5.1: Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
Việc bù công suất phản kháng dẫn tới việc làm tăng hệ số cos, qua đó: - Về mặt kính tế:
+ Giảm giá tiền điện hoặc tránh bị phạt tiền do vƣợt quá hệ số cos mà nhà nƣớc quy định.
- Về mặt kỹ thuật:
+Giảm kích cỡ dây dẫn do giảm dòng điện.
+Giảm tổn thất công suất (P,kW) trong cáp điện do tổn hao trong dây dẫn tỉ lệ bình phƣơng với dòng điện.
Khi giảm Q ta giảm đƣợc thành phần tổn thất ∆P(P) do Q gây ra
+Giảm sụt điện do tụ điện điều chỉnh hệ số công suất làm giảm hoặc thậm chí khử hoàn toàn dòng phản kháng của dây dẫn ở vị trí trƣớc bù, vì thế làm giảm bớt hoặc có thể khử bỏ hẳn sụt áp. Tuy nhiên việc bù dƣ có thể gây nên hiện tƣợng tăng điện áp trên các tụ bù.
Khi giảm Q ta giảm đƣợc thành phẩn tổn thất ∆U(Q) do Q gây ra.
+ Tăng khả năng mang tải: bằng cách tăng hệ số công suất của tải đƣợc cấp từ nguồn vào máy biến áp, dòng điện đi qua máy biến áp sẽ giảm, vì thế cho phép việc thêm tải vào máy biến áp. Do đó, việc nâng cao hệ số công suất có thể đỡ tốn kém hơn việc thay thế máy biến áp lớn hơn khi có yêu cầu tăng công suất phụ tải.
Tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng: √ √
5.2: Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9
Tụ tĩnh điện
Ƣu điểm:
- Nó không có phần quay nên không gây tiếng ồn và vận hành quản lý đơn giản.
- Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé.
- Tụ có thể ghép nối tiếp hoặc song song để đáp ứng với mọi dung lƣợng bù ở mọi cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV.
Nhƣợc điểm:
- Rất khó điều chỉnh trơn.
- Tụ chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng.
- Tụ rất nhạy với điện áp ở đầu cực (công suất phản kháng phát ra tỉ lệ với bình phƣơng điện áp đầu cực).
- Điện áp đầu cực tăng quá 10% thì tụ bị nổ. Khi xảy ra sự cố thì tụ dễ bị hỏng.
Máy bù đồng bộ
Ƣu điểm:
- Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng.
- Có thể tiêu thu bớt công suất phản kháng khi hệ thống thừa công suất phản kháng.
- Công suất phản kháng phát ra ở đầu cực tỉ lệ bậc nhất với điện áp đầu cực nên ít bị nhạy cảm.
Nhƣợc điểm:
- Giá thành đắt, có phần quay nên gây ra tiếng ồn. - Tổn hao công suất tác dụng lớn.
- Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp.
- Máy bù đồng bộ chỉ đặt ở những phụ tải quan trọng và có dung lƣợng bù lớn.
Tính toán bù công suất
Qb = P(tgφ1 - tgφ2) Trong đó:
cosφ1: là hệ số công suất ban đầu cosφ2:là hệ số công suất mong muốn
hệ số công suất trƣớc lúc nâng là cosφ1=0,82 => √ √ hệ số công suất mong muốn nâng là cosφ2=0,9 => √
√
Vậy công suất cần bù tại xí nghiệp để nâng cao hệ số công suất xí nghiệp lên 0,9 là:
Qb = P(tgφ1 – tgφ2) = 720,4.(0,70-0,48)=158,48 kVAr
Sau khi tính toán ta chọn Tụ bù lắp đặt tại tủ phân phối chính của phân xƣởng. Chọn tủ bù do DAE YEONG chế tạo có thông số nhƣ sau:
Bộ điều khiển PFC: để điều khiển tụ bù công suất.
(Bảng 6.7 - tr 345 Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện - Ngô Hồng Quang)
Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) (x10^6đ) Giá DLE-
3H175K6T 380 175 265,9 6,8
5.3:Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng.
Công suất biểu kiến của nhà xƣởng sau khi bù:
Snx = 720,4 + j.(559,08-175) = 720,4 + j.384,08 (kVA) 5.3.1:Tính toán tổn thất từ Ng-TBA
Tổn thất điện năng trên đoạn Ng-TBA sau bù: ∆ANg-TBA =
.r0. .=
.0,047. .10-3 .2886,21= 29132=29,132(kW)
Tổn thất điện năng trƣớc khi bù bằng:32,18 (kWh)
Số tiền tiết kiệm đƣợc do giảm tổn thất điện năng trên đƣờng dây bằng: ∆C = (32,18-29,132).1000 = 3.048đ
5.3.2:Tính toán tổn thất trong TBA Tổn thất điện năng sau khi bù: Tổn thất điện năng sau khi bù: RB = 0,04 (Ω). ∆P0 = 0,08 (kW) ∆PB = ∆P0 + ∆PN. = 0,08 + 0,235. = 1,98(kW) ∆ATBA = ∆P0.8760 + ∆PB. = 0,08.8760 + 1,98.2886,21 = 6415(kWh) Tổn thất điên năng trƣớc khi bù: 14.761 (kWh)
Số tiền tiết kiệm đƣợc:
∆C = (14.761-6415).1000 = 8,346.106 đ 5.3.3:Tính toán tổn thất từ TBA-TPP
Tổn thất điện năng sau khi bù: ∆ATBA-TPP =
.r0. . =
. 0,0223. .10-3 .2886,21= 3010,51(kW) Tổn thất điên năng trƣớc khi bù: 3010,52(kW)
Số tiền tiết kiệm đƣợc: ∆C = (3010,52-3010,51).1000= 10 đ 5.3.4: Đánh giá.
Tổng số tiền tiết kiệm đƣợc: ∆C∑ = 8,35.106 đ
Chi phí vận hành tủ bù: Zb = (
+avh).Vb + ∆Ab.c
Thời gian thu hồi vốn lấy bằng 8 năm, lấy avh= 0,02, bỏ qua tổn thất điện năng trên tủ bù:
Zb = ( +0,02 ).3,8.106 = 0,55.106 đ
5.4: Nhận xét và đánh giá
- Việc lắp đặt tụ bù giúp giảm tổn thất công suất, điện năng và tổn thất điện áp trên tất cả các phần tử của mạng, đồng thời làm tăng khả năng truyền tải của các phần tử.
CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT
6.1: Tính toán nối đất
Mục đích chính của việc nối đất trong mạng điện là vấn đề an toàn. Khi tất cả các bộ phận bằng kim loại trong thiết bị điện đƣợc nối đất thì khi chúng bị nhiễm điện cũng không gây ra nguy hiểm cho ngƣời sử dụng cũng nhƣ có khả năng đây hƣ hỏng thiết bị điện.
Nếu dây có điện tiếp xúc với nền đất thì hiện tƣợng đoản mạch sẽ xảy ra và cầu chì ngay lập tức sẽ bị nổ. Khi các cầu chì bị nổ thì điện áp nguy hiểm sẽ biến mất. Nối đất cho thiết bị điện sẽ mang lại nhiều lợi ích:
Ta nối đất các thiết bị nhƣ trạm biến áp:
Phƣơng pháp : dùng thanh ngang đan thành lƣới chữ nhật (10m x7,5m), đóng 20 cọc trên cạnh ngoài của lƣới, cách nhau 2,5m.
Chọn điện cực ngang là thép tròn CT3 Ф16, cọc là thép góc 60x60x6 dài 5m. Điều kiện tính toán nối đất Có Ryc<4
Tính toán điện trở nối đất : Cọc : n=20cái, dài l=5m Thanh : 9cái,5 x7,5m, 4x10m. Diện tích: S=75m2
Tổng chiều dài thanh(L):5.7,5 + 4.10 = 77,5 m Điện sỏ suất đã cho; =60 Ω.m
Ta có công thức tính điện trở tản: ( √ ) Tính toán: R = 0,9.60.( √ ) = 1,709Ω < Ryc = 4 Ω
Vậy phƣơng pháp nối đất đã đạt yêu cầu.
6.2:Tính chọn thiết bị chống sét
Chọn kim thu sét: Kim thu sét Stormaster của úc loại ES50: Stormaster ESE 50, màu vàng, bán kính bảo vệ cấp 3 là 95 mét chi phí
Ở mức bảo vệ cao nhất: bán kính bảo vệ đạt 95m, giả sử nhà xƣởng cao từ 8m Bố trí đặt 2 kim thu trên nóc nhà xƣởng dài 36m, rộng 24m, (cách mỗi biên 8m) Theo sơ đồ và công thức trang 193, 194 Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN
Ta có:
Phạm vi bảo vệ hẹp nhất theo bề ngang: 2bx = 4.rx.
(m) = 4.8.
=36,98 (m), lớn hơn bề ngang của nhà xƣởng : 24m. Với a: khoảng cách 2 cột (m)
: chiều cao hiệu dụng của kim thu (m) rx=8: là bán kính bảo vệ của 1 kim thu
Độ võng thấp nhất bảo vệ : ho = h – a/7 (m) h: là chiều cao tới đỉnh kim thu
a: là khoảng cách 2 kim thu.
Đặt kim thu lên trên 1 cọc cao 3m, nhà xƣởng cao 8m, kim thu cao 0,34m.
Ta có:
ho = (8+3+0,34) – 20/7 = 8,48 (m), lớn hơn độ cao nhà xƣởng 8m. Vậy hệ thống thu sét đảm bảo yêu cầu.
Hệ thống nối đất:
Điện trở yêu cầu nối đất chống sét phải nhỏ hơn 10Ω
Thực hiện 1 bãi tiếp địa riếng rẽ, kết cấu nhƣ bãi tiếp địa nhƣ bãi tiếp địa của TBA số liệu giống nhau.
6.3:Nhận xét và đánh giá
Về mặt tính toán lý thuyết đã đạt yêu cầu sử dụng và yêu cầu kỹ thuật. Bên cạnh đó việc chống sét nối đất bảo vệ cũng vô cùng quan trọng trong khi thiết kế hệ thống cung cấp điện phải đƣợc thƣờng xuyên bảo dƣỡng kiểm tra hoạt động của xƣởng.
CHƢƠNG 7: Dự toán công trình
7.1: Kê danh mục các thiết bị
STT Tên thiết bị Mã sản phảm Đơn vị Số lƣợng Đơn giá (Triệu VNĐ) Vốn đầu tƣ đ
1 Máy biến áp ABB 320 –
22/0.4 cái 1 215 215.00 2 Cáp trung áp XLPE-35 m 250 256.8 64.20 3 Cáp hạ áp (đồng) PVC-400 m 18 526.4 9.48 4 PVC-50 m 14 124.8 1.75 5 PVC-35 m 9 124.8 1.12 6 PVC-100 m 7.5 248.8 1.87 7 PVC50 m 6 124.8 0.75 8 PVC-5.5 m 8 86.6 0.69 9 Cáp hạ áp (nhôm) PVC-16 m 110.4 69.83 7.71 10 PVC-22 m 39.4 69.83 2.75 11 PVC-30 m 15.5 83.52 1.29 12 PVC-38 m 9.4 86.2 0.81 13 PVC-60 m 14.4 96.2 1.39 14 PVC-96 m 16.1 124.3 2.00 15 PVC-2,5 m 82 56 4.59 16 Bóng điện 36W/T8 Bóng 102 0.055 5.61 17 Quạt Himpell Bộ (1cái) 10 1.06 10.60 18 Tụ bù-75 kvar DAE YEONG Bộ (1cái) 1 6.8 6.80 19 ATM tổng EA603 - G Bộ (1cái) 1 4.2 4.20 20 ATM EA203-G Bộ (1cái) 3 1.2 3.60 21 EA201-G Bộ (1cái) 11 0.6 6.60 22 EA33-G Bộ (1cái) 11 0.25 2.75 23 Thanh cái cho
tủ PP 50x50 Kg 0.4 1.2 0.48
24 Thanh cái cho
tủ ĐL 3x25 Kg 1.5 0.7 1.05
26 Tủ ĐL Bộ 5 1 5.00 27 Tủ Hạ Áp Bộ 1 4 4.00 28 Cầu chì rơi 3GD1-4B Bộ 1 0.34 0.34 29 Cầu chì cho động cơ 3BE2 132 Chiếc 1 0.02 0.02 30 3NA2 110- 122 Chiếc 14 0.05 0.70 31 3NA2 124- 142 Chiếc 6 0.08 0.48 32 Dao cách ly DN- 24kV/630A Cái 2 0.56 1.12 33 Mắt cắt chung áp HVF601 Cái 1 0.8 0.80 34 Van chống sét CSV 3EA1 Bộ 1 2 2.00 35 Sứ cách điện EPOXY Bộ 1 1.2 1.20 36 Giá đỡ cho tủ biến áp AZLP51 B24 Bộ 1 0.34 0.34 37 AZLP519224 Bộ 1 0.34 0.34 38 AZLP519 C24 Bộ 1 0.34 0.34 39 AZLP531 B24 Bộ 1 0.34 0.34 40 AZLP531 A24 Bộ 1 0.34 0.34
41 Máy biến dòng EMIC Bộ 21 0.49 10.29
42 Ampemet điện
từ Cái 15 0.65 9.75
43 Volmet điện từ Cái 3 0.65 1.95
44 Công tơ 3 pha Cái 2 1.5 3.00
45 Cọc nối đất
(2,5m) 60x60x6 Cọc 40 0.34 13.60
46 Cọc nối đất
(5m) 60x60x6 Cọc 20 0.68 13.60
47 Thanh nối đất 40x5mm m 177.5 0.055 9.76
48 Kim thu sét loại ES50 Bộ 2 0.25 0.50
Tổng 440.90
7.2:Nhận xét và đánh giá
Với các số liệu trên đã đưa ra thiết kế phân xưởng gồm thành phần gì, số lượng bao nhiêu, tên sản phầm, hãng sản xuất. Bên cạnh đó giá các loại sản phẩm có thể chưa được chính sác. Nhưng cũng tạo điều kiện để xác định được các bước thực hiện thiết kế hệ thống cung cấp điện.
KẾT LUẬN
Trên đây là toàn bộ nội dung tính toán sơ bộ, thiết kế cho phân xƣởng sửa chữa cơ khí. Nhận thấy, kết quả chọn lựa thiết bị còn chƣa sát thực chƣa thật sự tối ƣu về giá chỉ mang tính đảm bảo kỹ thuật. Nếu đem kết quả này so sánh với bản thiết kế của các các kỹ sƣ giàu kinh nghiệm thì còn nhiều yếu kém, nhiều sai sót. Tuy vậy qua đề tài này, nhóm sinh viên chúng em đã bƣớc đầu tập luyện, làm quen với việc thiết kế hệ thống cấp điện trong tƣơng lai.
Vì trình độ, khả năng cũng nhƣ kinh nghiệm và việc nghiên cứu tài liệu tham khảo còn nhiếu hạn chế, đề tài thiết kế về một hệ thống cấp điện cho phân xƣởng sửa chữa cơ khí có phụ tải khá phức tạp nên trong quá trình tính toán thiết kế sẽ không tránh khỏi những sai sót.
Để đề tài này đƣợc đầy đủ và chính xác hơn có thể áp dụng vào thực thế chúng em rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến quý báu của thầy cô và các bạn
Tài liệu học tập
[1]. Ngô Hồng Quang, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2013.
[2]. Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện từ 0,4-500kV, NXB khoa học và kỹ thuật, 2002
[3]. Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Giáo trình thiết kế cấp điện, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009
[4]. Giáo trình Vật liệu và an toàn điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội. [5]. Giáo trình Cung cấp điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội.