Bảng phụ tải là điểm bắt đầu. Bảng cần thể hiện thiết bị nào chạy đồng thời, tải nào sẽ khởi động tiếp theo và mức biến động điện áp, tần số mà thiết bị có thể chấp nhận. Từ những dữ liệu này, nhà cung cấp có thể giải thích cơ sở lựa chọn, còn nhóm dự án có thể so sánh các báo giá trên cùng một điều kiện.
1. Chọn cấp công suất theo chế độ vận hành
Trước hết, hãy mô tả nhiệm vụ của máy phát điện. Máy sẽ cấp điện khi mất điện lưới, phát điện thường xuyên hay vận hành với tải không đổi? Cần nêu số giờ vận hành dự kiến và biểu đồ phụ tải trong ngày. Với nguồn dự phòng, hãy xác định thiết bị nào phải tiếp tục được cấp điện khi mất lưới và trình tự đưa các thiết bị đó hoạt động trở lại.
Cấp công suất đi kèm giá trị báo trong chào hàng phải phù hợp với chế độ vận hành. Một con số công suất dự phòng lớn có thể trông hấp dẫn trong bảng so sánh, nhưng chưa cho biết máy có phù hợp để chạy thường xuyên hay không.
| Cấp công suất thường gặp | Chế độ cần làm rõ với nhà cung cấp |
|---|---|
| Công suất dự phòng khẩn cấp, ESP | Cấp điện dự phòng khi nguồn điện thông thường bị gián đoạn, trong giới hạn vận hành do nhà sản xuất công bố |
| Công suất chính, PRP (Prime Power) | Vận hành với tải thay đổi, tuân thủ điều kiện của nhà sản xuất về biểu đồ phụ tải, bảo dưỡng và các yêu cầu khác của cấp công suất |
| Công suất liên tục, COP | Vận hành với tải không đổi theo điều kiện công suất liên tục đã công bố |
Yêu cầu nhà cung cấp ghi rõ ký hiệu cấp công suất, phiên bản tiêu chuẩn áp dụng và các giới hạn vận hành. Đối chiếu giới hạn tải trung bình và khả năng quá tải với công bố của nhà sản xuất. Chẳng hạn, giới hạn tải trung bình không phải là mức tải tối thiểu cần duy trì. Tài liệu Cummins về các cấp công suất tổ máy phát điện giải thích những khác biệt này.
Khi so sánh chào hàng, hãy ghi chế độ vận hành và cấp công suất bên cạnh từng giá trị đầu ra. Nhờ đó, nhóm dự án có thể so sánh công suất trên cùng một cơ sở.
2. Đọc kW, kVA và hệ số công suất cùng nhau
kW biểu thị công suất tác dụng, còn kVA biểu thị công suất biểu kiến. Hệ số công suất thể hiện quan hệ giữa hai đại lượng này. Khi biết công suất điện đầu vào và hệ số công suất:
kVA = công suất điện đầu vào tính bằng kW ÷ hệ số công suất
Vì vậy, một tải điện 80 kW có hệ số công suất thực 0.8 sẽ cần 100 kVA. Phép tính này xác định nhu cầu công suất biểu kiến; khi chọn máy phát điện vẫn phải xét quá trình khởi động, chế độ vận hành và điều kiện công trường. Cần kiểm tra riêng công suất định mức kW và giới hạn kVA/dòng điện của tổ máy tại đúng chế độ vận hành và điều kiện công trường đã quy định.
Trong phép tính, hãy dùng hệ số công suất của tải. Hệ số công suất định mức của máy phát không cho biết hệ số công suất của từng thiết bị đấu nối. Tương tự, công suất cơ trên trục động cơ và công suất điện đầu vào cùng tính bằng kW nhưng là hai đại lượng khác nhau. Muốn quy đổi từ công suất trục sang công suất điện đầu vào phải biết hiệu suất động cơ. Tài liệu STAMFORD | AvK về hệ số công suất giải thích mối quan hệ giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến.
Ghi điện áp, tần số và số pha cùng với các số liệu phụ tải. Nếu cấp điện cho thiết bị một pha từ hệ thống ba pha, hãy thể hiện cách phân bổ tải trên từng pha và dòng điện riêng của chúng. Tổng tải có thể vẫn nằm trong giới hạn, trong khi một pha đã chạm giới hạn cho phép.
3. Lập bảng phụ tải theo kịch bản vận hành
Liệt kê các thiết bị chính, nhu cầu điện và trạng thái vận hành tương ứng với từng giá trị. Bảng tính phải phân biệt được thông số trên nhãn máy, số liệu đo và giá trị ước tính. Với số ước tính, hãy ghi giả định sử dụng và thông tin cần bổ sung để xác nhận.
| Mục trong bảng phụ tải | Thông tin cần cung cấp |
|---|---|
| Thiết bị và số lượng | Bơm, máy nén, dây chuyền sản xuất, UPS hoặc thiết bị cụ thể khác |
| Nhu cầu điện | kW, kVA hoặc dòng điện đầu vào; kèm điện áp và hệ số công suất nếu có |
| Trạng thái vận hành | Nhu cầu bình thường, nhu cầu tối đa và các thiết bị thực sự chạy cùng lúc |
| Đặc tính khởi động | Phương pháp khởi động, dòng điện hoặc kVA, dữ liệu tăng tốc và trình tự |
| Mức ưu tiên | Tải cần duy trì, trì hoãn hoặc cắt theo kế hoạch vận hành dự án |
| Giới hạn chấp nhận của nguồn điện | Giới hạn của nhà sản xuất thiết bị và yêu cầu nghiệm thu của dự án |
Phân biệt công suất lắp đặt với nhu cầu sử dụng đồng thời. Nếu hai máy không được phép chạy cùng lúc, hãy ghi rõ ràng buộc vận hành đó. Nếu nhiều tải phải khởi động lại đồng thời sau khi mất điện, cần đưa tình huống này vào tính toán, dù trong sản xuất bình thường hiếm khi chúng cùng tạo ra mức tải như vậy.
Lập bảng phụ tải cho một số kịch bản cụ thể: vận hành dự phòng thông thường, tình huống khởi động lại nặng nhất mà dự án yêu cầu và phương án mở rộng dự kiến. Xác nhận các kịch bản với bộ phận vận hành và điều khiển. Khi đó, các nhà cung cấp sẽ đánh giá cùng một tình huống thay vì mỗi bên tự giả định một cách vận hành khác nhau.
4. Kiểm tra khởi động động cơ khi các tải khác đang chạy
Nhu cầu điện khi khởi động động cơ có thể khác nhiều so với khi chạy ổn định. Cần thu thập phương pháp khởi động, dòng điện hoặc kVA khởi động, đặc điểm tải cơ được dẫn động và dữ liệu tăng tốc. Một hệ số nhân dòng điện duy nhất không mô tả được mọi động cơ hay mọi phương án khởi động. Khi giảm dòng khởi động, mômen vẫn phải đủ cho máy được dẫn động. Tài liệu AGN032 về phương pháp khởi động động cơ giải thích các mối liên hệ này.
Trình tự đóng tải cũng quan trọng như thông số động cơ. Khởi động bơm khi máy phát chưa mang tải khác và khởi động lại bơm khi hệ thống thông gió, điều khiển cùng thiết bị công nghệ đang chạy là hai tình huống khác nhau.
Yêu cầu nhà cung cấp đánh giá trình tự dự kiến theo giới hạn điện áp và tần số của thiết bị. Nội dung đánh giá cần bao gồm sụt áp ban đầu, quá trình phục hồi và đáp ứng tốc độ động cơ diesel. Chỉ có dữ liệu đầu phát thì chưa đủ để mô tả đáp ứng của cả tổ máy; tài liệu AGN003 về đặc tính quá độ trình bày các giai đoạn khác nhau của quá trình này.
Nếu phương án lựa chọn phụ thuộc vào việc khởi động tuần tự, hãy xác nhận thời gian trễ và liên động với nhóm điều khiển. Kế hoạch vận hành và cơ sở chọn máy phải thống nhất trước khi đặt hàng.
5. Đánh giá UPS và biến tần từ phía đầu vào nguồn
Với UPS hoặc biến tần điều khiển động cơ, cần thu thập các đặc tính đầu vào mà máy phát phải cấp. Dữ liệu bao gồm nhu cầu đầu vào ổn định và đỉnh, hệ số công suất, đặc tính sóng hài cùng giới hạn vận hành của nhà sản xuất thiết bị. Với UPS, xác định cả nhu cầu khi sạc lại ắc quy và khi vận hành bình thường. Với biến tần, lấy dữ liệu đầu vào cho đúng điều kiện chạy và khởi động dự kiến.
Giữ thống nhất ranh giới tính phụ tải. Nếu số liệu đầu vào UPS đã bao gồm các thiết bị được cấp điện ở phía sau UPS, chỉ tính số liệu đó một lần. Cộng thêm các tải phía sau một lần nữa sẽ dẫn đến tính trùng cùng một nhu cầu điện.
Tải phi tuyến cần được đánh giá theo thiết bị và đầu phát cụ thể. Một hệ số tăng công suất chung không thể giải quyết mọi ứng dụng. Tài liệu AGN025 về tải phi tuyến phân tích những đặc tính liên quan. Nếu thiếu dữ liệu đầu vào, hãy liệt kê cụ thể các thông số cần nhà cung cấp thiết bị bổ sung để cập nhật kết quả chọn máy sau đó.
6. Xác định công suất khả dụng tại công trường
Cung cấp cho nhà cung cấp máy phát độ cao công trường và các mức nhiệt độ liên quan đến vị trí lắp đặt. Chỉ nhiệt độ không khí ngoài trời có thể chưa đủ, vì không khí đi vào đầu phát có thể nóng hơn. Động cơ, đầu phát và hệ thống làm mát đều cần được đánh giá trong phương án lắp đặt dự kiến. Tài liệu AGN012 về ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến công suất giải thích tác động của môi trường đối với khả năng làm việc của đầu phát.
Sử dụng dữ liệu của đúng model cho bước đánh giá này. Một mức giảm công suất chung theo mỗi độ nhiệt hoặc mỗi mét độ cao có thể bỏ qua giới hạn thực tế của thiết bị. Khi xây dựng phương án chọn máy, cần xét cả vỏ chống ồn hoặc container, bộ lọc và cách bố trí thông gió dự kiến.
Chào hàng cần nêu công suất điện khả dụng của toàn bộ cấu hình tại chế độ vận hành và điều kiện công trường đã quy định. Lưu các giả định này cùng thông số kỹ thuật. Nếu thiết kế vỏ hoặc thông gió thay đổi về sau, nhà cung cấp có thể đối chiếu thay đổi với những điều kiện đã dùng để chọn máy.
7. Ví dụ tính toán: tải vận hành và khởi động động cơ
Xét nguồn điện ba pha cân bằng, điện áp dây 400 V, cấp đồng thời cho các tải trong bảng dưới đây. Đây là ví dụ giả định với tải tuyến tính, điện áp và dòng điện hình sin. Tất cả giá trị kW đều là công suất điện đầu vào; hai hệ số công suất vận hành khác 1 đều thuộc loại trễ, tức dòng điện trễ pha so với điện áp.
| Tải | kW đầu vào | Hệ số công suất khi chạy | kVA riêng khi chạy | Công suất phản kháng, kvar |
|---|---|---|---|---|
| Tải công nghệ thuần trở | 20 | 1.00 | 20.00 | 0.00 |
| Tải công nghệ đang hoạt động | 30 | 0.80 | 37.50 | 22.50 |
| Tải động cơ | 15 | 0.80 | 18.75 | 11.25 |
Tổng công suất tác dụng khi các tải cùng chạy là 65 kW, còn công suất phản kháng là 33.75 kvar. Do đó, tổng công suất biểu kiến là:
√(65² + 33.75²) ≈ 73.24 kVA
Nếu cộng riêng các giá trị kVA trong bảng, kết quả là 76.25 kVA. Vì các tải có hệ số công suất khác nhau, cộng số học công suất biểu kiến của từng tải không cho ra chính xác tổng nhu cầu. Hãy cộng công suất tác dụng riêng, công suất phản kháng riêng, rồi dùng hai tổng này để tính công suất biểu kiến.
Tiếp theo, giả sử nhà cung cấp động cơ đưa ra dòng khởi động 150 A tại điện áp dây định mức 400 V, sử dụng các giá trị hiệu dụng (RMS) của hệ thống ba pha cân bằng. Công suất biểu kiến khởi động tương ứng là:
√3 × 400 × 150 ÷ 1,000 ≈ 103.9 kVA
Khi khởi động bằng nguồn máy phát, dòng điện có thể thay đổi theo điện áp đầu cực và tốc độ động cơ. Giá trị tại điện áp định mức là dữ liệu đầu vào để đánh giá khởi động, chứ không phải một giá trị bất biến trong toàn bộ quá trình tăng tốc.
Trước khi động cơ khởi động, các tải còn lại đã cần 50 kW và 22.5 kvar. Cộng 103.9 kVA với 50 kW là trộn hai đại lượng khác nhau. Vẫn cần hệ số công suất khởi động, thời gian tăng tốc và diễn biến tải trong quá trình này để đánh giá tổng nhu cầu cùng đáp ứng của máy phát.
Ví dụ này xác định nhu cầu khi chạy ổn định và chỉ ra một tình huống khởi động cần kiểm tra. Để chọn một cấp công suất trong danh mục, nhà cung cấp phải đánh giá tình huống đó theo đáp ứng của tổ máy được đề xuất, giới hạn mà thiết bị đấu nối chấp nhận và công suất khả dụng tại công trường.
8. Tách riêng nhu cầu mở rộng và dự phòng
Mô tả kế hoạch tăng tải bằng thiết bị và kịch bản vận hành cụ thể: thêm một bơm, tổ chức ca sản xuất thứ hai hoặc triển khai một giai đoạn mở rộng theo kế hoạch. Nêu thời điểm dự kiến và cho biết nhu cầu đó đã được tính trong bảng phụ tải hay chưa. Nhờ vậy, phần công suất dành cho mở rộng vẫn có cơ sở rõ ràng khi kế hoạch dự án thay đổi.
Tăng thêm một tỷ lệ phần trăm công suất không chứng minh được khả năng khởi động, cũng không giải quyết mọi giới hạn do sóng hài và môi trường. Mỗi yếu tố vẫn cần được đánh giá riêng. Dự phòng tổ máy đặt ra một câu hỏi khác: những tải nào phải tiếp tục được cấp điện khi một máy phát không sẵn sàng? Hãy xác định yêu cầu này và phương thức vận hành riêng với kế hoạch tăng tải trong tương lai.
Đưa cả những khoảng thời gian tải thấp vào biểu đồ vận hành. Trước khi tăng đáng kể cấp công suất, hãy kiểm tra các giai đoạn này theo yêu cầu của động cơ và tổ máy được chọn. Nhà cung cấp cần hiểu cả phụ tải thường ngày lẫn nhu cầu cao nhất.
9. Đối chiếu cấu hình đề xuất với cơ sở chọn máy
Báo giá cần nêu rõ động cơ, đầu phát và bộ điều khiển, cùng cấp công suất công bố, thông số hệ thống điện và các giả định về công trường. Yêu cầu đánh giá khởi động hoặc đóng tải theo cấp phù hợp với bảng phụ tải. Thống nhất điều kiện thử và hồ sơ cần có để xác nhận yêu cầu dự án, kể cả các giả định đang chờ phê duyệt.
Khi xem dòng máy phát GOODWIND sử dụng động cơ Cummins, hãy đối chiếu model và toàn bộ cấu hình được đề xuất với bảng phụ tải. Kiểm tra công suất chào và đánh giá đáp ứng có tương ứng với thiết bị thực tế sẽ cung cấp hay không.
Thông tin về sản xuất và chất lượng của chúng tôi mô tả hệ thống thử ghi nhận công suất đầu ra, khả năng mang tải và các thông số điện, bao gồm thông số động. Với đơn hàng của bạn, hãy thống nhất các cấp đóng tải, điều kiện vận hành, tiêu chí nghiệm thu và biên bản thử trong quá trình trao đổi kỹ thuật.
10. Gửi đủ dữ liệu để chọn máy
Gửi GOODWIND thông tin ứng dụng, nơi giao hàng, chế độ vận hành, điện áp, tần số, số pha và bảng phụ tải. Bổ sung dữ liệu khởi động động cơ, thông số đầu vào UPS hoặc biến tần, độ cao, nhiệt độ và hình thức lắp đặt dự kiến. Kèm theo kế hoạch mở rộng và yêu cầu duy trì cấp điện khi một tổ máy không sẵn sàng.
Chia sẻ các bản vẽ, dữ liệu của nhà sản xuất thiết bị hiện có và thời hạn cần chốt phương án. Đánh dấu thông tin còn thiếu để tiếp tục làm rõ trong bước xem xét kỹ thuật. Bảng phụ tải, trình tự vận hành và điều kiện công trường phải cùng thuộc một phiên bản hồ sơ dự án.
Để được chọn máy và báo giá, hãy gửi GOODWIND yêu cầu về phụ tải và điều kiện công trường.
Câu hỏi thường gặp của người mua
Có thể chọn công suất từ hóa đơn điện hằng tháng không?
Số kWh hằng tháng thể hiện điện năng tiêu thụ theo thời gian. Để đánh giá công suất cần thiết, phải biết nhu cầu đồng thời và các tình huống khởi động. Nếu có dữ liệu ghi nhận phụ tải, có thể dùng để hỗ trợ lập bảng và xác định cách vận hành của cơ sở.
Nên dùng giá trị kW nào của động cơ?
Kiểm tra xem thông số của nhà sản xuất là công suất cơ trên trục hay công suất điện đầu vào. Nếu là công suất trục, cần có hiệu suất để quy đổi. Ghi rõ cơ sở bên cạnh giá trị để mọi nhà cung cấp dùng cùng một dữ liệu đầu vào.
Nên so sánh hai mức công suất chào giá như thế nào?
Trước tiên, hãy so sánh chế độ vận hành, điều kiện công bố công suất, điện áp, tần số và các giả định về công trường. Sau đó kiểm tra cấu hình và đánh giá khởi động theo cùng một bảng phụ tải. Cách làm này cho thấy nhiều thông tin hơn việc chỉ so con số kVA lớn nhất trong mỗi báo giá.