2 Bộ điều khiển tụ bù: 23 3.2.3 Contactor Aptomat: 25 3.2.4 Dây dẫn cho tụ bù: 30 3.2.5 Thanh đồng: .33 3.2.6 Vỏ tủ tụ bù: .34 3.3 Bảng báo giá tủ tụ bù: 37 3.4 Thiết kế tủ .38 3.5 Các thiết bị để lấp tụ điều khiển bù 38 3.6 Hướng dẫn lấp đặt 38 3.6.1 Điện trở phóng điện 38 3.6.2 Cách đấu nối tụ 39 3.7 Cách kiểm tra hư hỏng thường gặp : 42 3.7.1 Kiểm tra tụ điện: 42 3.7.2 Kiểm tra Contactor: 42 IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 43 Kết luận 43 Đề xuất 43 V TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA LỜI NÓI ĐẦU Trong lịch sử phát triển xã hội ,con người ln tìm cách để khai thác sử dụng nguồn tài nguyên phong phú tự nhiên nhằm tạo nhiều cải , vật chất giúp thoả mãn nhu cầu Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, vấn đề sử dụng nguồn lượng người quan tâm Việc phát ứng dụng lượng điện làm thay đổi chất cách trình tạo cải cho xã hội Hệ thống cung cấp điện yếu tố cốt lõi, bên cạnh yếu tố khơng phần quan trọng để tạo nguồn điện có chất lượng có cơng suất phù hợp với mục đích sử dụng tránh gây lãng phí ảnh hưởng đến kinh tế vấn đề cần giải Nguyên nhân lớn ảnh hưởng đến chất lượng nguồn điện kinh tế tổn hao cơng suất đường dây tải điện Để khắc phục nguyên nhân phương pháp hiệu sử dụng tủ tụ bù công suất phản kháng Với nguyên nhân với hướng dẫn thầy, chúng em thực niên luận với đề tài " Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA" Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Tổng quan công suất phản kháng hệ số công suất: 1.1.1 Cơng suất phản kháng ? Trong lưới điện tồn loại công suất: - Công suất hữu dụng P (kW) công suất sinh cơng có ích phụ tải - Cơng suất phản kháng Q (kVAr) cơng suất vơ ích, gây tính cảm ứng loại phụ tải như: động điện, máy biến áp, biến đổi điện áp… Đơn vị đo Q var (volt amperes reactive), kvar = 1000 var Để đánh giá ảnh hưởng công suất phản kháng hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất cosφ Trong đó: φ = arctg P/Q 1.1.2 Tại phải bù công suất phản kháng? Sử dụng tụ bù để nâng cao hệ số công suất việc cần làm, thực tế đơn vị thiết kế, cơng ty lắp tủ thực thói quen Họ liệt kê lợi ích bù cơng suất phản kháng, biết trường hợp tụ bù phát huy hiệu 1.1.2.1 Bù công suất phản kháng giúp giảm tiền phạt Tiền phạt hay gọi tiền mua điện phản kháng Đây lợi ích thiết thực việc nâng cao hệ số công suất Cos phi Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA Hàng tháng phải trả tiền phạt cos phi (tiền mua điện phản kháng) Điện lực bắt trả tiền điện phản kháng hệ số công suất Cos phi nhỏ 0.9 BẢNG HỆ SỐ PHẠT COS PHI MỚI THEO THÔNG TƯ 15/2014/TT-BCT Hệ số công suất Hệ số công suất Cosφ k (%) Cosφ k (%) Từ 0,9 trở lên 0,74 21,62 0,89 1,12 0,73 23,29 0,88 2,27 0,72 25 0,87 3,45 0,71 26,76 0,86 4,65 0,7 28,57 0,85 5,88 0,69 30,43 0,84 7,14 0,68 32,35 0,83 8,43 0,67 34,33 0,82 9,76 0,66 36,36 0,81 11,11 0,65 38,46 0,8 12,5 0,64 40,63 0,79 13,92 0,63 42,86 0,78 15,38 0,62 45,16 Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA 0,77 16,88 0,61 47,54 0,76 18,42 0,6 50 0,75 20 Dưới 0,6 52,54 Cách tính Tiền mua cơng suất phản kháng: Tq = Ta x k% Trong đó: Tq: Tiền mua cơng suất phản kháng (chưa có thuế giá trị gia tăng); Ta: Tiền mua điện tác dụng (chưa có thuế giá trị gia tăng); k : Hệ số bù đắp chi phí bên mua điện sử dụng lượng công suất phản kháng quy định (%) 1.1.2.2 Bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn hao công suất : Từ công thức tổn thất công suất đường dây truyền tải : Ta thấy phần tổn hao công suất thành phần tạo Thành phần công suất tác dụng ta khơng thể giảm, thành phần cơng suất phản kháng ta hồn tồn giảm Hệ giảm tổn hao công suất dẫn đến giảm tổn thất điện Nói chung giảm tiền điện Vậy trường hợp phát huy tác dụng nào? Khi đường dây kéo q xa Cơng tơ nhà nước lại tính đầu trạm Trường hợp ta nên bù gần tối đa 0.95 để giảm tổn thất điện Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA 1.1.2.3 Bù công suất phản kháng nhằm giảm sụt áp: Từ công thức tổn thất điện áp đường dây truyền tải : Cũng tổn hao công suất, ta thấy phần tổn hao điện áp thành phần tạo Thành phần cơng suất tác dụng ta khơng thể giảm, thành phần công suất phản kháng ta hồn tồn giảm Vậy trường hợp phát huy tác dụng nào? Khi đường dây kéo xa, điện áp cuối đường dây sụt giảm nhiều làm động không khởi động được, phát nóng nhiều, dễ cháy Trường hợp nên bù đến 0.98 1.1.2.4 Bù công suất phản kháng giúp tăng khả truyền tải điện đường dây máy biến áp: Dòng điện chạy đường dây gồm thành phần : tác dụng phản kháng Nếu ta bù cuối đường dây dịng phản kháng bớt Vậy ta cho phép đường dây tải thêm dòng tác dụng Từ S=U.I ta thấy dung lượng máy biến áp gồm phần P Q Nếu ta bù tốt S gần P 1.1.3 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng 1.1.3.1 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng mà chúng cần có nguồn cung cấp - Thay đổi cải tiến q trình cơng nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ Tính tốn thiết kế tủ tụ bù cơng suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA hợp lý - Thay động làm việc non tải động có cơng suất nhỏ - Hạn chế động chạy không tải - Ở nơi cơng nghệ cho phép dùng động đồng thay cho động không đồng - Thay biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ 1.1.3.2 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo: Phương pháp thực cách đặt thiết bị bù công suất phản kháng hộ tiêu thụ điện Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm: a Máy bù đồng bộ: động đồng làm việc chế độ không tải * Ưu điểm: máy bù đồng vừa có khả sản xuất cơng suất phản kháng, đồng thời có khả tiêu thụ công suất phản kháng mạng điện * Nhược điểm: máy bù đồng có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng vận hành phức tạp Máy bù đồng thường để bù tập trung với dung lượng lớn b Tụ bù điện: làm cho dòng điện sớm pha so với điện áp đó, sinh cơng suất phản kháng cung cấp cho mạng điện * Ưu điểm: - Công suất bé, khơng có phần quay nên dễ bảo dưỡng vận hành - Có thể thay đổi dung lượng tụ theo phát triển tải - Giá thành thấp so với máy bù đồng * Nhược điểm: - Nhạy cảm với biến động điện áp chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng ngắn mạch điện áp vượt định mức Tuổi thọ tụ có giới hạn, bị hư hỏng sau nhiều năm làm việc - Khi đóng tụ vào mạng điện có dịng điện xung, cịn lúc cắt tụ điện khỏi mạng Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA cực tụ điện áp dư gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành - Sử dụng tụ điện hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa nhỏ (dưới 5000 kVAr) 1.2 Các thiết bị bù công suất: 1.2.1 Bù lưới điện áp: Trong mạng lưới hạ áp, bù công suất thực : - Tụ điện với lượng bù cố định (bù nền) - Thiết bị điều chỉnh bù tự động tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo yêu cầu tải thay đổi Chú ý : Khi công suất phản kháng cần bù vượt q 800KVAr tải có tính liên tục ổn định, việc lắp đặt tụ phía trung áp thường có hiệu kinh tế tốt 1.2.2 Tụ bù : Bố trí bù gồm nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi việc điều khiển thực hiện: - Bằng tay: dùng CB LBS ( load – break switch ) - Bán tự động: dùng contactor - Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời đóng tải Các tụ điện đặt: - Tại vị trí đấu nối thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm ( động điện máy biến áp ) - Tại vị trí góp cấp nguồn cho nhiều động nhỏ phụ tải có tính cảm kháng chúng việc bù thiết bị tỏ tốn - Trong trường hợp tải khơng thay đổi Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA 1.2.3 Bộ tụ bù điều khiển tự động ( bù ứng động ): - Bù công suất thường phương tiện điều khiển đóng ngắt phận công suất - Thiết bị cho phép điều khiển bù công suất cách tự động, giữ hệ số công suất giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệ số công suất chọn - Thiết bị lắp đặt vị trí mà cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng thay đổi phạm vi rộng ví dụ: góp tủ phân phối chính, đầu nối cáp trục chịu tải lớn ● Các nguyên lý lý sử dụng bù tự động: - Bộ tụ bù gồm nhiều phần phần điều khiển contactor Việc đóng contactor đóng số tụ song song với tụ vận hành Vì lượng cơng suất bù tăng hay giảm theo cấp cách thực đóng cắt contactor điều khiển tụ Một rơley điều khiển kiểm sốt hệ số cơng suất mạng điện thực đóng mở contactor tương ứng để hệ số công suất hệ thống thay đổi ( với sai số điều chỉnh bậc ) Để điều khiển rơle máy biến dòng phải đặt lên pha dây cáp dẫn điện cung cấp đến mạch điều khiển Khi thực bù xác giá trị tải yêu cầu tránh tượng điện áp tải giảm xuống thấp khử bỏ điều kiện phát sinh điện áp tránh thiệt hại xảy cho trang thiết bị - Quá điện áp xuất hiện tượng bù dư phụ thuộc phần vào giá trị tổng trở nguồn ● Các qui tắc bù chung : - Nếu công suất tụ ( kVar ) nhỏ 15% công suất định mức máy biến áp cấp nguồn, nên sử dụng bù - Nếu mức 15%, nên sử dụng bù kiểu tự động - Vị trí lắp đặt tụ áp mạng điện có tính đến chế độ bù cơng suất; bù tập Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA trung, bù nhóm, bù cục bộ, bù kết hợp hai phương án sau - Về nguyên tắc, bù lý tưởng có nghĩa bù áp dụng cho thời điểm tiêu thụ với mức độ mà phụ tải yêu cầu cho thời điểm - Trong thực tiễn, việc chọn phương cách bù dựa vào hệ số kinh tế kỹ thuật 1.2.3.1 Bù tập trung : Áp dụng cho tải ổn định liên tục Nguyên lý : tụ đấu vào góp hạ áp tủ phân phối đóng thời gian tải hoạt động Ưu điểm: - Giảm tiền phạt vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng - Làm giảm công suất biểu kiến - Làm nhẹ tải cho máy biến áp có khả phát triển thêm phụ tải cần thiết Nhận xét : - Dòng điện phản kháng tiếp tục vào tất lộ tủ phân phối mạng hạ - Vì lý kích cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không cải thiện chế độ bù tập trung 1.2.3.2 Bù nhóm ( phân đoạn ): Bù nhóm nên sử dụng mạng điện lớn chế độ tải tiêu thụ theo thời gian phân đoạn thay đổi khác Nguyên lý : tụ đấu vào tủ phân phối khu vực hiệu bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối đến tủ khu vực có đặt tụ thể rõ 10 ... thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA CHƯƠNG III : TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TỦ TỤ BÙ CHO TRẠM BIẾN ÁP 400KVA 3.1 Tính Tốn: Tính tốn thết kế tụ bù điều khiển bù tự động cho trạm. .. dụng bù kiểu tự động - Vị trí lắp đặt tụ áp mạng điện có tính đến chế độ bù cơng suất; bù tập Tính tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA trung, bù nhóm, bù cục bộ, bù. .. tốn thiết kế tủ tụ bù công suất phản kháng cho trạm biến áp 400KVA 3.2 Các thiết bị tủ tụ bù 160 KVAr: 3.2.1 Tụ Bù: - Thiết bị tham khảo: Đối với tụ bù ta có nhiều lựa chọn với tụ có giá khác