ĐỒ án THIẾT kế CUNG cấp điện (2)

LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa kỹ thuật công nghệ thầy cô trường đại học mở thành phố hồ chí minh truyền đạt kiến thức quí báu, thông cảm động viên suốt trình học tập em.Đặc biệt cô phan thị bình trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ em suốt khóa học thời gian thực đồ án Khi thực đồ án này, em cố gắng phân tích, tổng hợp kiến thức học tham khảo số tài liệu chuyên môn nhằm đạt kết tốt nhất.Tuy nhiên, tài liệu tham khảo, thời gian có hạn khuôn khổ đề tài rộng lớn nên thiếu xót tránh khỏi Kính mong quí thầy cô, bạn bè đóng góp thêm ý kiến quí báu để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đọc, phản biện góp ý kiến để em hoàn chỉnh đề tài Tháng năm 2012 SVTH: Ngô Minh Triều LỜI MỞ ĐẦU Điện dạng lượng quan trọng giới nói chung nước ta nói riêng Điện sản xuất từ nhà máy điện truyền tải cung cấp cho khu công nghiệp,nông nghiệp,dịch vụ sinh hoạt người,để đưa điện đến nơi tiêu thụ cần phải qua nhiều khâu quan trọng thiết kế cung cấp điện khâu quan trọng Hiện tại,nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dân nâng lên nhanh chóng,dẫn đến nhu cầu dùng điện tăng trưởng không ngừng để đáp ứng nhu cầu đông cán kĩ thuật ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt công trình cung cấp điện để phục vụ nhu cầu Cấp điện công trình điện để thực công trình điện nhỏ cần có kiến thức tổng hợp từ ngành khác nhau, phải có hiểu biết xã hội, môi trường đối tượng cấp điện để từ tính toán lựa chọn phương án tối ưu Cung cấp điện trình bày bước cần thiết tính toán, để lựa chọn phần tử hệ thống điện thích hợp với đối tượng thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng, công cộng tính toán lựa chọn dây dẫn phù hợp với thiết kế cung cấp điện, đảm bảo sụt áp chấp nhận được, có khả chịu dòng ngắn mạch với thời gian định Tính toán dung lượng bù cần thiết để giảm điện áp, điện lưới trung, hạ áp…bên cạnh đó, phải thiết kế nguồn dự phòng cho nhà máy để lưới điện làm việc ổn định, đồng thời tính đến phương diện kinh tế đảm bảo an toàn cao Trong tình hình kinh tế thị trường nay, xí nghiệp lớn nhỏ tổ hợp sản xuất phải tự hoạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng giá sản phẩm công nghiệp thương mại dịch vụ chiếm tỉ trọng ngày tăng kinh tế quốc doanh thực khách hàng quan trọng ngành điện lực Sự điện, chất lượng điện xấu hay cố… ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây phế phẩm, giảm hiệu suất lao động đặc biệt ảnh hưởng lớn đến xí nghiệp may, hóa chất, điện tử đòi hỏi xác liên tục cao Do đảm bảo độ tin cậy cấp điện,nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu xã hội có điện làm cho mức sống tăng nhanh với trang thiết bị nội thất sang trọng lắp đặt cách cẩu thả, thiếu tuân thủ qui tắc an toàn nguy hiểm Nông thôn phụ tải sinh hoạt phụ tải khổng lồ người thiết kế cần quan tâm đến độ sụt áp đường dây xa thiết kê cấp điện cho phụ tải sinh hoạt nên chọn thiết bị tốt nhằm đảm bảo an toàn độ tin cậy cấp điện cho người sử dụng Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1.Ý nghĩa nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện: 1.2.Bảng liệt kê tên thiết bị thông số cần thiết: Chương 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1 Phân nhóm phụ tải: 2.1.1.Nguyên tắc phân chia nhóm thiết bị: 2.2 Xác định tâm phụ tải: 2.2.1.Nguyên tắc xác định tâm phụ tải: 2.2.2.Xác định tâm phụ tải: 2.3 Xác định phụ tải tính toán: 2.3.1.Khái niệm: 2.3.2 Tính toán phụ tải: 2.4 Thiết kế chiếu sáng: 22 2.4.1.Cơ sở lý thuyết: 22 2.4.2.Phương pháp tính toán: 23 2.4.3.Tính toán cụ thể: 28 2.5 Tính toán phụ tải chiếu sáng: 30 2.6 Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng: 32 2.7 Tổng công suất toàn phân xưởng: 33 Chương 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 3.1 Chọn máy biến áp: 34 3.1.1.Nhiệm vụ - vị trí đặt máy biến áp: 34 3.1.2.Chọn máy biến áp theo tải thường xuyên: 34 3.1.3.Chọn máy biến áp theo tải cố: 34 3.1.4.Chọn máy biến áp cho nhà máy: 35 3.2 Chọn máy phát điện dự phòng: 35 3.3 Chọn hệ thống ATS(Automatic Transfer Switch): 36 SVTH:Ngô Minh Triều MSSV:20762090 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Chương THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 4.1 Chọn dây dẫn tính sụt áp dây dẫn: 37 4.1.1.Yêu cầu: 37 4.1.2.Phương án dây: 37 4.1.3.Lựa chọn dây dẫn: 37 4.1.4.Tính toán chọn dây: 40 4.1.5.Bảng tổng kết: 49 4.1.6.Kiểm tra sụt áp dây dẫn: 50 4.1.6.1 Tổng quan sụt áp kiểm tra sụt áp: 50 4.1.6.2 Kiểm tra sụt áp cho nhà máy: 52 4.2 Tính toán ngắn mạch: 65 4.2.1.Mục đích ngắn mạch: 65 4.2.2.Tính ngắn mạch: 65 4.2.2.1.Tính ngắn mạch pha: 65 4.2.2.2 Tính ngắn mạch pha dòng chạm vỏ: 71 4.3 Chọn thiết bị bảo vệ (CB): 76 4.3.1.Cơ sở lý thuyết: 76 4.3.2.Chọn CB cho nhà máy: 78 Chương BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 5.1 Tác dụng việc bù công suất phản kháng: 85 5.2 Xác định dung lượng vị trí đặt tụ bù: 85 5.2.1.Vị trí đặt tụ bù: 85 5.2.2.Dung lượng bù: 85 Chương AN TOÀN ĐIỆN 6.1 Cơ sở lý thuyết: 87 6.2 Lựa chọn sơ đồ nối đất: 87 6.3 Tính toán chọn dây bảo vệ: 90 6.4 Chọn thiết bị bảo vệ an toàn: 92 6.5 Kiểm tra bảo vệ an toàn: 92 SVTH:Ngô Minh Triều MSSV:20762090 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình 6.6 Tính toán nối đất:: 92 Chương 7: TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT 7.1.Sơ lược tượng sét: 98 7.1.1 Hiện tượng sét: 98 7.1.2 Các hậu phóng điện sét: 98 7.1.3 Bảo vệ chống sét trực tiếp: 98 7.2 Tính toán chống sét: 99 7.2.1.Tính toán cột thu sét: 99 7.2.2.Tính toán điện trở chống sét: 100 Chương 8: PHẦN CHUYÊN ĐỀ TÌNH TRẠNG DUY TRÌ CỦA NGẮN MẠCH 8.1 Khái niệm chung: 102 8.2.Những đường đặc tính, tham số hệ thức bản: 102 8.3.Ảnh hưởng phụ tải: 105 8.4.Tính toán tình trạng trì ngắn mạch TĐK: 106 8.5.Ảnh hưởng TĐK: 107 8.6.Tính toán có TĐK: 109 8.7.Khảo sát tình trạng ngắn mạch trì: 114 SVTH:Ngô Minh Triều MSSV:20762090 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện CHƯƠNG 1: GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1.Ý nghĩa nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện: Điện dạng lượng quan trọng giới nói chung nước ta nói riêng Điện sản xuất từ nhà máy điện truyền tải cung cấp cho khu công nghiệp,nông nghiệp,dịch vụ sinh hoạt người,để đưa điện đến nơi tiêu thụ cần phải qua nhiều khâu quan trọng thiết kế cung cấp điện khâu quan trọng Hiện tại,nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dân nâng lên nhanh chóng,dẫn đến nhu cầu dùng điện tăng trưởng không ngừng để đáp ứng nhu cầu đông cán kĩ thuật ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt công trình cung cấp điện để phục vụ nhu cầu Cấp điện công trình điện để thực công trình điện nhỏ cần có kiến thức tổng hợp từ ngành khác nhau, phải có hiểu biết xã hội, môi trường đối tượng cấp điện để từ tính toán lựa chọn phương án tối ưu Cung cấp điện trình bày bước cần thiết tính toán, để lựa chọn phần tử hệ thống điện thích hợp với đối tượng thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng, công cộng tính toán lựa chọn dây dẫn phù hợp với thiết kế cung cấp điện, đảm bảo sụt áp chấp nhận được, có khả chịu dòng ngắn mạch với thời gian định Tính toán dung lượng bù cần thiết để giảm điện áp, điện lưới trung, hạ áp…bên cạnh đó, phải thiết kế nguồn dự phòng cho nhà máy để lưới điện làm việc ổn định, đồng thời tính đến phương diện kinh tế đảm bảo an toàn cao Trong tình hình kinh tế thị trường nay, xí nghiệp lớn nhỏ tổ hợp sản xuất phải tự hoạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng giá sản phẩm công nghiệp thương mại dịch vụ chiếm tỉ trọng ngày tăng kinh tế quốc doanh thực khách hàng quan trọng ngành điện lực Sự điện, chất lượng điện xấu hay cố… ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây phế phẩm, giảm hiệu suất lao động đặc biệt ảnh hưởng lớn đến xí nghiệp may, hóa chất, điện tử đòi hỏi xác liên tục cao Do đảm bảo độ tin cậy cấp điện,nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu xã hội có điện làm cho mức sống tăng nhanh với trang thiết bị nội thất sang trọng lắp đặt cách cẩu thả, thiếu tuân thủ qui tắc an toàn nguy hiểm Nông thôn phụ tải sinh hoạt phụ tải khổng lồ người thiết kế cần quan tâm đến độ sụt áp đường dây xa thiết kê cấp điện cho phụ tải sinh hoạt nên chọn thiết bị tốt nhằm đảm bảo an toàn độ tin cậy cấp điện cho người sử dụng Tóm lại:việc thiết kế cấp điện đối tượng đa dạng với đặt thù khác Như vậy, để đồ án thiết kế cung cấp điện tốt đối tượng cần thỏa mãn yêu cầu sau: SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Độ tin cậy cấp điện:mức độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào yêu cầu phụ tải với công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục cung cấp điện mức cao nghĩa không điện tình đối tượng nhà máy,xí nghiệp, tổ sản xuất… tốt dùng máy điện dự phòng, điện dùng điện máy phát cấp cho phụ tải quan trọng, hệ thống(gồm thủy điện, nhiệt điện…)được liên kết hỗ trợ cho gặp cố Chất lượng điện: chất lượng điện đánh giá qua tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điện hệ thống quốc gia điều chỉnh Như người thiết kế phải đảm bảo vấn đề điện áp Điện áp lưới trung hạ cho phép dao động khoảng ± 5%, xí nghiệp nhà máy yêu cầu chất lượng điện áp cao phải ±2.5% An toàn: công trình cấp điện phải thiết kế có tính an toàn cao An toàn cho người vận hành, ngưởi sử dụng, an toàn cho thiết bị, cho toàn công trình… tóm lại người thiết kế việc tính toán xác, chọn lựa thiết bị khí cụ phải nắm vững quy định an toàn, qui phạm cần thiết thực công trình Hiểu rõ môi trường hệ thống cấp điện đối tượng cấp điện Kinh tế: trình thiết kế thường xuất nhiều phương án, phương án thường có ưu khuyết điểm riêng, có lợi kinh tế xét kĩ thuật không tốt Phương án đắt tiền thường có đặc điểm độ tin cậy an toàn cao hơn, để đảm bảo hài hòa vấn đề kinh tế kĩ thuật cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng đạt tối ưu 1.2.Bảng liệt kê tên thiết bị thông số cần thiết: Tên thiết bị Máy xúc chai Máy gấp rong Máy gấp dây Motor vi Motor vi Máy chiết bia Bơm nước nóng hấp Motor cầu Quạt công nghiệp Ký hiệu 68 67 69 70 71 72 73 74 75 Pđm 51 7 25 0.9 Ksd 0.75 0.7 0.7 0.6 0.7 0.8 0.6 0.7 0.8 Cosφ 51 0.6 0.6 0.6 0.7 0.6 0.7 0.7 0.6 Nhà máy có diện tích: 80 x 90m SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện Chương 2: GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1.Phân nhóm phụ tải: 2.1.1 nguyên tắc phân chia nhóm thiết bị: Tùy theo trường hợp cụ thể số thiết bị mà ta phân nhóm thiết bị sau: • Phân nhóm theo mặt • Phân nhóm theo chế độ làm việc • Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất • Phân nhóm theo cấp điện áp Trong hệ thống điện hạ tiêu biểu, mạch phân phối bắt nguồn từ tủ phân phối chính(TPPC) Từ dây cáp đặt đường, máng cáp đủ loại để cấp điện cho tủ khu vực cho tủ phụ Sự xếp nhóm dây dẫn có bọc cách điện cố định chúng vấn đề bảo vệ tránh hư hỏng cơ,đảm bảo qui cách thẩm mỹ, sở việc lắp đặt hệ thống Dựa vào yếu tố trên, em tiến hành phân chia nhóm phụ tải sau: phân nhóm phụ tải: Nhóm Tổng Ký hiệu 68 Số lượng 2 Pđmi 51 ∑Pđmi 102 102 Cosφ 0.7 Ksd 0.75 Nhóm Tổng Ký hiệu 68 Số lượng 3 Pđmi 51 ∑Pđmi 153 153 Cosφ 0.7 Ksd 0.75 Nhóm Ký hiệu 67 69 72 Số lượng Pđmi 25 ∑Pđmi 32 50 89 Cosφ 0.6 0.6 0.6 Ksd 0.7 0.7 0.8 Ký hiệu 73 74 75 Số lượng 11 Pđmi 0.9 ∑Pđmi 16 18 0.9 34.9 Cosφ 0.7 0.7 0.6 Ksd 0.6 0.7 0.8 Tổng Nhóm Tổng SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện Nhóm GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Ký hiệu 71 73 74 75 Số lượng 11 17 Pđmi 0.9 ∑Pđmi 16 33 0.9 55.9 Cosφ 0.7 0.7 0.7 0.6 Ksd 0.7 0.6 0.7 0.8 Ký hiệu 70 73 74 75 Số lượng 13 Pđmi 0.9 ∑Pđmi 27 0.9 42.9 Cosφ 0.6 0.7 0.7 0.6 Ksd 0.6 0.6 0.7 0.8 Tổng Nhóm Tổng 2.2 Xác định tâm phụ tải: 2.2.1 Nguyên tắc xác định tâm phụ tải: Sau tiến hành phân chia nhóm phụ tải ta bắt đầu xác định tâm phụ tải nhóm phụ tải nhằm để lắp đặt tủ điện cung cấp cho nhóm thiết bị đạt tổn thất điện áp nhỏ tổn thất công suất nhỏ Tâm phụ tải tính theo công thức: n X = ∑(X P i đmi i =1 n ) n ∑ Pi ;Y = i =1 ∑ (Y P i đmi i =1 ) n ∑P i =1 i Trong đó: n = số thiết bị nhóm Pđm = công suất định mức thiết bị thứ i Xi, Yi :tọa độ thiết bị thứ i Thông thường ta đặt tủ động lực(hay tủ phân phối) tâm phụ tải nhằm mục đích cung cấp điện với tổn thất điện áp tổn thất công suất, chi phí dây dẫn hợp lí nhiên, lựa chọn cuối phụ thuộc vào mặt mỹ quan, thuận tiện thao tác 2.2.2 Xác định tâm phụ tải: - Các thông số kích thước đặc điểm nhà máy bia: - Chiều dài nhà máy : 80m - Chiều rộng nhà máy: 90m - Diện tích nhà máy: 80.90 = 7200 m2 Ta chọn tọa độ O (0;0) gốc bên trái phía nhà máy Bảng phụ tải 1: SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Nhóm Ký hiệu 68A 68B Tọa độ Xi(m) 37.58 50.56 Yi(m) 25.17 19.77 Ta tính tọa độ tủ động lực 1: n X1 = ∑(X P i i =1 đmi ∑P đmi n ∑ (Y P i i =1 4495.14 = 44.07(m) 102 = n i =1 Y1 = ) đmi ) = n ∑P 2291.94 = 22.47 (m) 102 đmi i =1 Ta dời tủ động lực vị trí thuận lợi mặt có tọa độ : (25;20) Bảng phụ tải 2: Nhóm Ký hiệu 68C 68D 68E Tọa độ Xi(m) 80.72 82.11 80.72 Yi(m) 42.25 33.26 25.62 Ta tính tọa độ tủ động lực 2: n X = ∑(X P i i =1 đmi = n ∑P n ∑ (Y P i i =1 đmi n ∑P i =1 12421.05 = 81.18(m) 153 đmi i =1 Y = ) ) = 5157.63 = 33.71 (m) 153 đmi Ta dời tủ động lực vị trí thuận lợi mặt có tọa độ : (90;25) Bảng phụ tải nhóm 3: SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện - GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Hình 7-3 Cọc nối đất thẳng đứng Điện trở tản cọc nối đất cọc thẳng đứng Rnđ coc = = ρ tt dung ⎛ 2l 4t + l ⎞ ⎜ ln + ln ⎟ 2πl ⎝ d 4t − l ⎠ 75 2π 2,5 ⎛ 2,5 2,05 + 2,5 ⎞ ⎟⎟ ⎜⎜ ln + ln ⎝ 0,057 2,05 − 2,5 ⎠ = 22 ,87 ( Ω ) - Xác định số cọc + Chọn tỷ số khoảng cách hai cọc so với chiều dài a = với l = 2,5 (m) l Vậy a = 2l = 2,5 = ( m ) Với điện trở cọc Rc = 22.87 (Ω) để có Rnđ < 10 (Ω) ta cần có số cọc: n= 22.87 = 2.287 10 Vậy ta chọn : ncoc = Với hình thức nối đất đặt cọc thành dãy ncọc = 3, tỉ số a/ l = (tra bảng 10-3 sách “Cung cấp điện” Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khê) ta có: - Hệ số sử dụng cọc thẳng đứng ηcọc = 0,86 - Hệ số sử dụng nằm ngang ηng = 0,92 - Điện trở tản điện cực cọc thẳng đứng tính đến hệ số sử dụng Rnđ coc 22,87 Rcoc = = = 8.86 (Ω) ncoc ηcoc 0,86 Với Rnđ coc = 8.86 (Ω) < 10 (Ω): thỏa mãn điều kiện nối đất chống sét SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 101 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện CHƯƠNG GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình PHẦN CHUYÊN ĐỀ TÌNH TRẠNG DUY TRÌ CỦA NGẮN MẠCH 8.1 Khái niệm chung: Trong chương trước giả thiết mạch điện nối vào nguồn điện áp hình sin có biên độ không đổi (nguồn công suất vô lớn) Với giả thiết đó, dòng điện ngắn mạch gồm có hai thành phần: thành phần tự không chu kỳ Ia tắt dần thành phần cưỡng chu kỳ Ick có biên độ không đổi Giả thiết ngắn mạch tương đối xa máy phát điện – lúc ngắn mạch gần giả thiết không dùng được, phản ứng phần ứng tăng ngắn mạch làm cho điện áp đầu cực máy phát điện tụt xuống Khi có TĐK bù phần hay chí toàn phần hạ thấp điện áp cực mfđ (Uf) cách tăng dòng điện kích từ If Nếu giả thiết không đảm bảo dòng điện tự do, thành phần tự không chu kỳ Chính điều làm cho biểu đồ dòng điện chu kỳ ( cưỡng tự chu kỳ ) thay đổi Tình trạng trì giai đoạn trình ngắn mạch mà tất dòng điện tự phát sinh thời điểm ban đầu ngắn mạch thực tế tắt dần hết hoàn toàn kết thúc việc nâng dòng điện kích từ tác dụng TĐK Thực tế giai đoạn xảy giây sau phát sinh ngắn mạch Lúc giữ giả thiết tốc độ quay máy phát điện giữ đồng Định nghĩa tình trạng trì biểu diễn đơn giản hóa trình ngắn mạch sơ đồ có máy phát điện Trong hệ thống điện phức tạp dù trình diễn biến ngắn mạch phức tạp, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến, phát sinh giao động công suất máy phát điện, đưa đến đồng Trong hệ thống điện đại tình trạng trì với định nghĩa nói có tính chất qui ước kết tìm tình trạng nằm phạm vi lý thuyết, lý yêu cầu đảm bảo ổn định cho hệ thống số yêu cầu khác, ta phải cắt ngắn mạch nhanh ( phần giây ) nên tình trạng trì xảy Nhưng phải tính dòng điện ngắn mạch trì để tính ổn định nhiệt khí cụ điện dây dẫn 8.2 Những đường đặc tính, tham số hệ thức bản: Những đường đặc tính tham số máy đồng tình trạng trì đối xứng là: a/ Đường đặc tính không tải ( hình 8-1) SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 102 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình b/ Điện kháng không bão hòa dọc trục Xd ngang trục Xq (với máy cực ẩn Xq = Xd) Xσ c/ Điện kháng tải Stato : Thay cho Xd, người ta cho tỷ số ngắn mạch (TN): TN = I ( I f =1) I đm Trong :I- dòng điện trì ngắn mạch ba pha cực máy phát điện Iđm- dòng điện định mức máy phát điện If – dòng điện kích từ mfđ ( đơn vị tương đối) Dòng điện If = 1, nghĩa với dòng kích từ lúc không tải điện áp đầu cực máy phát điện định mức (Uf = Eq = 1) (xem hình 8-1) Trị số TN xem tung độ đường đặc tính ngắn mạch I = f (If) If = (hình 4-1) Vì đường đặc tính qua gốc nên phương trình ( hệ tương đối ) là: I = TN * If Lúc I = If = 1/TN h?nh 8-1.ðý?ng ð?c tính không t?i ð?c tính ng?n m?ch pha Phương trình đường đặc tính không tải không bão hòa (hình 4-1) là: Eq = C * If Từ ta tìm quan hệ TN Xd: Xd = Eq l = C * It C = TN * I f TN ( 8-2) Trong C trị số tương đối sức điện động không bão hòa Eq If = Trung bình ta lấy: Với máy phát điện tuốc bin : C = 1.2 TN = 0.7 Với máy phát điện tuốc bin nước : C = 1.62 TN = 1.1 Với máy cực lồi lấy Xq số Xq = 0.6 Xd SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 103 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Ta ý bão hòa ảnh hưởng lớn đến điện kháng phản ứng dọc trục Xad , đến X d = X σ + X ad Nhưng tính toán gần ta coi X d = X σ + X ad = h.s Nghĩa ta đường thẳng hóa đường đặc tính không tải Đường đặc tính không tải đường thẳng hóa thay cho đường đặc tính không tải không bão hòa Nó qua gốc điểm (1,1) Lúc phương trình là: Ea = If (4-3) Như : Xd = 1/ TN (8-4) Khi biết TN ta vẽ tam giác điện kháng : Lấy OC = 1/TN (hình 4-2) Còn điểm A xác định AB = I * X σ = X σ đoạn h?nh 8-2:ðý?ng ð?c tính không t?i ðý?ng th?ng hóa tam giác ði?n kháng cõ b?n Vì If = 1/TN I = Đoạn BC xác định phản ứng phần ứng dọc trục pha dòng điện Stato I định mức Nếu tỷ lệ xích dòng điện stato mI (mm) thì: BC = mI*Iđm = mI Giả thiết tỷ lệ xích sđđ E mE (mm) dòng điện kích từ If mf (mm) Tỷ lệ xích điện kháng X là: mE mI mx = tgxσ = mx X ; tgβ = mx X ad Do đó: Dòng điện kích từ biểu diễn tỷ lệ xích mI là: If = mf mI If Gọi dòng điện kích từ linh đổi stato Từ ta có hệ thức sau đây: 0 PC = mE * Eq = OC * tgβ = mI * I f * mx * X ad = mE * I f * X ad E = I f * X ad Như ta có: q Hay xét đến (4-3) ta có: SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình I f = I f * X ad Khi máy có TĐK, dòng điện kích từ If đặc trưng trị số giới hạn gọi If dòng điện kích từ giới hạn If.gh Với máy kích từ kiểu máy điện If.gh = – Nó đạt trị số biến trở mạch kích từ máy kích từ bị nối tắt 8.3 Ảnh hưởng phụ tải: Trong tình trạng trì ngắn mạch, phụ tải, mặt làm cho máy phát mang tải trước ngắn mạch ( cos ϕ chậm sau) nên có dòng điện kích từ lớn; mặt khác có phụ tải nối vào mạng làm cho thay đổi trị số phân bố dòng điện sơ đồ Cho sơ đồ đơn giản hình 8-3 Phụ tải nối song song với nhánh cố nên làm giảm điện kháng Do mà làm tăng dòng điện máy phát, làm giảm điện áp cực máy phát điện giame dòng điện chỗ ngắn mạch cách tương ứng Ngắn mạch xa ảnh hưởng phụ tải lớn Ngược lại ngắn mạch cực máy phát điện phụ tải tình trạng trì tác dụng h?nh 8-3:Sõ ð? ðõn gi?n nh?t có ph? t?i Như mục 8.1 nói, phụ tải đa số động không đồng nên tổng trở khó tính xác Vì để đơn giản hóa vấn đề, ta thay phụ tải tổng trở cố định Tổng trở đơn vị tương đối lấy công suất biểu kiến làm việc (MVA) phụ tải điện áp định mức trung bình cấp điện áp có phụ tải làm lượng bản, Zpt = 0.8 + j0.6 Nhưng tính toán thường người ta thay phụ tải cảm kháng túy Xpt Để tìm trị số Xpt người ta xuất phát từ điều kiện với sức điện động Eq tương ứng với phụ tải cho, điện áp máy phát thay phụ tải cảm kháng giữ trị số định mức Nghĩa là: U đm = Eq − I * X d Và U đm = I * X pt Từ ta rút điện kháng phụ tải là: X pt = X d U đm Eq − U đm Thay vào đại lượng máy phát điện tiêu chuẩn: máy phát tuốc bin :Eq = 2.2 Xd = 1/0.7 = 1.43 máy phát tuốc bin nước Eq = 1.8 Xd = 1/1.1 = 0.91 ( sđđ tương SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 105 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện ứng với phụ tải toàn phần có là: GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình cos ϕ = 0.8 ), Uđm = 1, ta tính Xpt, sau lấy tròn số X pt = 1.2 Khi thay phụ tải Xpt tính toán gần với thay phụ tải Zpt = 0.8 + j0.6, mà tính toán lại đơn giản nhiều Nếu không xét đến phụ tải ( Zpt = ∞) tính toán phạm sai số lớn, ngắn mạch không xa cực máy phát 8.4 Tính toán tình trạng ngắn mạch trì TĐK: Tính toán tình trạng trì ngắn mạch ba pha với giả thiết nêu trên, TĐK, thực chất giải mạch điện tuyến tính Phụ tải ta tập trung lại điểm nút lớn Khi lập sơ đồ thay ta biến đổi sơ đồ tính sức điện động tổng hợp E Z ∑ tổng trở tổng hợp ∑ sơ đồ điểm ngắn mạch – Dòng điện chỗ ngắn mạch là: E IN = ∑ ∑ = Z ∑ E ∑ R +X2 ∑ ∑ (8-9) Lúc tính toán đơn giản thay phụ tải Xpt = 1.2 bỏ qua R thành phần khác, ta có: E IN = ∑ ∑ X ∑ (8-9,a) E Sức điện động tổng hợp ∑ tính theo sđđ máy phát điện Eq = If dòng điện kích từ If mfđ không cho sđđ Eq tính theo công thức rút từ đồ thị vecto máy đồng cực ẩn: Eq = (U cosϕ ) + (U sin ϕ + IX d ) (8-10) cos ϕ ,lấy tình trạng trước lúc ngắn mạch Với máy cực lồi Trong U, I , (4-10) để tính Eq cách gần Còn điện kháng máy phát điện lấy : Xd = TN Ví dụ :cho sơ đồ hình 8-1 với máy phát điện có Eq = 1.97 Xd = 1.54 Xpt = 1.2 S đm = 1.6 0.75S đm (vì công suất phụ tải cho 75% công suất định mức máy phát điện, mà ta lấy công suất định mức mfđ làm lượng bản) XN = 0.5 (quy công suất máy phát điện Sđm) Tính dòng điện chỗ ngắn mạch điện áp máy phát điện ( đơn vị tương đối mà lượng định mức máy phát điện) SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 106 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Điện kháng tổng hợp ( ghép nhánh phụ tải song song với mfđ): X ∑ = (1.54 // 1.6) + 0.5 = 0.79 + 0.5 = 1.29 Sức điện động tổng hợp: E = ∑ 1.97 * 1.6 =1 1.54 + 1.6 Dòng điện chỗ ngắn mạch điện áp máy phát điện: E IN = ∑ ∑ = = 0.78 X 1.29 ∑ U = 0.5 * 0.78 = 0.39 h?nh 8-3:Sõ ð? ðõn gi?n nh?t có ph? t?i Dòng điện máy phát điện: I= Eq − U Xd = 1.97 − 0.93 = 1.03 1.54 Nếu điện kháng XN thay điện trở RN = 0.5 tổng trở tổng hợp là: Z ∑ = 0.79 + 0.52 = 0.935 Và trị số phải tìm là: IN = = 1.07 0.935 U = 0.5 *1.07 = 0.535 Ta tìm xem cần trị số XN để trì điện áp máy phát điện U=0.7 Muốn thế, dòng điện IN phải là: IN = − = 0.38 0.79 Do điện kháng phải tìm là: XN = 0.7 U = = 1.84 I N 0.38 Ta dễ dàng tìm dòng điện kích từ máy phát điện để đảm bảo cho U=0.7 XN = 0.5 (If = Eq = 3.53) 8.5 Ảnh hưởng TĐK: Khi có ngắn mạch TĐK nâng dòng điện kích từ If , làm cho dòng điện điện áp lúc trì lớn TĐK Khi có ngắn mạch xa TĐK đưa điện áp máy phát điện đến định mức mà nâng If lên chút Khi khoảng cách đến điểm ngắn mạch bé dần If cần tăng nhiều để trì điện áp định mức Nhưng If tăng đến trị số giới hạn đó: Ifgh Do ta trị số tối thiểu điện SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 107 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình kháng mạch ngắn mạch sau điện kháng máy phát điện với dòng điện kích từ giới hạn đảm bảo điện áp định mức đầu cực Điện kháng gọi điện kháng tới hạn Xth Nếu điện kháng bé tới hạn dù máy phát điện có dòng điện kích từ giới hạn điện áp bé định mức Trường hợp giới hạn ngắn mạch cực máy phát điện điện áp không, không phụ thuộc trị số dòng kích từ Điện kháng Xng điện kháng kể từ cực máy phát điện trở ra, kể điện kháng phụ tải có Như tình trạng ngắn mạch trì tùy theo điện kháng ngoài, máy phát điện có TĐK làm việc với kích từ giới hạn ( điện áp bé định mức ) với kích từ bé giới hạn với điện áp định mức Nếu X ≤ Xth máy phát điện làm việc tình trạng kích từ giới hạn dòng điện ngắn mạch là: Eqgh I= (8-11) X d + X ng Trong đó: Eqgh – sđđ ứng với kích từ giới hạn Ifgh (Eqgh = Ifgh) Trị số tiêu chuẩn: mfđ – tuốc bin Ifgh = 4; mfđ – tuốc bin nước Ifgh = 3.15 Nếu Xng ≥ Xth máy phát điện làm tình trạng điện áp bình thường ( hay định mức ) Trị số sđđ phụ thuộc vào dòng điện phải tìm Nhưng dòng điện ngắn mạch xác định theo điện áp biết máy phát điện: I= U đm X ng (8-12) Từ định nghĩa điện kháng tới hạn Xng ta thấy Xng = Xth điều kiện hai tình trạng thõa mãn, nghĩa là: I th = Eqgh X d + X th = U đm X th (8-13) Trong Ith – dòng điện ngắn mạch tới hạn ứng với Xng = Xth Từ rút ra: X th X d *U đm Eqgh − U đm Xd Hay Ucb = Uđm : X th = E − qgh (8-14) (8-14a) Biểu thức (4-14) giống (4-8), khác thay Ea Eqgh Dòng điện ứng với điện kháng tới hạn là: I th = U đm X th (8-13,a) Để minh họa điều kiện công thức trên, ta vẽ hình 8-5 Giả thiết đường thẳng FnMn đường đặc tính máy phát điện với kích từ giới hạn Đường thẳng ngang PK SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 108 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình đường đặc tính ứng với điện áp định mức gặp đường thẳng FnMf K Như điểm K đồng thời thõa mãn điều kiện kích từ giới hạn điện áp định mức Từ ta thấy độ dốc OK tức tgαth tỷ lệ với X , đoạn PK biểu diễn dòng điện tới hạn th ngắn mạch Ith Nếu ngắn mạch sau điện kháng Xng < Xth ( tức α < αth ) điện áp máy phát điện xác định tung độ đường thẳng KMn Ví dụ đoạn LnRn, dòng điện tương ứng với đoạn OLn Khi Xng > Xth điện áp giữ định mức, dòng điện trường hợp xác định đoạn PD, Sđđ Eα máy phát điện trường hợp tìm Eq = Uđm ÷ Iđx đồ thị đoạn OG với điều kiện DG// FnMn Góc α cực đại αpt xác định điện kháng phụ tải Xpt Ta tóm tắt điều kiện nói mục bảng Bảng : Các tình trạng đặc trưng cho tình trạng làm việc mfđ có TĐK Tình trạng kích từ giới hạn X ng ≤ X th I f = I f gh U ≤ U đm Eq gh I= ≥ I th X d + X ng Tình trạng điện áp định mức X ng ≥ X th I f ≤ I f gh U = U đm U I = đm ≤ I th X ng Trên hình 7-6 vẽ đường cong biểu diễn biến thiên dòng điện roto, stato điện áp máy phát phụ thuộc Xng có TĐK Khi tất đường cong có TĐK có điểm giới hạn X = Xth Tại điểm biên giới máy phát điện chuyển từ tình trạng sang tình trạng Với X = Xth khác tương đối đại lượng TĐK cực đại 8.6 Tính toán có TĐK: Trong mục trên, tính toán sơ đồ gồm máy phát điện, để tìm tình trạng làm việc xc có nó, ta việc so sánh điện kháng Xng với Xth Nhưng sơ đồ phức tạp gồm nhiều máy phát điện việc so sánh không ý nghĩa Vì ta giải toán phương pháp gần liên tiếp, nghĩa với máy phát điện có TĐK, tùy theo khoảng cách gần hay xa với điểm ngắn mạch mà ta giả thiết làm việc tình trạng kích từ giới hạn (tức thay máy phát điện sơ đồ Eα.gh Xd) làm việc tình trạng điện áp bình thường (định mức) ( tức thay mfđ Eq = Uđm X = 0), sau tính toán thử lại tình trạng lựa chọn Cách thử lại sau: so sánh dòng điện máy phát điện với trị số tới hạn Ith chúng Đối với tình trạng kích từ giới hạn I ≥ Ith ( thử điện áp máy phát điện U ≤ Uđm) với SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 109 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình tình trạng điện áp định mức I ≤ Ith Nếu kết kiểm tra lại thấy tình trạng chọn số máy phát điện không phải giả thiết lại, sau tính toán thử lại: Để phân tích tình trạng làm việc máy phát điện, ta lấy ví dụ 4- 7; X1 bé Xth máy phát điện F – ta giả thiết dứt khoát F – làm việc tình trạng kích từ giới hạn, không kể có F – F – hay không( điều xác nhận cách giả thiết ngược lại ) Nếu tổng X1 + X2 gần hay lớn Xth F – ta giả thiết làm việc tình trạng điện áp định mức, lúc F – bỏ Nếu X1 + X2 bé so với Xth F – ta giả thiết làm việc tình trạng kích từ giới hạn Còn F – xa nên ta giả thiết làm việc tình trạng điện áp định mức Nhưng trường hợp (X1 + X2 X % = 5% Lấy Scb = 100 MVA, Ucb = Utb cấp 10.5 KA Icb = 5.5 KA Ta có: X th = 5.5 10 * * = 0.79 100 0.4 10 Xd = Scb 100 * = * = 2.38 TN Sđm 0.7 60 Để điện áp máy phát điện U=Uđm thì: X th = Xd Eq gh − => Eq gh − = 2.38 =3 0.79 =>Eq.gh = = If.gh SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 115 [...]... có tọa độ: (90;60) SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình 2.3 Xác định phụ tải tính toán: 2.3.1 Khái niệm: Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cần xác định phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải dự báo trước khi công trình được đưa vào vận hành Xác định phụ tải tính toán cần nắm kĩ các khâu kĩ thuật của công trình, nếu sai dự báo... chiếu sáng chung để khắc phục sự phân bố không đều của huy độ Lựa chọn giữa hệ chiếu sáng chung và chiếu sáng hỗn hợp là 01 bài toán tương đối phức tạp kết quả của nó dựa vào hàng loạt các yếu tố: tâm lý, kinh tế, cấu trúc và ngành nghề……… SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 23 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình Chọn các thiết bị chiếu sáng: Chọn thiết bị chiếu sáng là... 22 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình 2.4.2 Phương pháp tính toán: Chọn nguồn sáng: Nguồn sáng có rất nhiều loại ta có thể phân loại theo: • Công suất tiêu thụ • Điện áp sử dụng • Hình dạng và kích thước • Tính năng kĩ thuật của nguồn sáng Trong nhà ở cũng như công trình cũng như trong các phòng sản xuất của nhà máy, xí nghiệp, nguồn chiếu sáng thường là bóng đèn nung sáng... toán của nhóm: n Ptt = K max * K sd * ∑ Pđmi = K max * Ptb i =1 Qtt = Qtb = Ptt * tgϕ S tt = Ptt2 + Qtt2 ™ Dòng tính toán nhóm: Itt = S tt 3 Uđm Tính toán phụ tải cho từng nhóm thiết bị: Nhóm phụ tải 1: Tính toán thông số cho nhóm 1: SVTH:Ngô Minh Triều MSSV: 20762090 Trang: 11 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình ™ Ptổng = Pđm * n (kw) Trong đó: n: là số thiết bị ™ Dòng điện. .. ta tuy từng trường hợp cần tính đến loại nguồn sáng, hệ chiếu sáng sử dụng trong thiết bị chiếu sáng Các giá trị E của đèn phóng điện lớn hơn đèn nung sáng Giá trị độ rọi E trong hệ chiếu sáng hỗn hợp lớn hơn so với hệ chiếu sáng chung Một số giá trị độ rọi E ( theo tiêu chuẩn Liên Xô ); o Phòng làm việc, phòng đọc E = 300 lux o Phòng vẽ, phòng thiết kế E = 500 lux o Phòng máy tính E = 400 lux o Phòng... Lựa chọn hệ thống chiếu sáng: Để thiết kế hệ thống chiếu sáng, thường sử dụng các phương án sau: -Hệ 1:hệ thống chiếu sáng chung, không những bề mặt được chiếu sáng mà cả phòng nói chung cũng được chiếu sáng Trong trường hợp này đèn được ngay ở dưới trần, có bề cao cách sàn tương đối lớn trong phương thức này có 2 phương pháp đặt đèn là chung đều và khu vực -Hệ 2: hệ chiếu sáng hỗn hợp gồm các đèn đặt... Tính toán phụ tải: Trong nhà máy bia này, các thiết bị trong từng nhóm máy ở mạng điện áp thấp(U ... MSSV:20762090 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện CHƯƠNG 1: GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1.Ý nghĩa nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện: Điện dạng lượng quan... sư điện GVHD:PGS-TS.Phan Thị Thanh Bình MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1.Ý nghĩa nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện: 1.2.Bảng liệt kê tên thiết bị thông số cần thiết: ... đối tượng cấp điện để từ tính toán lựa chọn phương án tối ưu Cung cấp điện trình bày bước cần thiết tính toán, để lựa chọn phần tử hệ thống điện thích hợp với đối tượng thiết kế chiếu sáng cho