Bảng 3 .9 Kết quả lựa chọn dây dẫn cho từng phụ tải động lực
Bảng 3.1 3 Kết quả chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho từng tủ phân phối
Bảng chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho phụ tải động lực
Thông số động cơ Dây Thông số CB
Tên phụ tải Itt
(A)
Chọn dây Tên CB Idm
(A) Máy phay BMT 6000F 41,62 PVC (3.10+1.10) Mitsubishi SNF63 HV 50 Máy tiện Washino M51 5,14 PVC (3.4+1.4) Mitsubishi SNF63 HV 10 Máy tiện MA160 20,26 PVC (3.4+1.4) Mitsubishi SNF63 HV 25 Máy tiện FSML -
1440VE
8,1 PVC (3.4+1.4) Mitsubishi SNF63 HV 10 Máy khoan 3,01 PVC (3.4 +1.4) Mitsubishi NF63 CV 10
52 *Chú thích:
-Ký hiệu thông số đƣờng dây:
Vật liệu cách điện (số dây pha.tiết diện dây pha+tiết diện dây trung tính) -Ký hiệu CB:
Tên hãng sản xuất+mã hiệu CB.
54
56
58
Hình 3.15 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải trong nhóm 6
*Chú thích:
- Ký hiệu đƣờng dây đƣợc ký hiệu theo thứ tự sau:
Vật liệu cách điện+(số dây ph-tiết diện dây pha+tiết diện dây trung tính)
(Theo sách “SỔ TAY LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ 0.4 ĐẾN 500Kv” của tác giả NGÔ HỒNG QUANG)
CHƢƠNG 4
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHÂN XƢỞNG
Hệ số công suất cos là chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lí và tiết kiệm hay không. Hệ số cos càng cao thì giảm giá thành sản phẩm và sản phẩm sản xuất ra nhiều hơn, có lợi về kinh tế. vì thế cần nâng cao hệ số công suất cos
Biện pháp nâng cao hệ số cos 4.1
4.1.1 Nâng cao hệ số cos tự nhiên
Các biện pháp cụ thể
+ Thay đổi vả cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị làm việc ở chế độ hợp lí nhất.
+ Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn
+ Hạn chế động cơ chạy không tải
+ Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ + Nâng cao chất lƣợng sửa chữa động cơ
+ Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lƣợng nhỏ hơn
4.1.2 Nâng cao hệ số cos bằng phƣơng pháp bù công suất phản kháng
Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây do đó nâng cao hệ số cos của mạng
Biện pháp bù không giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ mà chỉ làm giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng truyền tải trên đƣờng dây. Vì vậy chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên mà không đạt đƣợc yêu cầu thì ta mới xét đến phƣơng pháp bù
Bù công suất phản kháng không chỉ nâng cao hệ số cos để tiết kiệm năng lƣợng mà còn có tác dụng quan trọng khác là điều chỉnh ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện
60
Chọn thiết bị bù 4.2
4.2.1 Tụ điện
Là thiết bị tĩnh, làm việc với dòng điện vƣợt trƣớc điện áp nên có thể sinh ra công suất Q cung cấp cho mạng điện.
Ƣu điểm:
+ Tổn thất công suất tác dụng nhỏ
+ Tụ điện đƣợc chế tạo với từng đơn vị nhỏ nên có thể tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ vào mạng điện để nâng cao hiệu quả mà không phải tốn chi phí nhiều
Nhƣợc điểm:
+ Tụ điện nhạy cảm với sự biến động điện áp đặt lên cực tụ điện
+ Tụ điện có cấu tạo kém chắc chắn nên dễ bị phá hủy khi xảy ra ngắn mạch. Khi điện áp tăng lên 110% thì tụ điện cũng dễ bị chọc thủng do đó không đƣợc phép vận hành
+ Khi tụ điện đóng vào mạng, trong mạng sẽ có dòng điện xung.Khi cắt tụ khỏi mạng thì trên cực của tụ vẫn còn tồn tại điện áp dƣ có thể gây ran guy hiểm cho ngƣời
4.2.2 Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ là một thiết bị làm việc ở chế độ không tải
Ƣu diểm:
+ Do không có phụ tải trên trục của động cơ nên máy bù đồng bộ đƣợc chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ có cùng công suất.
+ Ngoài công dụng cung cấp công suất phản kháng máy bù đồng bộ còn có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng trong chế độ thiếu kích thích góp phần điều chỉnh điện áp trong mạng
Nhƣợc điểm:
+ Máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, vận hành và bảo quản khó khắn hơn so với tụ điện
Động cơ không đồng bộ rotor dây quấn đƣợc đồng bộ hóa
Khi dòng điện một chiều vào rotor của động cơ không đồng bộ dây quấn động cơ sẽ làm việc nhƣ động cơ đồng bộ với dòng điện vƣợt trƣớc điện áp. Do đó động cơ có khả năng sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện. Loại máy bù này đƣợc coi là kém hiệu quả nhất nên ít sử dụng.
Từ những đặc điểm trên, ta chọn tụ bù cho phân xƣởng thực hành cơ khí 4.3 Vị trí và phân bố thiết bị bù trong mạng điện hình tia
4.3.1 Vị trí
Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí thiết bị sao cho đạt đƣợc chi phí tính toán nhỏ nhất
Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên nên thƣờng đặt tập trung ở những nơi quan trọng trong hệ thống điện
Tụ điện có thể đặt ở mạng điện cao áp hoặc mạng điện áp thấp
Tụ điện áp cao đƣợc đặt tập trung ở thanh cái của trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối
Tụ điện điện áp thấp đƣợc đặt theo 3 cách
+ Đặt tập chung ở phía thanh cái điện áp thấp của trạm BAPX + Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực
+ đặt phân tán ở từng phụ tải
4.3.1.1 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.
62
Vì lý do này kích cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không đƣợc cải thiện ở chế độ bù tập trung.
Hình 4.1 : Bù tập trung
4.3.1.2 Bù nhóm ( từng phân đoạn ).
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.
no.1
Hình 4.2 : Bù theo nhóm (khu vực).
4.3.1.3 Bù riêng:
Bù riêng nên đƣợc xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kế 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.
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.
Kết luận : Để đơn giản trong tính toán và để dễ điều chỉnh dung lƣợng bù ta quyết định đặt thiết bị bù tập trung ở tủ phân phối tổng sau máy biến áp của xƣởng.Ta chọn thiết bị bù là tụ điện tĩnh làm việc với dòng điện vƣợt trƣớc điện áp do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng để nâng cao hệ số công suất cos𝝋
cho xƣởng thực hành cơ khí.
4.3.2 Tính toán tụ bù:
Dung lƣợng bù cần thiết cho phân xƣởng đƣợc xác định nhƣ sau: Qbù = α.PttNM.(tg -tg ) (kVAr)
Trong đó:
64
: Góc ứng với hệ số công suất trung bình sau khi bù cos =0.93 => tg =0.4
α: hệ số xét đến khả năng nâng cao cos𝝋 bằng những biến pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, α = 0.9 1 (Chọn α =1)
Dung lƣợng bù cần thiết cho phân xƣởng là: Qbù = α.PttNM.(tg -tg ) kVAr
= 1*237.76*(1.4-0.006)=144.08 kVAr
Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng catalog của nhà sản xuất 25 KVAr/440V.
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.
Hình 4.3 : Hình ảnh tụ bù
Công suất tính toán sau khi bù công suất phản kháng: Qb (thực tế) = 6 x 25 = 150 (KVar) Stt (sau bù) = √ ( ) (KVA) Cos sau bù = = = 0.936 4.3.2.1 Thiết kế tủ tụ bù Bù nền: khi Qc 15% Smba Bù tự động: khi Qc > 15% Smba
Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần đƣợc điều khiển bằng contactor.Việc đóng công tắc tơ sẽ đóng một số tụ song song với tụ vận hành. Vì vậy, lƣợng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hoặc ngắt contactor điều khiển tụ.
Trong bộ APFC, có một rơle điều khiển, kiểm soát hệ số công suất của mạng điện để thực hiện đóng mở các công tắc tơ tƣơng ứng để giữ hệ số công suất của mạng điện không thay đổi.
Chọn tụ điện:
Tụ điện đạt chuẩn đƣợc thiết kế theo chuẩn IEC 60439-1 Bao gồm các cỡ tụ sau : 5 , 10 , 15 , 20 , 25 , 30, 40….
Khi chọn tụ có công suất càng nhỏ, thì lƣợng công suất bù phảng kháng càng mịn. Nhƣng lại tốn kém số lƣợng CB, và contactor đặc biệt là cần so sánh số đầu ra thích hợp cho APFC.
Nhƣ vậy, khi chọn tụ bù, cần xác định số đầu ra của APFC và so sánh tính kinh tế.
Khi điện áp thay đổi, ảnh hƣởng rất lớn đến tuổi thọ của tụ điện. Ở mạng điện VN sử dụng cấp điện áp 380V. Nhƣng đôi khi do hiện tƣợng cộng hƣởng điện áp có thể lên đếp 410V. Chính vì thế, hiện nay tụ điện đƣợc cung cấp ở cấp điện áp 410V.
4.4 Lựa chọn dây dẫn, CB, contactor cho tụ bù: 4.4.1 Chọn dây dẫn: 4.4.1 Chọn dây dẫn:
Dòng điện 1 nhánh: In = Q
√3 U = 25 . 10 3
√3 380 = 38 (A)
Khi đóng tụ, dòng điện có thể tăng lên đến 1.5 In Ib = 38 x 1.5 = 57 (A) Ib’ = In/ (K2×K4) = 57 / ( 0.75×0.94 ) = 80 (A)
Tra bảng đi dây chọn dây có tiết diện là 25 (mm2)
Tƣơng tự chọn dây 95( )dòng cho phép 238 (A) cho dây dẫn vào tụ bù
66 Dây 1.5 mm2
làm dây điều khiển contactor Dây 2.5 mm2
làm dây từ CT (biến dòng) đến AFPC
CHƢƠNG 5 : NỐI ĐẤT
Các hệ thống nối đất 5.1
5.1.1 Mục đích và ý nghĩa của hệ thống nối đất:
Trong một hệ thống điện an toàn, tất cả các vỏ kim loại đều đƣợc nối đất, nghĩ là dùng các dây dẫn riêng gọi là dây bảo vệ để nối tất cả các điểm kim loại không mang điện của hệ thống này về điện áp chuẩn Zero của đất, nhờ một hệ thống nối đất gồm một hay nhiều điện cực kim loại chôn sâu trong đất.
Chỉ tiêu kỹ thuật của một hệ thống nối đất chính là điện trở nối đất Rđ của nó, trị số này càng nhỏ càng tốt, trị số lý tƣởng là 0Ω. Theo tiêu chuẩn Rđmax = 4Ω.
Khi có sự cố chạm điện, Rđ nhỏ làm cho điện áp chạm đất Uđ nhỏ, kéo theo điện áp tiếp xúc nhỏ, giúp an toàn hơn cho ngƣời sử dụng.
Mặt khác, dòng sự cố Iđ có đƣờng đi về đất, làm cho khí cụ cắt mạch an toàn tác động, cách ly vùng trở ngại ra khỏi mạng điện, an toàn thêm cho cả con ngƣời và thiết bị.
5.1.2 Phân biệt các hệ thống nối đất.
Ta cần phân biệt các hệ thống nối đất khác nhau:
Hệ thống nối đất bảo vệ PE (Protective Earth)
Nối các vật dẫn bình thƣờng không mang điện về một mức đẳng thế của đất. Mục đích là để bảo vệ an toàn.
68
Hình 5.1 : Sơ đồ hệ thống nối đất bảo vệ
Theo quy phạm ngành, một hệ thống nối đất bảo vệ (PE) có điện trở đất Rđmax = 4Ω, đo bằng thiết bị cầu đo điện trở tiếp đất, là đạt yêu cầu.
Hệ thống nối đất chức năng (Functional Earth)
Trong hệ thống cung cấp điện 3 pha 220/380/50Hz, Các công ty điện lực thƣờng nối
dây trung tính của nguồn điện về đất. Hệ thống nối đất này còn gọi là nối đất chức
năng, hay nối đất làm việc của hệ thống điện.
Nối đất có chức năng nhằm bảo đảm chế độ làm việc của thiết bị điện. Theo quy phạm trang bị điện của ngành điện lực, điện trở tiếp đất của hệ thống nối đất làm việc của một trạm biến áp theo tiêu chuẩn ngành là 4Ω là đạt yêu cầu.
Hệ thống nối đất chống sét LE (Lightning ETrong một tòa nhà hiện đại, hệ
thống thu sét là một trang bị quan trọng. Một hệ thống thu sét có sơ đồ cấu tạo và các bộ phận nhƣ sau:
Hệ thống nối đất chống sét nhằm mục đích dẫn điện tích khí quyển thu đƣợc từ kim thu sét qua dây dẫn sét dẫn trung hòa về đất.
Hình 5.2 :Hệ thống nối đất LE
Hệ thống nối đất công tác trạm viễn thông TSE (Telecom serivce Earth)
Trong các trạm viễn thông, còn cần một hệ thống nối đất giành cho các thiết bị viễn thông, mục đích là để đảm bảo chế độ làm việc cho các thiết bị thông tin điện tử. Theo quy phạm ngành bƣu chính viễn thông, điện trở min của một hệ thống nối đất làm việc của một trạm viễn thông từ 0.5Ω cho đến 10Ω tùy theo quy mô, bản chất của trạm.
Sơ đồ nối đất: 5.2
Xét mối quan hệ giữa hệ thống nối đất bảo vệ và cách nối dây trung tính hệ thống điện (có nối về đất hay không) ngƣời ta phân loại các hệ thống điện theo các sơ
đồ nối đất TT, TN, và IT. Hệ thống TN còn có 3 loại TN-C, TN-S, TNC-S. Hình 5.3 : Sơ đồ nối đất
5.2.1 Sơ đồ IT
I (Isolated): điểm trung tính cách ly với đất (hoặc đƣợc nối đất qua một trở kháng lớn, vài ngàn Ohm).
70
Hình 5.4 : Sơ đồ IT
Đặc điểm của hệ thống IT:
Độ tin cậy cấp điện: rất tốt, khi có chạm điện lần thứ nhất, hệ thống không bị