Giáo trình Cung cấp điện (Ngành Điện công nghiệp)

1 UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG GIÁO TRÌNH Tên mơ đul: Cung cấp điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Hải Phòng, năm 2019 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 “Cung cấp điện” môn học bắt buộc trường nghề Tuỳ thuộc vào đối tượng người học cấp bậc học mà trang bị cho học sinh, sinh viên kiến thức Để thống chương trình nội dung giảng dạy nhà trường chúng tơi biên soạn giáo trình: Mạch điện Giáo trình biên soạn phù hợp với nghề trường đào tạo nghề phục vụ theo yêu cầu thực tế xã hội Tài liệu tham khảo để biên soạn gồm: Ts Ngô Hồng Quang – Giáo trình cung cấp điện – Nhà xuất giáo dục Việt Nam PGS.Ts Quyền Huy Ánh – Giáo trình cung cấp điện - ĐH SPKT Thành Phố Hồ Chí Minh – 2006 Nguyễn Quang Thuấn – Lê Văn Doanh – Ninh Văn Nam – Trịnh Trọng Chưởng – Giáo trình kĩ thuật chiếu sáng - Nhà xuất Khoa học kĩ thuật -2015 Kết hợp với kiến thức có liên quan mơn học vấn đề thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tế cao, giúp cho người học dễ hiểu, dễ dàng lĩnh hội kiến thức mơn học Trong q trình biên soạn giáo trình kinh nghiệm cịn hạn chế, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để lần hiệu đính sau hồn chỉnh Tổ mơn Điện kỹ thuật 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 tốn 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 công 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 d y d n, thiết bị đóng cắt bảo vệ 86 21 2.Chống sét nối đất 123 22 Chương 4.Chiếu sáng cơng nghiệp 166 23 Tính tốn chiếu sáng 166 24 2.N ng cao hệ số công suất 179 25 Tài liệu tham khảo 190 18 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 toàn 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 trị quan trọng, điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc d n Khi x y dựng nhà máy, khu công nghiệp, khu d n cư, thành phố trước tiên người ta phải x y 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 d y cung cấp điện cho ph n xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam Tính chọn d y d n, 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 d y 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 chƣơng, 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 Chương 1.Tính tốn phụ tải 1.1.Xác định nhu cầu điện 12 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 d y d n, thiết bị đóng cắt bảo vệ 3.2 Chống sét IV Chương 4.Chiếu sáng cơng nghiệp 4.1.Tính tốn chiếu sáng 4.2.N ng cao hệ số công suất Cộng: 2 12 10 15 10 15 10 15 10 4 90 60 26 1 BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Giới thiệu: Trong năm trở lại đ y, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nh n d n n ng 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 cơng tác ngành điện cần phải có hiểu biết định xã hội, môi trường, đối tượng cấp điện để tham gia tốt vận hành, thiết kế, lắp đặt cơng trình điện Mục tiêu: Ph n tích đặc điểm, yêu cầu nguồn lượng, nhà máy điện, mạng lưới điện, hộ tiêu thụ, hệ thống bảo vệ trung t m điều độ Vận dụng yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện R n luyện tính cẩn thận, xác nghiêm túc học tập thực công việc 1.Nguồn lƣợng tự nhiên đặc điểm lƣợng điện M c ti u 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 sông biển cả, nguồn phát nhiệt lượng vô phong phú mặt trời lòng 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 ph n 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 c n 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 y d n với tốc độ lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000 km/sec, q trình sóng sét lan truyền, q trình q 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 kh u 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: công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc d n (khai thác mỏ, khí, d n 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 x y dựng định hợp lý mức độ điện khí hóa ngành kinh tế vùng lãnh thổ khác nhau; mức độ x y dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải ph n phối, nhằm đáp ứng phát triển c n đối, tránh thiệt hại kinh tế quốc d n phải hạn chế nhu cầu hộ dùng điện 2.Nhà máy điện M c ti u Trình bày nguyên tắc làm việc đặc điểm nhà máy điện a.Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) H nh Nhà m y 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 đ y lượng 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 nhà máy nhiệt điện biến đổi lượng thực theo nguyên lý: Nhiệt  Cơ  Điện Nhà máy nhiệt điện có đặc điểm sau: Thường x y 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 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 đ y, trình biến đổi lượng là: Thủy  Cơ  Điện 10 H nh Nhà m y thủy điện Công 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: P = 9,81QH MW hay xác hơn: P = 9,81 QH Trong đó: Q: lưu lượng nước (m3/sec) H: chiều cao cột nước (m) : hiệu suất tuốc bin X y dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải Vốn đầu tư x y lắp ban đầu lớn, chủ yếu thuộc công trình đập chắn, hồ chứa Thời gian x y dựng kéo dài Chi phí sản xuất điện thấp Thời gian khởi động máy ngắn Hiệu suất cao ( = 80  90%) Tuổi thọ cao c.Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT) 176 Lựa chọn d y d n cho dãy đ n k1k2Icp Itt = 3,409 (A) Dự định dùng d y đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi CADIVI chế tạo, riêng lẻ: k = k2 = Chọn dùng d y đơi mềm trịn loại VCm (2 x 1) có Icp = 10 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ Icp  10A  1,25I dmCB 1,5 1,25 x  1,5 Vậy chọn d y VCm (2 x 1) cho dãy đ n thỏa mãn Vì đường d y ngắn nên không 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 cơng 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 ph n xưởng sản xuất, yêu 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 đ n: H = h - h1 – h2 (4-2) Trong đó: h: độ cao nhà xưởng h1: khoảng cách từ trần đến bóng đ n h2: độ cao mặt bàn làm việc h1 L L L L L L h H L h2 Hình 4-4 Bố trí đ n mặt mặt đứng 177 Xác định khoảng cách hai đ n 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 d y dây nhà xưởng Loại đ n nơi sử dụng bố trí d y 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 đ n mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ tường, trần tường, trần, (%) Xác định số phòng (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 đ n F kESZ (lumen) n.k sd (4-4) Trong đó: k: hệ số dự trữ, tra bảng 4.2 độ rọi (lx) theo yêu cầu nhà xưởng diện tích nhà xưởng (m ) hệ số tính tốn Z = 0,8  1,4 n: số bóng đ n xác định xác sau bố trí đ n mặt 178 Bảng 4-2 Hệ số dự trữ Số lần lau bóng Tính chất mơi trường tháng 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) Đn Đ n 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 Lựa chọn phần tử sơ đồ nguyên lý c Ví dụ Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho ph n xưởng khí có diện tích S = 20 x 50 = 1000m GIẢI: Xác định số lượng, công suất đ n: Nội dung phần biến áp gồm hạng mục từ đến trình tự tính tốn nêu Vì xưởng sản xuất, dự định dùng đ n 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 đ n cách trần h1 = 0,7m Vậy: H = h - h1 – h2 = 4,5 – 0,7 – 0,8 = m Tra bảng đ n sợi đốt, bóng vạn có L/H = 1,8 xác định khoảng cách đ n L = 1,8 x H = 1,8 x = 5.4 m Căn vào bề rộng phòng (20m) chọn L = m n bố trí làm dãy cách 5m, cách tường 2,4m, tổng cộng 36 bóng, dãy bóng Xác định số phịng:  a b  20.50  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 đ n 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 tồn 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 ph n phối ph n xưởng Tủ gồm áptômát ba pha 10 áptômát nhánh pha, áptômát cấp điện cho bóng đ n Sơ đồ cấp điện mặt sơ đồ nguyên lý hình 4.4 4.5 Chọn áptômát đặt tủ ph n phối áptômát đặt tủ chiếu sáng P I 7,6 tt tt  3.Udm cos  3.0,38.1 11,56(A) Chọn dùng áptơmát pha 50A Clipsal chế tạo có thông số ghi bảng: Uđm Iđm Số Icđm Tên áptômát Mã số (V) (A) cực (kA) Áptômát tổng Áptômát nhánh G4CB3050C 400 50 đặt tủ ph n phối Chọn cáp từ tủ ph n 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 = 45  Itt = 11,56 (A) I - Chọn áptômát nhánh: Tên áptômát Áptômát nhánh tt 4x20 220x1  3,64(A) Mã số Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icđm (kA) Số lượng G4CB2010C 400 10 10 Chọn d y d n từ áptômát nhánh đến cụm đ n: Với Itt = 3,64A chọn d y đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm có Icp = 27A  M (2 x 2.5) Kiểm tra d y d n kết hợp áptômát bảo vệ: 180 + Với d y 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 d y 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 s ng xƣởng khí 181 Nâng cao hệ số công suất M c ti u: Chọn giải pháp n ng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam Tính chọn tụ bù thích hợp để n ng cao hệ số công suất 2.1 Hệ số công suất (cos) ý nghĩa việc n ng 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 gi c cơng suất Cơng suất tồn phần Cơng suất tác dụng Cơng suất phản kháng : Góc S P Trị số góc  có ý nghĩa quan trọng: Nếu  P, Q;  = P  S, Q = o Nếu  P, Q;  = 90 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 g y tổn thất lớn lưới điện b Ý nghĩa việc n ng cao hệ số cơng 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 cơng nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65%  70% tổng công suất Q phát từ nhà máy điện 182 Nếu xí nghiệp công nghiệp, giải pháp kỹ thuật n ng cao cos, nghĩa làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải lưới điện từ nhà máy điện đến xí nghiệp, d n 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 không đổi, cos xí nghiệp tăng từ cos1 lên cos2, nghĩa lượng công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q1 xuống Q2 Khi đó, Q1 Q2 PR  Q1X PRQ2 X U1   U2 U U Làm giảm tổn thất công suất lưới điện: S1  P2  Q U 2 Z  2 Làm giảm tổn thất điện lưới điện: 2 P Q U 2 ZS2 P  Q1 P  Q2 R.  R. A2 R A1  2 U U Ta thấy S A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q Làm tăng khả tải đường d y máy biến áp: Q1 (Q1 - Q2) = QB S1 S2 Q2 Q2 1 2 P1 P2 Hình 4-8 Trị số Q tƣơng ứng với trị số góc Từ hình MĐ 19-05-08 nhận thấy S2  S1, nghĩa đường d y máy biến áp cần tải công suất S2 sau giảm lượng Q truyền tải Nếu đường d y 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 d y 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 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 xun 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: 5,5 k t 10 0,55 Nếu thay động máy tiện 10kW động 7kW có hệ số tải là: 5,5 k t 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 x y dựng ph n 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 n ng 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 nh n tạo nêu n ng 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 Bù cos xí nghiệp thuật ngữ ngành điện, thực chất xí nghiệp tự đặt thiết bị phát Q để tự túc phần tồn 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 d n dụng nên bù tụ điện 2.4 Ph n phối tối ưu công suất bù lưới điện xí nghiệp a Xác định tổng cơng suất phản kháng cần phải bù Từ Hình MĐ 19-05-02, cơng suất tác dụng khơng thay đổi thì: Ứng với cos1 có: Q1 = P.tg1 Ứng với cos2 có : Q2 = P.tg2 Cơng suất cần bù xí nghiệp để n ng hệ số cơng suất xí nghiệp từ cos1 lên cos2 là: Qb = Q1 - Q2 = P.tg1 - P.tg2 Qb = P(tg1 - tg2) (4-5) Trong đó: P cơng suất tác dụng tính tốn xí nghiệp (kW) b Ph n phối tối ưu cơng suất bù (Hình 4-9) giới thiệu vị trí đặt tụ bù cos lưới điện xí nghiệp TPP TĐL Đ TĐL TĐL Đ Đ Đ Đ Hình 4-9 vị trí đặt tụ bù lƣới 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 d y từ tủ ph n 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 “Ph n 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 ph n xưởng với công suất lớn xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện đường d y từ trạm biến áp đến ph n xưởng đặt ph n tán tụ bù tủ ph n phối ph n xưởng cực động có cơng suất lớn (năm bảy chục kW) Với xí nghiệp qui mô lớn bao gồm hàng chục ph n xưởng, thường lưới điện phức tạp bao gồm trạm ph n phối trung t m nhiều trạm biến áp ph n 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 ph n xưởng • Bước 2: ph n phối cơng suất bù trạm (đã xác định từ bước 1) cho ph n 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: R Qbi  Qi - (Q  Qb  ) Rtd i (4-6) 187 Trong đó: Qi Q cơng suất phản kháng yêu cầu nút i tổng công suất phản kháng yêu cầu Q  Q b trường hợp Ri R n  Q  i tổng công suất bù, xác1 định theo (4.5) theo bước điện trở nhánh đến vị trí nút i điện trở tương đương lưới điện td R td     R R R n Chú ý: biểu thức (4.6) giải lấy giá trị dương ( 0), giải xuất giá trị m có nghĩa khơng nên đặt tụ bù, Q b = 0, ta bỏ ẩn giải lại tốn (n – 1) ẩn, tập nghiệm dương Ví dụ Xí nghiệp khí gồm biến áp ph n xưởng có mặt số liệu phụ tải cho hình MĐ 19-05-10 Yêu cầu đặt tụ bù bên cạnh tủ ph n phối biến áp ph n xưởng để n ng 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 tg  Q  240  1,33 P 180 cos2 = 0,95  tg2 = 0,33 Tổng công suất phản kháng cần bù ph n xưởng để n ng cos xí nghiệp lên 0,95 là: Qb = P(tg1 - tg2) = 180(1,33 – 0,33) = 180 (kVAr) Các đường cáp từ TBA ph n xưởng dùng cáp CADIVI chế tạo có số liệu cho bảng sau: r0 R () Đường d y Loại cáp l (m) (/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 R3 Rtđ Q3 - Qb3 Q - Qb Hình 4-11 Sơ đồ thay sơ đồ tƣơng đƣơng lƣới điện hạ p dùng x c định Qbi 189 Điện điện trở tương đương lưới điện hạ áp xí nghiệp: R td 1        0,0126() R R R 0,0194 0,0509 0,115 Công suất tủ tụ bù đặt biến áp ph n xưởng là: Áp dụng công thức: R td Qbi  Qi - (Q  Qb  ) R i Ta có: Qb1  120 - (240 180) 0,0126 0,0194  81(kVAr) 0,0126 0,0509  35(kVAr) 0,0126 Qb3  70 - (240 180) 0,0115  64(kVAr) Qb2  50 - (240 180) Vậy chọn dùng tụ bù Dac Yeong chế tạo có thơng số kỹ thuật cho bảng sau: Nơi đặt PX1 PX2 PX3 Loại tụ DLE- 4D40 K5S DLE- 4D40 K5S DLE- 4D75 K5S SL 1 Qb (kVAr) 40 40 75 Uđm (V) 440 440 440 Iđm (A) 52,4 52,4 98,4 Số pha 3 CÂU HỎI ÔN TẬP Phân tích yêu cầu chiếu sáng nh n tạo? Trình bầy nội dung tính chọn cơng suất chiếu sáng, d y d n, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc? Trình bầy giải pháp n ng 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 n ng 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 ... 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 cấp. .. 2.2 Chọn điện áp định mức mạng điện Chọn cấp điện áp cho mạng điện vấn đề thiết kế cung cấp điện, ảnh hưởng trực tiếp đến sơ đồ cung cấp điện, việc lựa chọn thiết bị điện, tổn thất công suất,... khai thác hiệu hệ thống cung cấp điện Một phương án cung cấp coi hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau: Đảm bảo chất lượng điện Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, tính liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ