Đồ án thiết kế hệ thống tự động hóa tên đề tài thiết kế hệ thống bù cos phi trong điều khiển công suất

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG HÓA

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ COS PHI
TRONG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

Giáo viên : Vũ Duy Thuận
Lớp
: D14THDK&TDH
Họ Và Tên : Phạm Anh Dũng
MSV
: 19810000350

HÀ NỘI - 2022


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................3
CHƯƠNG 1: TM HIU V CC H THNG B COS  TRONG CÔNG
NGHIP.............................................................................................4
1.1 Khái niệm về hệ số cos:..................................................4
1.2 Ảnh hưởng của hệ số cos đối với các tham số kỹ thuật
của mạng điện:.............................................................................4
1.2.1 Làm tăng tổn thất cơng suất và tăng đốt nóng dây
dẫn............................................................................................5
1.2.2 Tăng tiết diện dây dẫn...............................................5
1.2.3 Không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp:.....5
1.2.4 Giảm chất lượng điện:................................................6

1.3 Phương pháp nâng cao hệ số công suất:..........................6
1.3.1 Các giải pháp tổ chức –kĩ thuật..................................6
1.3.2 Các giải pháp kĩ thuật:...............................................6
1.3.3 Xác định công suất của các thiết bị bù......................6
1.3.4 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng ...........6
1.4 Các hệ thống bù cos trong công nghiệp:........................7
1.4.1 Tụ bù ngang...............................................................7
1.4.2 Kháng bù ngang:........................................................8
1.4.3 Tụ bù dọc:..................................................................9
1.4.4 Tụ bù nền.................................................................11
CHƯƠNG 2: XÂY DeNG PHƯƠNG N B Vf TgNH CHhN CC THIiT
Bj LIÊN QUAN.................................................................................14
2.1 Xây dựng phương án bù.................................................14
2.1.1 Xây dựng bài toán....................................................14
2.1.2 Các phương án bù cos:.............................................14
2.2 Tính chọn các thiết bị bù................................................16
CHƯƠNG 3: XÂY DeNG H THNG B COSTe ĐỘNG...................25
KiT LUẬN.......................................................................................37


L Ờ
I NĨI ĐẦẦU
Cùng với q trình phát triển kinh tế và xã hội của đất nước , nghành điện
luôn phải đi trước một bước trong công cuộc công nghiệp hóa. Các nhà máy xí
nghiệp , các khu cơng nghiệp ngày càng phát triển nhanh chóng địi hỏi tiêu thụ
cơng suất phản kháng càng tăng, điều này làm giảm hệ số cos . Do đó hệ số cơng
suất cos có giá trị nhỏ điều này ảnh hưởng rất lớn đến các tham số kinh tế kỹ thuật
của mạng điện như : giảm chất lượng điện áp, tăng tổn thất công suất và tăng đốt
nóng dây dẫn, tăng tiết diện dây dẫn hạn chế khả năng truyền tải công suất tác dụng,
không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp, giảm chất lượng điện, tăng giá

thành điện năng.

Vấn đề bù cos là giải pháp giảm tổn thất điện năng rất được coi trọng ở các
nước tiên tiến.giải pháp này được quan tâm ngay từ khâu thiết kế, lựa chọn thiết bị
và dây truyền công nghệ sản xuất trong công nghiệp.
Với đề tài “Thiết kế hê 0th1ng đi5u khi7n b9 cos  trong đi5u khi7n công
suất

”, em đã cố gắng tìm kiếm, học hỏi, tính tốn và tổng hợp để hoàn thành một

cách tốt nhất đề tài. Song do kiến thức cịn hạn chế nên bài làm của em khơng thể
tránh khỏi những thiếu sót, do vậy, em mong nhận được sự đóng góp ý của
thầy(cơ), để em có thể hồn thành đề tài của mình.


CH ƯƠ
NG 1: TIM HI 
U VÊẦ CAC H THÔNG BU COS TRONG CÔNG
NGHIP
1.1 Khái niệm về hệ số cos:

Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng được đánh giá bởi hệ số công suất, mà
được xác định bởi tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S)
Hscs= P/S, còn hệ số cos được hiểu là tỷ số giữa công suất tác dụng và công
suất toàn phần của thành phần tần số cơ bản: cos= .
Như vậy hệ số cos chỉ ứng với mạch điện xoay chiều tần số cơ bản , nó khác
với hệ số cơng suất, được xét trong mạng điện có sự hiện diện của các thành phần
sóng hài. Biểu hiện của sự hiện diện của sóng hài là hệ số cơng suất đo đếm có giá
trị nhỏ hơn hệ số cos. Tuy nhiên trong thực tế tính tốn người ta thường bỏ qua sự
ảnh hưởng của các thành phần sóng hài và coi hệ số cơng suất chính là hệ số cos .

Hệ số cơng suất trung bình của mạng điện có thể xác định theo biểu thức:

cos = =
1.2 Ảnh hưởng của hệ số cos đối với các tham số kỹ
thuật của mạng điện:

Khi cos của các thiết bị càng lớn, tức là mức độ tiêu thụ công suất phản
kháng ngày càng bé, vì vậy làm cho mức độ yêu cầu về Q từ lưới ít, nó góp phần cải
thiện chế độ làm việc của lưới.Hệ số cos  của các hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào chế
độ làm việc của các phụ tải điện.khi hệ số cos thấp sẽ dẫn đến tăng công suất phản
kháng, sự truyền tải công suất phản kháng trong mạng điện làm giảm sút các chỉ
tiêu kỹ thuật của mạng điện.


1.2.1 Làm tăng tổn thất công suất và tăng đốt nóng dây
dẫn.

Tổn thất cơng suất trong mạng điện được xác định theo biểu thức:

=3R = R = + ;
Khi truyền tải điện năng trong mạng điện cao áp do điện trở phản kháng lớn
lên thành phần tổn hao công suất phản kháng thường lớn hơn thành phần tổn thất
công suất tác dụng.

1.2.2 Tăng tiết diện dây dẫn.
Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện
phát nóng cho phép, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện
chạy qua các phần tử được xác định :

I==

1.2.3 Không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp:

Khi tăng công suất phản kháng truyền tải sẽ dẫn tới hiện tượng không sử
dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp và máy phát vì để đảm bảo giá trị định mức
của cos thì cơng suất tác dụng phải giảm xuống.Nếu cơng suất phản kháng vượt
quá giá trị định mức mà được xác định bởi cos thì tại nhà máy điện người ta buộc
phải giảm công suất tác dụng của các máy phát để tránh sự đốt nóng quá mức của
máy.


1.2.4 Giảm chất lượng điện:
Tăng công suất phản kháng sẽ làm giảm chất lượng điện do tổn thất điện
áp tăng và do dao động điện áp khi công suất phản kháng thay đổi. Như đã biết, tổn
thất điện áp được xác định bởi biểu thức:

= +
Thành phần tổn thất phản kháng tỷ lệ thuận với công suất phản kháng. Việc tăng
công suất Q sẽ làm tăng đáng kể tổn thất điện áp, do đó làm giảm chất lượng điện.

1.3 Phương pháp nâng cao hệ số công suất:
Tất cả các giải pháp nâng cao hệ số cơng suất có thể phân thành các nhóm sau :
1.3.1 Các giải pháp tổ chức –kĩ thuật
Nhóm các giải pháp tổ chức kĩ thuật khơng địi hỏi chi phí vốn đầu tư thiết bị
thường được gọi là các giải pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên , bao gồm các giải
pháp cơ bản sau :

+ Sắp sếp hợp lý các quy trình cơng nghệ , cải tiến các quy trình
cơng nghệ để các thiết bị điện hợp lý nhất .
+ Thay các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ
công suất thấp hơn .

+Thiết lập các chế độ điện áp tối ưu : ta có thể nâng cao hệ số cos
bằng cách giảm điện áp ở những động cơ làm việc non tải, thường ta thay
đổi tổ nối dây động cơ từ tam giác ra đấu sao .
+Thiết lập chế độ làm việc kinh tế của trạm biến áp .
+Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ .
+Dùng các thiết bị chỉnh lưu với hệ số công suất vượt trước
1.3.2 Các giải pháp kĩ thuật:
Các giải pháp kĩ thuật thường được áp dụng để nâng cao hệ số cos áp dụng
cho các cơ cấu bù công suất phản kháng . Do phụ tải trong thực tế chủ yếu mang
tính điện cảm nên vecto dịng điện chậm hơn so với vecto điện áp , nếu bù được
tồn bộ lượng cơng suất phản kháng thì chỉ cịn lại thành phần tác dụng nên vecto


dịng và áp sẽ trùng nhau . có thể dùng tụ bù hoặc máy bù đồng bộ . Biện pháp này
được gọi chung là bù cos.
1.3.3 Xác định công suất của các thiết bị bù
+ Xác định dung lượng bù công suất phản kháng theo hệ số công suất yêu
cầu.
+Xác định dung lượng bù tối ưu công suất phản kháng .
+Phân bố công suất bù giữa các phân xưởng .
+Chọn vị trí của thiết bị bù tại trạm biến áp phân phối .
1.3.4 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng .
+ Đương lượng bù công suất phản kháng .
Hiệu quả bù cơng suất phản kháng có thể đánh giá trên cơ sở so sánh
lượng điện năng tiết kiệm được do việc lắp đặt các thiết bị bù.
+ Hiệu quả kinh tế bù công suất phản kháng .
Giá trị đương lượng bù công suất phản kháng chỉ cho biết mức độ tiết kiệm
điện năng do đặt thiết bị bù , mà chưa xét đến vốn đầu tư của thiết bị , bởi vậy cần
phải xem xét hiệu quả bù thực sự của các thiết bị bù .

1.4 Các hệ thống bù cos trong công nghiệp:
Tổn thất điện áp của lưới điện phụ thuộc vào rất nhiều công suất truyền tải và
thông số đường dây. Khi vận hành phải đảm bảo sao cho sự thay đổi điện áp tại vị
trí trên lưới so với định mức nằm trong phạm vi điện áp cho phép.
1.4.1 Tụ bù ngang.
Véc tơ dòng đi qua tụ bao giờ cũng vượt trước véc tơ điện áp, do vậy tụ
điện luôn phát ra công suất phản kháng Q, cung cấp cho phụ tải, giảm lượng công
suất phản kháng truyền tải từ lưới về có tác dụng nâng cao điện áp tại cuối đường
dây.


Như vậy, với các đường dây truyền tải có điện dung pha đất nhỏ thì việc nối rẽ
nhánh tụ cơng suất (bù ngang) tại đầu vào tải hoặc trạm phân phối sẽ giảm được sự
sụt áp và giữ ổn định tại các nút phụ tải.
Sơ đồ thay thế như sau :

Hình 1.1. Sơ đồ thay thế
Như vậy, sẽ giảm khi có , trong trường hợp tải P nhỏ hơn hoặc khơng tải mà
lớn thì < 0, điều đó có nghĩa là sẽ xảy ra sự dâng quá áp tại các nút có lắp đặt .

- Cấu tạo, đặc điểm.
Các bản tụ điện thường được làm bằng các lá kim loại được cách điện bởi
màng giấy mỏng tẩm dung môi và được cuốn lại với nhau thành các lớp xen kẽ và
được nhúng trong dầu cách điện. Để có các bộ tụ cao áp, người ta ghép nối nhiều ổ
tụ nhỏ chia đều điện áp đặt lên mỗi ổ tụ.
Đặc điểm của phương pháp dùng tụ bù ngang :
+ Chỉ phát Q nên có tác dụng tăng điện áp.
+ Điều chỉnh điện áp theo từng cấp cố định tùy theo dung lượng bù.
+ Lượng Q phát ra phụ thuộc vào điện áp lưới.
1.4.2 Kháng bù ngang:

– Chức năng, tác dụng.


Là thiết bị chỉ tiêu thụ CSPK nên có tác dụng triệt tiêu, điều chỉnh lượng
CSPK dư thừa do lưới điện sinh ra, giảm điện áp và giữ ổn định hệ thống.
Trên các đường dây siêu cao áp có độ dài, điện dung pha – đất và pha –
pha là rất lớn. Điện dung này phát ra CSPK lớn, vì vậy trong trường hợp đường dây
không tải hoặc tải nhỏ lượng CSPK dư thừa lớn thì điện áp ở cuối đường dây sẽ
nâng cao hơn đầu đường dây. Để giảm bất lợi của điện dung này, người ta mắc rẽ
nhánh một kháng điện để tiêu thụ bớt CSPK . Đối với đường dây siêu cao áp 500kv,
khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm đặt kháng là 500km.

Hình 1.2.Sơ đồ nguyên lý của kháng điện trên lưới.

- Nguyên lý cấu tạo:
Cuộn kháng có thể coi như một máy biến áp mà trong đó khơng có cuộn dây
thứ cấp, tất cả dịng chảy vào cuộn kháng trở thành dịng kích từ (dịng không tải ).
Cấu trúc nguyên lý của cuộn kháng tương tự như của máy biến áp, nhưng vì
tất cả dịng chảy vào quận kháng là dịng kích từ nên nếu dùng khung từ như máy
biến áp thơng thường, nó sẽ bão hòa rất nhanh, trở kháng của cuộn kháng sẽ rất lớn
và dòng chảy qua cuộn kháng sẽ nhỏ.
Trong cuộn kháng, đường khép mạch từ khác so với máy biến áp.Mạch từ
được khép kín qua khe hở của khơng khí nhằm tránh bão hòa nhanh cho khung


từ.Muốn được như vậy trong phần ứng của cuộn kháng bằng thép, người ta tao rất
nhiều những khoảng trống bằng nêm chèn vào trong lõi thép.
1.4.3 Tụ bù dọc:

- Chức năng, tác dụng:
Trên các đường dây siêu cao áp có độ dài lớn, điện dung pha – đất và pha – pha
là rất lớn, do đó khi khơng tải hoặc tải nhỏ thì điện áp cuối đường dây sẽ cao hơn
đầu đường dây. Vì vậy, kháng bù ngang có tác dụng giảm sự tăng áp này, giữ điện
áp tại cuối đường dây ổn định bằng điện áp định mức.Đối với tụ bù dọc chỉ có tác
dụng giảm điện áp giáng trên đường dây, dàn đều điện áp trên đường dây bằng với
điện áp cho phép và tăng khả năng truyền tải đối với đường dây.

Đồ thị điện áp dọc đường dây như sau :
Đường 1: khi khơng có tụ và kháng bù.
Đường 2: Khi có tụ và kháng bù.

Hình 1.3. Đồ thị điện áp dọc đường dây

- Nguyên lý bù:


Tụ bù được mắc nối tiếp trên đường dây truyền tải làm cho tổng trở
đường dây nhỏ đi: XS = X . Trở kháng trong hệ thống truyền tải bao gồm phần lớn
là thành phần điện kháng và phần nhỏ là thành phần điện trở: = R + J.XS. Do đó,
nếu chúng ta thay đổi được XS thì sẽ thay đổi được điện áp ở phía tải bởi vì sự sụt
áp trên đường dây được gây nên bởi dòng điện điện kháng nhiều hơn dịng điện điện
trở.

Sơ đồ mơ phỏng đường dây khi có tụ bù dọc :

Hình 2.4: Sơ đồ mô phỏng đường dây.

Sau khi bù, điện kháng trên đường dây là: = X Như vậy, U sẽ giảm lắp tụ bù khi dọc.
1.4.4 Tụ bù nền.

Tụ bù nền là lượng tụ bù được đóng thường trực trong hệ thống điện.Dung
lượng của tụ bù nền thường phải đảm bảo không gây ra hiện tượng bù dư.
Cần phân biệt bù nền và bù riêng lẻ : bù nền dùng cho 1 nhóm thiết bị hoặc cả
phân xưởng, bù riêng áp dụng cho 1 thiết bị. Cách lắp đặt và hoạt động của bù nền
và bù riêng khá giống nhau.


Việc điều khiển có thể thực hiện bằng tay qua MCCB, bán tự động dùng
contactorhoặc mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.
Các tụ điện được đặt:
- Tại vị trí đấu nối của thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm ( động cơ điện và
máy biến áp ).
- Tại vị trí thanh góp cấp nguồn cho nhiều động cơ nhỏ và các phụ tải có
tính cảm kháng đối với chúng việc bù từng thiết bị một tỏ ra quá tốn kém.
- Trong các trường hợp khi tải khơng thay đổi.
Giả sử :có 1 nhà máy có cơng suất đỉnh là 160kW, hệ số công suất Costrước
khi bù là 0.75, hệ số công suất bạn mong muốn sau khi bù là 0.95. Nhà máy này làm
việc liên tục 24/24.Trong quá trình hoạt động, khảo sát nhận thấy nhà máy chỉ hoạt
động tại các mức công suất 100kW, 110kW, 120kW, 130kW, 140kW, 150kW và
160kW.
Ta xem xét phương án bù nền sau:


Hoạt động của bộ điều khiển lúc này như bảng sau:
Công suất (kW)

100

110

120

130

140

150

160

Dung lượng cần

55.0

60.5

66.0

71.5

77.0

82.5

88.0

60.0

60.0

70.0

70.5

80.0

80.0

90.0

5.0

0.5

14.0

4.0

3.0

-2.5

2.0

bù (kVar)
Dung lượng bù
(kVar)
Sai số bù (kVar)

Nhận xét: Sử dụng tụ bù nền thì lượng bù đáp ứng chính xác hơn.

Tuy nhiên, nếu chúng ta tiến hành tụ bù nền không phù hợp dễ dẫn đến hư
hỏng thiết bị trong thời gian khơng tải vì tụ bù nền sẽ gây hiện tượng quá điện
áp.Một giải pháp hữu hiệu để phòng trường hợp này là tụ bù nền được đóng
cùng với cơng tắc mở nguồn của một hệ thống máy móc.


CHƯƠNG 2: XẦY DeNG PHƯƠ NG AN BU VA TINH CHh N CAC
THIÊT Bj LIÊN QUAN

2.1 Xây dựng phương án bù
2.1.1 Xây dựng bài toán

Nâng cao chất lượng điện áp bằng cách thay đổi hệ số công suất cos . Áp
dụng tính tốn thiết kế tụ bù cho trạm biến áp có cơng suất tải là 100kVA,
380VAC . Hệ số cos khi chưa bù là 0.75 yêu cầu sau khi bù phải đạt từ
0.880.99 để tránh bị phạt tiền công suất phản kháng.
Đ7 nâng cao chất lượng điện năng, tránh bị phạt ti5n công suất
phản kháng ta lắp đặt 01 tủ tự động b9 hệ s1 công suất tại thanh cái
0,4kV. Tủ tự động b9 đảm bảo làm việc hoàn tồn tự động, khi thiếu cơng
suất phản kháng nó sẽ tự động đóng các bộ tụ vào, cịn khi phụ tải dừng
làm việc đủ công suất phản kháng tủ sẽ lại tự động nhả các bộ tụ ra đảm
bảo ổn định điện áp cho phụ tải.
2.1.2 Các phương án bù cos:

– B9 trên lưới điện áp
Trong mạng lưới hạ áp, bù công suất được thực hiện bằng :
+ Tụ điện với lượng bù cố định (bù nền).


+ Thiết bị điều chỉnh bù tự động hoặc một bộ tụ cho phép điều chỉnh liên

tục theo yêu cầu khi tải thay đổi.

– Tụ b9 n5n
Bố trí tụ bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi.

– Bộ tụ b9 đi5u khi7n tự động ( b9 ứng động )
+ Bù công suất thường được hiện bằng các phương tiện điều khiển đóng
ngắt từng bộ phận cơng suất.
+ Thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động, giữ hệ
số công suất trong một giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệ số công suất được
chọn.
+ Thiết bị này được lắp đặt tại các vị trí mà cơng suất tác dụng và công
suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. ví dụ: tại thanh góp của tủ phân
phối chính, tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn.

Vị trí lắp đặt tụ bù :Gồm 3 kiểu bù
B9 tập trung : áp dụng cho tải ổn định và liên tục.
Nguyên lý : bộ tụ đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được
đóng trong thời gian tải hoạt động.
Ưu điểm:
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng .
- Làm giảm công suất biểu kiến.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ
tải cần thiết.
B9 nhóm ( từng phân đoạn ).
Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo
thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau.


Nguyên lý : bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực . hiệu quả do bù nhóm

mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ khu vực có đặt tụ
được thể hiện rõ nhất.
Ưu điểm:
- Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
- Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
- Kích thước dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng
dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
B9 riêng:Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kế
so với mạng điện.
Nguyên lý: bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính
cảm ( chủ yếu là các động cơ ).
Bộ tụ định mức ( kVAr) đến khoảng 25% giá trị công suất động cơ. Bù bổ
sung tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.
Ưu điểm :
Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr)
Giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

2.2 Tính chọn các thiết bị bù
Từ phương án bù nhóm em chọn phương pháp bù điều khiển tự động
bằng tụ bù theo kiểu bù tập trung.
Cách chọn công suất cho tủ bù tự động :
Với tải có cơng suất là 100KVA thì hệ số coskhi chưa bù là:
cos=0.75 tan=0.88 .
Vậy công suất đặt là : P=S*cos= 100*0.75=75 kW


+ Để ổn định điện áp và tránh bị phạt tiền CSPK cần nâng cao hệ số cos
từ mức 0.880.99 ta chọn mức bù : cos=0.95 tan=0.33 vậy công suất cần bù
là:

=P*(0.88-0.33)=75*0.55=41,2 kVAr.
Ta chọn tủ bù có cơng suất là 50kVAr .

Thông số kĩ thuật tủ bù:
Thông số

Giá trị

Điện áp định mức đầu vào

380/400 VAC, 3 pha

Điện áp định mức đầu ra

1 pha 220VAC, 3 pha 380VAC

Dịng định mức

25 ÷ 6300A (Theo nhu cầu
thực tế thiết bị)

Dịng cắt

25 ÷ 100kA

Tần số

50/60Hz

Dải cơng suất bù

Từ 15 ÷ 1000 KVAr

Các cấp bù

6-9-12-14

Mật độ dịng điện

Cấp bảo vệ

1.5A ÷ 3A/mm2
IP54 (tủ điện ngồi trời ) / IP42
(tủ điện trong nhà)


Tiêu chuẩn lắp ráp
Giám sát trạng thái từ xa
qua
Cài đặt nhiệt độ và hiển thị
nhiệt độ làm việc bên trong tủ
điện
Tự động điều chỉnh độ ẩm
khơng khí trong tủ điện
Tự động tắt mở đèn khi
đóng và mở cửa tủ điện

IEC 60439-1

Có

Khơng

Khơng

Có

Bộ cắt lọc sét

Có

Bảo vệ mất pha

Có

Đồng hồ Volt

Có

Đồng hồ Ampe

Có

Kích thước tủ (H x W x D)

1800x800x600mm / Theo
thiết kế

Số lớp cửa

2

Bề mặt

Sơn tĩnh điện

Vật liệu

Thép cán nguội, thép cán
nóng, tráng kẽm, Inox, dầy 2-3mm


Lắp đặt

Đặt sàn/treo tường

Hình 2.1 Ảnh tủ tụ bù

Thiết kế chi tiết hệ th1ng đi5u khi7n cho hệ th1ng b9 .
Giả sử dây cáp điện từ tủ phân phối tổng sang tủ tụ bù có chiều dài là
5m . Ta tính tốn tiết diện cáp theo điều kiện đốt nóng cho phép :
*
Với : K1_hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ
K2_hệ số hiệu chỉnh theo số cáp
dịng điện tnhs tốn, A
_dịng điện cho phép,A
=
Ta có =50kVAr , sindo tải có tính thuần trở

==72.17 A
Ở nhiệt độ tiêu chuẩn là 25độ , nhiệt độ mơi trường xung quanh là
30độ thì có K1=0.94 . số sợi cáp đặt chung rãnh là 1 , nên K2 = 1
=76.78A .
Ta có thơng số dây cáp:
F,

3G15

,

,A

0.124

76.78

Lựa chọn thiết bị cho tủ tụ bù
 Lựa chọn tụ bù
Trong hệ thống điện tụ điện được sử dụng vào nhiều mục đích khác
nhau : bù kinh tế , bù kĩ thuật bù thay đổi thông số đường dây …trong thực tế
người ta chế tạo tụ điện bù cosp với nhiều kích cỡ chủng loại với cơng suất từ
vài kVAr đến vài trăm kVAr có 1 pha và 3 pha , có loại tụ điện rời có loại lắp
đặt sẵn thành tủ .
Ở đây ta lựa chọn tụ điện rời loại có điện áp 0.38 kV được lắp tại thanh
cái 0.4kV là loại 3 pha , từ trên ta tính được công suất tụ bù là : =50kVAr .
Do dung lượng bù mỗi tụ là 5 kVAr mà công suất của tụ bù là
50kVAr nên ta cần 10 tụ trong tủ bù .
 Lựa chọn aptomat
Aptomat là thiết đóng cắt hạ áp dùng trong lưới điện phân xưởng của

các xí nghiệp và trong mạng lưới sinh hoạt dân dụng . Nhiệm vụ của aptomat
là đóng cắt dịng điện phụ tải có khả năng đóng cắt dịng ngắn mạch tương tự
như lưới cắt điện trong lưới điện cao áp .


Aptomat được chế tạo với nhiều cấp điện áp khác nhau : 400v, 440v ,
500v, 600v… người ta cũng chế tạo aptomat 1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực
khác nhau 1 cực, 2 cực, 3 cực .
Chọn và kiểm tra aptomat:
Aptomat được chọn theo dòng điện định mức , điện áp định mức và
được kiểm tra về độ ổn định lực điện động , ổn định về nhiệt theo dòng ngắn
mạch cũng như khả năng cắt tương tự như máy cắt điện . Việc lựa chọn và
kiểm tra aptomat được tiến hành theo các công thức trong bảng :

Đại lượng chọn và ki7m tra

Công thức

Điện áp định mức aptpmat
Dòng điện định mức aptomat
Dòng điện ổn định lực điện động cho
phép của aptomat
Dòng điện ổn định nhiệt cho phép
của aptomat
Dòng điện cắt định mức cho phép
của aptomat
Do tụ mắc song song nên mỗi một cấp tụ có =5 kVAr.
Tra bảng sách cung cấp điện ta lựa chọn aptomat có thông số kĩ thuật sau :

Loại

Số cực

,V

,A

A

3

380

1.650

 Lựa chọn contactor có = 15 A


Lựa chọn máy biến dòng:
Chức năng của máy biến dòng điện là biến đổi dịng điện sơ cấp có trị số bất
kì xuống 5A (đơi khi 1A và 10A), nhằm cấp nguồn dịng cho các mạch đo lường,
bảo vệ, tín hiệu, điều khiển…
Riêng biến dòng hạ áp chỉ làm nhiệm vụ cấp nguồn cho đo đếm. Ký hiệu máy
biến dòng là TI hoặc BI.
Thường máy biến dòng được chế tạo với 5 cấp chính xác 0.2 – 0.5, 1, 3 và
10.
Về hình thức, máy biến dịng chế tạo theo kiểu hình hộp, kiểu hình xuyến,
kiểu trục, kiểu đế.
Ngồi các loại máy biến dịng thơng dụng, trong hệ thống điện cũng có biến
dịng thứ tự khơng, biến dịng bão hịa nhanh,…

Máy biến dòng được chọn theo các điều kiện sau:

- Sơ đồ nối dây và kiểu máy.
- Điện áp định mức:
- Dịng điện định mức:
- Cấp chính xác: Cấp chính xác của biến dịng phải phù hợp với cấp
chính xác của các dụng cụ nối vào phía thứ cấp.
Do ở trên ta tính được = 72.17A, nên ta chọn máy biến dòng điện hạ áp U
600V. Tra bảng 8.6 (T383) sổ tay tra cứu thiết bị điện 0.4 – 500kV (Ngụ Hồng
Quang) ta có :
Mã

Dịng

Dịng

sơ cấp, A

thứ cấp, A

Số
vịng dây

Dung
lượng

Cấp
chính xác

sơ cấp

BD30

50

5

2

2.5

0.5


Tính tốn ngắn mạch tại điểm N để kiểm tra các thiết bị đã
chọn:
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống
cung cấp điện.Tính tốn ngắn mạch là một phần khơng thể thiếu được trong các
thiết kế cung cấp điện để lựa chọn thiết bị điện. Tính tốn ngắn mạch nói chung là
phức tạp. Tuy nhiên các hệ thống cung cấp điện thường có cấp điện áp là trung và
hạ áp được coi là ở xa nguồn, đồng thời có cơng suất tương đối nhỏ so với hệ thống
điện quốc gia, vì vậy cho phép dùng phương pháp đơn giản để tính dịng ngắn
mạch.
Sơ đồ tính tốn ngắn mạch:


Sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch:

Trong đó: là tổng trở máy biến áp 100kVA – 380V
= +
Điện trở máy biến áp:

= = = 78,98mΩ
Điện không máy biến áp:
= = = 79,42mΩ
là tổng trở aptomat tổng
+ = 0,189 + 0,343 =0,532 mΩ
= 0,144 mΩ
là tổng trở thanh cái hạ áp
Điện trở thanh cái hạ áp:
= 0,450,5 mΩ
Chọn = 0,47 mΩ
Điện kháng thanh cái hạ áp:
= 1,5 1,7 mΩ
Chọn = 0,16 mΩ
là tổng trở đoạn cáp từ tủ phân phối tổng sang tủ tụ bù
Điện trở đoạn cáp:
= .l = 0,124*0,005* = 0.62 mΩ
Điện kháng đoạn cáp:


= .l = 0,08*0,005* = 0.4 mΩ
là tổng trở aptomat 1
Điện trở aptomat 1 tra bảng:
+ = 0,42 + 0,66 = 1,1 mΩ
Điện kháng aptomat 1 tra bảng:
= 0,31mΩ
Tổng trở tính ngắn mạch:
=
=
=17.61mΩ
Vậy dịng ngắn mạch là:

= 12.46 kA
Vậy các thiết bị đã chọn đảm bảo.

CHƯƠNG 3: XẦY DeNG H THÔNG BU COSTeĐỘNG
Lựa chọn bộ tự động điều khiển tụ bù (bộ ứng động):