Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trình là xác định chính xác nhu cầu điện của công trình đó, tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời có tính toán đến đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA, dây dẫn, thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ. Việc xác định không chính xác công suất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phí trong đầu tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện không đảm bảo làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nổ và quá tải khi phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế. Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như: Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình. Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng. Theo công suất trung bình và hệ số cực đại Theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Theo lượng điện năng trên một dơn vị diện tích. Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữ liệu cho trước. Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp dựa trên dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ. Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau. Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải. Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiến hành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu. Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thời tiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổn thất điện năng …). Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểu kiến S(kVA), công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng (kVar), và dòng điện I (A). Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho người vận hành, sửa chữa. Các bước chính trong thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp: a. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng. b. Xác định phương án về nguồn điện c. Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện. d. Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ. e. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn. f. Thiết kế hệ thống chống sét. g. Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công
Trang 1CHƯƠNG VII NÂNG CAO HỆ SỐ VA CHỌN PHƯƠNG ÁN BÙ
I Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ :
Từ tam giác công suất ta có các quan hệ sau:
Từ các biểu thức quan hệ trên ta thấy khi P không thay đổi,
nếu mạng điện được bù công suất phản kháng thì lượng Q truyền tải trên đương dây giảm xuống thì kết quả là hệ số tăng lên
1 Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện:
Tổn thất trên đường dây được tính theo công thức sau:
Ta thấy khi giảm Q truyền tải trên đường dây,ta giảm được thành phần tổn thất công suất do Q gây ra
2 Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện:
Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:
Ta thấy khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được tổn thất điện áp do Q
gây ra
3 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 là nó phụ thuộc vào dòng điện làm việc cho phép của chúng dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính theo công thức sau:
Biểu thức trên chứng tỏ cho ta thấy rằng với một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp ta có thể tăng khả năng truyền tải của công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi Vì vậy khi giữ
nguyên đường dây và máy biến áp, nếu của mạng điện tăng lên tức là giảm được lượng Q
truyền tải thì khả năng truyền tải của chúng được tăng lên
Việc nâng cao hệ số công suất còn đưa đến hiệu quả làm giảm chi phí kim loại màu
góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát
II CHỌN THIẾT BỊ BÙ:
Trang 2ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG VIỆT ANH
- Thay thế các máy biến áp non tải bằng các máy biến áp có công suất nhỏ hơn
- Hạn chế tối đa việc sử dụng các thiết bị non tải
2 Bù nhân tạo
a Tụ bù:
Là loại thiết bị điện tĩnh làm việc với dòng diện vượt trước điện áp do đó nó sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng điện
Ưu điểm của tụ bù:
-Tổn thất công suất bé
-Lắp đặt và bảo quản và vận hành dễ dàng
-Hiệu suất sử dụng cao
-Không đòi hỏi vốn đầu tư cao
Nhược điểm:
-Kém chắc chắn,dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoạch điện áp vượt quá trị số định mức
-Có dóng điện xung và điện áp dư gây nguy hiểm cho người vận hành
Ứng dụng:
-Tụ điện được sử dụng rộng rãi ở các xí nghiệp trung bình và nhỏ, đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm
b Máy bù đồng bộ:
Là loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải
Ưu điểm:
-Kích thước gọn nhẹ
-Ngoài việc bù công suất phản kháng còn là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp
-Giá thành rẻ hơn động cơ dồng bộ
Nhược điểm:
-Bảo quản và vận hành khó khăn
-Máy thường phải chế tạo ở công suất lớn
Ứng dụng:
-Thường được ứng dụng ở những xí nghiệp đòi hỏi dung lượng bù lớn
III CHỌN PHƯƠNG ÁN BÙ VÀ TÍNH BÙ CHO PHÂN XƯỞNG
1. Bù tập trung:
Thiết bị bù được đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thơi gian tải hoạt động
Trang 3
Ưu điểm:
- Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp, do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết
- Làm giảm vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng cho hệ thống
Nhược điểm:
- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào các tụ phân phối chính của mạng hạ thế
- Kích thước dây dẫn, công suất tổn hao không được cải thiện với chế độ bù tập trung
2. Bù nhóm:
Là các thiết bị bù được bù váo tủ phân phối khu vực của các nhóm thiết bị
Ưu điểm:
Trang 4ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG VIỆT ANH
Nhược điểm:
- Dòng điện tiếp tục đi vào các tuyến dây xuất phát từ tủ động lực
- Kích thước dây dẫn và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên vẫn chưa cải thiện được chế độ bù nhóm
- Khi có sự thay đổi đáng kể của tải luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá áp
3.Bù riêng lẻ:
Thiết bị bù được mắc trực tiếp vào mối nối dây của các thiết bị dùng điện có tính cảm Bù riêng lẻ được xét đến khi công suất của động cơ là đáng kể so với công suất của mạng điện
Ưu điểm:
- Giảm công suất phản kháng của thiết bị điện gây ra
- Giảm công suất biểu kiến yêu cầu
- Giảm kích thước dây dẫn đối với tất cả các dây dẫn
- Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn không còn tồn tại trong mạng điện
IV XÁC DỊNH DUNG LƯỢNG BÙ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN BÙ CHO PHÂN XƯỞNG
1. Chọn phương án bù:
Từ việc tính toán phụ tải cho phân xưởng ta thấy đây là một phân xưởng cơ khí có mật độ phụ tải thuộc loại trung bình và đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm Nên ta quyết định chọn phương án bù cho phân xương bằng phương án bù tập trung tại thanh cái của tủ phân phối
Trang 5
2. Xác định dung lượng bù cho phân xưởng:
Ta có:
Ta thấy đối với mạng điện sinh hoạt cũng như mạng điện công nghiệp thường thì
=0,8 0,95
Ở đây ta thấy còn thấp hơn quy định nên ta quyết định bù cho phân xưởng có
Dung lượng bù được tính theo công thức sau:
Trong đó:
là công suất của toàn phân xưởng
hệ số công suất trước khi bù
hệ số công suất sau khi bù
Để nâng cao hệ số công suất của phân xưởng từ 0.75 lên 0.95 ta cần bù cho phân xưởng một lượng Qbù là:
= 478