Các đại lượng thông số thường gặp
Công suất định mức (Pđm) là công suất điện đầu vào của thiết bị dùng điện ứng với điện áp đặt vào thiết bị bằng điện áp định mức.
Công suất đặt được tính như sau:
Pđ: công suất đặt của động cơ điện, kW;
Pđm: công suất định mức của động cơ điện, kW;
η: hiệu suất định mức của động cơ điện.(Thông thường η = 0,8 – 0,95 nên để đơn giản trong thiết kế coi Pđ = Pđm).
Phụ tải trung bình (Ptb) là đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cung cấp cơ sở để đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán.
ΔP, ΔQ : điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr;
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính theo công thức sau:
Phụ tải trung bình được xác định qua thời gian khảo sát trong một ca làm việc, một tháng hoặc một năm Đây là một chỉ số quan trọng giúp xác định phụ tải tính toán.
Phụ tải cực đại (Pmax) là mức phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng thời gian ngắn (5, 10 hoặc 30 phút) tương ứng với ca làm việc có phụ tải cao nhất trong ngày Thông thường, phụ tải cực đại này được sử dụng để làm cơ sở cho các tính toán phụ tải.
Phụ tải cực đại được sử dụng để tính toán tổn thất công suất lớn nhất, từ đó giúp lựa chọn các thiết bị điện phù hợp, cũng như xác định dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế.
Phụ tải đỉnh nhọn (Pđn): là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1 - 2s.
Phụ tải đỉnh nhọn được sử dụng để kiểm tra dao động điện áp và điều kiện tự khởi động của động cơ Nó cũng giúp xác định điều kiện làm việc của cầu chì và tính toán dòng điện khởi động của rơ le bảo vệ.
Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động, và chúng ta không chỉ quan tâm đến trị số của phụ tải này mà còn cần chú ý đến tần suất xuất hiện của nó Sự gia tăng số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động bình thường của các thiết bị điện khác trong cùng một mạng điện.
Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.
Phụ tải tính toán (Ptt) là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nó làm nóng dây dẫn đến nhiệt độ cao nhất do phụ tải thực tế gây ra Việc chọn thiết bị điện dựa trên phụ tải tính toán giúp đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong mọi trạng thái vận hành Mối quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được thể hiện qua bất đẳng thức.
Hệ số phụ tải (kpt), hay còn gọi là hệ số mang tải, là tỷ lệ giữa công suất thực tế và công suất định mức Để có được thông tin chính xác, cần xem xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định.
Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác thiết bị điện trong thời gian đang xét.
- Hệ số cực đại: Hệ số cực đại (kmax) là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét.
Hệ số cực đại được xác định dựa trên ca làm việc với phụ tải lớn nhất Nó phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả nhập, hệ số sử dụng ksd, cùng với các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm.
Công thức tính kmax rất phức tạp và thường được xác định thông qua đường cong kmax = f(ksd, nhq) hoặc bằng cách tra cứu trong các sổ tay Hệ số cực đại kmax chủ yếu được tính cho phụ tải tác dụng.
Hệ số nhu cầu (knc) là tỷ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức.
Hệ số nhu cầu thường được tính cho phụ tải tác dụng, tương tự như hệ số cực đại Mặc dù có thể tính hệ số nhu cầu cho phụ tải phản kháng, nhưng cách tính này ít phổ biến hơn Trong thực tế, hệ số nhu cầu thường được xác định dựa trên kinh nghiệm vận hành.
1.2.7 Số thiết bị hiệu quả
Số thiết bị hiệu quả (nhq) đại diện cho số lượng thiết bị giả định có công suất và chế độ làm việc đồng nhất, nhằm đáp ứng phụ tải tương đương với phụ tải tính toán của nhóm thiết bị thực tế, bao gồm các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau.
Công thức tính nhq như sau:
Khi số lượng thiết bị sử dụng điện trong nhóm lớn hơn 5, công thức (2.11) trở nên phức tạp Do đó, trong thực tế, người ta thường tìm hệ số nhq dựa trên bảng hoặc đường cong đã được cung cấp sẵn để thuận tiện và chính xác hơn.
n: số thiết bị trong nhóm;
n1: số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất;
P và P1 : tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị.
Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán.
1.2.8 Hệ số sử dụng lớn nhất
Hệ số sử dụng lớn nhất ku là tỷ số giữa công suất yêu cầu lớn nhất Pyc và công suất điện định mức Pđm của mỗi thiết bị tiêu thụ điện Việc áp dụng hệ số này cho từng phụ tải riêng biệt, đặc biệt là cho các động cơ, là rất quan trọng vì chúng thường không hoạt động ở mức tải tối đa Hệ số sử dụng phản ánh mức độ sử dụng và khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc.
Hệ số sử dụng là một số liệu quan trọng để tính phụ tải tính toán, thường tra trong sổ.
Hệ số đồng thời (kđt) được dùng để tính toán công suất của một nhóm thiết bị điện.
Hệ số đồng thời kđt của nhóm thiết bị điện được xác định bằng tỷ số giữa công suất tính toán PttΣ và tổng công suất yêu cầu của từng thiết bị điện ΣPyci.
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
1.3.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm do đó:
Pđi, Pđmi lần lượt là công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW);
Ptt, Qtt, Stt lần lượt là công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến tính toán của nhóm thiết bị (kW, kVAr, kVA);
n là số thiết bị trong nhóm.
Nếu các thiết bị trong nhóm có hệ số công suất cosφ khác nhau, cần tính toán hệ số công suất trung bình bằng công thức trung bình.
1.3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích
p0 là suất phụ tải trên 1m 2 diện tích (W/m 2 );
Giá trị P0 có thể được tra trong bảng.
Phương pháp này đơn giản và thuận tiện nhưng kém hiệu quả và thường được dùng để thiết kế sơ bộ công suất tính toán.
Bảng 1.1a: Mật độ công suất và hệ số đồng thời theo chức năng
Chức năng của tòa nhà Công suất yêu cầu trung bình (W/m2) Hệ số đồng thời (Kđt)
1.3.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản suất
- M là số đơn vị được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);
- w0 là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/dvsp);
- Tmax là thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).
Phương pháp này thường được áp dụng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ổn định, như quạt gió, bơm nước, máy nén khí và thiết bị điện phân Trong trường hợp này, phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình, dẫn đến kết quả tính toán có độ chính xác tương đối cao.
1.3.4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình
Khi thiếu số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản, hoặc khi cần tăng cường độ chính xác của phụ tải tính toán, phương pháp tính theo hệ số cực đại là lựa chọn phù hợp.
Pđm là công suất định mức, kW;
kmax, ksd là hệ số cực đại và hệ số sử dụng, tra trong bảng hoặc hình vẽ trong sổ tay.
Phương pháp này cho kết quả chính xác nhờ vào việc xem xét nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm số lượng thiết bị trong nhóm, công suất của thiết bị lớn nhất và sự khác biệt trong chế độ làm việc của chúng.
Hệ số sử dụng Ksd:
- Trong điều kiện bình thường, công suất tiêu thụ của tải thực tế < công suất định mức.
- Hệ số sử dụng Ksd được áp dụng cho từng phụ tải để điều chỉnh công suất sử dụng thực tế.
Bảng 1.2a: Hệ số sử dụng Ksd
Loại tải Hệ số sử dụng (Ksd) Động cơ 0.75
Sưởi, điều hòa 1 Ổ cắm Tùy thuộc tải cắm vào ổ cắm
1.3.5 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải và hệ số đồng thời
kđt là hệ số đồng thời sử dụng các thiết bị, tra trong sổ tay hoặc các tiêu chuẩn, 0.55-0.65 (TCVN 9206-2012)
Pđmi là công suất định mức của thiết bị điện thứ i, kW.
Pđ là công suất đặt của căn hộ
Hệ số đồng thời Kđt:
Trong thực tế hiếm khi nào tất cả các tải đều hoạt động cùng đồng thời với nhau.
Hệ số sử dụng ksđược áp dụng cho từng nhóm phụ tải.
Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào thiết kế (lựa chọn).
Bảng 1.3a: Hệ số đồng thời Kđt cho nhóm các hộ tiêu thụ trong một chung cư
Số lượng/Nhóm Hệ số đồng thời (Kđt)
Bảng 1.4a: Hệ số đồng thời của Kđt tủ phân phối
Số lượng nhánh Hệ số đồng thời Kđt
Bảng 1.5a: Hệ số đồng thời theo chức năng mạch
Chức năng của mạch Hệ số đồng thời Kđt
Sưởi và máy lạnh 1 Ổ cắm tường 0.1 đến 0.2
Sưởi 0.8 Điều hòa không khí 0.8
Hệ thống cấp đông cấp lạnh 0.7
Lựa chọn máy biến áp và phương án cung cấp điện
Lựa chọn máy biến áp
Trạm biến áp là một thành phần quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, có chức năng chuyển đổi điện năng từ cấp điện này sang cấp điện áp khác.
Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây truyền tải cùng với các nhà máy điện làm thành một hệ thống truyền tải điện năng thống nhất.
Vị trí các trạm biến áp phải thỏa mãn yêu cầu:
An toàn và liên tục cung cấp điện
Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới
Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng
Phòng nổ, cháy, bụi bặm, khí ăn mòn
Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành
Vị trí lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm việc đảm bảo không gian không cản trở các hoạt động khác và tính thẩm mỹ Trong đồ án này, chúng ta sẽ xem xét cả yếu tố bên trong và bên ngoài do yêu cầu về mặt bằng và độ rung.
Sau khi xác định máy biến áp đặt trong trạm công suất một máy được xác định theo công thức
Với trạm 1 máy: Sđm ≥ Stt Với trạm 2 máy: Sđm ≥ Stt/1.4 Trong đó:
Sđm là công suất định mức của MBA
Stt là công suất tính toán của tòa nhà
Lựa chọn máy phát dự phòng
Trong các tòa nhà, việc ưu tiên các phụ tải đặc biệt trong trường hợp mất điện cục bộ là rất quan trọng, vì những phụ tải này cần phải hoạt động liên tục Do đó, việc lắp đặt máy phát điện dự phòng là cần thiết để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng Đối với các chung cư, các phụ tải ưu tiên bao gồm máy bơm, thang máy, chiếu sáng hành lang, cầu thang, trung tâm thương mại và hệ thống phòng cháy chữa cháy.
Cải thiện hệ số công suất
Hệ số công suất cosΦ là tỉ số giữa công suất tác dụng P và công suất biểu kiến
Hệ số công suất lớn nhất đạt giá trị 1, cho thấy hiệu quả sử dụng điện năng cao hơn khi công suất lớn Khi P bằng S, toàn bộ công suất điện phát ra sẽ được tiêu thụ hoàn toàn bởi phụ tải mà không có tổn thất nào.
Theo thống kê ta có số liệu sau:
- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng- Máy biến áp tiêu thụ 20-25%
Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10% năng lượng Trong đó, động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ công suất phản kháng nhiều nhất.
Để cải thiện hệ số công suất của mạng điện, cần sử dụng một bộ tụ điện để cung cấp công suất phản kháng, một giải pháp được gọi là bù công suất phản kháng Việc bù công suất phản kháng giúp giảm góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp, từ đó nâng cao hệ số cos phi trong mạch Mối quan hệ giữa công suất thực P, công suất phản kháng Q và góc lệch pha φ được thể hiện qua công thức φ = arctg(P/Q) Khi P không đổi, nhờ vào công suất phản kháng, lượng Q truyền tải sẽ giảm, dẫn đến góc φ giảm và hệ số cos φ tăng lên.
Tính toán công suất phản kháng: Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:
Qc là dung lượng tụ bù (kVAr);
φ là góc lệch pha ban đầu;
P là công suất tác dụng (kW);
φ ' là góc lệch pha sau khi bù.
+ Bù bằng tụ + Bù bằng cảm
Chọn dây dẫn và tính toán sụt áp
Tổng quan
Để dẫn điện, có ba loại dây chính: dây bọc cách điện, dây dẫn trần và dây cáp Dây bọc cách điện thường được sử dụng cho lưới điện hạ áp, chủ yếu trong điện nội thất Loại dây này có thể bọc ruột đồng hoặc nhôm, với nhiều dạng như dây đơn hoặc dây đôi, cứng hoặc mềm, và có thể là một sợi hoặc nhiều sợi.
Dây dẫn trần bao gồm dây đồng trần (M), dây nhôm trần (A) và dây nhôm lõi thép (AC), trong đó dây AC có phần nhôm dẫn điện và phần thép tăng độ bền cơ Dây đồng trần mặc dù dẫn điện tốt nhưng đắt và nặng, nên chỉ sử dụng trong môi trường đặc biệt Dây nhôm trần chỉ dùng cho lưới hạ áp do khả năng chịu lực kém, trong khi dây nhôm lõi thép có thể sử dụng ở mọi cấp điện áp Cáp là loại dây dẫn đặc biệt, bao gồm các loại 1 lõi, 2 lõi, 3 lõi, 4 lõi, với lõi bằng đồng hoặc nhôm, và cách điện bằng PVC hoặc XLPE Tên cáp được xác định theo chất cách điện và vật liệu lõi, với nhiều loại cáp được chế tạo để thích ứng với các môi trường sử dụng khác nhau như cáp trong nhà, dưới đất, ngoài trời, cáp chịu chua mặn, chịu ăn mòn hóa chất, chịu lực cơ giới và chịu lửa.
Busway là một giải pháp thay thế hiệu quả cho dây dẫn điện, với thiết kế dạng thanh có vỏ bọc cứng và lõi bằng đồng hoặc nhôm được phủ vật liệu cách điện Các thanh cái này có chiều dài tối đa 3m và có thể được kết nối bằng đầu nối, tùy thuộc vào thiết kế và vị trí lắp đặt trong tòa nhà Sử dụng busway mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm tính linh hoạt trong lắp đặt và khả năng truyền tải điện năng hiệu quả.
Busway có khả năng dẫn điện rất lớn, lên đến 6300A, và khả năng chịu quá tải cao hơn cáp nhờ cấu trúc thanh và vật liệu cách điện, thường là Epoxy Trong khi nhiệt độ chịu đựng của cáp XPLE chỉ đạt 120˚C, busway với cách điện Epoxy có thể chịu nhiệt lên đến 180˚C Hơn nữa, busway còn có ưu điểm ít tổn hao điện năng và khả năng trích điện từ nhiều vị trí khác nhau trên thanh cái.
Tính thẩm mỹ cao, và tiết kiệm diện tích lắp đặt, tiết kiệm diện tích tủ phân phối điện chính.
Các phương pháp xác định tiết diện dây dẫn
3.2.1 Chọn tiết diện theo dòng điện phát nóng cho phép Icp
- Bước 1: Xác định dòng định mức của bộ bảo vệ tác động + Với Iđm: dòng điện định mức của thiết bị (A)
Itt: dòng tính toán (dòng làm việc lớn nhất dài hạn) (A)
Icp : Dòng điện lâu dài cho phép của dây dẫn định chọn
Itt được tính toán dựa trên công suất P của mạch (nhánh) khi đã tính đên các hệ số, điện áp U, hệ số cosφ + Với mạch 3 pha:
U = Udm là điện áp định mức phía thứ cấp Tiếp theo, chọn Iđm dựa trên Itt, thường chọn Iđm lớn hơn Itt theo catalog của nhà sản xuất, cụ thể là cấp ngay trên Itt.
- Bước 2: Lựa chọn dòng cho phép Icp của dây dẫn mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ nó.
+ Xác định các hệ số K:
Mạch dây không chôn dưới đất:
K1: Hệ số kể đến môi trường đặt cáp: Trong nhà, ngoài trời, dưới đất
K2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong rãnh
K3: Hệ số cách đặt cáp
Mạch dây chôn dưới đất:
K4: thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt
K5 thể hiện ảnh hưởng của số dây đặt kề nhau, với điều kiện các dây được coi là kề nhau khi khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn hai lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây.
K6: thể hiện ảnh hưởng của môi trường đất nơi ta chôn cáp
K7: thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đất nơi chôn cáp Hệ số này tính đến ảnh hưởng của đất khác 20 o C
Sau khi xác định mã chữ cái và hệ số hiệu chỉnh K từ đó ta tính được dòng cho phép của dây dẫn theo công thức:
- Bước 3: Xác định tiết diện cáp.
Hệ số K1 cách lắp đặt
Cáp đặt trong vật liệu cách điện chống nhiệt 0.7 Ống dẫn đặt trong vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.77
Hầm và mương cáp kín 0.95
Để xác định tiết diện dây trung tính, cần lưu ý rằng dòng điện trong dây này thường được coi là bằng không Tuy nhiên, trong hệ thống lưới 3 pha, dòng điện luôn tồn tại trong dây trung tính tại các căn hộ Sự phát triển của thiết bị biến đổi công suất trong mạng lưới công nghiệp tạo ra sóng hài, và các hài bội ba trong dây trung tính có thể được khuếch đại lên ba lần, dẫn đến việc vượt quá giới hạn cho phép.
Khi lựa chọn tiết diện dây trung tính, cần lưu ý rằng nó có thể nhỏ hơn dây pha Điều này đòi hỏi phải xem xét khả năng lắp đặt thiết bị bảo vệ trên dây trung tính, đặc biệt nếu dây này không đảm nhận chức năng bảo vệ.
Theo tiêu chuẩn IEC 364 - 5.5.2 qui định:
Bảng 3.4a: Tiêu chuẩn IEC qui định dây trung tính
Dây đồng Spha 16 mm 2 SN = Spha
Dây nhôm Spha 25 mm 2 SN = Spha
+ Xác định tiết diện dây PE
Dây PE có thể được lựa chọn từ các vật liệu như kết cấu kim loại, móng bê tông, ống thép, đường cáp và vỏ kim loại cáp Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không nên sử dụng ống khí, ống nước nóng hay vỏ chì của cáp để làm dây bảo vệ.
Chọn dây PE theo phương pháp đơn giản:
Bảng 3.5a: Lựa chọn dây PE
16 mm 2 Spha 35 mm 2 SPE = 16 mm 2
Tính toán sụt áp
Tổng trở của đường dây, dù nhỏ, không thể bị xem nhẹ Khi dây mang tải, sẽ luôn có sự sụt áp giữa hai đầu dây Chế độ vận hành của các tải như động cơ và chiếu sáng phụ thuộc vào điện áp đầu vào, yêu cầu giá trị điện áp gần với định mức Do đó, cần chọn kích cỡ dây sao cho khi mang tải lớn nhất, điện áp tại điểm cuối xa nhất vẫn nằm trong phạm vi cho phép Độ sụt áp chỉ được tính cho chế độ vận hành bình thường.
Tính toán sụt áp ở điều kiên ổn định Điện trở của dây: (/km) + Dây đồng:
S – Tiết diện dây cáp (mm2)
R bỏ qua được khi tiết diện lớn hơn 500 mm 2
Cảm kháng của dây: (/km)
X0 có thể được bỏ qua nếu tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2 Nếu không có thông tin nào khác sẽ cho X0 bằng 0,08 (/km)[1]
Bảng 3.6a: Bảng công thức tính sụt áp
1 pha: pha/pha u=2IB(r0.cos+x0sin)L
1 pha: pha/trung tính u=2IB(r0.cos+x0sin)L
3 pha cân bằng: 3 pha có hoặc không có trung tính u=√ 3 I B (r 0 cos+x 0 sin)L
Tính toán ngắn mạch và máy cắt, công tắc
Tính toán ngắn mạch phía cao áp
Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do thiếu thông tin về cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia, có thể áp dụng phương pháp gần đúng để xác định điện kháng Phương pháp này dựa vào công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn, đồng thời giả định rằng hệ thống điện quốc gia có công suất rất lớn.
Hình 6-1: Sơ đồ nguyên lý
Hình 4-1: Sơ đồ thay thế để tính ngắn mạch Điện kháng được tính theo công thức sau
XHT : Điện kháng của hệ thống quốc gia
U: Điện áp đường dây (KV)
SN: Công suất cắt của máy cắt (kVA). Điện trở và điện kháng của đường dây:
r0 , x0 là điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn, Ω/km.
l: chiều dài đường dây, km.
Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I∞ nên có thể viết:
: tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch (Ω);
U: điện áp của đường dây (kV).
Tính toán ngắn mạch phía hạ áp
Khi tính toán ngắn mạch ở phía hạ áp, máy biến áp hạ áp có thể được coi là nguồn điện do được kết nối với hệ thống có công suất rất lớn Do đó, điện áp ở phía hạ áp không thay đổi trong trường hợp xảy ra ngắn mạch.
Uđm: là điện áp định mức của đường dây (V);
SN là công suất ngắn mạch của hệ thống (kVA) Trong mạng hạ áp, việc tính toán ngắn mạch cần xem xét điện trở của tất cả các thành phần trong mạng, bao gồm máy biến áp, dây dẫn, cuộn dây sơ cấp của máy biến điện áp BU, máy biến dòng điện BI, cuộn dòng điện của aptomat và điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm đóng cắt Điện trở và điện kháng của các phần tử trong mạng hạ áp được tính toán một cách chi tiết.
: tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW, tra được trong lý lịch máy;
: trị số tương đối của điện áp ngắn mạch của máy biến áp, tra trong sổ tay;
: dung lượng định mức của máy biến áp (kVA);
Điện áp định mức của máy biến áp (kV) là yếu tố quan trọng để quy đổi điện trở và điện kháng Khi thực hiện quy đổi, cần sử dụng điện áp định mức tương ứng với phía cao áp hoặc hạ áp mà bạn muốn chuyển đổi.
Trở kháng của thanh cái có thể được bỏ qua, trong khi cảm kháng của nó là 0,15Ω/km (0,15mΩ/m) tại tần số 50Hz và 0,18Ω/km tại tần số 60Hz Khi khoảng cách giữa các thanh cái tăng gấp đôi, cảm kháng sẽ tăng khoảng 10%.
Trong lưới hạ áp, cần xem xét tổng trở của các cầu dao (CB) trước vị trí sự cố Cảm kháng của mỗi CB được xác định là 0,15mΩ, trong khi trở kháng của CB có thể được bỏ qua Đối với dây dẫn, sử dụng dây đồng để đảm bảo hiệu suất tốt nhất.
R được bỏ qua khi tiết diện dây lớn hơn 500mm 2
Điện kháng của dây dẫn
Nếu không có thông tin cụ thể thì lấy x = 0,08 (Ω/km)
X được bỏ qua nếu tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm 2
Điện kháng và điện trở của các phần tử khác có thể tìm thấy trong sổ tay. Dòng điện ngắn mạch ở mạng hạ áp được tính như sau:
Lựa chọn thiết bị bảo vệ
Chọn máy cắt theo điều kiện
Bảng 4.1a: Điều kiện chọn máy cắt
STT Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Ký hiệu
1 Điện áp định mức UdmMCĐ >= UdmLĐ kV
2 Dòng điện định mức IđmMCĐ >= Ilvmax A
3 Dòng điện ổn định lực điện động Iđ.max >= Ixk kA
4 Dòng điện ổn định nhiệt Inh.dm >= I∞ kA
5 Công suất cắt định mức Scdm >= SN ’’ MVA
- Aptomat: Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch
Áptômát, với ưu điểm vượt trội so với cầu chì như tính ổn định, độ tin cậy cao và khả năng tự động hóa, ngày càng trở nên phổ biến trong lưới điện hạ áp, mặc dù giá thành cao hơn Chúng được sản xuất với nhiều mức điện áp khác nhau, bao gồm 400V, 440V, 500V, 600V và 690V, và việc lựa chọn áptômát phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể của hệ thống điện.
UđmA, IđmA - Điện áp định mức và dòng điện định mức của áptômát
UđmLĐ - Điện áp định mức của lưới điện
Itt, IN - Dòng tính toán lớn nhất và dòng điện ngắn mạch trên dây dẫn
IcđmA – Dòng điện ngắn mạch lớn nhất mà áptômát có thể cắt được
PHẦN TÍNH TOÁN
1 Tính toán phụ tải 1.1 Tính toán phụ tải không ưu tiên i Phụ tải chiếu sáng
Phòng Diện tích Độ rọi Tổng lumens (lm) suất csHiệu (lm/W)
Tổngcông suất(W) suất 1Công (W)đèn
Loại đèn chiếu sáng chọn cho từng khu vực:
E room: 7 đèn đôi 36 W trong nhà, quang thông 3000 lm.
T room: 2 đèn đơn 36 W, quang thông 3000 lm.
CABLE CELLAR: 5 đèn đơn 36 W, quang thông 3000 lm.
DD2-STRL: 1 đèn 36 W ngoài trời, quang thông 3200 lm.
D2: 1 đèn 36 W ngoài trời, quang thông 2200 lm.
DD2: 1 đèn 36 W ngoài trời, quang thông 2200 lm. ii Phụ tải tính toán cho phân xưởng
Tủ Thiết bị Số lượng Ksd P đặt P biểukiến Kđt Ptt P tổng lộ
Lộ 2 Điều hòa không khí 6.264 1 6.264 6.264
Sử dụng ổ cắm đôi 3 chấu 10/16A/220V với cos φ =0.8 Ptt cho 1 ổ cắm:
Ptt=U*I* cos φ ∗220 ∗0.860 W Dùng ổ cắm đôi nên:
Công suất máy lạnh = 1 m2 x 600BTU hoặc Công suất máy lạnh = V x 200BTU (V là diện tích không gian lắp điều hòa)
Tổng công suất đặt cho toàn nhà:
Hệ số đồng thời (Kđt)
Công suất biểu (kW)kiến
2 Tính toán chọn máy biến áp.
2.1 Tính toán lựa chọn máy biến áp
Với công suất đã tính toán của tòa nhà là Ptt = 16.6576 kW và hệ số công suất sau bù là cosφ =0.9
Công suất biểu kiến MBA là 16.6576/0.9.5 kVA
Do đó chọn 1 MBA khô 22/0.4 Kv - 30 Kva
Thông số MBA theo tiêu chuẩn TCVN 1984:1994
Dòng điện không tải 2% , tổn hao không tải 130W, tổn hao ngắn mạch 600W , điện áp không tải 2%
2.2 Cải thiện hệ số công suất
Hệ số công suất công trình trước khi bù là cosφ=0.8 →tgφ=0.75
Hệ số công suất công trình sau khi bù là cosφ‘=0.9 → tgφ‘=0.48
Q2buΣ =Ptt*(tgφ- tgφ‘).6576*(0.75-0.48)=4.5 KVAr
Sử dụng bộ tụ bù 5 KVAr với 7 cấp động 50 KVA
3 Chọn dây dẫn và tính toán sụt áp 3.1 Chọn dây dẫn a) Dây dẫn từ máy biến áp đến tủ điện chính
Cáp được đặt trong ấm ngầm âm tường dây bọc PVC được đặt riêng một tuyến trong ống với:
Cáp đặt trong ống cách điện chịu nhiệt : K1 = 0.77
Cáp có 1 dây dẫn cho 1 pha: K2 = 0.8
K = K1*K2*K3 = 0.6899 Dòng điện làm việc cho phép lâu dài của dây dẫn:
Khi chọn cáp đồng hạ áp, nên sử dụng cáp 1 lõi cách điện PVC do Lens sản xuất, với mỗi pha có 1 sợi cáp đơn chịu dòng 40.73A Theo bảng H1-17 trong sách HDTKLĐĐ, cáp PVC2 có diện tích 6 mm2 cho phép dòng tối đa là 41 A.
+ Chọn dây PE: Do Spha