(TIỂU LUẬN) bài tập lớn môn học CUNG cấp điện TÍNH TOÁN các LOẠI tổn THẤT TRÊN lưới điện NHÀ XƯỞNG

7

Phụ tải động lực

1.4.2 Xác định phụ tải các nhóm thiết bị

1.4.3 Tổng hợp phụ tải động lực

Kết luận 1

2 Chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng (1,0 điểm)

2.2 Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng

(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3 Tính toán các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng (1,0 điểm)

3.2 Tính tổn thất công suất

3.3 Tính tổn thất điện năng

3.4 Tính tổn thất điện áp

4 Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong sơ đồ cấp điện tối ưu (2,0 điểm)

4.3 Chọn và kiểm tra dây dẫn

4.4 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

4.5 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)

4.6 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v.

5 Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà xưởng (1,0 điểm)

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

6 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng (1,0 điểm)

6.2 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng

7 Thiết kế chiếu sáng cho nhà xưởng (1,5 điểm)

7.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN NHÀ XƯỞNG

Phụ tải là tập hợp tất cả các thiết bị tiêu thụ điện năng, biến điện năng thành các dạng năng lượng khác

Phụ tải tính toán là phụ tải giả định ổn định trong hệ thống cung cấp điện, tương ứng với phụ tải thực tế có sự biến đổi theo điều kiện nhiệt độ và tải trọng.

Các phương pháp xác đinh phu tải điện:

Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành và thiết kế, được tổng kết bằng các hệ số tính toán có đặc điểm thuận lợi cho việc tính toán nhanh chóng Tuy nhiên, những phương pháp này thường dẫn đến kết quả kém chính xác.

Nhóm phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất và thống kê mang lại kết quả chính xác, tuy nhiên, quy trình tính toán lại khá phức tạp.

1.2 Phụ tải chiếu sáng Đèn Led SAPB505

Công suất: 20W Kớch thước ỉxH (mm): 360ì180 Điện áp: 220V/50Hz Ánh sáng: 3000K/6500K Quang thông: 2000lm Chỉ số hoàn màu (CRI): >85 IP:44

Phụ tải tính toán của một nhà xưởng được xác định theo công suất chiếu sáng P o theo một đơn vị diện tích :

P tt Là phụ tải tính toán của một phân xưởng (W)

P o Là công suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích sản xuất

S Là diện tích nhà xưởng (m 2 ) Với S = a.b

Trong đó : a Là chiều dài phân xưởng (m) b Là chiều rộng phân xưởng (m) Với a = 36 m b = 24 m

1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xưởng trang bị 35 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8.

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị phụ tải động lực

STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ Hệ số

Cosφ Công suất đồ k sd P(kW)

1 Máy mài trong vạn năng 20 0,47 0,6 4,45

 Xác định phụ tải tính toán theo tiêu chuẩn IEC:

 Phụ tải tính toán của từng thiết bị (máy) thứ i:

 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị (máy) A: n

 Phụ tải tính toán tổng của nhà xưởng (nhà máy) n

Cosφ tb = ∑ (Pi cosφiφii)

Q tt = P tt tanφ; S tt = √ P tt 2 +Q tt 2

Bảng 1.2: Hệ số đồng thời theo số mạch của tủ điện phân phối/động lực (theo tiêu chuẩn IEC60439 & TCVN9206-2012)

Số mạch điện của tủ phân phối/động lực Hệ số đồng thời k s

 Xác định phụ tải cho từng nhóm

STT Tên máy STT trên k sd P đ P itt k đt P Itt

Cosφ tb S Itt sơ đồ (kW) (kW) (kW)

STT Têm máy STT trên k sd P đ P itt k đt P IItt

Cosφ tb S IItt sơ đồ (kW) (kW) (kW)

STT Têm máy STT trên k sd P đ P itt k đt P IIItt

Cosφ tb S IIItt sơ đồ (kW) (kW) (kW)

STT Têm máy STT trên k sd P đ P itt k đt P IVtt

Cosφ tb S IVtt sơ đồ (kW) (kW) (kW)

 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát

Phụ tải chiếu sáng phải hoạt động liên tục trong quá trình nhà xưởng hoạt động nên k đt =1 (theo IEC 439).

Phụ tải chiếu sáng tính được ở trên là:

Chọn hệ số kdt = 0,9 theo tiêu chuẩn VN (QCXD EEBC 09:2013)

Thiết kế tủ điện cho hệ thống thông gió, làm mát và chiếu sáng cần được thực hiện cạnh tủ phân phối, với nguồn cấp từ tủ phân phối tổng của nhà máy Điều này giúp xác định công suất tính toán cho các phụ tải liên quan đến làm mát, thông gió và chiếu sáng một cách hiệu quả.

Pttlm&cs = (P ttcs + P ttlm ).k đt = (17,28+5,45).0,9 = 20,46 kW.

1.5 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng

Công suất tác dụng của toàn nhà xưởng:

Lấy k at =1,15 theo tiêu chuẩn Pháp –NFC ta có P tt toàn phân xưởng:

Tên Cosφ tb k đt k at nhà nhóm xưởng

Hệ số công suất trung bình toàn nhà xưởng:

Cosφ tbnx = ∑ (Pi cosφiφii)

Công suất phản kháng của toàn nhà xưởng:

Q ttnx = P ttnx tanφ tbnx = 131,21.0,67 = 88,17 kVAr

Công suất biểu kiến của toàn nhà xưởng:

Thông số Toàn nhà xưởng

Phân xưởng nhỏ với kích thước 24x36 m² có số lượng máy móc hạn chế và công suất thấp Do đó, công suất toàn phần tính toán của phân xưởng này cũng khá nhỏ, dưới mức trung bình.

Hệ số công suất trung bình của cả phân xưởng tương đối cao 0,83 Do vậy cần bù không nhiều.

14

2.1 Tổng quan Ở đây, phân xưởng này có công suất nhỏ S tt 8,08kVA Hơn nữa phân xưởng sửa chữa cơ khí thường đặt tại các khu công nghiệp, vùng thành phố những nơi mà được cấp điện với độ tin cậy khá cao (Phụ tải loại II), do vậy để tiết kiệm chi phí và phù hợp với công suất thực ta lựa chọn dùng 1 máy biến áp.

(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất)

2.2.1 Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

Vị trí trạm cần được lựa chọn tại các địa điểm thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành và bảo trì, đảm bảo đủ không gian để dễ dàng thay thế máy biến áp và gần các tuyến đường vận chuyển.

- Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xí nghiệp.

Vị trí trạm cần đảm bảo thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên với thông gió tốt, đồng thời phải có khả năng phòng cháy, phòng nổ hiệu quả Ngoài ra, cần tránh tiếp xúc với hóa chất hoặc khí ăn mòn phát sinh từ phân xưởng, nhằm bảo vệ an toàn cho trạm.

 Chọn số lượng máy biến áp

Khi lựa chọn MBA, độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng Đối với hộ tiêu thụ loại I, cần lắp đặt từ 2 MBA trở lên, kết nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp và có thiết bị đóng cắt giữa các phân đoạn Trong khi đó, hộ tiêu thụ loại III chỉ yêu cầu 1 MBA, nhưng cần có MBA dự trữ trong kho để đảm bảo tính ổn định.

 Chọn công suất máy biến áp

Khi lựa chọn máy biến áp, cần đảm bảo rằng trong điều kiện làm việc bình thường, trạm cung cấp đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ công suất để phòng ngừa sự cố Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cung cấp điện mà còn kéo dài tuổi thọ máy và tuân thủ các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Quá trình lựa chọn dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng, các tiêu chuẩn khác như loại máy ít đa dạng, khả năng làm việc quá tải và đồ thị phụ tải Dưới đây là một số tiêu chuẩn quan trọng trong việc chọn máy biến áp.

- Khi làm việc ở điều kiện bình thường n.k hc S đmB S tt (kVA) (2.2)

- n: Số máy biến áp của trạm.

- k hc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy k hc = 1.

Kiểm tra khi xảy ra sự cố máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 máy biến áp)

(n-1).k hc k qt S đmB S ttsc Trong đó:

Hệ số quá tải sự cố (k qt) được xác định là 1,4 khi điều kiện MBA vận hành quá tải không vượt quá 5 ngày đêm Thời gian quá tải trong một ngày đêm không được vượt quá 6 giờ, và trước khi xảy ra quá tải, hệ số tải của MBA phải không vượt quá 0,93.

Công suất tính toán sự cố (STTSC) cho phép loại bỏ một số phụ tải không quan trọng trong trường hợp sự cố MBA, giúp giảm nhẹ dung lượng của các MBA (phụ tải loại III) Nhờ đó, có thể giảm vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA).

Cần hạn chế số lượng chủng loại MBA trong nhà máy nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị.

- Số lượng máy biến áp: n = 1

- S tt = 158,08 (kVA) Nên ta chọn máy biến áp công suất 180 kVA> S tt /k hc

Lấy k hc =1, vì chọn máy biến áp do Việt Nam chế tạo.

Bảng 2.3 Bảng thông số máy biến áp.

) (Thông tin từ Công ty Cổ Phần Thiết Bị Điện Thibidi website: www.thibidi.com.vn

2.2.4 Chọn tiết diện dây dẫn và các loại tổn thất a) Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp của phân xưởng

+ Chọn cáp đồng và dây làm 2 lộ để đảm bảo độ tin cậy cấp điện.

+ Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải lớn nhất:

Khi chọn tiết diện cho cáp cao áp, cần dựa vào mật độ kinh tế của dòng điện Đối với cáp đồng 3 pha và khi lấy T max E00 (h), giá trị J kt được xác định là 3,1 (A/mm²) theo bảng tra phụ lục trang 4.

Ta có tiết diện kinh tế của dây dẫn bằng:

Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-

RUKAWA chế tạo, mã hiệu XLPE.35 có r o = 0,524 ( /km), x o = 0,16 ( /km), = 170

(A) (Cáp được đặt trong rãnh).(Bảng 4.57Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện

 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn: I sc ≤ k 1 k 2 I cp

+ : Dòng điện chạy trên dây cáp lúc làm việc bình thường

+ : Dòng điện chạy trên dây cáp khi xảy ra đứt 1 dây: I sc =2.I lvmax

+ : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trương, do tính toán sơ bộ nên chọn 0,96

+ : Hệ số xét tới điều kiện toả nhiệt phụ thuộc số lộ cáp cùng đặt trong một hào cáp, do tính toán sơ bộ nên chọn = 0,93.

(Chọn k1, k2 theo Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)

Thay số vào ta thấy:

Vì I sc = 4,14 A < 151,78 A nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

+ Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

+ Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

+ Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi

Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp.

+ Tổn thất điện năng: (kWh).

L: Chiều dài đường dây từ nguồn tới trạm biến áp, L = 245 (m).

22 2 b) Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối.

Dòng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối: Đi lộ kép, chiều dài khoảng 5m.

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

Vậy ta chọn cáp XLPE.95 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,193 ( /km), x o = 0,0802 (

/km), = 280 (A) (Bảng 4.53 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô

Kiểm tra phát nóng của dây dẫn: I sc ≤ k 1 k 2 I cp

Vì I sc = 228,16 A < 249,98 A nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố đứt 1 dây:

Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường ∆U = 0,4 V< 10%U đm

Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.

Tổn thất điện năng: (kWh).

Để đảm bảo cung cấp điện liên tục trong trường hợp xảy ra sự cố, cần chọn dây dẫn kép từ tủ phân phối đến tủ động lực và từ tủ động lực đến các phụ tải.

 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Chiều dài khoảng 6m Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

/km), = 160 (A).(Bảng 4.53Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang).

 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:I sc ≤ k 1 k 2 I cp

Cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường ∆U = 1,44 V<

10%U đm Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.

Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng sau:

Bảng 2.4 Kết quả lựa chọn dây dẫn phương án 1.

P Q S I max I sc F kt I cp Điện trở L Tổn thất r 0 ∆A

T (kW (kV (kV (m x 0 (Ω/ ∆U dây (A) (A) (A) (Ω/k (m) (kW

BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI

P Q F kt Điện trở Tổn thất

+) Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

Tổn thất cực đại từ TBA – TPP - TĐL1 – các phụ tải thuộc TĐL1:

Tổn thất cực đại từ TBA – TPP – TĐL2 – các phụ tải thuộc TĐL2:

Tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp là:

Phương án 1 đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

Phương án 2: Đặt TPP ở trung tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các TĐL ở sát tường

P Q S I max I sc F kt I cp Điện trở L Tổn thất r 0 ∆A

P Q F kt Điện trở Tổn thất

2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:

Sơ đồ hình tia là hệ thống mạng cáp kết nối các thiết bị tiêu thụ điện, được cấp điện trực tiếp từ các tử động lực hoặc từ các tủ phân phối qua các đường cáp độc lập Mặc dù kiểu sơ đồ này mang lại độ tin cậy cao trong cung cấp điện, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được áp dụng cho các hộ loại I và loại II.

Hình 2.3 Sơ đồ hình tia.

Sơ đồ liên thông cho phép các TĐL được cấp điện từ TPP qua các đường cáp chính, đồng thời cung cấp điện cho các TĐL khác Ưu điểm của sơ đồ này là tiết kiệm cáp và giảm thiểu chủng loại cáp, phù hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ và phân bố không đồng đều Tuy nhiên, nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường được áp dụng cho các hộ loại III.

Sơ đồ liên thông là một trong những loại sơ đồ quan trọng, bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại sơ đồ khác như sơ đồ mạch vòng kín, sơ đồ dẫn sâu và sơ đồ mạch vòng kín vận hành hở Những sơ đồ này đều có vai trò riêng trong việc thể hiện cấu trúc và chức năng của hệ thống.

Dựa trên các ưu nhược điểm của từng loại sơ đồ và cách bố trí thiết bị trong phân xưởng, chúng tôi quyết định chọn sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện Chúng tôi sẽ xem xét các phương án đi dây phù hợp cho phân xưởng.

Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tại góc phân xưởng từ đó kéo điện đến các tủ động lực được đặt sát tường.

Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các tủ động lực được đặt sát tường.

2.3.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

 Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ

Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau:

- Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể.

Khi kiểm tra độ sụt áp, điều kiện khởi động động cơ lớn có thể không cần thiết vì phân xưởng không sử dụng động cơ có công suất quá lớn.

- Đảm bảo điều kiện phát nóng.

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính đảm bảo điều kiện phát nóng Sau đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng.

Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn:

- k hc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi song song trong rãnh.

- I cp (A): Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được.

27

- Trong HTCCĐ có các loại tổn thất: tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp

- Trình tự các bước tính toán tổn thất trong hệ thống cung cấp điện:

Vẽ sơ đồ thay thế trong hệ thống cung cấp điện và xác định các thông số trong sơ đồ thay thế

3.2.1 Tổn thất công suất trên MBA

Tổn thất công suất trong máy biến áp được tính như sau:

3.2.2 Tổn thất công suất trên đường dây:

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây:

- r 0 ; x 0 - Điện trở và điện kháng đơn vị của đường dây L – Chiều dài đường dây

ST Đoạn dây P Q Điện trở L Tổn Thất r 0 x 0 ∆P ∆Q

Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

3.4.1 Tổn thất điện áp trên đường dây:Tổn thất điện áp trên các đoạn dây được tính trong Chương II

3.4.2 Tổn thất điện áp trong máy biến áp: Điện trở của MBA:

S đmB 2 180 2 Điện kháng của MBA:

Tổn thất điện áp trong MBA:

29

Kết luận 3

Phụ tải tính toán là giá trị giả định không thay đổi trong thời gian dài của các thành phần trong hệ thống cung cấp điện Nó tương đương với phụ tải thực tế, nhưng được thiết lập để phản ánh các điều kiện tác động nhiệt nặng.

Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành và thiết kế, được tổng kết bằng các hệ số tính toán, mang lại sự thuận lợi trong việc tính toán và nhanh chóng đạt kết quả Tuy nhiên, các phương pháp này thường dẫn đến kết quả kém chính xác.

Nhóm phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất và thống kê mang lại kết quả chính xác, nhưng quy trình tính toán lại khá phức tạp.

Thiết kế một tủ điện riêng cho hệ thống thông thoáng, làm mát và chiếu sáng cần được đặt cạnh tủ phân phối, với nguồn cấp từ tủ phân phối tổng của nhà máy Điều này giúp xác định công suất tính toán cho các phụ tải làm mát, thông gió và chiếu sáng một cách chính xác.

Phân xưởng nhỏ với kích thước 24x36 m² có số lượng máy móc hạn chế và công suất thấp, dẫn đến tổng công suất tính toán của phân xưởng cũng tương đối nhỏ.

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN TỐI ƯU CHO NHÀ XƯỞNG

Vị trí lắp đặt trạm cần được chọn lựa cẩn thận, đảm bảo thuận tiện cho quá trình lắp đặt, vận hành, cũng như việc thay thế và sửa chữa sau này Cần có đủ không gian để dễ dàng thay máy biến áp và gần các tuyến đường vận chuyển để thuận lợi cho việc di chuyển.

Vị trí trạm cần đảm bảo thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên với thông gió tốt, đồng thời phải có khả năng phòng cháy, phòng nổ hiệu quả Ngoài ra, cần tránh tiếp xúc với hóa chất hoặc khí ăn mòn phát sinh từ phân xưởng để đảm bảo an toàn.

Khi lựa chọn MBA, độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng Đối với các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, cần sử dụng từ 2 MBA trở lên và kết nối chúng với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, đồng thời trang bị thiết bị đóng cắt giữa các phân đoạn khi cần thiết Trong khi đó, hộ tiêu thụ loại III chỉ yêu cầu 1 MBA, nhưng cần có MBA dự trữ trong kho để đảm bảo tính liên tục trong cung cấp điện.

Khi lựa chọn máy biến áp, cần đảm bảo rằng trạm cung cấp đủ điện năng cho phụ tải trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời dự trữ công suất để phòng ngừa sự cố Việc này không chỉ đảm bảo an toàn cung cấp điện mà còn kéo dài tuổi thọ máy và tuân thủ các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Quy trình lựa chọn dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng, các tiêu chuẩn về chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải và đồ thị phụ tải Dưới đây là một số tiêu chuẩn quan trọng khi chọn máy biến áp.

Hệ số quá tải sự cố (k qt) được xác định là 1,4 khi điều kiện MBA vận hành quá tải không vượt quá 5 ngày đêm Thời gian quá tải trong một ngày đêm không được vượt quá 6 giờ, và trước khi xảy ra tình trạng quá tải, hệ số tải của MBA phải không vượt quá 0,93.

Công suất tính toán sự cố (STTSC) là yếu tố quan trọng khi xảy ra sự cố MBA, cho phép loại bỏ một số phụ tải không quan trọng (phụ tải loại III) để giảm nhẹ dung lượng của các MBA Nhờ vào việc này, có thể giảm thiểu vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA).

Cần hạn chế số lượng chủng loại MBA trong nhà máy nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị.

Khi chọn tiết diện cáp cao áp, cần dựa vào mật độ kinh tế dòng điện Đối với cáp đồng 3 pha và lấy T max E00 (h), giá trị J kt được tra cứu là 3,1 (A/mm²) theo bảng tra phụ lục trang 4.

30

5.1.1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng

Hệ số công suất cosϕ là chỉ số quan trọng đánh giá tính hợp lý và tiết kiệm trong việc sử dụng điện tại các phân xưởng Việc nâng cao hệ số công suất này giúp tối ưu hóa hiệu quả trong quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.

Hầu hết các thiết bị điện tiêu dùng đều tiêu thụ hai loại công suất: công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất tác dụng P là năng lượng được chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị điện, trong khi công suất phản kháng Q là năng lượng từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nhưng không tạo ra công.

Truyền tải công suất Q qua dây dẫn và máy biến áp gây tổn thất điện áp và điện năng, làm giảm khả năng truyền tải trong mạng điện Để cải thiện hiệu quả kinh tế kỹ thuật, cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng gần nơi tiêu thụ, từ đó tăng hệ số công suất cosϕ và giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện.

Việc nâng cao hệ số cao sẽ đưa đến các hiệu quả:

- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện.

- Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.

- Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng

- Tăng khả năng phát của các máy phát điện.

5.1.2 Công thức tính công suất phản kháng.

Q: Công suất phản kháng (Var)

I: Dòng điện (A) φ: Lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)

5.1.3 Các biện pháp bù công suất phản kháng

- Các biện pháp tự nhiên:

Để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất, cần sử dụng hợp lý các thiết bị sẵn có bằng cách cải tiến quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian chạy không tải của động cơ và thay thế các động cơ thường xuyên hoạt động non tải bằng các động cơ có công suất phù hợp hơn.

- Các biện pháp nhân tạo: Dùng các thiết bị có khả năng sinh công suất phản kháng bằng các thiết bị bù như tụ bù tĩnh.

5.2.1 Xác định dung lượng bù.

Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cosφ tbnx = 0,83, cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosφ lên đến 0,9.

5.2.2 Tính toán dung lượng bù.

Công thức tính toán: Qb = Ptt (tanφ tn – tanφ yc )

Hệ số công suất trung bình của nhà xưởng: cosφ tb = 0,83; φ tb = 33,90 o

Hệ số công suất yêu cầu đạt được: cosφ yc = 0,9; φyc 25,84 o Q bnx 1,21.(tan38,73 – tan25,84) = 41,69 (kVAr)

Chọn tủ bù do Samwha (Hàn Quốc) chế tạo có thông số như sau:

(Bảng 2.5.4 Mục 2.5 Phụ lục TKCCĐ )

Kí hiệu U đm (V) Q b (kVAr) I đm (A)

Công suất biểu kiến của nhà xưởng sau khi bù:

Việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, khi tổng số tiền tiết kiệm được vượt xa chi phí vận hành.

38

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO THIẾT BỊ NHÀ

Nối đất an toàn cho các thiết bị trong nhà xưởng thực hiện tương tự như nối đất cho TBA.

Vỏ của các thiết bị được kết nối theo hình tia với các dây nhánh, sau đó các dây nhánh này nối tới dây chính trong nhà xưởng, tạo thành một vòng kín gọi là vành đai tiếp đất Hai điểm đối xứng qua tâm của vòng kín sẽ được nối với hai đỉnh chéo nhau của bãi tiếp địa.

Kim thu sét Stormaster ESE 60, nhập khẩu từ Úc, có bán kính bảo vệ lên đến 107m Sản phẩm này thuộc tập đoàn LPI nổi tiếng, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng NFC17-102 của Pháp Kim thu sét Stormaster ESE 60 được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam và nằm trong phân khúc tầm trung.

Kim thu sét Stormaster ESE 60.

Thời gian bảo hành: Bảo hành 12 tháng. Đặc Tính Kỹ Thuật:

Sử dụng lắp đặt hệ cho thống chống sét trực tiếp.

Bán kính bảo vệ: Rp = 107 m theo Tiêu chuẩn NFC 17-102.

Công nghệ: Kim thu sét chủ động – phát tia tiên đạo sớm (ESE).

Chiều cao cột lắp đặt: 5 mét.

Kich thước bao bì: Dài 344 mm x Đường kính 106 mm.

Nhiệt độ sử dụng: Nhiệt độ môi trường.

Lắp đặt: Có khớp nối kim.

Tiêu chuẩn: ISO 9001, ISO 14001, IEEE, IEC, NFC 17-102.

BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI Ưu điểm của kim thu sét LPI ese 60

Stormaster ESE 60 hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ phát xạ sớm, mang đến hiệu suất vượt trội hơn so với hệ thống chống sét cổ điển của Franklin Kim thu sét Stormaster ESE của Úc sở hữu nhiều ưu điểm cải tiến, giúp nâng cao khả năng bảo vệ hiệu quả trước các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.

Về nguyên lý hoạt động

Kim thu sét Stormaster, khác biệt so với kim thu sét cổ điển, được trang bị đầu sét phát xạ sớm, giúp tăng cường khả năng đón dòng điện sét Nhờ vậy, khoảng cách bảo vệ và bán kính bảo vệ của kim thu sét cũng được mở rộng đáng kể.

Nguyên lý hoạt động của kim thu sét ESE là giảm thiểu hiệu ứng corona, hay còn gọi là hiệu ứng phóng tia lửa Điều này giúp tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu, từ đó nâng cao khả năng thu hút sét hiệu quả hơn.

Từ đó tăng cường năng lượng kích phát dòng điện từ đầu kim hướng về đám mây giông, tiên đón dòng năng lượng sét đánh xuống.

Về mẫu mã cua kim thu set LPI ese 60

Stormaster ESE 60 được thiết kế nhỏ gọn với chiều dài kim chưa đến một gang tay và trọng lượng chỉ dưới 2kg Sản phẩm nổi bật với lớp vỏ nhôm anod màu vàng óng, không chỉ bắt mắt mà còn chống gỉ hiệu quả.

Kim thu sét của Úc được cấu tạo từ hai bộ phận chính: phần mũi kim nhọn giúp phóng tia tiên đạo và phần bầu thân kim chứa bộ phận phát xạ sớm.

Kích thước tinh gọn của kim thu lôi Stormaster giúp đơn giản hóa quá trình lắp đặt, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời giảm giá thành sản phẩm.

Về bán kính bảo vệ

Bán kính bảo vệ lớn nhất của kim thu sét Stormaster ESE 60 có thể lên tới 107m.

Tương đương với bán kính bảo vệ của nhiều loại kim thu ese tiêu chuẩn NFC17-102 nhập khẩu từ Pháp, Tây Ban Nha,…

IPL không chỉ sản xuất kim thu sét cỡ lớn mà còn cung cấp sản phẩm kim thu sét nhỏ với bán kính 25m Sản phẩm này rất phù hợp cho các công trình dân dụng, nhà ở và biệt thự mini có độ cao từ 4-5m.

Mỗi sản phẩm kim thu lôi Stormaster ESE được thiết kế với 4 cấp độ bảo vệ an toàn, phù hợp cho các công trình có chiều cao tiêu chuẩn từ 5-6m Bán kính bảo vệ có thể điều chỉnh linh hoạt tùy thuộc vào độ cao của công trình, dao động từ 2-20m.

Vỏ của các thiết bị được kết nối theo hình tia đến các dây nhánh, và các dây nhánh này tiếp tục nối tới dây chính chạy trong nhà xưởng, tạo thành một vòng kín.

Tính toán điện trở nối đất :

Tổng chiều dài thanh(L) 6x6 + 5x9 = 81 m Điện trở suất đã cho; ρ 0Ω.m

Ta có công thức tính điện trở tản:

R = 0,9.120 ( 0,416 √ 864 864 −0,34.5 + 81+32.5 1 ) = 1,76 Ω < R yc = 4 Ω Vậy phương pháp nối đất đã đạt yêu cầu.

Khi vỏ thiết bị được nối đất, điện áp tiếp xúc sẽ tương đương với độ rơi điện áp trên điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ Nếu giá trị này đủ nhỏ, sự an toàn cho người tiếp xúc với vỏ thiết bị sẽ được đảm bảo Hệ thống nối đất chất lượng không chỉ nâng cao độ tin cậy của thiết bị mà còn giảm thiểu nguy cơ hư hại do sét đánh hoặc dòng sự cố.

43

(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3 Tính toán các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng (1,0 điểm)

Phụ tải tính toán là một giá trị giả định không thay đổi theo thời gian, đại diện cho phụ tải thực tế trong hệ thống cung cấp điện Nó phản ánh sự biến đổi của phụ tải thực tế dưới ảnh hưởng của các điều kiện tác động nhiệt nặng.

Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành và thiết kế, được tổng kết bằng các hệ số tính toán, mang lại lợi thế cho việc tính toán nhanh chóng Tuy nhiên, những phương pháp này thường dẫn đến kết quả kém chính xác.

Nhóm phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất và thống kê mang lại kết quả chính xác, nhưng quy trình tính toán khá phức tạp.

Thiết kế tủ điện riêng cho hệ thống thông gió, làm mát và chiếu sáng cần được đặt cạnh tủ phân phối, với nguồn cấp từ tủ phân phối tổng của nhà máy Việc này giúp xác định công suất tính toán cho các phụ tải liên quan đến làm mát, thông gió và chiếu sáng một cách hiệu quả.

Phân xưởng nhỏ với kích thước 24x36 m² có số lượng máy móc hạn chế và công suất thấp, dẫn đến tổng công suất tính toán của phân xưởng cũng khá khiêm tốn.

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN TỐI ƯU CHO NHÀ XƯỞNG

Vị trí lắp đặt trạm cần được chọn lựa kỹ lưỡng, đảm bảo thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành, cũng như dễ dàng trong việc thay thế và tu sửa sau này Cần có đủ không gian để thực hiện việc thay máy biến áp một cách dễ dàng và vị trí nên gần các tuyến đường vận chuyển để thuận lợi cho việc di chuyển thiết bị.

Vị trí trạm cần đảm bảo thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên với thông gió tốt, đồng thời phải có khả năng phòng cháy, phòng nổ hiệu quả Ngoài ra, cần tránh xa các hóa chất hoặc khí ăn mòn phát sinh từ phân xưởng, nhằm bảo vệ an toàn cho hoạt động của trạm.

Khi lựa chọn máy biến áp (MBA) cho hệ thống điện, độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng Đối với các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, cần lắp đặt từ 2 MBA trở lên, kết nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, và giữa các phân đoạn nên có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Trong khi đó, hộ tiêu thụ loại III chỉ yêu cầu 1 MBA, nhưng cần có MBA dự trữ trong kho để đảm bảo tính sẵn sàng.

Khi lựa chọn máy biến áp, cần đảm bảo rằng trạm cung cấp đủ điện năng cho phụ tải trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời dự trữ công suất để phòng ngừa sự cố Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cung cấp điện mà còn kéo dài tuổi thọ máy và đáp ứng các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Quy trình lựa chọn dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng, các tiêu chuẩn khác về loại máy, khả năng làm việc quá tải và đồ thị phụ tải Dưới đây là một số tiêu chuẩn quan trọng khi chọn máy biến áp.

Hệ số quá tải sự cố (k qt) được xác định là 1,4 khi điều kiện MBA vận hành quá tải không vượt quá 5 ngày đêm Thời gian quá tải trong mỗi ngày đêm không được vượt quá 6 giờ, và trước khi xảy ra quá tải, hệ số tải của MBA phải không quá 0,93.

Công suất tính toán sự cố (STTSC) giúp xác định khả năng loại bỏ các phụ tải không quan trọng trong trường hợp sự cố MBA, từ đó giảm nhẹ dung lượng của các MBA (phụ tải loại III) Việc này không chỉ giảm vốn đầu tư mà còn giảm tổn thất cho trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA).

Cần hạn chế số lượng chủng loại MBA trong nhà máy để tối ưu hóa quy trình mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và thay thế.

Khi chọn tiết diện cáp cao áp, cần dựa vào mật độ kinh tế dòng điện Đối với cáp đồng ba pha và với T max E00 (h), giá trị J kt được tra cứu là 3,1 (A/mm²) theo Bảng Tra Phụ Lục Trang 4.

Tiêu đề	(TIỂU LUẬN) Bài Tập Lớn Môn Học Cung Cấp Điện Tính Toán Các Loại Tổn Thất Trên Lưới Điện Nhà Xưởng
Tác giả	Lê Văn Thắng, Phạm Văn Thắng, Lê Minh Tiến, Lê Hồng Thi
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Vinh
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện-Điện Tử
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	586,41 KB