- Phụ tải điện sinh hoạt được tính trong các công trình nhà ở, công trình công cộng, các bệnh viện, ngân hàng, văn phòng, cơ quan….Ngoài việc, tính công suất điện chiếu sáng còn phải t[r]
(1)Thiết Kế Điện Cơng Trình
42 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN
CƠNG TRÌNH
Bài 1: KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI PHỤ TẢI
I Khái quát:
Mạng điện cơng trình có phận sau:
➢ Nguồn điện
➢ Đường dây truyền tải điện
➢ Các thiết bị đóng cắt điều khiển mạch điện
➢ Thiết bị bảo vệ mạch điện Phụ tải thiết bị tiêu thụ điện
II. Phân loại phụ tải:
1. Phụ tải điện chiếu sáng:
- Phụ tải điện chiếu sáng loại phụ tải tính đến phần điện sử dụng để biến đổi ánh sáng phục vụ cho chiếu sáng bên bên ngồi cơng trình kiến trúc
- Phụ tải chiếu sáng gồm: thiết bị điện chiếu sáng làm việc, thiết bị điện chiếu sáng an toàn, thiết bị điện chiếu sáng trang trí
- Trong xây dựng: việc lựa chọn đèn lắp đặt đèn cơng trình khơng đạt độ rọi mà cịn cơng việc nghiên cứu để đạt yêu cầu trang trí nghệ thuật cho cơng trình Khi chọn đèn cần phải chọn loại đèn phù hợp với tính chất chiếu sáng, màu sắc ánh sáng Ngoài cần phải ý đến cách bố trí đèn phù hợp với nội thất cơng trình phải đạt hiệu chiếu sáng, thẩm mỹ, tiết kiệm hợp lý việc sử dụng điện năng, loại đèn phải phù hợp với không gian kiến trúc lắp đặt Chọn loại đèn chụp đèn có màu sắc thích hợp, bố trí đèn chổ phòng để đạt độ sáng điểm nhấn, vị trí làm bậc đường nét, họa tiết kiến trúc, tranh, tượng để trang trí… - Dịng điện cấp cho đèn dịng điện xoay chiều pha Số lượng bóng đèn nung sáng pha 50 bóng, số lượng bóng đèn huỳnh quang pha 20 bóng.Tuy nhiên, phịng có diện tích lớnđể đảm bảo độ rọi theo tiêu chuẩn, số lượng bóng đèn nhiều số lượng bóng đèn nêu trên, cần cung cấp cho phòng nguồn điện pha phân bố số lượng bóng đèn pha
Tóm lại:
• Xác định phụ tải chiếu sáng thiết lập mặt bố trí đèn, vị trí bố trí thiết bị điều khiển đèn, xác định sơ đồ điều khiển, thiết bị bảo vệ kịp thời, tự động đóng ngắt mạch
(2)Thiết Kế Điện Cơng Trình
43 2. Phụ tải điện sinh hoạt:
- Phụ tải điện sinh hoạt: phụ tải tính đến phần điện cung cấp cho dụng cụ sử dụng điện sinh hoạt gia đình, cơng trình cơng cộng cơng trình công nghiệp
- Phụ tải điện sinh hoạt bao gồm: thiết bị điện dùng điện chiếu sáng, thiết bị thơng gió, ti vi, tủ lạnh, bếp điện, bàn ủi, máy lạnh, máy tính, máy bơm nước, thiết bị điện gia dụng khác
- Điện áp cấp cho phụ tải điện sinh hoạt như: quạt gió, Ti vi, tủ lạnh… điện áp pha Nhưng số lượng thiết bị lớn, phải phân thiết bị thành nhiều pha cho phụ tải pha cân Nên nguồn cấp điện cho phụ tải điện sinh hoạt 1, pha
Tóm lại:
• Xác định phụ tải sinh hoạt thiết lập mặt bố trí thiết bị điện sinh hoạt cố định xác định vị trí bố trí ổ cắm điện cho thiết bị điện di động Trên sở xác định sơ đồ điều khiển bảo vệ thiết bị có cố hư hỏng, chập điện, cháy nổ xảy ra, thiết bị bảo vệ tự động ngắt mạch
• Căn vào mặt bố trí thiết bị để lập bảng thống kê tính cơng suất tiêu thụ điện thiết bị điện sinh hoạt
3. Phụ tải điện sản xuất:
- Phụ tải điện sản xuất: loại phụ tải tính đến phần điện cung cấp cho xí nghiệp, nhà máy, trạm bơm, xí nghiêp chế biến nơng sản nơng thôn - Điện sử dụng làm nguồn động lực điện xoay chiều pha pha (các động điện pha, động điện pha), chúng biến đổi điện thành (máy tiện, máy bào, máy phay, máy may, …., băng tải….) Biến đổi điện thành nhiệt (lò điện trở, lò hơi, lò đốt để nung sấy sản phẩm công nghiệp), máy đông lạnh…
- Phụ tải sản xuất phụ thuộc vào qui trình cơng nghệ, tính chất sản phẩm, thời gian làm việc, đối tượng làm việc, qui mơ phạm vi cơng trình
Tóm lại:
(3)Thiết Kế Điện Công Trình
44 Bài 2: NHU CẦU SỬ DỤNG ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI
I. Công suất đặt: Pđ (W/KW) = Pđm (W/KW)
1. Công suất tác dụng: (Công suất đặt): P (W/KW)
- Công suất tác dụng: đặc trưng cho khả tiêu thụ điện, biến điện thành dạng lượng khác
Công thức:
Đối với tải pha: P1p = Up Ip Cosφ
Đối với tải pha: P3p = Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id Cosφ
- Công suất đặt giá trị nhà sản xuất ghi nhãn máy - Tổng công suất tất thiết bị cơng trình:
∑Pđ (W/KW) = ∑Pđm (W/KW) = Pđ1 + Pđ2 + … + Pđi
2. Công suất phản kháng: Q (Var/Kvar)
Công suất phản kháng: đặt trưng cho khả trao đổi lượng với nguồn cách nhận lượng từ nguồn, tích lũy tụ điện tích lũy cuộn dây dạng từ trường trả lại cho nguồn
Công thức:
Đối với tải pha: Q1p = Up Ip Cosφ = Pp * tgφ
Đối với tải pha: Q3p = Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id cosφ = P3p* tgφ
3 Công suất biểu kiến: S (VA/KVA)
Công suất biểu kiến đặc trưng cho khả lớn thiết bị Thường dùng công suất S để công suất Máy Biến Áp hay công suất Máy Phát Điện
Công thức:
Đối với tải pha: S1p = Up Ip = 𝐏𝐩
𝐜𝐨𝐬𝛗
Đối với tải pha: S3p = Up Ip = √𝟑 Ud Id = 𝐏𝟑𝐩 𝐜𝐨𝐬𝛗 4. Suất phụ tải: ρ0(W/m2)
- Suất phụ tải: cơng suất điện để bố trí thiết bị diện tích 1m2, phần cơng suất điện để sản suất đơn vị sản phẩm…
- Đối với cơng trình chưa có sẵn mà dự kiến xây dựng, cần xác định nhu cầu điện Để chọn cơng suất nguồn dự kiến vào suất phụ tải điện
- Suất phụ tải điện chiếu sáng cơng suất điện để bố trí đèn diện tích 1m2
Cơng thức:
• Công suất điện chiếu sáng: Pcs (W/KW) = ρ0 * S
Với:
ρ0 (W/m2): suất phụ tải chiếu sáng
S (m2): diện tích chiếu sáng
• Cơng suất điện sinh hoạt: Psh (W/KW) = ρ0 * S
• Tính số lượng bóng đèn chiếu sáng cho cơng trình
(4)Thiết Kế Điện Cơng Trình
45
Cho suất phụ tải dãy văn phòng trường nghề ρ0 (W/m2) = 0,5(KW/chỗ) Diện
tích dãy văn phịng: S = 200(m2) Công suất đèn led huỳnh quang Pđ = 18(W)
Tính:
a Cơng suất chiếu sáng dãy văn phịng
b Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng cho văn phịng
Giải:
a Cơng suất điện chiếu sáng:
Pcs (W) = ρ0 * S = 0,5 * 200 = 100 (W)
b Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng:
n (bóng) = 𝐏𝐜𝐬 𝐏đ =
𝟏𝟎𝟎
𝟏𝟖 = 5,555 = 6(bóng)
Ví dụ 2: Trong xưởng may có diện tích S = 10*20 = 200 (m2), suất phụ tải động lực ρ0đl = 200(W/m2), suất phụ tải chiếu sáng ρ0cs = 15(W/m2) Tính:
a Cơng suất chiếu sáng, cơng suất động lực ?
b Số bóng đèn led huỳnh quang 20(W) – 220(V) cần thiết để chiếu sáng cho xưởng may
Giải:
a. Tính Pcs = ? ; Pđl = ?
Pcs = ρ0cs S = 15 * 200 = 3000(W) = 3(KW)
Pđl = ρ0đl S = 200 * 200 = 40000(W) = 40(KW)
b. Tính số lượng bóng đèn cần cho chiếu sáng: n(bóng)
n = Pcs Pđ =
3000
20 = 150(bóng) 5 Cường độ dòng điện định mức:
o Cường độ dòng điện tải 1pha hay đèn:
I = 𝐏
𝐔𝐩 𝐜𝐨𝐬𝛗
o Với:
▪ P(W/KW): công suất đèn hay tải pha
▪ Up(V/KV): điện áp pha
▪ Cosφ: hệ số công suất
▪ Cosφ = 𝑃
𝑆 : công suất đầu vào/ công suất đầu
o Cường độ dòng điện phụ tải nhiệt pha:
▪ I = 𝐏
𝐔𝐩(vì phụ tải nhiệt cosφ = 1)
o Cường độ dòng điện động điện pha:
▪ 𝑰 = 𝑷 𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗
o Với:
▪ P(W/KW): công suất định mức động
(5)Thiết Kế Điện Cơng Trình
46 ▪ Cosφ: hệ số công suất
▪ Ƞ: hiệu suất động
▪ Ƞ = S
P công suất đầu / công suất đầu vào
o Cường độ dòng điện động diện pha
▪ Ip = 𝐏𝟑𝐩
𝟑 𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗 II. Phụ tải tính tốn:
➢ Cơng suất phụ tải xác định theo công suất định mức chưa phải nhu cầu thực tế phụ tải (đó cơng suất định mức ghi nhãn máy) Nhưng thực tế có thiết bị sử dụng thời gian sử dụng ngắn Vì vậy, chọn cơng suất MBA nguồn theo cơng suất định mức phụ tải MBA nguồn ln tình trạng non tải làm tăng tổn hao non tải, làm hỏng cách điện MBA nhanh chóng, làm thất thu điện Nên phải tính cơng suất tính tốn Ptt
➢ Cơng suất tác dụng tính tốn xác định dựa cơng suất định mức có xét đến hệ số cần dùng (Kc) hệ số đồng thời (Ks)
➢ Ks < Kc < 1⇒ Ptt < Pđ
1. Tính cơng suất tổng:
a. Tổng cơng suất tác dụng tính tốn: ∑Ptt (W/KW)
- Đối với phụ tải chung nguồn cung cấp khác Kc Ks
∑Ptt = (Kc Ks Pđm)
- Đối với phụ tải chung nguồn cung cấp, giống Kc Ks
∑Ptt = Kc Ks ∑Pđm
Với:
Kc: hệ số cần dùng phụ tải, tra bảng phụ lục (1.1÷1.2)/ (261÷ 262)
Ks: hệ số đồng thời làm việc phụ tải, tra bảng phụ lục (1.3 ÷ 1.4)/ (262)
Note: Khi tính tương đối tính hệ số cần dùng
b. Tổng cơng suất phản kháng tính tốn: ∑Qtt (Var/Kvar)
∑Qtt = ∑Ptt tgφ
c. Tổng cơng suất biểu kiến tính tốn: ∑Stt (VA/KVA)
- Căn vào Ptt để tính Stt⇒ chọn công suất nguồn
- Đối với phụ tải có hệ số cơng suất (cosφ)
∑Stt = ∑𝑷𝒕𝒕
𝑪𝒐𝒔𝝋
- Đối với phụ tải có khác hệ số công suất (cosφ)
∑Stt = ∑ 𝑷𝒕𝒕𝒊
𝑪𝒐𝒔𝝋𝒊
- Dựa vào Stt để chọn công suất nguồn điện Sđm
- Sđm công suất thực tế chọn theo công suất MBA MPĐ
Sđm≥ Stt
2. Tính phụ tải điện:
Căn vào yêu cầu cụ thể thiết kế kiến trúc để bố trí đèn thiết bị sử dụng điện cho phòng, xưởng, xí nghiệp…
(6)Thiết Kế Điện Cơng Trình
47
Căn vào mặt bố trí sơ đồ điện, cơng suất loại đèn có cơng trình để xác định tổng công suất đặt tất loại đèn (công suất đèn hệ thống làm việc + công suất đèn mạch cấp điện cố)
b. Tính phụ tải điện sản xuất:
Để xác định phụ tải sản xuất cần có cơng tác thống kê loại máy, cơng suất máy, cách bố trí xác định vị trí máy cơng trình Để thống kê công suất yêu cầu cho máy sản xuất khu vực, phân xưởng
STT Tên gọi Số lượng
Công suất (Hp);(KW)
Công suất tổng cho loại máy (KW) Máy cắt 4(KW) * = 20
2 Máy may 80 1,5(KW) 80 * 1,5 = 120
3 Máy làm khuy 0,6(Hp) * 0,6 * 0,735 = 0,882 Máy ủi 15 1,5(KW) 15 * 1,5 = 22,5
Tính tổng cơng suất đặt thiết bị sản xuất: ∑Pđm = ∑Ptti
∑Pđm = 20 +120 + 0,882 + 22,5 = 163,382 (KW)
➢ Nếu xí nghiệp có số lượng thiết bị sử dụng điện giống phân xưởng thì:
Pđm (xí nghiệp) = n ∑Pđm (phân xưởng)
n: số lượng phân xưởng có xí nghiệp
➢ Nếu xí nghiệp có số lượng thiết bị sử dụng điện không giống phân xưởng thì:
Pđm (xí nghiệp) = ∑Pđm (phân xưởng1) + ∑Pđm (phân xưởng2) + … + ∑Pđm (phân xưởngn)
c. Tính phụ tải điện sinh hoạt:
- Phụ tải điện sinh hoạt tính cơng trình nhà ở, cơng trình cơng cộng, bệnh viện, ngân hàng, văn phịng, quan….Ngồi việc, tính cơng suất điện chiếu sáng cịn phải tính cơng suất thiết bị máy móc chuyên dùng (máy bơm, thang máy….).Ngồi cơng suất thiết bị điện cố định cịn tính thêm cơng suất thiết bị điện di động liên kết vào mạch điện thông qua ổ cắm điện
- Căn vào công cơng trình, phụ tải sinh hoạt tính theo phòng, hộ, phân xưởng…
- Tính tổng cơng suất đặt: ∑Pđm
- Căn vào ∑Pđm, hệ số cần dùng (Kc) hệ số đồng thời (Ks) Có thể tra hệ số Kc Ks
theo bảng phụ lục (1.1/261); (1.2/261); (1.3/262); (1.4/262)
- Khi phụ tải chung nguồn cung cấp hệ số nhu cầu Kc giống
- Tính cơng suất tính tốn: Pttốn⇒ Sttốn ⇒ Chọn cơng suất nguồn cho cơng trình
❖ Note: Máy tính: Pmáy tính = 0,3(KW)
(7)Thiết Kế Điện Cơng Trình
48 Ví dụ 1: Tính phụ tải tính tốn chung cư gồm 10 tầng với 50 hộ, phụ tải hộ sau: đèn huỳnh quang (1,2m-2);(40W-220V), biết công suất chấn lưu đèn huỳnh quang 15(W), quạt trần (80W-220V), máy tính, 12 ổ cắm điện, máy lạnh: (1,5Hp -220V) Ngoài ra, thiết bị dùng chung bơm nước, bơm có (6Hp – 380V), thang máy (12KW – 380V) G/s chung cư có cosφ = 0,9
Giải:
a. Tính cơng suất điện định mức hộ:
STT Tên gọi Số
lượng
Công suất (KW)
Công suất tổng loại thiết bị (KW)
1 Đèn huỳnh quang (1,2m-2); (40W-220V)
5 2(0,04+0,015) = 0,11
5 * 0,11 = 0,55
2 Quạt trần 0,08 * 0,08 = 0,16 Máy tính 0,3 * 0,3 = 0,6 Ổ cắm 12 12 * = 12 Máy lạnh 1,5 * 0,735 =
1,1025
2 * 1,1025 = 2,205
∑Pđm = 0,55 + 0,16 + 0,6 + 12 + 2,205 = 15,515(KW)
b. Tính cơng suất điện định mức thiết bị điện dùng chung:
STT Tên gọi Số
lượng
Công suất (KW)
Công suất tổng loại thiết bị (KW)
1 Máy bơm nước * 0,735 = 4,41
2 * 3,675 = 8,82
2 Thang máy 12 * 12 = 24
∑Pđm = 8,82 + 24 = 32,82 (KW)
c. Tính cơng suất điện cho tồn chung cư 10 tầng có 50 hộ với thiết bị sử dụng điện giống nhau:
- Tra bảng phụ lục (1.1/261), ta có Kc = 0,9 cho chung cư
- Tra bảng phụ lục (1.3/262), ta có Ks = Kđt = 0,4 cho 50 hộ
- Tra bảng phụ lục (1.4/262), ta có Ks = Kđt = 0,75 với thang máy
- Tra bảng phụ lục (1.4/262), ta có Ks = Kđt = 0,5 với động khác
∑Pttchung cư = Kc (∑Ks Pđm) Kc
∑Pttchung cư = 0,9 [ (0,4 * 50 * 15,515) + (0,75 * 24) + (0,5 * 8,82) ]
= 0,9[ 310,3 + 18 + 4,41] = 299.439 (KW)
d. Tính cơng suất biểu kiến với phụ tải cosφ:
Stt = ∑𝑃𝑡𝑡𝑖
𝑐𝑜𝑠𝜑 = 299,439
0,9 = 332,71 (KVA)
Kết luận: Chọn MBA có cơng suất Sđm = 350 (KVA)