2.1.6.1- Tổng quan chung:
Quá trình chuyển hóa về công suất
Khi một thiết bị tiêu hao một nguồn điện nghĩa là lúc đó thiết bị tiêu hao về cả P và Q Đơn pha
Ba pha
Ví dụ: Động cơ điện Pn = 51 KW, hiệu suất 0.91 suy ra Pđiện = 51/0.91 = 56 (kW)
2.1.6.2- Tại sao cần phải cải thiện hệ số công suất:1- Giảm giá thành tiền điện: 1- Giảm giá thành tiền điện:
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo
Nâng cao hệ số công suất đem lại những ƣu điểm về kỹ thuật và kinh tế, nhất là giảm tiền điện.
Trong giai đoạn sử dụng điện có giới hạn theo qui định. Việc tiêu thụ năng lƣợng phản kháng vƣợt quá 40% năng lƣợng tác dụng (tg > 0,4: đây là giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện) thì ngƣời sử dụng năng lƣợng phản kháng phải trả tiền hàng tháng theo giá hiện hành.
Do đó, tổng năng lƣợng phản kháng đƣợc tính tiền cho thời gian sử dụng sẽ là: kVAr ( phải trả tiền ) = KWh ( tg – 0,4)
Mặc dù đƣợc lợi về giảm bớt tiền điện, ngƣời sử dụng cần cân nhắc đến yếu tố phí tổn do mua sắm, lắp đặt bảo trì các tụ điện để cải thiện hệ số công suất.
2- Tối ƣu hóa kinh tế - kỹ thuật:
Cải thiện hệ số công suất cho phép ngƣời sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn V.V…đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện.
Hệ số công suất cao cho phép tối ƣu hoá các phần tử cung cấp điện. Khi ấy các thiết bị điện không cần định mức dƣ thừa. Tuy nhiên để đạt đƣợc kết quả tốt nhất, cần đặt tụ cạnh từng phần tử của thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng.
Những lƣu ý khi cải thiệ hệ số công suất:
Để cải thiện hệ số công suất của mạng điện, cần một bộ tụ điện làm nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này đƣợc gọi là bù công suất phản kháng.
Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng điện phản kháng từ máy phát đƣa đến qua hệ thống truyền tải phân phối. Do đó kéo theo tổn thất công suất và hiện tƣợng sụt áp.
Khi mắc các tụ song song với tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ có cùng đƣờng đi nhƣ thành phần cảm kháng của dòng tải. vì vậy hai dòng điện này sẽ triệt tiêu lẫn nhau IC = IL. Nhƣ vậy không còn tồn tại dòng phản kháng qua phần lƣới phía trƣớc vị trí đặt tụ.
Đặc biệt ta nên tránh định mức động cơ quá lớn cũng nhƣ chế độ chạy không tải của động cơ. Lúc này hệ số công suất của động cơ rất nhỏ (0,17) do lƣợng công suất tác dụng tiêu thụ ở chế độ không tải rất nhỏ.
2.1.6.3- Phƣơng pháp lắp đặt tụ bù:1- Các loại phƣơng pháp bù 1- Các loại phƣơng pháp bù
40
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo
a) Bù trên lƣới điện áp:
Trong mạng lƣới hạ áp, bù công suất đƣợc thực hiện bằng : Tụ điện với lƣợng bù cố định (bù nền).
Thiết bị điều chỉnh bù tự động hoặc một bộ tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo yêu cầu khi tải thay đổi.
Chú ý : Khi công suất phản kháng cần bù vƣợt quá 800KVAr và tải có tính liên tục và ổn định, việc lắp đặt bộ tụ ở phía trung áp thƣờng có hiệu quả kinh tế tốt hơn.
b) Tụ bù cố định:
Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lƣợng bù không đổi. Việc điều khiển có thể đƣợc thực hiện:
- Bằng tay: dùng CB hoặc LBS ( load – break switch ) - Bán tự động: dùng contactor
Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.Các tụ điện đặt: - Tại vị trí đấu nối của thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm ( động cơ điện và máy biến áp ).
- Tại vị trí thanh góp cấp nguồn cho nhiều động cơ nhỏ và các phụ tải có tính cảm kháng đối với chúng việc bù từng thiết bị một tỏ ra quá tốn kém.
- Trong các trƣờng hợp khi tải không thay đổi.
Hình 1.4. Thiết bi bù cố định
c) Bộ tù bù điều khiển tự động (bù ứng động):
Bù công suất thƣờng đƣợc thực hiện bằng các phƣơng tiện điều khiển đóng ngắt từng bộ phận công suất.
Thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động, giữ hệ số công suất trong một giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệ số công suất đƣợc chọn.
Thiết bị này đƣợc lắp đặt tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. Ví dụ: tại thanh góp của tủ phân phối chính, tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn.
41
Luận văn tốt nghiệp Giáo
Hình 1.5. Thiết bị tự động điều khiểu bù công suất Các nguyên lý và lý do sử dụng bù tự động:
Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần đƣợc điều khiển bằng contactor. Việc đóng một contactor sẽ đóng một số tụ song song với các tụ vận hành. Vì vậy lƣợng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hoặc cắt contactor điều khiển tụ.
Một rơle điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng và mở các contactor tƣơng ứng để hệ số công suất cả hệ thống thay đổi ( với sai số do điều chỉnh từng bậc ). Để điều khiển, rơle máy biến dòng phải đặt lên một pha của dây cáp dẫn điện cung cấp đến mạch đƣợc điều khiển. Khi thực hiện bù chính xác bằng các giá trị tải yêu cầu sẽ tránh đƣợc hiện tƣợng quá điện áp khi tải giảm xuống thấp và do đó khử bỏ các điều kiện phát sinh quá điện áp và tránh các thiệt hại xảy ra cho trang thiết bị.
Quá điện áp xuất hiện do hiện tƣợng bù dƣ phụ thuộc một phần vào giá trị tổng trở nguồn.
CT In / 5 A cl 1
Rơle Var kế
Hình 1.6. Nguyên lý tự động điều khiển bù công suất phản kháng.
2) Lựa chọn giữa bù không hiệu chỉnh ( nền) và tự động điều khiển bù:
Các quy tắc bù chung:
42
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo
Nếu công suất bộ tụ (kVar) nhỏ hơn hoặc bằng 15% công suất định mức máy biến áp cấp nguồn, nên sử dụng bù nền.
Nếu ở trên mức 15%, nên sử dụng bù kiểu tự động.
Vị trí lắp đặt tụ áp trong mạng điện có tính đến chế bộ bù công suất: hoặc bù tập trung, bù nhóm, bù cục bộ, hoặc bù kết hợp hai phƣơng án sau cùng.
Về nguyên tắc, bù lý tƣởng có nghĩa là bù áp dụng cho từng thời điểm tiêu thụ và với mức độ mà phụ tải yêu cầu cho mỗi thời điểm.
Trong thực tiễn, việc chọn phƣơng cách bù dựa vào các hệ số kinh tế và kỹ thuật.
3) Vị trí lắp đặt tụ bù:
a) Bù tập trung: Áp dụng cho tải ổn định và liên tục.
Nguyên lý : Bộ tụ đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và đƣợc đóng trong thời gian tải hoạt động.
Ƣu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng . - Làm giảm công suất biểu kiến.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết.
Nhận xét :
Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế. Vì lý do này kích cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không đƣợc cải thiện ở chế độ bù tập trung.
Hình 1.7. Bù tập trung
b) Bù nhóm (từng phân đoạn):
43
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo
Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau.
Nguyên lý: Bộ tụ đƣợc đấu vào tủ phân phối khu vực, hiệu quả do bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ khu vực có đặt tụ đƣợc thể hiện rõ nhất.
Ƣu điểm:
- Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr). - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
- Kích thƣớc dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
Nhận xét :
- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực.
- Vì lý do này mà kích thƣớc và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không đƣợc cải thiện với chế độ bù nhóm.
- Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dƣ và kèm theo hiện tƣợng quá điện áp.
Hình 1.8. Bù theo nhóm (khu vực)
c) Bù riêng: Bù riêng nên đƣợc xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kể so với mạng điện.
Nguyên lý: bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm ( chủ yếu là các động cơ).
Bộ tụ định mức ( kVAR) đến khoảng 25% giá trị công suất động cơ. Bù bổ sung tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.
44
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo
Ƣu điểm :
- Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr). - Giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
- Giảm kích thƣớc và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.
Nhận xét :
- Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong mạng điện.
4- Tính toán tụ bù:
Qb = P (tgφ1-tgφ2)
Trong đó: P(KW): công suất điện
Tg 1: hệ số công suất trƣớc khi bù. Tg 2: hệ số công suất sau khi bù. Để dễ hiểu ta sẽ cho ví dụ minh hoạ nhƣ sau:
Giả sử ta có công suất tải là P = 270 (KW).
Hệ số công suất trƣớc khi bù là cos 1 = 0.75 → tg 1 = 0.88 .Hệ số công suất sau khi bù là Cos 2 = 0.95 → tg 2 = 0.33 Vậy công suất phản kháng cần bù là
Qbù = P ( tg 1 – tg 2 ) Qbù = 270( 0.88 – 0.33 ) = 148.5 (KVAr).
Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng catalog của nhà sản xuất giả sử là ta có tụ 25KVAr. Để bù đủ cho tải thì ta cần bù 6 tụ 25 KVAr tổng công suất phản kháng là: 6x25=150(KVAr) với 6 tụ bù này ta chọn bộ điều khiển 6 cấp.
Luận văn tốt nghiệp Giáo
CHƢƠNG 2 -THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
2.1- Thiết kế ý tƣởng:
- Thể hiện thông số Nguồn Điện: cấp điện áp, loại tải, tải tƣơng lai… - Thể hiện các yêu cầu hệ thống thông tin: Tel, Data, TV.
- Thể hiện các hệ thống phụ trợ. Bản vẽ:
- Mặt bằng cấp điện tổng thể.
- Sơ đồ đơn tuyến chính hệ thống điện. - Mặt bằng tổng thể thông tin liên lạc. - Sơ đồ đơn tuyến chính thông tin liên lạc.
2.1.2- Thiết kế cơ sở:
- Thể hiện rõ ràng hƣớng line nguồn cấp đến, điểm đấu nối, hƣớng vào tủ. - Tính toán công suất tải, dự phòng,..
- Thể hiện chi tiết sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện.
- Thể hiện chi tiết sơ đồ đơn tuyến hệ thống thông tin liên lạc. - Các hệ thống phụ trợ khác.
Bản vẽ:
- Sơ đồ đơn tuyến các hệ thống. - Mặt bằng tổng thể điện.
- Bố trí mặt bằng Thang, Máng Cáp. - Mặt bằng chiếu sáng.
- Mặt bằng chống sét & nối đất.
2.1.3- Thiết kế kỹ thuật:
- Thể hiện rõ ràng hƣớng line nguồn cấp đến, điểm đấu nối, hƣớng vào tủ. - Thể hiện các đặc tính kỹ thuật, đặc tính vật liệu, ….
- Thiết lập thiết kế các bản vẽ chiếu sáng, cấp nguồn… - Thể hiện các chi tiết về hệ thống Điện, Thông Tin Liên Lạc. - Thể hiện các chi tiết về hệ thống.
- Các hệ thống khác. Bản vẽ:
46
Luận văn tốt nghiệp SV: Trần Hữu Giáo - Sơ đồ nguyên lý các hệ thống - Mặt bằng tổng thể điện. - Mặt bằng bố trí Chiếu Sáng. - Mặt bằng bố trí Chiếu Sáng. - Mặt bằng bố trí ổ cắm, cấp điện. - Mặt bằng bố trí Lan, Tel, Tivi,… - Mặt bằng chống sét & nối đất. - Chi tiết lắp đặt điển hình.
2.2- Các yêu cầu kỹ thuật và lắp đăt chung:2.2.1- Hộp tủ điện ngoài nhà: 2.2.1- Hộp tủ điện ngoài nhà:
1. Tất cả các tủ điện lắp ngoài nhà phải đƣợc làm bằng thép tấm dày tối thiểu 1mm, sơn phủ ê-pô-xy hấp tĩnh điện, chống mọi thời tiết, có tay cầm và khóa. 2. Các phần kim loại ngoài tủ phải đƣợc nối về hệ thống tiếp địa chính.
3. Tủ phải đƣợc lắp đặt ở một độ cao với tới đƣợc, giúp dễ đọc chỉ số điện kế và vận hành bảo dƣỡng.
4. Những đầu vào cáp nhiều lõi đi vào tủ điện ngoài nhà phải đƣợc dùng với bộ đệm đầu cáp với ống nhựa che bảo vệ.
5. Các dây đơn vào tủ điện phải đi trong ống luồn dây bằng thép mạ kẽm.
2.2.2- Hộp tủ điện trong nhà:
1. Tất cả các hộp tủ điện trong nhà phải đƣợc làm bằng nhựa cứng
polycarbonat, loại lắp đặt âm tƣờng, với thanh ray để lắp các MCB và ELCB, có các thanh trung tính và tiếp địa bảo vệ.
2. Tất cả các tủ điện trong nhà phải có cơ cấu che dây điện và các đầu dây, miếng che lổ hở, vị trí dán nhãn; chúng phải đƣợc an toàn tuyệt đối cho ngƣời dùng không chuyên có thể sờ vào và sử dụng.
3. Tất cả các tủ điện trong nhà phải đƣợc lắp đặt ở một độ cao với tới đƣợc, để ngƣời dùng có thể tắt mở các MCB, và thợ điện có thể bảo dƣỡng.
4. Những đầu vào cáp nhiều lõi đi vào tủ điện ngoài nhà phải đƣợc dùng với bộ đệm đầu cáp .
5. Các dây đơn vào tủ điện phải đi trong ống luồn dây bằng nhựa PVC.
47
Luận văn tốt nghiệp Giáo
2.2.3- Khí cụ điện:
1. Các MCCB và MCB phải phù hợp các Tiêu chuẩn IEC-947-2 hay BS3871. Dung lƣợng dòng cắt phải thích hợp với mạch cung cấp.
2. ELCB phải phù hợp với Tiêu chuẩn BS4293.
3. Các phụ tùng điện (accessories), cụ thể là các công tắc ổ cắm điện phải là loại C- Các công tắc đèn phải có cơ cấu 10A, và có dạ quang.
Các bộ điều khiển độ sáng đèn phải gồm có một công tắc 10A, và có một cơ cấu dimmer 500VA.
Các ổ cắm điện phải là loại ổ cắm đôi, 3 chấu (có một chấu tiếp địa bảo vệ) loại
thông dụng, cơ cấu 16A, và có màn che.
4. Các ngắt điện cách ly dùng cho dàn ngoài máy lạnh phải là loại lƣỡng cực, kín nƣớc và chống mọi thời tiết.
5. Nút nhấn chuông phải có một cơ cấu nút nhấn nhả, và một mắt che chống mọi thời tiết, kín nƣớc theo Tiêu chuẩn IP54.
6. Các ổ cắm điện thoại phải là loại RJ11 có cơ cấu chuẩn định 6-đƣờng 4-dây, và có màn che,
7. Ổ cắm ăng-ten TV phải có cơ cấu jắc cắm cho dây fít đồng trục 75 Ohms .
2.2.4- Ống luồn dây:
1. Các ống luồn dây bằng thép phải phù hợp Tiêu chuẩn BS4568.
2. Các ống luồn dây cứng bằng nhựa PVC phải phù hợp Tiêu chuẩn BS6099. 3. Các ống luồn dây đàn hồi bằng nhựa PVC phải phù hợp Tiêu chuẩn BS4607.
4. Các ống luồn dây bằng thép phải đƣợc mạ nhúng nóng, và khi lắp đặt nổi phải dùng những kẹp đỡ ống bằng sắt mạ có đế đệm.
5. Ống luồn dây PVC, khi đặt âm trong tƣờng phải đƣợc cố định vào rãnh trƣớc khi đƣợc phủ vữa v.v. , và khi lắp đặt nổi phải dùng những kẹp đỡ ống đàn hồi bằng nhựa hoặc kẹp đỡ ống bằng sắt mạ không có miếng đệm.