Nhà máy sản xuất gạch men được xây dựng ở một địa hình tương đối bằng phẳng với diện tích 3 ha cách trung tâm thị xã Thủ Dầu Một khoảng 5 – 6 km. Môi trường xung quanh nhà máy trong sạch ít bụi bặm, không ẩm và không có khí ăn mòn. Nhiệt độ môi trường xung quanh nhà máy là nhiệt độ trung bình ở khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28 – 380C, nhà máy có quy mô sản xuất vừa phải, khi mất điện không gây thiệt hại đến tính mạng của con người mà chỉ gây thiệt hại về kinh tế, nên thuộc hộ tiêu thụ điện loại 2. Mặt bằng nhà máy cho ở H.1 .1. Nhà máy có các phân xưởng được bố trí khá đồng đều và kế sát nhau. Ngoài ra nhà máy còn có khu túc xá và văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất, nhà máy được thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy được thiết kế dây chuyền sản xuất với công nghệ của Italia, làm việc liên tục ba ca trong một ngày và thời gian làm việc nhiều nhất trong năm là TMax = 7000h. Sản phẩm gạch được sản xuất trong một ngày (24h) với sản lượng từ 7 8 ngàn mét vuông gạch, gồm hai loại : lát nền và ốp tường. Do sản xuất trên dây chuyền máy móc, thiết bị tự động nên số lượng công nhân của nhà máy (kể cả nhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người. Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km với công suất hệ thống bằng vô cùng (SHT = ) và điện áp thanh cái hạ áp trạm khu vực là U = 15KV.
Trang CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR I GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY : Nhà máy sản xuất gạch men xây dựng địa hình tương đối phẳng với diện tích cách trung tâm thị xã Thủ Dầu Một khoảng – km Môi trường xung quanh nhà máy bụi bặm, khơng ẩm khơng có khí ăn mịn Nhiệt độ mơi trường xung quanh nhà máy nhiệt độ trung bình khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28 – 380C, nhà máy có quy mơ sản xuất vừa phải, điện khơng gây thiệt hại đến tính mạng người mà gây thiệt hại kinh tế, nên thuộc hộ tiêu thụ điện loại Mặt nhà máy cho H.1 Nhà máy có phân xưởng bố trí đồng kế sát Ngồi nhà máy cịn có khu túc xá văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất, nhà máy thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy thiết kế dây chuyền sản xuất với công nghệ Italia, làm việc liên tục ba ca ngày thời gian làm việc nhiều năm TMax = 7000h Sản phẩm gạch sản xuất ngày (24h) với sản lượng từ ÷ ngàn mét vng gạch, gồm hai loại : lát ốp tường Do sản xuất dây chuyền máy móc, thiết bị tự động nên số lượng công nhân nhà máy (kể nhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km với công suất hệ thống vô (SHT = ∞) điện áp hạ áp trạm khu vực U = 15KV Quy trình cơng nghệ sản xuất gạch men gồm cơng đoạn sau, mô tả tổng quát sơ đồ khối hình 1.2 Nghiền Nguyên liệu Thành phẩm Sấy phun Nung Tráng men Định hình Hình 1.2 Sơ đồ khối cơng đoạn sản xuất gạch men + Công đoạn : Nghiền nguyên liệu Nguyên liệu làm gạch men gồm đất, cát, đá, hóa chất Tất đưa vào khâu nghiền nguyên liệu Sau nghiền xong hỗn hợp đưa xuống hầm chứa có qua phận lọc Hỗn hợp nằm hầm chứa để tránh đông đặc nhờ động có gắn trục cánh quạt hầm quay để trộn + Công đoạn : Sấy nguyên liệu Trang Hỗn hợp từ hầm chứa đưa qua phận sấy phun lò sấy Ở hỗn hợp từ dạng lỏng sấy để trở thành dạng bột, sau bột đưa vào bồn chứa + Cơng đoạn : Định hình Bột từ bồn chứa đưa băng tải có gầu xúc đến bồn máy dập Tại bột đưa xuống khuôn in máy dập thành khối tạo hình gạch + Công đoạn : Tráng men Gạch từ công đoạn định hình qua lị sấy đưa qua phận tráng men, in màu Xong công đoạn gạch đưa vào xe chứa + Cơng đồn : Nung gạch Gạch tráng men từ xe chứa đưa vào phận lò nung làm cho gạch chín sau thời gian (khoảng 45 phút) gạch đưa phận KCS đóng thùng thành phẩm II ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI XÍ NGHIỆP Phụ tải xí nghiệp chủ yếu động điện có cơng suất lớn, nhỏ, trung bình, đèn chiếu sáng, thời gian sản xuất xí nghiệp ngày ca Nhà máy điện gây hàng loạt phế phẩm ( phận lị nung) gây lãng phí sức lao động nhiều phận, ngừng cung cấp điện khơng gây nguy hại đến tính mạng người bị hư hỏng thiết bị, nhà máy sử dụng hầu hết động điện ba pha roto lồng sóc, điện áp định mức 380V, tần số 50Hz Động có cơng suất lớn xí nghiệp 150KW, khơng có động sử dụng điện cao áp Theo phân tích xếp nhà máy sản xuất gạch men vào hộ tiêu thụ điện loại II III ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải điện đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ thiết bị riêng lẻ hộ tiêu thụ điện + Thiết bị riêng lẻ động điện, lò điện, đèn điện + Hộ tiêu thụ điện tập hợp thiết bị điện phân xưởng hay xí nghiệp Khi thiết vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cần ý ba đại lượng phụ tải : công suất tác dụng, công suất phản kháng dòng điện Sự thay đổi phụ tải theo thời gian quan sát nhờ dụng cụ đo dụng cụ tự ghi Có thể phân loại đồ thị phụ tải điện sau : * Phân loại theo đại lượng đo : - Đồ thị phụ tải tác dụng P (T) - Đồ thị phụ tải phản kháng Q(T) - Đồ thị phụ tải theo dòng điện I (T) Trang * Phân loại theo thời gian khảo sát - Đồ thị phụ tải hàng ngày - Đồ thị phụ tải hàng tháng - Đồ thị phụ tải hàng năm Ở xét đồ thị phụ tải tác dụng hàng ngày theo số liệu thực tế vận hành nhà máy Đồ thị phụ tải điện hàng ngày : p Là đồ thị phụ tải điện ngày đêm 24 Trong thực tế vận hành dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải, hay nhân viên vận hành ghi lại giá trị phụ tải sau khoảng thời gian định Để thuận tiện tính tốn đồ thị phụ tải vẽ theo hình bậc thang, chiều cao bậc thang lấy theo giá trị trung bình phụ tải thời gian xét Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày xí nghiệp biết tình trạng làm việc thiết bị, từ xếp quy trình vận hành hợp lý để đảm bảo đồ thị tương đối phẳng Đồ thị phụ tải tác dụng nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR cho hình vẽ 1.3 IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Bảng số liệu phụ tải xí nghiệp : (Bảng 1.4.1) Số lượng máy phân xưởng sản xuất gạch men (Bảng 1.4.1.a) Số lượng máy phân xưởng sản xuất phân chia theo nhóm (Bảng 1.4.1b) Trang BẢNG SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR BẢNG 1.4.1.a ST T Tên thiết bị Số Công lượng suất P(KW) η Uđm(V) Iđm (A) cosϕ Ghi Máy lớn phân xưởng sản xuất có cơng suất 150K W Máy nghiền 150 0,85 220/380V 255 0,86 Băng tải 5.5 0,9 // 11 0,72 Máy dập 45 0,85 // 79 0,78 Quạt gió 10 0,8 // 20 0,8 Động kéo dây chuyền 30 0.75 0,87 // 1,8 0,75 Động kéo rulô 20 1.5 0,87 // 3,4 0,76 Máy hút bụi 75 0,85 // 125 0,87 Máy khuấy bùn 5.5 0,9 // 11 0,75 Máy nén khí 0,8 // 0,78 10 Động kéo xe chứa 7.5 0,87 // 15 0,83 11 Bơm áp lực 15 0,85 // 28 0,82 12 Bơm nước 0,87 // 6,5 0,76 13 Máy đóng gói 1.5 0,86 // 3,4 0,8 // TC 96 1079 Trang SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG PHÂN CHIA THEO NHÓM BẢNG 1.4.1.b Tên nhóm máy Tên máy Cơng suất định mức (KW) (1) (2) (3) (4) (5) Máy nghiền 1A 150 255 Máy nghiền 1B 150 255 Máy nghiền 1C 150 255 Máy nghiền 1D 150 255 Băng tải 2A 5,5 11 Băng tải 2B 5,5 11 Băng tải 2C 5,5 11 Băng tải 2D 5,5 11 Máy khuấy bùn 3A 5,5 11 Máy khuấy bùn 3B 5,5 11 Máy khuấy bùn 3C 5,5 11 Quạt gió 4A 10 20 Bơm áp lực 5A 15 28 Bơm áp lực 5B 15 11 Máy khuấy bùn 3D 5,5 11 Máy khuấy bùn 3E 5,5 11 Băng tải 2E 5,5 11 Băng tải 2F 5,5 11 Băng tải 2G 5,5 11 Băng tải 2H 5,5 11 (3) (4) (5) Máy dập 6A 45 79 Máy dập 6B 45 79 Máy dập 6C 45 79 (1) (2) Dòng điện Ký hiệu định mức mặt (A) Ghi (6) (6) Trang 6 Máy hút bụi 7A 75 125 Bơm nước 8A 6,5 Bơm nước 8B 6,5 Bơm nước 8C 6,5 Bơm nước 8D 6,5 Bơm nước 8E 6,5 Bơm nước 8F 6,5 Máy nén khí 9A Máy nén khí 9B Máy nén khí 9C Máy nén khí 9D Máy nén khí 9E Máy nén khí 9F Động kéo xe chứa 10A 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10B 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10C 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10D 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10E 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10F 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10H 7,5 15 10 Máy đóng gói 11 A 1,5 3,4 11 Máy đóng gói 11 B 1,5 3,4 11 30 động kéo dây chuyền 30 x 0,75 30 x 1,8 12 20 động kéo rulô 20 x 1,5 20 x 3,4 13 CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN I KHÁI QUÁT Dựa vào số liệu phụ tải xí nghiệp sản xuất gạch men thu thập được, thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp Việc thiết kế lại mạng điện nhằm mục đích : + Nâng cao chất lượng, giảm tổn thất điện + Phí tổn kinh tế hàng năm nhỏ Trang + An toàn vận hành, thuận tiện bảo trì sửa chữa + Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao II 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 hoàn 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 không thật xác, cịn muốn xác cao phải tính toán lại phức tạp Do tùy theo giai đoạn thiết kế thi công yêu 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 - Nếu hộ tiêu thụ sản xuất năm M sản phẩm, sản phẩm để thành phẩm cần W0 điện Nhu cầu dùng điện hộ tiêu thụ : Tổng điện A = W0.M Đơn vị KWh Trong : W0 : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Đơn vị : KWh/1 đơn vị sản phẩm M: Số lượng sản phẩm Suy phụ tải tính tốn : A W0.M Ptt = T = (KW) Tlvmax lvmax 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 : Ptt = P0.F Trong : P0 : F: Suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất mét vng, đơn vị (KW/m2) Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m2) Phương pháp phù hợp với phân xưởng có mật độ máy móc phân bố có sai số : Trang • Quy trình cơng nghệ • Mặt sản xuất Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu n Ptt = Knc ∑ Pđi, KW i =1 Pđm Mà Pđ = η Trong : Pđi : Cơng suất đặt thứ i, (KW) Pđm : Công suất định mức, (KW) η : Hiệu suất Knc : Hệ số nhu cầu nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra cẩm nang tra cứu Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (Kmax) cơng suất trung bình Ptb (phương pháp số thiết bị hiệu qủa) 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 công suất khác nhau) n Ptt = Kmax Ksd ∑ Pđmi, KW i =1 Trong + Kmax : Hệ số cực đại công suất tác dụng xác định theo đường cong Kmax = f(hq,Ksd) nhq : Số thiết bị hiệu tính biểu thức : nhq = nhq*.n với nhq* = f(n*,p*), tra bảng n : Tổng số thiết bị + Ksd : Hệ số sử dụng, lấy từ đồ thị phụ tải, tính biểu thức : P1t1 + P2t2 + + Pntn Pđm(t1 + t2 + + tn) P1 : công suất thiết bị khoảng thời gian t1, KW Ksd = Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị khoảng thời gian xem xét Trang III TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA Khái quát phương án cung cấp điện * Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm : - Chọn cấp điện áp - Nguồn điện - Sơ đồ nối dây - Phương thức vận hành Muốn thực đắn hợp lý nhất, ta phải thu thập phân tích đầy đủ số liệu ban đầu, số liệu nhu cầu điện quan trọng nhất; Đồng thời sau phải tiến hành so sánh phương án đề phương diện kinh tế kỹ thuật * Phương án điện chọn xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau : - Đảm bảo chất lượng điện - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải - Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp sửa chữa * Đối với thiết bị xí nghiệp có cơng suất lớn, nhỏ, trung bình khác nhau, nên ta chọn phương pháp cung cấp điện có sơ đồ dạng hỗn hợp (gồm sơ đồ hình tia sơ đồ phân nhánh), cho phù hợp với đặc điểm công nghệ xí nghiệp - Sơ đồ hình tia : Đơn giản độ tin cậy cao dễ dàng vận hành, bảo quản sửa chữa - Sơ đồ phân nhánh : Độ tin cậy sơ đồ hình tia, tiền đầu tư cao tổn thất điện áp cao Với thiết bị có cơng suất nhỏ ta dùng sơ đồ phân nhánh, cịn thiết bị có cơng suất lớn trung bình dùng sơ đồ hình tia * Phương án sơ đồ nối dây : Sơ đồ nối dây hay phương án nối dây cấu trúc chắp nối nguồn điện tải tiêu thụ Phương án phải rõ ràng linh động nhu cầu dùng điện hộ loại 2, quy trình cơng nghệ sản xuất nhà máy có sử dụng nguồn dự phịng máy phát Diezen, chuyển đổi nguồn dự phòng tay Xác định phương án nối dây cho phân xưởng yếu tố cần thiết Trang 10 Chọn phương án dây mạng từ tủ phân phối đến tủ động lực thiết bị, số trường hợp phải đặt dây dẫn ống cách điện ngầm đến thiết bị điện Lựa chọn máy biến áp Việc lựa chọn số lượng công suất máy biến áp sở kỹ thuật kinh tế cho trạm giảm áp trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp hợp lý Số lượng máy biến áp trạm giảm áp trạm biến áp phân xưởng không nên hai máy biến áp Về kinh tế, trạm hai máy biến áp thường hợp lý trạm máy trạm có nhiều máy biến áp - Chọn cơng suất máy biến áp : hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, cơng suất máy biến áp điện lực điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo cung cấp điện cho tất thiết bị tiêu thị điện hộ dùng điện IV TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH Chi phí vận hành hàng năm hệ thống cung cấp điện xí nghiệp bao gồm : Cvh = C∆A + Ccn+ Cbq + Ckh + Cmđ + Cphụ, (đồng) Trong : C∆A = ∆A.β : tổn thất điện Với ∆A : Tổn thất điện hàng năm, KWh β : Giá KWh, đồng/KWh Ccn : chi phí lương cán công nhân vận hành hệ thống cung cấp điện Cbq : chi phí tu sửa bảo quản Ckh : chi phí khấu hao Cmđ : Chi phí tổn thất kinh tế điện chi phí kể đến so sánh phương án có độ tin cậy cung cấp điện Cphụ : chi phí phú khác làm mát, sưởi ấm Từ công thức ta thấy : Trong thành phần chi phí vận hành hàng năm chi phí tổn thất điện chiếm vị trí quan trọng chi phí chung Chi phí điện sinh máy biến áp đường dây thời gian vận hành máy biến áp Tổn thất điện đường dây : Trang 45 CHƯƠNG VII : BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG I KHÁI QUÁT : Điện năng lượng chủ yếu xí nghiệp, xí nghiệp trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện công suất tác dụng (P) lẫn công suất phản kháng (Q) Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng : Động điện không đồng bộ, máy biến áp, đừng dây không thiết bị khác Tùy thuộc vào đặc tính thiết bị điện, xí nghiệp tiêu thụ lượng điện khoảng 70% tổng số điện sản xuất Vì việc thực biện pháp tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng, khơng có lợi cho thân xí nghiệp mà cịn có lợi chung cho kinh tế quốc dân Truyền tải lượng lớn công suất phản kháng qua dây dẫn máy biến áp khơng có lợi nguyên nhân chủ yếu sau : + Làm tổn thất thêm công suất tác dụng điện tất phần tử hệ thống cung cấp điện cho tải công suất phản kháng + Làm tổn thất thêm điện áp Với nguyên nhân trên, để có lợi kinh tế lẫn kỹ thuật, lưới điện cần đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ giảm lượng cơng suất phản kháng nhận từ hệ thống Khi có bù cơng suất cơng suất phản kháng hệ số cơng suất cosϕ nâng cao Hệ số công suất cosϕ nâng cao đưa đến hiệu sau : + Giảm tổn thất công suất mạng điện Tổn thất cơng suất đường dây tính sau : P +Q2 P2 Q2 Δ P= R = R + R U2 U U Δ P =Δ P(P) +Δ P(Q) Trong : R : Điện trở phần tử gây tổn thất, Ω ∆ P : Tổn thất công suất tác dụng, KW P,Q : Công suất tác dụng, công suất phản kháng truyền qua R Giảm lượng Q truyền tải đường dây ta giảm thành phần tổn thất công suất ∆P(Q) Q gây + Giảm tổn thất điện áp mạng điện : P.R +QX PR QX = + U U U Δ U =Δ U (P ) +Δ U (Q) Δ U= Trang 46 Giảm lượng Q truyền tải đường dây ta giảm thành phần ∆U(Q) Q gây + Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp I= P +Q2 3.U Với I =const, giảm Q khả truyền tải cơng suất tác dụng P tăng lên + Giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả phát điện nhà máy phát điện II CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSϕ Các biện pháp nâng hệ số công suất cosϕ tự nhiên : - Thay đổi cải tiến quy trình cơng nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ hợp lý - Thay động không đồng làm việc non tải động có công suất nhỏ - Giảm điện áp động làm việc non tải - Hạn chế động chạy không tải - Dùng động không đồng thay động không đồng - Nâng cao chất lượng sửa chữa động - Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos ϕ Để bù công suất phản kháng tiêu thụ xí nghiệp dùng máy bù đồng bộ, tụ điện động điện đồng Thiết bị bù phải chọn sở tính tốn so sánh kỹ thuật, kinh tế Mỗi thiết bị có ưu nhược điểm riêng Hình thức đặt thiết bù gồm có : Bù riêng, bù nhóm, bù tập trung + Bù riêng : thiết bị bù nối trực tiếp với thiết bị cần bù Hình thức bù có nhược điểm lớn khơng sử dụng tốt tụ điện, cắt điện cho thiết bị điện cắt ln thiết bị bù + Bù nhóm : Nối thiết bị bù vào tủ phân phối nhóm phân xưởng xí nghiệp Trang 47 + Bù tập trung : Thiết bị bù nối vào cao áp hạ áp trạm biến áp phân xưởng III BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNGCHO XÍ NGHIỆP Chọn thiết bị vị trí bù : Do xí nghiệp có cơng suất tiêu thụ điện vào loại trung bình, khơng địi hỏi dung lượng bù lớn lắm, thông thường dung lượng bù nhỏ 5000KVAR người ta dùng tụ điện Do đặc điểm thiết bị quy trình cơng nghệ xí nghiệp có vài động khơng đồng có cơng suất lớn Cho nên ta phối hợp đặt tập trung phía hạ áp máy biến áp bù theo nhóm tủ động lực phân xưởng Xác định dung lượng bù : Khi ta nâng hệ thống số cosϕ1 có hệ số cosϕ2 Với P1 = 3UI1.cosϕ1 (1) P2 = 3UI2.cosϕ2 (2) P1 = P2 = const I1 = I2 = cosϕ1 cosϕ2 Công suất phản kháng : Vậy (3) Q1 = 3.UI1.Sinϕ1 (4) Q2 = 3.UI2.sinϕ2 (5) Thay (3) vào (5) ta : cosϕ1 Q2 = 3.UI2 cosϕ sinϕ2 (6) Dùng dung lượng bù để nâng cao từ cosϕ1 đến cosϕ2 Qbù : Qbù = P(tgϕ1 = tgϕ2).α, (KVAR) Trong : (*) P : Phụ tải tính tốn phân xưởng hay nhóm tính KW ϕ1 : Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình (cosϕ2) trước bù ϕ2 : Góc ứng với hế số công suất (cosϕ1) muốn đạt sau bù α = 0,9÷ : Hệ số xét tới khả nâng cao cosϕ phương pháp khơng địi hỏi thiết bị bù chọn α = Trang 48 Cosϕ2 : Thường lấy hệ số công suất quan quản lý hệ thống điện quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt được, thường nằm khoảng 0,8 ÷ 0,95 Ở ta lấy cosϕ2 = 0,95 hay tgϕ2 = 0,33 Hệ số cơng suất trung bình nhóm thiết bị tính theo cơng thức : ∑Pi.cosϕi ∑Pi Xác định hệ thống bù công suất phản kháng cho phân xưởng sản xuất gạch men SHIJAR Cosϕtb = * Bù tập trung phía hạ áp máy biến áp Phân xưởng có hệ số cơng suất cosϕ1 = 0,79 hay tgϕ1 = 0,77, nâng hệ số công suất lên đến cosϕ2 = 0,95 hay tgϕ2 = 0,33 + Dung lượng cần bù : QbùPX = Pttpx.(tgϕ1 - tgϕ2).α Chọn α = 1, tính : Qbùpx = 1014,74 (0,77 – 0,33).1 = 446,49 (KVAR) Qbùpx = 446,49 (KVAR) Chọn thiết bị bù tụ điện + Dung lượng tụ bù tính theo cơng thức : (*)Công thức (12 – 9) Trang 453 – CCĐ – TG Nguyễn Xuân Phú Qtd = 2πf.U2.C = 0,314.U2.C, KVAR (*) Trong : U : Điện áp đặt lên cực tụ điện, KV C : Điện dung tụ điện, µF Suy : Q bù 446,49 = =9847 ,25μ F 0,314.U 0,314.0,382 C buø=9847 ,25μ F C buø= Xác định dung lượng bù cho nhóm tủ động lực phân xưởng Tương tự cách tính dựa vào thơng số bảng 3.1, tính : Nhóm : Dung lượng cần bù : Trang 49 Qbù1 = 582,3 (0,62 – 0,33) = 168,87 (KVAR) Dung lượng tụ bù : 168,87 = 3724,39 (µF) 0,314.0,382 + Nhóm : Tương tự cách tính ta kết nhóm cịn lại bảng 7-1 C= Bảng – Vị trí bù nhóm Ptt(KW) Cosϕtb Qbù(KVAR) C(µF) 582,3 0,85 168,87 3724,39 63,66 0,78 29,92 659,87 191,52 0,78 90 1984,93 35,95 0,77 17,98 396,55 54,43 0,82 20,14 444,18 43,86 0,76 23,25 512,68 Ghi (*)Công thức (12-15) Sách CCĐ trang 461- TG Nguyễn Xuân Phú Điều chỉnh dung lượng bù : - Điều chỉnh dung lượng bù tụ điện thực tay tự động + Điều chỉnh tự động dung lượng bù tụ điện thường đặt trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn Có bốn cách điều chỉnh dung lượng bù tự động : Điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian, theo dòng điện phụ tải theo hướng công suất phản kháng Điều chỉnh dung lượng bù theo điện áp thời gian thường dùng ~ - Việc điều chỉnh thực rơle (sử dụng phần tử có tiếp điểm), mạch 0,4KV điện tử (sử dụng phần tử không tiếp điểm) CDvăn, đưa phương pháp điều chỉnh dung lượng bù Trong phạm vi luận theo nguyên tắc điện áp thực MCbằng rơle Sơ đồ nối dây tụ điện trình bày : BI BU Trang 50 Tụ điện điện áp cao loại pha nên chúng nối lại với thành hình tam giác, pha có cầu chì bảo vệ riêng, cầu chì pha bị đứt, tụ điện hai pha lại tiếp làm việc Để đo lường bảo vệ người ta đặt máy biến dòng BI máy biến điện áp BU Máy biến điện áp việc đo lường bảo vệ nói cịn dùng làm điện trở phóng điện cho tụ cắt khỏi mạng Vì BU nối vào phía thiết bị đóng cắt đầu cực nhóm tụ điện Điện trở phóng điện tính theo cơng thức : Rpt = 15.106 U pha , Ω (*) Công thức (12-16 ) –Sách CCĐ, tr 465 Q Trong : Q : Dung lượng tụ điện, KVA Upha : Điện áp pha mạng, KV - Điện trở phóng điện tụ điện phải thỏa mãn hai yêu cầu sau : + Giảm nhanh điện áp dư tụ để đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp tụ phải giảm xuống 65V + Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất cơng suất tác dụng điện trở phóng điện so với dung lượng tụ điện không vượt giá trị số 1W/KVAR Để sẵn sàng làm việc sau tụ điện cắt khỏi mạng, điện trở ~ 380 – 660 V phóng điện phải nối phía thiết bị đóng, cắt đầu cực nhóm tụ ~ 380 – 660V ~ 380 – 660V điện CD CD CD * Vận hành tụ điện : BI BI CC Sử dụng thiết bị đóng cắt bảo vệ cầu dao cầu chì; aptomat cơng tắc tơ cầu chì để đóng cắt tụCB điện với mạng K BI Tụ điện phải đặt nơi khơ ráo, bụi bặm, khơng dễ nổ, dễ cháy khơng có khí ăn mịn Trang 51 Khi vận hành tụ điện phải đảm bảo điều kiện sau : + Điều kiện nhiệt : Phải giữ cho nhiệt độ khơng khí xung quanh tụ điện khơng vượt q + 350C + Điều kiện điện áp : phải giữ điện áp cực tụ điện không vượt 110% điện áp định mức Khi điện áp mạng vượt q giới hạn cho phép nói phải cắt tụ điện khỏi mạng Trong lúc vận hành thấy tụ điện bị phình phải cắt khỏi mạng, tượng cố nguy hiểm, tụ bị nổ Trang 52 CHƯƠNG VIII : CHỐNG SÉT – NỐI ĐẤT I CHỐNG SÉT : 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 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, phịng chống sét cho cơng trình cần thiết Lựa chọn giải pháp phịng chống sét cho 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 phịng chống sét chủ động tích cực Tuy nhiên tầm quan trọng xí nghiệp khơng cao nên ta chọn giải pháp chống sét theo tập quán kinh điển Franklin Tức dùng hay nhiều kim thu sét gắn b mái tơn tịa nhà hay cơng trình Khoảng khơng gian gần cột thu lơi mà vật bảo vệ đặt đó, có khả bị sét đánh gọi4là vùng hay phạm vi bảo vệ cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lôi phụ thuộc vào chiều cao thu lôi chống sét số chống sét lượng sử dụng hệ thống a bxa bxb Sau trình bày phương pháp xác định phạm vi bảo vệ bốn cột thu lôi : h Rx h=h- a hx b Trang 53 Phạm vi bảo vệ bốn cột thu lôi : hx : Chiều cao đối tượng bảo vệ : Chiều cao hiệu dụng cột thu lôi = h – hx Rx : Trị số bán kính bảo vệ Rx = P : Hệ số, với h ≤ 30m P= h > 30 m P = 1,6.ha.P h (1+ x ) h 5,5 Vh bx : Bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx a,b : Khoảng cách cột D = a2 +b2 7h _ a bx =2R x ( a ) 14ha _ a D : Khoảng cách xa hai cột thu lôi * Kiểm tra điều kiện bảo vệ an tồn cho tồn diện tích cần bảo vệ D ≤ 8.(h – hx) với h ≤ 30, D ≤ 8.(h – hx).P với h> 30m Trang 54 Thiết kế chống sét cho xí nghiệp : Phạm vi cần bảo vệ cho xí nghiệp phân thành vùng với kích thước biểu diễn hình sau : 22,5 22,5 Với diện tích phân xưởng làm phần nên ta tính tốn vùng cịn vùng khác giống Trước tiên ta chọn chiều cao hiệu dụng cột thu lơi h a = 3m, sử dụng cho tồn xí nghiệp a Tính tốn cho vùng đặt cột thu lơi hình vẽ Cao : hx = 9m Ngang : a = 11,25m Dài : b = 20m Dự kiến dùng cột thu lôi bố trí vị trí hình vẽ, vùng cần bảo vệ chia làm hai phần với kích thước sau : hx = 9m = 2m a = 11,25m b = 10 m h = 11m Kiểm tra : Vật có độ cao hx nằm phân xưởng bảo vệ thỏa mãn điều kiện : D = a + b ≤ 8(h _ hx ) (11,25) + ( 20) ≤ 8(11 _ 9) 126,56 +400 ≤ 8.2 15,05 ≤ 16 Trang 55 Vậy : với chiều cao = m cách bố trí thỏa mãn bảo vệ cho tồn phần diện tích cần bảo vệ - Tính tốn phạm vi cần bảo vệ : Áp dụng công thức : 1,6.ha P 1,6.2.1 = =1,76(m) hx (1+ ) 1+ 11 h 7h _ a 7.2_ 11,25 bxa =2.R x a =1.1,76 =0,58(m) 14ha _ a 14.2_ 11,25 Rx = bxb =2.R x 7ha _ a 7.2_ 10 =2.1,76 =0,22(m) 14ha _ a 14.2_ 10 Thiết kế hệ thống nối đất chống sét - Tính tốn thiết bị nối đất chủ yếu tính tốn điện cực nối đất, cịn dây dẫn nối đất chọn cho bảo đảm độ bền học độ bền ăn mòn theo qui phạm trang bị điện Khơng tính tốn dây dẫn nối đất cho thiết bị có đặt phận nối đất Trong trường hợp phải tính điện trở mắc nối tiếp dây nối điện cực nối đất cho tổng điện trở chúng không vượt giá trị cho phép Hệ thống nối đất chống sét làm điện cực đứng ngang, theo quy phạm an toàn, điện trở nối đất hệ thống nối đất chống sét phải thảo mãn yêu cầu : + Điện trở nối đất ≤ 1Ω + Hệ thống nối đất chống sét cho thiết bị hai hệ thống hồn tồn độc lập Để tính tốn thiết kế hệ thống nối đất chống sét cho xí nghiệp cách thuận tiện, ta sử dụng điện cực đứng ngang có loại với hệ thống nối đất cho thiết bị Để tính sơ ta lấy điện trở suất đo nơi tiếp đất : đo = 0,4.104 (Ωcm) Ước đoán sơ dùng 50 điện cực thẳng đứng đóng độ sâu cách đất 0,8m, dùng thép góc L 60 x 60 x dài 2,5m Điện trở khuếch tán cột thẳng đứng : R1đ = Trong : 0,366 2l 4.t+ l ρ tt(lg + lg ) l d 4t_l l : Chiều dài cột , m (l= 2,5m) l 2,5 t =0,8+ =0,8+ =2,05(m) 2 Trang 56 d = 0,95.b = 0,95.0,06 = 0,057 : Đường kính đẳng trị với b : bề rộng cạnh thép góc tt = K (*) đo đất Với K : Hệ số hiệu chỉnh tăng cao (Hệ số trang bảng 10 – 1, trang 384 CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) Kđ = 1,5 Kng = 2,0 tt = 1,5.0,4.102 = 0,6.102 (Ωm) Vậy 0,366 2.2,5 4.2,05+ 2,5 0,6.10 (lg + lg ) = 18,27( Ω) 2,5 0,057 4.2,05_2,5 Điện trở khuyếch tán n = 50 cọc có xét đến ảnh hưởng màng che tính R1đ = theo : (**) R1đ , n.η đ (*) Cơng thức (10 – 9) trang 384 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú Rñ = (**) Công thức (10 – 12) trang 386 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú Trong : R1đ : Điện trở cọc hay điện cực thẳng đứng ηđ : Hệ số sử dụng điện cực thẳng đứng (ηđ = 0,56) (Hệ số tra bảng 10 – Sách CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) N : Số cọc : R 1ñ 18,27 =0,65(Ω ) n.η đ 50.0,56 Thanh nối dùng thép trịn có đường kính 6mm có : l = 50.5 = 250m Vậy : Rñ = = b = 2.d = 2.0,006 = 0,012(m) t = 0,8m Điện trở khuyếch tán nối nằm ngang chưa xét đến ảnh hưởng màng che 0,366 2.l ttng.lg l b.t 0,366 2.(250)2 R'ng = 0,8.102.lg =0,83Ω 250 0,012.0,8 R'ng 0,83 R ng = = =2,96(Ω ) η ng 0,28 R'ng = Trang 57 (với ηng=0,28 : tra bảng 10 – trang 387 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) Điện trở nối đất nhân tạo : R nt = R ñ R ng R ñ + R ng = 0,65,2,96 = 0,53 < 1( Ω ) 0,65+ 2,96 Vậy : Với khoảng cách bố trí thỏa mãn đạt yêu cầu kinh tế, kỹ thuật an toàn * Kết luận : - Với cách bố trí cột thu lôi điện cực nối đất trên, thỏa mãn yêu cầu chống sét cho xí nghiệp - Các cột thu lôi nối kết với nối với hệ thống nối đất chống sét xí nghiệp Sơ đồ nối đất chống sét Thép góc Ống thép nối a = 5m a = 5m 0,8 t a = 5m l II THIẾT KẾ NỐI ĐẤT : Máy móc thiết bị sau nhiều năm sử dụng chất cách điện bị lão hóa bị rị rỉ điện ngồi, người vận hành khơng tn theo quy luật an tồn nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện giật, sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện làm hư hỏng thiết bị điện mà gây nguy hiểm cho người vận Trang 58 hành Do hệ thống cung cấp điện thiết phải có biện pháp an tồn có hiểu tương đối đơn giản thực việc nối đất cho thiết bị điện thiết bị chống sét Trang bị điện nối đất bao gồm điện cực dây dẫn nối đất Chọn hình thức bảo vệ cho xí nghiệp : Để đề phịng điện rị phận bình thường khơng mang điện, biện pháp chủ yếu thực nối đất vỏ kim loại theo hình thức : - Bảo vệ dây trung tính mục đích dây dẫn trung tính nguồn (máy phát hay máy biến áp) vỏ thiết bị điện bảo vệ phải tính tốn cho dịng điện cố phải vượt q ba lần dịng điện định mức cầu chì nóng chảy gần hết - Nốt đất bảo vệ mục đích để giảm điện áp so với đất đến giá trị an toàn cho người phận kim loại bình thường khơng mang điện cách điện bị hỏng có điện rị Tính tốn trang bị nối đất : Thực tế xí nghiệp khơng cần nối đất lặp lại cuối đường dây 380/220V (Do chiều dài dây nhỏ 100m) mà nối đất trung tính trạm biến áp, điện trở nối đất lặp lại khơng vượt q Ω Tính tốn tương tự nối đất chống sét xí nghiệp Sơ ta lấy điện trở suất nơi tiếp đất đo = 0,4.104 (Ωcm) Dùng điện cực thẳng đứng đóng độ sâu cách mặt đất 0,8m, dùng thép góc L60 x 60 x dài l = 2,5m (Hệ số hiệu chỉnh tăng cao (K) tra bảng 10 – trang 384 sách CCĐ – Tg Nguyễn Xuân Phú) Kđ = 1,5 Kng = 2,0 Điện trở khuyếch tán cột thẳng đứng : R1đ = 0,366 ρttđ (lg l + lg 4.t + l ) l d 4t _ l Trong : ρttđ ρđo (Ω = Kđ = 1,5.0,4.10 = 0,6.10 cm ) t = 0,8 + R1đ l 2,5 = 0,8 + = 2,05(m ) 2 d = 0,95 b = 0,95 0,06 = 0,057(m ) 0,366 2.2,5 4.2,05 + 2,5 = 0,6.10 (lg + lg ) l 0,057 4.2,05 _ 2,5 = 18,27( Trang 59 R1đ Ω) Các cọc đóng thành mạch vịng cách : a = 2.l = 2.2,5 = 5m Hệ số sử dụng cọc đứng, ngang ηđ = 0,78 Tra bảng 10 – 3, trang 387 – Sách CCĐ – Tg Nguyễn Xuân Phú ηng = 0,55 Điện trở khuyếch tán cọc : R1d = R1d 18,27 = = 5,85(Ω) n.ηd 4.0,78 Thanh nối dùng thép trịn có đường kính 6mm có : l = 4.a = 4.5 = 20 (m) b =2.d = 2.0,006 = 0,012 (m) t = 0,8m Điện trở khuyếch tán nối nằm ngang chưa xét đến ảnh hưởng màng che 0,366 2.l ttng (lg ) l b.t 0,366 2.202 R'ng = 0,8.102.lg( ) =R'ng =7,2(Ω ) 20 0,012.0,8 Điện trở khuyếch tán ngang : R'ng = R ng = R'ng nη = ng 7,2 =13,1(Ω ) 0,55 Điện trở nối đất nhân tạo : R nt = R ñ R ng R ñ + R ng = 5,85.13,1 = 4( ( 5,85+ 13,1 Vậy số cọc chọn cọc phù hợp Sơ đồ bố trí điện cực nối đất Thép góc Ống thép nối t = 0,8 + l 0,8 a = 5m l=2,5m ... gian xem xét Trang III TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA Khái quát phương án cung cấp điện * Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm : - Chọn cấp điện áp - Nguồn điện - Sơ đồ nối dây - Phương... cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải - Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp sửa chữa * Đối với thiết bị xí nghiệp có cơng suất lớn, nhỏ, trung bình khác nhau, nên ta chọn phương pháp cung. .. biến áp - Chọn công suất máy biến áp : hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, cơng suất máy biến áp điện lực điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo cung cấp điện cho tất thiết bị tiêu thị điện hộ