Chương 1. Tính toán phụ tải và bù công suất phản kháng Hệ số công suất cosφ của toàn tòa nhà là: P tt 1100 , 70 Cosφ= == = 0,91 S tt 1210 ,20 1.2 Tính toán bù công suất phản kháng Ý nghĩa chọn bù công suất phản kháng Hệ số công suất cos𝜑 là một trong những chỉ tiêu để đánh giá xem tải có dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cos𝜑 là chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản suất và phân phối và sử dụng điện năng. Việc bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả là nâng cao được hệ số cos𝜑, việc nâng cao hệ số cos𝜑 sẽ đưa đến hiệu quả sau: + Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện.
+ Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện. + Nâng cao khả năng truyền tải điện của mạng điện. + Tăng khả năng phát của các máy phát điện. + Giảm kích cỡ dây.
Chọn vị trí bù và thiết bị bù Chọn Tụ bù điện : làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó,có thể sinh ra CSPK cung cấp cho mạng điện. * Ưu điểm : + Công suất bé, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành. + Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ theo sự phát triển của tải. + Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.
* Nhược điểm : + Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức. + Khi đóng tụ vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành. + Sử dụng tụ điện ở các hộ tiêu thụ CSPK vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr). Tính toán phụ tải và bù công suất phản kháng * Vị trí đặt thiết bị bù + Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp trạm biến áp * Các phương pháp bù CSPK bằng tụ bù Có hai phương thức bù tụ chính là : - Bù tĩnh ( bù nền) : bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi.
+ Việc điều khiển có thể thực hiện bằng: ● Bằng tay: dùng CB hoặc LBS ( load – break switch ) ● Bán tự động: dùng contactor ● Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải. + Ưu điểm : đơn giản và giá thành không cao. + Nhược điểm : khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát.
=> Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi. Bù động ( sử dụng bộ tụ bù tự động) :sử dụng các bộ tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn. + Ưu điểm : không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mong muốn. + Nhược điểm : chi phí lớn hơn so với bù tĩnh.
=> Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. Nhận xét: Vì hệ số công suất cosφ của toàn tòa nhà = 0,91 nên ta không tiến hành bù công suất phản kháng. Lựa chọn phương án cấp nguồn và trạm biến áp CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP NGUỒN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Lựa chọn phương án cấp nguồn Trạm biến áp cần phải đặt ở trung tâm phụ tải, tuy nhiên không phải bao giờ cũng làm được điều đó, vì lý do kiến trúc, thẩm mỹ điều kiện môi trường. Đối với chung cư cao tầng (gồm 23 tầng) với phụ tải cao được thiết kế, việc đặt máy biến áp ở bên ngoài đôi khi còn gây tốn kém,bởi vậy ta chọn vị trí đặt máy ở bên trong và ở tầng 1, cách ly với các hộ dân.
Trạm biến áp cũng có thể đặt ở tầng hầm bên trong hoặc bên ngoài chung cư. Phương án đặt trạm biến áp ở tầng hầm gần đây được áp dụng nhiều, tuy nhiên ở đây cần đặc biệt lưu ý đến hệ thống thông thoáng và điều kiện làm mát của trạm. Nhìn chung, để chọn vị trí lắp đặt tối ưu cần giải bài toán kinh tế- kỹ thuật, trong đó cần xét đến tất cả các yếu tố liên quan. Cho phép đặt trạm biến áp trong khu chung cư nhưng phải được cách âm tốt và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn IEC về mức ồn cho phép trong công trình công cộng.
Trạm biến áp phải có tường ngăn cháy cách ly với các phòng ngay sát và có nối ra trực tiếp, trong trạm biến áp có thể đặt máy biến áp có hệ thống làm mát bất kì. Chọn vị trí đặt trạm biến áp là ở tầng hầm bên trong chung cư, vì những lý do sau: + Tiết kiệm được một diện tích đất nhỏ + Làm tăng tính an toàn cung cấp điện + Tránh được các yếu tố bất lợi do thời tiết gây ra + Dễ dàng điều khiển và vận hành khi gặp sự cố. Đối với máy phát, ta đặt ở tầng hầm , dùng khi có sự cố cháy.2 Tính toán lựa chọn thông số máy biến áp và máy phát 2. Chọn số lượng máy biến áp Trạm biến áp là một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống điện .Trạm biến áp dùng để biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác .Số lượng và vị trí lắp đặt trạm biến áp và phương thức vận hành TBA có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế , kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện.
Vì vậy việc lựa chọn số lượng MBA luôn gắn liền với lựa chọn phương thức vận hành lựa chọn máy biến áp tốt nhất cần dựa trên 2 yếu tố cơ bản sau: 12 Chương 2. Lựa chọn phương án cấp nguồn và trạm biến áp + An toàn liên tục cung cấp điện + Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất Phụ tải của chung cư cao tầng được coi là phụ tải loại 2, suất thiệt hại do mất điện gth=8000 (đ/kWh). Chọn công suất máy biến áp Cung cấp điện cho một chung cư cao tầng thuộc loại hộ phụ tải loại 2 thông thường là dùng 2 máy biến áp vận hành kinh tế là hợp lí nhưng với điều kiện: + Phải chọn máy biến áp đáp ứng được nhu cầu phụ tải trong tương lai. + Trong chu kì cần phải vận hành kinh tế để thay thế 1 máy cho 2 máy khi non tải hoặc khi có sự cố.
+ Đảm bảo vận hành liên tục: khi có sự cố thì 1 máy có thể chịu công suất phụ tải động lực của chung cư. Điều kiện chọn máy biến áp: - Trong điều kiện làm việc bình thường: SđmB ≥ Stt (2.1) - Trong điều kiện 1MBA bị sự cố( đối với trạm có 2 MBA trở lên): S tt SđmB ≥ = (2.2) k qt Với kqt =1,4 (1,4 là hệ số quá tải có trị số phụ thuộc thời gian quá tải. Lấy hệ số quả tải 1,4 chỉ đúng trong trường hợp trạm đặt 2 máy nhưng bị sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quả tải 1,4 trong 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 h và hệ số tải trước khi quá tải không quá 0,75 và áp dụng cho các máy sản xuất nội địa hoặc đã được nhiệt đới hóa. Nếu dùng máy nhập ngoại phải đưa thêm hệ số hiệu chỉnh).
Công suất tính toán của tòa nhà: Stt= 1210,2 (kVA) 1210 ,2 => SđmB ≥ = 864,43 (kVA) 1,4 Căn cứ vào kết quả của phụ tải tổng ta có thể đưa ra 2 phương pháp để chọn công suất của máy biến áp cho TBA 22/0,4kV là : - Phương án 1: Chọn 1 MBA có công suất 1250 (kVA) - Phương án 2: Chọn 2 MBA có công suất 1000 (kVA) Bảng 2.1: Giá và thông số máy biến áp phân phối Đông Anh chế tạo. Lựa chọn phương án cấp nguồn và trạm biến áp Công suất định Tổn hao không Tổn hao có Điện áp ngắn Dòng điện Giá thành 1 mức, kVA tải tải mạch không tải máy ΔP0; kW ΔPn; kW Un,; % I0; % (1000đ) 1×1250 1,72 12,91 5,5 1,2 452.000 Dưới góc độ kỹ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện. Phương án 2, khi có sự cố ở một trong hai máy thì máy còn lại sẽ phải gánh hộ một phần phụ tải, còn ở phương án 1, khi MBA có sự cố thì sẽ dừng cấp điện hoàn toàn. Để đảm bảo sự tương đồng về kỹ thuật của các phương án, cần xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xẩy ra ở một trong các máy biến áp.
♦ Phương án 1: Một MBA có công suất 1250 (kVA) Thiệt hại do mất điện: (do phương án này dùng 1 MBA nên S th= Stt với Sth là công suất thiệt hại do mất điện) Y1=Sth1.106 (đ) Trong đó: - tf= 22h: là thời gian mất điện trung bình năm - gth= 8000đ/ kWh: là suất thiệt hại do mất điện Tổn thất điện năng trong các MBA là: ∆ Pn Stt 2 ∆ A = nBA.¿)2 = 42318,753 (kWh) Với t là thời gian vận hành thực tế của MBA. Bình thường MBA được đóng điện suốt 1 năm nên lấy t= 8760h τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất.8760= 1968h (TM = 3500, tra bảng 9.plA [6]) Chi phí tổn thất điện năng: lấy ∆ c= giá mua điện là 1800(đ) 14 Chương 2. Lựa chọn phương án cấp nguồn và trạm biến áp C1=∆ c.106 (đ) Tổng chi phí thiệt hại: CΣ1 = Y1+ C1= 193,826.106 (đ) ♦ Phương án 2: Hai MBA mỗi máy có công suất 1000 (kVA) Để đảm bảo MBA không quá tải quá 40% so với giá trị định mức khi có sự cố ở 1 trong 2 MBA cần cắt bớt lượng công suất: Sth2 = Stt −1,4.1000 = −189,8 (kVA) < 0 Sth2 < 0, đảm bảo cấp điện liên tục cho tòa nhà, Thiệt hại do mất điện Y 2 = 0 Tổn thất điện năng trong các MBA: ∆ Pn Stt 2 ΔA2 = nBA.( ¿ 2 750 = 41197,331 (kWh) Chi phí tổn thất điện năng: C2=∆ c.106 (đ) Tổng chi phí thiệt hại: CΣ2= Y2+ C2 = 0+ 74,155.2: Tổng hợp kết quả 2 phương án lựa chọn MBA Phương án 1 Phương án 2 Tham số (1.