Chương 2. Nghiên cứu đánh giá tình trạng sử dụng điện năng của Công
2.1. Đánh giá tình trạng sử dụng trang thiết bị điện mỏ Cọc Sáu
2.1.1. Tình hình tiêu thụ điện năng
Trong các năm gần đây ngành than không ngừng được phát triển, mức độ cơ giới hoá và tự động hoá ngày càng được tăng cao, sản lượng khai thác than không ngừng được nâng cao và mở rộng, do đó lượng điện năng tiêu thụ của các xí nghiệp khai thác than không ngừng tăng lên và tỷ trọng điện năng trong giá thành một tấn than càng cao, việc sử dụng hiệu quả điện năng nhằm giảm giá thành sản phẩm, nâng cao mức sống của cán bộ công nhân viên ngày càng có ý nghĩa.
Từ kết quả thống kê điện năng tiêu thụ và sản lượng than của mỏ có thể xác định được suất tiêu thụ điện năng của mỏ trong các năm gần đây. Kết quả tính toán về suất tiêu thụ điện năng ở mỏ Cọc Sáu được thống kê trong bảng 2.1, trong đó sản phẩm gồm than và đất cần quy đổi thành than tương đương về điện năng tiêu thụ.
Bảng 2.1. Suất tiêu thụ điện năng của mỏ Cọc Sáu
Qua kết quả thống kê trong bảng 2.1 có thể có một vài nhận xét như sau:
+ Suất tiêu thụ điện năng của mỏ dao động trong phạm vi tương đối lớn, do khác nhau về mức độ cơ giới hoá, độ sâu khai thác, kích thước và sản lượng của mỏ.
TT Suất tiêu thụ điện năng (kWh/T)
2012 2013 2014
1 8,37 9,87 9,52
Để đánh giá tình trạng sử dụng trang thiết bị điện ở mỏ Cọc Sáu có thể xác định công suất tính toán dựa trên biểu đồ phụ tải ngày điển hình và theo phương pháp hệ số yêu cầu.
2.1.2. Công suất tiêu thụ thực tế của mỏ xác định theo phương pháp biểu đồ phụ tải
Biểu đồ phụ tải được xây dựng trong mùa mà mỏ sản xuất với cường độ cao nhất trong thời gian theo dài liên tục trong 7 ngày.
Điện năng tiêu thụ trung bình ở mỏ trong những năm gần đây được thể hiện trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Năng lượng tiêu thụ trung bình trong ngày và công suất tiêu thụ thực tế của mỏ trong những năm gần đây
TT Thông số Năm
2012 2013 2014
1
Wa,
(kW.h/ngày) 98526 98845 99638
Stt, (kVA) 4383 4396 4452
Theo kết quả thống kê trong bảng 2.2 cho thấy: Lượng điện năng tiêu thụ và công suất tiêu thụ thực tế năm sau cao hơn năm trước, cho dù tình trạng trang thiết bị điện của mỏ trong các năm gần đây không có biến động đáng kể. Lượng điện năng tiêu thụ tăng là do tăng sản lượng, tăng năng lực sản xuất. Điều đó có nghĩa là năng lực của trang thiết bị điện còn tiềm tàng và có thể đáp ứng được yêu cầu khi sản lượng khai thác tăng trong những năm tiếp theo.
Để đánh giá tình trạng sử dụng năng lực trang thiết bị điện hiện tại ở mỏ sẽ dựa trên cơ sở tính toán cụ thể biểu đồ phụ tải ngày điển hình năm 2014 là năm có năng lực cao nhất. Số liệu điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong năm 2014 của mỏ được thống kê trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Điện năng tiêu thụ thực tế của mỏ than Cọc Sáu
Ngày Wtd
(kWh)
Wpk (kVArh)
05/9/2014 76307 24519
06/9/2014 76779 25172
07/9/2014 75199 26181
08/9/2014 66590 18696
09/9/2014 71586 25397
10/9/2014 74360 27048
11/9/2014 73569 24342
TB 73486 24479
Trong đó: Wtd – năng lượng tác dụng, (kWh); Wpk – năng lượng phản kháng, (kVArh); TB – năng lượng trung bình trong 7 ngày.
Qua kết quả tính toán ở trên có thể sẽ xác định được biểu đồ phụ tải ngày điển hình của mỏ Cọc Sáu, kết quả được trình bày trên hình 2.4.
Bảng 2.4. Phụ tải ngày điển hình mỏ Cọc Sáu.
Giờ đo P (kW) Q (kVAr) Giờ đo P (kW) Q (kVAr)
1 2580 284 13 2282 970
2 4008 2062 14 1685 788
3 3755 1491 15 2142 1173
4 4104 1528 16 2476 1282
5 4062 2310 17 4109 521
6 3689 1623 18 4620 1670
7 3586 1426 19 3260 735
8 2175 644 20 2613 1010
9 2576 472 21 2786 490
10 3710 455 22 2618 437
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0
500 1000 1500 2500 2000 4000 4500
3500 3000 5000
t(h) P(kW), Q(kVAr)
P
Q Pmax
Qmax
Ptb
Qtb
=4620 (kW) Pmax
Qmax=2310 (kVAr)
=3066 (kW) Ptb
Qtb=1014 (kVAr)
Hình 2.1. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình mỏ Cọc Sáu.
Từ biểu đồ phụ tải ngày điển hình có thể xác định được các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải. Các kết quả tính toán các tham số đặc trưng của biểu đồ phụ tải được thống kê trong bảng 2.5.
Hình 2.2. Hiện trạng tiêu thu điện năng theo công tơ ba giá năm 2014
11 3687 861 23 2571 1245
12 2122 476 24 2263 371
Từ biểu đồ phụ tải ngày điển hình có thể xác định được các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải. Các kết quả tính toán các tham số đặc trưng của biểu đồ phụ tải được thống kê
Bảng 2.5. Các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải ngày điển hình
STT Thông số Đơn vị Số liệu
1 Công suất trung bình
- Tác dụng kW 3062
- Phản kháng kVAr 1014
- Tổng kVA 3225
STT Thông số Đơn vị
2 Công suất trung bình bình phương
- Tác dụng kW 3167
- Phản kháng kVAr 1155
3 Công suất tính toán
- Tác dụng kW 3275
- Phản kháng kVAr 1317
- Tổng kVA 3530
4 Các hệ số đặc trưng
- Hệ số hình dáng
+ Hệ số hình dáng theo P 1,034 + Hệ số hình dáng theo Q 1,140
- Hệ số điền kín 0,66
- Hệ số cực đại 1,51
- Hệ số công suất trung bình 0,95
- Hệ số sử dụng 0,57
- Hệ số mang tải 0,56
- Hệ số mang tải kinh tế 0,61
Theo kết quả tính toán ở bảng 2.5, nhận thấy:
1. Hệ số mang tải cao hơn hệ số mang tải kinh tế của máy biến áp.
2. Biểu đồ phụ tải không bằng phẳng, tại những giờ cao điểm vẫn còn xuất hiện phụ tải cực đại, do vậy việc tổ chức sản xuất chưa thật hợp lý.
3. Ở các trạm đặt có thiết bị bù công suất phản kháng tại thanh cái phía 6 kV nên hệ số công suất tương đối cao và cao hơn hệ số công suất quy chuẩn cos qc = 0,9.
2.1.3. Công suất tính toán của các trạm biến áp chính xác định theo phương pháp công suất đặt và hệ số yêu cầu
Phụ tải điện của trạm biến áp chính bao gồm động cơ cao áp 6 kV và các máy biến áp 6/(0,4) kV, phụ tải tính toán được xác định:
- Đối với động cơ cao áp:
Ptt = kyc Pđm; Qtt = Ptt.tg tb - Đối với máy biến áp 6/0,69(0,4) kV:
Ptt = kyc.Sđm.cos tb; Qtt = Ptt.tg tb
Công suất tính toán của các phụ tải đấu vào máy biến áp của trạm biến áp chính: ttnh
m
tt P
P .
1
Σ ; Qtt mQtt.nh
1
Công suất biểu kiến tính toán:
2 2
tt tt cd
tt k P Q
S
với kcđ = 0,85 - hệ số kể đến phụ tải cực đại của các nhóm không trùng nhau.
Bảng 2.6. Công suất tính toán của trạm biến áp chính
TT Thông số Trạm biến áp chính
1 Công suất tính toán 14873,5
2 Hệ số mang tải khi 2 máy làm việc 1,05
3 Hệ số công suất trung bình 0,80
Qua đó cho thấy nếu các xí nghiệp sử dụng hết năng lực của các máy móc dùng điện như kinh nghiệm vận hành ở các nước tiên tiến (hệ số yêu cầu được lấy theo kinh nghiệm của các nước này) thì ngay cả khi cho vận hành cả 2 máy biến áp cũng vẫn bị quá tải.
2.1.4 Đánh giá hiện trạng sử dụng trang thiết bị điện.
Công suất của các trang thiết bị điện của xí nghiệp mỏ được xem là tổng công suất định mức của các phụ tải 6 kV bao gồm các máy biến áp 6/0,4 kV và các động cơ cao áp.
Để đánh giá tình trạng sử dụng năng lực của các thiết bị điện có thể sử dụng hệ số tạm gọi là hệ số sử dụng năng lực ksdnl và được tính:
100 .
dm tt
sdnl S
k S (%)
Kết quả tính toán đối với các xí nghiệp mỏ được trình bày trong bảng 2.7.
Do lấy hệ số yêu cầu của các phụ tải theo kinh nghiệm của nước ngoài nên công suất tính toán đủ lớn, vì vậy cần có sự hiệu chỉnh tuỳ theo điều kiện thực tế sản xuất của các mỏ lộ thiên. Muốn vậy cần phải đưa vào hệ số hiệu chỉnh khc:
yc tt
tt
hc S
k S
.
trong đó:
Stt- công suất tiêu thụ thực tế xác định theo biểu đồ phụ tải;
Stt.yc- công suất tính toán theo phương pháp công suất đặt và hệ số yêu cầu với hệ số yêu cầu lấy theo kinh nghiệm của nước ngoài.
Khi đó hệ số sau hiệu chỉnh (kshc):
kshc = 1- khc
Từ đó công suất tính toán theo phương pháp hệ số yêu cầu được hiệu chỉnh bằng: Shc kshc.Stt.yc
Các giá trị khc và Stt, cũng như hệ số mang tải của máy biến áp theo công suất tính toán đó được hiệu chỉnh được trình bày trong bảng 2.7.
Bảng 2.7. Năng lực sử dụng trang thiết bị điện của mỏ
TT Thông số Số liệu
1 Tổng công suất định mức, Sđm của phụ
tải 6 kV, (kVA) 24929,4
2
Hệ số sử dụng năng lực ksdnl theo (%):
- Thực tế sử dụng 12,5
- Theo tính toán 59,4
3 Hệ số hiệu chỉnh: khc 0,24
4 Hệ số sau hiệu chỉnh: kshc=1-khc 0,76 4 Công suất tính toán Shc đó được hiệu
chỉnh, (kVA) 11354,3
5 Hệ số mang tải của máy biến áp khi 2
máy làm việc đồng thời kmt 0,90
Từ các kết quả dẫn ra ở bảng 2.7 cho thấy:
- Việc sử dụng năng lực trang thiết bị điện ở mỏ khảo sát thực tế chỉ mới đạt 12,5%.
- Khi lấy hệ số yêu cầu theo kinh nghiệm của nước ngoài thì năng lực của trang thiết bị điện ở các mỏ được khảo sát trung bình bằng 59,4%.
- Việc xác định phụ tải điện theo hệ số yêu cầu lấy theo kinh nghiệm của các nước là không phù hợp, vì vậy sau khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp này cần phải hiệu chỉnh và có thể lấy trung bình bằng kshc = 0,76.
- Việc sử dụng năng lực trang thiết bị theo công suất tính toán (đó được hiệu chỉnh) trung bình của mỏ bằng:
hc.
k n ksd.nl
1
Σ = 0,76.59,4 = 45 %
Rõ ràng việc sử dụng năng lực thiết bị thực tế chỉ đạt 12,5%, còn tính toán với điều kiện Việt Nam đạt chừng 45%. Như vậy một phần năng lực trang thiết bị chưa được sử dụng, một lượng vốn khá lớn đầu tư bị lãng phí.
Từ những việc so sánh và đánh giá ở trên rút ra những nhận xét sau đây:
1. Hiện tại mỏ đang vận hành một máy và các máy biến áp này vẫn đang vận hành non tải (kmt = 0,56).
2. Hệ số cực đại của mỏ tương đối lớn (1,51), chứng tỏ biểu đồ phụ tải không bằng phẳng, nên việc tổ chức sản xuất chưa thật hợp lý và tại những giờ cao điểm phụ tải của mỏ vẫn còn tương đối lớn.
3. Hệ số công suất trung bình cos tb của mỏ tương đối cao (0,95), do mỏ sử dụng thiết bị bù đặt ở thanh cái 6 kV .
4. Một lượng lớn vốn đầu tư bị lãng phí do năng lực trang thiết bị chưa được sử dụng triệt để (chỉ đạt 12,5%), trong khi đó nếu tính đến điều kiện của các mỏ Việt Nam phải là 45%.
5. Khi sử dụng triệt để năng lực trang thiết bị điện để phục vụ cho sản xuất có tính đến điều kiện của mỏ Việt Nam thì công suất của các máy biến áp đó được trang bị ở các trạm biến áp chính vẫn đảm bảo được yêu cầu.