Bộ tụ bù và điều khiển động cơ điện: Giải pháp tiết kiệm, an toàn sử dụng điện ở các hồ nuôi tôm

Hiện các cánh đồng nuôi tôm vùng hạ lưu sông Bàn Thạch (Đông Hòa), khu vực quanh đầm Ô Loan, khu vực xã An Hòa, An Hải (Tuy An)… đã được điện lực địa phương kéo điện 3 pha để phục vụ cho bơm nước, chạy quạt sục khí, chiếu sáng. Tuy nhiên, diện tích các cánh đồng nuôi tôm rộng, phụ tải là các động cơ phân tán nên các đường dây cung cấp điện 3 pha cho khu vực hồ nuôi tôm được kéo đi khá xa (thường trên 2km) gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện áp lớn… Các hộ dân điều khiển đóng cắt điện cho các động cơ bằng các cầu dao điện vừa kém an toàn, vừa không thể tích hợp các bảo vệ, dễ xảy ra các sự cố về điện.

GIẢI PHÁP TÍCH HỢP VÀ BỘ TỤ BÙ

Theo kỹ sư Nguyễn Văn Thịnh, giải pháp này là sự kết hợp giữa nguồn AC và DC có tụ làm “kho điện tạm thời” để thực hiện việc điều khiển đóng ngắt an toàn cho các động cơ điện 3 pha thông qua nút nhấn bằng contactor. Khi sử dụng contactor điều khiển như giải pháp đề ra, nếu điện lưới bị mất điện rồi có lại sẽ không xảy ra hiện tượng khởi động lại, đồng thời dễ dàng tích hợp bảo vệ để tự động ngắt động cơ ra khỏi lưới khi bị sự số.

Thực tế cho thấy, các động cơ điện ở khu vực hồ nuôi tôm có công suất chủ yếu là 5HP và 7,5HP vận hành với cosϕkhoảng 0,6. Do đó để giảm dòng điện phản kháng trên đường dây, góp phần nâng cao điện áp cuối nguồn và giảm tổn thất điện năng, ta cần bù lượng công suất phản kháng bằng tụ bù để cosϕ của từng động cơ đạt ở 0,95 trở lên. Giải pháp đưa ra là sử dụng tụ bù ngậm loại 1 pha 400V-25uF đấu tam giác thành bộ bù công suất 3 pha. Kết quả tính toán được công suất bù 3 pha là: Qbù = ½ * C. U2 = ½ * 25*10-6 * 3602 = 4,8kvar.

Kết quả của giải pháp là giảm tổn thất điện năng, nâng cao khả năng mang tải của dây dẫn và của lưới điện, cải thiện và nâng cao chất lượng điện áp cho phụ tải.

Khi lưới điện bị mất pha là nguyên nhân gây ra cháy hỏng động cơ hàng loạt, là nỗi lo lắng đối với các hộ dân nuôi tôm (động cơ bị hư hỏng, tôm nổi đầu do không kịp sục khí oxy). Vì vậy, việc bảo vệ mất pha cho các động cơ điện hồ nuôi tôm là vô cùng cần thiết. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng bộ bảo vệ mất pha theo nguyên lý điện áp sẽ không đảm bảo yêu cầu. Bộ tụ bù và điều khiển động cơ có chức năng bảo vệ với giải pháp là rơ le điện tử theo nguyên lý dòng điện có nguồn nuôi là điện áp dải rộng (autovolt từ 245VAC đến 460VAC) để khi lưới điện bị sụt áp cũng không ảnh hưởng đến nguồn nuôi. Cách làm này có thể thực hiện bảo vệ toàn diện động cơ điện bằng cách tự động cắt động cơ điện ra khỏi nguồn điện khi động cơ bị quá dòng, quá tải, kẹt roto hoặc lưới điện bị mất pha.

HIỆU QUẢ NHIỀU MẶT

Chi phí thực hiện giải pháp lắp bộ tụ bù cho động cơ điện trọn gói từ thiết bị đến công lắp chỉ hơn 1 triệu đồng, trong khi hiệu quả kinh tế, an toàn điện mà giải pháp mang lại là rất lớn. Kỹ sư Nguyễn Văn Thịnh cho biết, riêng tiết kiệm tiêu hao điện năng đối với 1 hồ nuôi tôm sử dụng bình quân 5 động cơ 5HP, thời gian sử dụng động cơ 20giờ/ngày đêm thì lượng điện năng tiết kiệm trong một ngày đêm là: ATiết kiệm ngày đêm = P tổn hao giảm nhờ lắp tụ bù 1 động cơ x số động cơ x thời gian sử dụng = 93,7x5x 20 = 9,37kwh. Tương ứng với số tiền điện tiết kiệm được trong 1 tháng sử dụng điện (30 ngày) với 5 động cơ có lắp bộ tụ bù là: 9,37kwh x 1.500đồng/kwh x 30 ngày = 420.000đồng/tháng.

Ông Nguyễn Văn Tỏ, một trong những hộ nuôi tôm lắp đặt bộ sản phẩm ứng dụng này cho biết: “Tiết kiệm chi phí nhờ giảm tiêu hao điện năng là thấy rõ, hơn nữa có bộ tụ này chúng tôi cũng yên tâm vì độ an toàn của nó trong môi trường nhiễm mặn không như việc đóng tắt truyền thống trước đây”.

Tại Hội thi Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Phú Yên lần thứ V (2013), giải pháp “Nâng cao hiệu quả trong việc cung cấp và sử dụng điện tại khu vực đầm, hồ nuôi tôm” đạt giải ba. Thạc sĩ Nguyễn Hoài Sơn, Chủ tịch Hội liên hiệp các Hội Khoa học - kỹ thuật Phú Yên, nhận xét: Giải pháp “Nâng cao hiệu quả trong việc cung cấp và sử dụng điện tại khu vực đầm, hồ nuôi tôm” của 2 kỹ sư Đặng Như Ý và Nguyễn Văn Thịnh rất có giá trị thực tiễn. Ngoài những hiệu quả như đã phân tích, giải pháp này còn có chức năng bảo vệ cao, thực hiện điều khiển các động cơ an toàn (bằng nút nhấn), bảo vệ triệt để các lỗi hư hỏng của động cơ (như hỏng bi, kẹt roto, quá tải…) và thiết bị do lưới điện bị sự cố mất pha; giảm được tổn thất điện năng, góp phần tiết kiệm điện (là tiết kiệm chi phí) cho các hộ nuôi tôm và tiết kiệm tài nguyên cho hệ thống năng lượng quốc gia…

Phú Yên có nhiều vùng nuôi tôm ở cửa sông ven biển có địa hình không thuận lợi cho việc cung cấp điện. Trong khi ngành Điện chưa thể đưa hệ thống điện đảm bảo chất lượng đến tận chân ruộng thì giải pháp trên cần được khuyến khích.