Chương 1 Tính toán phụ tải điện Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng điều cần thiết nhất đòi hỏi người thiết kế phải xác định được nhu cầu điện của phụ tải tính toán của phân xưởng (công suất đặt của xưởng) cách phân bố, phối hợp các thiết bị Tùy theo quy mô phân xưởng để thiết kế sao cho đúng yêu cầu phụ tải mà tính đến sự phát triển trong tương lai của nhà máy Cụ thể khi muốn xác định phụ tải điện của phân xưởng thì ta cần dựa vào công suất đặt của phân xưởng và xét đến.
Chương Tính tốn phụ tải điện Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng điều cần thiết đòi hỏi người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải tính tốn phân xưởng (cơng suất đặt xưởng) cách phân bố, phối hợp thiết bị Tùy theo quy mô phân xưởng để thiết kế cho yêu cầu phụ tải mà tính đến phát triển tương lai nhà máy Cụ thể muốn xác định phụ tải điện phân xưởng ta cần dựa vào công suất đặt phân xưởng xét đến phát triển tương lai Như vậy, việc xác định nhu cầu điện giải pháp tính tốn phụ tải ngắn hạn phân xưởng… Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào sử dụng Phụ tải gọi phụ tải tính tốn Khi thiết kế phải tính tốn phụ tải để lựa chọn thiết bị như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng ngắt thiết bị bảo vệ… để tính tốn cơng suất, để chọn thiết bị bù cơng suất phản kháng Chính phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để làm sở thiết kế hệ thống cung cấp điện Phụ tải tính tốn phụ thuộc nhiều vào công suất, số lượng thiết bị điện, chế độ vận hành quy trình cơng nghệ phân xưởng, trình độ vận hành cơng nhân… Vì để xác định xác phụ tải tính tốn cơng việc khó khăn quan trọng Bởi vì, phụ tải tính tốn nhỏ phụ tải thực tế gây lãng phí, khơng thực tế Từ thực tế đó, nhiều nhà khoa học bỏ nhiều công sức để nghiên cứu phương án tính tốn phụ tải phù hợp xác kết tính tốn mang tính chất tương đối cơng suất Pđm Công suất định mức thiết bị tiêu thụ ghi nhãn máy Đối với động cơ, cơng suất ghi nhãn hiệu máy công suất trục động Công suất đặt công suất đầu vào động Với công suất chiếu sáng cơng suất định mức ghi đèn, công suất suất tiêu thụ ta cấp điện định mức cho đèn phụ tải trung bình Ptb Phụ tải trung bình đặc trưng phụ tải khoảng thời gian Tổng phụ tải thiết bị cho ta để đánh giá giới hạn phụ tải tính tốn phụ tải cực đại Pmax Phụ tải cực đại phụ tải trung bình lớn khoảng thời gian tương đối ngắn Thông thường, người ta chọn khoảng thời gian khảo sát 30 phút phụ tải đỉnh nhọn Phụ tải đỉnh nhọn phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian nhỏ (1 ÷ 2s) thường xuất khởi động động Việc tính toán tải mang ý nghĩa quan trọng việc khảo sát dao động điện hệ thống xảy cố để lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn tính theo điều kiện phát nóng cho phép, phụ tải cần thiết lâu dài không đổi phần tử cung cấp điện (máy biến áp, đường dây tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn nói cách khác, phụ tải tính tốn làm nóng dây dẫn tới nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây hệ số sử dụng Ksd Hệ số sử dụng tỷ số phụ tải tác dụng trung bình công suất định mức thiết bị hệ số phụ tải Là tỷ số công suất thực tế với công suất định mức thông thường phải xét hệ số phụ tải khoảng thời gian Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng , khai thác công suất thiết bị điện khoảng thời gian xét hệ số cực đại Kmax : Kmax ≥ Hệ số cực đại tỷ số phụ tải tính tốn phụ tải trung bình khảng thời gian xét: K max = Ptt Ptb Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ yếu thiết bị hiệu dụng hệ số sử dụng Ksd hàng loạt yêu tố đặc trưng cho chế độ làm việc thiết bị điện nhóm sản xuất nên phức tạp, thông thường người ta tra theo đường cong đặc tính: Ksd = f(nhq,Ksd) hệ số nhu cầu Knc Là tỷ số cơng suất tính tốn công suất định mức: K nc = Ptt = K max K sd Pdm Phụ tải nhu cầu thường tính tốn cho phụ tải tác dụng Thực tế nhu cầu thường kinh nghiệm tổng kết lại hệ số thiết bị hiệu nhq Hệ số thiết bị hiệu hệ số thiết bị giả thiết công suất chế độ làm việc tiêu thụ công suất công suất tiêu thụ nhóm gồm n thiết bị thực tế số thiết bị hiệu được tính theo cơng thức: n nhq = ( Pdmi ) i =1 n (P dmi i =1 )2 1.1 phương pháp tính tốn phụ tải 1.1.1 xác định phụ tải tính tốn n Cơng thức tính: Ptt = K sd Pdmi i =1 Qtt = Ptt tg Stt = ( Ptt2 + Qtt2 ) Một cách tính gần lấy Pd = Pđm nên: n Ptt = K nc Pdmi i =1 Pđ, Pdmi : công suất đặt công suất định mức thiết bị thứ I (KW) Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, công suất phản kháng cơng suất tồn phần tính tốn nhóm thiết bị (KW, KVAr, KVA) n : số thiết bị nhóm tg : tương ứng với cos nhóm thiết bị (tra sổ tay kỹ thuật) Knc: hệ số nhu cầu Phương pháp tính tốn có ưu điểm đơn giản, thuận tiện Tuy nhiên, độ xác khơng cao 1.1.2 xác định phụ tải chiếu sáng đơn vị diện tích Đối với xí nghiệp cơng nghiệp phụ tải chiếu sáng thường xác định theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất: Cơng thức tính: Ptt = P0 F Trong đó: Po : suất phụ tải 1m2 đơn vị sản xuất (kW/m2) F : diện tích (m2) Phương pháp cho kết gần thường dùng cho thiết kế sơ , tính cho phân xưởng có mật độ tương đối 1.2 tính tốn phụ tải chiếu sáng Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng phải quan tâm đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo u cầu sau: Khơng lóa phản xạ Khơng có bóng tối Phải có độ rọi đồng Phải đảm bảo độ sáng đủ ổn định Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Chọn loại bóng đèn chiếu sáng , gồm loại: bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường dùng đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang có tần số 50Hz thường gây ảo giác không quay cho động không đồng bộ, gây nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây tai nạn lao động Do người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho phân xưởng sửa chữa khí Việc bố trí đèn đơn giản, thường bố trí theo góc hình vng hình chữ nhật Sở kích thước phân xưởng sau : - Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x5m Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng sửa chữa khí từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi chọn : Eyc = 100 lux Chọn độ cao treo đèn h1 = 0,7 m - Chiều cao mặt làm việc h2 = 0,8 m Do khoảng cách từ đèn đến mặt cơng tác h = H - h1- h2 = -0,7- 0,8 = 3,5 m h1 H h h2 Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng Với H : chiều cao nhà xưởng , tính m , cho đầu Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn L/h=1,5÷1,8 Suy : L=1,8.h = 1,8.3,5 =6,3m Căn vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách đèn là: Ld = 6,3m, (đèn gần tường p~2,25m) Ln = m (đèn gần tường q~2m) Trong : Ld :là khoảng cách đèn theo chiều dài phân xưởng ,m Ln : khoảng cách đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m Như tổng cộng có hàng đèn, mỡi hàng có bóng Kiểm tra mức độ đồng ánh sáng: Ln L q n ≤2≤ 6,3 ≤ 2,5 ≤ 6,3 Như việc bố trí đèn hợp lý Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng : Nmin = 48 bóng Sơ đồ bố trí chiếu sáng hình vẽ minh họa 24000mm 24000 4000 36000 4500 2250 2000 Hình vẽ 1.2 : Sơ đồ minh họa chiếu sáng đơn giản Xác định số phòng : = a b 24 36 = 5,76 h (a + b ) 2,5 (24 + 36) Coi hệ số phản xa trần tường là : tran =50 % tuong =30 % kết hợp với số phòng ta tra bảng hệ số sử dụng là: Ksd = 0,59 (đèn sợi đốt chiếu sâu_bảng 47.plBT) Lấy hệ số dự trữ k=1,3 hệ số tính tốn Z=1,1 xác định quang thông mỗi đèn sau: Fyc = k E yc S Z n.k sd = 1,3 100 24 36 1,1 = 4362,7 (lumen) 48 0,59 Dựa vào Fyc ta chọn loại đèn sợi đốt Halogen có Pđ = 300 W, F = 6300 lm (tra bảng PL VIII.2 –Ngô Hồng Quang) Tổng công suất đèn Pcs = 48.300 = 14400 W = 14,4 kW 1.2.1 Phụ tải tính tốn nhóm chiếu sáng Từ kết thiết kế chiếu sáng ta tính phụ tải chiếu sáng tính tốn toàn phân xưởng Pcs = kđt N Pđ = 1.(48.300) = 14400 W =14,4 kW Trong đó: kđt : hệ số đồng thời nhóm phụ tải chiếu sáng N : số bóng đèn cần thiết Pđ : cơng suất mỡi đèn lựa chọn Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos nhóm chiếu sáng Do đó, ta có cơng suất tồn phần nhóm chiếu sáng là: Scs = Pcs 14,4 = = 14,4 kVA cos Qcs = kVAr 1.3 tính tốn phụ tải điều hịa làm mát Trong xưởng sửa chữa khí cần có hệ thống thống nhằm giảm nhiệt độ thể người máy móc tỏa gây tăng nhiệt độ phịng Nếu khơng trang bị hệ thống điều hịa làm mát hưởng tới suất lao động, sản phẩm, trang thiết bị, ảnh hưởng tới sức khỏe công nhân làm việc xưởng, tuổi thọ máy móc Vì xưởng sửa chữa khí, ta chọn chiều cao xưởng h = 5(m) Thể tích phân xưởng là: V = 24*36*5 = 4320 Cách chọn điều hòa cho phân xưởng: 1m3 tương ứng 200BTU công suất lạnh Vậy cơng suất lạnh cần có xưởng là: 4320*200= 864000 BTU Vậy ta dùng điều hịa cơng suất 160000 BTU/h có thơng số: Hãng Daikin có model Daikin FD15KAY1 ❖ Bản vẽ: ATDH6 ATDH1 DH6 DH1 ATDH5 ATDH2 DH5 DH2 ATDH4 DH4 ATDH3 DH3 tu dieu hoa Lựa chọn apstomat điều khiển điều hòa: dùng aptomat điều khiển điều hịa Quy đổi cơng suất lạnh sang công suất điện: 746W = 9000BTU Công suất điện dùng cho điều hòa phân xưởng là: 0,8.160000.6.746 Pd = = 79573(W) = 79,57(kW) cos = 0,8 9000 Chọn dây dẫn từ tủ động lực tới điều hịa: Có dịng điện qua dây dẫn Itt = P 13, 26 = = 75, 4( A) U cos 0, 22.0,8 I tt 60,3 I = = 98,5( A) Áp dụng cf k1.k2 0,85.0,9 Chọn dây dẫn PVC LENS chế tạo có Icf = 113A, tiết diện F = 16mm2 1.4 tính tốn phụ tải động lực Msv: 2019606525=> 𝒊=𝟓 − Phân nhóm thiết bị: Chương Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng + Việc bù công suất phản kháng dẫn tới việc làm tăng hệ số cos, qua đó: - Về mặt kính tế: + Giảm giá tiền điện tránh bị phạt tiền vượt hệ số cos mà nhà nước quy định - Về mặt kỹ thuật: +Giảm kích cỡ dây dẫn giảm dịng điện +giảm tổn thất công suất (P,kW) cáp điện tổn hao dây dẫn tỉ lệ bình phương với dòng điện +giảm sụt điện tụ điện điều chỉnh hệ số cơng suất làm giảm chí khử hồn tồn dịng phản kháng dây dẫn vị trí trước bù, làm giảm bớt khử bỏ hẳn sụt áp Tuy nhiên việc bù dư gây nên tượng tăng điện áp tụ bù + Tăng khả mang tải: cách tăng hệ số công suất tải cấp từ nguồn vào máy biến áp, dòng điện qua máy biến áp giảm, cho phép việc thêm tải vào máy biến áp Do đó, việc nâng cao hệ số cơng suất đỡ tốn việc thay máy biến áp lớn có u cầu tăng cơng suất phụ tải 5.2 Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cos mong muốn sau bù đạt 0,9 + Việc xác định vị trí đặt tụ bù ảnh hưởng tới việc nâng cao hệ số cos chi phí đầu tư + Đối với phân xưởng sửa chữa khí cơng suất phân xưởng không lớn, công suất động không lớn nên không đặt bù tủ động lực gây tổn thất lãng phí, mặt khác khó tính xác dung lượng cần bù cho tủ Ngoài tủ động lực, phụ tải thơng thống làm mát tiêu thụ công suất phản kháng Như để đơn giản đặt tụ bù tập trung cạnh tủ phân phối Áp dụng công thức: Tổng công suất cần bù cho đối tượng để nâng cao hệ số công suất từ cos1 đến cos2 là: Qbù = P.(tg1 - tg2) Với P công suất tác dụng tính tốn Có: hệ số cơng suất phân xưởng trước bù cos= 0,71 => công suất tụ bù cần đặt để nâng cao hệ số công suất từ 0,71 lên 0,9 là: Qbù = P.(tg1 - tg2 ) = 410 (0,99 – 0,48) = 209,1(kVAr) Công suất tính tốn tồn phân xưởng trước sau bù là: Strước bù = 575 (kVA);Ssau bù = √4102 + (403,2 − 209,1)2 = 453,62 (kVA) Vậy không đặt tụ bù, ta phải chọn máy biến áp công suất 630 kVA, lắp đặt tụ bù ta cần máy biến áp 500kVA cấp điện cho phân xưởng Chọn dùng tụ mắc song song DAE YEONG chế tạo có Qbù = 50kVA sử dụng điều khiển PFC Sơ đồ nguyên lý điều khiển tụ bù công suất phản kháng: HT 22kV XLPE 240mm DCL ABB-24kV-50kA Siemens Cooper 24kV 24kV-16A-56kA MBA 560kVA 22/0,4kV R FUSE S T Thiet bi PFC luong BI 12kV- 5A ATT C1251H 500 - 1250 A Tu dong luc1 Tu dong luc Tu dongluc3 PVC-35mm 42,6m PVC-400mm Tu dieu hoa MCCB 160A-25kA 40m NV125-HEV NV630-HEV NV400-HEV PVC-150mm NV400-HEV PVC-240mm PVC-300mm NV630-HEV Tu chieu sang tu tu bu 5.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng + Hiệu việc lắp đặt máy biến áp: không bù công suất phản kháng ta phải chọn máy biến áp có cơng suất 630kVA, sau lắp đặt tụ bù ta cần máy biến áp 500kVA cấp điện cho phân xưởng + Hiệu giảm kích cỡ dây dẫn: - Dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực thiết bị dây cao áp từ nguồn tới trạm biến áp khơng đổi, thay đổi dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối dài 3,2 m 𝑆𝑡𝑡 Có 𝐼𝑡𝑡 = √3.𝑈 => 𝐼𝑐𝑝 ≥ 0,85.0,9 = 654,74 453,62 √3.0,4 = 654,74(𝐴) = 855,87(𝐴) ta chọn cáp đồng cách điện PVC CADIVI chế tạo có thơng số sau: + Tiết diện F= 500 mm2 + Điện trở r0 = 0,0366 (Ω/km) + Hiệu việc giảm tổn hao điện mạng điện - Tổn hao công suất đường dây từ tủ tới thiết bị: ∆A = 11048 (kWh) - Tổn thất công suất đường dây từ tủ phân phối tổng tới tủ phân phối động lực nhóm: ∆A = 4874,11 (kWh) - Tổn thất công suất đường dây từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối là: Có r0 = 0,0283 Ω/km; L = 3,2m => R = r0 L = 0,9.10-4 (Ω) Lại có P = 410kW; Q = Qtt-Qb=403,1-209,1=194kVAr; => ∆P =(P^2+Q^2)/U^2 R= 0,116 kW; ∆A =∆P 𝜏 =331,76 kWh + Tổn thất đường dây từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng là: Có r0 = 0,477 Ω/km; L = 300m => R = r0 L = 0,1431 (Ω) Lại có P = 410kW; Q = 194kVAr; => ∆P =0,06 kW ∆A = 171,6 kWh + Tổn thất công suất MBA : cơng suất tính tốn tồn mạng giảm nên ta chọn MBA ABB chế tạo có thơng số sau: + Cơng suất định mức: 500 kVA + Điện áp : 22/0,4kV + ∆P0 = 1000 W, ∆PN = 7000 W, UN = 4%, I0 = 1,5% Công thức : P = p0 + pRB (kW) Có ∆P = 1000 kW, 𝑅𝐵 = => 𝛥𝑃𝑅𝐵 = 𝛥𝑝𝑁 ( 𝑆𝑡 𝑆𝑑𝑚 𝛥𝑝𝑁 𝑈𝑑𝑚𝑐 𝑆𝑑𝑚 = 13,55𝛺, 𝑋𝐵 = 𝑈𝑁 𝑈𝑑𝑚𝑐 100 𝑆𝑑𝑚 = 38,72𝛺 ) = 4,76𝑘𝑊 𝛥𝐴 = 𝛥𝑝0 8760 + 𝛥𝑝𝑅𝐵 𝜏 = 22497(𝑘𝑊) Vậy tổn hao điện phân xưởng là: ∑ 𝛥𝐴 = 39793,91 𝑘𝑊ℎ Vậy lượng điện tiết kiệm sau bù 47520–39793,91= 7726,1kWh 5.4 Nhận xét đánh giá - Việc lắp đặt tụ bù giúp giảm tổn thất công suất, điện tổn thất điện áp tất phần tử mạng, đồng thời làm tăng khả truyền tải phần tử TÀI LIỆU THAM KHẢO - Giáo trình cung cấp điện – Ninh Văn Nam - Giáo trình an tồn điện – Nguyễn Quang Thuấn Chương Tính tốn nối đất chống sét 6.1 Tính tốn nối đất 6.1.1 lợi ích việc nối đất thiết bị điện Mục đích việc nối đất mạng điện vấn đề an toàn Khi tất phận kim loại thiết bị điện nối đất chúng bị nhiễm điện không gây ran guy hiểm cho người sử dụng có gây hưu hỏng thiết bị điện Nếu dây có điện tiếp xúc với đất tượng đoản mạch xảy cầu chì bị nổ Khi cầu chì bị nổ điện áp nguy hiểm biến Nối đát cho thiết bị điện mang lại nhiều lợi ích : • Đảm bảo an tồn cho thiết bị, cơng trình xây dựng sống người • Hạn chế thiệt hại điện hay vơ tình kết nối với đường dây điện áp cao gây điện áp cao nguy hiểm cho hệ thống phân phối điện Nối đất phương án nhằm giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện • Ổn định điện áp Có nhiều nguồn điện Mỗi biến áp coi nguồn riêng biệt Nếu khơng có điểm quy chiếu chung cho tất nguồn điện áp khó khan để tính tốn mối quan hệ chúng Mặt đất bề mặt dẫn điện có khắp nơi , đó, chọn làm điểm khởi đầu hệ thống phân phối điện nhưu tiêu chuẩn gần phổ quát cho tất hệ thống điện 6.1.2 tính tốn nối đất cho thiết bị điện Vì xưởng có nhiều thiết bị điện , nối đất thiết bị tốn phức tạp , ta nối đất chung tất thiết bị Tất thiết bị có cơng suất nhỏ 100kva nên Ryc lx , thỏa mãn yêu cầu bảo vệ Bước : xác định bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx 2bx= 7.4,65−16 14.4,5−16 4.4,65=6,1m Bước : kiểm tra phạm vi bảo vệ nhóm kim thu sét D =√16 + 18 =24m Điều kiện : D