Thông tin tài liệu
TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Chủ biên: Th.S Trần Ngọc Bình TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG 09 NĂM 2014 Một vài năm gần đây, yêu cầu tự động hóa công nghiệp xã hội ngày tăng, nhằm mục đích đào tạo cho xã hội kỹ sư, cơng nhân kỹ thuật để phục vụ trong quan, xí nghiệp trang bị hệ thống tự động điều khiển với qui mô lớn đại Do chương trình đào tạo trường chưa thống tài liệu chuyên ngành chưa hệ thống hóa, điều làm cho người dạy người học lĩnh vực gặp nhiều khó khăn cần tham khảo “Giáo Trình Cung cấp điện 2” biên soạn theo chương trình khung, trình độ cao đẳng quy nhằm mục đích hỗ trợ cho việc dạy học môn chuyên ngành kỹ thuật trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TPHCM Đồng thời, giáo trình tài liệu tham khảo cán bộ, công nhân kỹ thuật nhằm củng cố thêm kiến thức chuyên ngành, tiếp cận nhanh với thiết bị tự động đại sử dụng ngành cơng nghiệp Tuy tác giả có nhiều cố gắng trình biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý, bổ sung quý độc giả đồng nghiệp để giáo trình có chất lượng tốt MỤC LỤC Trang Chương 1: Chiếu sáng công nghiệp 1.1 Khái niệm chung 1.2 Các đại lượng đơn vị đo ánh sáng 1.3 Các loại nguồn sáng phụ tùng kèm 1.4 Các hình thức chiếu sáng 12 1.5 Tiêu chuẩn yêu cầu chiếu sáng 13 1.6 Các phương pháp tính tốn chiếu sáng 17 1.7 Thiết kế chiếu sáng 22 1.8 Tính tốn mạng chiếu sáng 24 Chương 2: Tính tốn chống sét nối đất 49 2.1 Sự hình thành tác hại sét 49 2.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 49 2.3 Bảo vệ chống sét đường dây tải điện 56 2.4 Nối đất 58 2.5 Tính tốn trang bị nối đất 61 2.6 Giới thiệu số nét kỹ thuật chống sét xuất giới 66 2.7 Một số ví dụ 74 Chương 3: Các nguồn điện dự phịng 80 3.1 Khái niệm chung 80 3.2 Chọn lựa đặc tính nguồn điện dự phịng 80 3.3 Máy phát dự phòng chỗ 81 3.4 Bộ chuyển đổi ATS 83 3.5 Bộ lưu điện UPS 98 Chương 4: Nâng cao hệ số công suất 106 4.1 Khái niệm chung 106 4.2 Ý nghĩa mục đích việc nâng cao cos 107 4.3 Các biện pháp nâng cao cos 108 4.4 Các thiết bị bù 112 4.5 Lựa chọn phương án bù 113 4.6 Xác định vị trí lắp đặt tụ bù 117 4.7 Xác định dung lượng bù tối ưu 119 Tài liệu tham khảo 127 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần CHƢƠNG 1: CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP Mục tiêu: Hiểu phương pháp tính tốn chiếu sáng cơng nghiệp Tính tốn, thiết kế hệ thống chiếu sáng công nghiệp từ liệu ban đầu Chiếu sáng công nghiệp phần thiếu xí nghiệp, chương trình bày vấn đề thiết kế chiếu sáng cho xí nghiệp, đồng thời đưa yêu cầu chiếu sáng số xí nghiệp thơng thường 1.1 Khái niệm chung Trong sống hàng ngày, việc sử dụng nguồn sáng tự nhiên từ nguồn lượng ánh sáng mặt trời, nguồn sáng nhân tạo có vai trò quan trọng, phổ biến chiếu sáng nhân tạo sử dụng đèn chiếu sáng vì: Thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo ánh sáng gần giống ánh sáng tự nhiên Những số liệu sau dây nói lên vai trị chiếu sáng quan trọng chiếu sáng sản xuất Người ta tính rằng, xí nghiệp dệt, độ rọi tăng 1,5 lần thời gian để làm thao tác chủ yếu giảm 8-25%; suất lao động tăng 4-5% Trong phân xưởng ánh sáng không đủ, người làm việc phải làm trạng thái căng thẳng, hại mắt, sức khỏe, kết gây hàng loạt phế phẩm suất lao động giảm… chưa kể đến việc xảy tai nạn lao động qua trình làm việc Vì thế, vấn đề chiếu sáng ý nghiên cứu nhiều lĩnh vực như: nghiên cứu nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng nhà ở, chiếu sáng cơng cộng, chiếu sáng cơng trình văn hóa, nghệ thuật… Trong tài liệu này, sâu vào nghiên cứu vấn đề chiếu sáng công nghiệp 1.2 Các đại lƣợng đơn vị đo ánh sáng 1.2.1 Quang thông: F , lumen (lm) Các thực nghiệm ánh sáng cho thấy, giá trị lượng xạ bước sóng khác lại khơng gây hiệu giống mắt chúng û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần ta Vì cần hiệu chỉnh đơn vị đo lượng theo độ nhạy cảm phổ mắt người Đơn vị gọi quang thông, ký hiệu F, biểu diễn sau : 2 F kW d (1.1) 1 Trong : W - phân bổ phổ lượng xạ; - hàm số độ nhạy cảm tương đối; k - hệ số chuyển đổi đơn vị; 1 =380 nm ; 2 = 780 nm Như quang thông đơn vị đặc trưng cho công suất nguồn sáng Nếu lượng xạ đo Watt, quang thơng lumen, theo thực nghiệm k = 683 lm/W 1.2.2 Cƣờng độ sáng (I , Candela: cd) đƣờng cong phối quang Giả thiết nguồn sáng O xạ lượng quang thông dF tới điểm A tâm diện tích dS Gọi d góc khối nhìn diện tích dS từ O Chúng ta định nghĩa Cường độ sáng I : I OA lim d0 dF d (1.2) Với : d - góc khối khơng gian tâm O, nhìn diện tích dS mặt phẳng làm việc Góc khối định nghĩa góc khơng gian có giá trị tỷ số diện tích hình cầu tâm O bình phương bán kính hình cầu (hình cầu chứa diện tích dS) d dF dS d I A Hình 1.1 Biểu diễn hình học cường độ sáng Cường độ sáng gắn liền với hướng cho, biểu diễn vectơ mà mơđun đo candela (viết tắt cd) Nói cách khác, cường độ sáng mật độ không gian quang thông nguồn xạ û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Một số liệu quan trọng loại bóng đèn "biểu đồ cường độ sáng " nó, lập giá trị cường độ sáng theo tất hướng khơng gian , tính từ điểm gốc tâm quang học nguồn Đó đường cong vẽ nửa mặt phẳng theo tọa độ cực , cho giá trị cường độ sáng I theo góc lập với trục mặt tròn xoay Chú ý sổ tra cứu loại đèn , biểu đồ cường độ sáng vẽ cho quang thông quy 1000 lm (quy chuẩn) Đường cong phối quang: Để thuận tiện cho thiết kế chiếu sáng, thông thương nhà chế tạo bóng đèn thường đưa biểu đồ phân bố cường độ sáng theo hương khác không gian Tuy nhiên, kiểu đèn lại thiết kế với nhiều kích kể cơng suất khác chúng quy luật phân bố cường độ sáng Chính vậy, tài liệu thiết kế chiếu sáng lại xây dựng biểu đồ chiếu sáng đèn qui ước có 1000lm (quy chuẩn) cho kiểu đèn 00 90 90 60 60 30 30 00 1.2.3 Chiếu độ (Độ rọi, E, Lux: lx) Theo định nghĩa độ rọi mật độ quang thông bề mặt chiếu sáng (có nghĩa lượng quang thơng nguồn sáng cung cấp cho diện tích bề mặt chiếu sáng) Độ rọi E xác định theo công thức sau : E F S (1.3) Đơn vị độ rọi lux (lx) , lux = lm/m² Kết tính tốn độ rọi trung bình bề mặt S Mặt khác, lấy điểm M bề mặt S Quang thông xạ û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần theo hướng tới điểm M (khi góc khối giảm dần đến khơng) cường độ sáng hướng Vậy cường độ cho ta độ rọi điểm M (đo lux) Tóm lại, điểm M bề mặt tồn độ rọi điểm ứng với cường độ sáng tới điểm Trị số trung bình độ rọi tất điểm bề mặt S độ rọi trung bình bề mặt Chúng ta có quan hệ độ rọi cường độ sàng theo công thức sau : E = I.cos/r2 (1.4) Với : I – cường độ sáng theo phương hướng vào điểm M R – khoảng cách từ nguồn đến điểm chiếu sáng - góc pháp tuyến mặt phẳng S cường độ sáng I 1.2.4 Độ chói Như biết, mắt phân biệt vật mà ánh sáng từ mơi trường chiếu đến vật phản xạ vào mắt Người ta định nghĩa độ chói L bề mặt phát sáng dS theo hướng khảo sát tỷ số cường độ sáng I theo hướng diện tích hình bao nhìn thấy dS từ L I dS cos (1.5) suy độ chói theo hướng vng góc : L I dS Đơn vị độ chói cd/m² Chú ý : Độ chói bề mặt xạ ln phụ thuộc hướng quan sát bề mặt Độ chói mặt xạ không phụ thuộc khoảng cách từ mặt đến điểm quan sát Như nói nhờ vào độ chói vật mà có khả nhìn thấy vật Khái niệm dẫn đến số khái niệm : Hệ số phản xạ ánh sáng, ký hiệu Hệ số hấp thụ ánh sáng, ký hiệu û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Hệ số xuyên sáng, ký hiệu Các hệ số thay đổi theo đặc tính quang học bề mặt phản chiếu ánh sáng, chúng phụ thuộc vào vật liệu bề mặt Ví dụ : Bột màu trắng = 0.8 Gương soi = 0.85 Thạch cao trắng = 0.9 Lớp mạ bạc = 0.93 Kính suốt = 0.80.9 Một bề mặt gọi phản xạ (hoặc xuyên sáng) khuếch tán hoàn toàn, chiếu sáng cho độ chói quan sát với hướng Thường vật liệu có bề mặt nhám mịn, giấy trắng, bột màu bề mặt thách cao xây dựng Khi cường độ sáng chúng phân bố theo qui luật cosin: I = Ivg.cos (1.6) Trong : I - cường độ sáng theo phương Ivg – cường độ sáng theo hướng vng góc với bề mặt Đối với bề mặt khuếch tán hồn tồn, có định luật Lambert sau : L. = .E Hay L. = .E Ví dụ: Cho nguồn sáng điểm (quang thông phát theo phương) bóng đèn trịn 100W/220V với F = 1500 lm Đèn treo độ cao 1.5m so với mặt bàn a/ Xác định góc khối nguồn sáng khơng gian b/ Xác định độ rọi điểm A bàn, thẳng đướng với trục treo đèn, điểm B cách A đoạn 0.5m c/ Tại điểm B đặt tờ giấy trắng có = 0.7 Hãy xác định độ chói tờ giấy û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần d/ đặt bóng đèn vào cầu thủy tinh mờ có đường kính 0.3m hệ số xuyên sáng = 0.8 Hãy xác định độ chói cầu thủy tinh Bài giải a/ Tính góc khối không gian đèn sinh S R Theo cơng thức tính góc khối ta có : S R2 Vì đèn bóng trịn tỏa ánh sáng theo phương khơng gian nên góc khối sinh hình cầu, từ tính : S 4 R 4 R2 R2 b/ Cường độ sáng bóng đèn : I F 1500 119.5cd 4 Độ rọi điểm A û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Z=(avh+atc)[(Qb - Qbh)kc +Qbhkh]+ C.T RB (Q-Qbh)2 U Trong T – thời gian đóng tụ vào lưới Lấy đạo hàn Z theo Qbh cho băng khơng ta có: 2.C.T RB Z (avh atc )(k h k c ) (Q Qbh ) Qbh U2 Từ ta tìm được: Qbhtu Q (avh atc ).k U 2.C.T RB (4.8) Nếu k = kh – kc (mức chênh giá kVAr tụ) [đ/kVAr] Q & Qbh [kVAr] U [kV] Thì ta có Qbhtu Q (avh atc ).k U 103[kVAr ] 2.C.T RB (4.9) Qbc –tu = Qb - Qbh-tu Khi cần xét đến điều kiện đặt thiết bụ bù sâu phía hạ áp mà khơng phải đặt tổng hạ áp trạm ta tham khảo cơng thức theo tác giả Lipkin sau: Qbh Q U 2[ avh atc 0,0005].103 C.T RB (1 )) (4.10) Trong đó: - Hệ số phụ thuộc vào dạng tram mạng ( = 0,8 trạm bên PX = 0,6 mạng dẫn) 4.5.2 Phân phối dung lƣợng bù mạch cấp điện áp: Sau tìm dung lượng bù hợp lý phía cao, hạ áp cần phân phối dung lượng cho địa điểm cần thiết mạng (cùng cấp điện áp), lúc ta cần thiết lập Z(Qb1 ; Qb2 ….) với ràng buộc Qb = Qbi Bài tốn phân phối có đặc điểm thành phần Z1 & Z2 (chi phí liên quan đến vốn đầu tư & tổn thất bên tụ) bỏ qua phân phối với lượng Q tổng cố định lại cấp điện áp nêu Z2 không đổi trường hợp Tuy nhiên û 114 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần số trường hợp đặc biệt hay gặp mạng hình tia mạng nối liên thơng áp dụng cơng thức chung Mạng hình tia: Xét mạng điện hình vẽ Giả thiết ta cần phân phối lượng Qb hộ 1; & biết trước kết cấu lưới (hình tia) phụ tải Q1 ;Q2 Q3 Hàn chi phí tính tốn viết trường hợp sau: Z= C.T [(Q1 – Qb1)2 R1 + (Q2 – Qb2)2 R2 + (Q3 - Qb + Qb1 + Qb2)2 R3 U R1 R2 Q1 – Qb1 Q2 – Qb2 Q3 – Qb + Qb1 + Qb2 R3 Hình 4.2: Phương án bù cosφ mạng hình tia Ta lấy đạo hàm theo Qb1 & Qb2 cho không Z C.T [2(Q1 Qb1 ).R1 2(Q3 Qb Qb1 Qb2 ).R3 ] Qb1 U Z C.T [2(Q2 Qb2 ).R2 2(Q3 Qb Qb1 Qb2 ).R3 ] Qb2 U Ta nhận thấy: (Q1 – Qb1).R1 = (Q2 – Qb2).R2 = (Q3 – Qb3).R3 = số = H Q1 – Qb1 = H/R1 Q2 – Qb2 = H/R2 Q3 – Qb3 = H/R3 Cộng đẳng thức ta có: (Q1 + Q2 + Q3) – (Qb1 + Qb2 + Qb3) = H ( 1 ) (Q - Qb ) Rtđ = H R1 R2 R3 Trong Rtđ - điện trở tương đương R1 R2 & R3 mắc song song û 115 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Rút dạng tổng quát: (Qi – Qbi).Ri = (Q - Qb).Rtđ Vậy dung lượng bù nhánh thứ i lưới hình tia là: Qbi Qi (Q Qb ) Rtd Ri (4.11) Mạng liên thông: RN1 N R12 R13 R3 R2 R1 Q2 – Qb2 Q1 – Qb + Qb2 + Qb3 Q3 – Qb3 Hình 4.3: Phương án bù cosφ mạng liên thơng Ta có: Z = C.T/U2 [(Q3 – Qb3)2.(R3 + R23) + (Q2 – Qb2)2.R2 + (Q2 + Q3 – Qb2 – Qb3)2 R12 + (Q1 - Qb + Qb2 + Qb3)2.R1 + (Q - Qb)2.RN1 Lần lượt lấy đạo hàm Z theo Qbi cho băng không công thức tổng quát sau: n n i m i m Qbm Qm ( Qi Qbi ) Rtdm Rm (4.12) Trong đó: Qbm - Dung lượng bù đặt vị trí Qm Q -Tổng cơng suất phản kháng kể từ phụ tải Qm Qn (cuối đương dây) n i m i Q - Tổng dung lượng cần bù từ phụ tải m n (cuối đường dây) n i m bi Rm - Điện trở nhánh m Rtdm - Điện trở tương đương nhánh m phần mạng còng lại từ nút m đến n û 116 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần 4.6 Xác định vị trí lắp đặt tụ bù 4.6.1 Đặt tụ bù tập trung: Áp dụng tải ổn định liên tục Nguyên lý: Bộ tụ bù đấu vào hạ áp tủ phân phối phải đóng thời gian tải hoạt động Ưu điểm: Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu, làm nhẹ tải cho máy biến áp, có khả phát triển thêm phụ tải cần thiết Nhược điểm: Dòng điện phản kháng vào tất lộ tủ phân phối mạng hạ áp.Vì thế, tiết diện cơng suất tổn hao dây dẫn không đượ cải thiện TỤ BÙ M M M M Hình 4.4: Bù tập trung tủ phân phối 4.6.2 Đặt tụ bù thành nhóm: Áp dụng mạng điện lớn chế độ tải tiêu thụ theo thời gian phân đoạn thay đổi khác Nguyên lý: Bộ tụ đấu vào tủ phân phối khu vực, tụ phân đoạn nên dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối đến tủ phân phối khu vực có đặt tụ thể rõ Ưu điểm: Làm giảm cơng suất biểu kiến u cầu, kích thước dây dẫn đến tủ phân phối khu vực giảm với tiết diện dây tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực Như vậy, tổn hao đường dây cáp giảm Nhược điểm: û 117 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần - Dịng điện phản kháng vào tất dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực Vì thế, kích thước dây dẫn công suất tổn hao dây dẫn đoạn dây không cải thiện với chế độ bù phân đoạn - Khi có thay đổi đáng kể tải, ln ln tồn nguy bù thừa kèm theo tượng áp TỤ BÙ TỤ BÙ M M M M Hình 4.5: Bù thành nhóm tủ phân phối khu vực 4.6.3 Đặt tụ bù riêng cho phụ tải lớn )Nên xét đến công suất động tương đối lơn so với công suất mạng điện) Nguyên lý: Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối thiết bị dùng điện có cảm tính (chủ yếu động cơ) Bù riêng nên xét đến công suất động đáng kể so với công suất mạng điện Bộ tụ định mức (kVAr) khoảng 25% giá trị công suất (kW) động Bù bổ sung đầu nguồn điện mang lại hiệu tốt Ưu điểm: Giảm công suất biểu kiến yêu cầu Giảm kích thước tổn hao dây dẫn tất dây dẫn Các dịng điện phản kháng có giá trị lớn khơng cịn tồn mạng điện û 118 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần TỤ BÙ M TỤ BÙ M TỤ BÙ M TỤ BÙ M Hình 4.6: Bù thành nhóm thiết bị điện 4.7 Xác định dung lƣợng bù tối ƣu 4.7.1 Xác định dung lƣợng bù kinh tế hộ tiêu thụ: (hộ tiêu thụ xí nghiệp, trạm trung gian, hộ dùng điện khác) Chúng ta biết đặt thiết bù giảm tổn tất điện (A) Tuy nhiên tiêu tốn lượng vốn, đồng thời TB bù gây nên lượng tổn thất P thân cần đến chi phí vận hành Vậy đặt dung lượng hợp lý? Để giải vấn đề phải thiết lập quan hệ Qbu với Ztt tìm Qbu ? để Z min, ta gọi dung lượng Qbu kinh tế tối ưu Qbu R, X P + jQ Hình 4.6: Bù hộ tiêu thụ Z = Z1 + Z2 + Z3 (4.13) Trong đó: Z1 – thành phần chi phí liên quan đến vốn đầu tư Z1 = (avh + atc) k0.Qbu û 119 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần avh – hệ số vận hành (khấu hao) atc - hệ số hiệu kinh tế việc thu hồi vốn đầu tư k0 - giá tiền đơn vị công suất đặt TB bù [đ/1kVAr] Qbu – dung lượng bù (mà chung ta cần tìm) [kVAr] Z2 - Thành phần liên quan đến tổn thất điện TB bù tiêu tốn Z2 = P0.Qbu.T.C (4.14) P0 - Suất tổn hao công suất tác dụng TB bù [kW/1kVAr] T - Thời gian làm việc TB bù (thời gian đóng tụ vào lưới) C - giá tiền điện tổn thất [đ/kWh] Z3 - Thành phần tổn thất điện hệ thống (sau bù) Z3 (Q Qbu ) R. C U2 (4.15) R - Điện trở mạng U - điện áp mạng Q - Công suất phản kháng yêu cầu hộ tiêu thụ - Thời gian tổn thất công suất cực đại Như ta xây dựng Z = f(Qbu) Qkt Zmin Z (avh atc ).k Qbu P0 Qbu T C C. R (Q Qbu )2 U 2.C. R Z (avh atc ).k P0 T C (Q Qbu ) Qbu U2 U [(avh atc ).k0 C.T P0 ] Qbukt Q 2.C. R (4.16) Tương tự ta lập biểu thức hàm chi phí tính tốn tình dung lượng bù kinh tế cho mạng đường dây CC cho số họ phụ tải Lúc ta có Z = f(Q bu1; Qbu2 ; …….) Z= (avh + atc).k0.(Qbu1 + Qbu2 + ….) + C.T.P0 (Qbu1 + Qbu2 + …) + û c. U2 R (Q ij ij Qbuij )2 120 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Q01; Qbu01 Q12; Qbu12 Q1; Qbu1 Q2; Qbu2 n Q23; Qbu23 Q3; Qbu3 Qn; Qbun Hình 4.7: Bù nhiều hộ tiêu thụ Để tìm dung lượng bù kinh tế đặt hộ tiêu thụ ta lấy đạo hàm riêng chi phí tính tốn theo Qbj ; Qb2 …v.v cho khơng Giải hệ phương trình ta tìm dung lượng bù kinh tế đặt điểm khác Trị số Qb giải âm chứng tỏ việc đặt tụ điện bù hộ khơng kinh tế, ta thay Qb khơng phương trình cịn lại giải hệ (n-1) phương trình lần Ví dụ: Hai xí nghiệp cơng nghiệp cung cấp điện từ N theo hình vẽ Giả sử tính điện trở đoạn đường dây 10 kV Hãy xác định dung lượng bù kinh tế 10 kV xí nghiệp N 3000 + j3000 4000 + j2000 N 2 3 2000-Qb1 3000-Qb2 Tại xí nghiệp 1; ta đặt Qb1 ; Qb2 sau thành lập hàm chi phí tính tốn theo biến số đó: Z = (avh + atc ).(Qb1 + Qb2).k0 + C.T.P0(Qb1 +Qb2) + c. R12 c. RN1 (Q2 Qb2 ) (Q1 Q2 Qb1 Qb2 )2 2 U U Đạo hàm Z theo Qb1 Qb2 cho không û 121 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần 2C. RN1 Z (Q1 Q2 Qb1 Qb2 ) (avh atc )k CT.P0 Qb1 U2 2C. RN1 2C. R12 Z (Q1 Q2 Qb1 Qb2 ) (Q2 Qb ) (avh atc )k CT P0 U2 Qb U Nếu lấy k0 = 70 đ/kVAr ; P0 = 0,005 kW/kVAr; avh = 0,1 ; atc = 0,125 C = 0,1 đ/kWh ; = 2500 h Gải hệ phương trình được: Qb1 = 200 kVAr Qb2 = 3000 kVAr Vì Qb1 < chứng tỏ khơng nên đặt thiết bị bù xí nghiệp thay Qb1 = vào phương trình thứ hai, cuối giải Qb2 = 2900 kVAr Vậy muốn mạng điện vận hành kinh tế nên đặt thiết bị bù xí nghiệp với dung lượmg 2900 kVAr 4.7.2 Phân phối thiết bị bù mạng điện xí nghiệp: Cơng suất thiết bị bù đặt xí nghiệp tìm cách giải tốn bù kinh tế trước thơng thường khơng chấp nhận, dẫn đến cos xí nghiệp cần đạt tới 0,7 thấp Và xí nghiệp cần lượng Q lớn yêu cầu từ lưới điện dẫn tới tổn thất to lớn thơng thường người ta tiết hành bù để nâng hệ số công suất từ giá trị lên mức theo yêu cầu nhà nước Từ hình vẽ cho ta thấy xác định Qb Qb Ptb (tg1 tg2 ) Q1 (4.17) Qbù S 1 2 Q2 Ptb Trong đó: û Ptb – cơng suất tác dụng trung bình hộ tiêu thụ 122 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần tg1 tương ứng với cos1 hệ số trước bù tg2 tương ứng với cos2 hệ số cần đạt tới, Thường xí nghiệp cần phải bù để đạt hệ số cos qui định ngành điện (0,85 0,9) Vấn đề đặt nên phân phối đặt tổng dung lượng bù vừa tính đâu? để có lợi cho xí nghiệp Về nguyên tắc đặt số điểm thơng thường hạ áp trạm BA trung tâm, cao áp hạ áp trạm BA phân xưởng số ĐC công suất lớn thiết lập Z(Qb1; Qb2 ; …Qbn) tiến hành tìm cực trị hàm Z với ràng buộc: n Q i 1 bi Qb (4.18) Qb - Tổng dung lượng bù xác định theo công thức Trên thực tế kích cỡ tốn có kích thước lớn, đặc biệt xí nghiệp cỡ trung lớn, xí nghiệp lúc tồn nhiều cấp điện áp khác nhau, mà giá trung bình kVAr tụ bù cấp điện áp khác lại khác nhiều Vì người ta thường chi nhỏ làm bước: trước hết tìm dung lượng bù đặt phía cao hạ áp, sau đem phân phối dung lượng bù tìm cho mạng cao hạ áp Ví dụ: Hãy phân phối dung lượng bù Qb = 300 kVAr cho mạng điện hạ áp (HV.) với R1 = R2 = 0,04 ; R12 = 0,02 ; Q1 = 200 kVAr; Q2 = 100 kVAr; Q3 = 200 kVAr Bài giải: Trước tiên tính điện trở tương đương: Rtd2 = R2 song song R3 Rtd2 = 0,04.0,04/(0,04+0,04)= 0,04/2=0,02 Rtd1 mạch giũa R1 với R12+Rtd2 Rtd1 = R1 (R12+Rtd2) / (R1 + R12 + Rtd2)= 0,04.(0,02+0,02)/(0,04 + 0,02 + 0,02) = 0,02 áp dụng công thức: Qb1 = Q1 – [(Q1 + Q2 + Q3) - Qb] Rtd1/R1 = 200 – [ 500 – 300 ] 0,02/0,04 = 100 kVAr û 123 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Qb2 = Q2 – [(Q2 + Q3) – (QB - Qb1)] Rtd2 /R2 = 100 – [ 300 – (300-100)] 0,02 /0,04 = 50 kVAr Qb3 = Q3 – [(Q2 + Q3) – (Qb - Qb1)].Rtd2/R3 = 200 – [300 – (300-100)] 0,02/0,04 = 150 kVAr ta cung suy Qb3 = Qb - (Qb1 + Qb2) Qb3 = 300 – (100 + 50) = 150 kVAr Vi dụ: Hãy phân phối dung lượng bù Qb = 300 kVAr cho mạng điện hạ áp U=380 V HV Điện trở nhánh cho hình vẽ Phụ tải hộ cho HV cho kVAr 0,1 0,2 200 –Qb1 0,1 150 –Qb2 0,2 150 –Qb3 100 –Qb4 Bài giải: Điện trở tương đương nhánh: Rtd 1 1 0,2 0,1 0,2 0,1 30 Q = 200 + 150 + 150 + 100 = 600 Thay số vào ta có: Qb1 Q1 (Q Qb ) Rtd 200 (600 300) 100 kVAr R1 30.0,1 Dung lượng bù tủ động lực lại: Qb2 = 150 – (600 – 300) 1/ 30.0,2 = 100 kVAr Qb3 = 150 – (600 – 300) 1/30 0,1 = 50 kVAr Qb4 = 100 – (600 – 300) 1/30.0,2 = 50 kVAr û 124 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP Hệ số cơng suất cosφ gì? Ngun nhân hậu hệ số cos thấp? Ý nghĩa việc nâng cao hệ số cos? Các biện pháp dùng để nâng cao hệ số cos? Phương pháp xác định giá trị điện cho xí nghiệp? Cho động có thơng số sau: Unguồn pha =220VAC ; P =1000HP ; η = 95% ; cos φ = 0.75 Xác định công suất phản kháng cần bù cho động để nâng hệ số cos φ lên 0.95? Cho động có thơng số sau: Unguồn pha =220VAC ; P =1500HP ; cos φ = 0.7 Xác định công suất phản kháng cần bù cho động để nâng hệ số cos φ lên 0.98? Hãy xác định Ptt: STT Tên thiết bị SL Pđm (kW) cos ksd Máy tiện 0,6 0,14 Máy doa 10 0,7 0,16 Cầu trục pha = 25% 20 0,8 0,15 Máy mài 0,65 0,17 Máy phay 0,6 0,15 Máy khoan 0,5 0,13 Hàn pha = 40% 15 kVA 0,6 0,15 Thiết bị pha mắc vào điện áp dây UAB = 380VAC Xác định Q bù để nâng hệ số cụng suất lên 0.98 Một phân xưởng khí với thiết bị động lực có tham số cho bảng sau: û 125 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần SL p dm (kW) cos φ Máy phay ngang Máy phay đứng 17 2,8 Cầu trục, ε dm % 40% Máy mài trịn Quạt gió pha UC0 Tên thiết bị Máy hàn pha mắc vào điện áp ksd kmm Kt 0,6 0,6 0,14 0,14 2.0 5,5 0.95 0.9 17 0,5 0,10 2.0 0.85 4,5 0,6 0,14 5,5 0.9 10 2,8 0,8 0,60 5,0 1 10 0,6 0,20 3,0 0.75 UAB, Thiết bị pha mắc vào điện áp dây UAB = 220 VAC u Cầu: Tính dịng điện đỉnh nhọn cos lờn 0.95 Yêu cầu thiết kế lắp đặt tụ bù cho trạm bơm nước xí nghiệp mỏ đặt máy bơm 75 kW Khi làm việc hệ số công suất trạm bơm có trị số cos = 0,7; Yêu cầu đặt tụ điện để nâng hệ số công suất lên 0,95 Yêu cầu lựa chọn tụ bù để nâng cao cos phân xưởng điện lên 0,95; Cơng suất tính tốn phân xưởng (80 + j105) kVA Xét khả giảm cỡ công suất máy biến áp đặt tụ bù? 10 Một xí nghiệp có mặt cấp điện hình vẽ, u cầu thiết kế tính tốn tụ cho cos xí nghiệp 0,95 ) +1.6 Cáp đồng (3.26+1.16) 15 m 3.10 ng ( đ Cáp 40 m 24+J32KVA ỷ Cá pđ ồn g( 50 3.16+ m 1.1 0) M¸y khuÊy 30+j30 kva 42+J56KVA 126 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử û Giáo trình Cung cấp điện phần 127 Cung cấp điện phần Giáo trình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Bội Kh Giáo trình “Cung cấp điện” dành cho hệ Đại Học, Khối Ngành Công Nghệ [2] Phan Thị Thanh Bình tác giả khác - Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC Hà Nội: Khoa Học Kỹ Thuật, 2001._410 tr.; 20cm [3] Lê Văn Doanh - Cẩm nang thiết bị đóng cắt ABB - Hà Nội: Khoa Học Kỹ Thuật, 1998._ 864 tr.; 14,5cm [4] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê - Cung cấp điện - TP HCM: Khoa Học Kỹ Thuật, 1998._ 783 tr.; 19cm [5] Tài liệu trực tuyến: Electrical Installation Guide – Groupe Schneider -2009 Website:http://www.electrical-installation.schneider-electric.com/eiguide/electrical-installation.htm 127 ... thuật Điện – Điện tử EA Giáo trình Cung cấp điện phần I cos 119.4 53lx h2 1.5 Độ rọi điểm B d2 = OA2 + AB2 = 2. 5 Cos = OA/d = 0.948 EB I cos 119,4.0.948 45 .27 lx 2. 5 d2 c/ Độ... thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Vậy dãy đèn ta chọn đèn Tổng số đèn cần dùng phòng 20 Từ ta phân bố lại: 2. 4m 9m 0.9m 12 m Kiểm tra lại độ rọi thiết kế : Ett 2. 320 0 .20 .0, 62. 0,99... 1000h û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Cung cấp điện phần Nhiệt độ màu 25 00 0K3000 0K, quang thông đèn thay đổi theo điện áp nguồn cung cấp Chỉ số IRC 100 1.3 .2 Đèn huỳnh quang (Fluorescent
Ngày đăng: 10/10/2021, 21:57
Xem thêm:
