Tính toán, thiết kế bù công suất phản kháng

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Hưng yên,ngày….tháng….năm2010 Giáo viên GVHD: Trần Quang Phú Trang1 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp hoá đại hoá đất nước diễn mạnh mẽ nước ta,muốn thực tốt mục tiêu phải thúc đẩy phát triển số ngành công nghiệp mũi nhọn như: Cơ khí, Điện, Điện tử, Công nghệ thông tin… Trong ngành Điện đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Nó đảm nhiệm công việc cung cấp điện cho hầu hết ngành lĩnh vực kinh tế quốc dân, cung cấp điện cho địa phương thúc đẩy phát triển địa phương để dẫn cân đời sống nông thôn thành thị Trong thời gian học tập chúng em giao nhiệm vụ thực đề tài : Tính toán, thiết kế bù công suất phản kháng GVHD: Trần Quang Phú Trang2 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Với kiến thức trang bị trình học tập thực tế, đồng thời với hướng dẫn tận tình thầy Trần Quang Phú chúng em hoàn thành yêu cầu đề tài Mặc dù hoàn thành song kiến thức kinh nghiệm nhiều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót trình thực hiện.Rất mong nhận góp ý thầy cô giáo để đề tài nhím chúng em hoàn thiện Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện –Điện tử đặc biệt thầy Trần Quang Phú tạo điều kiện giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài Hưng Yên, tháng 12 năm 2010 A- TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Khái niệm công suất phản kháng Để cho việc bù công suất đạt hiệu , trước hết cần tìm hiểu ý nghĩa vật lý đại lượng biểu diễn dạng công thức toán học Giả sử dòng điện hình sin mạch biểu diễn hàm điều hòa: i(t) = I msin(ωt + φ) (1.1) Trong : Im – trị số cực đại dòng điều hòa ωt + φ - góc pha , kết hợp hai đại lượng đặc trưng tần số góc ω, góc pha đầu φ( t = 0) Với dòng chu kỳ i(t) cho tìm trị số dòng không đổi I tương đương nặt tiêu tán , cho lượng tiêu tán thời gian chu kỳ , nghĩa mạch đơn giản trở : GVHD: Trần Quang Phú Trang3 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử A = R× I2 T = Đồ án môn học (1.2) Trị số dòng không đổi I tương đương mặt tiêu tán với dòng chu kỳ i(t) gọi giá trị hiệu dụng dòng chu kỳ Như viết : i(t) = Isin(ωt + φ) (1.3) Từ (1.2) ta xét mạch phần tử R, L, C Kỹ thuật điện chứng minh phản ứng nhánh nối tiếp R-L-C kích thích điều hòa chế độ xác lập : U= Usin(ωt + φ) = I.Rsin(ωt + φ) + ωLIsin(ωt + π/2) + sin(ωt - π/2) U = Ur sinωt + UL sin(ωt + π/2) + UC sin(ωt – π/2) (1.4) Công thức (1.4) nói lên quan hệ u i Xét theo quan hệ hiệu dụng U I ta có : = = =Z (1.5) Hay : Z = = (1.6) ta thấy R X đặc trưng cho hai trình lượng khác mặt chất (tiêu tán dao động) từ đồ thị vecto (hình 1.1) ta tìm góc lệch pha u i: tgφ = = = GVHD: Trần Quang Phú Trang4 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường (1.7) Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 1.1 mạch R,L,C nối tiếp đồ thị điện áp Phân tích công thức(1.5),(1.6),(1.7)ta biểu diễn quan hệ Z,R,X qua tam giác vuông gọi tam giác tổng trở Hình 1.2 tam giác tông trở Từ hình 1.2 ta có quan hệ: Z= (1.8) φ = arctg X/R R = Zcosφ ; X = Zsinφ (1.9) (1.10) Chúng ta xem xét tiêu thụ lượng xảy mạch điện có tải điện trở điện kháng Mạch điện cung cấp điện áp : u = Um sinωt dòng điện i lệch pha với u góc φ: i = Imsin(ωt - φ) hay : i = Im(sinωt.cosφ – sinφ.cosωt) i = i’ + i’’ với : i’ = Imcosφ.sinωt i’’ = Imsinφ.cosωt i’’ = Imsinφ.sin(ωt – π/2) GVHD: Trần Quang Phú Trang5 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Như dòng điện i tổng hai thành phần : i’ – có biên độ Imcosφ pha với điện áp i’’ – có biên độ Imsinφ chậm pha với điện áp góc π/2 Công suất ứng với hai thành phần i’ i’’ là: P = U Imcosφ gọi công suất tác dụng Q = U Imsinφ gọi công suất phản kháng Từ (1.6) ta viết : P = U Imcosφ = Z.I(Icosφ) = Z.I2.R/Z = R.I2 (1.12) Vậy, công suất tác dụng công suất có hiệu lực biens lượng điện thành dạng lượng khác sinh công Q = U Isinφ = Z.I(Isinφ) = Z.I2.X/Z = X.I2 (1.13) Vậy , công suất phản kháng Q nhánh nói lên cường độ trình dao động lượng Ta biểu diễn quan hệ P,Q hình 1.3 Hình 1.3 quan hệ công suất P Q Trong mạng điện có thành phần mang tính điện kháng hay điện dung sử dụng công suất đặc biệt gọinlaf công suất phản kháng, Ngược với công suất tác dụng, công suất phản kháng phục hồi sau hấp thụ GVHD: Trần Quang Phú Trang6 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học 1.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng Công suất phản kháng tiêu thụ : động không đồng bộ, máy biến áp, đường dây tải đienj nơ có từ trường Yêu cầu sông suất phản kháng giảm đến tối thiểu triệt tiêu cần thiết để tạo từ trường yếu tố trung gian cần thiết trình chuyển hóa điện Sự tiêu thụ công suất phản khang lưới điện phân chia cách gần sau: - Động không đồng tiêu thụ khoảng 60 đến 65% - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 22 đến 25 % - Đường dây truyền tải phụ tải khác khỏng 10% Như ,động không đồng máy biến áp hai loại máy tiêu thụ nhiều công suất phản kháng công suất tác dụng P công suất biến thành cônh hay nhiệt máy dùng điện, công suất phản kháng Q công suất từ hóa máy điện xoay chiều , không sinh công Trong trình trao đổi công suất phản kháng máy phát điện phụ tải trình dao động Như đề cập phần , chu kỳ dòng điện Q đổi chiều bốn lần ,giá trị trung bình Q ½ chu kỳ dòng điện Cho nên việc tạo công suất phản kháng cung cấp cho phụ tải không thiết phải lấy từ nguồn mà cung cấp trực tiếp cho phụ tải (tụ điện , máy bù đồng bộ) Nhu cầu công suất phản kháng chủ yếu xí nghiệp công nghiêp, cosφ chúng giao động từ 0,5 đến 0,8 nghĩa kW công suất tác dụng chúng yêu cầu 0,75 đến 1,7 kVAr công suất phản kháng Trong xí nghiệp công nghiệp,các động không đồng tiêu thụ khoảng 65 đến 75% ,máy biến áp 15 đến 22% , phụ tải khác đến 10% tổng dung lượng công suất phản kháng yêu cầu Do muốn giảm công suất phản kháng phải ý đến động không đồng Nhu cầu công suất phản kháng hộ phụ tải sinh ra,dân dụng không nhiều cosφ chúng thường lớn 0,9 Nhu cầu công suất phản kháng máy biến áp công suất nhỏ 10% công suất định mức chúng,ở máy biến áp lớn 3% Còn máy biến áp siêu cao áp từ đến 10% để hạn chế dòng ngắn mạch GVHD: Trần Quang Phú Trang7 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Đặc điểm công suất phản kháng biến thiên theo thời gian công suất tác dụng 1.3 Các nguồn phát công suất phản kháng Khả phát công suất phản kháng nhà máy điện hạn chế cosφ đm máy phát từ 0,8 đến 0,85 cao Vì lý kinh tếngười ta không chế tạo máy phát có khả phát nhiều công suất phản kháng cho phụ tải Các máy phát đảm đương phần nhu cầu công suất phản kháng phụ tải, phần lại thiết bị bù đảm trách(máy bù đồng bộ,tụ điện) Trong hệ thống phải tính đến nguồn công suất phản kháng đường dây,nhất đường dây siêu cao áp xét lưới phân phối lưu ý dây dẫn đường dây 35KV dài đường cáp ngầm • Các ưu nhược điểm nguồn công suất phản kháng  Ưu điểm tụ điện  Chi phí tính theo Var tụ điện rẻ máy bù dồng bộ, ưu điểm bật dung lượng tăng  Tổn thất công suất tác dụng tụ điện nhỏ, khoảng 0,05 đến 0,1 W/kVAr, máy bù đồng tương đối lớn hơn, khoảng 15 đến 32W/kVAr tùy theo công suất dịnh mức máy  Tụ điện vận hành đơn giản, độ tin cậy cao máy bù đồng  Tụ điện lắp đặt đơn giản,có thể phân nhiều cụm để lắp rải lưới phân phối, hiệu cải thiện tốt đường cong phân bố điện áp Không cần người trông nom vận hành Việc bảo dưỡng,sửa chữa đơn giản  Tụ điện có số nhược điểm so với máy bù đồng  Máy bù đồng điều chỉnh trơn tụ điện điều chỉnh theo cấp  Máy bù phát hay tiêu thụ công suất phản kháng,tụ điện phát công suất phản kháng  Công suất phản kháng tụ điện phát phụ thuộc vào điện áp vạn hành Thờ gian vận hành, tuổi thọ ngắn, dễ hư hỏng(khi bị ngắn mạch áp)  Các nhược điểm tụ điện ngày khắc phục  Để điều chỉnh trơn tụ điện người ta dùng bù công suất phản kháng có điều khiển SVC(Static Var Compensator) GVHD: Trần Quang Phú Trang8 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học  Để phát hay nhận công suất phản kháng người ta dùng SVC gồm tổ hợp TCR TSC  Để bảo vệ áp kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp, người ta lắp đặt điều khiển để đóng cắt tụ theo điện áp  Với ưu điểm vượt trộ so với máy bù đồng bộ, ngày người ta thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng B - BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHỤ TẢI 1.4.Khái niệm phân loại 1.4.1.Khái niệm Công suất tác dụng P công suất biến thành nhiệt máy dùng điện; công suất phản kháng Q công suất từ hóa máy điện xoay chiều,nó không sinh công.Để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ dùng điện máy sinh Q(tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng.Khi có bù công suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp mạng nhỏ đi, hệ số công suất cos mạng nâng cao,giữa P Q có quan hệ sau = acrtg Khi lượng P không đổi,nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc giảm, kết costăng lên 1.4.2.Phân loại Trong hệ thống điện, bù công suất phản kháng phân làm hai loại: GVHD: Trần Quang Phú Trang9 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học - Bù cưỡng hay bù kỹ thuật lượng cống suất phản kháng định để đảm bảo cân công suất phản kháng hệ thống điện Công suất phải điều chỉnh để thích ứng với chế độ vận hành khác hệ thống điện Công suất phản kháng nhà máy điện thiết bị bù (máy bù đồng bộ, tụ điện) phải dư thừa so với yêu cầu phụ tải chế độ max để dự phòng cho cố Một phần công suất bù, thường phần cố định phân tán xuống lưới chuyển tải để giảm tổn thất lưới Tuy nhiên cần phải cân nhắc độ tin cậy công suất bù bị giảm để an toàn hệ thống điện phải tăng dự trữ công suất phản kháng lên Ngoài ra, công suất phản kháng thiếu cục bộ, cần phải bù trực tiếp bù cưỡng bức, lượng công suất phản kháng đáng kể phải lưu thông lưới phân phối gây tổn thất công suất tổn thất điện lớn Để khắc phục vấn đề người ta thực bù kinh tế Trong năm gần đây, người ta lại quan tâm đến việc tăng cường hoạt động hệ thống điện giảm mức tiêu thụ nhiên liệu tìm cách sử dụng tốt cá thiết bị sẵn có lưới để hạn chế mua thiết bị Khi thực bù kinh tế người ta tính toán để đạt lợi ích, lợi ích thu việc lắp đặt thiết bị bù lớn chi phí lắp đặt việc bù kinh tế thực Các lợi ích lắp đặt bù: - Giảm công suất tác dụng yêu cầu chế độ max hệ thống điện, giảm dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng độ tin cậy hệ thống điện) - Giảm nhẹ tải cho máy biến áp trung gian đường trục trung áp giảm chuyển tải công suất phản kháng hiệu thời gian cải tạo nâng dung lượng, tăng tiết diện dây dẫn kéo dài - Giảm tổn thất điện - Cải thiện chất lượng điện áp cung cấp cho phụ tải - Cải thiện hệ số công suất GVHD: Trần Quang Phú Trang10 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Khi ấn nút nhấn 1tiếp điểm thường mở chuyển sang thường đóng, dòng điện qua tiếp điểm thường đóng nút nhấn 2, qua cuộn hút.Tiếp điểm thường đóng K 21 bị ngắt cuộn hút contắctơ có dòng điện qua→ đèn đỏ ngắt.Lúc tiếp điểm thường mở K12 có dòng qua→ đèn xanh sang báo hiệu contacto làm việc Sơ đồ mạch lực: 2.3 Lựa chọn thiết bị bù Thiết bị bù chọn sở tính toán, so sánh kinh tế kỹ thuật.Bảng trình bày loại thiết bị bù tổn thất công suất tác dụng chúng: Loại thiết bị bù kbù KW/KVAR Tụ điện Máy bù đồng S = 5000 – 30000 KVA Máy bù đồng S < 5000 KVA Động dây quấn đồng hóa Máy phát đồng dùng làm máy bù Máy phát đồng dùng làm máy bù, không thao tác động sơ cấp 0.003 – 0.005 0.002 – 0.027 0.03 – 0.05 0.02 – 0.08 0.1 – 0.15 0.15 – 0.3 2.3.1 Tụ điện Là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, sinh công suất phản kháng Q cung cáp cho mạng Tụ điện nên lắp ráp bảo quản dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, tùy theo phát triển GVHD: Trần Quang Phú Trang24 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học phụ tải trình sản xuất mà chugns ta ghép dần tụ điện vào mạng, khiến hiệu suất sử dụng cao không phảo bỏ nhiều vốn đầu tư lúc Nhược điểm tụ nhạy cảm với biến động điện áp lwn cực tụ điện (Q tụ điện sinh tủ lệ với bình phương điện áp) Tụ điện cấu tạo chắn, dễ bị phá hỏng xảy ngắn mạch, điện áp tăng đến 100% U đm tụ điện drx bị chọc thủng, không phép vận hành Khi đóng tụ điện vào mạng mạng có dòng điện xung, cắt tụ điện khỏi mạng, cực tụ điện điện áp dư gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành Tụ điện sử dụng rộng rãi xí nghiệp trung bình nhỏ đòi hỏi dung lượng bù không lớn Thông thường dung lượng bù < 5000 KVAR người ta dùng tụ điện, lớn cần phải so sánh tụ điện máy bù đồng Tụ điện sản xuất để dùng cấp điện áp – 15kV 0.4kV 2.3.2 Máy bù đồng Là động đồng làm việc chế độ không tải Do phụ tải trục nên máy bù đồng chế tạo gọn nhẹ rẻ so với động đồng công suất Ở chế độ kích thích máy bù sản xuất công suất phản kháng cung cấp cho mạng, chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng mạng Vì công dụng bù công suất phản kháng máy bù thiết bị tốt để điều chỉnh điện áp, đặt điểm cần điều chỉnh điện áp hệ thống điện Nhược điểm máy bù la có phần quay nên lắp ráp, bảo quản vận hành khó khăn Để cho kinh tế, máy bù thường chế tạo với công suất lớn, máy bù đồng thường dùng nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn 2.3.3 Động không đồng rôto dây quấn đồng hóa Khi cho dòng điện chiều vào roto động không đồng dây quấn, động làm việc động đồng với dòng điện vượt trước điện áp Do có khả sinh công suất phản kháng cho mạng Nhược điểm loại động tổn thất công suất lớn, khả tải kém, thường động phép làm việc với 75% công suất định mức Với lý động không đồng rôto GVHD: Trần Quang Phú Trang25 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học dây quấn đồng hóa gọi loại thiểt bị bù nhất, sử dụng sẵn thiết bị bù khác Ngoài thiết bị bù trên, dùng động đồng làm việc chế độ kích từ dùng máy phát điện làm việc chế độ bù để làm máy bù Ở xí nghiệp có nhiều tổ máy diesel – máy phát làm nguồn dự phòng, chưa dùng đến lấy làm máy bù đồng theo kinh nghiệm thực tế việc chuyển máy phát thành máy bù đồng không phiền phức lắm, biện pháp nhiều xí nghiệp ưa dùng  Từ lý thuyết nhóm chúng em định dùng tụ điện để bù nhằm nâng cao hệ số công suất cos lên 0,92 theo yêu cầu Các lợi ích việc lắp đặt tụ bù: Như phần trước phân tích, tụ điện cú nhiều ưu điểm so với máy bù đồng bộ.do ngày người ta thường dùng tụ điện để bù công suất phản kháng Nói chung tụ điện sử dụng tất điện áp,chung sử dụng hay xấp xỉ giá trị điện áp định mức lý kinh tế Nói chung lợi ích kinh tế đạt việc lắp đặt tụ điện tóm tắt sau:     Giảm công suất phát Giảm công suất tải Giảm dung lượng trạm biến áp Các lợi ích phụ hệ thống phân phối: - Giảm tổn thất điện - Giảm độ sụt áp hệ cải thiện việc điều chỉnh điện áp - Giảm công suất xuất tuyến phần tử liên quan - Trì hoãn giảm bớt chi phí tài cho việc cải thiện hay mở rộng - Thu nhập tăng lên cải thiện điện áp 2.4 Tính chọn tụ bù Tụ điện chủ yếu chọn theo điện áp định mức.Số lượng tụ điện tùy thuộc vào dung lượng bù 2.4.1.Dung lượng tụ điện Tổng công suất phản kháng cần bù cho động để nâng hệ số công suât từ cos1 = 0,76 lên cos2 = 0,92 : Qb = P(tg1 – tg2) GVHD: Trần Quang Phú Trang26 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học cos1 = 0,76 = tg = 0,855 cos2 = 0,92 = tg = 0,426 Với P = 0,37kW Qb = 0,37(0,855 – 0,426) Qb = 0,159 (kVAR) Do với động có thông sốthì tổng công suất phản kháng cần bù Qbù = 5.Qb = 0,795(kVAR) 2.4.2.Dung lượng tụ tụ nối ∆, (F) Ta có IL = = = 0,24(A) Do IC = = = 0,139(A) Điện kháng tụ : = = = 2733,8 () Điện dung tụ là: C = 1,165 (F) Ta chọn loại F 5% • Theo sơ đồ hai tụ Q1 Q2 có dung lượng lớn gấp lần Q3 dung lượng tụ Q1 hay Q2 ta chọn loại 6- 8F • Đối với trường hợp phải bù cho phụ tải có công suất lớn ta đóng tụ bù pha Q4 vào lưới.Ở nhóm chúng em chọn loại tụ pha có Q = 15kVAR GVHD: Trần Quang Phú Trang27 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học CHƯƠNG III: THI CÔNG LẮP RÁP TỦ BÙ CÔNG SUẤT 3.1 Các thiết bị sử dụng tủ 3.1.1.Aptomat Aptomat (còn gọi máy ngắt không khí tự động hồ quang dập tắt không khí) khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện có cố :quá tải,ngắn mạch,sụt áp,công suất ngược v v… Trong mạch điện hạ áp có điện áp định mức đến 660V xoay chiều 330V chiều,có dòng điện định mức đến 6000A.Những áptômát đại cắt dòng điện tới 300kA Áptômát dùng để đóng cắt không thường xuyên mạch điện chế độ bình thường Các yêu cầu áptômát: 1- Chế độ làm việc định mức Aptomat phải chế độ làm việc dài hạn,nghĩa trị số dòng điện định mức chạy qua áptômát lâu được.Mặt khác,mạch vòng dẫn điện áptômát phải chịu dòng điện lớn(khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm đóng hay đóng 2- Aptomat phải ngắt trị số dòng điện ngắn mạch lớn,có thể đến vài chục kilôampe.Sau ngắt dòng điện ngắn mạch, áptômát phải đảm bảo làm việc tốt trị số dòng điện định mức 3- Để nâng cao tính ổn định nhiệt điện động thiết bị điện,hạn chế phá hoại dòng điện ngắn mạch gây ra, áptômát phải có thời gian cắt bé.Muốn thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập tắt hồ quang bên áptômát 4- Để giảm kích thước lắp đặt thiết bị an toàn vận hành cần phải hạn chế vùng cháy hồ quang.Muốn vậy,thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập hồ quang bên Aptomat 5- Để thực yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, áptômát cần phải có khả điều trị số dòng điện tác động thời gian tác động Phân loại cấu tạo áptômát GVHD: Trần Quang Phú Trang28 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học • Phân loại - Theo kết cấu người ta chia áptômát làm ba loại:một cực,hai cực, ba cực - Theo thời gian thao tác, người ta chia áptômát loại tác động không tức thời loại tác động tức thời(nhanh) Tùy theo công dụng bảo vệ,người ta chia áptômát loại áptômát cực đại theo dòng điện, áptômát cực tiểu thao dòng điện, áptômát cực tiểu theo điện áp, áptômát dòng điện ngược v.v… Trong vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp(cực đại theo dòng điện cực tiểu theo điện áp), người ta có loại áptômát vạn - • Cấu tạo: Aptomat gồm phận chính:Hệ thống tiếp điểm,hệ thống dập hồ quang,cơ cấu truyền động đóng cắt áptômát phần tử bảo vệ Hệ thống tiếp điểm Hệ thống tiếp điểm gồm tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động.Yêu cầu tiếp điểm trạng thái đóng,điện trở tiếp xúc phải nhỏ để giảm tổn hao tiếp xúc Khi ngắt,dòng điện lớn,các tiếp điểm phải có đủ độ bền nhiệt,độ bền điện động để không bị hư hỏng dong điện ngắt gây nên Aptomat thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (chính hồ quang) ,hoặc ba cấp tiếp điểm ( chính, phụ, hồ quang ) Khi dóng mạch,tiếp điểm hồ quang đóng trước,tiếp theo tiếp điểm phụ , sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang nháy tiếp điểm hồ quang,do bảo vệ tiêp điểm để dẫn điện.Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm Tiếp điểm Aptomat thường làm hợp kim gốm chịu hồ quang như:Ag-W; Cu-W; Ni v.v… Thông số kỹ thuật ,tính toán lựa chọn GVHD: Trần Quang Phú Trang29 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học • Các thông số kỹ thuật Aptomat Kiểu áptômát ( ký hiệu) • Dòng điện đinh mức (A) Điện áp đinh mức (A) Tần số (Hz) Phần tử bảo vệ: Nhiệt,dòng… Dòng điện định mức phần tử bảo vệ (A) Dòng điện tác động tức thời Thời gian cắt Tính toán lựa chọn Việc lựa chọn Aptomat chủ yếu dựa vào: - Dòng điện tính toán mạch - Dòng điện tải - Khả thao tác có chọn lọc Ngoài lựa chọn Aptomat phải vào đặc tính làm việc phụ tải áptômát không phép cắt có tải ngắn hạn thường xảy điều kiện làm việc bình thường dòng điện khởi động,dòng điện đỉnh phụ tải công nghệ Yêu cầu chung dòng điện định mức phần tử bảo vệ I aptô không bé dòng điện tính toán Itt mạch:Iaptômat Itt Tùy theo đặc tính điều kiện làm việc cụ thể phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dòng điện định mức bảo vệ 125%, 150% hay lớn so với dòng điện tính toán sau mạch Sau ta chọn Aptomat theo số liệu cho nhà kỹ thuật Ta chọn Aptomat pha tổng có thông số:  Uđm = 400V  Iđm = 6A GVHD: Trần Quang Phú Trang30 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học 3.1.2.Tụ bù • Tụ bù công suất dùng để bù công suất phản kháng cho nhà máy tiêu thụ điện nhằm nâng cao hệ số công suất cos phi, suy giảm chi phí tiền điện, mang lại tính hiệu cho nhà sản xuất • Bên tụ có lắp sẵn bảo vệ áp suất chống nổ • Tản nhiệt tốt nhờ dung môi chất lỏng thích hợp điều kiện nhiệt đới • Điện áp max cho phép 110% sau khoảng 24 • Dòng độ max cho phép 130% dòng định mức • Dung sai tụ từ -5% đến +10% giá trị tụ định mức  Với tụ Q1 chọn loại tụ có thông số     Nhãn hiệu: CBB61 C= F 5% Uđm = 400V.AC f = 50/60 Hz  Với tụ Q2 Q3 chọn loại tụ có thông số GVHD: Trần Quang Phú Trang31 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử  C= 8,4 F  Uđm = 400V.AC  f = 50/60 Hz  Với tụ Q4 chọn loại tụ bù pha có thông số:      Uđm = 400V f = 50Hz Iđm = 21,7A Q = 15 kVAR Trọng lượng 1,5kg GVHD: Trần Quang Phú Trang32 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Đồ án môn học Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học 3.1.3.Công tắc nhấn Chọn loại có thông số:  Ui = 660V  Ith = 10A  Nhãn hiệu: LAY7(PCBY090) 3.1.4 Contactor 3.1.4.1 Khái niệm Contacto thiết bị điện dùng đóng cắt từ xa mạch điện có điện áp đến 500 kV,dòng điện đến 600 A 3.1.4.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại contactor:  Phân loại theo nguyên lý hoạt động : contactor kiểu điện từ, contactor kiểu khí nén contactor kiểu thủy lực  Phân loại theo dòng điện qua tiếp điểm : contactor chiều contactor xoay chiều  Phân loại theo điện áp cấp cho cuộn hút : cuộn hút chiều cuộn hút xoay chiều  Phân loại theo số lượng tiếp điểm chính,tiếp điểm phụ: tiếp điểm ,2 tiếp điểm ,3 tiếp điểm chính, tiếp điểm chính,… 3.1.4.3.Cấu tạo GVHD: Trần Quang Phú Trang33 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Contactor điện từ có phận sau:tiếp điểm,mạch từ,cuộn hút,hộp dập hồ quang,vỏ Contactor thường có đến tiếp điểm chính(đóng ngắt mạch động lực) vài cặp tiếp điểm phụ (đóng ngắt mạch điều khiển ) Các tiếp điểm contactor chế tạo đồng bề mặt tiếp xúc thường mạ bạc để tăng độ nén tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động, tiếp điểm động có bố trí lò xo (lò xo không minh họa hình vẽ ) Mạch từ gồm hai phần :  Phần tĩnh thường có dạng chữ E , trụ có đặt cuộn hút  Phần động thường có dạng chữ E chữ I Phần động liên kết khí với tiếp điểm động Khi phần động chuyển động, tiếp điểm động chuyển động làm thay đổi trạng thái tiếp điểm Cuộn hút chiều xoay chiều Cuộn hút chiều mạch từ làm sắt từ mềm lõi thép bị nóng so với contactor xoay chiều Cuộn hút xoay chiều mạch từ ghép lại từ thép kỹ thuật điện (thép có pha 2% silic ) mỏng để hạn chế tác động dòng xoáy fu-co Trong mạch từ cuộn hút xoay chiều có bố trí vòng ngắn mạch để chống rung Hộp dập hồ quang bao gồm cuộn dây thổi từ hộp vách ngăn Cuộn dây gồm vài vòng dây lõi không khí mắc nối tiếp với tiếp điểm đặt gần tiếp điểm cố hồ quang cho từ trường cuộn dây tạo vuông góc với dòng điện hồ quang hình 6.4.4 Khi tiếp điểm mở ra, dòng đột ngột sinh sức điện động cảm ứng tạo dòng cảm ứng phóng qua không gian hai tiếp điểm tạo hồ quang điện 3.1.4.4.Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt đông contactor theo hình 6.4.2 sau: cuộn dây điện, lò xo kéo tiếp điểm trạng thái off, tiếp điểm thường mở mở ra,các tiếp điểm thường đóng đóng lại Khi cấp điện cho cuộn dây , động hút GVHD: Trần Quang Phú Trang34 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học kéo theo tiếp điểm, tiếp điểm chuyển sang trạng thái on,các tiếp điểm thường mở đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở 3.1.4.5.Các thông số Điện áp định mức điện áp làm việc lâu dài mạch điênj tương ứng mà tiếp điểm contactor phải đóng cắt điện áp định mức là: 110 , 220 , 440 V chiều, 127,220, 380, 500 V xoay chiều Điện áp định mức cuộn dây Ucdđm điện áp định mức đặt vào cuộn dây Yêu cầu contactor phải đảm bảo lúc điện áp 85% U cdđm phải đủ sức hút lúc điện áp 110% Ucdđm cuộn dây không nóng mức Dòng điện định mức dòng điện định mức qua tiếp điểm contactor chế độ làm việc gián đoạn-lâu dài mà không làm hỏng tiếp điểm; nghĩa chế độ thời gian contactor trạng thái đóng không lâu 8h  Nếu contactor đặt tủ điện dòng điện định mức lấy thấp 10% điều kiện làm mát Trong chế đọ làm việc dài hạn dòng điện cho phép qua contactor nhỏ GVHD: Trần Quang Phú Trang35 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học KẾT LUẬN Qua phần trình bày ta rút số kết luận áp dụng cho việc quản lý công suất phản kháng nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện,đạt hiệu kinh tế,ddos là: 1.Mục tiêu bù phụ tải điều chỉnh hệ số công suất,củng cố việc điều áp,cân phụ tải.Trong đồ án trình bày cách tính toán để đạt mục tiêu trên.Tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn mục tiêu để bù,bởi qua phân tích thiết bị bù công suất phản khan áp dụng ba chức điều chỉnh công suất, điều chỉnh điện áp cân pha 2.Việc bù công suất phản kháng để đạt hiệu kinh tế bù rải xuất tuyến không phai bù tập trung 3.Chương trình bày số vấn đề công suất phản kháng bù công suất phản kháng.Tại cần nâng cao hệ số công suất cos,ý nghĩa việc nâng cao cách điều chỉnh 4.Chương 2,3 trình bày phương án thiết kế để bù cho đối tượng cụ thể,các thiết bị sử dụng thực tế Vẫn số vấn đề mà đồ án chúng em chưa thể kể được,đó thiếu sót mà tương lai nhóm hoàn thiện thòi gian sớm GVHD: Trần Quang Phú Trang36 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Hưng Yên 12-2010 Nhóm sinh viên thực Đoàn Anh Phong Đoàn Ngọc Tình Trần Văn Thường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện Nhà xuất khoa học & kỹ thuật [2] Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh Bù công suất phản kháng lươi cung cấp phân phối điện Nhà xuất khoa học & kỹ thuật [3] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm Thiết kế cấp điện Nhà xuất khoa học & kỹ thuật [4] Trần Bách Lưới điện hệ thống điện Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Nhà xuất khoa học & kỹ thuật GVHD: Trần Quang Phú Trang37 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học [5] Ngô Hồng Quang Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện Nhà xuất khoa học & kỹ thuật [6] Các trang web: bkeps.com, webdien.com, thietbidien.vn … GVHD: Trần Quang Phú Trang38 SVTH: Đoàn Anh Phong, Đoàn Ngọc Tình, Trần Văn Thường ... tế công suất phản kháng lượng công suất tác dụng (KW) tiết kiệm bù KVAR công suất phản kháng Như biết kkt lượng công suất bù Qkt tính công suất tác dụng tiết kiệm bù là: Ptiết kiệm = kkt Qbù... thất công suất tác dụng công suất phản kháng gây ra: R mà Trước bù, thành phần tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng gây là: P1 = R Sau bù lượng Qbù, thành phần tổn thất công suất công. .. công suất bù bị giảm để an toàn hệ thống điện phải tăng dự trữ công suất phản kháng lên Ngoài ra, công suất phản kháng thiếu cục bộ, cần phải bù trực tiếp bù cưỡng bức, lượng công suất phản kháng