Xác định dung lợng bù cần thiết

Một phần của tài liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi (Trang 56 - 66)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

Theo kết quả tính toán của phần trên công suất tính toán của nhà máy nh sau:

Ptt = 7229,3 (KW) Qtt = 5422,0 (KVAR) Stt = 9036,8 (KVA)

Hệ số công suất của nhà máy là:

cosϕ = Ptt / Stt = 7229,3 / 9036,8 = 0,7999 ≈ 0,8

Mục tiêu là bù một lợng công suất phản kháng sao cho hệ số công suất của nhà máy cosϕ = 0,95

Lợng công suất phản kháng cần bù thêm đợc tính nh sau:

Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) (KVAR) (4.1) ϕ1 : Góc lệch pha của nhà máy trớc khi bù ϕ2: Góc lệch pha của nhà máy sau khi bù ở đây: cosϕ1 = 0,8 ⇒ tgϕ1 = 0,75 cosϕ2 = 0,95 ⇒ tgϕ2 = 0,329

Thay các giá trị này vào công thức 4.1 ta tìm đợc lợng công suất phản kháng cần bù là:

Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) = 7229,3 (0,75 - 0,329) = 3043,5 (KVAR)

Nh vậy để đạt hệ số công suất cosϕ = 0,95 thì nhà máy phải bù thêm một lợng công suất phản kháng nữa là 3043,5 (KVAR).

Việc bù công suất phản kháng có thể thực hiện bằng tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ. Trong trờng hợp này, nhà máy là một phụ tải nhỏ, lợng công suất phản kháng cần bù chỉ có 3043,5 (KVAR), diện tích nhỏ hẹp nên thích

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

hợp với thiết bị bù là tụ điện tĩnh. Vì tụ điện tĩnh có đặc điểm là giá tiền rẻ, lắp đặt vận hành đơn giản, kích thớc nhỏ.

II- Phân bố dung lợng bù cho các nhánh:

Khi đã biết tổng dung lợng công suất phản kháng cần phải bù tại nhà máy, thì việc tiếp theo là phân bố chúng trên các nhánh một cách kinh tế nhất.

Mạng cao áp của nhà máy thuộc kiểu hình tia. Dựa trên tiêu chuẩn của sự tổn thất công suất ít nhất trên các nhánh đờng dây của mạng hình tia, ngời ta xây dựng đợc công thức xác định dung lợng bù hợp lý tại mỗi nhánh trong mạng điện hình tia nh sau:

Qbùi = Qi - r

Q Q

i

− bù

. rtd (KVAR)

Qbù : Dung lợng bù ở nhánh thứ i (KVAR)

Q: Tổng phụ tải phản kháng của nhà máy (KVAR)

Qbù= Tổng dung lợng cần phải bù cho mạng điện của nhà máy (KVAR) ri: Điện trở đờng dây của nhánh thứ i (Ω)

ri = r0 . l1 / n

n: Số đờng dây song song

r0 : Điện trở của 1 km đờng dây cáp đồng 95 mm2 có r0 = 0,2 (Ω/km)

Điện trở đờng dây của nhánh thứ nhất là:

r1 = r0 . l1 / n = 0,2 . 0,107 / 2 = 0,0107 (Ω)

Điện trở đờng dây của các nhánh khác cũng cũng tính toán tơng tự nh vậy, kết quả đợc ghi ở bảng 19

Rtđ: Điện trở tơng đơng của tất cả các nhánh đờng dây (Ω), nó đợc xác

định nh sau:

= ∑

= n

i i

td r

R 1

1

1 (4.3)

Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.3) tính đợc điện trở tơng đơng của các nhánh là:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

Rt® = 0,00142 1

1

1

=

∑= n i ri

(Ω)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

- áp dụng công thức (4.2) tính đợc dung lợng cần bù ở nhánh 1 là:

Qbù1 = Q1 - .0,00142 752,1

0107 , 0

5 , 3043 1050 5288

.

1

− =

− = r r

Q Q

td

bu (KVAR)

- Dung lợng cần bù ở các nhánh còn lại cũng đợc tính toán tơng tự, kết quả tính thể hiện ở bảng 19.

Bảng 19

Tên đờng dây r0

(Ω/km)

l (km) r (Ω) Rt®

(Ω)

Qi

(KVAR)

Qbùi

(KVAR)

TPP - T1 0,2 2x0,107 0,0107 1050 752,1

TPP - T2 0,2 2x0,05 0,005 1236 598,6

TPP - T3 0,2 2x0,079 0,0079 0,00142 900 496,6

TPP - T4 0,2 1x0,043 0,0086 750 379,4

TPP - T5 0,2 2x0,06 0,006 1352 820,8

III- Xác định dung l ợng bù tối u phía hạ áp :

Nh chúng ta đã biết, giá tiền của tụ bù cao áp rẻ tiền hơn tụ bù hạ áp có cùng dung lợng. Nhng việc bù phía hạ áp lại có u điểm hơn là giảm đợc lợng công suất phản kháng truyền trong mạng hạ áp & truyền qua máy biến áp do

đó mà giảm đợc đáng kể tổn thất điện năng & tổn thất điện áp trong mạng hạ

áp. Vì vậy mà việc đặt thiết bị bù phía hạ áp hay cao áp còn phải tùy thuộc &

từng trờng hợp cụ thể. Giải bài toán tìm cực đại của hàm hiệu quả kinh tế khi bù phía hạ áp, ngời ta xác định đợc dung lợng bù tối u phía hạ áp theo công thức sau:

) 5 . 4 . (

. . . 2

.10 ).

(

) 4 . 4 ( ) (

3 2

t k n

U a M a

R KVAR R

Q M Q

cao thap

td b buthap

β

= −

− +

=

Q: Phụ tải phản kháng của trạm biến áp phân xởng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

athap: Giá tiền 1 KVAR tụ hạ áp, athap= 120.000 đ/ KVAR acao: Giá tiền 1 KVAR tụ cao áp, acao= 100.000đ/ KVAR U: Điện áp định mức của mạng hạ áp, U=0,38KV

n: Thời gian thu hồi vốn đầu t, thời gian thu hồi vốn đầu t tiêu chuẩn theo quy định là n = 8năm

k: Hệ số có xét đến số ca làm việc trong ngày, ở đây nhà máy làm việc 3 ca nên k = 0,75

β: Giá tiền của 1kwh điện năng, β = 500đ/ kwh t: Số giờ làm việc trong năm, t = 8760h

Rb: Điện trở của máy biến áp quy về phía điện áp thấp

Rtđ: Điện trở tơng đơng của mạng hạ áp, ở đây tạm lấy Rtđ = 0,4. Rb

+ Thay giá trị cụ thể vào công thức (4.5) ta xác định đợc giá trị của M là:

+ Phụ tải phản kháng của trạm biến áp phân xởng bao gồm cả tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp.

Q = Qtt + ∆Qb (KVAR) (4.6)

Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp đợc tính nh sau:

∆Qb = n . ∆Q0 + X U n

S

b

tt .

10 . . 3

2 2

(KVAR) (4.7)

∆Q0 : Tổn thất công suất phản kháng không tải + Với máy TM 1600/10 thì ∆Q0 = 20,78 (KVAR) + Với máy TM 1000/10 thì ∆Q0 = 14 (KVAR)

Xb: Điện kháng rò của máy biến áp quy về phía cao áp

05495 ,

8760 0 . 5 , 0 . 75 , 0 . 8 . 2

.10 38 , ).0 100 120

( .

. . . 2

.10 ).

( 2 3 2 3

− =

− =

= nk t U a M athap cao

β

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

+ Với máy TM 1600/10 thì Xb = 3,39 (Ω) + Với máy TM 1000/10 thì Xb = 5,36 (Ω)

Stt: Phụ tải tính toán của trạm biến áp đó (KVA)

+ Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.7) tính đợc tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của trạm T1 là:

∆Qb1= n∆Q0+

2 10 . 10 .

7 , 78 1771

, 20 . 2 . .

.10 2 3

2 3 1

2

2 X = +

U n S

b

tt .3,39 = 94,8(KVAR)

áp dụng công thức (4.6) tính đợc phụ tải phản kháng của trạm biến áp T1 là:

Q = Qtt + ∆Qb = 1050 + 94,8 = 1144,8 (KVAR)

+ Phụ tải phản kháng của các trạm biến áp phân xởng khác cũng tính toán tơng tự nh vậy, kết quả thể hiện trong bảng 20

Bảng 20:

Tên trạm biến áp

Sè ba ∆Q0

(KVAR)

Xb

(Ω)

Stt

(KVA)

∆Qb

(KVAR)

Qtt

(KVAR)

Q

(KVAR)

T1 2 20,78 3,39 1771,9 94,8 1050 1144,8

T2 2 20,78 3,39 2100 110,4 1236 1346,4

T3 2 14 5,36 1515,6 89,6 900 989,6

T4 1 20,78 3,39 1264,6 75 750 825

T5 2 14 5,36 2180,3 122,1 1352 1474,1

+ Điện trở quy về phía điện áp thấp của máy biến áp là rb =

k Rb

2 (Ω)

rb : Điện trở của máy biến áp quy về phía hạ áp k: Tỉ số biến áp, k = 10/0,38 = 26,32

Với máy biến áp TM 1600/10 rb = 0,7/ 26,32 = 1.10-3 Với máy biến áp 1000/10 r = 1,22/ 26,32 = 1,76 . 10-3

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

+ Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.4), tính đợc dung lợng bù tối u phía hạ áp của trạm biến áp T1 là:

Qbuthap1 = Q -

.10 2 ).1 4 , 0 1 (

05495 ,

8 0 , 1144

−3

+

− + R =

R M

td

b = 1066 (KVAR)

+ Đối với các nhánh khác cũng tính toán tơng tự nh vậy & đợc kết quả

nh ở bảng 21.

Bảng 21:

Tên trạm biến áp Qbù thap tu

(kvAR)

Qbù

(kvAR)

Dung lợng bù thực tế (kvAR)

T1 1066 752,1 21 x 36

T2 1267,9 589,6 17 x 36

T3 945,0 496,6 14 x 36

T4 785,8 379,4 11 x 36

T5 1395,6 820,8 23 x 36

Thấy rằng dung lợng bù hạ áp tối u ở các nhánh đều lớn hơn lợng công suất phản kháng cần bù tại các nhánh đó. Vì vậy có thể kết luận rằng nên bù toàn bộ phía hạ áp.

IV- Chọn thiết bị bù:

Nh đã trình bày ở phần trên, ở nhà máy này chúng ta bù công suất phản kháng bằng tụ điện tĩnh. Điện áp định mức của tụ là 0,38KV, Gồm các bộ tụ 3 pha nối tam giác & đợc bảo vệ bằng áptômát. Các bộ tụ điện tĩnh này sẽ đợc

đặt ở các tủ động lực của các phân xởng.

Chọn loại tụ KC2 - 0,38-36-3Y3 có điện áp định mức là 0,38KV, công suất là 36 (KVAR) do Liên Xô chế tạo.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

Với nhánh số 1, công suất phản kháng cần bù là 752,1(KVAR), số bộ tụ cần dùng là: n = 752,1 / 36 = 20,89, vậy ở nhánh số 1 sẽ chọn 21 bộ tụ KC2- 0,38-36-3Y3 với công suất bù là 21 x 36 = 756 (KVAR)

Với các nhánh khác cũng tính toán tơng tự nh trên, số lợng tụ bù sử dụng ở mỗi nhánh đợc ghi ở bảng 20. Tổng công suất phản kháng đợc bù cho nhà máy chính xác là:

QbùΣ = (21 +17 + 14 + 11 + 23). 36 = 3096 (KVAR)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện

Ch

ơng V

Tính toán nối đất

Nh chúng ta đã biết, trong nhà máy thờng xuyên có ngời làm việc &

tiếp xúc với các thiết bị điện. Nếu cách điện bị hỏng thì các bộ phận bằng kim loại (vỏ thiết bị, tay cầm ...) sẽ mang điện áp & gây nguy hiểm cho ngời vận hành chúng. Vì vậy việc nối đất các bộ phận bằng kim loại mà có khả năng có

điện áp khi cách điện bị hỏng nhằm đảm bảo cho điện thế tiếp xúc luôn ở giá

trị không gây nguy hiểm cho con ngời. Tùy theo tính chất của từng mạng điện (dòng điện chạm đất nhỏ hay lớn, thời gian tồn tại lâu hay ngắn ...), tùy vào mức độ quan trọng của việc nối đất an toàn, mà yêu cầu điện trở nối đất có trị số phù hợp. Điện trở nối đất của một cọc hay một vật nối đất có kích thớc nhỏ thờng không thỏa mãn đợc trị số cần thiết nên thờng phải dùng cả hệ thống nối đất mới đạt yêu cầu.

Một phần của tài liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi (Trang 56 - 66)

Tải bản đầy đủ (DOC)

(91 trang)
w