X HT j dd dd dd
4.2.2.Lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp
Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện có nối với chúng đều chịu tác dụng của sóng sét từ đường dây đến. Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị và mạch điện bị cắt ra. Vì vậy để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ (cách điện của máy biến áp và các thiết bị khác đặt trong trạm).
Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp là chống sét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) và khe hở phóng điện.
Chống sét van (CSV) gồm có hai phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở làm việc. Khe điện của chống sét van là một chuỗi các khe hở có nhiệm vụ như đã xét ở trên. Điện trở làm việc hở phóng là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế trị số dòng điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) quá chống sét van khi sóng quá điện áp chọc thủng các khe hở phóng điện. Cần phải hạn chế dòng này để dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện sau khi chống sét van làm việc. Chất vilit thoả mãn hai yêu cầu trái ngược nhau: cần phải có trị số lớn để hạn chế dòng kế tục và lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư, vì điện áp dư lớn khó bảo vệ được cách điện.
Chống sét ống (CSO) có sơ đồ nguyên lý cấu tạo bao gồm hai khe hở phóng điện. Trong đó khe hởS1được đặt trong ống làm vật liệu sinh khí như fibrôbakêlit vinipơlát. Khi có sóng quá điện áp S1,S2 đều phóng điện. Dưới tác dụng của hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng tới hàng chục ata và thổi tắt hồ quang.
Khả năng dập hồ quang của chống sét ống rất hạn chế. Ứng với mỗi trị số dòng điện giới hạn nhất định, nếu dòng điện lớn, hồ quang không bị dập tắt gây ngắn mạch tạm thời làm cho rơle có thể cắt mạch điện.
Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho các đường dây không treo đường dây chống sét cũng như làm phần tử phụ trong các sơ đồ về trạm biến áp.
Để bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào TBA được thực hiện bằng cách đặt chống sét van và các biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm. Sơ đồ bảo vệ chống sóng quá điện áp như sau:
Hình 4.4 : Sơ đồ bảo vệ chống sóng quá điện áp
4.3. NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT cos φ
4.3.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ
Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Khi cosφ được nâng nên, ta sẽ có những hiệu quả sau: - Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện
ΔP = ) ( ) ( 2 2 2 2 2 2 2 Q P P P R U Q R U P R U Q P + = + =∆ +∆
Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất ΔP(Q) do Q gây ra.
- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện
ΔU = ) ( ) (P U Q U U QX U PR U QX PR+ = + =∆ +∆
Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất điện áp ΔU(Q) do Q gây ra.
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng.
I = UQ Q P 3 2 2 +
Ngoài ra, việc nâng cao hệ số cosφ còn làm giảm được chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát v.v..
4.3.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ
- Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên
+ Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất
+ Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn
+ Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải + Hạn chế động cơ chạy không tải
+ Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ + Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
+ Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
- Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp bù
4.3.3. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp bù
- Xác định dung lượng bù
Xác định dung lượng bù là đi tính giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng hệ số công suất cosφ của xí nghiệp lên giá trị 0,95. Ta tính với từng thanh cái hạ áp sau MBA.
+ Thanh cái sau MBA1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P1 = PpxN + PpxG + PpxU + PpxY + PpxÊ +PpxO
= 45,91 + 46,92 + 46,53 + 45,11 + 27,54 + 43,48 = 255,49 (kW) Q1 = QpxN + QpxG + QpxU + QpxY + QpxÊ +QpxO
tg φ1 = 0 1 1 1 0,843 40 49 , 255 31 , 215 = ⇒ = = ϕ P Q
Dung lượng công suất cần bù tại thanh cái được xác định theo công thức Qbù = P.( tg φ1 - tg φ2).α
trong đó: P là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện, kW
φ1 góc ứng với hệ số công suất trung bình (cosφ1) trước khi bù φ2 góc ứng với hệ số công suất (cosφ2) muốn đạt được sau khi bù
cosφ2 = 0,95 ⇒
tg φ2= 0,329
α = 0,9÷1 hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những phương pháp không đòi hỏi thiết bị bù
⇒
Qbù1 = 255,49.(0,843 – 0,329).1 = 131,32 (kVAR) + Thanh cái sau MBA2
P2 = PpxV + PpxĂ + PpxƠ + PpxT + PpxH +PpxƯ
= 32,58 + 26,52 + 52,39 + 36,34 + 38,52 + 41,89 = 228,54 (kW)
Q2 = QpxV + QpxĂ + QpxƠ + QpxT + QpxH +QpxƯ
= 28,68 + 19,67 + 47,4 + 32,9 + 30,33 + 36,78 = 195,76 (kVAR) tg φ3 = 0 3 2 2 0,857 41 54 , 228 76 , 195 = ⇒ = = ϕ P Q
Dung lượng công suất cần bù tại thanh cái được xác định theo công thức Qbù2 = P.( tg φ3- tg φ2).α = 228,54.( 0,857 – 0,329).1 = 120,67 (kVAR) - Chọn tụ bù
Tra bảng PL IV.13 [trang 289 ; 2], ta chọn tụ bù cosφ do Liên Xô chế tạo
Loại Công suất
danh định, kVAR Điện dung danh định, μF Kiểu chế
tạo Chiều cao
KC2-0,38- 40-3Y1
40 884 3 pha 787 60
Dung lượng do tụ điện sinh ra được tính theo biểu thức:
Qtd = 2π
f U2C = 0,314U2C
trong đó U là điện áp đặt lên cực của tụ điện, kV
C là điện dung của tụ điện, µF
Qtd = 0,314. 0,42.884 = 44,41 [kVAr]
+ Với thanh cái sau MBA1, ta dùng 3 bộ tụ có thông số trên, đấu song song Qbù = 3.44,41 = 133,23 (kVAR)
Điện trở phóng điện là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rpd = 15.106. Q
Up2
trong đó Q là dung lượng của tụ điện, kVAR Up là điện áp pha của mạng, kV
⇒ Rpd = 15.106. Rpd = 15.106. 5449 23 , 133 22 , 0 2 = (Ω)
Người ta thường dùng bóng đèn dây tóc công suất khoảng 15 ÷ 40 W để làm điện trở phóng điện cho tụ điện. Dùng bóng đèn có ưu điểm ở chỗ khi điện áp dư của tụ điện phóng hết thì đèn tắt, do đó dễ theo dõi nhưng cần chú ý kiểm tra tránh trường hợp đèn hỏng không chỉ thị được.
Dùng bóng đèn 220 V – 25 W làm điện trở phóng điện, điện trở là:
R = 1936 25 2202 2 = = P U (Ω) Số bóng đèn cần dùng n = 82 , 2 1936 5449= bóng
Như vậy, cần dùng 3 bóng đèn 220V – 25W, mỗi pha 1 bóng làm điện trở phóng điện cho bộ tụ điện.
+ Với thanh cái sau MBA2 có Qbù2 = 120,67 kVAR ≈ Qbù1 nên ta chọn tụ bù và bóng đèn làm điện trở phóng điện giống như thanh cái sau MBA.
Khác với tụ điện áp cao (loại tụ một pha) được ghép lại thành hình tam giác, có cầu chì bảo vệ riêng cho từng pha, tụ điện áp thấp 380V mà ta sử dụng là loại tụ ba pha, ba phần tử của nó được ghép lại thành hình tam giác. Sơ đồ điều chỉnh của nó bao gồm: cầu dao đóng mở, máy biến dòng, aptomat, bóng đèn sợi đốt có công suất 25W làm điện trở phóng điện cho tụ điện. Điện trở phóng điện của tụ điện phải thỏa mãn hai yêu cầu sau :
+ Giảm nhanh điện áp dư trên tụ điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp trên tụ điện phải giảm xuống dưới 65V. + Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất tác dụng trên điện trở phóng điện so với dung lượng của tụ điện không vượt quá 1W/kVAR.
Các bóng đèn làm điện trở phóng điện phải mắc dưới thiết bị đóng cắt để có thể sẵn sàng làm việc ngay khi tụ được cắt ra khỏi mạng. Các bóng đèn này có thể được nối theo hình sao hoặc tam giác. Cách nối tam giác có ưu điểm hơn vì khi một pha của điện trở phóng điện bị đứt thì ba pha của tụ điện vẫn có thể phóng qua hai pha còn lại của điện trở
0,4 kV 1 2 3 4
Hình 4.5 : Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp thấp
1 aptomat 2 biến dòng
3 bóng đèn sợi đốt 4 tụ bù
KẾT LUẬN
Sau thời gian thực hiện, đồ án của em đã cơ bản hoàn thành với các nội dung sau :
- Tổng quan về các mạng và hệ thống điện.
- Đưa ra được phương án cung cấp điện phù hợp cho từng phân xưởng trong xí nghiệp dựa trên cơ sở tính toán phụ tải và so sánh theo chỉ tiêu kỹ thuật.
- Lựa chọn các thiết bị phân phối và bảo vệ đường điện cho xí nghiệp. - Thiết kế chống sét và nối đất an toàn cho toàn bộ hệ thống điện. Những mặt hạn chế:
Đồ án chưa so sánh chi phí thực hiện giữa các phương án và chưa hạch toán giá thành của thiết bị.
Trong quá trình làm, em đã cố gắng vận dụng tất cả kiến thức đã học vào bài làm của mình, đồng thời em luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của cô Vũ Thị Thu. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để bài làm của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thụ
Tài liệu tham khảo:
[1]. Cung cấp điện - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 1998
[2]. Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 1997 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[3]. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và Nhà cao tầng. Nguyễn Công Hiền