Đề tài Hệ PMS - Cung cấp điện - Ngô Minh Đức

Nội dung text: Đề tài Hệ PMS - Cung cấp điện - Ngô Minh Đức

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN MÔN: HỆ THỐNG BMS CHO TÒA NHÀ BÁO CÁO TIỂU LUẬN Đề tài: Hệ PMS- cung cấp điện Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thế Công Sinh viên thực hiện: MSSV: Ngô Minh Đức 20181116 Hà Nội, tháng 06 năm 2021
2. Nội dung I. GIới thiệu hệ thống PMS 3 II. Cấu trúc của hệ thống PMS 3 III. Chức năng hệ thống PMS 4 1. PMS mang lại những lợi ích sau: 4 2. Các tính năng của hệ thống quản lý năng lượng PMS 5 IV. Phân tích sơ đồ cung cấp điện một sơi 6 1. Giới thiệu tổng quan sơ đồ hệ thống cung cấp điện. 6 2. Nêu chức năng của các phần tử đóng cắt, bảo vệ trong hệ thống. 7 3. Đề xuất các phần tử sử dụng trong thiết bị đo lường và vận hành hợp lý, tiết kiệm. 9
3. I. GIới thiệu hệ thống PMS - Hệ thống PMS (Power Managerment System) là hệ thống đo lường, phân tích và giám sát nguồn điện được lắp đặt trong nhà máy, tòa nhà, các khu công nghiệp nhằm mục đích tự động hóa và quản lý năng lượng sao cho khai thác và sử dụng có hiệu quả nhất nguồn năng lượng. - Hệ thống PMS nói chung được nhiều công ty nghiên cứu phát triển và áp dụng vào các nhà máy, tòa nhà, siêu thị, hay khu công nghiệp tùy theo nhu cấp cung cấp gọi dịch vụ của khách hàng. Về bản chất thì nguyên tắc hoạt động của hệ thống là như nhau và đều nhằm mục đích tự động hóa và quản lý năng lượng mà tùy theo mỗi công ty có hướng phát triển khác nhau. II. Cấu trúc của hệ thống PMS Dưới đây là sơ đồ cấu trúc của của hệ thống PMS: Sơ đồ cấu trúc hệ thống PMS của nhà máy hiện đang sử dụng
4. Giao diện thực tế của hệ thống đã được triển khai III. Chức năng hệ thống PMS 1. PMS mang lại những lợi ích sau: - Hiểu rõ biểu đồ phụ tải để thương thảo với điện lực tốt hơn và tối ưu hệ thống - Theo dõi trực tuyến tiêu thụ điện hỗ trợ đội ngũ vận hành và lắp đặt tìm cách giảm chi phí. - Xác định rõ chi phí điện cho từng ca, bộ phận, phân xưởng, sản phẩm - Đưa ra trách nhiệm tiết kiệm đến từng bộ phân xưởng sản xuất. - Quyết định đầu tư hợp lý trên cơ sở đồ thị phụ tải. - Xác định tính hợp lý của các giải pháp cải tiến, mạnh đầu tư - Xác định công suất thừa - Giám sát thiết bị để biết rõ trạng thái non tải hoặc quá tải. - So sánh hiệu quả sử dụng điện để xác định thiết bị hoặc bộ phận sử dụng điện hiệu quả và đem lại lợi nhuận cao. - Xác định các thiết bị chạy không ổn định. - Cân bằng tải trên trạm, bảng điện - Nâng cao tuổi thọ thiết bị, tối ưu đầu tư. - Giảm thời gian dừng máy sự cố một cách tích cực - Theo dõi liên tục hoạt động của hệ thống
5. - Xác định chính xác loại sự cố chất lượng điện năng, thời gian, vị trí của sự cố. - Gửi các cảnh báo để đề phòng trước sự cố xảy ra - Phân tích nguyên nhân, hỗ trợ xác định nguyên nhân sự cố nhanh và xử lý triệt để - Xác định nguyên nhân sự cố là do thiết bị hay do nguồn điện. 2. Các tính năng của hệ thống quản lý năng lượng PMS - Thiết lập danh sách các thiết bị trong tòa nhà nhằm tìm kiếm các thiết bị và kiểm tra cơ sở dữ liệu được nhanh chóng; - Bố trí các thiết bị trên bản đồ hiện hành để theo dõi các cảnh báo. Chức năng này đặc biệt hữu ích khi một đơn vị quản lý nhiều tòa nhà. - Lập sơ đồ khái quát bố trí các thiết bị như mạng lưới sưởi ấm, phòng hơi, bộ phận thông gió, điều hòa trung tâm , có khả năng thông báo tình trạng hoạt động và các thông số chức năng hiện tại của các thiết bị. - Điều khiển các thiết bị từ xa. - Thiết lập kế hoạch công việc của tuần cho các thiết bị để quản lý khả năng tiêu thụ điện theo đặc trưng của tòa nhà. Chức năng này phù hợp sử dụng trong các tòa nhà công cộng được mở theo giờ cố định. - Tự động cảnh báo các sự cố - Thống kê, hiển thị, phân tích, đánh giá số liệu và thông tin đọc được từ các thiết bị nhằm xác minh khả năng khai thác và cần thiết lắp đặt các thiết bị đó trong tòa nhà. - Phân tích số liệu sử dụng nhiệt lượng trong ngày và trong tháng từ đó đánh giá được việc sử dụng nhiệt lượng trong ngôi nhà có hợp lý và vượt quá giới hạn cho phép không nhằm sắp xếp nguồn năng lượng cho hợp lý. - Phân tích tính kinh tế tiêu thụ nhiệt và điện năng trong một chu kỳ thời gian nhất định nhằm so sánh chi phí nhiệt năng trong các tòa nhà khác nhau. - Quản lý việc truyền dữ liệu của tất cả các thiết bị; - Hệ thống các bản ghi: các hoạt động người sử dụng thực hiện trong hệ thống được đăng ký và cung cấp cho chủ sở hữu, bộ phận quản lý giám sát các tòa nhà.
6. IV. Phân tích sơ đồ cung cấp điện một sơi 1. Giới thiệu tổng quan sơ đồ hệ thống cung cấp điện. a. Sơ đồ một sợi tủ điện hạ áp gồm: Nguồn cấp : -Máy biến áp T1 (22/0,4kV 3P công suất 2000KVA) , máy phát điện dự phòng G1(400V-50Hz công suất 1600KVA) cấp nguồn 3 pha cho phân đoạn 1. -Máy biến áp T2(22/0,4kV 3P công suất 1600KVA), máy phát điện dự phòng G2(400V-50Hz công suất 1250KVA) cấp nguồn 3 pha cho phân đoạn 2. Attomat ACB, bộ chuyển đổi nguồn ATS b. Phân đoạn: - Attomat MCCB - Dao cách ly phân đoạn - Tụ bù công suất phản kháng phân đoạn 1 (800KVAr), phân đoạn 2(630KVAr) - Các thiết bị tiêu thụ điện - Đồng hồ đo điện áp, dòng điện, công suất
7. 2. Nêu chức năng của các phần tử đóng cắt, bảo vệ trong hệ thống. a. Máy biến áp: - Máy biến áp biến đổi điện áp đưa vào tủ điện, có bộ chuyển đổi nguồn dự trữ ATS khi nguồn cấp chính gặp sự cố hay mất điện. - Máy biến áp cũng có thể được coi là thiết bị bảo vệ sơ cấp vì khi gặp sự cố bên sơ cấp hay thứ cấp thì đều không ảnh hưởng đến bên còn lại. b. Bộ chuyển nguồn tự động ATS: - Bộ chuyển nguồn tự động ATS ( Automactic Transfer Switch) là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động. Khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải. Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát. - Bộ chuyển nguồn tự động ATS thường dùng để chuyển đổi nguồn lưới-lưới hoặc lưới-máy phát.Bộ ATS giúp bảo vệ và vận hành thiết bị liên tục, không bị gián đoạn, duy trì nguồn điện của nhà máy tránh cho thiệt hại về kinh tế khi mất điện đột ngột. - Cấu tạo bộ ATS cơ bản gồm có Khối điều khiển là 1 bộ PLC và Khối kết nối ngoại vi gồm các relay và automat đóng cắt tự động theo yêu cầu của khối điều khiển. c. Thiết bị đóng cắt attomat, dao cắt phân đoạn - Phía thứ cấp của máy biến áp có thiết bị đóng cắt ACB nhằm bảo vệ thiết bị khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải xảy ra . Tại đây có các thiết bị đo dòng điện, điện áp, công suất để hiển thị chỉ số của dòng điện và điện áp và công suất đi qua. - Thanh cái chính giúp phân phối điện về các phía phụ tải và được nối 2 phân đoạn với nhau thông qua dao cách ly 2 phân đoạn. - Dao cách ly phân đoạn được nối lại giúp cho dòng điện được lấy vào từ 2 phân đoạn cấp điện liên tục khi một bên phân đoạn cấp nguồn bị mất điện. Hoặc có thể cắt ra để 2 phân đoạn hoạt động độc lập. - Dưới thanh cái là các thiết bị đóng cắt nhằm bảo vệ thiết bị điện và các đồng hồ kiểm tra chỉ số dòng điện, điện áp, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng. d. Tụ bù công suất phản kháng
8. - Công suất phản kháng hay gọi là công suất hư kháng, công suất ảo Q(kW) là năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong trong hệ thống điện xoay chiều AC. - Công suất phản kháng được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, được tạo ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t). Nó là loại công suất không có lợi của mạch điện. - Chức năng bù công suất phản kháng giúp nâng cao hệ số công suất cosφ giúp giảm tối thiểu công suất trên phần tử của toàn hệ thống cấp điện và giảm tổn thất điện áp trên đường truyền, tăng khả năng truyền tải điện trên đường dây và máy biến áp ❖ Chi tiết: Phân đoạn 1: - ACB-01 có chức năng đóng cắt phân đoạn 1 bảo vệ cấp nguồn MBA T1, ACB- 02 có chức năng đóng cắt máy phát G1 -ATS-01 được dùng để điều khiển chuyển đổi nguồn từ MBA T1 và máy phát G1. Khi biến áp T1 ngừng cấp điện thì chuyển sang cấp điện từ máy phát G1. - MCCB-01 có chức năng đóng cắt bảo vệ tụ bù CAPACITOR 1 - MCCB-02 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn Factory1 (nhà máy 1) - ACB-06 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn Factory2 (nhà máy 2) - MCCB-03 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn Factory3 (nhà máy 3) - MCCB-04 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn WWTP Phân đoạn 2: -ACB-03 có chức năng đóng cắt phân đoạn 2 cấp nguồn bảo vệ MBA T2, ACB- 03 có chức năng đóng cắt máy phát G2 - ATS-02 được dùng để điều khiển chuyển đổi nguồn từ biến T2 và máy phát G2. Khi biến áp T2 ngừng cấp điện thì chuyển sang cấp điện từ máy phát G2. - MCCB-05 có chức năng đóng cắt bảo vệ tụ bù CAPACITOR 2 - MCCB-06 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn HVAC (hệ thống điều hòa không khí) - MCCB-07 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn Spare - MCCB-08 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn Spare - MCCB-09 có chức năng đóng cắt bảo vệ cấp nguồn OFFICE
9. 3. Đề xuất các phần tử sử dụng trong thiết bị đo lường và vận hành hợp lý, tiết kiệm. a. Các đề xuất: ➢ Bộ tự điều chỉnh lượng bù công suất phản kháng. - Bù động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động): sử dụng các bộ tụ bù tự động hay còn gọi là tủ điện 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 - ➢ Thiết bị thu thập dữ liệu từ xa truyền thông tin các chỉ số điện áp, dòng điện, công suất về máy chủ. ➢ Các thiết bị đo, điều chỉnh được kết nối hệ thống PMS : Thiết bị đo điện áp, đo dòng điện, công suất, đo các thông số chất lượng hệ thống điện như: nhiễu hài, tần số pha, độ ổn định. Thiết bị truyền thông truyền dữ liệu từ các điểm đo về trạm giám sát trung tâm Máy tính và phần mềm quản lý cho phép giám sát và quản lý hệ thống điện, cho phép in các báo cáo theo thời gian, quản lý bảo trì hệ thống và các thiết bị trong hệ thống. b. Thiết bị đề xuất 1) BỘ ĐIỀU KHIỂN TỤ BÙ RAPIDUS 231R-E 606005
10. Rapidus 231R-E là một relay điều khiển công suất phản kháng được thiết kế để thực hiện quá trình bù công suất phản kháng bằng cách tự động điều khiển các bộ tụ. Quá trình điều khiển được thực hiện bằng cách chuyển đổi giữa các bộ tụ để đạt được hệ số cosϕ mong muốn đã được xác định bởi người sử dụng. Đặc điểm: - Màn hình hiển thị LCD, hỗ trợ ngôn ngữ English / Turkey; - Bộ nhớ trong lên đến 1 MB; - Hoạt động như một thiết bị phân tích năng lượng; - Cài đặt dễ dàng và nhanh chóng; - Bộ điều khiển hệ số công suất kết nối và thực hiện các cấp (bù) một cách tự động; - Hiệu chỉnh với dòng điện thấp (10mA); - Khả năng kết nối điện 3phase, 1 phase đến các tụ hoặc cuộn cảm với cấp bất kỳ; - Cập nhập thời gian và số lần chuyển mạch cho các cấp; - Can thiệp vào góc phase để hiệu chỉnh sai số hệ thống; - Thiết lập báo động cho bất kỳ thông số điện nào; - Truyền thông Modbus RTU với cổng truyền thông RS485. Thông số kỹ thuật bộ điều khiển hệ số công suất Rapidus
11. Nguồn cấp: – Điện áp: 85 300V AC/DC – Tần số: 45 65 Hz Ngõ vào đo lường: – Điện áp: 1 300 V RMS (L-N) – Dòng điện: 0.01 6 A RMS – Tần số: 45 65 Hz Ngõ ra relay bộ điều khiển hệ số công suất: – Có 14 ngõ ra relay – Dòng chuyển mạch lớn nhất: 6A – Điện áp chuyển mạch lớn nhất: 250V AC – Công suất chuyển mạch tối đa 250 VA Công suất tiêu thụ: < 10VA 2) ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN NĂNG KLEA 220P-EN 606160
12. Klea 220P – đồng hồ đo điện năng được thiết kế để đo lường các chỉ số như: V, A, F, IN, Cos Ø, PE, P, Q, S, THD, được hiển thị trên màn hình LCD. Klea 220P có password bảo vệ và hai ngõ ra relay alarm có thể lập trình. Kết nối truyền thông Modbus RTU với cổng truyền thông RS485. Thông số kỹ thuật thiết bị giám sát điện năng Klea 220P-EN Điều kiện hoạt động: – Nhiệt độ hoạt động -20 đến + 70°C; – Lưu trữ nhiệt độ -30 đến + 80°C; – Độ ẩm: 95%. Ngõ vào thiết bị giám sát điện năng: – Đầu vào đo điện áp: + Phạm vi đo được LN 1-300 Vrms; + Phạm vi đo LL 2-500 Vrms; + Dải tần số đo được 45-65 Hz; + Sự tiêu thụ năng lượng <0,1 VA; + Tần số lấy mẫu trong khoảng 45-65 Hz 12,8 kHz. Đầu vào kỹ thuật số: – Số lượng đầu vào 2; – Tần số đếm tối thiểu 100 Hz, 10 ms; Đầu ra kỹ thuật số đồng hồ đo điện năng:
13. – Số lượng đầu ra 2. Kiểu Transistor; – Chuyển đổi phạm vi điện áp 5-30 VDC; – Tần số chuyển đổi tối thiểu 20 Hz, 50 ms. 3) Thiết bị bảo vệ chống sét thông minh (iSPD) -Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền thông minh PROSURGE (iSPD) là một SPD thông minh và tự bảo vệ tự động cho hệ thống điện một pha hoặc nhiều pha. Đó là một giải pháp sáng tạo cho hầu hết các môi trường thương mại và công nghiệp với các hoạt động quan trọng, để làm cho thiết bị chống sét lan truyền trở nên thông minh. - ISPD bao gồm ba bộ phận thiết yếu: thiết bị chống sét lan truyền (SPD), bộ giám sát nguồn điện và xung điện thông minh (iSPM) hoặc bộ đếm sự kiện Lightning / Surge LEC-AT và bộ ngắt mạch tăng áp (SCB)