Tiết kiệm năng lượng nhìn từ mọi phía Các giải pháp tiết kiệm điện năng đối với máy biến áp

Tiết kiệm năng lượng nhìn từ mọi phía Các giải pháp tiết kiệm điện năng đối với máy biến áp

TIẾT KIEM NANG LUONG

TIẾT Hiệp nine LƯỢNG niin TU mol PHA

CAC EIÁI PHÁP TIẾT KIỆM BIEN NANG

ĐÙI VỚI MÁY DIỮNÁP — >

May bién áp [[TIBR] là phần tử quan trợng trong hệ thống điện Điện năng tì nguồn đến hộ tiêu thụ thường phải biến đổi qua nhiều cấp điện ap C41 KW cong suat dat may phat dién cdr 1-9 kVA cong suat MBA Tén hao ky thuat trang hệthống truyền tải va phan phdi thutng chiém khoang 8 ~ Tai Viet Nam tén hao nay khoang 0 ~

Uiệc thiết hế chế tạo uận hành sử dụng [IIBf có ú nghĩa quan trong trong viéc tiét kiém dién Bai viét sau

đâu tóm lược các cơ hội tiết hiệm điện đối uới [TIBR

Step-Down Distribution Station

Hình 1 MBA trong hệ thống truyền tái điện

1 Không để MBA vận hành không tải và quá non tải

Trong quá trình truyền tải năng lượng MBA (hình 1) có hai loại tổn hao công suất:

e _ Tổn hao sắt( A7 ) là tổn hao do dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong mạch từ Khi MBA không tải

ta xác định được tổn hao không tải:

2 Ff: 3

P= AP = Pip B Go” G

trong d6 p,,, (W/kg) I suat t6n hao d tan s6 50 Hz, B (Tesla) 1a mật độ từ cảm trong lõi thép, G (kg) là khối lượng lõi thép

e Tổn hao đồng ( A?,) là tổn hao phát nhiệt trên dây quấn tỷ lệ với bình phương của dòng điện bằng tổn

hao ngắn mạch

p= AP,= Rly + Rly

Trong đó I, I, là dòng điện sơ cấp và thứ cấp, R,, R, là điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp

Gọi P„„ công suất định mức của MBA là công suất đâu ra P; và P, là công suất vào ta xác định được T\ là

hiệu suất của MBA:

TIET KIEM NANG LUONG

P, = P,+AP,.+AP,

n = P Pte

Pig PEP,

A BP ain BS in OS® my

BP, +B2P, +P, BS y, COS 4, + BP, +P,

My 4 p2p = _ [he

Nhận xét: Hiệu suất của MBA sẽ cực đại

bằng tổn hao đồng, khi đó hệ số tải Ö = Pp = 0,45 - 0,7

Gidm tổn hao công suất trong MBA sẽ tiết kiệm

năng lượng một cách đáng kể MBA thường có hiệu

suất cao, những máy có công suất lớn (hàng trăm MVA)

hiệu suất đạt tới 99,8%

Trên đồ thị hiệu suất hình | ta thay khong dé MBA

vận hành không tải hoặc quá non tải vì khi đồ hiệu

suất và hệ số công suất coso rất thấp

n

Hinh 1 Hiệu suất MBA

Phân tích tổn thất điện năng trong hệ thống điện

cho trong bang sau đây ta nhận thấy hệ thống phân phối

hạ áp chị tới 64,4% trong tổng tổn hao kỹ thuật vì

thế cần đặc biệt chú ý đến mạng phân phối hạ áp bằng

cách chọn tiết diện dây dẫn, dung lượng MBA một cách

hợp lý, đặt tụ bù trên thanh cái hạ áp

Phân tích tổn thất điện năng trong HTĐ

a Tén that dién nang %

Mạng có điện áp Đường dây | Máy biến áp | Tổng % — Ze =

U>110kV 13,3 12,4 25.7

U=0,1 + 10kV 47,8 16,6 64.4

Tổng cộng 68,0 32,0 100

2 Thiết kế chế tạo MBA có hiệu suất cao

Để giảm tổn hao sắt lõi thép của các MBA hiện

đại (hình 2) được chế tạo từ lá tôn silic 0,26-0,5 mm cán

nguội Để giảm tổn hao các lá được ghép xiên (hình

2B | Bese

Hình 3 Mạch từ ghép xiên Các MBA tiêu chuẩn được thiết kế với tổng chỉ phí

vật liệu tác dụng và chi phí vận hành nhỏ nhất Để giảm tổn hao trong MBA có thể chế tạo mạch từ có tiết diện

lớn hơn, do đó từ cảm B trong mạch từ và tổn hao không

tải (tổn hao sắt) sẽ nhỏ hơn so với MBA tiêu chuẩn Tiết

diện dây quấn của MBA hiệu suất cao cũng lớn hơn do đó

tổn hao đồng nhỏ hơn tổn hao đồng của MBA tiêu chuẩn

Giá thành của MBA hiệu suất cao lớn hơn giá thành MBA tiêu chuẩn, tuy nhiên lợi ích của việc giảm chỉ phí vận hành do tổn hao công suất giảm sẽ bù lại

Thiết kế MBA có tổn hao không tải nhỏ bằng cách

sử dụng tôn silic chất lượng cao, sử dụng công nghệ cắt tôn

và xử lí tôn sau gia công Ngày nay do tiến bộ khoa học vật

liệu, thép silic có tổn hao thấp, tổn hao không tải chỉ còn

(0,1 + 0,4%)S,,, Lõi thép bằng vật liệu từ vô định hình có tổn hao giảm 10 lần so với lá thép kỹ thuật điện thông dụng

đang được nghiên cứu phát triển

Để thấy rõ lợi ích của việc sử dụng MBA hiệu suất cao ta tiến hành so sánh tổn hao, tổn thất hàng năm và

chỉ phí vòng đời sau 15 năm của MBA tiêu chuẩn và

t cao có S„„ = 750 kVA, thời gian vận hành 6000 giờ tải với 75% và 2760 giờ không tải Giả thiết giá 1 kWh = 1000 đ

TIẾT KIEM NANG LUONG

Ta nhận thấy MBA hiệu suất cao có hiệu quả so với MBA tiêu chuẩn sau 15 năm sử dụng là: 860,5 - 651,5

= 209 triệu đồng

Các thông số vận hành MBA tiêu chuẩn MBA hiệu suất cao

Tổn hao không tải P, (kW) 1,647 1,018

Ton hao đồng Pd (kW) 5,348 3,808

Điện năng tổn hao không tải (KWh) 1,645.8760 = 1.4410 1,018.8760 = 8918

Điện năng tổn hao đông | nam (kWh) 5,348.6000 = 32.088 3,808.6000 = 22.848

Tổng điện năng tổn hao I năm (kWh) | 46.498 31.766

163

Nên cắt MBA ra khỏi hệ thống khi không tải

Cũng MBA ở ví dụ trên, một ngày đêm chỉ sử

dụng điện 8h nếu không cắt điện MBA thì tổn hao

nang lượng không tải AA = 0,930.24 = 22,32 kWh Nếu

khi không dùng, cắt điện MBA thì tổn hao năng lượng

khong ti AA = 0,930.8 = 7,44 kWh Tiết kiệm 14,88

kWh bing 66,7%

1 Nén dit MBA phan phdi ở trung tâm tải để

giảm tổn thất công suất và tổn hao điện áp trên

đường dây

Trạm biến áp hạ áp nên đặt gần thiết bị động lực Tổn

thất điện năng và tổn thất điện áp ở mạng hạ áp lớn hơn

mạng cao áp Nếu đặt trạm biến áp hạ áp tại trung tâm phụ

tải sẽ giảm tổn hao công suất trên đường dây

4 Trong lưới truyền tải nên sử dụng MBA tự ngẫu

Trong MBA tự ngẫu dây quấn sơ cấp và thứ cấp

w„,w, có phần BE chung, tiết kiệm dây quấn đồng thời

khi sử dụng tổn hao trong MBA nhỏ hơn

Người ta đã tính được, khối lượng vật liệu tác dụng

khi sử dụng MBA tự ngẫu, so với khối lượng vật liệu tác

dụng MBA hai dây quấn cùng kích cỡ được tính theo

biểu thức: 7 3⁄4

-U

Tương ứng tổn hao trong MBA cũng giảm đi

3⁄4

APuy = ar Bate =U, )

U,

Trong đó G,.„ P„„ là khối lư ợng vật liệu tác

dụng và tổn hao khi mang tải của MBA tự ngẫu; G, P

là khối lượng vật liệu tác dụng và tổn hao khi mang tải

của MBA 2 dây quấn

Ta nhận thấy tỉ số biến đổi k của MBA càng gần

1 thì sử dụng MBA tự ngẫu càng tiết kiệm

5 Lựa chọn số MBA làm việc song song

Để đảm bảo an toàn và liên tục cung cấp điện

MBA thường làm việc song song Các điểu kiện làm việc song song là:

© _ Cùng tổ nối dây, nghĩa là cùng số gid

© _ Cùng cấp điện áp và tỷ số biến đổi

e _ Cùng điện áp ngấn mạch vì hệ số tải của MBA

làm việc song song tỷ lệ nghịch với điện áp ngắn mạch Các điều kiện này nhằm đảm bảo không có dòng

điện chạy quẩn giữa các MBA gây tổn hao công suất

'Ví dụ 3: Ba máy biến áp làm việc song song, thông

số mỗi may: S,, = 100 kVA, P, = 400W, P, = 1600W Hỏi khi phụ tải 80 kVA thì cho mấy máy làm việc sẽ có

tổng tổn hao nhỏ nhất ?

Giải + Cho 1 máy làm việc, tổn hao tổng (P, + P,):

80

400 + 1600| ——

[in] = 400 +1024 = 1424W

+ Cho 2 máy làm việc, tổn hao tổng (P, + P,):

80/2)"

2.400 + 1600] —— | = 800 +512 = 1312W

100

+ Cho 3 may lam viéc, t6n hao tong (P,, + P,):

80/3 1.400 + 1600] —— | = 1200 +341 = 1541W

100

Cho 2 MBA làm việc song song là kinh tế nhất, tổn

hao công suất là 1312W

6 Không đặt các thiết bị phụ trợ khi chưa cân thiết

Khi sử dụng ổn áp, kháng điện để loại bỏ điều hòa bậc cao và cân pha, chúng đều tiêu thụ công suất vì vậy khi thật cần thiết mới sử dụng các thiết bị này

PGS Lê Văn Doanh ĐHBK