Kết quả khảo sát, đánh giá chất lượng cung cấp điện của mạng điện mỏ vùng Quảng Ninh

Nội dung text: Kết quả khảo sát, đánh giá chất lượng cung cấp điện của mạng điện mỏ vùng Quảng Ninh

1. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ KẾT QUẢ KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA MẠNG ĐIỆN MỎ VÙNG QUẢNG NINH ThS. Vũ Thế Nam Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin Biên tập: TS. Đào Đắc Tạo Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả khảo sát đánh giá chất lượng cung cấp điện của mạng điện Mỏ Vùng Quảng Ninh 1. Vì sao phải quan tâm đến “chất lượng hành sản xuất. Điện áp dao động lớn hơn 15% điện năng” làm cho các avtomat hút của các rơle điều khiển, Ở các nước công nghiệp phát triển “chất các attômat và khởi động từ không giữ được tay lượng điện” được quan tâm từ những năm 50 ÷ đòn, ảnh hưởng đến sự hoạt động bình thường 60 của thế kỷ trước bởi các lý do: của máy móc thiết bị trong các dây chuyền sản Độ lệch điện áp có ảnh hưởng rất lớn xuất. Điện áp dao động trong khoảng từ 10÷15% đếnhoạt động của động cơ không đồng bộ, là có thể làm hư hỏng các tụ điện bù cũng như các phụ tải chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. bộ biến đổi bán dẫn; Khi điện áp trên cực động cơ giảm quá mức cho Sự mất đối xứng pha ảnh hưởng trực tiếp phép, mômen cản có thể vượt quá giá trị của đến các phụ tải, điển hình nhất là các động cơ mômen quay, dẫn đến động cơ không thể quay không đồng bộ. Người ta đã chứng minh rằng được. Nếu không cắt điện, động cơ có thể bị tuổi thọ của động cơ không đồng bộ mang đầy cháy. Điện áp trên cực động cơ thấp làm cho tải, khi làm việc trong lưới có điện áp mất đối điều kiện khởi động của động cơ giảm đi đáng xứng 4% sẽ bị giảm đi 2 lần và nếu như sự mất kể. Khi điện áp trên cực động cơ thấp thì cường đối xứng là 5% thì công suất của động cơ sẽ bị độ từ trường của stator cũng giảm đi (đến 2-3% giảm đi từ 5 ÷ 10%. Sự mất đối xứng pha cũng khi điện áp giảm 1%) và như vậy, với công suất gây tổn hao công suất và phát nhiệt trong stator tiêu thụ như trước thì dòng phải tăng lên, dẫn và rôtor, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của đến cuộn dây bị nóng quá mức, làm giảm cách các động cơ đồng bộ. Sự mất đối xứng pha làm điện của cuộn dây và kèm theo đó là tuổi thọ cho chế độ làm việc của của các bộ biến đổi, của động cơ; bộ chỉnh lưu nhiều pha xấu đi rất nhiều - làm Điện áp lệch khỏi giá trị danh định làm tăng tăng đáng kể sự nhấp nhô của điện áp nắn, làm đáng kể công suất phản kháng tiêu tán trên cho hệ thống điều khiển xung - pha của các bộ đường dây, trong các máy biến áp và các động biến đổi tiristor không thể làm việc bình thường cơ điện. Nếu điện áp trên cực động cơ tăng lên được; 1% thì công suất phản kháng tăng thêm từ 3% Khi điện áp mất đối xứng các tụ bù sẽ tiêu thụ trở lên (do tăng dòng không tải của động cơ); công suất vô công ở các pha không đều nhau. Các thiết bị nhạy cảm với sự dao động điện Do vậy tụ điện không sử dụng hết dung lượng áp là các lò điện, các đèn chiếu sáng và các lắp đặt. Ngoài ra, do sự mất đối xứng của các thiết bị điện tử. Sự nhấp nháy của nguồn sáng pha mà chính các bộ tụ điện trong trường hợp gây sự khó chịu, mệt mỏi, ảnh hưởng đến năng này còn làm tăng thêm sự mất đối xứng bởi vì suất lao động, tiềm ẩn nguy cơ gây tai nạn trong công suất phản kháng của tụ trong pha có điện quá trình sản xuất; áp thấp sẽ nhỏ hơn trong các pha khác (tỷ lệ Dao động điện áp làm cho nhiều hệ thống thuận với bình phương điện áp của lưới); điện tử, tự động hóa, thông tin liên lạc, quan Điện áp “không sin” cũng mang lại những tôn trắc, giám sát không thể hoạt động được bình hai giông như la sư mât đôi xưng. Song hai bâc thường, gây tổn hại cho quá trình giám sát, điều cao cung gây nên tôn thât hưu công trên tât ca KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA 39
2. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ cac phân tư cua hê thông cung câp điên như Nhà nước đã ban hành Tiêu chuẩn Việt Nam trong mang cung câp, may biên ap, cac may TCVN 3971-84 quy định về “Mức chất lượng điên, cac bô tu điên bơi vi điên trơ cua cac phân điện năng ở các thiết bị tiêu thụ điện năng nối tư nay phu thuôc vao tân sô; vào lưới điện công dụng chung”; Sư dao đông cua tân sô có ảnh hưởng trực Ngày 02/08/2001 Chính phủ đã ban hành tiếp đến thành phần điên tư, liên quan mât thiêt Nghị định số 45/2001/NĐ-CP về “Các hoạt động đên sư tiêu hao công suât hưu công va vô công điện lực và sử dụng điện”; trong mang. Người ta đã chứng minh được “Quy phạm trang bị điện” được ban hành rằng - nêu như tân sô giam đi 1% (0,5 Hz) thi theo Quyết định số 19/2006/ QĐ-BCN, ngày lương tôn hao công suât trong mang se la 2%. 11/07/2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp là Do dao đông cua tân sô, sư thiêt hai đối với chât một bước tiến mới trong việc đưa dần các “chỉ lương san phâm trong dây chuyên công nghê tiêu chất lượng điện” của Việt Nam phù hợp cua xi nghiêp nhiêu khi con lơn hơn nhiêu, so với Tiêu chuẩn của các nước công nghiệp phát vơi nhưng tôn hao kê trên. Dao đông tân sô cua triển. Quy phạm này có bốn phần được biên điên ap co anh hương rõ rêt nhât đôi vơi cac soạn thành dạng Tiêu chuẩn của ngành. Tuy thiêt bi điên tư. Dao đông tân sô qua +0,1 Hz đa nhiên, trong TCN-19-2006 cũng mới chỉ có quy lam cho cac tin hiêu cua cac man hinh mônitor, định về “chất lượng điện áp và tần số của lưới camera theo dõi, man hinh vô tuyên bi meo đi điện”. rõ rêt. Tân sô ở trong khoang tư 49,5 ÷ 49,9 Hz Tiêu chuẩn về chất lượng điện của các nước lam cho tin hiêu trên man hinh biên dang đên 4 hiện đều tuân theo các Tiêu chuẩn của Ủy ban lân so vơi tin hiêu chuân. Với tân sô <49,5 Hz thi Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC), bao gồm nhiều chỉ hầu hết cac thiêt bi thu phat tin hiêu không thê tiêu, có các yêu cầu và quy định rất chi tiết về lam viêc đươc. các chỉ tiêu này. Quá trình hòa nhập để phát Cac chi tiêu chât lương điên không phu hơp triển, Việt Nam cũng cần thiết phải ban hành các vơi tiêu chuân, khac vơi cac gia tri danh đinh Tiêu chuẩn (TCVN) phù hợp với các Tiêu chuẩn không chỉ ảnh hưởng đến năng suất của máy nêu trên. móc thiết bị, đến tuổi thọ của chúng mà còn co 3. Kết quả khảo sát đánh giá về chất lượng kha năng gây nên cac sư cô liên hoan, sư tac điện cung cấp cho một số đơn vị sản xuất đông nhâm lân cua cac bộ phận bao vê, đăc trong Tập đoàn TKV vùng Quảng Ninh biêt co thê co nhưng tin hiêu điêu khiên cac Trong quá trình kiểm toán năng lượng, cũng qua trinh san xuât bi sai lêch do co sư tac đông như nghiên cứu đề tài khoa học các cấp nhóm nhâm lân cua cac thiêt bi đong căt, va kêt qua la nghiên cứu của Viện Khoa học Công nghệ Mỏ xac suât xuât hiên hư hong cũng tăng lên theo đã kết hợp với các cán bộ kỹ thuật của một số gây nhưng hâu qua không lương trươc đươc. mỏ khai thác than, như đơn vị sản xuất khác 2. Tiêu chuẩn về “Chất lượng điện năng” trong Tập đoàn tiến hành khảo sát, đánh giá một ở Việt Nam số chỉ tiêu chất lượng cung cấp điện cho các Ở nước ta, “chất lượng điện” đã được những đơn vị khu vực Quảng Ninh bằng tổ hợp thiết người làm công tác năng lượng quan tâm từ bị đo lường đa năng WM 14-96 được chế tạo ở những năm 80 của thế kỷ trước. Trải qua những dạng “an toàn nổ”, dùng trong mỏ hầm lò có thể năm chiến tranh kéo dài, ngành điện mới chỉ cố đo được các thông số tức thời của chất lượng gắng đáp ứng đủ nhu cầu cung cấp điện cho các điện đặt vào phụ tải như U, I, f, Cosφ, P, S, Q, hộ tiêu thụ, mà chưa thể đáp ứng ngay cho các các dạng sóng hài Các thông số hoạt động hộ tiêu thụ điện chất lượng như các nước công này được cập nhật liên tục và lưu vào thẻ nhớ, nghiệp phát triển. Tuy nhiên, trong quá trình xây sau đó dùng phần mềm chuyên dụng (ACE- dựng và phát triển chúng ta cũng đã thấy được Reader-V1) để lấy và đọc (ACE-PowerSoft-V1) định hướng mục tiêu phấn đấu của ngành điện các dữ liệu đo. Thiết bị được thiết kế chế tạo và thông qua một số mốc quan trọng: kiểm định theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0: 2002, Ngày 21 tháng 11 năm 1984 theo đề nghị và TCVN 7079 -1: 2002. Đồng thời sử dụng máy của Bộ Điện Lực, Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật phân tích điện năng đa năng của hãng Chauvin 40 KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA
3. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 1. Biểu đồ công suất biểu kiến và hệ số công suất của MBA 1000 kVA Công ty tuyển than Cửa Ông - Vinacomin CA8335 để đo phát hiện sóng hài bậc cao tại các đơn vị sản xuất trong Tập đoàn TKV vùng Quảng Ninh. Các số liệu đo được thực hiện tại các trạm biến áp 35/6 kV để xác định sự dao động điện áp và tần số của mạng ở cấp điện áp 35kV và 6kV. Đối với các khu vực khai thác và đào lò, các đơn vị sản xuất khác nhóm nghiên cứu đã tiến hành lắp đặt thiết bị để xác định các thông số đặc trưng của mạng hạ áp nhằm đánh giá chất lượng điện trên một số chỉ tiêu chủ yếu như: Chất lượng điện áp; Chất lượng tần số; Hệ số mang tải; Hệ số công suất; Tổn hao điện năng; Một số dạng sóng hài.v.v Trên các hình 1 và 2 mô tả một số kết quả khảo sát được trong quá trình đo cũng như xử lý các số liệu đo để Hình 2. Ảnh hưởng sóng hài tới dòng điện động cơ đánh giá. máy cán thép Công ty CP Chế tạo máy Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5. Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, nó sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao. Qua hình 2 và hình 3 cho thấy sự ảnh hưởng của sóng hài khiến cho điện áp và dòng điện xuất hiện dạng méo sin, răng cưa. Thành phần quan trọng để đánh giá sóng hài là hệ số méo dạng tổng (THD), mà giá trị càng cao thì mức ảnh hưởng tới chất lượng cung Hình 3. Ảnh hưởng sóng hài tới dòng điện động cơ cấp điện càng lớn. Kết quả đo kiểm cho thấy máy cán thép Công ty CP Chế tạo máy KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA 41
4. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 4. Hệ số méo dạng tổng (THD) sóng hài dòng điện động cơ máy cán thép Công ty CP Chế tạo máy - Vinacomin Bảng 1 Tổng hợp đo kiểm sóng hài tại các đơn vị Uông Công Thống Nhất Cơ khí VMC (2016) TT Hòn Gai (2015) Bí ty (2017) (2014) TBA TBA số 1 Sóng số 2 Băng (1000 kVA)- TBA hài Động Động cơ MBA 400 kVA (630 Phụ tải RC2-PX khu tuyển 400 cơ cán máy nắn MB+41 Lộ Trí kVA)- Sàng Úc-PX kVA PX tuyển tuyển A1h3 3,81 13,36 7,99 0,89 0,56 5,03 0,92 Bậc 3 A2h3 3,80 17,11 2,57 0,76 1,31 3,70 1,57 A3h3 3,56 12,15 9,00 0,41 1,73 2,38 2,85 A1h5 38,16 52,51 3,19 1,67 11,81 19,51 3,87 Bậc 5 A2h5 37,65 50,72 3,72 5,49 11,96 21,19 4,54 A3h5 37,55 50,01 3,12 5,29 12,27 15,47 4,16 A1h7 16,43 34,49 2,76 2,05 9,34 11,61 5,37 Bậc 7 A2h7 15,63 32,85 2,79 2,35 9,36 12,46 7,31 A3h7 16,15 32,30 3,80 2,58 10,16 10,12 5,96 A1h9 1,58 4,60 0,53 0,30 0,47 1,24 7,31 Bậc 9 A2h9 1,68 4,82 0,85 0,21 0,33 0,98 3,65 A3h9 1,26 3,74 0,69 0,31 0,53 0,57 5,96 A1h11 15,19 13,52 0,38 0,84 4,65 4,22 13,04 Bậc 11 A2h11 14,69 12,78 0,82 0,66 4,85 5,04 11,97 A3h11 14,58 12,08 0,76 0,72 4,93 3,01 14,24 A1h13 9,43 7,17 0,33 0,69 1,17 3,48 8,29 Bậc 13 A2h13 8,74 6,72 0,49 0,66 1,03 3,69 11,01 A3h13 9,13 6,31 0,61 0,92 1,35 3,57 10,54 A1h15 0,92 2,74 0,53 0,15 0,14 2,14 0,56 Bậc 15 A2h15 1,08 2,61 0,58 0,15 0,10 2,07 0,34 A3h15 0,65 1,94 0,50 0,18 0,10 0,75 0,52 THD≈43,2÷174,8% (hình 4). 4. Các kết quả nghiên cứu Tổng hợp các kết quả đo kiểm trong quá trình Đối chiếu với Tiêu chuẩn chúng ta thấy rằng, khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của sóng hài điện áp trung và cao áp của các TBA là tương nhóm nghiên cứu có bảng tổng hợp số 1. đối ổn định, các giá trị của điện áp không có sự 42 KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA
5. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ dao động nhiều, nhưng điện áp trên cực phụ tải thuật và hiệu quả sử dụng điện năng trong quản gần với trạm thường được giữ ở mức khá cao lý vận hành mạng cung cấp điện. so với giá trị danh định, do hầu hết các máy biến Nhiều mạng điện có xuất hiện sóng hài bậc áp đều không có hệ thống tự động điều chỉnh cao, tập trung tại nhà máy cơ khí có lò hồ quang, dưới tải. các trạm biến áp cung cấp điện cho các động cơ Tần số của nguồn nhìn chung là ổn định, sử dụng các thiết bị điện tử công suất hỗ trợ dao động trong khoảng nhỏ, chủ yếu nằm trong điều khiển, các động cơ điện một chiều, làm khoảng giới hạn cho phép của Tiêu chuẩn, đảm ảnh hưởng đến chất lượng cung cấp điện và tổn bảo để các thiết bị làm việc bình thường. thất điện năng. Mạng hạ áp của hầu hết các khu vực khảo Tài liệu tham khảo: sát đều có tổn thất điện năng khá lớn. Tổn thất 1. Đào Đắc Tạo và nnk (2009). Nghiên cứu điện năng chủ yếu xảy ra trên đường cáp trục đề xuất các giải pháp cung cấp điện ổn định và chính và cáp mềm. Các mạng hạ áp mỏ đều có an toàn và hiệu quả cho các mỏ than hầm lò hệ số yêu cầu, hệ số công suất và hệ số mang Quảng Ninh đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, hiện tải thấp. Nếu được chú ý đầu tư, cải tạo chắc đại hóa ngành than giai đoạn 2008 – 2025; Báo chắn sẽ nâng cao được các chỉ tiêu kinh tế kỹ cáo tổng kết đề tài; Hà Nội. Results from surveying and evaluating the power supply quality of the electronic network at Quang Ninh underground coal mines MSc. Vu The Nam Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin Summary: The paper repesents some results from surveying and evaluating the power supply quality of the electronic network at Quang Ninh underground coal mines KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA 43