Giáo trình cung cấp điện (nghề điện công nghiệp cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng năm 2022 Trường cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc sách giáo trình nên nguồn thơng tin đuợc phép dùng ngun trích cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Cung cấp điện” nhằm đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp, biên soạn theo chương trình khung Trường cao đẳng Cơ giới chương trình khung tổng cục giáo dục nghề nghiệp Giáo trình cịn làm tài liệu tham khảo cho cán giảng dạy Để đáp ứng u cầu đó, giáo trình giới thiệu cách có hệ thống kiến thức bản, thể tương đối đầy đủ nội dung phục vụ cho việc học tập nghiên cứu học sinh, sinh viên Giáo trình thiết kế theo mơn học thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ cao đẳng nghề dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo, sau học tập xong mơn học này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun đun khác nghề Môn học thiết kế gồm chương : Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện Chương 1.Tính tốn phụ tải Chương 2.Tính tốn mạng tổn thất Chương 3.Lựa chọn thiết bị cung cấp điện Chương 4.Chiếu sáng công nghiệp Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Quảng Ngãi, ngày tháng 12 năm 2022 Tham gia biên soạn Cao Thị Thanh Bình: Chủ biên MỤC LỤC TRANG 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Lời giới thiệu Mục lục Giới thiệu mô đun Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện 1.Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện 2.Nhà máy điện 3.Mạng lưới điện 4.Hộ tiêu thụ 5.Hệ thống bảo vệ 6.Trung tâm điều độ hệ thống điện 7.Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện 8.Hệ thống điện Việt Nam Chương 1.Tính tốn phụ tải Xác định nhu cầu điện 2.Chọn phương án cung cấp điện Chương 2.Tính tốn mạng tổn thất 1.Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện 2.Trạm biến áp Chương 3.Lựa chọn thiết bị cung cấp điện 1.Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ 2.Chống sét và nối đất Chương 4.Chiếu sáng công nghiệp Tính toán chiếu sáng 2.Nâng cao hệ số công suất Tài liệu tham khảo 7 13 13 15 15 16 18 20 20 40 50 50 72 92 93 123 171 172 185 196 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cung cấp điện Mã mơn học: MH 16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Môn học cung cấp điện phải học sau hồn thành mơn học, mơ đun: An tồn lao động, Điện bản, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, - Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học: Trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp điện giữ vai trò hết sức quan trọng, bởi điện là nguồn lượng được sử dụng rộng rãi nhất các ngành kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố…trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện cho các máy móc và phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức, kỹ kỹ thuật Cung cấp điện - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Cao đẳng nghề Điện cơng nghiệp Mục tiêu môn học: + Kiến thức: A1 – Mô tả phương pháp xác định phụ tải điện A2 – Nêu phương pháp lựa chọn thiết bị cung cấp điện A3 – Chọn phương án lắp đặt đường dây cung cấp điện cho phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam + Kỹ B1 - Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật B2 - Tính chọn nối đất chống sét cho đường dây tải điện cơng trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam + Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo C2 – Đảm bảo an tồn, tiết kiệm vệ sinh cơng nghiệp Chương trình khung nghề điện cơng nghiệp Mã MH/ MĐ/ HP Tên mơn học, mơ đun Số tín Thời gian đào tạo (giờ) Trong Thực hành/thực Tổng Lý tập/Thí Kiểm số thuyết nghiệm/bài tra tập/thảo luận I Các môn học chung/đại 157 255 cương 18 435 MH 01 Chính trị 75 41 29 MH 02 Pháp luật 30 18 10 MH 03 Giáo dục thể chất 60 51 MH 04 Giáo dục quốc phòng - An ninh 75 36 35 MH 05 Tin học 75 15 58 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 120 42 72 II Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề II.1 Các mô đun, môn học kỹ 18 360 160 180 thuật sở MH 07 Ngoại ngữ chuyên ngành 60 30 27 MH 08 An toàn điện 15 14 30 MĐ 09 Điện 45 40 90 MĐ 10 Vẽ kỹ thuật – vẽ điện 15 27 45 MĐ 11 Khí cụ điện 45 20 22 35 50 MĐ 12 Kỹ thuật Điện tử 90 II.2 Các mô đun, môn học 78 2005 543 1389 chuyên môn MĐ 13 Điều khiển điện khí nén 90 30 55 MH 14 Điện tử công suất 60 20 37 MĐ 15 Máy điện 37 48 90 MĐ 16 Kỹ thuật quấn dây máy điện 120 40 75 MH 17 Cung cấp điện 90 60 26 23 4 20 3 73 5 MĐ 18 MĐ 19 MĐ 20 MĐ 21 MĐ 22 MĐ 23 MĐ 24 MĐ 25 MĐ 26 Trang bị điện Kỹ thuật số Kỹ thuật cảm biến PLC Truyền động điện Kỹ thuật lắp đặt điện Lập trình vi điều khiển Kỹ thuật lạnh giảm ĐKLT cỡ nhỏ - điều khiển thông minh 5 4 180 75 75 120 90 120 90 85 30 37 30 47 37 20 32 25 140 35 42 67 48 92 53 56 10 3 4 90 37 48 MH 27 Tổ chức sản xuất MĐ 28 Đồ án môn học / Đào tạo doanh nghiệp MĐ 29 Thực tập tốt nghiệp Tổng cộng 30 20 240 30 210 11 360 2800 860 360 1824 116 Chương trình chi tiết môn học: Số TT Tên chương, mục Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện I Chương 1.Tính tốn phụ tải 1.1.Xác định nhu cầu điện 1.2.Chọn Phương án cung cấp điện II Chương 2.Tính tốn mạng tổn thất 2.1.Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện 2.2.Trạm biến áp III Chương 3.Lựa chọn thiết bị cung cấp điện 3.1.Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt bảo vệ Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực Kiểm tra* số thuyết hành (LT Bài tập TH) 3 12 12 10 15 10 3.2 Chống sét IV Chương 4.Chiếu sáng cơng nghiệp 4.1.Tính tốn chiếu sáng 4.2.Nâng cao hệ số công suất Cộng: Điều kiện thực môn học: 15 10 15 10 4 90 60 26 3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế hệ thống cung cấp điện đời sống hay nhà máy, xí nghiệp công nghiệp Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp đánh giá Chuẩn đầu Số Thời kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Sau 10 tổ chức Thường xuyên Hình thức Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Viết Báo cáo Tự luận/ thực hành Trắc nghiệm/ Kết thúc môn học Định kỳ A2, B1, C1, C2 Sau 15 Vấn đáp thực hành Vấn đáp A1, A2, A3, B1, Sau 90 thực hành thực hành B2, C1, C2 mơ hình 4.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc mô đun chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm mô đun tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần mô đun nhân với trọng số tương ứng Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân Hướng dẫn thực mô đun 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng Điện công nghiệp 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gờm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa tập ứng dụng hệ truyền động dùng điện tử công suất, loại thiết bị điều khiển * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc mô đun - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: 10 Bảng 4-1.Tỷ số L/H hợp lý cho đối tượng chiếu sáng Chiều rộng giới L/H bố trí L/H bố trí hạn nhiều dây dây nhà xưởng Loại đèn nơi sử dụng bố trí dây Max Max Tốt Tốt cho cho nhất phép phép Chiếu sáng nhà xưởng dùng chao mờ sắt 2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H tráng men Chiếu sáng nhà xưởng 1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H dùng chao vạn Chiếu sáng quan, văn 1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H phịng Căn vào bố trí đèn mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ tường, trần tường, trần, (%) Xác định số phịng (có kích thước a x b) axb H(a b) (4-3) Từ tường, trần, tra bảng tìm hệ số sử dụng ksd Xác định quang thông đèn F kESZ (lumen) n.k sd (4-4) Trong đó: k: hệ số dự trữ, tra bảng 4.2 E: độ rọi (lx) theo yêu cầu nhà xưởng S: diện tích nhà xưởng (m2) Z: hệ số tính tốn Z = 0,8 1,4 n: số bóng đèn xác định xác sau bố trí đèn mặt Bảng 4-2 Hệ số dự trữ Số lần lau bóng Hệ số dự trữ (k) Đèn Đèn sợi Tính chất mơi trường tháng tuýp đốt Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng 1,7 Mức bụi khói, tro, mồ hóng 1,8 1,5 183 trung bình Ít bụi khói, tro, mồ hóng 1,5 1,3 Tra sổ tay tìm cơng suất bóng có F F tính tốn theo (4.4) Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng mặt Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng 10 Lựa chọn phần tử sơ đồ nguyên lý c Ví dụ Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng khí có diện tích S = 20 x 50 = 1000m2 GIẢI: Xác định số lượng, công suất đèn: Nội dung phần biến áp gồm hạng mục từ đến trình tự tính tốn nêu Vì xưởng sản xuất, dự định dùng đèn sợi đốt, cos = Chọn độ rọi cho chiếu sáng chung E = 30 lx Căn vào trần nhà cao 4,5m, mặt công tác h = 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h1 = 0,7m Vậy: H = h - h1 – h2 = 4,5 – 0,7 – 0,8 = m Tra bảng đèn sợi đốt, bóng vạn có L/H = 1,8 xác định khoảng cách đèn L = 1,8 x H = 1,8 x = 5.4 m Căn vào bề rộng phòng (20m) chọn L = m Đèn bố trí làm dãy cách 5m, cách tường 2,4m, tổng cộng 36 bóng, dãy bóng Xác định số phòng: a.b H(a b) 20.50 3.(20 50) Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ tay tìm hệ số sử dụng ksd = 0,48 Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 hệ số tính tốn Z = 1,1 Xác định quang thơng đèn là: F kESZ n.k sd 1,3.30.1000.1,1 2483 (lumen) 36.0,48 Tra bảng chọn bóng sợi đốt 200W có F = 2528 lumen Ngồi chiếu sáng nhà xưởng, cịn đặt thêm bóng 100W cho phịng thay quần áo phịng WC Tổng cơng suất chiếu sáng toàn xưởng là: P = 36 x 200 + x 100 = 7600 (W) = 7,6 (kW) 184 Thiết bị lưới điện chiếu sáng: Đặt riêng tủ chiếu sáng cạnh cửa vào lấy điện từ tủ phân phối phân xưởng Tủ gồm áptômát ba pha 10 áptômát nhánh pha, áptômát cấp điện cho bóng đèn Sơ đồ cấp điện mặt sơ đồ nguyên lý hình 4.4 4.5 - Chọn áptômát đặt tủ phân phối áptômát đặt tủ chiếu sáng Ptt I tt 7,6 3.U dm cos 3.0,38.1 11,56(A) - Chọn dùng áptơmát pha 50A Clipsal chế tạo có thơng số ghi bảng: Uđm Iđm Số Icđm Tên áptômát Mã số (V) (A) cực (kA) Áptômát tổng Áptômát nhánh G4CB3050C 400 50 đặt tủ phân phối Tủ PP - Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp đồng lõi vỏ PVC Clipsal chế tạo, tiết diện 6mm có Icp = 45 (A) PVC(3 x + 1,4) k1k2Icp = 50A 45 Itt = 11,56 (A) - Chọn áptômát nhánh: ĐL1 Tên áptômát Áptômát nhánh x 20 220 x1 3,64(A) Uđm Iđm Số cực (V)PVC (3X6+1.4) (A) Icđm (kA) ĐL2 Mã số Tủ CS G4CB2010C ĐL3 400 10 ĐLI4 tt Số lượng 10 TO-50EC-50A - Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm đèn: Với Itt = 3,64A chọn dây đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm có Icp = 27A 10xQCE-10A 2.5) Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ: + Với dây PVC(3 x + 1,4): 45(A) 1,25.50 1,5 41,6(A) 27(A) 1,25.10 1,5 8,33(A) M (2 x + Với dây M (2 x 2.5): 185 Hình 4-5 Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng xưởng khí Nâng cao hệ số công suất Mục tiêu: - Chọn giải pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam - Tính chọn tụ bù thích hợp để nâng cao hệ số công suất 2.1 Hệ số công suất (cos ) ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất a Hệ số công suất Các đại lượng biểu diễn cơng suất có liên quan mật thiết với qua tam giác công suất S Q P Hình 4-7 Tam giác cơng suất S: Cơng suất tồn phần P: Cơng suất tác dụng Q: Cơng suất phản kháng : Góc S P 186 Trị số góc có ý nghĩa quan trọng: - Nếu P , Q ; = P S, Q = - Nếu P , Q ; = 90o Q S, P = Trong nghiên cứu tính tốn thực tế người ta thường dùng khái niệm hệ số công suất (cos ) thay cho góc S P ( ) Khi cos nhỏ (tức lớn) lượng cơng suất phản kháng tiêu thụ (hoặc truyền tải) lớn công suất tác dụng nhỏ, ngược lại cos lớn (tức nhỏ) lượng Q tiêu thụ (hoặc truyền tải) nhỏ Lượng Q truyền tải lưới điện cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ lớn gây tổn thất lớn lưới điện b Ý nghĩa của việc nâng cao hệ sớ cơng śt Các xí nghiệp cơng nghiệp sử dụng nhiều động không đồng ba pha, thường xuyên non tải không tải, tiêu thụ lượng Q lớn, cos thấp Ví dụ xí nghiệp khí thường có cos = 0,5 0,6 Lượng Q mà xí nghiệp cơng nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65% 70% tổng công suất Q phát từ nhà máy điện Nếu xí nghiệp cơng nghiệp, giải pháp kỹ thuật nâng cao cos , nghĩa làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải lưới điện từ nhà máy điện đến xí nghiệp, dẫn tới làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện Cụ thể là: + Làm giảm tổn thất điện áp lưới điện: Giả thiết công suất tác dụng khơng đổi, cos xí nghiệp tăng từ cos lên cos 2, nghĩa lượng công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q xuống Q2 Khi đó, Q1 Q2 U1 PR Q1 X U PR Q2 X U U2 + Làm giảm tổn thất công suất lưới điện: S1 P Q12 Z U2 P Q22 Z U2 S2 + Làm giảm tổn thất điện lưới điện: 187 A1 P Q12 R U2 P Q22 R U2 A2 R Ta thấy S A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q + Làm tăng khả tải đường dây máy biến áp: Q1 (Q1 - Q2) = QB S1 S2 Q2 Q2 P1 P2 Hình 4-8 Trị số Q tương ứng với trị số góc Từ hình MĐ 19-05-08 nhận thấy S2 S1, nghĩa đường dây máy biến áp cần tải công suất S2 sau giảm lượng Q truyền tải Nếu đường dây máy biến áp chọn để tải S1 với Q2 tải lượng P lớn (xem hình 4.8) Điều cho thấy, làm giảm Q làm tăng khả tải công suất P từ P lên P2 đường dây máy biến áp 2.2 Các giải pháp bù cos tự nhiên Bù cos tự nhiên thuật ngữ giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà làm tăng trị số cos Đó giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Q xí nghiệp Các giải pháp bù cos tự nhiên thường dùng là: a Thay động thường xuyên non tải động có cơng suất bé Trị số cos động tỉ lệ với hệ số tải động cơ, động non tải cos thấp Mỗi xí nghiệp cơng nghiệp lớn có ngàn động loại, động thường xuyên non tải thay động có cơng suất nhỏ (làm cho hệ số tải tăng lên) làm cho cos động tăng lên dần đến cos tồn xí nghiệp tăng lên đáng kể Ví dụ, động máy tiện 10kW, trình gia cơng cần sử dụng cơng suất 5,5kW, hệ số tải: 188 kt 5,5 10 0,55 Nếu thay động máy tiện 10kW động 7kW có hệ số tải là: kt 5,5 0,8 Kinh nghiệm rằng: + Với động có kt 0,45 nên thay + Với động có kt 0,75 khơng nên thay + Với động có kt = 0,45 0,75 cần phải so sánh kinh tế phương án: thay khơng thay, xem phương án có lợi hơn, sau định có thay động non tải động có cơng suất nhỏ không b Tăng cường chất lượng sửa chữa động Động sau sửa chữa thường có cos thấp so với trước sửa chữa, mức độ giảm thấp cos tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động Mỗi xí nghiệp lớn thường xun có trăm động thay sửa chữa, xí nghiệp phải xây dựng phân xưởng sửa chữa khí, chủ yếu làm nhiệm vụ sửa chữa động Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo góp phần không nhỏ vào việc giảm mức tiêu thụ Q động sau sửa chữa góp phần làm tăng cos xí nghiệp Vì thế, tăng cường chất lượng sửa chữa động cần xí nghiệp cơng nghiệp lưu ý mức Tóm lại, giải pháp tổng hợp đồng kể trên, chắn giúp cho cos xí nghiệp nâng cao trước sử dụng thiết bị bù, điều đem lại lợi ích kinh tế rõ rệt cho xí nghiệp Ví dụ: xí nghiệp khí cỡ trung bình, qui mơ có tổng cơng suất tính tốn P = 10.000 kW, cos = 0,5 lượng Q tiêu thụ là: Q = P.tg = 10.000 x 1,732 = 17,320 (kVAr) Giả sử sử dụng giải pháp bù nhân tạo nêu nâng cos lên 0,6, lượng Q tiêu thụ còn: Q = 10.000 x 1,33 = 13,300 (kVAr) Nghĩa giảm lượng tiêu thụ Q là: 17,320 - 13,300 = 4,020 (kVAr) Như xí nghiệp bớt khoản tiền mua, lắp đặt, quản lý, bảo dưỡng 4,020 (kVAr) tự bù 2.3 Các thiết bị bù cos 189 Bù cos xí nghiệp thuật ngữ ngành điện, thực chất xí nghiệp tự đặt thiết bị phát Q để tự túc phần toàn nhu cầu tiêu thụ Q xí nghiệp, làm giảm lượng Q truyền tải lưới điện cung cấp cho xí nghiệp Thiết bị để phát Q thường dùng lưới điện máy bù tụ bù Máy bù, hay gọi máy bù đồng bộ, động đồng chạy kích thích phát Q Ưu khuyết điểm hai loại thiết bị bù giới thiệu (bảng 4-3) Bảng 4-3 So sánh đặc tính kinh tế kỹ thuật máý bù tụ bù Máy bù Tụ bù Cấu tạo, vận hành, sửa chữa phức tạp Cấu tạo, vận hành, sửa chữa đơn giản Đắt Rẻ Tiêu thụ nhiều điện Tiêu thụ điện P = 5%Qb P = (2 5)%Qb Tiếng ồn lớn Yên tĩnh Điều chỉnh Qb trơn Điều chỉnh Qb theo cấp Qua bảng so sánh trên, ta nhận thấy tụ bù có nhiều ưu điểm máy bù, nhược điểm tụ công suất Qb phát không trơn mà thay đổi thay cấp (bậc thang) tăng, giảm số tụ bù Tuy nhiên, điều không quan trọng bù cos mục đích cho cos xí nghiệp lớn cos quy định 0,85 khơng cần có trị số thật xác Thường bù cos lên trị số từ 0,9 đến 0,95 Tóm lại, lưới điện xí nghiệp cơng nghiệp, dịch vụ dân dụng nên bù tụ điện 2.4 Phân phối tối ưu công suất bù lưới điện xí nghiệp a Xác định tởng cơng śt phản kháng cần phải bù Từ Hình MĐ 19-05-02, cơng suất tác dụng khơng thay đổi thì: - Ứng với cos có: Q1 = P.tg - Ứng với cos có : Q2 = P.tg Cơng suất cần bù xí nghiệp để nâng hệ số cơng suất xí nghiệp từ cos lên cos là: Qb = Q1 - Q2 = P.tg - P.tg Qb = P(tg - tg 2) (4-5) Trong đó: P cơng suất tác dụng tính tốn xí nghiệp (kW) b Phân phới tới ưu cơng śt bù (Hình 4-9) giới thiệu vị trí đặt tụ bù cos lưới điện xí nghiệp 190 TPP TĐL TĐL Đ TĐL 3 Đ Đ Đ Đ Đ Hình 4-9 vị trí đặt tụ bù lưới điện xí nghiệp Đặt tụ bù phía cao áp xí nghiệp: đặt vị trí có lợi giá thành tụ cao áp thường rẻ tụ hạ áp, nhiên làm giảm tổn thất điện từ trở lên lưới điện, không giảm tổn thất điện trạm biến áp lưới hạ áp xí nghiệp Đặt tụ bù hạ áp trạm biến áp xí nghiệp Tụ điện đặt vị trí này, so với vị trí 1, làm giảm thêm tổn thất điện trạm biến áp không giảm tổn thất điện lưới hạ áp xí nghiệp Đặt tụ bù tủ động lực Đặt tụ bù vị trí làm giảm tổn thất điện đường dây từ tủ phân phối tới tủ động lực trạm biến áp xí nghiệp Đặt tụ bù cực tất động Đặt tụ bù cực động có lợi giảm tổn thất điện năng, nhiên vốn đầu tư cao tăng chi phí quản lý, vận hành, bảo dưỡng tụ Đặt tụ bù vị trí với cơng suất lời giải toán “Phân phối tối ưu thiết bị bù lưới điện xí nghiệp” Giải xác tốn khó khăn phức tạp Trong thực tế, để bù cos cho xí nghiệp, người ta tiến hành bù sau: 191 Với xưởng sản xuất xí nghiệp nhỏ nên đặt tập trung tụ bù hạ áp trạm biến áp xí nghiệp Với xí nghiệp loại vừa có trạm biến áp số phân xưởng với công suất lớn xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện đường dây từ trạm biến áp đến phân xưởng đặt phân tán tụ bù tủ phân phối phân xưởng cực động có cơng suất lớn (năm bảy chục kW) Với xí nghiệp qui mô lớn bao gồm hàng chục phân xưởng, thường lưới điện phức tạp bao gồm trạm phân phối trung tâm nhiều trạm biến áp phân xưởng, để xác định vị trí cơng suất bù thường tính theo hai bước: • Bước 1: xác định công suất bù đặt hạ áp tất trạm biến áp phân xưởng • Bước 2: phân phối công suất bù trạm (đã xác định từ bước 1) cho phân xưởng mà trạm biến áp cấp điện Cũng xét đặt tụ bù tồn phía cao áp phần bù bên cao áp phần bù bên hạ áp tùy thuộc vào độ chênh lệch giá tụ cao hạ áp Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm (trường hợp 3), công suất bù tối ưu điểm thứ i xác định theo biểu thức: Q bi Q i - (Q Qb ) Rtd Ri (4-6) Trong đó: Qi Q công suất phản kháng yêu cầu nút i tổng công suất phản kháng yêu cầu n Qb Q Qi tổng công suất bù, xác định theo (4.5) theo bước trường hợp Ri R td điện trở nhánh đến vị trí nút i điện trở tương đương lưới điện Rtd 1 R1 R2 Rn Chú ý: biểu thức (4.6) giải lấy giá trị dương ( 0), giải xuất giá trị âm có nghĩa khơng nên đặt tụ bù, Q b = 0, ta bỏ ẩn giải lại tốn (n – 1) ẩn, tập nghiệm dương + Ví dụ 192 Xí nghiệp khí gồm biến áp phân xưởng có mặt số liệu phụ tải cho hình MĐ 19-05-10 Yêu cầu đặt tụ bù bên cạnh tủ phân phối biến áp phân xưởng để nâng cos lên 0,95 Px3 S3 = 50 + j 70 (kVA) PVC (3x16+1.10).100m Px2 S2 = 50 + j 50 (kVA) PVC (3x25+1.16).70m PVC (3x50+1.35).50m Px1 S1 = 80 + j 120 (kVA) TBIế N áP Hình 4-10 Mặt cấp điện cho xí nghiệp Giải: Tổng cơng suất tính TBA tốn xí nghiệp là: S = S1 + S2 + S3 = 180 +J240 tg Q P 240 180 TBA 1,33 cos = 0,95 tg = 0,33 Tổng Rcông suấtR phản kháng cần bù phân xưởng để nâng Rcos xí R3 tđ nghiệp lên 0,95 là: Qb = P(tg - tg 2) = 180(1,33 – 0,33) = 180 (kVAr) Các đường cáp từ TBA phân xưởng dùng cáp CADIVI chế tạo có số liệu cho bảng sau: r0 Đường dây Loại cáp l (m) R( ) ( /km) TBA-PX1 PVC(3x50+1,35) 50 0,387 0,0194 TBA-PX2 PVC(3x25+1,16) 70 0,727 0,0509 TBA-PX3 PVC(3x16+1,10) 100 1,15 0,115 Q1 - Qb1 Q2 - Qb2 Q3 - Qb3 Q - Qb Hình 4-11 Sơ đồ thay sơ đồ tương đương lưới điện hạ áp dùng xác định Q bi 193 Điện điện trở tương đương lưới điện hạ áp xí nghiệp: Rtd R1 1 R2 R3 0,0194 1 0,0509 0,115 0,0126( ) Công suất tủ tụ bù đặt biến áp phân xưởng là: Áp dụng công thức: Q bi Q i - (Q Qb ) Rtd Ri Ta có: Q b1 120 - (240 180) 0,0126 0,0194 81(kVAr) Q b2 50 - (240 180) 0,0126 0,0509 35(kVAr) Q b3 70 - (240 180) 0,0126 0,0115 64(kVAr) Vậy chọn dùng tụ bù Dac Yeong chế tạo có thông số kỹ thuật cho bảng sau: Qb Nơi đặt Loại tụ SL Uđm (V) Iđm (A) Số pha (kVAr) 194 PX1 PX2 PX3 DLE- 4D40 K5S DLE- 4D40 K5S DLE- 4D75 K5S 1 40 40 75 440 440 440 52,4 52,4 98,4 3 195 CÂU HỎI ƠN TẬP Phân tích u cầu chiếu sáng nhân tạo? Trình bầy nội dung tính chọn cơng suất chiếu sáng, dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc? Trình bầy giải pháp nâng cao hệ số cơng suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam? Trình bầy phương pháp tính chọn tụ bù thích hợp để nâng cao hệ số công suất? 196 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Trần Quang Khánh, Hệ thống cung cấp điện – tập 1,2 Nxb KHKT 2006 [2]- Nguyễn Công Hiền, Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng Nxb KHKT 2005 [3]- Trần Quang Khánh, Bài tập cung cấp điện Nxb KHKT 2006 [4]- Nguyễn Ngọc Cẩn, Máy cắt kim loại, NXB Đại học Quốc gia TPHCM 2005 197