- Lựa chọn thiết bị cho tủ bù + Lựa chọn tụ bù:
Người ta chế tạo tụ điện bù cosφ với nhiều kích cỡ, chủng loại với công suất bù từ vài [kVAr] đến vài trăm [kVAr], với điện áp từ 0,22[kV] tới [24kV], một pha và ba pha. Có loại tụ điện rời, có loại lắp đặt sẵn thành tủ.
Ở đây ta lựa chọn tụ điện rời, loại có điện áp 0,4[kV ] được lắp tại thanh cái 0,4[kV ] của trạm 35/0,4[kV], tụ là loại 3 pha.
Từ trên ta tính được công suất của tủ tụ bù là Qbù= 240kVAr.
Tra sổ tay tra cứu thiết bị điện chọn tụ điện bù cosφ điện áp 400[V], do DAE YEONG chế tạo có các thông số:
Bảng 3.3: Tụ điện bù cosφ điện áp 400[V] do DAE YEONG chế tạo:
Uđm, V Qb, kVAr C, 𝛍F Mã hiệu Iđm, A
400 40 796,1 DLE –
4J40K5T 57,7
Do dung lượng của mỗi một tụ là 40[kVAr], mà công suất của tủ tụ bù là 240[kVAr] nên, số lượng của tụ trong tủ là 6 tụ.
Bảng 3.4 : Chọn và kiểm tra Aptomat
Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức
Điện áp định mức áptomát UđmA, kV UđmA ≥ UđmL Dòng điện định mức áptomát IđmA, A IđmA ≥ Itt Dòng điện ổn định lực điện động cho phép
của áptomát, iôđđA, kA
IôđđA ≥ ixktt
Dòng điện ổn định nhiệt cho phép của áptomát, Iôđnh, Ka
Dòn điện cắt định mức cho phép của áptomát, IcắtđmA, kA
IcắtđmA ≥ I’’
Do tụ mắc song song nên mỗi một cấp tụ có Qbù= 40[kVAr], có Iđm=57,7[A/tụ]
Tra bảng chọn aptomat hạ áp cho tụ bù do LG chế tạo, có các thông số sau:
Bảng 3.5: Aptomat hạ áp, dãy L do LG chế tạo:
Loại Kiểu Số cực Uđm, V Iđm, A INmax, Ka
100AF ABL103a 3 600 100 35
+ Lựa chọn contactor: có Iđm = 85[A]. + Lựa chọn máy biến dòng:
Mã Dòng sơ cấp, A Dòng thứ cấp, A Số vòng dây sơ cấp Dung lượng, VA Cấp chính xác BD9/1 400 5 1 10 0,5
Tính toán ngắn mạch để kiểm tra các thiết bị đã chọn: Dòng ngắn mạch là: 3 N S U 0,4.10 I = = = 13 kA 3 Z 3*17,38
Vậy các thiết bị đã chọn đảm bảo.
- Lựa chọn bộ điều khiển tụ bù, bộ tự động điều khiển tụ bù
+ Giới thiệu về bộ điều khiển tụ bù Mikro
Bộ điều khiển tụ bù Mikro là một trong các bộ điều khiển công suất phản kháng rất thông dụng được các công ty thi công tủ điện lựa chọn.
Bộ điều khiển tụ bù (Power Factor Regulator) Mikro gồm các model sau đây:
* PFR140: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 14 cấp; * PFR120: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 12 cấp;
* PFR80: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 8 cấp;
* PFR60: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 6 cấp;
* PFR96: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 6 cấp.
+ Đặc tính kỹ thuật chính của bộ điều khiển tụ bù Mikro:
* Sử dụng bộ xử lý thông minh để điều khiển đóng cắt; * Tự động điều chỉnh hệ số C/K và số cấp định mức; * Tự động đổi cực tính của biến dòng;
* Hiển thị thông số: Hệ số công suất cosφ, dòng điện và tổng sóng hài
(THD) của dòng điện;
* Giao diện sử dụng thân thiện;
* Tương thích tiêu chuẩn IEC61000-6-2. + Sơ đồ và vị trí các phím của bộ điều khiển
Như trên hình 3.1
a : 3 led 7 đoạn hiển thị các giá trị
b : 2 đèn hiển thị IND (Cảm kháng) hay CAP (Dung kháng) c : Các đèn led hiển thị số cấp
d : Nút Up : dùng để điều chỉnh tăng giá trị, chuyển đổi menu... e : Nút Mode / Scrol dùng để đổi menu
f : Nút Down dùng để điều chỉnh giảm giá trị, chuyển đổi menu... g : Nút Program dùng để cài đặt các thông số
h : Đèn báo chế độ bù Manual (Thủ công) hay Auto (Tự động)
i : Các đèn báo hiển thị các thông số đang được theo dõi hay cài đặtHình 3.1.Hiển thị và các phím chức năng bộ điều khiển tụ bù Mikro
* Điện áp
Điện áp: 346 ÷ 415 VAC
Chênh lệch: -15% +10%
Công suất tiêu thụ: 10VA max Tần số: 50Hz hoặc 60Hz
* Dòng điện
Dòng định mức Idm: 5A
Giới hạn vận hành: 0.05A – 6.5A
Tần số định mức: 50Hz hoặc 60Hz * Số lượng tiếp điểm
Số tiếp điểm đầu ra: 6 (PFR 60)
Tiếp điểm: Kiểu thường mở (NO) Dòng định mức: 5A 250VAC (cosφ = 1)
Dòng điện lớn nhất tại tiếp điểm : 12A liên tục
* Phạm vi điều chỉnh
Cài đặt hệ số công suất: 0.8 cảm – 0.8 dung Cài đặt hệ số C/K : 0.03 – 1.20 / Tự động Độ nhạy: 5-600 s/bước
Thời gian đóng lặp lại cho cùng một bước : 5 ÷ 240s
Giới hạn THD: 0.20 – 3.00 (20% - 300%) / OFF
Chương trình đóng ngắt: Automatic/Automatic Rotate/Manual/Four- quadrant Hệ số bước định mức: 0/1/2/3/4/5/6/7/8/12/16 * Cơ khí Vị trí lắp đặt : Mặt tủ Kích thước (H x W x D): 144mm x 144mm x 91mm Trọng lượng: 1kg 3.4.2. Hướng dẫn sử dụng
+ Bộ PFR thông minh thân thiện với người sử dụng
Nó sử dụng kỹ thuật số trong việc tính toán sự sai lệch dòng điện và điện áp giữa các pha, do đó công suất đo được chính xác ngay cả khi có sóng hài.
+ Bộ PFR được thiết kế tối ưu hóa việc điều khiển bù công suất phản kháng Công suất bù được tính bằng cách đo liên tục công suất phản kháng của hệ thống và sau đó được bù bằng cách đóng ngắt các cấp tụ. Việc cài đặt độ nhạy liên quan tới tốc độ đóng ngắt các cấp tụ. Với chương trình được xây dựng trên cơ sở đóng cắt thông minh, bộ PFR cải tiến được khả năng đóng cắt nhờ giảm thiểu được số lần đóng ngắt nhưng vẫn đảm bảo hệ số công suất mong muốn.
+ Quá trình đóng ngắt các bộ tụ được phân bổ hoàn hảo nhờ thuật toán đóng ngắt thông minh
Hình thức này nâng cao tuổi thọ của contactor và hệ thống tụ bù, cũng như đảm bảo được sự già hóa cách điện của tụ và contactor là như nhau.
+ Vận hành theo chế độ four – quadrant, cho phép PFR tác động chính xác ngay trong trong trường hợp công suất cung cấp trở lại lưới điện ở nơi thiếu công suất.
+ Dòng hài trong hệ thống có thể làm ảnh hưởng đến tụ bù
PFR có thể đo được độ méo dạng tổng do sóng hài (TDH) trong hệ thống và PFR sẽ báo tín hiệu khi giá trị TDH đo được trong hệ thống cao hơn giá trị cài đặt. Ngoài ra PFR còn báo tín hiệu khi quá áp-thấp áp, quá dòng-thấp dòng và khi hệ số công suất trên hoặc dưới giá trị cài đặt.
Cực tính của biến dòng tín hiệu (CT) là rất quan trọng trong việc xác định đúng góc lệch pha của điện áp và dòng điện, bộ PFR sẽ tự động xác định đúng cực tính của biến dòng tín hiệu thậm chí trong trường hợp cực tính bị sai.
- Trạng thái đèn hiển thị:
Bộ PFR hiển thị 3 giá trị số và nhiều đèn chức năng, tùy thuộc vào từng chức năng có thể phân thành 3 nhóm chính.
+ Chức năng cài đặt và điều chỉnh thông số: hệ số công suất, C/K, độ nhạy, thời gian đóng lặp lại, số cấp, lập trình đóng ngắt và giới hạn TDH.
+ Chức năng cảnh báo:
Để truy cập các chức năng trên, ấn phím “MODE/SCROLL” đến khi đèn báo chức năng mà ta mong muốn sáng. Màn hình 3 số sẽ hiển thị giá trị chức năng muốn chọn. Nếu muốn thay đổi giá trị của chức năng đó ta ấn phím
“PROGRAM”, đèn chức năng đó nhấp nháy lúc đó ta mới thay đổi được giá trị bằng cách ấn phím UP hay DOWN để thay đổi giá trị hay truy cập vào chức năng con như các chức năng “rate step” & “alarm messages”.
Hình 3.2. Hoạt động của bộ PER - Chức năng đo lường:
+ Hệ số công suất:
Khi có nguồn điện, màn hình sẽ hiển thị hệ số công suất đo được của hệ thống, Nếu đèn “IND” sáng lên có nghĩa là hệ thống có hệ số công suất mang tính cảm.
Nếu đèn “CAP” sáng lên có nghĩa là hệ thống có hệ số công suất mang tính dung.
Nếu đèn PFR phát hiện thấy có sự phát công suất trở về lưới thì hệ số công suất hiển thị sẽ mang dấu âm. Khi dòng điện tải (quy đổi về nhị thứ) thấp hơn ngưỡng hoạt động của PFR thì lúc đó hệ số công suất không thể đo được chính xác, màn hình sẽ hiển thị “…”.
Nếu PFR đang ở chế độ cài đặt một chức năng hiển thị khác thì PFR sẽ tự động trở về chức năng hiển thị hệ số công suất nếu sau hơn 3 phút không có phím nào được ấn.
+ Dòng điện:
Chức năng này ở chế độ hoạt động thì đèn “CURRENT” sáng lên. Màn hình sẽ hiển thị giá trị dòng thứ cấp đo được bởi biến dòng -/5A.
Ví dụ: Khi dùng CT 1000/5A, nếu màn hình hiển thị “2.50” thì giá trị dòng sơ là “500A”.
+ Độ méo dạng tổng do sóng hài (TDH):
Chức năng này ở chế độ hoạt động khi đèn “THD” sáng lên.
Bộ PFR chỉ có thể đo được THD khi tổng tải phải lớn hơn 10% tổng tải định mức. Nếu THD không thể hiển thị được thì màn hình sẽ hiện “…”.
3.4.3. Các thông số cài đặt:
- Hệ số công suất đặt (SET COSφ)
Cài đặt hệ số công suất yêu cầu, PFR sẽ tự động đóng hay ngắt tụ để đạt được hệ số công suất đặt.
Nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn Set Cos φ sáng. Nhấn nút
PROGRAMS để cho phép chỉnh hệ số Cos φ. Nhấn nút UP hoặc DOWN để chọn được hệ số Cos φ mong muốn. Thông số này thường được đặt từ 0.90 ÷ 0.99 cảm
(Đèn IND trong hiển thị b sáng). Hệ số Cos φ mặc định của BĐK là 0.95.
Chú ý: khi hệ thống tải hoạt động ổn định (đầy tải) nhưng hệ thống tủ bù cứ
liên tục đóng cắt lần lượt các cấp còn lại của hệ thống tủ thì ta phải giảm giá trị số
cosφ cài đặt sao cho đạt được giá trị cho phép của ngành điện ( >0.9) và thấp hơn giá trị cosφ thực tế của mạng trước khi đóng cấp cuối (VD: Trước khi BĐK đóng thêm 1 cấp tụ thì trị số cosφ thực tế của mạng là 0.92 giá trị giới hạn của bộ điều khiển là 0.95 thì BĐK sẽ phát tín hiệu đóng cấp tụ tiếp theo, sau khi cấp tụ tiếp theo được đóng thì cosφ là – 0.12( dư bù) thì ta hiệu chỉnh trị số giới hạn đóng của BĐK là 0.91 ( thỏa tiêu chí > 0.9 của ngành điện)).
- Hệ số C/K
Hệ số C/K được tính theo công thức:
Q.5 2,88.Q C / K U .I 3.U .I Trong đó: Q: Cấp tụ nhỏ nhất, [Var]
U: Điện áp hệ thống sơ cấp danh định, [V] I: Dòng điện sơ cấp định mức của CT [A]
Ví dụ:
Q = 15 [Kvar] ; U = 415[V]; I = 800[A]
Bảng 3.7. Bảng tra hệ số C/K gần đúng C/K-value for 415V
Smallest Cappasitor in (Kvar)
C.T 2.5 5 10 15 20 25 30 40 50 60 100 150 50:5 0.35 0.70 60:5 0.29 0.58 1.16 75:5 0.23 0.46 0.93 100:5 0.17 0.35 0.70 1.04 150:5 0.23 0.23 0.46 0.70 0.93 1.16 200:5 0.12 0.18 0.35 0.52 0.70 0.87 1.04 250:5 0.14 0.14 0.28 0.42 0.56 0.70 0.83 1.11 300:5 0.07 0.12 0.23 0.35 0.46 0.58 0.70 0.93 1.16 400:5 0.04 0.09 0.17 0.26 0.35 0.43 0.52 0.70 0.87 1.04 500:5 0.03 0.07 0.14 0.21 0.28 0.35 0.42 0.56 0.70 0.83 600:5 0.06 0.12 0.17 0.23 0.29 0.35 0.46 0.58 0.70 1.16
800:5 0.04 0.09 0.13 0.17 0.22 0.26 0.35 0.43 0.52 0.87 1000: 5 0.03 0.07 0.10 0.14 0.17 0.21 0.28 0.35 0.42 0.70 1.04 1500: 5 0.05 0.07 0.09 0.12 0.14 0.19 0.23 0.28 0.46 0.70 2000: 5 0.03 0.05 0.07 0.09 0.10 0.14 0.17 0.21 0.35 0.52
VD: Biến dòng tín hiệu là 200A/5[A], cấp tụ bù nhỏ nhất là
10[kvar]/440[V] thì hệ số C/K tra theo bảng là 0.35. - Độ nhạy (Sensivity)
Thông số này thiết lập tốc độ đóng cắt, độ nhạy lớn tốc độ đóng sẽ chậm và ngược lại độ nhạy nhỏ tốc độ cắt sẽ nhanh. Độ nhanh này hiệu ứng cho cả thời gian đóng và ngắt tụ.
Ví dụ :
Giá trị bước đóng nhỏ nhất Q1st = 15[kvar]; Độ nhạy = 60s/bước
+ Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu là: Qrq =15[kvar]
Số bước yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn:
Qrq/Q1st = 15[kvar]/[15kvar] = 1step
Thời gian tác động: 60/1 = 60 sec
+ Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu là Qrq = 45[kvar]
Số bước yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn:
Qrq/Q1st = 45[kvar]/15[kvar] = 3 step
Thời gian tác động: 60/3 = 20 sec
Thời gian tác động tỉ lệ nghịch với công suất phản kháng yêu cầu.
Đây là khoảng thời gian an toàn để ngăn chặn việc đóng lại tụ của cùng một số cấp khi tụ này chưa xả hết điện hoàn toàn. Thông số này thường đặt lớn hơn thời gian xả của cấp tụ lớn nhất đang sử dụng.
- Cấp định mức (Rated step):
Các bước của PFR đều được lập trình ngoại trừ bước 1, bước 1 được đặt ‘1’’ và nó là bước tụ nhỏ nhất sử dụng. Các bước còn lại lập trình như là bội số của bước 1.
Ví dụ:
Nếu các bước tụ được sử dụng, bắt đầu từ bước 1 là 10[kvar], 10 [kvar], 20[kvar], 20[kvar], 30[kvar], 60[kvar], thì các bước định mức là 1,1,2,2,3,6.
Nếu các bước nào không sử dụng thì đặt là “000’’ bước cuối cùng có thể lập trình thành đầu ra báo sự cố khi đặt là “ALA’’.
Trong thời gian lập trình của ‘Step’’, đèn tương ứng của bước được chọn sẽ sáng lên.
Ví dụ: Đèn số “1’’ báo tín hiệu đầu ra “1’’. - Chương trình đóng ngắt ( Switch Prog )
Bước này cho phép lựa chọn một trong bốn chương trình điều khiển đóng cắt.
+ Chương trình Manual (n-A):
Khi chương trình này được chọn các cấp tụ sẽ được điều khiển đóng cắt thủ công (bằng tay) bằng cách ấn phím ▲ UP hay ▼ DOWN. Khi ấn UP cấp tụ sẽ được đóng vào và khi nhấn DOWN cấp tụ sẽ được nhả ra.
+ Chương trình Rotational (rot):
Chương trình này phương thức đóng ngắt giống chương trình điều khiển bằng tay và nó cũng dựa trên nguyên tắc đóng – trước – ngắt – trước. Khác với chương trình điều khiển bằng tay, chương trình này sẽ tự động đóng ngắt các tụ theo hệ số công suất đặt, cài đặt độ nhạy và thời gian đóng lặp lại đã đặt trước.
Chương trình này sử dụng trình tự đóng ngắt thông minh.Trình tự đóng ngắt không cố định, chương trình sẽ tự động chọn lựa những cấp đóng thích hợp nhất để đóng hay ngắt để có thời gian tác động ngắn nhất với số cấp nhỏ nhất. Để cho tuổi thọ của các khởi động từ và tụ là bằng nhau chương trình sẽ tự động chọn bước tụ ít sử dụng nhất để đóng ngắt trong trường hợp có hai bước tụ giống nhau. Với chương trình này, PFR sẽ tự động phát hiện cực tính của CT khi đóng nguồn. Một khi cực tính của CT đã được xác định, nếu phát hiện thấy có bất kỳ một sự phát công suất trở lại tất cả các bước tụ sẽ được nhả ra.
+ Chương trình Four – quadrant (Eqt):
Chương trình này giống như chương trình tự động (Aut), tuy nhiên chương trình này cho phép PFR hoạt động ở cả chế độ thu và phát công suất, ở chế độ phát công suất, nguồn hoạt động được đưa trở lại lưới bởi một nguồn năng lượng khác như nguồn năng lượng mặt trời,…
Nếu chương trình này được chọn, người cài đặt phải chắc chắn rằng cực tính của CT phải mắc đúng bởi vì nếu mắc sai cực tính thì các chức năng trên sẽ không thực hiện được.
Đèn ‘‘Manual’’ sáng lên khi chương trình được chọn là chương trình đóng bằng tay (n-A). Đối với chương trình “Rotational”, chương trình ’’Automatic’’, và chương trình ’’Four-quadrant’’, đèn ’’Auto’’ sẽ sáng lên.
Ở trạng thái hoạt động bình thường, các đèn báo của các bước sẽ ở trạng thái
ON/OFF. Khi đèn ở trạng thái ON(đỏ) thì bước đó được đóng. Khi đèn nhấp nháy nghĩa là bước đó được yêu cầu đóng nhưng tạm thời chưa thể thực hiện được do