daccd-nhom-3

Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, năng lượng nói chung và năng
lượng điện nói riêng đóng một vai trò rất quan trọng và có ảnh
hưởng đến mọi lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội. Nước ta là một
nước đang phát triển nhu cầu về sử dụng năng lượng rất lớn
nhưng lại bị hạn chế về mặt năng lượng, đặc biệt là năng lượng
điện. Đứng trước tình hình tài nguyên năng lượng ngày càng
khan hiếm, việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là ưu
tiên quan trọng trong chính sách năng lượng quốc gia.
Để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, trước tiên cần phải
có các hoạt động quản lý nghiên cứu tìm hiểu các giải pháp tiết
kiệm điện cho phụ tải điện, áp dụng cho nhà máy chế tạo cơ khí,
các cơ sở tiêu thụ năng lượng để tìm ra các giải pháp tiết kiệm
năng lượng. Luật sử dụng tiết kiệm và hiệu quả đã được Quốc hội
thông qua theo Nghị quyết số 51/2001/QH10[10] đã quy định về
chính sách, biện pháp thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và
hiệu quả, vì thế việc tiến hành nghiên cứu đề xuất các giải pháp
tiết kiệm năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng là
rất cần thiết.. Động cơ KĐB có cấu tạo đơn giản, vận hành chắc
chắn, dải công suất rộng, nên được sử dụng rộng rãi trong thực
tế. Theo ước tính trên 50% điện năng sản xuất trên thế giới do
động cơ KĐB tiêu thụ, trong suốt vòng đời của động cơ KĐB tiền
điện chiếm khoảng 96% trong khi đó chi phí mua động cơ và bảo
dưỡng chỉ chiếm 4%. Ở các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp,
doanh nghiệp, phụ tải chủ yếu là động cơ KĐB, tuy nhiên việc sử
dụng còn lãng phí hiệu quả chưa cao do đó việc sử dụng hiệu
quả đối với động cơ KĐB sẽ góp phần tiết kiệm điện cho nhà

máy, xí nghiệp, doanh nghiệp nói riêng và quyết định đến việc sử
dụng năng lượng nói chung.

1


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN (MỞ ĐẦU)
Hiện nay trong sản xuất công nghiệp cũng như các ngành dịch vụ như kinh
doanh khách sạn hay tòa nhà văn phòng,các phụ tải điện chiếm một tỉ lệ rất lớn
trong các thiết bị tiêu thụ năng lượng điện.
Theo khảo sát của hiệp hội Copper(International Copper Association) và
những nghiên cứu gần đây về việc tiêu thụ năng lượng trong những khu vực lih tế
này thì có đến 50% năng lượng được tiêu thụ trên các động cơ điện.Chính vì thế mà
có rất nhiều hoạt động cũng như giải pháp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết
bị,giảm thiểu các chi phí điện năng và nâng cao lợi ích kinh tế.
Tiết kiệm năng lượng trong xu thế ngày nay là một giải pháp tích cực nhất
nhằm giảm chi phí sản xuất,giảm giá thành sản phẩm.Từ đó nhằm nâng cao tính
cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.Hơn thế nữa giảm năng lượng tiêu thụ cũng
chính là giảm sự tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên,giảm nguồn chất thải vào thiên
nhiên góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường.
Hưởng ứng phong trào “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu
quả”, nhiều doanh nghiệp đã nỗ lực đầu tư nhằm nâng cao hiệu
quả sử dụng năng lượng, đặc biệt là điện năng. Vấn đề đặt ra với
mỗi doanh nghiệp là có thể tiết kiệm điện được điện năng ở chỗ
nào, đầu tư vào đâu và đầu tư như thế nào để có thể đạt được hiệu
quả đầu tư.

Trong các phương án để nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng
thì phương án đầu tư đổi mới công nghệ sang sử dụng một công
nghệ sản xuất mới với mức tiêu hao năng lượng thấp hơn là
phương án tốt nhất về mặt kỹ thuật. Tuy nhiên phương án này
không phải lúc nào cũng là phương án khả thi khi xem xét tới các
bài toán kinh tế và năng lực tài chính của mỗi doanh nghiệp. Do
vậy vấn đề cải tạo hệ thống sản xuất hiện có để đạt được sự tiết
kiệm năng lượng nói chung, điện năng nói riêng vẫn đang là mối
quan tâm hàng đầu đối với các doanh nghiệp. Bài viết này giới
thiệu một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng trong
công nghiệp và dân dụng giúp cho các nhà quản lý doanh nghiệp
có được cái nhìn khách quan trong phân tích và lựa chọn phương
án đầu tư cải tạo hệ thống sản xuất để tiết kiệm năng lượng.

Chỉ có thể tiết kiệm được khi có tổn thất, lãng phí
Đây là nguyên tắc cơ bản nhất và điều này đúng với cả việc
sử dụng năng lượng nói chung và điện năng nói riêng. Việc sử
dụng điện trong các doanh nghiệp là nhằm mục đích tạo ra sản
phẩm cho xã hội và đương nhiên là càng tạo ra nhiều sản phẩm thì
càng tiêu tốn nhiều điện năng. Do sự hạn chế về công nghệ nên
điện năng sử dụng để tạo ra sản phẩm thông thường sẽ bao gồm
cả phần năng lượng không tham gia vào quá trình tạo ra sản
phẩm. Phần năng lượng này thông thường thoát ra ngoài môi
trường dưới dạng nhiệt năng, đốt nóng, bào mòn các chi tiết máy,
2


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

thiết bị công nghệ và người ta gọi đó là các tổn thất, lãng phí. Việc
cải tạo hệ thống sản xuất để tiết kiệm điện năng là nhằm mục đích
giảm thiểu sự tổn thất và lãng phí này. Quán triệt nguyên tắc này
các chủ đầu tư sẽ đảm bảo tránh được những khoản đầu tư sai
không những không mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng mà đôi
khi còn gây lãng phí thêm như các phân tích dưới đây.

Vấn đề tiết kiệm điện năng trong xí nghiệp
•

“ Có định mức khoán điện tiêu thụ sản xuất ”

Trong điều kiện các chi phí đều tăng như hiện nay,chúng ta cần
phải coi trong việc tiết kiệm điện năng vì thế chuáng ta cần có
định mức tiêu thụ sao cho hợp lý phù hợp với từng phân xưởng
nhằm sử dụng điện tiết kiệm mà mang lại hiệu quả cao trong sản
xuất
•

“ Đầu tư trang thiết bị mới để cải tạo hệ thống điện ”

Cải tạo hệ thống điện trong toàn công ty nhằm giảm thiểu đến
mưc thấp nhất trong việc sử dụng và tiết kiệm điện nhằm cung
cấp đầy đủ lưới điện đến từng phân xưởng
•

“ Thiết lập cân bằng giữa sản lượng sản phẩm – điện –
nước ”

Việc mất điện hoặc cắt điện sẽ gây nguy hiểm cho thiết bị, đặc
biệt là những vấn đề liên quan đến môi trường, gây lãng phí lớn
các nguyên vật liệu năng lượng trong quá trình khởi động lại máy
và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng sản phẩm, do thời gian
mỗi lần khởi động lại. Ý thức được tầm quan trọng của sử dụng tiết
kiệm năng lượng, công ty củng cố thiết bị máy móc để vận hành
ổn định. Đảm bảo vận hành hệ thống tuabin máy phát; áp dụng
các biện pháp tiết kiệm điện theo công nghệ mới vào sản xuất; các
bộ phận hoạt động trong lĩnh vực sản xuất phải liên tục tham chiếu
các công tơ nhận lưới và phát lưới để cân bằng phụ tải trong sản
xuất, đảm bảo kế hoạch sản lượng điện được phân bổ.
•

“ Hạn chế tối đa các thiết bị không cần thiết ”

Hạn chế tối đa các thiết bị không cần thiết trong chế tạo,tắt các
thiết bị khi dung xong hoặc không dùng đến để tiết kiệm điên
năng
•

“ Tuyên truyền từng người lao động ”
3


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Thường xuyên tuyên truyền, giáo dục ý thức tiết kiệm điện cho
toàn thể cán bộ, công nhân viên trong phân xưởng

•

“ Tiết kiệm điện mục tiêu lâu dài ”

Thường xuyên tìm các giải pháp mới để tiết kiệm điện, thực hành
tiết kiệm điện như một nhiệm vụ chính của mọi cán bộ, người lao
động. Thay tối đa các bóng đèn sợi đốt, hoặc bóng đèn neon thế
hệ cũ bằng bóng compact và ống huỳnh quang (chấn lưu điện tử)
tiết kiệm điện. Lắp máng, chảo chụp ở tất cả các đèn chiếu sáng
để tăng độ phản chiếu ánh sáng, điều chỉnh độ cao hợp lý và mỗi
đèn có công tắc bật tắt riêng. Lắp hệ thống biến tần và điều khiển
mềm các thiết bị điện trong dây chuyền sản xuất nhằm tiết kiệm
điện.
•

“ Từng cán bộ nâng cao trách nhiệm ”

Tuyên truyền sâu rộng cho từng cán bộ, công nhân hiểu và nâng
cao ý thức trách nhiệm trong việc tiết kiệm điện.

CHƠNG II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁC GIẢI PHÁP
TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
I . Nội dung nghiên cứu
Mục tiêu
Khảo sát nghiên cứu đưa ra các giải pháp sử dụng năng lượng
4


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

tiết kiệm và hiệu quả nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng năng
lượng, cải thiện môi trường, qua đó góp phần đảm bảo an ninh
năng lượng của đất nước.

Nhiệm vụ nghiên cứu
-

Các chiến lược chủ yếu của chương trình quản lý

nhu cầu.
- Phân tích các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả.
- Tính toán kinh tế, đánh giá hiệu quả khi dùng các giải pháp tiết
kiệm năng lượng.
- Tính toán áp dụng cho nhà máy

Đối tượng,phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các phụ tải tiêu thụ điện trong nhà máy

chế tạo cơ khí
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các chiến lược của chương

trình quản lý nhu cầu từ đó thấy được lợi ích mà chương
trình mang lại, nghiên cứu hiệu quả của các giải pháp sử
dụng năng lượng hiệu quả đối với các thiết bị tiêu thụ điện
nhằm giảm tổn thất điện năng cho nhà máy chế tạo cơ khí.

Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu sách,

báo, chuyên đề, giáo trình, bài giảng.
- Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu

để tính toán cho nhà máy nước Biển Hồ Gia Lai.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối
với phụ tải điện qua đó tiết kiệm được điện năng, giảm chi phí
sản xuất của nhà máy, góp phần cải thiện môi trường, từ đó có
thể nhân rộng việc áp dụng giải pháp cho các cơ sở sản xuất
khác.

II. CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
1. Tiết kiệm điện trong chiếu sáng

Giải pháp đơn giản nhất là tận dụng các nguồn sáng tự
nhiên, giảm thiểu việc sử dụng thiết bị chiếu sáng. Tuy nhiên
khi bắt buộc phải sử dụng nguồn sáng nhân tạo thì có hai giải
pháp chính cho việc tiết kiệm điện trong chiếu sáng điển hình
như sau:
5


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

1.1 Sử dụng thiết bị chiếu sáng có hiệu suất phát sáng
cao

Giải pháp này là giải pháp thay thế các thiết bị chiếu sáng
bởi các thiết bị chiếu sáng mới có tổn thất thấp hơn nhằm
tiết kiệm năng lượng. Trong các thiết bị chiếu sáng hiện đang
được sử dụng thì các bóng đèn sợi đốt có hiệu suất phát sáng
thấp nhất. Nói cách khác nó có sự tổn thất cao nhất. Nguyên
nhân chính của hiệu suất phát sáng thấp là do đèn phát sáng
dựa trên nguyên tắc đốt nóng của sợi đốt ở nhiệt độ cao nên
phần lớn điện năng bị biến thành nhiệt năng. Bóng đèn sợi
đốt hiện nay được khuyến cáo là không nên sử dụng cho mục
đích chiếu sáng trừ các trường hợp có yêu cầu đặc biệt.
Giải pháp chiếu sáng được khuyến nghị hiện nay tại Việt Nam
và một số nước trên thế giới là sử dụng đèn huỳnh quang và
đèn huỳnh quang compact. Trong khi hiệu suất phát sáng
thông thường của đèn sợi đốt chỉ là từ 1 tới 3% thì đèn huỳnh
quang và huỳnh quang compact là từ 15 tới 25% (thực tế do
phải tiêu tán công suất cho các thiết bị phụ nên hiệu suất
của đèn huỳnh quang vào khoảng 12% và đèn huỳnh quang
compact vào khoảng 15%). Do có dải chiếu sáng rộng nên
đèn huỳnh quang được sử dụng để chiếu sáng các không
gian rộng như phòng họp, hội trường, nhà xưởng còn đèn
huỳnh quang compact được sử dụng cho chiếu sáng trong
không gian hẹp hoặc làm chiếu sáng công cộng. Nhược điểm
lớn nhất của đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact
là nó có chứa thủy ngân nên nó gây hại lớn cho môi trường
nên cần một chế độ thu gom và tiêu hủy đèn hỏng đặc biệt.
Giải pháp chiếu sáng có hiệu suất cao nhất hiện nay là chiếu
sáng sử dụng đèn LED (Light Emiting Diode). Không giống
như đèn sợi đốt sử dụng nguyên tắc phát sáng ở nhiệt độ cao
và đèn huỳnh quang sử dụng nguyên tắc phát sáng kích
thích bột huỳnh quang bằng tia tử ngoại, đèn LED sử dụng

nguyên tắc phát sáng tại lớp tiếp xúc p - n của chất bán dẫn
nên nó đạt hiệu suất cao hơn. Hiệu suất phát sáng của đèn
loại tốt có thể lên tới 35%. Các loại đèn LED công suất cao đã
được chế tạo vào đầu thế kỷ XXI cho nhiều mục đích chiếu
sáng khác nhau và hứa hẹn là sẽ là thiết bị chiếu sáng phổ
biến trong tương lai.

1.2 Sử dụng thiết bị điều khiển để nâng hiệu suất của
đèn huỳnh quang
Mặc dù có sự xuất hiện của đèn huỳnh quang compact và
đèn LED nhưng nhờ ưu điểm của mình đèn huỳnh quang
dạng ống đang và vẫn sẽ được sử dụng rộng rãi. Ý tưởng
phát triển các thiết bị điều khiển để nâng cao hiệu suất phát
sáng là dựa trên đặc điểm phi tuyến của đèn huỳnh quang và
6


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

người ta tìm cách đưa chế độ hoạt động của đèn về mức tối
ưu nhằm tiết kiệm điện năng và kéo dài tuổi thọ của đèn. Khi
phân tích hoạt động của đèn huỳnh quang dạng ống người ta
nhận thấy tính chất đặc biệt của đèn này sau khi mồi là giảm
điện áp cấp vào đèn sẽ làm giảm công suất tiêu thụ nhưng
cường độ phát sáng thì giảm không đáng kể. Cụ thể là khi
điện áp giảm còn 80% điện áp định mức, công suất tiêu thụ
sẽ giảm còn 70% định mức trong khi cường độ sáng của đèn
chỉ giảm 5% (còn 95% cường độ sáng định mức), có nghĩa là

hiệu suất phát sáng của đèn tăng lên. Dựa vào tính chất đặc
biệt này người ta đã chế tạo ra các bộ tiết kiệm điện sử dụng
cho đèn huỳnh quang. Bộ điều khiển này sẽ thực hiện việc
giảm công suất tiêu thụ của đèn sau khi đèn mồi xong. Có
các bộ tiêu chuẩn chế tạo cho 10 , 20 và 50 đèn 40W. Nhược
điểm lớn nhất của phương án tiết kiệm điện cho đèn huỳnh
quang dùng bộ điều khiển này là hệ thống đèn phải được cấp
điện riêng.
Hệ thống chiếu sáng
Ánh sáng
Màu sắc
Độ rọi E
Quang thông
Hiệu quả ánh sáng
Thiết kế chiếu sáng
Thiết kế chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu
quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra, chúng ta còn phải
quan tâm đến màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự
bố trí ánh sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật mà còn phải
đảm bảo mỹ quan.
Phương pháp tính toán chiếu sáng
Bố trí đèn
Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả
Sử dụng nguồn sáng hợp lý
lựa chọn chủng loại thiết bị chiếu sáng phù hợp
Điều khiển và vận hành hệ thống chiếu sáng hợp lý
Áp dụng một số công nghệ mới
Hệ thống động cơ
Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất
Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ

* Giảm được công suất tổn thất trong mạng điện
7


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

* Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện
* Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được
chia làm hai nhóm chính
a) Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên
b) Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp bù
Bù công suất phản kháng
Khái niệm đương lượng kinh tế (kkt) [8], của CSPK:
“Đương lượng kinh tế của công suất phản kháng là lượng
công suất tác dụng (kW) tiết kiệm được khi bù (kVAr) công suất
phản kháng”.
Như vậy nếu biết kkt và lượng công suất bù Qbù, chúng ta
tính
được công suất tác dụng tiết kiệm được do bù là:
(kW)
Nếu Q và R càng lớn thì kkt càng lớn, nghĩa là nếu phụ tải
phản kháng càng lớn và càng ở xa nguồn thì việc bù càng có
hiệu quả kinh tế.Giá trị của kkt thường nằm trong khoảng 0,02 ÷
0,12 (kW/kVAr).

Xác định dung lượng bù

Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:
= 0,91: hệ số xét tới khả năng nâng cao cos.
Xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng bên trong thiết bị
bù thì:

Các thiết bị bù
Tụ điện
Máy bù đồng bộ
Ứng với các thiết bị bù khác nhau thì tương ứng có một tổn
thất công suất tác dụng khác nhau được trình bày ở bảng (2.1).
[8]
Bảng 2.1. Suất tổn thất công suất tác dụng của các loại thiết bị bù
TT Loại thiết bị bù
1 Tụ điện

Kbù( kW/kVAr
0,003 ÷
8


Nhóm-3
2
3
4
5

Máy bù đồng bộ S=5000 ÷
Máy bù đồng bộ
Động cơ dây quấn được
Máy phát đồng bộ dùng

Đồ án cung cấp điện
0,002 ÷
0,03 ÷
0,02 ÷
0,10 ÷

Vị trí đặt thiết bị bù
- Tụ điện điện áp thấp (0,4kV) được đặt theo ba cách:
+ Đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến
áp phân xưởng.
+ Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực hoặc đường dây
chính trong phân xưởng.
+ Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện

2. Ứng dụng hệ thống BMS trong tiết kiệm điện năng

Trong các tòa nhà văn phòng lớn, việc sử dụng hệ thống BMS
(Building Management System) sẽ giúp cho tiết kiệm điện
năng. Hệ thống BMS tham gia trực tiếp vào quá trình điều
khiển hệ thống điều hòa và thông gió (HVAC) và phải giữ cho
hệ thống HVAC làm việc một cách hiệu quả, đảm bảo rằng
các hoạt động của hệ thống HVAC là an toàn trong bất kỳ
tình huống bất thường nào (kể cả các tình huống không được
dự báo trước). Hệ thống BMS sẽ điều khiển quá trình thông
gió ở mức tối ưu, giảm được tối thiểu sự mất mát nhiệt (vào
mùa đông) và lạnh (vào mùa hè) đồng thời vẫn đảm bảo yêu
cầu thông gió. Việc lựa chọn được một chiến lược điều khiển
tốt sẽ đảm bảo được các yêu cầu của hệ thống HVAC đồng
thời giảm tải cho hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí

dẫn tới tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ. Chiến lược
và cấu trúc điều khiển này sẽ phụ thuộc vào cấu trúc của hệ
thống thông gió. Tuy vậy, cho dù là thông gió tự nhiên
(natural ventilation) hay thông gió cưỡng bức (bằng thiết bị
máy móc - mechanical ventilation) thì một trong những mục
tiêu cơ bản vẫn là loại bỏ mùi, cacbon dioxide (CO2) và các ô
nhiễm khác sinh ra do con người thải ra và các hoạt động
khác (như của máy in, máy photocopy,…) trong tòa nhà.
Trong các yếu tố cần loại bỏ trên thì với môi trường văn
phòng làm việc CO2 là yếu tố chính và hệ thống BMS cần
phải khống chế nồng độ CO2 dưới nồng độ cho phép (thông
thường là dưới 1000ppm). Điều này đặc biệt hữu ích cho các
khu vực có số lượng người làm việc thay đổi như các hội
trường, các phòng họp, phòng làm việc có sự thay đổi người
làm việc thường xuyên. Nếu kết hợp được các chiến lược điều
khiển khống chế nồng độ CO2 với các chiến lược điều khiển
khác (khi nhiệt độ không khí ngoài trời thấp hơn nhiệt độ
9


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

trong phòng, ban ngày, ban đêm, mùa hè, mùa đông,…) sẽ
cho phép tiết kiệm rất nhiều năng lượng điện tiêu thụ của hệ
thống điều hòa và thông gió.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số
Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu có thể thực hiện:

+ Trên stator: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stator,
thay đổi số đôi cực từ P của dây quấn stator và thay đổi tần số f
nguồn điện.
+ Trên rotor: Thay đổi điện trở rotor, nối cấp hoặc đưa sức
điện động phụ vào rotor.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số là một
phương pháp điều chỉnh trơn trượt.
Trong thực tế ứng dụng,khi phụ tải yêu cầu mô men không
đổi thì phải có:

Yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ đảm bảo công suất cơ
không đổi (),nghĩa là mô men tỉ lẹ nghịch với tần số :

Tóm lại,khi thay đổi tấn số điều chỉnh tốc độ động cơ thì ta phải
điều chỉnh đồng thời điện áp đưa vào động cơ điện.
Các bộ biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ
Bộ biến tần trực tiếp dùng Thyristor
Bộ biến tần trực tiếp dùng Thyristor biến đổi trực tiếp
nguồn xoay chiều ba pha U1, f1 bằng hằng số thành nguồn xoay
chiều ba pha có U2, f2 biến đổi.
Bộ biến tần dùng Thyristor có khâu trung gian một
chiều
Bộ biến tần có khâu trung gian một chiều là bộ biến đổi hai
tầng , nhóm chỉnh lưu có chức năng biến đổi điện xoay chiều
thành một chiều, sau khi qua bộ lọc, điện áp một chiều được
nghịch lưu thành điện áp xoay chiều có tần số biến đổi.
Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng (tốc độ)
Với động cơ tương thích (quạt, bơm ly tâm, công suất trên
10

Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

trục động cơ, lưu lượng dòng chảy Q, áp suất chất lỏng H có
quan hệ theo phương trình

Trong đó: K là hằng số, P là công suất của động cơ, H là áp
suất, Q là lưu lượng và ƞ là hiệu suất. Quan hệ giữa Q,H,P với tốc
độ N của động cơ như sau:
Q1/Q2=N1/N2
H1/H2=(N1/N2)2
P1/P2=(N1/N2)3
N1 là tốc độ của động cơ ứng với lưu lượng Q 1, áp suất H1 và
công suất P1. N2 là tốc độ của động cơ ứng với lưu lượng Q2, áp
suất H2 và công suất P2
Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng (hình 2.6),
trong hình 2.6:
- C1 là đương cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và lưu

lượng Q khi tốc độ của cánh quạt lắp trên trục của động cơ là
không đổi.
- C2 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi van

mở hoàn toàn.
C3 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi
có sự điều chỉnh van ( đóng bớt van lại).
C4 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và
lưu lượng Q khi sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động

cơ.

11


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Hình 2.6. Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng (tốc
độ)

3. Các giải pháp tiết kiệm điện khác

Gần hai phần ba năng lượng điện sử dụng trong công nghiệp là
để cung cấp cho các động cơ nên vấn đề tiết kiệm điện cho các
ứng dụng truyền động sử dụng động cơ điện luôn là vấn đề có
tính thời sự. Ngoài giải pháp tiết giảm năng lượng cấp cho động
cơ bằng cách sử dụng biến tần đối với các ứng dụng cần sự điều
khiển, điều chỉnh như đã trình bày ở trên, còn có các giải pháp
khác nhằm tiết kiệm điện cho các ứng dụng truyền động sử
dụng động cơ điện. Ngay cả những hệ truyền động đã sử dụng
biến tần rồi cũng cần phải xem xét áp dụng các giải pháp để có
thể tăng mức độ tiết kiệm điện. Giải pháp tiết kiệm điện tối ưu
đối với hệ truyền động sử dụng động cơ điện phụ thuộc vào đặc
điểm của mỗi ứng dụng. Ở đây tác giả xin giới thiệu một số giải
pháp điển hình như sau:
l Hoàn trả năng lượng về lưới
Trong các hệ thống truyền động sử dụng động cơ điện năng
lượng điện được biến đổi thành cơ năng phục vụ cho yêu cầu

công nghệ. Trong quá trình đó một phần năng lượng được tích
lũy dưới dạng thế năng như trong các thiết bị nâng hạ hoặc
động năng của các máy. Khi thay đổi chế độ làm việc thì năng
lượng này cần phải được giải phóng. Ví dụ khi thiết bị nâng hạ
chuyển từ chế độ nâng sang chế độ hạ tải thì thế năng tích lũy
được trong quá trình nâng cần phải được giải phóng, hoặc khi
máy xeo giấy giảm tốc độ thì động năng tích lũy trong các lô
của máy giấy cần phải được giải phóng. Phần năng lượng cần
giải phóng này thường được biến thành nhiệt năng và thoát ra
ngoài môi trường thông qua các phanh hãm cơ hoặc điện trở
hãm lắp vào biến tần. Một giải pháp tiết kiệm điện năng trong
trường hợp này là hoàn trả phần năng lượng này trở lại lưới
bằng cách lắp bộ hãm tái sinh vào mạch một chiều trung gian
của biến tần hoặc thay thế biến tần bằng loại biến tần có thể
hoạt động được cả ở bốn góc phần tư (biến tần 4q).

4.1 Giảm tổn hao trên động cơ bằng thiết bị điều khiển
Đối với các ứng dụng truyền động sử dụng động cơ không
đồng bộ không cần điều khiển, điều chỉnh tốc độ hoạt động
trong chế độ non tải như đã nói ở trên hoặc có chu kỳ có tải và
không tải thì có thể tiết kiệm điện bằng thiết bị điều khiển để
giảm từ thông khi động cơ hoạt động non tải. Ví dụ như trong
12


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

các máy ép nhựa, khi hành trình ép thì động cơ hoạt động đầy

tải còn hành trình lùi động cơ hoạt động gần như không tải. Bộ
điều khiển tiết kiệm điện sẽ tự động cảm nhận chế độ làm việc
của động cơ và thực hiện tiết giảm điện áp đặt vào động cơ và
qua đó giảm tổn thất trên động cơ trong chế độ non tải, nâng
cao hiệu suất hoạt động. Bộ điều khiển tiết kiệm điện kiểu này
có cấu trúc đơn giản hơn biến tần nhiều nên có hiệu suất cao
hơn và giá thành thấp hơn nên sẽ đảm bảo khả năng hoàn vốn
đầu tư.

Giảm mức tiêu thụ công suất phản kháng của các động cơ
không đồng bộ

Các động cơ không đồng bộ trong các doanh nghiệp sản xuất
tiêu thụ một lượng đáng kể công suất phản kháng. Lượng công
suất phản kháng mà động cơ tiêu thụ phụ thuộc hệ số mang tải,
được biểu thị bởi: Q = Qo (1-k2mt)+Qdm k2mt ; trong đó: Qo là
công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải; Qđm là
công suất phản kháng lúc động cơ làm việc với tải định mức; kmt
là hệ số mang tải của thiết bị điện. Thông thường thành phần công
suất phản kháng không tải chiếm tới (60÷70)% tổng công suất
phản kháng mà thiết bị tiêu thụ. Như vậy chúng ta thấy khi hệ số
mang tải có giá trị nhỏ thì lượng tiêu thụ công suất phản kháng sẽ
tăng. Việc truyền tải một lượng công suất phản kháng qua mạng
điện, gây ra một tổn thất lớn, tỷ lệ với bình phương trị số của
chúng. Ngoài ra việc truyền tải công suất phản kháng còn làm ảnh
hưởng xấu đến chất lượng điện áp.
Từ những phân tích trên chúng ta thấy có thể áp dụng một số giải
pháp để giảm công suất phản kháng của các hộ tiêu thụ như sau:
- Hạn chế thời gian làm việc không tải của các động cơ
Đối với nhiều hộ tiêu thụ, thời gian làm việc không tải của động cơ

có thể chiếm đến 50÷65% toàn bộ thời gian làm việc. Nếu thời
gian không tải lớn, thì tốt nhất là cắt động cơ ra khỏi lưới trong thời
gian đó, như vậy mức tiêu thụ điện năng tác dụng và phản kháng
sẽ giảm xuống đáng kể. Trong các trường hợp khác có thể dùng bộ
khống chế không tải. Tuy nhiên cần phải tính toán kinh tế - kỹ
thuật dựa theo đồ thị công suất tác dụng và phản kháng tiêu thụ
của động cơ. Để giảm thời gian làm việc không tải của các thiết bị
đòi hỏi phải có dây chuyền công nghệ hợp lý.
13


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

- Giảm điện áp đặt vào cuộn dây của động cơ non tải
Khi không có khả năng thay thế động cơ không đồng bộ non tải, có
thể dùng biện pháp giảm điện áp đặt trên cực động cơ. Việc giảm
điện áp trên cực động cơ không đồng bộ xuống trị số nhỏ cho phép
Umin dẫn đến giảm sự tiêu thụ công suất phản kháng (do giảm
dòng từ hoá). Khi đó tổn thất công suất tác dụng cũng giảm xuống,
kết quả là làm tăng hiệu suất của động cơ. Trong thực tế người ta
thường dùng các biện pháp đổi nối cuộn dây stator và phân đoạn
các cuộn dây stator.

Hạn chế động cơ làm việc non tải hoặc quá tải

Thực tế, động cơ của máy công cụ rất ít khi hoạt động với công
suất định mức, mà thường là non tải. Các động cơ 1HP-5HP chạy
dưới 45% tải thì hiệu suất bắt đầu giảm, sẽ làm tăng tổn thất,

giảm hiệu suất và cosj (hình 2). Nếu động cơ thường xuyên làm
việc với tải dưới 45% định mức thì nên thay bằng loại có công suất
nhỏ hơn. Trường hợp động cơ luôn làm việc dưới 40% công suất
định mức mà không muốn thay thế, thì có thể giảm điện áp cung
cấp cho động cơ bằng cách đổi tổ đấu dây stato từ D sang Y, sẽ
giảm được công suất phản kháng 3 lần (Q~U2), nhưng lúc này
phải kiểm tra lại điều kiện mở máy vì mômen cũng sẽ giảm 3 lần
(M~U2). Trong một số trường hợp tải của thiết bị như băng tải, gầu
tải, máy nghiền, máy nén khí thay đổi liên tục, lúc non tải lúc đầy
tải, thì có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh công suất (PowerBoss)
mà không cần phải thay thế động cơ. Nguyên lý làm việc của
PowerBoss là cấp vừa đủ điện năng cần thiết thông qua thay đổi
điện áp cấp cho động cơ. PowerBoss ứng dụng giải pháp khởi động
mềm, các thyristor được bật ở điểm mà điện áp nguồn gần với
zêro trong từng bán chu kỳ, nhờ đó sẽ giảm dòng điện cấp cho
động cơ, nên giảm các tổn hao đồng và sắt bên trong động cơ
(hình 3). Ngược lại, khi động cơ làm việc trên 100% tải định mức,
sẽ bị quá tải, gây phát nóng và giảm hiệu suất. Trong trường hợp
làm việc với tải thay đổi, thì nên sử dụng động cơ có hệ số an toàn
là 1,15 và có công suất thấp hơn tải cực đại khoảng 15%, để cho
phép động cơ làm việc quá tải trong thời gian ngắn hạn. Không có
nguyên tắc cứng nhắc nào trong việc lựa chọn công suất động cơ,
nên người sử dụng cần đánh giá tiềm năng tiết kiệm cho từng
trường hợp. Có thể tham khảo các kinh nghiệm sau: (i) Cần thay
mới động cơ công suất lớn bị non tải hay quá tải bằng loại có hiệu
suất cao và đúng tải khi có cơ hội; (ii) Không nên sửa chữa, mà cần
14


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

thay mới động cơ công suất nhỏ bị non tải hay quá tải bằng loại có
hiệu suất cao và đúng tải khi nó bị hư hỏng; (iii) Động cơ tiêu
chuẩn làm việc đúng tải khi bị hư hỏng thì nên thay bằng loại động
cơ có hiệu suất cao.

Hạn chế thời gian làm việc không tải của các động cơ
Đối với nhiều hộ tiêu thụ, thời gian làm việc không tải của động cơ
có thể chiếm đến 50÷65% toàn bộ thời gian làm việc. Nếu thời
gian không tải lớn, thì tốt nhất là cắt động cơ ra khỏi lưới trong thời
gian đó, như vậy mức tiêu thụ điện năng tác dụng và phản kháng
sẽ giảm xuống đáng kể. Trong các trường hợp khác có thể dùng bộ
khống chế không tải. Tuy nhiên cần phải tính toán kinh tế - kỹ
thuật dựa theo đồ thị công suất tác dụng và phản kháng tiêu thụ
của động cơ. Để giảm thời gian làm việc không tải của các thiết bị
đòi hỏi phải có dây chuyền công nghệ hợp lý.

Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng các động cơ công
suất bé hơn.

Các động cơ khi làm việc đầy tải có hiệu suất khá cao, nhưng hiệu
suất sẽ giảm khi hệ số mang tải giảm. Trong thực tế, phụ thuộc
vào quá trình công nghệ, nhiều động cơ làm việc với hệ số mang
tải thay đổi và đôi khi có giá trị rất thấp. Nếu non tải, công suất
phản kháng mà động cơ tiêu thụ sẽ tăng thêm một lượng tỷ lệ với
bình phương hệ số mang tải của động cơ. Trong bảng 2 trình bày
kết quả tính toán hiệu quả thay thế động cơ làm việc non tải trong
quá trình sản xuất thép. Động cơ sử dụng là loại TIM-380 kW, Uđm

= 380 V, n = 740 v/phút. Công suất trung bình của động cơ là
135,37 kW (kmt = 0,36), nếu áp dụng phương án 2 là thay động cơ
trên bởi động cơ 180 kW sẽ mang lại hiệu quả kinh tế.

Các biện pháp nâng cao chất lượng nguồn cung cấp
Hiệu suất làm việc của động cơ điện còn phụ thuộc vào chất lượng
nguồn điện cung cấp cho nó. Nên để sử dụng điện năng cho động
cơ một cách tiết kiệm, cũng cần quan tâm nâng cao chất lượng
nguồn cung cấp, chú ý đến các yếu tố sau:
15


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

- Duy trì điện áp ổn định cho động cơ, giữ ở mức dao động tối đa là
5%. Nếu điện áp dưới 95%Uđm thì hiệu suất động cơ sẽ giảm 2%4%. Khi làm việc với điện áp cao hơn định mức thì hiệu suất động
cơ cũng suy giảm và ảnh hưởng đến tuổi thọ.
- Duy trì hệ số cosj cao (~ 0,92) cho lưới điện bằng cách giảm
thiếu hụt công suất phản kháng (hạn chế động cơ không đồng bộ
chạy non tải, thay thế động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng
bộ) hoặc bù công suất phản kháng. Bù công suất phản kháng còn
có tác dụng điều chỉnh và ổn định điện áp cho lưới điện.
- Giảm thiểu sự mất cân bằng pha vì sẽ gây tăng tổn thất và giảm
hiệu suất động cơ.
- Nhận dạng và loại trừ các nguy cơ sự cố trên lưới điện như: mất
pha, đứt dây trung tính, hở mạch nối đất…
Ngoài các giải pháp kỹ thuật nêu trên, người sử dụng còn có thể áp
dụng các biện pháp quản lý khác để tăng hiệu quả sử dụng động

cơ như: xây dựng quy trình vận hành để hợp lý hóa quá trình thao
tác, giảm thời gian động cơ chạy non tải hay chạy vô công; thực
hiện kiểm toán năng lượng và triển khai đồng bộ chương trình DSM
(Demand Side Management) trong doanh nghiệp…

4.3 Vấn đề quản lý vẫn là then chốt
Thực tế chứng minh rằng ngoài yếu tố công nghệ thì mức độ tổn
thất năng lượng phụ thuộc rất nhiều và ý thức và trách nhiệm của
nhân viên, của người vận hành. Mong muốn của người quản lý là
làm sao cho tất cả nhân viên, công nhân vận hành phải có ý thức
tiết kiệm năng lượng. Ở đây không đề cập tới các chính sách quản
trị của các doanh nghiệp mà chỉ xin nêu ra một giải pháp công
nghệ giúp cho nhà quản lý có thể kiểm soát được mức tiêu hao
năng lượng hỗ trợ cho các chính sách quản lý tiết kiệm điện năng
của mình. Đó là giải pháp kiểm soát mức tiêu hao điện năng đến
từng ca sản xuất của doanh nghiệp.
Để có thể kiểm soát được mức độ tiêu hao điện năng đến từng ca,
từng tổ và từng máy sản xuất ta có thể trang bị các thiết bị đo
đếm điện thông minh và thiết lập một mạng giám sát (SCADA).
Các thiết bị này hiện nay có bán trên thị trường với các chuẩn
truyền thông công nghiệp như Profibus, RS485 sẽ cho phép ta kết
nối các thiết bị đo đếm thông minh thành mạng. Thông qua một
máy tính kết nối với mạng truyền thông này người quản lý có thể
giám sát được mức tiêu hao điện năng của từng khu vực và công
đoạn sản xuất tới từng ca sản xuất để từ đó có cái nhìn tổng quan
về mức độ tổn thất năng lượng của toàn doanh nghiệp và từ đó có
16


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

những điều chỉnh hợp lý nhằm nâng cao khả năng tiết kiệm điện
năng.
Tiết kiệm điện năng hiện nay là vấn đề thời sự nóng bỏng không
chỉ với các doanh nghiệp Việt Nam mà còn cả đối với các doanh
nghiệp ở các nước công nghiệp phát triển. Xây dựng thành công
chiến lược tiết kiệm điện năng và có những quyết định đầu tư đúng
đắn sẽ giúp cho doanh nghiệp tăng sức cạnh tranh của mình trên
thị trường. Việc quyết định sai không những không giúp tiết kiệm
điện mà còn gây lãng phí không đáng có đối với doanh nghiệp, tạo
thêm gánh nặng về tài chính và giảm sức cạnh tranh của doanh
nghiệp. Tuy nhiên, với sự cân nhắc cẩn trọng cộng với việc sử dụng
các ý kiến chuyên gia nhiều kinh nghiệm các nhà quản lý hoàn
toàn có thể có những quyết sách đúng đắn cho vấn đề này và
mang lại hiệu quả cao cho doanh nghiệp của mình.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
TẠI NHÀ MÁY
Tổng quan về nhà máy
Quy trình sản xuất
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp tình hình sản xuất tại nhà máy năm
2010
Tháng

1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12

Tiêu thụ điện năng tram (kW)
Trạm
Trạm xử
bơm I
lý nước
113400
22450
102360
20777
119880
21432
122640
20045
123360
22050
111360
12803
114360
22450
112365
21894

104326
20104
114235
21489
116370
20784
113642
22041
Tổng

Trạm
bơm II
98448
95361
98635
95361
99324
95465
98654
99342
96756
98634
95457
98763

Tổng
điện
năng 3
trạm kW

Lưu
lượng
nước

234298
218498
239947
238046
244734
219628
235464
233601
221186
234358
232611
234446
2786817

483589
423424
477455
480644
486671
442950
445295
456296
467072
487707
487749
476855

5614707
17


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Danh mục các thiết bị
Các hệ thống và thiết bị tiêu thụ năng lượng điện
Hệ thống chiếu sáng
Hệ thống động cơ
Động cơ bơm nước trạm bơm cấp I
Gồm 3 động có công suất 132 kW
Động cơ trạm sử lý nước
Gồm có 2 động cơ 35 kW và 2 đồng cơ 132kW
Động cơ bơm nước trạm bơm cấp II
Gồm 2 động cơ có công suất 132 kW
Tính toán kinh tế và đánh giá hiệu quả khi dùng giải pháp
thay thế bóng đèn cho hệ thống chiếu sáng
Hiện trạng
Hiện nay nhà máy đang sử dụng 34 bóng đèn huỳnh quang
công suất 40W, 33 bóng đèn cao áp công suất 125W chiếu sáng
cho khuôn viên nhà máy. Các loại đèn này thuộc loại tiêu tốn
điện năng lớn. Vì vậy tính toán, đề xuất giải pháp tiết kiệm điện
cho hệ thống chiếu sáng.
Biện pháp đề xuất
Thay các bóng đèn huỳnh quang 40W thành T8(36W) cùng
quang thông sẽ tiết kiệm được 4W cho mỗi bóng đèn
Thay các bóng đèn cao áp 125W thành bóng đèn đường tiết kiệm

IMPAC- 85 W
Phân tích chi phí lợi ích hệ thống chiếu sáng
Thay đèn huỳnh quang 40W bằng đèn T8 (36W)
Thay đèn cao áp 125 bằng đèn IMPAC 85W
* Nhận xét: Với hệ thống chiếu sáng khi ta thay bóng đèn
huỳnh quang 40W bằng đèn T8(36W) và đèn cao áp 125W bằng
đèn IMPAC – 85W với tổng đầu tư chi phí ban đầu là 4.170.106
VNĐ, điện năng tiêu thụ hàng năm giảm 7.212kWh, tiền tiết
kiệm được hàng năm là 9.543.403VNĐ. Lượng khí CO 2 thải ra
môi trường 4,5 tấn. Như vậy việc thay bóng đèn cho hệ thống
chiếu sáng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế góp phần tiết kiệm năng
lượng điện cho nhà máy.
Tính toán kinh tế và đánh giá hiệu quả khi dùng phương
18


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

pháp bù
Tính toán kinh tế khi dùng giải pháp bù (bù phân
tán)
*Nhận xét: Khi lựa chọn một số động cơ có công suất lớn,
thời gian làm việc trong năm tương đối lớn, áp dụng giải pháp
điều chỉnh tốc độ động cơ không hiệu quả để áp dụng giải pháp
bù để nâng cao HSCS thì hiệu quả về kinh tế và môi trường được
cải thiện. Tổng dung lượng của các bộ tụ bù có dung lượng 230
kVAr, số tiền đầu tư 34,5 triệu VNĐ, điện năng tiêu thụ tiết kiệm
được 56.414 kWh (khoảng 1,9%), số tiền tiết kiệm hàng năm là

74.658.287,6VNĐ, lượng khí thải CO2 thải ra môi trường giảm
35,28 tấn, thời gian thu hồi vốn đầu tư để mua và lắp đặt các bộ
tụ trong 5 tháng.
Đánh giá hiệu quả khi dùng giải pháp bù
Hiệu quả khi dùng giải pháp bù đem lại đó là: Hệ số công
suất được nâng lên; giảm được tổn thất công suất, tổn thất điện
áp; tăng được khả năng tải của dây dẫn và máy biến áp và giảm
được điện năng tiêu thụ, góp phần bảo vệ môi trường.
Tính toán kinh tế và đánh giá hiệu quả khi dùng giải pháp
biến tần
Các công thức tính toán
Trường hợp dùng biến tần với động cơ non tải và có tải
luôn thay đổi
Trường hợp dùng bộ biến tần để điều chỉnh lưu lượng
Trường hợp dùng tiết lưu (van) để điềuchỉnh lưu lượng
Trong trường hợp không dùng van và sau đó dùng van để điều
chỉnh, các công thức tính toán như sau:

∆A=A-ATL
Trường hợp dùng tiết lưu sau đó thay thế bằng biến tần

19


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

;
;

;
là hệ số giảm thấp công suất khi dùng biến tần
Hoặc:
∆A = ABT –ATL

Tính toán cụ thể cho các động cơ tại trạm cấp II
Qua khảo sát tình hình vận hành tại nhà máy động cơ quy
về làm việc ở các tốc độ khi áp suất là 3,6 Pa
Ta có:

Với Q =1000m3 : hai bơm vận hành mỗi bơm có Q
3
2
đm = 500m
H2 = 4,7 Pa: áp lực đạt được khi bơm đồng thời 2 máy
H1 = 3,6 Pa: áp lực cần thiết để cung cấp nước
.
Lưu lượng của 1 bơm là:

Vậy tốc độ cần thiết của động cơ là:
vòng/phút
Bảng 3.22. Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho động cơ
bơm nước
Diễn giải
Đơn vị
Kết quả
Công suất định mức của
động cơ

kWh

132

Hiệu suất động cơ

-

0,95

Công suất điện

kWh

138,95

Số giờ vận hành trong 1
năm

Giờ

4380
20


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Điện năng khi chưa dùng
bộ biến tần

kWh

570933

Điện năng khi dùng bộ biến
tần

kWh

394517,25

Điện năng tiết kiệm được
trong 1 năm

kWh(%)

158198,5(%)

Giá điện

VNĐ/kWh

1323,4

Số tiền tiết kiệm được trong
1 năm

VNĐ

209348512,7

Vốn đầu tư

VNĐ

255936,176

Thời gian hoàn vốn

Năm

1,2

Giảm khí CO2

Tấn

99

Số tiền tiết kiệm được trong
1 năm của ĐC

VNĐ

209348512,7

Số động cơ vận hành

Cái

2

Tổng điện năng tiết kiệm

kWh

316379,8

Tổng số tiền tiết kiệm được

VNĐ

418697027

Đầu tư mua biến tần

VNĐ

451927432

Thời gian hoàn vốn

Năm

1,2

Giảm khí CO2

Tấn

198

Sơ đồ hệ thống biến tần điều khiển động cơ và nguyên lý
hoạt động.
* Nhận xét: Động cơ bơm nước cần cung cấp một lưu lượng nước
nhất định theo yêu cầu của các hộ gia đình theo từng thời điểm
là khác nhau,do đó việc sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ
động cơ là hợp lý. Với các động cơ này ta sẽ chọn các Biến tần
có công suất 132kW – điện áp 0,4kV. Điện năng tiết kiệm được
hàng năm là 316.379,8kWh đạt (28%) tương ứng với số tiền tiết
kiệm được hàng năm gần 419 triệu VNĐ, lượng khí thải CO2 thải
ra môi trường giảm 198 tấn, thời gian hoàn vốn mua và lắp biến
tần gần 1,2 năm. Như vậy lắp biến tần cho các động cơ bơm
nước ở trạm bơm cấp II sẽ mang lại hiệu quả về kinh tế, góp
phần tiết kiệm năng lượng điện cho nhà máy và bảo vệ môi
trường. Mặt khác sử dụng hệ thống biến tần sẽ tự động điều
khiển hệ thống làm việc dẫn tới có thể giảm công nhân vận hành
21


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

cho nhà máy.
Sử dụng pin mặt trời cung cấp điện cho hệ thống chiếu
sáng
Nước cung cấp cho mạng lưới cấp nước phải đảm bảo vệ
sinh cho người sử dụng vì thế sự quan tâm bảo quản khu vực

chứa nước sạch là cần thiết. Để đảm bảo cho hệ thống cấp nước
không bị ô nhiễm thì sự bảo quản kiểm tra thường xuyên rất
quan trọng vì thế hệ thống chiếu sáng cho khu vực này không
thể thiếu được. Hệ thống chiếu sáng của nhà máy được cung cấp
từ lưới điện nên khi sự có sự cố về lưới điện sẽ ảnh hưởng tới hệ
thống chiếu sáng.
Cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời
Hiệu ứng quang điện
Hiệu suất của quá trình biến đổi quang điện
Cấu tạo pin mặt trời
Thiết kế hệ thống điện mặt trời
Hệ thống năng lượng mặt trời là một hệ thống bao gồm các
thành phần như; các tấm pin mặt trời (máy phát điện), các tải
tiêu thụ điện, các thiết bị tích trữ năng lượng và các thiết bị điều
phối năng lượng.
Các thông số và các tải đặc trưng của phụ tải
Để thiết kế, tính toán một hệ thống điện mặt trời trước hết
cần một số thông số chính sau đây:
- Các yêu cầu và các đặc trưng của phụ tải
- Vị trí đặt hệ thống

Các bước thiết kế hệ thống điện mặt trời
a) Lựa chọn sơ đồ khối
b) Tính toán hệ nguồn điện pin mặt trời
Áp dụng tính toán cho hệ thống chiếu sáng nhà máy
nước
TT
01
04

Bảng 3.24. Công suất các phụ tải chiếu sáng yêu cầu
Loại đèn
Công
Số lượng Số giờ sử
Công
suất 1
dụng
suất
bóng (W)
tổng(W)
Cao áp
85
33
10
2805
Huỳnh

36

14

10

504
22


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

quang
Tổng công suất chiếu sáng

3309

a) Xác định điện năng tiêu thụ mỗi ngày

Tổng điện năng phải cấp hàng ngày cho tải bằng tổng tất cả điện
năng của tải, thời gian các tải sử dụng là như nhau = 10h.
Png = τ(P1 + P2 ) = 10.(2.805 + 504) = 33.090, 0 (Wh/ngày)

Png là tổng công suất của các thiết bị tiêu thụ điện trong ngày
a) Tính pin mặt trời (PV panel)
Tổng số PV panel = 33.090,0x1,31 = 443.347,9 WP
Ở đây PV là hệ thống pin mặt trời được ghép lại với nhau
Trong đó 1,31 là suất tổn hao trên thiết bị.
Tổng WP panel
WP là công suất đỉnh của dàn pin mặt trời (Peak Watt)
Với cường độ bức xạ trung bình R = 4,425 (kWh/m2/ngày)
Chọn loại PV có PWp = 150 WP thì số PV cần dùng
tấm.chọn 66 tấm
npv là số PV panel
Khi chon 66 tấm lượng điện năng sản xuất ra được
tổn hao trên dây dẫn và thiết bị:
Với Pt là công suất thực khi tính đến tổn hao
So sánh với công mà hệ thống chiếu sáng yêu cầu là đạt tiêu
chuẩn Giá của hệ thống PV là CPV = 19.500 (VNĐ):
Vốn đầu tư ban đầu:
Với giá điện năng trung bình là C =1.323VNĐ (theo giá phục
vụ cho các ngành sản xuất) thì phí hóa đơn tiền điện hàng ngày

sẽ là:
Chđ = Png*C = 33,09x1.323= 43.778,07 VNĐ

Tiền mà hệ thống PV tạo ra:
Cht = Png*C = 33,44x1.323=44.241,12 VNĐ
23


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Cht là tiền điện thu được tương ứng lượng điện năng mà hệ
thống sản xuất ra
Một năm 365 ngày thì hệ thống PV sẽ sản suất ra được
lượng
điện tương đương với số tiền là:
C1 = Cht*365 = 44.241,12x365=16.148.009,0 VNĐ
Số tiền 1năm phải trả ngành điện nếu không dùng PV:
C2 = Chđ*365 = 43.778,07 x365 =15.978.995,6 VNĐ
Thời gian hoàn vốn:
Bảng 3.25. Tổng hợp tính toán lắp đặt hệ thống pin mặt trời
cho chiếu sáng
Diễn giải
Tổng công suất chiếu sáng
Tổng điện năng khi chưa dùng pin
mặt trời
Tổng điện năng do hệ thống pin
mặt trời phát ra
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm

Đơn
vị
kW
kWh

3309
12077,85

kWh

12205,6

VNĐ

32127004
,6
55715000
0
7,55
18

Tổng vốn đầu tư

VNĐ

Giảm tổng lượng khí CO2
Thời gian thu hồi vốn

Tấn

Năm

Kết quả

*Nhận xét: Lắp đặt hệ thống pin mặt trời vốn đầu tư lớn so
sánh với số kinh phí chi trả điện năng cho hệ thống này, thời gian
hoàn vốn là 18 năm. Tuy nhiên với hệ thống chiếu sáng yêu cầu
bắt buộc phải đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng trong các ca trực
tối trong nhà máy thì hệ thống pin năng lượng mặt trời là cần
thiết
Bảng 3.26. Tóm tắt các giải pháp tiết kiệm điện năng

24


Nhóm-3

Đồ án cung cấp điện

Biện Pháp

Chi phí
đầu
tư(1000
đ)

Tiết kiệm
(1000đ)/n
ăm

Giảm
khí thải
CO2(tấ
n)

Thời
gian
hoàn
vốn(nă
m)

Bù cho trạm cấp I

15000

35551,82

16,8

0,4

Bù cho trạm xử lý

4500

12443,2

5,88

0,4

Bù cho trạm cấp II

15000

26668,86

12,6

0,2

Lắp biến tần cho trạm
cấp II

451927

418697

198

1,2

Thay bóng đèn và lắp hệ
thống pin mặt trời cho
chiếu sáng

579150

7150

7,55

18

Tổng cộng

106557
7

500510

240,6

2,1

KẾT LUẬN
Từ kết quả phân tích trên cho thấy việc tiến hành kiểm toán
năng lượng tại nhà máy chế tạo cơ khí tìm ra giải pháp nhằm sử
dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là rất cần thiết. Nó không
những giảm chi phí, tăng lợi nhuận, nâng cao chất lượng sản
xuất mà còn góp phần làm giảm nhu cầu sử dụng điện của quốc
gia. Kết quả nghiên cứu cho thấy áp dụng chương trình tiết kiệm
năng lượng lại nhà máy nước Biển Hồ tiết kiệm được mỗi năm
500.510 triệu đồng, giảm 240,6 tấn khí CO2 ra môi trường.

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
25