Bảng 3 .9 Kết quả lựa chọn dây dẫn cho từng phụ tải động lực
Bảng 3.9 Bảng giá trị thông dụng của USC
48 = 16.9 (mΩ) Tính ngắn mạch tại điểm RT = RBA + RL0 + RL1 = 5.1 + 0.41 = 5.51 (mΩ) XT = XBA + XL0 + XTG= 16.9 + 0.80 + 0.08 = 17.78 (mΩ) XTG: : điện kháng thanh góp 0.15 (mΩ/m)
Bỏ qua điện trở thanh góp
= √ = (mΩ) =
√ =
√ = 12 (KA)
Tính tƣơng tự cho các nhóm còn lại ta đƣợc:
TỦ DL L(m) Điên trở R (mΩ) Điện kháng X (mΩ) Điện trở RT (mΩ) Điện kháng XT (mΩ) Tổng trở ZT (mΩ) Dòng ngắn mạch (KA) DL 1 43,1 27,71 3,45 33,213 21,223 39,414 6 DL 2 21,1 9,50 1,69 15,000 19,463 24,573 9 DL 3 12,7 5,72 1,02 11,220 18,791 21,886 11 DL 4 2,6 1,67 0,21 7,177 17,983 19,362 12 DL 5 13,02 8,37 1,04 13,875 18,817 23,379 10 DL 6 33,9 30,51 2,71 36,015 20,487 41,435 6 Bảng 3.10 : Kết quả tính ngắn mạch cho từng nhóm
3.5.2 Chọn CB (APTOMAT) cho xƣởng thực hành cơ khí
CB (Aptomat) là một dạng máy cắt hạ áp, nó vừa có chức năng bảo vệ vừa có chức năng đóng cắt mạng điện. CB (Aptômat) có hai phần tử bảo vệ là cuộn điện từ và rơle nhiệt. Cuộn điện từ dùng để bảo vệ chống dòng ngắn mạch, còn rơle nhiệt dùng để bảo vệ chống quá tải. Đặc tính bảo vệ của CB (Aptômat) cũng tƣơng tự nhƣ đặc tính bảo vệ của cầu chì. Nhƣng do ƣu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao, nên CB (Aptomat) mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng đƣợc dùng rộng rãi trong lƣới điện hạ áp.
- Lựa chọn CB cho tủ phân phối và tủ động lực
CB hạ áp có các chủng loại chính là MCCB, đây là loại CB vỏ đúc thƣờng đƣợc chế tạo theo ba pha. Loại CB này cũng thƣờng đƣợc chế tạo theo kiểu ba cực ba dây vào và ba dây ra. Ứng dụng của MCCB là trang bị cho các dòng tải lớn.
Các loại CB hạ áp khác là MCB (Mini A Ture Circuit Breaker). Đây là loại CB bảo vệ các mạch có công suất nhỏ. MCB có loại 1 pha (2 cực), loại 3 pha (3 cực hoặc 4 cực).
Loại RCCB hay ELCB (Earth leakage circuit breaker) có tính năng của các loại CB trên nhƣng nó còn có tính năng bảo vệ chống dòng rò bảo vệ an toàn cho con ngƣời.
Với những ƣu điểm của các loại CB trên ngƣời thực hiện chọn CB để bảo vệ các thiết bị hạ áp của mạng điện phân xƣởng.
Điều kiện chọn CB:
Itt ≤ IđmCB ≤ Iz Isc CB ≥ ISC UdmCB ≥ Udm lƣới
Itt (A): Dòng đầy tải
IđmCB (A) Dòng định mức của tải
Iz (A) : khả năng mang dòng của dây dẫn. ISC Dòng cắt định mức của tải
Isc CB (A): Dòng định mức của thiết bị bảo vệ UdmCB Điện áp định mức của thiết bị báo vệ Udm lƣới Điện áp định mức của thiết bị
Lựa chọn CB0:
Điều kiện chọn:
511 (A) ≤ Idm CB ≤ 648 ( A) Isc CB ≥ 12 (KA)
UdmCB ≥ 400 (V)
CB0 là CB tổng có dòng điện phụ tải chạy qua là Itt=511 (A) ta chọn ECCB loại NV630 do Mistubishi chế tạo với các thông số nhƣ sau:
UdmCB = 400 (V)
Itt = 511 (A) ≤ Idm CB = 630 ( A) ≤ IZ = 648 ( A) Isc CB = 36 (A) ≥ ISC = 12 (KA)
50 Tƣơng tự tính đƣợc thông sô các CB còn lại
Thông số tủ Thông số MCCB của Mishibishi Tủ Itt (A) IZ (A) I sc (A) Udm (V) Ký hiệu Idm (A) Isc (KA) Udm (V) DL1 74.73 126 6 380 NV125-CV(HS)* 100 10 400 DL2 86.85 153 9 380 NV250-CV(HS)* 125 25 400 DL3 87.55 153 11 380 NV250-CV(HS)* 125 25 400 DL4 90.24 126 12 380 NV250-CV(HS)* 125 25 400 DL5 84.12 126 10 380 NV250-CV(HS)* 125 25 400 DL6 65.69 101 6 380 NV125-CV(HS)* 80 10 400 DL 0 511 912 12 380 NV630-CV(HS)* 600 50 400
Bảng 3.11 : Kết quả chọn thết bị bảo vệ cho các tủ động lực
Chọn Aptomat cở nhỏ điện áp 220/400V, =10 (KA) loại NF63-CV / SNF63- HV do Mitsubishi chế tạo cho toàn bộ máy động lực 1 pha và 3 pha trong phân xƣởng
Thông số động cơ IZ (A) Thông số CB STT Tên máy Itt (A) Tên CB Idm CB (A) 1 Máy phay BMT 6000F 41,62 60 Mitsubishi SNF63 -HV 50
2 Máy tiện Washino M51 5,14 34 Mitsubishi SNF63 -HV 10
3 Máy tiện MA160 20,26 34 Mitsubishi SNF63 -HV 25
4 Máy tiện FSML - 1440VE 8,1 34 Mitsubishi SNF63 -HV 10
5 Máy khoan 3,01 34 Mitsubishi NF63 -CV 10
6 Máy mài 2,02 34 Mitsubishi NF63 -CV 10
7 Chiếu sáng 35 63 Mitsubishi NF63 -CV 50
TỔNG KẾT
Bảng chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho mạng phân phối và phụ tải chiếu sáng
Tên các tủ Đƣờng dây ( ) Thiết bị bảo vệ TPPT PVC 3.(3.185+1.185) Misubishi NV630 TPP1 PVC (3.35+1.35 Misubishi NV125-CV(HS)* TPP2 PVC (3.50+1.50) Misubishi NV250-CV(HS)* TPP3 PVC (3.50+1.50) Misubishi NV250-CV(HS)* TPP4 PVC (3.35+1.35) Misubishi NV250-CV(HS)* TPP5 PVC (3.35+1.35) Misubishi NV250-CV(HS)* TPP6 PVC (3.25+1.25) Misubishi NV125-CV(HS)* Chiếu sáng PVC (3.10+1.10) Mitsubishi SNF63 HV
Bảng 3.13 : 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