Tính Toán Và Thiết Kế Cung Cấp Hệ Thống Điện Cho Công Ty Xi-Măng Gia Lai

Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng xây dựng đổi đất nước, ngành cơng nghiệp điện ln giữ vai trò vơ quan trọng Ngày điện trở thành dạng lượng khơng thể thiếu hầu hết lĩnh vực Khi xây dựng khu cơng nghiệp mới, nhà máy mới, khu dân cư việc phải tính đến xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt cho khu vực Xuất phát từ u cầu thực tế với kiến thức học trường, nhóm chúng em xin trình bày đề tài “ Tính Tốn Và Thiết Kế Cung Cấp Hệ Thống Điện Cho Cơng Ty Xi-Măng Gia Lai “ Tuy nhiên, nguồn tài liệu vốn kiến thức có hạn, thời gian thực đề tài tương đối ngắn Do đó, khó thể tránh khỏi sai sót Rất mong nhận góp ý q Thầy, Cơ bạn Đồ án mơn học giúp chúng tơi hiểu rõ thêm cơng việc thực tế kĩ sư hệ thống điện, cơng việc sau thân Với hướng dẫn tận tình thầy Trịnh Văn Thành chúng tơi hồn thành đồ án mơn học Ngồi có giúp đỡ anh chị quản lý cơng ty giúp đỡ chúng tơi q trình tìm hiểu thực tiễn Gia Lai, ngày tháng năm 2015 Nhóm Sinh viên: Nguyễn Xn Thọ, Đỗ Văn Việt, Trịnh Xn Trường, Võ Hữu Tài, Trương Đức Cảnh Lớp: Đại học điện cơng nghiệp.Trường đại học sư phạm kĩ thuật Vinh Tên đồ án: Đồ án cung cấp điện hệ thống điện cho Cơng Ty Xi-Măng Gia Lai Contents LỜI NĨI ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY XI MĂNG GIA LAI Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành Chương I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN I PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN : II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG, PHỊNG, KHO TRONG NHÀ MÁY : III TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC : Chương II : TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG 13 I GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 13 II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 15 A _ CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ : 15 B_ CHIẾU SÁNG NGỒI TRỜI : 39 C _ PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC BỘ PHẬN : 45 D_ TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỒN NHÀ MÁY XI MĂNG 46 Chương III : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 48 A THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 48 I.CHọN Vị TRÍ ĐặT TRạM 48 II CHọN DUNG LƯợNG TRạM BIếN ÁP 48 III CHỌN MÁY PHÁT DỰ PHỊNG 55 B.CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 57 I NGUỒN CUNG CẤP CHO NHÀ MÁY 57 II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY MẠNG ĐIỆN 57 III CHỌN CÁCH ĐI DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN 58 Chương IV : CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 59 A_ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 59 I CHỌN DÂY 59 II CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 60 B_ PHẦN TÍNH TỐN 60 I Chọn Dây Dẫn Và CB Từ Trạm Biến p Đến Tủ Phân Phối Chính (TPPC) Của Nhà Máy : 60 II Chọn Dây Dẫn Và CB Từ Tủ Phân Phối Chính (TPPC) Đến Tủ Động Lực (TĐL1): 62 III Chọn Dây Dẫn Và CB Từ Tủ Phân Phối Chính (TPPC) Đến Tủ Động Lực (TĐL2) Đặt Tại Xưởng Cơ Điện : 63 IV Chọn Dây Dẫn Và CB Từ Tủ Phân Phối Chính (TPPC) Đến Tủ Động Lực (TĐL3): 64 V Chọn Dây Dẫn Và CB Từ Tủ Phân Phối Chính (TPPC) Đến Tủ Chiếu Sáng (TCS) : 65 Chương V : TÍNH NGẮN MẠCH – KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN 74 Chương VI : TÍNH TỐN TỔN THẤT 85 Chương VII: NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT COS  96 Chương VIII : TÍNH TỐN CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT BẢO VỆ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 SƠ ĐỒ CUNG CẤP Giới thiệu cơng ty xi măng Gia Lai A.Đơi nét cơng ty xi măng Gia Lai -Cơng ty xi măng Gia Lai nằm 75 Lữ Gia , Tổ phường n Thế , TP PleiKu , Tỉnh Gia Lai, pleiku, Gia Lai Là cơng ty cổ phần thành lập theo Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 3903000057 Sở Kế hoạch Đầu tư tỉnh Gia Lai cấp ngày 15 tháng năm 2005 Cơng ty chuyển đổi từ Cơng ty Xi Măng Gia Lai theo Quyết định số 1505/QĐCT ngày 02 tháng 12 năm 2004 Chủ tịch Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Gia Lai Với đội ngũ cán nhân viên giàu kinh nghiệm, cơng ty tiếp tục phát triển Cùng với dây chuyền sản xuất đóng bao có lực cung cấp, nhằm mục đích đảm bảo việc xuất hàng nhanh chóng thuận lợi, hầu cung ứng Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành nhanh chóng nguồn xi măng cho nhu cầu xây dựng ngày phát triển địa phương nước Việc xuất hàng tiến hành theo dạng :  Dạng : Xuất hàng theo dạng đóng bao, bao có khối lượng 50kg  Dang : Xuất xi măng trực tiếp vào xe bồn ( khơng qua khâu đóng bao), dạng gọi “ xuất xá” B Những nét khác : Điều kiện làm việc nhà máy tốt : chế độ làm việc 40 giờ/ tuần, có nhà ăn tập thể v.v Hầu hết Cán – cơng nhân viên nhà máy có tác phong làm việc động , kỷ luật cao, làm việc ăn ý trơi chảy , giấc, hòa đồng nhiệt tình Về cảnh quan , mơi trường nhà máy tốt Ý thức giữ gìn xanh bảo vệ mơi trường thành viên nhà máy cao Rác thải phân loại để nơi quy định sữa chữa bảo dưỡng thiết bị , máy móc phải xử lý gọn gàng xong việc C Cơ cấu tổ chức : Cơ cấu tổ chức, điều hành sản xuất cơng ty trình bày sơ đồ sau : Sơ đồ tổ chức : Ban Giám Đốc Phân Xưởng Sản Xuất Phòng Kế Hoạch Phòng Tổ Chức Hành Chính Tổ Thử Nghiệm Phòng Tiêu Thụ Phòng Kế Hoạch Tổng Hợp Tổ Cơ Khí3 Page Đồ án: Cung cấp điện Tổ Điện GVHD: Trịnh Văn Thành Tổ ĐKTT Tổ Vật Tư Tổ Đóng Bao Tổ Nghiền Tổ Nhập Liệu Chương I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Trong thiết kế cung cấp điện cho cơng trình, nhà máy, xí nghiệp, … Nhiệm vụ phải xác định nhu cầu sử dụng điện cơng trình Việc xác định tính tốn phụ tải điện đóng vai trò quan trọng, dẫn đến việc khảo sát hệ thống cách xác, nâng cao độ an tồn, tin cậy, đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật cho hệ thống điện Phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc nhiều yếu tố, việc xác định xác phụ tải tính tốn việc khó khăn Vì phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế giảm tuổi thọ thiết bị, có đưa đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị chọn q lớn gây lãng phí Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành I PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN : Hiện có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn, dựa sở khoa học để tính tốn phụ tải điện hồn thiện phương diện lý thuyết sở quan sát phụ tải điện xí nghiệp vận hành Thơng thường phương pháp tính tốn đơn giản, thuận tiện lại cho kết khơng thật xác, muốn xác cao phải tính tốn phức tạp Do tùy theo giai đoạn thiết kế thi cơng u cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính tốn cho thích hợp Sau trình bày chi tiết phương pháp tính tốn : Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm: Các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải khơng thay đổi, phụ tải tính tốn phụ tải trung bình xác định theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm cho trước tổng sản phẩm sản xuất khoảng thời gian Ptt = Pca = Trong :  ca.Wo Tca Mca : số lượng sản phẩm sản xuất ca Tca : thời gian ca phụ tải lớn (h) W0 : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Đơn vị : kWh/1 đơn vị sản phẩm Khi biết Wo tổng sản phẩm sản xuất M năm phân xưởng hay xí nghiệp Suy phụ tải tính tốn : Ptt =  = lv max WO M Tlv max (kW) Với Tlvmax : Thời gian sử dụng cơng suất lớn năm, tính Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất: Nếu phụ tải tính tốn xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải đơn vị P0 Thì : Ptt = P0 F (kW) Trong : P0 : Suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất mét vng, đơn vị (kW/m ) F : Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m 2) Phương pháp phù hợp với phân xưởng có mật độ máy móc phân bố có sai số : + Quy trình cơng nghệ Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành + Mặt sản xuất Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu: Nếu phụ tải tính tốn nhóm thiết bị có chế độ làm việc cơng thức tính tốn sau: Ptt  K nc  Pdmi (kW) dmi Mà P =  Trong : Pđi : Cơng suất đặt thứ i (kW) Pđmi : Cơng suất định mức (kW)  : Hiệu suất Knc : Hệ số nhu cầu nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra cẩm nang tra cứu Phương pháp có ưu điểm đơn giản, tính tốn thuận tiện, nên phương pháp thường dùng Nhược điểm phương pháp xác knc tra sổ tay Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (Kmax) cơng suất trung bình Ptb (phương pháp số thiết bị hiệu quả) Phương pháp cho kết tương đối xác, ta chọn phương pháp thiết bị hiệu để tính phụ tải tính tốn cho phân xưởng, phương pháp áp dụng cho nhóm thiết bị kể nhóm thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có lợi xét đến tổng phụ tải cực đại nhóm thiết bị (gồm thiết bị làm việc cơng suất khác nhau) n Cơng thức tính tốn sau: Ptt = Kmax Ksd  Pđmi i1 (kW) Trong : + Kmax : Hệ số cực đại cơng suất tác dụng xác định theo đường cong Kmax = f(n hq,Ksd) + nhq : Số thiết bị hiệu tính biểu thức : nhq = nhq*.n Với : n hq* = f(n*,p*), tra bảng phụ lục n : Tổng số thiết bị + Ksd : Hệ số sử dụng, lấy từ đồ thị phụ tải, tính biểu thức : Ksd = 1 t  2 t   n t n dm t  t   t n  Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành P1 : cơng suất thiết bị khoảng thời gian t1 (kW) Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác cơng suất thiết bị khoảng thời gian xem xét II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG, PHỊNG, KHO TRONG NHÀ MÁY : Xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả.Trong nhà máy xi măng, phụ tải tính tốn tập trung nhiều hai xưởng: Xưởng sản xuất Xưởng điện Chủ yếu phần phụ tải động lực III TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC : Phân Xưởng Sản Xuất : Bảng Số Lượng Máy Ơû Phân Xưởng Sản Xuất Xi Măng Tên thiết bị Số Cơng suất Uđm lượn thiết bị P (V) g (kW) Ksd cos / tg Lọc bụi 2 Gàu liệu STT Ghi Chú Nhóm 10 11 12 13 14 Nhóm tải 380V 0,65 0,6 / 1,33 ngun 11 380V 0,7 0,7 /1,02 1,1 380V 0,7 0,8 / 0,75 380V 0,7 0,65 / 1,17 37 380V 0,7 0,8 / 0,75 22 380V 0,7 0,8 / 0,75 7,5 380V 0,7 0,8 / 0,75 18,5 380V 0,7 0,7 / 1,02 2,2 380V 0,7 0,7 / 1,02 132 380V 0,7 0,7 / 1,02 5,5 380V 0,7 0,8 / 0,75 380V 0,7 0,8 / 0,75 380V 0,7 0,8 / 0,75 1,5 380V 0,7 0,8 / 0,75 360 380V 0,65 0,8 / 0,75 Motor xã bụi Vis tải bụi Quạt hút bụi Motor sấy Nghiền Clinker Quạt thổi Gàu tải phẩm thành Máy nghiền bi Băng tải xuất thủy Băng tải nhập liệu Máy đóng bao Sàng rung Nhóm motor TC : 35 Page Đồ án: Cung cấp điện P dmi GVHD: Trịnh Văn Thành 1008,3(kW ) ◙ Tính tốn phụ tải động lực: - Tổng số lượng thiết bị phân xưởng sản xuất bao gồm hai nhóm : + Nhóm 1: gồm thiết bị liệt kê , gồm 35 motor + Nhóm :bao gồm nhóm động có chế độ làm việc giống (máy bơm nước, bơm dầu v.v… )với cơng suất tổng 360 kW - Tính tốn cho nhóm 1: + n=35 (thiết bị) + Tổng cơng suất n thiết bị nhóm : (35 thiết bị)  Pđmn= 648,3 (kW) + Thiết bị có cơng suất lớn nhất: (máy nghiền bi) P đmmax= 132 (kW) + Tìm 1 P đmmax = 132 = 66 (kW) 2 + Số thiết bị có cơng suất lớn Pđmmax : n1= (thiết bị) + Tổng cơng suất n thiết bị:  Pđmn1= 264 (kW) + Xác định n * p * : n* = n1 = = 0,057 n 35 p* = dmn1 264 = = 0,4 648,3 dmn + Từ : n * = 0,057 p * = 0,4  n *hq =0,31 + Xác định số thiết bị có hiệu quả: n hq = n *hq n = 0,31 35 = 10,85 chọn n hq  11 + Tính hệ số cos  tb nhóm 1: cos tb  (vì số ngun ) Pdmi cos  i Pdmi cos  tb  4.0,6  (22  37  4,4  264).0,7  6.0 648,3 Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành  (4,4  222  44  7,5  11    6).0,8 648,3 cos tb  713,38  0,75 648,3 + Tính hệ số sử dụng nhóm : k sdn hom   P k P dmi sdi dmi k sdn hom   2.2.0,65  (11.2  1,1.4  3.2  37.6  22.2  75.1  18,5.2  2,2.2  132.2).0,7  1008,3 (5,5.2  4.2  4.2  1,5.4)  0,7 1008,3  k sdn hom  0,7 + Từ cos  tb  0,75 Với  k sdn hom  0,7 nhq =11, tra PL1.5  kmax =1,12 +Vậy phụ tải tính tốn động lực nhóm I: Pttđl1 = kmax.ksdnhom  Pđmn = 1,12 0,7 648,3 +Pttđl1 = 508,3 (kW) +Ptb = ksdnhom  Pđmn = 0,7 648,3 = 453,8 (kW) Vì n hq > 10 nên : Với : Qtb = Ptb tgtb tgtb = tg(arccostb) = 0,88  Qtb = 453,8 0,88 = 399,3 (kVAr)  Qttdl1 = Qtb = 399,3 (kVAr) + S ttdl1  Pttdl1 + Q 2ttdl1 = (508,3)  (399,3)  646,4( kVA ) -Tính tốn cho nhóm II (xác định theo hệ số nhu cầu): + knc = 0,8 + Pttđl2 = knc Pđm = 0,8 360 = 288 (kW) costb2 =0,8  tg = 0,75 + Qttđl2 = Pttđl2 tg =288 0,75 = 216 (kVAr) + S ttdl2  Pttdl2 + Q 2ttdl2 = (288)  ( 216) = 360 (kVA) -Phụ tải động lực phân xưởng sản xuất: Page Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành + Pttdl = Pttđl1 + Pttđl2 = 508,3 + 288 = 796,3 (W) Pttđl = 796,3 (kW) + Qttđl= Qttđl1 + Qttđl2 =399,3 + 216 = 615,3 (kVAr) Qttđl = 615,3 (kVAr) +S ttdl  Pttdl + Q 2ttdl = (796,3)2  (615,3) = 1006 (kVA) Phân Xưởng Cơ Điện Bảng Số Lượng Máy Ơû Phân Xưởng Cơ Điện STT Tên thiết bị Số lượn g Cơng suất Uđm thiết bị P (V) (kW) Cos / tg  Ksd Máy tiện ren 11 380 0,8 0,2 Máy phay vạn 380 0,7 0,2 Máy xọc 380 0,65 0,17 Máy khoan đứng 4,5 380 0,78 0,15 Máy nén cắt liên hợp 1,7 380 0,76 0,18 Máy mài 4,5 380 0,75 0,14 Máy bào ngang 10 380 0,7 0,16 Tời 380 0,7 0,5 Quạt đứng 0,75 380 0,75 0,7 10 Máy mài phẳng 380 0,8 0,15 11 Máy mài tròn 380 0,8 0,14 12 Máy quấn dây 380 0,8 0,2 13 Máy hàn đường 10 380 0,65 0,25 31 138,4 0,73 0,25 TC Ghi ◙ Tính tốn phụ tải động lực -Tổng số lượng thiết bị phân xưởng điện: n= 31 -Tổng cơng suất n thiết bị:  Pđmn = 138,4 (kW) -Thiết bị có cơng suất lớn nhất: Pđmmax = 11 (kW) - Tìm 1 Pđmmax = 11 = 5,5 (kW) 2 Page 10 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25% - Đường dây khơng, điện kháng thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng10% Như động khơng đồng máy biến áp hai loại máy điện tiêu thụ nhiều cơng suất phản kháng Trong truyền tải điện người ta quan tâm nhiều đến cơng suất tác dụng P cơng suất tác dụng P cơng suất có ích, biến thành nhiệt máy dùng điện ; cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hóa máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng (nên gọi cơng suất vơ ích) Vả lại, cơng suất tác dụng P bắt buộc phải lấy từ nguồn cơng suất phản kháng Q khơng thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) mà tạo nơi cần cung cấp cho phụ tải cách đặt tụ bù hay máy bù đồng Vì vậy, để tránh lượng truyền tải cơng suất phản kháng Q đường dây, ta đặt gần hộ dùng điện máy sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, gọi bù cơng suất phản kháng Tam giác cơng suất: S  Q P Dựa vào tam giác cơng suất, ta có quan hệ : 2 S P  Q cos  P  S P 2 P Q Dựa vào biểu thức quan hệ trên, lượng P khơng đổi, mạng điện bù cơng suất phản kháng lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, kết hệ số cơng suất cos tăng lên Khi hệ số cơng suất cos nâng lên đưa hiệu sau : Giảm tổn thất cơng suất mạng điện: Tổn thất cơng suất đường dây tính : 2 2 Q P Q P P  R  R  R   P(P)   P(Q) 2 U U U Page 97 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành Khi giảm Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần tổn thất cơng suất P(Q) Q gây Giảm tổn thất điện áp mạng điện : Tổn thất điện áp tính : U  PR  QX PR QX     U(P)   U(Q) U U U Giảm Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần P (Q) Q gây Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Khả truyền tải đường dây máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng Dòng điện chạy dây dẫn máy biến áp tính sau: I P2  Q 3.U Biểu thức chứng tỏ với tình trạng phát nóng định đường dây máy biến áp (tức I=const) tăng khả truyền tải cơng suất tác dụng P chúng cách giảm cơng suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi.Vì giữ ngun đường dây máy biến áp, cos mạng điện nâng cao (tức giảm lượng Q truyền tải) khả truyền tải chúng tăng lên Ngồi việc nâng cao hệ số cơng suất cos đưa đến hiệu giảm chi phí kim loại màu góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát Tóm lại, việc bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số cơng suất cos trở thành vấn đề quan trọng, cần phải quan tâm mức thiết kế vận hành hệ thống cung cấp điện III XÁC ĐịNH DUNG LƯợNG BÙ Hiện hệ số cơng suất cos nhà máy 0,79 Nhà nước ta ban hành sách để khuyến khích xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số cơng suất dần lên (đến 0,9) Ở nhà máy xi măng nâng hệ số cơng suất từ 0,79 lên 0,93 Dung lượng tụø xác định theo biểu thức : Q  P (tg   tg  ) bù ttΣ (kVAr) Trong :  Ptt : Cơng suất tính tốn tổng tồn nhà máy xi măng (kW)  tg1 : Ứng với hệ số cơng suất trước bù (cos1)  tg2 : Ứng với hệ số cơng suất sau bù (cos2 ) S tt   Ptt   jQtt  Page 98 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành (kVA)  740,6  j 582,2 - Vì cơng suất vận hành nhà máy khơng phải lúc vận hành với cơng suất cực đại mà ln thay đổi theo thời điểm hàng tháng , hàng tuần,hàng ngày , chí thay đổi theo ca ngày Nhất vào ban đêm, tải nhà máy thường giảm xuống đáng kể ( trừ mùa cao điểm) Vì ta sử dụng thiết bị đo lường Var kế chuyển đổi tự động Khi thiếu hụt cơng suất Q thiết bị đo lường truyền tín hiệu đến tác động lên chuyển đổi Bộ chuyển đổi tự động tự động chọn số tụ cần thiết nhằm đảm bảo cho hệ số cos ln ổn định khoảng 0,93 Chọn điển hình số trường hợp cơng suất nhà máy giảm so với lúc tải max để tính tốn kiểm tra : Ở đây, chọn thêm chế độ : + Khi tải giảm xuống 0,8 Smax + Khi tải giảm xuống 0,6 Smax Ta có : 0,8 S tt  0,8( Ptt  jQ   = 592,48 + j 465,76 + 0,6 S tt  0,6( Ptt  jQ   ) = 0,8 ( 740,6 + j 582,2) tt  ( kVA) ) tt  = 0,6 ( 740,6 + j 582,2) = 444,36 + j 349,32 ( kVA) Để nâng cao hệ số cơng suất nhà máy xi măng từ 0,79 lên 0,93 ta cần chọn thiết bị bù có dung lượng sau: Qbù 740,6.tgarccos0,79  tgarccos0,93 = 740,6 (0,776 – 0,39) = 285,8 (kVAr) + Ứng với S = 0.8 Smax cần dung lượng bù : Qbù= 592,48 (0,776 – 0,39) = 228,7 (kVAr) + Ứng với S = 0.6 Smax cần dung lượng bù : Q bù= 444,36 (0,776 – 0,39) = 171,5 (kVAr) IV LỰA CHỌN THIẾT BỊ BÙ Mỗi loại thiết bị bù có ưu khuyết điểm Thiết bị bù phải lựa chọn sở tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật Theo mục “chọn thiết bị bù” trang 454 sách “Cung Cấp Điện” Nguyễn Xn Phu ù: Đối với xí nghiệp trung bình nhỏ, đòi hỏi dung lượng Page 99 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành bù khơng lớn thơng thường dung lượng bù nhỏ 5000 kVAr người ta dùng tụ điện, lớn phải so sánh tụ điện máy bù đồng Vì dung lượng bù cho nhà máy xi măng 285,8 kVAr (nhỏ 5000 kVAr) nên ta định chọn tụ điện làm thiết bị bù cơng suất phản kháng cho nhà máy xi măng Tra bảng 12.1 / PL12 trang 917 sách “Mạng Cung Cấp Và Phân Phối Điện” tác giả Bùi Ngọc Thư ta chọn tụ điện mã hiệu KC2-0,38-36-3Y3 có điện dung 794 F, dung lượng tụ 36 kVAr Số lượng tụ điện dùng 285,6 : 36 = tụ Số tụ nối vào tủ phân phối thơng qua aptomat Vị trí đặt : tụ đặt trạm biến áp Tóm lại để nâng cao hệ số cos nhà máy xi măng lên 0,93 phải sử dụng tụ điện loại KC2-0,38-36-3Y3 để làm tụ bù với thơng số tụ : -Số pha : -Uđm : 0,38 KV -Điện dung C : 794 F -Dung lượng Q : 36 kVAr -Kích thước : +Đáy : 318 x145 (mm2) +Cao : 725 (mm) Tụ có sứ -Khối lượng : 60 Kg Ta chọn phương thức bù ứng động : + Ứng với Q = 228,7 (kVAr) (tức lúc tải giảm xuống S = 0,8Smax) lúc bù cơng tắc chuyển đổi chuyển qua nấc chọn tụ ( Q = 36 = 216 kVAr) bù + Ứng với Q = 171,5 (kVAr) (tức lúc tải giảm xuống S = 0,6Smax) lúc bù cơng tắc chuyển đổi chuyển qua nấc chọn tụ ( Q = 36 = 180 kVAr) bù Kiểm tra hệ số cos sau bù : ● Qttsau = Qtrước - Qbù = 582,2 – 285,8 =296,4 (kVAr) S saubu  Ptt2  Qttsau  (740,6)  (296,4)  797,7(kVAr )  cos  saubu  Ptt Sttsaubu  740,6  0,928(kVAr )  0,93(kVAr ) 797,7 Page 100 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành ● Ứng với Qbù = 228,7 kVAr ( tức S = 0,8Smax ) Qttsau = Qtrước - Qbù = 465,76 – 228,7 = 237,06 (kVAr) S saubu  Ptt2  Qttsau  (592,48)  (237,06)  638,1(kVAr )  cos  saubu  Ptt 592,48   0,9285(kVAr )  0,93(kVAr ) S ttsau 638,1 ● Ứng với Qbù = 171,5 kVAr ( tức S = 0,6Smax ) Qttsau = Qtrước - Qbù = 349,32 – 171,5 = 177,82 (kVAr) S saubu  Ptt2  Qttsau  (444,36)  (177,82)  478,6(kVAr )  cos  saubu  Ptt 444,36   0,9284(kVAr )  0,93(kVAr ) S ttsau 478,6 Với việc tính tốn chọn dung lượng bù ,nhận thấy hệ số cos  sau bù nâng lên xấp xỉ 0,93 Vậy : việc tính tốn bù cơng suất phản kháng Q đạt u cầu Page 101 Đồ án: Cung cấp điện SƠ ĐỒ GVHD: Trịnh Văn Thành BỐ TRÍ TỤ BÙ : L ƯƠ Ù I Đ IỆ N 22K V C SV D CL BI BU MC D CL M B A 25 k V A 2/ 0.4 k V M Á Y PH A Ù T D Ư Ï PH O Ø N G 30 k V A K H Ó A L IÊ N ĐỘ NG A1 A2 A5 A4 A3 TDL D Ư ÏT RỮ T PPC TDL A6 TDL3 T PP1 TẢ I CH IẾ U SA Ù NG T ỤB U Ø SƠ Đ O ÀB O ÁT R Í T U Ï B U Ø Chương VIII : Page 102 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành TÍNH TỐN CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT BẢO VỆ I.CHỐNG SÉT 1.Khái niệm - Sét tượng phóng tia lửa điện khí đám mây đất Sự hình thành phát triển phóng điện sét kết q trình tích tụ điện đám mây dơng số lần phóng điện sét từ đám mây dơng phụ thuộc vào tốc độ tái sinh điện tích, độ lớn phân bố chúng lòng đám mây - Sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện khơng làm hư hỏng thiết bị điện gây nguy hiểm cho người vận hành, làm gián đoạn sản xuất lâu dài nhà máy, ảnh hưởng đến đại đa số sống người dân khu vực Chính nguy hại đến tính mạng người cơng trình, phòng chống sét cho cơng trình cần thiết Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho nhà máy, xí nghiệp - Ngày với phương tiện kỹ thuật tiên tiến nhà khoa học có điều kiện nghiên cứu đặc điểm sét để có biện pháp phòng chống sét chủ động tích cực - Đối với nhà máy xi măng thuộc hộ loại II nên u cầu chống sét tương đối cao Ta thực chống sét cho nhà máy xi măng theo phương pháp đại dùng kim thu sét phát xạ sớm (quả cầu lăn Dynasphe) Về thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm : - Kim thu sét trung tâm đồng điện phân thép, hợp kim khơng rỉ Kim có tác dụng tạo đường dẫn dòng sét liên tục từ tia tiên đạo dẫn xuống đất theo dây dẫn sét - Thiết bị tạo ion, giải phóng ion tia tiên đạo Đây tính đặc biệt đầu thu sét phát xạ sớm Nhờ thiết bị mà đầu thu sét tạo vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an tồn cao  Về ngun tắc hoạt động : Trong trường hợp dơng bão xảy ra, điện trường khí gia tăng khoảng vài ngàn V/m, đầu thu sét thu lượng điện Xảy tượng phóng điện sét, có gia tăng nhanh chóng đột ngột điện trường khí quyển, ảnh hưởng tác động làm thiết bị ion hố giải phóng lượng tích lũy dạng ion tạo đường dẫn tiên đạo phía trên, chủ động dẫn sét - Q trình ion hố đặc trưng : Page 103 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành + Thiết bị ion hố cho ion phát khoảng thời gian ngắn thời điểm thích hợp đặc biệt, vài phần giây trước có phóng điện sét, đảm bảo dẫn sét kịp thời xác + Sự xuất số lượng lớn electron tiên đạo với gia tăng điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng Corona + Đầu thu ESE phát đường dẫn sét chủ động phía nhanh điểm nhọn gần có độ cao Tính tốn vùng bảo vệ Mặt bảo vệ có diện tích : S = 200 x 100 = 20.000 (m 2) Mặt bảo vệ bao gồm tồn mặt nhà máy xi măng Trong đó, ta cần tính tốn bảo vệ cho phân xưởng sản xuất khu vực lại nằm bán kính bảo vệ thiết bị Vì kết cấu phận máy móc, silo xi măng có chiều cao lớn từ 25 đến 30 m Do ta bố trí thiết bị chống sét đặt silo thạch cao , nằm gần nhà máy cao 30m Page 104 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành Theo tài liệu “Cung Cấp Điện” tác giả Nguyễn Xn Phú từ trang 392  trang 418 , ta có : Bán kính bảo vệ Rp : R p  h2D  h  L 2D  L  Trong : Rp : bán kính bảo vệ D = 20m, 45m, 60m : tùy thuộc cấp bảo vệ u cầu h = (m) :chiều cao đầu kim tính mặt phải bảo vệ (m) Chọn D = 60 m (theo cấp bảo vệ tiêu chuẩn ) Chọn loại đầu thu sét S 6.60 với T = 60 s = 60.10 6 s  L = 106 T = 10 6.60.10 6 = 60 (m) Vậy Rp= 5.2.60    60.2.60  60 =106,65 (m)  107 (m) Với bán kính bảo vệ 107 m tất khu vực thuộc chu vi nhà máy bảo vệ an tồn Page 105 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành R =107m bv Nhận thấy : đặt cầu Dynasphe (với chiều cao kim thu sét 5m) đỉnh silo thạch cao tất mặt nhà máy xi măng bảo vệ an tồn II THIẾT KẾ MẠNG AN TỒN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY : Để đảm bảo an tồn cho người vận hành, hệ thống nối đất phải thiết kế cho điện áp tiếp xúc điều kiện khơng vượt q trị số nguy hiểm cho người để thoả mãn u cầu ,phải có biện pháp giảm nhỏ điện trở tiếp đất R phải có biện pháp cân thiết bị nối đất tăng điện trở dòng điện qua người vào đất cách dùng đệm cách điện ,ủng, găng tay cách điện Chọn sơ đồ bảo vệ : Mạng có trung tính trực tiếp nối đất( U 35 (mm2) : dây đồng + Fpha > 50 (mm2) : dây nhơm Thì tiết diện dây bảo vệ (PE) Fpha  Fpha Đối với dây PEN sơ đồ TN-C tiết diện dây tối thiểu dây pha Fphamin  10(mm ) dây đồng Fphamin  16(mm ) dây nhơm III TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO NHÀ MÁY : Có hai loại nối đất : nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo : - Nối đất tự nhiên sử dụng ống nước hay ống kim loại đặt đất, kết cấu kim loại cơng trình, nhà cửa có nối đất, vỏ bọc kim loại cáp đặt đất v.v… làm trang bị nối đất - Nối đất nhân tạo thường thực cọc thép, thép dẹp hình chữ nhật hay hình thép góc L dài từ – m đóng sâu xuống đất cho đầu chúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,8 m Trong thực tế, người ta tận dụng tối đa nối đất tự nhiên Tuy nhiên nhà máy ta khơng tận dụng nối đất tự nhiên tình hình mơi trường đất đai dễ bị ảnh hưởng thời tiết : mùa mưa, mùa nắng, mơi trường làm việc có nhiều hóa chất… Vì để tiếp đất chống sét cho nhà máy xi măng, ta thực tiếp đất nhân tạo Do tính chất nhà máy sản xuất xi măng nằm gần sơng Nên nhà máy xây dựng vùng đất có nhiều bùn, đất sét Nhà máy có dung lượng 1250 kVA, với mức điện áp 22/0,4 kV Do theo quy định an tồn, điện trở nối đất chống sét cho nhà máy phải Rtđ   Chọn sơ điện cực nối đất : - Thanh thép góc 60 x 60 x 6, có chiều dài 2,5 m làm điện cực đứng Thanh thép dẹp 60 x 6, có chiều dài 5m làm điện cực ngang Các điện cực đứng đóng sâu vào lòng đất, cho đầu chúng cách mặt đất 0,8 m Các điện cực ngang nối với điện cực đứng tạo thành mạch kín cách mặt đất 0,8 m ◙ Điện trở khuếch tán cọc đứng : R1đg= 0,366. tt L 4t  L   2L  lg  0,5 lg  4t  L   d Trong :  L = 2,5 m : chiều dài đứng Page 108 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành    0,4.10 .cm  0,4.10 4.10 2  40.m : đất vườn ruộng (tra PL6.3 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Cơng Nghiệp, Đơ Thị Và Nhà Cao Tầng” tác giả Nguyễn Cơng Hiền  b = 0,06 m : bề rộng điện cực  d = 0,95b : đường kính đẳng trị  Kđg = : hệ số tăng cao điện cực đứng đất ẩm (tra PL6.4 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Cơng Nghiệp, Đơ Thị Và Nhà Cao Tầng” tác giả Nguyễn Cơng Hiền    tt   K dg  40.2  80(.m)  t  0,8   R1đg = 2,5  2,05(m) : độ sâu từ mặt đất đến điện cực đứng 0,366.80  2.2,5 4.2,05  2,5   0,5 lg  lg  2,5  0,95.0,06 4.2,05  2,5  R1đg = 24,4  Chọn sơ điện cực đứng, n = Các cọc đứng đóng thành mạch vòng cách a = 2.l = 2,5 = (m) 0.8m a= 5m l đ =0,71 : hệ số sử dụng điện cực đứng (tra PL6.6 trang 394 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Cơng Nghiệp, Đơ Thị Và Nhà Cao Tầng” tác giả Nguyễn Cơng Hiền Điện trở khuếch tán điện cực đứng : Rđg = R1đg n.η đ = 24,4  4,3  8.0,71 ◙ Điện trở khuếch tán điện cực ngang : Rng = 0,366 2.L2  tt lg  ng L b.t  Kng = : hệ số tăng cao điện cực ngang (tra PL6.4 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Cơng Nghiệp, Đơ Thị Và Nhà Cao Tầng” tác giả Nguyễn Cơng Hiền   tt   K ng  40.3  120(.m) Page 109 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành Dùng điện cực ngang có :  b = 0,06 m : bề rộng điện cực ngang  t = 0,8 m : độ sâu tính từ mặt đất đến điện cực ngang  Các điện cực ngang nối qua cọc hình vẽ : m a= 5m l ● Vậy chu vi mạch vòng : L= 5.8 =40 m Điện trở khuếch tán điện cực ngang :  Rng' =  0,366 2.40 120 lg = 5,3  40 0,06.0,8  ng = 0,43 : hệ số sử dụng điện cực ngang, (tra PL6.6 trên) Điện trở khuếch tán điện cực ngang : Rng  Rng'  ng  5,3  12,3() 0,43 ◙ Điện trở nối đất nhân tạo : gồm hệ thống điện cực đứng điện cực ngang xác định theo cơng thức : Rnt = Rdg Rng Rdg  Rng  4,3.12,3  3,186  4,3  12,3 Rnt = 3,186  <  Page 110 Đồ án: Cung cấp điện GVHD: Trịnh Văn Thành Vậy việc chọn điện cực đứng điện cực ngang hợp lý Dùng cọc đứng (mỗi cọc dài 2,5 m) đóng sâu vào lòng đất, đầu cọc cách mặt đất 0,8 m ngang (mỗi dài 5m ) nối vào đầu cọc đứng tạo thành mạch vòng kín Hệ thống nối đất đặt xung quanh silo thạch cao nối với cột thu sét dây cáp sét ERICORE (lõi đồng có tiết diện 50 mm2) TÀI LIỆU THAM KHẢO -/// - HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC ( Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật ) - CUNG CẤP ĐIỆN ( Chủ biên Nguyễn Xn Phú) - KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ( tác giả Dương Lan Hương ) - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP, ĐƠ THỊ VÀ NHÀ CAO TẦNG ( chủ biên Nguyễn Cơng Hiền ) - MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN ( chủ biên Bùi Ngọc Thư ) - HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN ( tác giả Phan Thị Thanh Bình – Dương Lan Hương – Phan Thị Thu Vân) - KỸ THUẬT CAO ÁP ( tác giả Hồng Việt ) - CATALOGE CÁP CADIVI (năm 2004 ) Page 111