Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Cung cấp điện với mục tiêu chính là Chọn được phương án lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Tính chọn được dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật. Tính chọn được nối đất và chống sét cho đường dây tải điện và các công trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam.
1 BỘ LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mơn học:Cung cấp điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề) Hà nội, năm 2013 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 Tài liệu Cung cấp điện kết Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực tham gia giảng viên trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phịng thực Trên sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải phịng, với trường điểm toàn quốc, giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực biên soạn giáo trình Cung cấp điện phục vụ cho cơng tác dạy nghề Chúng xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng, trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, trường Cao đẳng nghề trường Cơ điện hà Nội, trường Đại học Hàng Hải Hải Phịng góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mô 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 môn 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 Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tham gia biên soạn Đặng Đức Thanh: Chủ biên Trần Cao Phi Phạm Văn Thoảng MỤC LỤC TRANG 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 13 4.Hộ tiêu thụ 13 5.Hệ thống bảo vệ 15 10 6.Trung tâm điều độ hệ thống điện 15 11 16 12 7.Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện 8.Hệ thống điện Việt Nam 13 Chương 1.Tính toán phụ tải 20 14 Xác định nhu cầu điện 20 15 2.Chọn phương án cung cấp điện 40 16 Chương 2.Tính tốn mạng tổn thất 50 17 1.Tính tổn thất điện áp, tổn thất cơng suất, tổn thất điện 50 18 2.Trạm biến áp 72 19 Chương 3.Lựa chọn thiết bị cung cấp điện 86 20 1.Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt bảo vệ 86 21 2.Chống sét nối đất 123 22 Chương 4.Chiếu sáng cơng nghiệp 166 23 Tính toán chiếu sáng 166 18 24 2.Nâng cao hệ số công suất 179 25 Tài liệu tham khảo 190 MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN Mã mơn học: MH 20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học cung cấp điện phải học sau hồn thành mơn học, mơ đun: An tồn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng - Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học: Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện giữ vai trò quan trọng, điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi 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 máy móc phục vụ nhu cầu sinh hoạt người Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức, kỹ kỹ thuật Cung cấp điện Mục tiêu môn học: - 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 - 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 - Tính chọn nối đất chống sét cho đường dây tải điện cơng trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, đảm bảo an toàn, tiết kiệm vệ sinh công nghiệp Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành Kiểm tra* TT số thuyết Bài tập (LT TH) Bài mở đầu: Khái quát 3 hệ thống cung cấp điện I Chương 1.Tính tốn phụ tải 1.1.Xác định nhu cầu điện 12 1.2.Chọn Phương án cung 2 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 3.2 Chống sét IV Chương 4.Chiếu sáng công nghiệp 4.1.Tính tốn chiếu sáng 4.2.Nâng cao hệ số cơng suất Cộng: 12 10 15 10 15 10 15 10 4 90 60 26 BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Giới thiệu: Trong năm trở lại đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao kéo theo nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt phát triển không ngừng Đối với người công tác ngành điện cần phải có hiểu biết định xã hội, mơi trường, đối tượng cấp điện để tham gia tốt vận hành, thiết kế, lắp đặt công trình điện Mục tiêu: - Phân tích đặc điểm, yêu cầu nguồn lượng, nhà máy điện, mạng lưới điện, hộ tiêu thụ, hệ thống bảo vệ trung tâm điều độ - Vận dụng yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện - Rèn luyện tính cẩn thận, xác nghiêm túc học tập thực công việc 1.Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện Mục tiêu - Trình bày đặc điểm nguồn lượng tự nhiên, đặc điểm lượng điện Ngày nay, người ta tạo ngày nhiều cải vật chất cho xã hội Trong số cải vật chất có nhiều dạng lượng tạo Năng lượng bắp người vật nguồn nặng lượng có từ xa xưa xã hội loài người Sự phát triển mạnh mẽ liên tục hoạt động người đất đòi hỏi ngày nhiều lượng lấy từ nguồn thiên nhiên Thiên nhiên xung quanh ta giàu, nguồn lượng điện dồi Than đá, dầu khí, nguồn nước dịng sơng biển cả, nguồn phát nhiệt lượng vô phong phú mặt trời lịng đất, luồng khí chuyển động, gió v.v nguồn lượng tốt quí giá người Năng lượng điện (điện năng) dạng lượng phổ biến, sản lượng năm giới ngày tăng chiếm nghìn tỷ kWh Sở dĩ điện thơng dụng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành lượng khác (cơ, hoá, nhiệt v.v ), dễ chuyển tải xa, hiệu suất lại cao Trong trình sản xuất phân phối, điện có số đặc điểm sau: a Khác với hầu hết loại sản phẩm, điện sản xuất nói chung khơng tích trữ (trừ vài trường hợp cá biệt với công suất nhỏ người ta dùng pin ắc quy làm phận tích trữ) Tại thời điểm, ta phải đảm bảo cân điện sản xuất với điện tiêu thụ kể tổn thất truyền tải Đặc điểm cần quán triệt nhiệm vụ quy hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện, nhằm giữ vững chất lượng điện thể giá trị điện áp tần số b Các trình điện xảy nhanh, ví dụ sóng điện từ lan truyền dây dẫn với tốc độ lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000 km/sec, q trình sóng sét lan truyền, trình độ, ngắn mạch xảy nhanh (trong vòng nhỏ 1/10 giây) Đặc điểm đòi hỏi phải sử dụng thiết bị tự động vận hành, điều độ hệ thống cung cấp điện Bao gồm khâu bảo vệ, điều chỉnh điều khiển, tác động trạng thái bình thường cố, nhằm đảm bảo hệ thống cung cấp điện làm việc tin cậy kinh tế c Đặc điểm thứ ba là: cơng nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân (khai thác mỏ, khí, dân dụng, cơng nghiệp nhẹ ) Đó động lực tăng suất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng cấu trúc kinh tế Quán triệt đặc điểm xây dựng định hợp lý mức độ điện khí hóa ngành kinh tế vùng lãnh thổ khác nhau; mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải phân phối, nhằm đáp ứng phát triển cân đối, tránh thiệt hại kinh tế quốc dân phải hạn chế nhu cầu hộ dùng điện 2.Nhà máy điện Mục tiêu - Trình bày nguyên tắc làm việc đặc điểm nhà máy điện a.Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) Hình Nhà máy nhiệt điện Bao gồm: - Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: Là nhà máy nhiệt điện mà việc thải nhiệt môi chất làm việc (hơi nước) thực qua bình ngưng - Nhà máy nhiệt điện rút hơi: đồng thời sản xuất điện nhiệt điện Về nguyên lý hoạt động giống nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, song lượng 10 rút đáng kể từ số tầng tuốc bin để cấp cho phụ tải nhiệt công nghiệp sinh hoạt Do hiệu suất chung nhà máy tăng lên Ở nhà máy nhiệt điện biến đổi lượng thực theo nguyên lý: Nhiệt Cơ Điện Nhà máy nhiệt điện có đặc điểm sau: - Thường xây dựng gần nguồn nhiên liệu nguồn nước - Tính linh hoạt vận hành kém, khởi động tăng phụ tải chậm - Hiệu suất thấp ( = 30 40%) - Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải ô nhiễm môi trường b.Nhà máy thủy điện (NMTĐ): Nguyên lý nhà máy thủy điện sử dụng lượng dòng nước để làm quay trục tuốc bin thủy lực để chạy máy phát điện Ở đây, trình biến đổi lượng là: Thủy Cơ Điện Hình Nhà máy thủy điện Cơng suất nhà máy thủy điện phụ thuộc vào hai yếu tố lưu lượng dịng nước Q qua tuốc bin chiều cao cột nước H, là: 176 Lựa chọn dây dẫn cho dãy đèn k1k2Icp Itt = 3,409 (A) Dự định dùng dây đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi CADIVI chế tạo, riêng lẻ: k1 = k2 = Chọn dùng dây đơi mềm trịn loại VCm (2 x 1) có Icp = 10 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ I cp 10A 1,25I dmCB 1,25 x 1,5 1,5 Vậy chọn dây VCm (2 x 1) cho dãy đèn thỏa mãn Vì đường dây ngắn nên khơng cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Vì xa nguồn nên khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt dịng ngắn mạch 1.4 Thiết kế chiếu sáng công nghiệp a Khái niệm Với nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường chiếu sáng chung cần tăng cường ánh sáng điểm làm việc có chiếu sáng cục Vì phân xưởng sản xuất, u cầu xác độ rọi mặt bàn công tác, nên để thiết kế chiếu sáng cho khu vực thường dùng phương pháp hệ số sử dụng b Trình tự thiết kế Xác định độ cao treo đèn: H = h - h1 – h2 (4-2) Trong đó: h: độ cao nhà xưởng h1: khoảng cách từ trần đến bóng đèn h2: độ cao mặt bàn làm việc h1 L L L L L L h H L h2 Hình 4-4 Bố trí đèn mặt mặt đứng 177 Xác định khoảng cách hai đèn kề (L) theo tỷ số hợp lý L/H, tra theo (bảng 4-1) 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 bố trí dây Loại đèn nơi sử dụng 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 phòng 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 178 Bảng 4-2 Hệ số dự trữ Số lần lau bóng tháng Tính chất mơi trường Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng Mức bụi khói, tro, mồ hóng trung bình Ít bụi khói, tro, mồ hóng Hệ số dự trữ (k) Đèn Đèn sợi tuýp đốt 1,7 1,8 1,5 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 h2 = 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 20.50 5 H(a b) 3.( 20 50) Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ tay tìm hệ số sử dụng ksd = 0,48 179 Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 hệ số tính tốn Z = 1,1 Xác định quang thông đèn là: F kESZ 1,3.30.1000.1,1 2483 (lumen) n.k sd 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) 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 I tt Ptt 3.U dm cos 7,6 11,56(A) 3.0,38.1 - Chọn dùng áptômát 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 - Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp đồng lõi vỏ PVC Clipsal chế tạo, tiết diện 6mm2 có Icp = 45 (A) PVC(3 x + 1,4) k1k2Icp = 45 Itt = 11,56 (A) - Chọn áptômát nhánh: Tên áptômát Áptômát nhánh Mã số I tt Uđm (V) G4CB2010C 400 Iđm (A) 10 x 20 3,64(A) 220 x1 Icđm (kA) Số cực Số lượng 10 - Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm đèn: Với Itt = 3,64A chọn dây đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm2 có Icp = 27A M (2 x 2.5) Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ: 180 + Với dây PVC(3 x + 1,4): 45(A) 1,25.50 41,6(A) 1,5 27(A ) 1,25.10 8,33(A) 1,5 + Với dây M (2 x 2.5): Tủ PP 50A ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 PVC (3X6+1.4) Tủ CS TO-50EC-50A 10xQCE-10A Hình 4-5 Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng xưởng khí 181 Nâng cao hệ số cơng suất Mục tiêu: - Chọn giải pháp nâng cao hệ số cơng suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam - Tính chọn tụ bù thích hợp để nâng cao hệ số cơng suất 2.1 Hệ số công suất (cos) ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất a Hệ số cơng 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 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 việc nâng cao hệ số công suất 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 công nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65% 70% tổng công suất Q phát từ nhà máy điện 182 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 cos1 lên cos2, nghĩa lượng công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q1 xuống Q2 Khi đó, Q1 Q2 U PR Q1 X PR Q2 X U U U + Làm giảm tổn thất công suất lưới điện: S1 P Q12 P Q22 Z Z S U2 U2 + Làm giảm tổn thất điện lưới điện: P Q12 P Q22 A1 R. R. A2 R U2 U2 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 1 2 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 cơng suất P từ P1 lên P2 đường dây máy biến áp 183 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 công 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, q trình gia cơng cần sử dụng cơng suất 5,5kW, hệ số tải: kt 5,5 0,55 10 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 không 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 khơng 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 184 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 cịn: 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 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 khơng 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 0,95 185 Tóm lại, lưới điện xí nghiệp cơng nghiệp, dịch vụ dân dụng nên bù tụ điện 2.4 Phân phối tối ưu cơng suất bù lưới điện xí nghiệp a Xác định tổng công suất phản kháng cần phải bù Từ Hình MĐ 19-05-02, cơng suất tác dụng khơng thay đổi thì: - Ứng với cos1 có: Q1 = P.tg1 - Ứng với cos2 có : Q2 = P.tg2 Cơng suất cần bù xí nghiệp để nâng hệ số cơng suất xí nghiệp từ cos1 lên cos2 là: Qb = Q1 - Q2 = P.tg1 - P.tg2 Qb = P(tg1 - tg2) (4-5) Trong đó: P cơng suất tác dụng tính tốn xí nghiệp (kW) b Phân phối tối ưu cơng suất bù (Hình 4-9) giới thiệu vị trí đặt tụ bù cos lưới điện xí nghiệp TPP TĐL TĐL Đ TĐL Đ Đ Đ Đ Hình 4-9 vị trí đặt tụ bù lưới điện xí nghiệp Đ 186 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 công 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: 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 mơ 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 Q b ) Rtd Ri (4-6) 187 Trong đó: Qi Q cơng suất phản kháng yêu cầu nút i tổng công suất phản kháng yêu cầu n Q b 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 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, Qb = 0, ta bỏ ẩn giải lại toán (n – 1) ẩn, tập nghiệm dương + Ví dụ 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) Hình 4-10 Mặt cấp điện cho xí nghiệp 188 Giải: Tổng cơng suất tính tốn xí nghiệp là: S = S1 + S2 + S3 = 180 +J240 tg1 Q 240 1,33 P 180 cos2 = 0,95 tg2 = 0,33 Tổng công suất phản kháng cần bù phân xưởng để nâng cos xí nghiệp lên 0,95 là: Qb = P(tg1 - tg2) = 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 TBA R1 Q1 - Qb1 R2 Q2 - Qb2 TBA Rtđ R3 Q3 - Qb3 Q - Qb Hình 4-11 Sơ đồ thay sơ đồ tương đương lưới điện hạ áp dùng xác định Qbi 189 Điện điện trở tương đương lưới điện hạ áp xí nghiệp: Rtd 1 0,0126( ) 1 1 1 R1 R2 R3 0,0194 0,0509 0,115 Công suất tủ tụ bù đặt biến áp phân xưởng là: Áp dụng công thức: Q bi Q i - (Q Q b ) Rtd Ri Ta có: Q b1 120 - (240 180) 0,0126 81(kVAr) 0,0194 Q b2 50 - (240 180) 0,0126 35(kVAr) 0,0509 Q b3 70 - (240 180) 0,0126 64(kVAr) 0,0115 Vậy chọn dùng tụ bù Dac Yeong chế tạo có thơng số cho bảng sau: Qb Iđm Nơi đặt Loại tụ SL Uđm (V) (kVAr) (A) PX1 DLE- 4D40 K5S 40 440 52,4 PX2 DLE- 4D40 K5S 40 440 52,4 PX3 DLE- 4D75 K5S 75 440 98,4 kỹ thuật Số pha 3 CÂU HỎI ÔN TẬP Phân tích yêu 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 công 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? 190 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Trần Quang Khánh, Hệ thống cung cấp điện – tập 1,2 Nxb KHKT 2006 [2]- Nguyễn Cơng Hiền, Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô 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 ... để nội dung giáo trình hồn thành 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... liệu Cung cấp điện kết Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình giáo trình dạy nghề năm 201 1-2 012”.Được thực tham gia giảng viên trường Cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải Phịng thực Trên sở chương trình. .. án cung cấp điện Các tiêu kỹ thuật phương án cung cấp điện bao gồm: + Độ tin cậy cung cấp điện: Đó mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộ dùng điện ta nêu Độ liên tục cung