BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN MỎ DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2021 LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “Cung cấp điện mỏ” biên soạn với mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên Đại học chuyên ngành Công nghệ Cơ điện mỏ làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, phục vụ cho nghiệp đào tạo sau trình chỉnh biên chương trình nhà trường Giáo trình cịn làm tài liệu tham khảo cho cán giảng dạy, cán kỹ thuật, kỹ thuật viên công tác ngành mỏ Ngày nay, công nghiệp ngày mở rộng phát triển, điện tiêu thụ nhiều Vì vậy, việc tổ chức cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ địi hỏi khơng phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ điện theo yêu cầu, cung cấp điện với chất lượng điện cao mà cịn phải đảm bảo an tồn cho người, môi trường thiết bị điện Để đáp ứng u cầu đó, giáo trình giới thiệu cách có hệ thống kiến thức bản, thể tương đối đầy đủ nội dung, phục vụ cho việc học tập nghiên cứu sinh viên, việc tổ chức cung cấp điện, phân tích lựa chọn thiết bị việc trang bị kiến thức tính tốn cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp nói chung xí nghiệp mỏ nói riêng Giáo trình gồm phần chia thành chương: Phần Trạm điện xí nghiệp Chương Hệ thống cung cấp điện Chương Phụ tải điện Chương Trạm biến áp xí nghiệp Chương Ngắn mạch hệ thống điện Phần Mạng điện xí nghiệp Chương Mạng điện Chương Chiếu sáng xí nghiệp mỏ Chương Cung cấp điện chiều Chương Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ Chương Các tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện xí nghiệp Giáo trình tập thể tác giả: Tiến sĩ Bùi Trung Kiên (chủ biên) Thạc sĩ Nguyễn Văn Chung, Dương Thị Lan, Bộ môn Điện khí hố - Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh biên soạn Tập thể tác giả chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Điện, giảng viên mơn Điện khí hóa - Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh phịng ban nghiệp vụ, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ động viên, góp ý để hồn thành tốt giáo trình Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả cố gắng bám sát chương trình mơn học phê duyệt Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy môn học nhiều năm, đồng thời có ý đến đặc thù đào tạo ngành trường Mặc dù có nhiều cố gắng, truy nhiên sai sót giáo trình khó tránh khỏi Nhóm tác giả mong nhận bạn đọc đóng góp ý kiến xây dựng để giáo trình hồn thiện lần chỉnh biên sau Những ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ: Bộ mơn Điện khí hố Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ninh, tháng 05 năm 2020 Tác giả PHẦN I TRẠM ĐIỆN XÍ NGHIỆP Chương HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái niệm chung Hệ thống cung điện xí nghiệp cơng nghiệp nói chung xí nghiệp mỏ nói riêng đảm nhiệm việc cung cấp điện cách tin cậy, kinh tế với chất lượng điện đảm bảo thông số kỹ thuật phạm vi cho phép Phụ tải điện bao gồm chủ động truyền động điện, loại lò điện, thiết bị điện phân, hàn điện, thiết bị chiếu sáng v.v … Hệ thống cung điện xí nghiệp mỏ phận hệ thống điện khu vực quốc gia, nằm hệ thống lượng chung, phát triển qui luật kinh tế quốc dân Hệ thống điện bao gồm ba khâu: - Nguồn điện; - Đường dây truyền tải; - Hộ tiêu thụ điện Nguồn điện nhà máy điện (nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử v.v ) trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trời v.v ) Hộ tiêu thụ điện bao gồm tất đối tượng sử dụng điện lĩnh vực kinh tế đời sống : Công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt Để truyền tải điện từ nguồn phát đến hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện Lưới điện bao gồm đường dây tải điện trạm biến áp Ngày công nghiệp ngày phát triển, hệ thống cung cấp điện Việt Nam ngày phức tạp, bao gồm cấp điện áp sau: - Siêu cao áp có cấp điện áp : U=500 kV; - Cao áp có cấp điện áp : U=110kV, 220 kV; - Trung áp có cấp điện áp : U= 6kV, 10kV, 22kV, 35kV; - Hạ áp có cấp điện áp : U 1kV Căn vào nhiệm vụ, chia lưới cung cấp (500kV, 220kV, 110kV), lưới phân phối (35kV, 22kV, 10kV, 6kV, 0.4kV) Ngồi cịn nhiều cách chia khác vào phạm vi cấp điện, chia lưới khu vực, lưới địa phương; vào số pha, chia lưới pha, hai pha, ba pha; vào đội tượng cấp điện, chia lưới công nghiệp, lưới nông nghiệp, lưới đô thị v.v Một đặc trưng xí nghiệp mỏ giai đoạn mức độ sử dụng trình công nghệ ngày tăng, thiết bị điều khiển đại hầu hết xí nghiệp mỏ lớn cung cấp trực tiếp điện từ hệ thống điện khu vực Việc cung điện theo phương án có nhiều ưu điểm nhà máy điện xây dựng tập trung với công suất lớn nguồn nguyên liệu nên giảm giá thành điện năng, đồng thời việc phân phối điện hợp lý nhà máy nâng cao độ tin cậy cung điện giảm độ trữ chung hệ thống Như vậy, với phát triển ngành công nghiệp Việc qui hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện xí nghiệp địi ngày lớn yêu cầu kinh tế kỹ thuật ngày cao Những vấn đề cần giải thiết kế cung cấp điện xí nghiệp như: - Phương án tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn phương án cung cấp điện cho xí nghiệp, phân xưởng; - Phương pháp xác định phụ tải điện xí nghiệp, cấp điện áp công suất trạm biến áp; - Tính tốn bù cơng suất phản kháng, nâng cao hệ số cos… Mục tiêu thiết kế hệ thống cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Một phương án cung cấp điện điện xem hợp lý thoả mãn yêu cầu sau: - Vốn đầu tư nhỏ; - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ; - Đảm bảo an toàn cho người vận hành thiết bị; - Thuận tiện cho vận hành sửa chữa; - Đảm bảo chất lượng điện chủ yếu đảm bảo độ lệch độ dao động điện áp bé nằm phạm vi cho phép so với định mức Những yêu cầu thường mâu thuẫn nên người thiết kế phải biết cân nhắc kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra, thiết kế cung cấp điện phải ý đến yêu cầu khác như: khả mở rộng phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng v.v … 1.2 Phân loại hộ dùng điện Hộ tiêu thụ phận quan trọng hệ thống cung cấp điện Tuỳ theo yêu cầu mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ phân làm loại sau: 1.2.1 Hộ tiêu thụ loại Là hộ tiêu thụ mà ngừng cung cấp điện dẫn đến nguy hiểm tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế, ảnh hưởng lớn đến trị, quốc phòng quốc gia v.v Các hộ dùng điện loại I bao gồm: + Đối với xí nghiệp cơng nghiệp: Nhà máy hố chất, văn phịng phủ, phòng mổ bệnh viện, lò luyện thép v.v + Đối với xí nghiệp mỏ: - Quạt gió thiết bị phục vụ cho nó; - Các thiết bị thơng gió đặt giếng gió phụ mỏ có khí nổ loại siêu hạng, quạt thơng gió cục cho gương lị cụt; - Trạm nước cục bộ; - Trạm ép khí mỏ khai thác vỉa dốc đứng trường hợp quạt cục truyền động khí ép; - Bơm cứu hoả thiết bị để hạn chế xuất khí nổ từ vỉa than; - Trục tải trở người bị phục vụ cho Các phụ tải loại kể phải cung cấp từ hai nguồn độc lập có trang bị hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng vào làm việc 1.2.2 Hộ tiêu thụ loại Là hộ mà ngừng cung cấp điện gây thiệt hại lớn kinh tế hư hỏng phận máy móc thiết bị, gây phế phẩm, sản xuất bị ngừng trị, công nhân phải nghỉ việc Các hộ dùng điện loại bao gồm: * Đối với xí nghiệp cơng nghiệp: Nhà máy khí, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu * Đối với xí nghiệp mỏ: - Các thiết bị mặt mỏ: Trục tải, trạm ép khí, thiết bị chất dỡ vận chuyển, thiết bị xưởng tuyển khống; - Trong hầm lị phụ tải loại tất máy móc thiết bị tham gia vào dây chuyền sản xuất Đối với hộ loại cho phép ngừng cung điện thời gian đóng nguồn dự phịng vào làm việc tay Việc cung cấp cho phụ tải loại phép đường dây không, đường cáp kV phải có đường 1.2.3 Hộ tiêu thụ loại Là hộ tiêu thụ mà ngừng cung cấp điện không ảnh hưởng đáng kể đến trình sản xuất xí nghiệp, phụ tải loại bao gồm: tất máy móc phụ trợ, phân xưởng điện, nhà kho, khu dân cư v.v… Đối với hộ tiêu thụ loại cho phép điện thời gian tương đối dài để sửa chữa khắc phục cố, không ngày đêm Với phụ tải loại khơng cần có nguồn dự phịng 1.3 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.3.1 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ Khác với ngành công nghiệp khác, việc cung cấp điện cho ngành khai thác mỏ có đặc điểm riêng, điều kiện mơi trường q trình cơng nghệ định Những đặc điểm bao gồm: - Đa số máy móc q trình làm việc phải di chuyển thường xuyên định kỳ theo tiến độ gương khai thác Đặc điểm đòi hỏi thiết bị điện phải có khả nối vào mạng điện cắt khỏi mạng điện cách nhanh chóng dễ dàng Việc cung cấp điện nhờ hệ thống cáp mềm ổ cắm điện - Môi trường mỏ có độ ẩm cao, nhiều bụi bẩn mỏ hàm lị thường xuất khí bụi nổ ngun nhân gây nổ bầu khơng khí mỏ cố khí hậu thời tiết khắc nghiệt Đặc điểm đòi hỏi thiết bị phải có tính chống ẩm, chống rỉ cao, cách điện thiết bị dây dẫn phải cao để thân chúng nguyên nhân gây cháy nổ môi trường mỏ - Không gian làm việc chật hẹp hạn chế, mỏ hàm lò Vì thiết bị điện cần phải chế tạo gọn nhẹ, dễ dàng tháo lắp, lắp đặt - Áp lực cao hơng lị dễ dàng làm cho đất đá bị sập đổ nguy phá hoại thiết bị điện Đặc điểm đòi hỏi thiết bị điện phải chế tạo có độ bền học cao - Các đường lị ẩm ướt, có hoạt tính hố học cao kết hợp với bụi mỏ dẫn điện gây nguy hiểm an toàn điện giật hoả hoạn Đặc điểm đòi hỏi thiết bị điện mỏ phải có tính chịu ẩm, chịu nước mỏ - Phạm vi hoạt động công trường lộ thiên rộng Các máy móc di động có cơng suất lớn lại vị trí phân tán, hệ thống dây dẫn phân phối điện phức tạp, tầng công tác vừa phải sử dụng điện cao áp lẫn điện hạ áp Chính đặc điểm việc cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ phải đảm bảo yêu cầu sau: - An toàn: Dây dẫn cần chọn cho lúc làm việc bình thường lúc có cố khơng bị nung nóng q mức để gây hoả hoạn, nổ bầu khơng khí mỏ làm già hố nhanh chóng cách điện cáp điện - Hợp lý kỹ thuật: Dây dẫn cần chọn với tiết diện đủ để đảm bảo mức điện áp cho phép cực phụ tải chế độ làm việc cố - Kinh tế: Cần chọn loại dây dẫn hợp lý theo quan điểm kinh tế đòi hỏi thoả mãn yêu cầu an toàn kỹ thuật - Độ bền học: Tác dụng ngoại lực không gây ứng suất nguy hiểm vật liệu làm dây dẫn 1.3.2 Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.3.2.1 Các phương pháp tổ chức cung cấp điện cho khu vực hầm lò Tuỳ theo chiều sâu vỉa, điện áp sử dụng, công suất phụ tải số yêu cầu khác, mà tổ chức cung cấp điện cho khu vực hầm lò theo phương pháp khác nhau, như: cung cấp điện cho hầm lò qua giếng qua lỗ khoan a) Phương pháp cung cấp điện cho khu vực hầm lò qua giếng Phương pháp áp dụng phổ biến mỏ có độ sâu vỉa đủ lớn Trên hình 1.1 trình bày sơ đồ đơn giản cung cấp điện cho phụ tải hầm lị qua giếng Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức cung cấp điện cho hầm lò qua giếng Khi chuyển cách đấu từ tam giác sang sao, mô men cực đại động giảm lần, cần kiểm tra hệ số mang tải động theo điều kiện làm việc ổn định Việc phân đoạn cuộn dây stator động không đồng nên áp dụng trường hợp đổi cách đấu d Hạn chế động máy biến áp làm việc không tải Nếu khoảng thời gian làm việc không tải động máy biến áp kéo dài tốt tạm thời cắt chúng khỏi mạng, giảm đáng kể lượng công suất phản kháng tiêu thụ vô ích Trong dây truyền cơng nghệ, máy móc làm việc có quan hệ phụ thuộc, việc bố trí dây truyền cách chặt chẽ hạn chế làm việc không tải động e Tăng cường chất lượng sửa chữa động Sau sửa chữa động cơ, cần đảm bảo thông số định mức Chất lượng sửa chữa khơng đảm bảo làm tăng lượng công suất phản kháng tiêu thụ f Ưu tiên sử dụng động không đồng rotor lồng sóc So với động rotor dây quấn, động rotor lồng sóc có hệ số cơng suất hiệu suất cao g Sử dụng động đồng Trong trường hợp nên sử dụng động đồng thay cho động không đồng bộ, động khơng đồng làm việc chế độ q kích thích phát công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất 9.1.3 Nâng cao hệ số công suất cos cách bù công suất phản kháng Trong trường sau áp dụng tất biện pháp kể mà hệ số cơng suất chung xí nghiệp cịn thấp giá trị qui định, cần phải áp dụng biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất việc bù phát chỗ công suất phản 236 kháng với mục đích giảm cơng suất phản kháng truyền tải từ nguồn tới xí nghiệp để phát cơng suất phản kháng dùng máy bù đồng bộ, động đồng tụ điện tĩnh a Máy bù đồng Máy bù đồng thực chất động đồng có cấu tạo đặc biệt để việc không tải phát lượng phản kháng Trong công nghiệp mỏ, máy bù đồng có nhược điểm như: tiêu hao cơng suất tác dụng cao(0,32- 0,15 kW/kVAr); chi phí vận hành bảo quản cao, khơng sử dụng nhiên máy bù đồng có ưu điểm quan trọng dễ dàng điều chỉnh công suất phản kháng phát ra, ln ln trì hệ số công suất tối ưu Máy bù đồng sử dụng chủ yếu hệ thống điện cần bù điều chỉnh công suất phản kháng với giá trị lớn b Động đồng Trong xí nghiệp mỏ, máy công suất lớn không cần điều chỉnh tốc độ (bơm nước chính, quạt gió, máy ép khí, động sơ cấp hệ thống máy phát động cơ) nên sử dụng động đồng Vì động đồngbộ có ưu điểm là: có hệ số cơng suất cao làm việc chế độ q kích thích phát cơng suất phản kháng, cải thiện hệ số cơng suất chung xí nghiệp Nhưng nhược điểm động đồng là: cấu tạo phức tạp, giá thành đắt, nên sử dụng c Bù công suất phản kháng tụ bù Phương pháp bù dựa tính chất điện dung đấu mạch điện để tạo dòng điện trượt pha so với điện áp Lúc điện dung đủ lớn, tụ điện khơng làm góc trượt pha dương khu vực đó, mà cịn chuyển dòng phản kháng đến khu vực lân cận khác (từ đường dây tải điện đến điểm đấu tụ) 237 So với máy bù đồng tụ điện có ưu điểm: - Tiêu thụ cơng suất tác dụng không đáng kể (0,3- 1%) so với công suất tổng; - Là việc chắn khơng phải chăm sóc đặc biệt; - Trọng lượng nhỏ không cần tới móng kiên cố để lắp đặt; - Làm việc khơng ồn Khi sử dụng tụ điện để nâng cao hệ số công suất cos , trước hết cần xác định công suất phản kháng cần thiết thiết bị bù: Qb = Ptb(tg1- tg2) , KVAr Trong đó: Ptb = Wa/ Tp - Cơng suất tác dụng trung bình năm xí nghiệp, Kw; (Wa- Năng lượng tác dụng tiêu thụ xí nghiệp, kWh; T p- số làm việc năm xí nghiệp, h); tg1- Tương ứng với hệ số cơng suất trung bình năm(cos1) xí nghiệp (có kể đến khả bù động đồng bộ); tg2- Tương ứng với hệ số công suất qui định cos2 Việc tăng hệ số cos2 giá trị qui định, cần quan quản lý hệ thống điện thoả thuận, tuỳ theo mức độ thiếu hụt lượng phản kháng hệ thống Công suất phản kháng tụ đấu tam giác: Q = .C.Ud2 103 , kVAr Trong đó:   2 f- Tần số góc dịng điện; C- Điện dung tụ, F; 238 (9.7) Ud- Điện áp dây định mức, kV Từ biểu thức cho thấy dung lượng tụ, công suất phản kháng tỉ lệ với bình phương điện áp với dung lượng tụ đặt phía cao áp cho công suất phản kháng lớn nhiều Nhưng đặt tụ phía cao áp phần cơng suất phản kháng tiêu thụ mạng hạ áp không bù Vì có khả nên đấu tụ gần phụ tải phía hạ áp Việc bố trí thiết bị bù tập trung, thành nhóm cá thể Khi bù tập trung, tụ thường đấu vào hạ áp (6- 10kV) trạm biến áp chính, lúc giảm công suất phản kháng phải phát truyền tải đến cho xí nghiệp Khi bù theo nhóm, tụ đấu vào cuối cá khởi hành, nhằm giảm truyền tải công suất phản kháng đường dây Khi bù cá thể, tụ đấu trực tiếp cạnh động cơ, giảm công suất phản kháng tồn mạng Vị trí đấu tối ưu thiết bị bù cần chọn sở so sánh kinh tế- kỹ thuật phương án 9.2 Tổn thất điện Tổn thất điện hệ thống cung cấp điện xí nghiệp mỏ chủ yếu tổn thất máy biến áp, mạng điện cao hạ áp 9.2.1 Tổn thất điện máy biến áp Việc xác định tổn thất điện máy biến áp tiến hành xuất phát từ thông số kỹ thuật, mức độ mang tải số sử dụng Tổn thất lượng tác dụng tính: Wa.ba= Pkt.T0 + 2.Pn.Tp , kWh; 239 (9.8) Trong đó: Pkt - Tổn thất cơng suất không tải máy biến áp, kW; Pn - Tổn thất công suất ngắn mạch, kW; T0 - Tổng số đấu máy biến áp vào mạng thời gian tính tốn, h; Tp - Số máy biến áp làm việc với tải trung bình thời gian tính toán, h;  - Hệ số mang tải máy biến áp, tính theo cơng thức: = Wa2  Wp2 (9.9) S d Tp (Wa, Wp- lượng tác dụng phản kháng tiêu thụ từ máy biến áp, xác định tính tốn, theo số đồng hồ vận hành; Sd - công suất định mức máy biến áp, kVA) Tổn thất lượng phản kháng tính theo cơng thức: Wp.ba= S d I kt U T0  S d n Tp  100 100 (9.10) Trong đó: Ik t- Dịng khơng tải máy biến áp, %; Un - Điện áp ngắn mạch tương đối, % 9.2.2 Tổn thất điện trong mạng (trừ máy biến áp) Tổn thất điện mạng xác định theo công thức: Wa = 3.I R.Tp.10 = tb -3 S 2tb R.Tp 10 3 U d2  Ptb2 R.Tp 10 3 240 U d2  Q 2tb R.Tp 10 3 U d2 (9.11) Trong đó: Itb - Dịng tải trung bình mạng, xác định theo cơng thức: Itb = Wa2  Wp2 U d Tp (9.12) Với: Wa vàWp - Năng ượng tác phản kháng phụ tải đấu vào mạng tiêu thụ thời gian Tp; Ud - Điện áp định mức mạng, V; Stb - Cơng suất trung bình truyền tải mạng, kVA; Ptb, Qtb- Công suất tác dụng công suất phản kháng trung bình truyền tải mạng 9.3 Định giá điện Tiền điện xí nghiệp (hộ tiêu thụ) phải trả tính theo giá biểu đơn giá biểu kép Theo giá biểu đơn, tiền điện phải trả sau khoảng thời gian định (1 tháng năm) tính số lượng điện (kW.h) tiêu thụ khoảng thời gian (theo số đồng hồ đo điện tác dụng) nhân với đơn giá điện (đ/kW.h) Cách tính nên áp dụng với hộ tiêu thụ với hộ tiêu thụ khơng phải xí nghiệp cơng nghiệp xí nghiệp cơng nghiệp có cơng suất nối mạng nhỏ Với xí nghiệp cơng nghiệp lớn, tiền điện thường tính theo biểu giá kép áp dụng hai phương thức sau: 1- Tính theo cơng suất tiêu thụ cực đại xí nghiệp (phần chính) số lượng điện tiêu thụ thực tế, xác định theo công thức: C = (a.Pmax + b.Wa).(1 K), đ/ năm Trong đó: 241 (9.13) Pmax - Công suất tiêu thụ cực đại xác định theo số đồng hồ đo, kW; A - Đơn giá kW công suất cực đại năm, đ/ kW.năm; B - Đơn giá điện năng, đ/ kW.h; Wa - Lượng điện xí nghiệp tiêu thụ năm, kW.h; k- Hệ số [thưởng (-) (+)] tuỳ theo hệ số công suất cos thực tế xí nghiệp - trả theo cơng suất nối mạng lượng điện tiêu thụ, xác định theo công thức: C = [a.(Sđ.ba + Sđ.đc) + b.Wa].(1k), đ/ năm (9.14) Trong đó: Sđ.ba - Tổng cơng suất định mức máy biến áp đấu vào mạng, kVA; Sđ.đc - Tổng công suất định mức động cao áp (trừ động phép dự phịng theo luật an tồn, động đấu vào mạng với mục đích bù cơng suất phản kháng); a - Đơn giá công suất nối mạng năm, đ/ kVA.năm 9.4 Suất tiêu thụ điện Lượng điện tiêu thụ để xí nghiệp sản xuất đơn vị sản phẩm tiêu quan trọng để đánh giá việc sử dụng hợp lý điện Suất tiêu thụ điện đặc trưng choviệc sử dụng phương tiện giới tự động hố xí nghiệp, việc tăng cường trang bị cho q trình cơng nghệ Việc tổ chức khơng hồn hảo q trình sản xuất sử dụng không hết khả phương tiện giới hoá, dẫn đến hậu suất giảm suất tiêu thụ điện tăng Suất tiêu thụ điện xác định tỉ số: 242 a= Wa , kW.h/đ.vị sản phẩm z (9.15) Trong đó: Wa - Lượng điện tiêu thụ thời gian tính tốn, kwh; Z - Sản lượng xí nghiệp thời gian tính tốn Tuy nhiên sở suất tiêu thụ điện để đáng trình độ sử dụng điện xí nghiệp khơng hồn tồn xác, cơng nghiệp mỏ, suất tiêu thụ điện phụ thuộc vào điều kiện địa chất mỏ, độ chứa khí chiều sâu vỉa, độ xâm nhập nước ngầm v.v… việc tiêu thụ điện cho thiết bị không tham gia vào sản xuất (bơm, quạt v.v…) xí nghiệp khác nhâu đáng kể, thiết bị có tham gia vào sản xuất có khác tiêu thụ điện Bởi lập kế hoạch cung cấp cho công nghiệp mỏ xây dựng định mức tiêu thụ điện năng, cần phải tính đến đặc điểm vùng nhóm mỏ loại Qua việc phân tích ta thấy Suất tiêu thụ điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nên việc tính suất tiêu thụ điện cách xác tương đối phức tạp Cho nên thực tế để tính suất tiêu thụ điện người ta thường sử dụng phương pháp sau: phương pháp tính tốn, phương pháp thực nghiệm - tính tốn phương pháp thơng kê 9.5 Chi phí mạng điện Tiền điện xí nghiệp (hộ tiêu thụ) phải trả tính theo giá biểu đơn giá biểu kép Theo giá biểu đơn, tiền điện phải trả sau khoảng thời gian định (1 tháng hoặc, năm) tính số lượng điện (kW.h) tiêu thụ khoảng thời gian (theo số đồng hồ đo điện tác dụng) nhân với đơn giá điện (đ/ kW.h) Cách tính nên áp dụng với hộ tiêu thụ với hộ tiêu thụ xí nghiệp cơng nghiệp xí nghiệp cơng nghiệp có cơng suất nối mạng nhỏ 243 Với xí nghiệp cơng nghiệp lớn, tiền điện thường tính theo biểu giá kép áp dụng hai phương thức sau: 1- tính theo cơng suất tiêu thụ cực đại xí nghiệp (phần chính) số lượng điện tiêu thụ thực tế, xác định theo công thức: C = (a.Pmax + b.Wa).(1 K), đ/ năm, Trong đó: Pmax- cơng suất tiêu thụ cực đại xác định theo số đồng hồ đo, kW; a- đơn giá kW công suất cực đại năm, đ/ kW.năm; b- đơn giá điện năng, đ/ kW.h; Wa- lượng điện xí nghiệp tiêu thụ năm, kW.h; k- hệ số [ thưởng (-) (+)] tuỳ theo hệ số công suất cos thực tế xí nghiệp 2- trả theo cơng suất nối mạng lượng điện tiêu thụ, xác định theo công thức: C = [a.(Sđ.ba + Sđ.đc) + b.Wa].(1k), đ/ năm Trong đó: Sđ.ba- tổng cơng suất định mức máy biến áp đấu vào mạng, kVA; Sđ.đc- tổng công suất định mức động cao áp ( trừ động phép dự phòng theo luật an toàn, động đấu vào mạng với mục đích bù cơng suất phản kháng); a- đơn giá công suất nối mạng năm, đ/ kVA.năm 244 Câu hỏi tập chương Phấn lý thuyết Hệ số cơng suất cos gì? Ngun nhân hậu hệ số cos thấp? ý nghĩa việc nâng cao hệ số cos? Các biện pháp dùng để nâng cao hệ số cos? Phương pháp xác định giá trị điện cho xí nghiệp? Suất tiêu thụ điện gì? Nó đặc trưng cho gì? Suất tiêu thụ điện có ý nghĩa xí nghiệp? Phần tập Bài tập 1: Yêu cầu thiết kế lắp đặt tụ bù cho trạm bơm nước xí nghiệp mỏ đặt máy bơm 75 kW Khi làm việc hệ số công suất trạm bơm có trị số cos = 0,7; yêu cầu đặt tụ điện để nâng hệ số công suất lên 0,95 Bài tập 2: Yêu cầu lựa chọn tụ bù để nâng cao cos phân xưởng điện lên 0,95; cơng suất tính tốn phân xưởng (80 + j105) kVA Xét khả giảm cỡ công suất máy biến áp đặt tụ bù? Bài tập 3: Một xí nghiệp có mặt cấp điện hình vẽ, yêu cầu thiết kế tính tốn tụ cho cos xí nghiệp 0,95 ) +1.6 3.10 ( g ®ån m Cáp 40 Cáp đồng (3.26+1.16) 15 m Cá pđ ồn g( 50 3.16+ m 1.1 0) 24+J32KVA 42+J56KVA 245 M¸y khuÊy 30+j30 kva Tài liệu tham khảo [1] Giáo trình Điện khí hố mỏ - PGS.PTS Nguyễn Anh Nghĩa - NXB GTVT Hà Nội 1997 [2] Giáo trình Hệ thống cung cấp điện mỏ - PGS.PTS Nguyễn Anh Nghĩa - NXB GTVT - Hà Nội 2007 [3] Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm - NXB KHKT - Hà Nội 1998 [4] Kỹ thuật điện mỏ - Nguyễn Đức Trung - Nhà máy in Diên Hồng - 1970 [5] Giáo trình điện mỏ - Nguyễn Hanh Tiến – Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2004 [6] Giáo trình Điện khí hố xí nghiệp – Nguyễn Văn Chung - Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh 2010 [7] Плащанский Л.А Основы электроснабжения горных предприятий – Излательство Московского госудаственного горного университета, 2005 [8] Волотковский С.А Основы электроснабжения горных предприятий – Киев Техника,1978 [9] Гладилин Л.В Основы электроснабжения горных предприятий – М Недра.1980 [10] Железко Ю.С Компенсация реактивной мощности и повыщение качества электрической энергии – М Энергоатомиздат,1989 [11] Кубрин Т.И Электроснабжения промышленных предприятий – М.Энергоатомиздат,1995 [12] Липкин Ю.Б Элекетроснабжения промышленных предприятий и установок – М Высшая школа, 1990 246 [13] Праховник А.В, Розен В.П., Дегтярев В.В Энергосберегающие режимы электроснабжения горно-добывающих предприятий М Недра.1985 [14] Рожкова Л.Д., Козулин В.С Электрооборудование станций и подстанций – М.Энергоатомиздат,1987 [15] Справочник по электроустановкам Электроустановки угольных шахт - М Недра.1988 247 угольных предприятий MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần TRẠM ĐIỆN XÍ NGHIỆP Chương Hệ thống cung cấp điện 3 1.1 Khái niệm chung 1.2 Phân loại hộ dùng điện 1.3 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.4 Các yêu cầu thiết kế cung cấp điện 20 Câu hỏi tập chương 23 Chương Phụ tải điện 25 2.1 Đồ thị phụ tải 25 2.2 Các tham số đặc trưng phụ tải 30 2.3 Các phương pháp tính phụ tải điện 35 2.4 Một số ví dụ minh họa 45 Câu hỏi tập chương 59 Chương Trạm biến áp xí nghiệp 61 3.1 Khái quát phân loại loại trạm điện 61 3.2 Chọn vị trí trạm 61 3.3 Tính toán chọn dung lượng biến áp 63 3.4 Sơ đồ điện trạm 79 3.5 Vận hành trạm biến áp 83 Câu hỏi tập chương 94 Chương Ngắn mạch hệ thống điện 96 4.1 Khái niệm chung 96 4.2 Tính tốn ngắn mạch mạng cao áp 99 4.3 Tính tốn ngắn mạch mạng hạ áp 112 248 4.4 Nguyên nhân, tác hại, biện pháp hạn chế, ngăn ngừa ngắn mạch 115 4.5 Một số ví dụ 116 Câu hỏi tập chương 133 PHẦN MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP Chương Mạng điện 138 138 5.1 Phân loại mạng điện 138 5.2 Sơ đồ cung cấp điện 138 5.3 Tính tốn tổn thất điện áp mạng điện 141 5.4 Tính tốn tổn thất công suất mạng điện 146 5.5 Tổn thất cơng suất máy biến áp 147 5.6 Tính tốn tổn thất điện mạng điện 149 5.7 Các phương pháp lựa chọn dây dẫn, cáp mạng điện 150 5.8 Một số ví dụ 166 Câu hỏi tập chương 180 Chương Chiếu sáng xí nghiệp mỏ 186 6.1 Ý nghĩa chiếu sáng mỏ 186 6.2 Các đại lượng kỹ thuật chiếu sáng 186 6.3 Thiết bị chiếu sáng 190 6.4 Tính tốn chiếu sáng 195 Câu hỏi tập chương 201 Chương Cung cấp điện chiều 202 7.1 Đặc điểm cung cấp điện chiều 202 7.2 Cung cấp điện cho tàu điện cần vẹt 201 7.3 Cung cấp điện cho tàu điện ắc qui 208 7.4 Cung cấp điện cho tàu điện cao tần 212 7.5 Cung cấp điện cho tàu dùng điện xoay chiều 214 Câu hỏi tập chương 215 249 Chương Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 216 8.1 Các điều kiện chọn thiết bị 216 8.2 Lựa chọn thiết bị điện cao áp 220 8.3 Lựa chọn thiết bị điện hạ áp 224 8.4 Một số ví dụ 225 Câu hỏi tập chương 229 Chương Các tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện xí nghiệp 231 9.1 Hệ số công suất cos 231 9.2 Tổn thất điện 239 9.3 Định giá điện 241 9.4 Suất tiêu thụ điện 242 9.5 Chi phí mạng điện 243 Câu hỏi tập chương 245 Tài liệu tham khảo 246 Mục lục 248 250 ... liên hợp mỏ nên điện từ hệ thống cung cấp cho liên hợp có điện áp 110kV cao hơn; cịn điện cung cấp cho mỏ có điện áp 35kV 6kV Nếu mỏ có cơng suất tiêu thụ lớn đường dây cung cấp có điện áp 110kV... dự phịng 1.3 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.3.1 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ Khác với ngành công nghiệp khác, việc cung cấp điện cho ngành khai thác mỏ có đặc điểm riêng,... tính tốn cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp nói chung xí nghiệp mỏ nói riêng Giáo trình gồm phần chia thành chương: Phần Trạm điện xí nghiệp Chương Hệ thống cung cấp điện Chương Phụ tải điện Chương