Báo Cáo Nhà Máy Luyện Kim Đồ Án 2.Docx

TRUỜNG ÐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NHÀ MÁY LUYỆN KIM Giảng viên hướng dẫn Trần Đình Dũng Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Sâm 175525103010[.]

Giới thiệu chung về nhà máy

Chúng ta đều biết rằng khoảng 70% điện năng sản xuất ra được sử dụng cho xí nghiệp công nghiệp, vì vậy vấn đề cung cấp điện cho lĩnh vực công nghiệp có ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế quốc dân. Chính vì thế việc đảm bảo cung cấp điện cho công nghiệp tức là đảm bảo cho một ngành kinh tế quan trọng nhất của đất nước hoạt động liên tục phát huy được tiềm năng của nó Đứng về mặt sản xuất và tiêu thụ điện năng mà xét thì công nghiệp là lĩnh vực tiêu thụ nhiều điện năng nhất Vì vậy việc thiết kế cung cấp điện và sử dụng điện hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác khả năng của nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng sản xuất ra Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim Nhà máy bao gồm 09 phân xưởng Nguồn cung cấp điện cho nhà máy được lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia, điện áp nguồn công suất vô cùng lớn, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp là 250MVA, nguồn cách nhà máy 15Km và dùng đường dây nhôm lõi kép loại dây AC đặt treo trên không để truyền tải điện, nhà máy làm việc với chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy là Tmax = 150h Thiết bị trong các phân xưởng đều có công suất nhỏ, nhưng máy móc trong các phân xưởng tương đối nhiều, các máy móc đều hoạt động ở mức độ tối đa, tổ chức làm việc hiệu quả và liên tục, do đó biểu đồ phụ tải khá bằng phẳng hệ số đồng thời của các phụ tải khá cao, khoảng 0,85 - 0,95, hệ số nhu cầu cũng khá cao Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thì sau khi thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta thiết kế mạng cao áp cho toàn bộ nhà máy.Sau đây là bản vẽ mặt bằng toàn nhà máy, số liệu cụ thể của các phân xưởng và số liệu cụ thể của các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí và sơ đồ toàn phân xưởng.

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy Bảng 1.1 Phụ tải điện nhà máy luyện kim

TT Tên phân xưởng Công suất đặt( KW) Loại hộ tiêu thụ

3 Px máy cán phôi tấm 1800 I

7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III

9 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 400 III

10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Bảng 1.2 Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa có khí

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy P đm (KW)

Bộ phận máy công cụ

2 Máy tiện tự động 3 TT-IM 5

21 Máy mài dao cắt gọt 1 3628 3

22 Máy mài sắc vạn năng 1 3A-64 1

24 Máy ép kiều trục khuỷu 1 K113 2

32 Lò điện điện kiểu đứng 1 II-25 25

40 Tủ điều khiển lò điện 1 ЗЛ-0576 -

57 Máy biến áp hàn 1 CT324 24KVA

Bộ phận sửa chữa điện

68 Bể tắm có đốt nóng 1 - 4

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

Xác định phụ tải tính toán

Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

: Hệ số nhu cầu thường cho trong số tay cung cấp điện : Công suất đặt các phân xưởng

Phương pháp này có độ chính xác không cao lắm Vì hệ số cho trong sổ tay, đôi khi không phù hợp với thực tế vì vậy nó được dùng cho tính toán sơ bộ.

Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

- Suất phụ tải trên 1 m 2 diện tích sản xuất ( kW/) m 2

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng và chỉ áp dụng cho các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bổ tương đối đều.

Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

M - Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm( sản lượng)

Wo -Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/ đơn vị sản phẩm)

T max - Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình P tb ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả N hq )

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác và thường được dùng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có đặc điểm làm việc tương đối giống nhau Dựa vào danh sách thiết bị của phân xưởng ta phân nhóm các thiết bị dựa trên nguyên tắc các thiết bị đặt tương đối gần giống nhau, tổng công suất đặt giữa các nhóm không quá lệch nhau.

- Từ số liệu của các nhóm ta xác định được

Nếu m > 3 ta thực hiện tính n1 là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất

- Tính nhq= n.nhq* Tra PL1.5 : kmax = φ(ksd, Nhq)

- Tính Ptt= kmax ksd Pđm(kW).

Một số trường hợp đặc biệt * Nếu n≤3 và nhq3 và n hq < 4 thì Ptt được tính như:

(2.7) Trong đó kpti là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i, tra trong sổ tay Nếu không có số hiệu chính xác thì kpt có thể lấy. kpt = 0.9 với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn kpt = 0,75 với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

* Nếu nhq > 300 và ksd < 0.5 thì lấy ứng với nhq= 300

Nếu nhq > 300 và ksd ≥ 0,5 thì Ptt =1,05.ksd Pđm (2.8) (TL1)

* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng thì Ptt có thể lấy bằng Ptb:

- Nếu trong mạng có thiết bị 1 pha thì phải cố gắng phân phối đều các thiết bị đó lên cả 3 pha của mạng.

2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Dựa vào tính chất, vị trí và chế độ làm việc của các thiết bị trong phân xưởng ta có thể phân các thiết bị của phân xưởng sữa chữa cơ khí thành 7 mhóm.

Bảng 2.1 Tính toán cho nhóm 1

TT Tên thiết bị Số

Nhóm 1 thuộc phân xưởng sửa chữa cơ khí nên ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm 1 là n Tổng số thiết bị có công suất công suất dịnh danh max của nhóm n 1= 5

Số thiết bị dùng hiệu quả:

( lấy ) và ta tìm được Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

Các 2,3,4,5,6,7 Tính toán tương tự cho ra kết quả ở bảng 2.2 sau:

Bảng 2.2 Kết quả tính toán chia nhóm phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tên nhóm và thiết bị điện

Kí hiệu trên mặt bằng

I đm ,A Hệ số sử dụng

Số thiết bị hiệu quả n hq

Bế tấm có đốt nóng 1 68 4 10,12 0,15 0,6/1,33

Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,8 7,09 0,15 0,6/1,33

Máy mài sắc vạn năng

Máy ép kiểu trục khuỷu

Bảng 2.3 Kết quả tính toán phụ tải của toàn phân xưởng

Tên Nhóm Phụ tải Tính toán

P tt ,KW Q tt ,KVAr S tt ,KVA I tt ,A

2.2 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sủa chữa cơ khí

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác định theo phương pháp xuất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Trong đó: p 0 : Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/ m 2 )

- Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có p 0 (W/ m 2 )

- Diện tích phân xưởng cơ khí:

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

= 0 vì phân xưởng sử dụng đèn sợi đốt

2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng

Phụ tải tác dụng toàn xưởng là:

Phụ tải phản kháng toàn xưởng:

Phụ tải toàn phần của cả phân xưởng (tính cả chiếu sáng)

2.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

Các phân xưởng cho trước công suất đặt và diện tích nên ta sẽ sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu theo biểu thức sau:

Một cách gần đúng, có thể lấy

: Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

: Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị. n: Số thiết bị trong nhóm

: Hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kĩ thuật

2.4.1 Phụ tải tính toán của phân xưởng luyện kim

=0,75 và cosφ= 0,8 (Tra bảng PL1.3)

Công suất tính toán động lực:

Công suất tính toán chiếu sáng:

Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng Luyện kim:

Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng Luyện kim:

Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng Luyện kim:

2.4.2 Phụ tải tính toán của phân xưởng lò martin

2.4.3 Phụ tải tính toán của phân xưởng máy cán phôi tấm

2.4.4 Phụ tải tính toán của phân xưởng cán nóng

=0.5và cosφ= 0,6 (Tra bảng PL1.3)

2.4.5 Phụ tải tính toán của phân xưởng cán nguội

2.4.6 Phụ tải tính toán của phân xưởng tôn

=0,5 và cosφ = 0,6 (Tra bảng PL1.3)

2.4.7 Phụ tải tính toán của trạm bơm

2.4.8 Phụ tải tính toán của ban quản lý và phòng thí nghiệm

Bảng 2.4 Kết quả tính toán cho các phân xưởng của nhà máy

3 Px máy cán phôi tấm

7 Px sửa chữa cơ khí

2.4.9 Xác định phụ tải của toàn nhà máy

2.5 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ đồ thị phụ tải điện

Tâm phụ tải được quy ước nào đó sao cho momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu Trong đó:

: Công suất của phụ tải thứ i

: Khoảng cách của phụ tải đến tâm phụ tải

Tọa độ tâm phụ tải được xác định theo công thứu sau:

: Công suất toàn phần của phụ tải thứ i

: Tọa độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tùy ý chọn n: Là số phân xưởng có phụ tải điện trong nhà máy

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện

- Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn.

- Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng.

- Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp.

- Mỗi vòng tròn trong biểu đồ phụ tải chia ra thành 2 phần: Phần phụ tải động lực(phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng).

- Để vẽ được biểu đồ phụ tải phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng, nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng

- Bán kính vòng tròn phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức:

Trong đó: m: là tỷ lệ xích

- Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức:

Kết quả tính toán góc phụ tải chiếu sáng được ghi trong bảng:

(KW) (KVA) x(cm) y(cm) (mm) (độ)

3 Px máy cán phôi tấm

7 Px Sửa chữa cơ khí

9 Ban quản lý và PTN

Bảng 2.5 Kết quả tính toán góc phụ tải chiếu sáng

Hình 2.1 Biều đồ tâm phụ tải của toàn nhà máy

Tính toán thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

Lựa chọn các phương án nối dây trong mạng cao áp

Tính toán về mặt kinh tế kĩ thuật để lựa chọn phương án tối ưu cho nhà máy

Chọn sơ đồ các phương án cung cấp điện cho nhà máy phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau đây.

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.

2 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải.

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.

4 Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý.

5 An toàn cho người và thiết bị.

6 Dễ dàng phát triển để đáp ứng các nhu cầu tăng trưởng của phụ tải điện.

Căn cứ vào các yêu cầu trên ta lập ra các phương án sau:

Hình 3.2 Sơ đồ đi dây phương án 1

Phương án sử dụng TBATT nhận điện từ hệ thống 22kV về hạ áp xuống 10kv sau đó cung cấp cho TBAPX Các TBAPX B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7 hạ áp từ 10kv xuống 0,4kv để cung cấp cho các phân xưởng.

Dựa theo kết quả trên bảng 3.2 ta chọn được công suất của các MBA và được ghi trong bảng 3.3.

TBA (KVA) (KV) (KW) (KW)

Số máy Đơn giá 10 6 đ Thành tiền

Tổng vốn đầu tư MBA: 5472

Bảng 3.3 Kết quả chọn MBA theo phương án 1

Xác định tồn thất điện năng ∆ A trong các trạm biến áp.

Tổn thất điện năng ∆ A trong các trạm biến áp dược tính theo công thức sau:

Trong đó: n: Số máy biến áp t: thời gian máy biến áp vận hành, t60h

: Tổn thất công suất không tải của máy biến áp

: Tổn thất công suất ngắn mạch máy biến áp

: Công suất tính toán của máy biến áp τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất với thì τ = 2886h

Tổng tổn thất điện năng ∆ A : 664136

Bảng 3.4 Kết quả tính tồn thất điện ăng trong các TBA phương án 1

Chọn dây dẫn và xác định Tốn thất công suất, Tốn thất điện năng trong mạng điện

Chọn cáp cao áp từ TBATT đến TBAPX

Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện ( ) Với thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 4500h và sử dụng cáp lõi đồng tra bảng ta tìm được.

Tiết diện kinh tế của cáp

Trong đó: n: số lộ dây

: Điện áp định mức trên đường dây

: Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây

: Công suất tính toán chạy trên dường dây

Kiểm tra tiết điện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng ( đối với cáp lộ kép)

I sc : Dòng điện sự cố khi xảy ra đớt một cáp k hc : Hệ số hiệu chỉnh, k hc =¿ k 1 K 2

K 1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ K 1= 1

K 2: Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh nếu cùng một rãnh đặt 2 cáp cách nhau 0,3km K 2= 0,93 còn 1 cáp thì K 2=1

Chọn cáp từ TBATT đến TBA B1

Tuyến cáp này dùng cáp lộ kép nên ta có n=2

Tiết điện kinh tế của cáp:

Vậy dùng cáp đồng 3 lõi 10KV các điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng FURUKAWA ( Nhật ) chế tạo I cp 0 (A)

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố:

Vậy cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng.

Các tuyến cáp khác ta chọn với điều kiện tương kết quả ghi bảng: Đường cáp F

Bảng 3.5 Kết quả chọn cáp phương án 1

Xác định tổn thất công suất tác dụng và điện năng trên đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cáp được tính theo công thức:

Trong đó: R là điện trở tác dụng trên đường dây cáp Đường cáp F, mm 2 L,m r 0 ,Ω R, Ω S tt (KVA) ∆ P,kW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: 5,402

Bảng 3.6 Kết quả tính tổn thất ∆P trên các đường dây cáp của phương án 1

Tổng tốn thất điện năng trên các đường dây cáp:

Chọn máy cắt: Ở phương án này ta sử dụng 2 máy cắt 22kv, 14 máy cắt 10kv và một máy cắt phân đoạn thanh góp 10kv.

Loại MC Các điện Số lượng U đm ,KV Đơn giá 10 6 đ

Tổng chi phí mua máy cắt: 218

Bảng 3.7 Kết quả chọn máy cắt cho phương án 1

Hình 3.3 Sơ đồ đi dây phương án 2

Phương án sử dụng TPPTT nhận điện từ hệ thống sau đó cung cấp cho TBAPX.

Các trạm biến áp phân xưởng B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7 hạ áp từ 22kV xuống 0,4kV để cung cấp cho các phân xưởng.

Dựa theo kết quả trên bảng 3.1 ta chọn được công suất của các MBA và được ghi trong bảng 3.8

Tổng vốn đầu tư MBA: 6002

Bảng 3.8 Kết quả chọn MBA theo phương án 2

Xác định tổn thất điện năng ∆A trong các trạm TBA

Kết quả tính toán tổn thất điện năng được trình bày ở bảng 3.9

Tổng tổn thất điện năng ∆ A : 577752

Bảng 3.9 Kết quả tính tồn thất điện ăng trong các TBA phương án 2

Chọn dây dẫn và xác định Tốn thất công suất, Tốn thất điện năng trong mạng điện

Chọn cáp cao áp từ TBATT đến TBAPX

Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện ¿¿) Với thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 4500h và sử dụng cáp lõi đồng tra bảng ta tìm được

Chọn cáp từ TBATT đến TBA B1

Tuyến cáp này dùng cáp lộ kép nên ta có n=2

Tiết điện kinh tế của cáp:

Vậy dùng cáp đồng 3 lõi 12-24 KV các điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng FURUKAWA ( Nhật ) chế tạo I cp 0 (A)

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố:

Vậy cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng.

Các tuyến cáp khác ta chọn với điều kiện tương kết quả ghi bảng: Đường cáp F

Bảng 3.9 Kết quả chọn cáp phương án 2

Xác định tổn thất công suất tác dụng và điện năng trên đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cáp được tính theo công thức:

Trong đó: R là điện trở tác dụng trên đường dây cáp Đường cáp F, mm 2 L,m r 0 ,Ω R, Ω S tt (KVA) ∆ P,kW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn 32,087

Bảng 3.10 Kết quả tính tổn thất ∆P trên các đường dây cáp của phương án 2

Tổng tổn thất trên điện năng trên các đường dây cáp:

Chọn máy cắt Ở phương án này ta sử dụng 14 máy cắt 22kv

Loại MC Cách điện Số lƣợng Uđm, kV Đơn giá,

Tổng chi phí mua máy cắt 162

Bảng 3.11 Kết quả chọn máy cắt cho phương án 2

Tính toán cho mạng cao áp

3.4.1 Chọn dây dẫn từ TBATG về TPPTT Đường dây từ TBATG về TPPTT dài 15km ta sử dụng đường dây trên không AC lộ kép.

T max = 4500h nên ta tra bẳng J kt =2,7 (A/ mm 2 ¿

Dòng điện tính toán chạy trên dây dẫn:

Chọn dây cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE tiết diện 70 mm 2 có I cp = 250

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố đứt một dây:

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện cho phép ta chọn dây.

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Tra bảng PL4.32 (Trang 384) được r 0 =0,342 (Ω/km) và X 0= 0,12(Ω/km)

3.4.2 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm

TPPTT nhận điện trực tiếp từ hệ thống về cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Việc lựa chọn sơ đồ nối dây thỏa mãn các điều kiện: đam rbảo tính liên tục của cấp điện, thuận tiện trong mọi việc vận hành và xử lý sự cố đươn guiản án toàn cho người và thiết bị

Nhà máy luyện kim luyện kim được cấp bởi 2 đường dây với hệ thống sử dụng 1 thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp đặt 1 MBA đo lường 3 pha 2 cuộn dây Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên phân đoạn thanh góp Máy biến dòng được đặt trên tất cả cá lộ và của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn thánh dòng điện 5A hoặc 1A để cung cấp cho các thiết bị đo lường điều kiển bảo vệ role.

Do tính chất liên tục của nhà máy các TBAPX đều đặt 2 MBA Vì các TBAPX đặt gần TPPTT nên ta chỉ cần dùng dao cách ly và cầu chì để đóng ngắt và bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho MBA Phía hạ áp ta đặt các aptomat tổng và các aptomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và đơn giản việc bảo vệ ta sẽ cho 2 MBA làm việc độc lập chỉ khi nào một MBA sự cố mới đóng áptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn nối với MBA sự cố.

Tính toán ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn các thiết bị điện là dòng ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do ta không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch phía hạ áp của TBATG và coi hệ thống có công suất lớn vô cùng Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện ở hình 3.5

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch

TBATG : Trạm biến áp trung gian

TPPTT : Trạm phân phối trung tâm

TBAPX : Trạm biến áp phân xưởng

MC : Máy cắt ĐDK : Đường dây trên không

HT : Hệ thống lưới điện quốc gia

Zd : Tổng trở của đường dây trên không

N: Điểm ngắn mạch trờn thanh cỏi TPPTT để kiểm tra mỏy cắt và thanh gúp N i (i= ẳ) Điểm ngắn mạch trên TPPTT để kiểm tra cáp và các thiết bị cao áp của mạng. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức:

U tb : Diện áp trung bình đường dây Điện trở và điẹn kháng của đường dây

Trong đó: r 0, X 0: Điện trở và điện trở và điện kháng trên 1Km dây dẫn (Ω/km) l: Chiều dài đường dây (lkm)

Do ngắn mạch ở cách xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I ∞ nên ta có thể quy đổi như sau:

: Tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch cần tính (Ω)

U tb : Điện áp trung bình đường dây

Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính théo biểu thức: Đường dây F, mm 2 L(km) r 0( Ω/km ) X 0( Ω/km ) R( Ω ) X( Ω )

Bảng 3.12 Thông số của đường dây trên không và cáp

Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp PPTT

Tương tự đối với các điểm ngắn mạch khác ta có kết quả tính toán ngắn mạch ghi trong bảng sau: Điểm ngắn mạch I N (KA) I XK (KA)

Bảng 3.13 Kết quả tính toán ngắn mạch

Lựa chọn và kiểm tra thiết bị

3.5.1 Lựa chọn kiểm tra máy cắt và thanh dẫn

Các máy cắt đặt tại PPTT bao gồm 2 máy cắt nối đường dây trên không cấp điện cho TPPTT và 1 máy cắt nối giữa 2 phân đoạn thanh góp Và 14 máy cắt nối giữa thanh góp TPPTT và 14 MBAPX Căn cứ vào các số liệu đã tính toán ta chọn máy cắt SF6,loại 8DC11 do SIEMENS chế tạo Hệ thống thanh góp có dòng điện định mức 1250(A) Kiểm tra lại các điều kiện chọn máy cắt Điện áp định mức:

Dòng điện cắt định mức:

Dòng ổn định cho phép: Điều kiện chọn thanh dẫn

Vậy thanh dẫn chọn đảm bảo đều kiện phát nóng.

3.5.2 Lựa chọn máy biến dòng BI

Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ một trị số lớn xuống trị số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Thường dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng điện là 5A (trường hợp đặc biệt có thể là 1A hay 10A).

Dù dòng điện định mức sơ cấp bằng bao nhiêu Về nguyên lý máy biến dòng điện cũng giống như máy biến áp điện lực, nó có đặc điểm sau:

Cuộn sơ cấp của BI được mắc nối tiếp với mạng điện và có số vòng dây rất nhỏ ( đối với dòng điện sơ cấp ≤ 600A thì sơ cấp chỉ có một vòng dây, cuộn dây thứ cấp sẽ có số vòng dây nhiều hơn.

Phụ tải thứ cấp của BI rất nhỏ, có thể xem máy biến dòng luôn luôn làm việc trong tình trạng ngắn mạch. Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp của máy biến dòng phải được nối đất.

Máy biến dòng có rất nhiều loại, thích hợp với nhiều vị trí sử dụng khác nhau Theo số vòng của cuộn sơ cấp, ta có thể phân máy biến dòng loại một vòng và loại nhiều vòng.

Máy biến dòng được chọn theo điện áp, dòng điện phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại Máy biến dòng được kiểm tra theo các điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua Cụ thể:

Theo điện áp định mức:

Theo dòng điện sơ cấp định mức:

Vậy ta chọn BI loại 4ME16 kiểu hình trụ do hãng Siemens sản xuất có các thông số sau:

Thông số kĩ thuật 4ME16

U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) 70

3.5.3 Lựa chọn kiểm tra máy biến điện áp BU

Máy biến điện áp BU có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Điện áp thứ cấp của máy biến áp 100 hay 100/

√ 3 không kể điện áp sơ cấp định mức là bao nhiêu.

Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp cũng tương tự như máy biến áp điện lực thông thường, chỉ khác là công suất của nó rất nhỏ chỉ hàng chục đến hàng trăm VA. Đồng thời tổng trở của mạch ngoài thứ cấp máy biến điện áp rất lớn, do đó có thể xem như máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải Máy biến điện áp thường được chế tạo thành loại một pha, ba pha hoặc ba pha năm trụ, cấp điện áp 6,10,22,35,110,220

KV v.v…có loại có dầu và loại khô Để kiểm tra cách điện của mạng 6-10 KV (trung tính không nối đất) người ta thường dùng loại máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ với cách nối dây Y/Y0/∆ Phía thứ cấp của máy có hai dây quấn đấu sao và tam giác hở Khi xảy ra ngắn mạch không đối xứng (một pha, hai pha) ở hai đầu dây quấn tam giác hở xuất hiện iện áp, nhờ đó ta có thể kiểm tra được tình trạng cách điện của mạng.

Máy biến áp đo lường được chọn theo điện áp (sơ cấp), cấp chính xác, phụ tải thứ cấp và kiểu loại.

Máy biến áp đo lường thường được bảo vệ bằng cầu chì (trừ loại với U>110 KV), nên không cần kiểm tra nó theo điều kiện ngắn mạch (tức là điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt).

Tùy theo nhiệm vụ thiết kế mà chọn sơ đồ nối dây cho phù hợp Thông thường khi chọn máy biến áp đo lường thì chúng ta dựa vào vị trí đặt điện áp lưới điện, cấp chính xác theo yêu cầu mà chọn một máy biến điện áp nào đó; sau đó kiểm tra xem phụ tải thứ cấp của nó có vượt quá công suất định mức hay không BU được chọn theo điều kiện điện áp định mức:

Ta chọn loại 3 pha 5 trụ 4MS36, kiểu hình trụ do Siemens sản xuất có các thông số như sau:

Thông số kĩ thuật 4MS36

U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) 70

3.5.4 Lựa chọn chống sét van

Chống sét van có nhiệm vụ chống sét truyền từ đường dây trên không truyền vào TBA và TPP Chống sét van được làm bằng một điện trở phi tuyến Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị số vô cùng lớn không cho dòng điện đi qua, nhưng khi có điện áp sét điện trở này giảm về không và cho dòng điện chạy xuống đất.

Chống sét van được chế tạo ở nhiều cấp điện áp Để chống sét truyền từ đường dây trên không 35kV ta chọn Chống sét van 3EG5.

3.5.5 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị cho TBAPX

3.5.5.1 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp Để cho việc tính toán và lắp đặt được thuận tiện ta sẽ sử dụng một loại dao cách ly cho tất cả các TBA Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:

Dòng ổn định cho phép :

Dựa vào các điều kiện chọn dao cách ly ở trên ta chọn loại dao cách ly 3DC do Siemens sản xuất có các thông số như sau:

Loại DCL Uđm, kV Iđm, kV INt, A INmax, kA

3.5.5.2 Lựa chọn và kiểm tra Aptomat Điều kiện để chọn Aptomat: Đối với Aptomat tổng và aptomat phân đoạn hạ áp được chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức Aptomat:

Dòng điện định mức Aptomat:

Chọn Aptomat tổng và aptomat phân đoạn cho trạm B1 (2000kVA)

Chọn Aptomat tổng và aptomat phân đoạn cho trạm B2,B5 (1800kVA)

Chọn Aptomat tổng và aptomat phân đoạn cho trạm B3,B4,B6 (1250kVA)

Chọn Aptomat tổng và aptomat phân đoạn cho trạm B7 (630kVA) Đối với Aptomat nhánh ta chọn theo điều kiện sau Điện áp định mức Aptomat:

Dòng điện định mức Aptomat:

Lựa chọn Aptomat cho phân xưởng luyện kim :

Tương tự ta có kết quả ở bảng sau :

Stt Tên phân Xưởng (KVA) (A) (A)

3 Px máy cán phôi tấm 1570,7 2267,11 2500

7 Px sửa chữa cơ khí 256,76 370,6 450

9 Ban quản lý và PTN 725,3 1046,88 1250

Bảng 3.14 Lựa chọn aptomat cho phân xưởng

Tính toán mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng

Để cấp điện cho các thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sẽ đặt một tủ phân phối điện nhận điện từ TBA về và cấp điện cho 7 tủ động lực đặt cạnh từng phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. Đặt tại tủ phân phối của TBA một aptomat đầu nguồn, từ đây dẫn điện về xưởng bằng đường cáp ngầm.

Tủ phân phối của xưởng đặt 1 aptomat tổng và 7 aptomat nhánh cấp điện cho 7 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng.

Lựa chọn các phần tử của hệ thống cấp điện

4.2.1 Chọn cáp từ TBA về tủ phân phối của xưởng

Với 90,1 Ta chọn cáp đồng 150mm hạ áp cách điện PVC do CADIVI chế tạo Có trong nhà 450A

4.2.2 Chọn MCCB cho nhóm thiết bị

Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch So với cầu chì aptomat hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao nên tuy giá thành cao nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như chiếu sáng sinh hoạt. Điều kiện chọn aptomat.

Dòng lớn nhất quan MCCB tổng.

Ta chọn MCCB tổng loại NF400-CW do MITSUBISHI chế tạo có

Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với cáp.

Vậy MCCB đã chọn phù hợp với cáp đã chọn.

- Chọn cáp và aptpmat của TPP-ĐL1

Với ta chọn cáp đồng (4G6) hạ áp cách điện PVC do LENS chế tạo có Trong nhà 66A

Dòng lớn nhất qua MCCB tổng

Ta chọn MCCB loại C60N do Merlin Gerin chế tạo có

Kiểm tra cáp theo đièu kiện phối hợp với cáp

Vậy MCCB đã chọn phù hợp với tuyến cáp đã chọn.

Chọn tương tự đối ta được bảng kết quả ghi ở bảng:

Bảng 4.1 Bảng chọn cáp từ TPP đến tủ động lực

Chọn tương tự kết hợp với các điều kiện cần kiểm tra ta có bảng 4.2 lựa chọn thông số aptomat.

Bảng 4.2 Lựa chọn attomat và thông số kĩ thuật

4.2.3 Chọn MCCB và cáp đến từng thiết bị

Chọn MCCB và cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren (trên mặt bằng 43) có

Chọn MCCB loại C60a do Merlin Gerin sản xuất Điều kiện chọn cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren (43)

Kết hợp cả 2 điều kiện trên ta chọn cáp 4G2,5 do lens chế tạo tiết điện 2,5

Các MCCB và MCB cùng các tuyến cáp còn lại chọn tương tự ta có kết quả bảng dưới đây

Thiết bị điện Số lượ ng

Kí hiệu trên mặt bằng

Phụ tải Dây dẫn MCCB

Mã hiệu I (đm) I kd dt /1,5

Máy phay vạn năng 1 47 2,8 7,1 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 10 8,3

Bế tấm có đốt nóng 1 68 4 10,12 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 15 12,5

Máy khóa vạn năng 1 15 4,5 11,39 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 15 12,5 Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,8 7,09 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 10 8,3 Máy mài sắc vạn năng

Máy ép kiểu trục khuỷu

Lò điện kiểu buồng 1 31 30 75,96 4G10 87 Ф50 NC100H 100 83,3

Lò điện kiểu đứng 1 32 25 63,3 4G10 87 Ф50 NC100H 100 83,3

Lò điện kiểu bể 1 33 30 75,96 4G10 87 Ф50 NC100H 100 83,3

Máy tiện tự động 2 4 2.5,6 2.1,41 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 15 12,5 Máy tiện tự động 2 5 2.2,2 2.5,57 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 10 8,3

Máy xọc vạn năng 1 14 2,8 7,09 4G1,5 31 Ф21 ABE53a 10 8,3

Bảng 4.3 Lựa chọn attomat cho từng thiết bị trong phân xưởng

Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy

Đặt vấn đề

Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp Các xí nghiệp tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra là phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra được nhiều điện nhất; đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất.

Hệ số cosφ là một chỉ tiêu đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không Do đó nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosφ Hệ số công suất cosφ các xí nghiệp nước ta hiện nay nói chung đang còn thấp (khoảng 0,6 – 0,7), chúng ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên (trên 0,9)

Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất COSφ

Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là 2 loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công Công suất phản kháng Q cung cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn Vì thế để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra

Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng được nâng cao, giữa P,Q và góc φ có quan hệ sau:

Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên.

Hệ số công suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau đây:

- Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện

- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện

- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

Xác định dung lượng và vị trí bù

5.3.1 Xác đinh vị trí bù

Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp vơi nguyên tắc bố trí thiết bị bù sao cho đạt được chi phí tính toán nhỏ nhất.

Máy bù đồng bộ do công suất lớn nên thường đặt tập trung ở những điểm quan trọng của hệ thống điện

Tụ điện có thể dặt ở mạng điện cao áp hoặc điện áp thấp.

Tụ điện cao áp được đặt tập trung ở thanh cái của trạm biến áp trưng gian hoặc phân phối Nhờ đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành các tự điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù Bù tập trung ở thanh cái điện áp cao còn có ưu điểm nữa là tận dụng hết khả năng bù của tụ vì ở vị trí này tụ làm việc liên tục nên chúng phát phát công suất bù tối đa Nhược điểm chính của phương án này là không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác dụng giảm tổn thất công suất và điện áp ở mạng điện áp thấp

Tụ điện áp thấp được đặt theo 3 cách:

- Đặt tập trung ở phía thanh cái điện áp thấp của trạm BAPX

- Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực

- Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện.

Trong 3 cách trên thì cách đặt tụ thành nhóm ở tủ phân phối động lực thường được sử dụng nhiều nhất vì cách này có hiệu suất sử dụng cao, giảm được tổn thất trong cả mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp

Vì trong nhà máy có ít động cơ không đồng bộ có công suất lớn Và có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù để ổn định điện áp của mạng Nên ta sẽ chọn phương án đặt tụ điện tập trung ở thanh cái điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng.

Mục tiêu là bù một lượng công suất phản kháng khác sao cho hệ số công suất của nhà máy đạt 0,95.

Lượng công suất phản kháng cần bù thêm được tính như sau:

: Phụ tải tính toán của toàn nhà máy

: Góc ứng với hệ số công suất cos

Thay các giá trị vào công thức ta được:

Như vậy để đạt được hệ số công suất thì nhà máy phải bù thêm một lượng công suất phản kháng nữa là 6187,356 (kVAr)

Phân bố dung lượng bù cho các nhánh

Để việc đặt tụ bù có hiệu quả thì dung lượng bù tại mỗi điểm được xác định theo công thức :

: Dung lượng bù ở nhánh thứ i

: Phụ tải phản kháng của nhánh thứ i

: Dung lượng cần bù cho toàn nhà máy(kVAr)

: Tổng phụ tải phản kháng của nhà máy(kVAr)

- Điện trở tương đương của mạng

Rtđ Tuyến cáp Chiều dài(m) r0 ( ) RC ( )

Bảng 5.1 Điện trở của cáp cao áp.

- Điện trở của máy biến áp

Với trạm có hai máy biến áp làm việc song song thì:

Trạm B1 có SđmB = 2000 kVA với = 18,8 kW

Trạm B4 có SđmB = 1250 kVA với = 12,91kW

- Điện trở của các nhánh

Bảng 5.2 Kết quả tính điện trở các nhánh

- Điện trở tương đương cảu toàn mạng cao áp

- Dung lượng bù cho từng nhánh

= 28,914 (kVAr) Căn cứ vào công suất bù cần đặt tại mỗi trạm biến áp phân xưởng ta chọn tụ chế tạo sẵn của Liên Xô Ta có bảng kết quả:

Bảng 5.3 Kết quả phân bố dung lượng bù toàn nhà máy

Tổng dung lượng bù cho toàn nhà máy:

Hệ số cos của nhà máy sau khi bù là: cossaubù = = = 0,96

Vậy kết quả sau khi bù hệ số công suất đã đạt yêu cầu

Thiết kế hệ thống chiếu sáng

Khái niệm chung về chiếu sáng

Ta gọi bức xạ điện từ của một vật là hiện tượng lan truyền đồng thời theo đường thẳng của trường biểu diễn bằng véctơ cường độ điện trường và từ trường biểu diễn bằng véctơ từ cảm , chúng có các tính chất sau đây:

Sự phân bố trường theo phương truyền kí hiệu là xoay chiều hình sin, Có bước sóng λ và tiến hành trong hai mặt phẳng vuông góc sao cho , , tạo nên một tam diện thuận

Các biên độ của trường tại mọi điểm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đó đến nguồn phát.

Sự phân bố trường điện từ ở xa nguồn có biên độ suy giảm, có vận tốc phụ thuộc vào môi trường truyền sóng, còn gọi là vận tốc truyền hay vận tốc pha, do vậy ở một thời điểm đã cho trong không gian trường điện từ có tần số giao động v.

Một nguồn bức xạ bất kỳ ví dụ mặt trời phát vô số bức xạ:

Số phương xung quanh nguồn là vô hạn.

Với mỗi phương có vô số mặt phẳng có thể chứa ,

Trong mỗi cặp mặt phẳng chứa và có vô số sóng điện từ gọi là “sóng phẳng ” có bước sóng λ Khi đó, vận tốc truyền là C = v λ ( nếu truyền trong môi trường chân không hay không khí thì C = 3.10 8 m/s).

Khi đã có vận tốc truyền sóng, người ta cũng chứng minh được là năng lượng điện từ truyền tải có quan hệ với tích các véc tơ ∩ và được thể hiện bằng các lượng tử hữu hạn tuân theo các quy luật cơ học lượng tử Có thể nói một cách đơn giản rằng sóng điện từ truyền các “ hạt” nhỏ bằng năng lượng gọi là các phô-tôn năng lượng.

Trong đó: h là hằng số Blank lấy bằng 6,6 10 −34 J/ Hz

6.1.2 Bức xạ, ánh sáng, màu sắc

Mọi vật thể đều bức xạ ra không gian một năng lượng nhất định dưới dạng sóng của điện từ Năng lượng đó phát sinh ra sự dao động của các phần tử vật chất cấu tạo nên vật. Khi các phân tử hay các phân tử bị kích thích các điện từ(electron) của chúng thay đổi mức năng lượng khác, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng sóng điện từ và các hạt phô - tôn.

Các bức xạ của vật phát ra tất cả các bước sóng từ 0 đến ∞, nhưng thực nghiệm đã xác định dược rằng chỉ các bức xạ có bước sóng nằm trong giải ưu tiên hẹp từ 380 nm → 760 nm mới có tác dụng lên tế bào thần kinh võng mạc và có cảm nhận nhìn thấy được Như vậy, ánh sáng nhìn thấy được là những sóng điện từ có mang năng lượng.

Năng lượng của ánh sáng phân bổ không đều cho từng bước sóng, đồng thời gây cảm giác cho mắt người của từng loại là khác nhau Nghĩa là mỗi bước sóng xác định sẽ gây ra trong mắt người một cảm giác màu sắc nhất định Người ta cũng đã chứng minh được rằng phổ của các bước sóng ánh sáng gồm 7 màu sắc khác nhau từ cận màu tím tương ứng với bước sóng λ = 380 nm đến cận màu đỏ tương ứng với bước sóng λ = 780 nm. Giữa các màu này không có ranh giới rõ rệt, do đó phổ ánh sáng thấy dược là phổ ánh sáng liên tục Trong quang phổ của ánh sáng nhìn thấy được, mắt ta cảm nhận nhiều nhất với ánh sáng có bước sóng λ = 550 nm Còn hai cận tím và đỏ tương ứng với bướcbsóng λ = 380 nm và λ = 780 nm thì mắt ta hầu như không có tác dụng gây cảm giác sáng vì vậy trong thiết kế chiếu sáng cần chú ý đến đặc điểm này để tạo điều kiện ánh sáng phù hợp với hoạt động của mắt.

Khi nghiên cứu về y học, người ta đã công nhận mắt người là một bộ thu “thông dải” rất tinh vi, hơn nữa mắt có nhạy cảm màu đi từ màu tím sang màu đỏ tương ứng với bước sóng của dải 380 → 780 nm Sự cảm nhận này thay đổi theo từng người và được Uỷ ban quốc tế về chiếu sáng ( C.I.E ) mã hóa đưa ra các giới hạn cực đại của phổ màu

380mm 439mm 498mm 568mm 592mm 631mm 760mm

6.1.3.1 Mắt người và sự cảm thụ ánh sáng, màu sắc a Mắt người

Mắt người là một cơ quan cảm thụ ánh sáng có khả năng chuyển đổi không tuyến tính và thay đổi theo thời gian Các kích thích quang học thành các tín hiệu điện để truyền lên não và tạo trên nó một hiện tượnggọi là: “ Sự nhìn ``. b Sự nhìn

Trên võng mạc có các tế bào thần kinh ( các tế bào quang điện) được nối lên não qua dây thần kinh thị giác nhờ vậy các tín hiệu thần kinh ( điện) được truyền lên não tương thích với kích thích thị giác.

6.1.4 Các đơn vị cơ bản

Khái niệm về quang thông là khái niệm đầu tiên mà con người thấy được là ánh sáng ngọn nến và đèn măng sông cho cùng một lượng sáng Nhưng khái niệm này không nêu lên bất kỳ sự phân bố ánh sáng đó trong các miền khác nhau của không gian chiếu sáng, hơn nữa nó không thể đo được Điều này thúc đẩy nhà vật lý Lambert ở thế kỷ 18 đã đưa ra các cơ sở của phép đo ánh sáng dựa trên cơ sở quang học và sinh lý học.

Góc khối là hình không gian hình nón có đỉnh nằm tại tâm của nguồn sáng và có đường sinh tựa trên chu vi của mặt được chiếu sáng.

Ta giả thiết có một nguồn sáng đặt tại tâm 0 của một hình cầu rỗng bán kính R và ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình câù này.

Hình nón đỉnh o được định nghĩa là tỉ số của diện tích S với bình phương của bán kính R.

Ta có giá trị cực đại của góc khối khi từ tâm o ta chắn cả không gian, tức là toàn bộ mặt cầu. Đơn vị của góc khối là Steradian, kí hiệu Sr.

Vậy 1Sr là góc khốí có đỉnh tại tâm của mặt cầu tưởng tượng chắn trên một mặt cầu có diện tích bằng bình phương bán kính mặt cầu đó.

Bức xạ ánh sáng của một nguồn vào không gian trước hết được đánh giá bằng năng lượngbức xạ, đo bằng (w) Cùng một năng lượng nhưng bức xạ các bước sóng khác nhau lại không gây hiệu quả giống nhau trong mắt chúng ta Vì vậy cần phải hiệu chỉnh đơn vị đo theo độ nhạy cảm phổ biến của mắt người Đơn vị mới này được gọi là quang thông, ký hiệu là F.

Như vậy: quang thông là một đơn vị đo ánh sáng đã được xác định đến đặc điểm cảm thụ ánh sáng của mắt người.

6.1.4.3 Cường độ sáng I, CANDELA (cd)

Là đại lượng mới nhất đưa vào hệ SI hợp lý hóa từ khái niệm về quang thông.

Thiết kế hệ thống chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí

6.2.1 Đặt vấn đề Ánh sáng là phần quan trọng không thể thiếu được trong quá trình sản xuất ở các nhà má, xí nghiệp công nghiệp Trong bất kỳ một xý nghiệp nào ngoài chiếu sáng tự nhiên còn có chiếu sáng nhân tạo Sở dĩ như vậy vì chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện giá thành rẻ tạo được ánh sáng gần giống ánh sáng tự nhiên. Để đảm bảo sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm được tốt, năng suất lao động cao, đảm bảo an toàn cho công nhân.

Trong phân xưởng của xí nghiệp nếu ánh sáng không đủ công nhân xẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng hại mắt hại sức khỏe, kết quả gây ra hàng loạt phế phẩm năng suất lao động giảm v v… Ngoài ra còn có nhiều công việc không thể tiến hành được nếu thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không gần giống với ánh sáng tự nhiên.

Trong thiết kế chiếu sáng vấn đề quan trọng là phải quan tâm đáp ứng nhu cầu độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thi giác, ngoài độ hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo kinh tế - kỹ thuật vừa đảm bảo mỹ quan.

Thiết kê hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Vì cường độ ánh sáng sẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh căng thẳng, thị giác mất chính xác

*Không lóa do phản xạ: Ở một số vật các tia phản xạ khá mạnh và trực Do đó khi thiết kế cũng phải chú ý đến điều này.

*không có bóng tối Ở nơi sản xuất các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều, có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng Muốn khử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ và treo cao.

*Phải có độ rọi đều: Để khi quan sát nơi này qua nói khác để mắt không bị điều tiết nhiều.

*Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác.

6.2.2 Trình tự thiết kế chiếu sáng

Trong quá trình thiết kế, ta chỉ thiét kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong không gian kín Một cách tổng quát thiết kế chiếu sáng thông qua hai giai đoạn:

∗ Thiết kế sơ bộ về giải pháp hình học đó là không gian chiếu sáng và vị trí đặt thiết bị chiếu sáng.

∗ Kiểm tra độ rọi khác nhau được thực hiện một cách chính xác bằng cách sử dụng một trong các tiêu chuẩn để kiểm tra mức độ tiện nghi của thiết bị.

Thiết kế chiếu sáng được tiến hành theo trình tự:

Chọn độ rọi ngang trên bề mặt làm việc, còn gọi là bề mặt hữu ích có độ cao trung bình là 0,85 m so với mặt sàn Độ rọi này phụ thuộc vào bản chất của từng địa điểm vào tính năng thị giác liên quan đến tính chất công việc đến độ moỉ mắt của người lao độngvà liên quan đến môi trường chiếu sáng, thời gian sử dụng hàng ngày…

Việc lựa chọn đèn thích hợp nhất trong số các loại đèn chính đã trình bày ở phần trên dó là: Đèn sợi đốt, đèn phóng điện, đèn huỳnh quang theo các tiêu chuẩn sau:

• Hiệu suất ánh sáng của đèn.

• Nhiệt độ màu ( biểu đồ Kruithof).

• Việc sử dụng tăng cường hay gián đoạn các địa điểm.

Do đó cần phải loại trừ liên tiếp, tạm thời bỏ qua công suất của nguồn.

3 Chọn kiểu chiếu sáng bộ đèn

Thường gặp nhất là kiểu chiếu sáng trực tiếp ( hơn 90% ánh sáng chiếu xuống dưới ) và bán trực tiếp ( từ 60% đến ( 90% ánh sáng chiếu xuống dưới ) Kiểu chiếu sáng phụ thuộc vào bản chất địa điểm có tính đến khả năng phản xạ của thành

4 Chọn chiều cao của đèn

Gọi h là chiều cao của đèn so với bề mặt hữu ích và h` là khoảng cách từ đèn đến trần nhà ta có thể xác định tỷ số treo J như sau:

Thường nên chọn h cực đại bởi vì:

• Các đèn thường xa với thị trường theo chiều ngang, làm giảm nguy cơ lóa.

• Các đèn có thể có công suất lớn hơn và do đó có hiệu quả ánh sáng tốt hơn.

• Các đèn có thể cách xa nhau hơn do đó giảm được số đèn.

Sự đồng đều của độ rọi trên bề mặt hữu ích phụ thuộc vào: Cách các chùm tia sáng của các đèn giao nhau cách nhau một khoảng n trên bề mặt hữu ích Độ đồng đều ánh sáng ( độ rọi ) trên mặt phẳng làm việc là một trong các chỉ tiêu chất lượng quan trọng và nó phụ thuộc:

* Khoảng cách giữa các đèn.

* Hệ số phản xạ các tường bên và trần, đóng vai trò như nguồn sáng thứ cấp.

6 Quang thông tổng a Hệ số sử dụng:

Hệ số sử dụng ký hiệu là ksd là tỷ số giữa quang thông nhận được trên bề mặt hữu ích và tổng quang thông đi ra khỏi đèn.

Tỷ số này phụ thuộc vào:

• Cấp của bộ đèn, nghĩa là phân bố quang thông trên bề mặt hữu ích trên tường, trên trần.

• các hệ số phản xạ đo được bằng dụng cụ đo độ rọi hoặc được ước lượng bằng bảng màu chuẩn trong đó cho giá trung bình đối với tường và trần.

• Kích thước hình học của địa điểm đặc trưng bằng tỷ số gọi là chỉ số phòng:

Trong đó: a : Chiều rộng của phòng cần chiếu sáng. b : Chiều dài của phòng cần chiếu sáng. h : Chiều cao hữu ích.

Do đó hệ số ksd có thể được xác định nhờ các bảng hệ số sử dụng b Hệ số suy giảm

Sự già hóa của các đèn cũng như sự cáu bẩn của chúng làm thay đổi chất lượng quang học của các bộ đèn dẫn đến cần đưa vào sử dụng các thiết bị có độ rọi thỏa mãn một năm làm việc là thời gian cần thiết để lau chùi thiết bị chiếu sáng.

Tính đến việc giảm quang thông của các đèn để bù lại sự suy giảm này cần sử dụng hệ số bù δ, thường

Trên đây ta đã đưa ra các trình tự thiết kế chiếu sáng trong nhà nhưng do điều kiện nên ta không thể áp dụng chi tiết các bước cụ thể như trên Do vậy ta đưa ra một số phương pháp chiếu sáng sơ bộ nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

6.2.3 Các phương pháp tính toán thiết kế chiếu sáng

1 Phương pháp hệ số sử dụng(Phương pháp quang thông)

Phương pháp này dùng để tính chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ của tựờng, của trần nhà và của vật cản Phương pháp này thường dùng để tính chiếu sáng cho các phân xưởng có diện tích lớn hơn 10m2, không thích hợp để tính chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng ngoài trời, khi đó quang thông của mỗi đèn được xác định theo công thức sau:

F: Là quang thông của mỗi đèn, lm.

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	1,44 MB