D. Tính toán phụ tải tủ chiếu sáng
A. Chọn máy biến áp:
Máy biến áp là dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác (thông thường từ cấp điện áp cao sang cấp điện áp thấp). Nó đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cung cấp điện,do đó khi thiết kế cung cấp điện xí nghiệp,nhà máy chúng ta phải chú ý đến vị trí lắp đặt ,số lượng, dung lượng và thao tác vận hành.
Việc chọn tụ bù cũng nên thực hiện sau khi chọn máy biến áp vì như vậy việc bù công suất phản kháng cũng được lợi là giảm xuống so với việc bù trước khi chọn máy biến áp. - Vị trí:Việc chọn vị trí đặt máy biến áp phải thỏa mãn các điều kiện sau:
• Gần tâm phụ tải.
• An toàn, liên tục cung cấp điện.
• Thao tác vận hành và sửa chữa dễ dàng. • Phòng việc cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn. • Chi phí đầu tư nhỏ.
Dựa vào mặt bằng của nhà máy,ta chọn việc lắp đặt máy biến áp ngoài trời,để dễ
dàng vận hành, sửa chữa và an toàn.
- Số lượng : mỗi trạm máy biến áp nên chỉđặt một máy biến áp,chỉ sử dụng hai máy biến áp trong trường hợp:
• Một máy có công suất quá lớn. • Cần có máy làm nguồn dự phòng.
Nhưng hai máy phải có cùng chủng loại và có cùng sơđồ nối dây giống nhau.
- Dung lượng máy biến áp: Máy biến áp có công suất đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải: SMBA ≥ Sptai ; ∆AMBA nhỏ nhất.
Với diện tích mặt bằng hiện tại của nhà máy là 10.664m2 khả năng mở rộng thêm phụ tải trong tương lai là không cao. Đểđảm bảo việc lựa chọn dung lượng máy biến áp ta lấy giá trị phụ tải tính toán thực tế của nhà máy như sau:
+ Công suất biểu kiến của toàn nhà máy Stt∑ trước bù = 521.55 [KVA]
Vậy để chọn dung lượng máy biến áp ta phải dựa vào công thức tổng là: SMBA≥ Stt∑ trước bù = 521.55 [KVA]
Xuất phát từ thực tế nhà máy có nguồn phát điện dự phòng riêng.Do đó để chọn dung lượng máy biến áp ta có thể chọn phương án sau:
• Dùng 1 máy biến áp ba pha dung lượng 630 [KVA].
Thiết kế trạm biến áp có 1 máy biến áp có dung lượng 630[KVA] có dung lượng lớn hơn tổng phụ tải của nhà máy.Trong trường hợp này máy biến áp dư tải nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp.
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 45
Thông số kỹ thuật máy biến áp THIBIDI - 630 [KVA].tra bảng 8.20-Máy biến áp 3 pha hai dây quấn do VIỆT NAM chế tạo –Sách Hướng Dẫn Đồ Án Môn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện.
- Tần số : 50Hz.
- Điện áp : 22KV+2×2.5% / 0.4KW - Tổđấu dây : ∆/Y0 - 11
- Dung lượng : SdmMBA = 630 [KVA]. - Tổn hao không tải: ∆P0= 1500 [W]. - Tổn hao ngắn mạch ở 75 C : ∆PN = 7700 [W]. - Dòng điện không tải : I0 = 1.4%. - Điện áp ngắn mạch: ∆UN = 5%. - Kích thước máy: • Dài : 1900 [mm] • Rộng : 1200 [mm] • Cao: 2250 [mm] - Trọng lượng: • Dầu : 704 [kg] • Ruột máy: 1629 [kg] • Toàn bộ máy: 3011 [kg]
- Theo tiêu chuẩn: DL3-QD1545
- Giá tiền:
B. Chọn nguồn dự phòng
- Hiện nay hệ thống điện quốc gia đã được đầu tư cải thiện khá hoàn chỉnh, khả năng mất điện được hạn chế đến mức thấp và việc cắt điện sẽ được thông báo trước. Nhưng do yêu cầu đảm bảo làm việc liên tục kể cả trong trường hợp mất điện để
tránh gây thiệt hại về kinh tế,do đó việc tựđộng hóa nguồn dự phòng là cần thiết. - Tính toán chọn công suất máy phát dựa trên những điểm sau:
Các phụ tải quan trọng;
Tính toán so sánh kinh tế lắp đặt máy phát dự phòng với thiệt hại do cúp điện gây ra.
- Để không làm gián đoạn 1 số phụ tải quan trọng như chiếu sáng và các phụ tải phân xưởng sản xuất có tổng cộng công suất SttTPPC = 521.55[KVA] chúng ta cần lắp 1 máy phát dự phòng có các thông số sau:
Mã hiệu máy:VG 630 FWM
Tần số: 50 HZ
Công suất liên tục :620 [KVA] / 496[ KW]
Công suất dự phòng:677 [KVA] / 542 [KW]
Điện áp : 380 /220[V]
Số pha : 3
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 46 Tốc độ quay :1500[vph]
Trọng lượng :4900kg
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 47
CHƯƠNG IV: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
I. Khái niệm:
1. Đặt vấn đề:
- Tính chung trong toàn hệ thống điện thường có 10% đến 15% năng lượng phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối. Trong đó tổn thất điện năng trong mạng điện xí nghiệp chiếm tới 64.4% tổng sốđiện năng bị tổn thất . Sở dĩ như vậy bởi vì mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp , đường dây lại dài, phân tán đến từng phụ tải nên gây ra tổn thất điện năng lớn. Vì thế, việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm trong xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng , không những có lợi cho chính bản thân các xí nghiệp mà còn có lợi cho nền kinh tế quốc dân.
- Hệ số công suất là một chỉ tiêu đểđánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Do đó, nhà nước ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosφ . Hệ số công suất của các xí nghiệp nước ta nói chung hiện nay đang còn rất thấp vì thế chúng ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên đến 0.95.
2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ:
- Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên:
+ Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ các thiết bịđiện làm việc ở chếđộ
hợp lý nhất.
+ Thay thế các động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ.
+ Hạn chếđộng cơ chạy không tải.
+ Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
+ Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ.
II. Xác định dung lượng bù:
Dung lượng bù được tính theo công thức: Qbu = P (tgφ1 – tgφ2)
P: Phụ tải tính toán của hộ tiêu thụđiện
φ1: Góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù.
φ2: Góc ứng với hệ số công suất trung bình sau khi bù. cos φ2 thường nằm trong khoảng 0.85 – 0.95.
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 48
III. Chọn thiết bị bù: 1. Tụđiện: 1. Tụđiện:
Là loại thiết bịđiện tĩnh làm công việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó có thể gây ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng.
Ưu điểm: tổn thất công suất tác dụng bé, lắp ráp dễ dàng. Tụđược chế tạo thành đơn vị
nhỏ, vì thế có thể tùy theo sự phát triển của phụ tải mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng không phải bỏ nhiều vốn đầu tư ngay một lúc.
Khuyết điểm: nhạy cảm với sự biến động điện áp đặt lên cực tụđiện. Tụđiện cấu tạo kém chắc chắc sẽ dễ bị phá hỏng khi xảy ra ngắn mạch, khi điện áp tăng lên đến 110% Uđm thì tụ điện dễ bị chọc thủng do đó không được phép vận hành. Khi đóng tụ vào mạng sẽ có dòng điện xung còn khi cắt tụ ra khỏi mạng trên cực vẫn còn điện áp dư có thể gây ra nguy hiểm cho người vận hành.
Tụ điện được dùng rất rộng rãi nhất là trong xí nghiệp trung bình và nhỏ đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm. Thông thường dung lượng bù nhỏ hơn 500 [KVAr] thì người ta dùng tụ. Tụđược sản xuất để dùng ở cấp điện áp 6-22KV và 0.4KV
2. Máy bù đồng bộ:
Là một động cơ làm việc ở chế độ không tải. Ở chếđộ quá kích thích máy bù sản xuất ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng, còn ở chếđộ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ
công suất phản kháng của mạng.
Khuyết điểm: Lắp ráp, bảo quản và vận hành khó, thường được chế tạo với công suất lớn nên dùng những nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn.
3. Động cơ không đồng bộ, rô tơ dây quấn được đồng bộ hóa:
Khi cho dòng một chiều vào rô tơ, động cơ sẽ làm việc với dòng điện vượt trước điện áp. Do đó nó có khả năng sinh ra công suất phản kháng.
Khuyết điểm: Tổn thất công suất khá lớn, khả năng quá tải kém, thường động cơ chỉ làm việc với 75% Uđm.
IV. Phân phối dung lượng bù
- Vị trí đặt thiết bị bù:
+ Thiết bị bù có thể lắp đặt ở phía điện áp cao hoặc điện áp thấp với nguyên tắc đạt được chi phí bù thấp nhất.
+ Tụđiện điện áp cao được đặt tập trung ở thanh cái của trạm trung gian hoặc trạm phân phối.
Ưu điểm: Dễ theo dõi vận hành, tận dụng hết khả năng của tụ.
Khuyết điểm: Không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp.
- Tụđiện điện áp thấp được đặt theo 3 cách: + Đặt tập trung ở thanh cái.
+ Đặt thành nhóm ở tủ phân phối, tủđộng lực. + Đặt phân tán ở từng thiết bị.
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 49
V. Lựa chọn phương án
Tùy vào tình hình thực tế và đặc điểm của từng loại tải mà ta chọn phương án đặt bù khác nhau. Đối với luận văn này ta sẽ tính toán phương án là bù tập trung tại thanh cái MBA phía hạ áp .
XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ VÀ CHỌN TỤ BÙ CHO NHÀ MÁY.
- Trước khi bù
PttTPPC = 443.82 [KW] ; QttTPPC = 273.9 [KVAr] SttTPPC= 521.55 [KVA] ; Cos = 0.85
Muốn nâng cao hệ số công suất từ cosφ = 0.85 hay tgφ1= 0.62 từ lên cosφ = 0.95 hay tgφ2
= 0.33 ta cần bù 1 lượng là:
QbùTPPC = PttTPPC × (tgφ1-tgφ2) = 443.82×(0.62-0.33) = 128.7[KVAr]
Tra bảng 9.2 -Tủ tự động bù hệ số công suất hiệu Vector- trang 107- Sổ tay tra thiết kế điện hợp chuẩn có các thông số:
- Mã số :VCB-140
- Dung lượng: 140 [KVAr]
- Điện áp :400/440 - Số cấp : 4 : (1×20+3×40) - Kích thước: • Cao : 1400[mm] • Rộng:600 [mm] Kết quả chọn tụ bù của chương trình Ecodial:
So sánh kết quả giữa tính tay và tính bằng chương trình Ecodial:
%sai số = ù í ù
ù í = .
. =2.09%
So sánh kết quả ta thấy sai số giữa 2 cách trong phạm vi cho phép,số cấp của tụ
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 50 Chọn thiết bị bảo vệ tủ: - Cầu dao tựđộng có dòng định mức từ 1.3 đến 1.5 dòng định mức của tụ . Ta có: IbuTPPPC = . √ = . √ . = 293.3 [A] - Chọn CB FLS 400 có các thông số sau: o Số cực :3.4 o Dòng điện định mức : 400 [A] o Tần số hoạt động :40-60 [Hz] o Công suất định mức : 200 [KW] o Công suất phản kháng : 220 [KVAr] o Dòng điện khi cắt tải : 3200 [A] o Dòng điện khi đóng tải : 4000 [A] o Dòng điện chịu đựng lớn nhất: 21 [KA/1s] o Trọng lượng : 4.5[KG]
Theo tài liệu sổ tay tra cứu thiết bịđiện bảng 9.4 -Thiết bịđóng cắt tụ bù- trang 109- Sổ
tay tra thiết kếđiện hợp chuẩn.
- Công suất tính toán nhà máy sau khi bù: PttTPPC = 443.82 [KW] QTPPCsaubu= QttTPPC – QbuTPPC = 273.9 - 140 = 133.9 [KVAr] SttTPPCsaubu = = √443.82 133.9 =463.57 [KVA] IttTPPC = √ = . √ . = 704.3[A] cos = = . 463. = 0.9563
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 51
CHƯƠNG VI : CHỌN DÂY DẪN
I. Khái quát:
- Trong thiết kế hệ thống mạng điện ,việc chọn dây dẫn là 1 trong những phần không thể nào thiếu được.
- Điều kiện vận hành các thiết bị, khí cụ và các bộ phận dẫn điện khác có ở 1 trong 3 cơ chế sau:
Chếđộ làm việc bình thường (lâu dài,liên tục).
Chếđộ quá tải.
Chếđộ ngắn mạch. - Điều kiện chọn dây dẫn:
Lực chọn tiết điện dây để đảm bảo kinh tế, phí tổn vận hành hằng năm.
Dây phải chịu được dòng quá tải lớn nhất.
Tổn thất điện áp của dòng qua dây phải nằn trong phạm vi cho phép.
Giá thành rẻ.
- Chọn tiết diện dây dẫn trên cơ sở chọn điều kiện phát nóng: của dây phối hợp với thiết bị bảo vệ và sau đó kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp,theo điều kiện ổn định nhiệt. Icp ≥ Trong đó: :dòng làm việc cực đại (A). o = Ittđốivới nhóm thiết bị. o = Idm đối với 1 thiết bị.
Icp :dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp hoặc dây dẫn (A).
k: tích của hệ số hiệu chỉnh.
- Xác định cách đi dây theo các điều kiện cụ thể:
Đi dây chôn dưới đất.
Âm tường.
Trên thang cáp
Lắp đặt không chôn dưới đất: Trường hợp này ta phải hiệu chỉnh qua hệ số lắp đặt:
Khc= K1×K2×K3
Trong đó :
K1 là hệ sốảnh hưởng của cách lắp đặt.
K2 là hệ sốảnh hưởng tương hỗ của 2 mạch kề nhau.Hai mạch được gọi là kề nhau khi khoảng cách L nhỏ hơn 2 lần đường kính cáp lớn nhất của 2 cáp nói trên.
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 52 Lắp đặt chôn dưới đất:
Khc = K4×K5×K6×K7
Trong đó:
K4 là hệ sốảnh hưởng của cách lắp đặt.
K5 là hệ sốảnh hưởng của số dây đặt liền kề nhau.
K6 là hệ sốảnh hưởng của đất chôn cáp.
K7 là hệ sốảnh hưởng của nhiệt độ của đất - Chọn dây trung tính:
SN = Spha nếu có tải bất đối xứng( hơn 10%),tải gây sóng hài,mạch có đèn phóng điện, hoặc khi Spha ≤ 16mm2 với dây Đồng và 25mm2 cho các mạch 1 pha.
SN = 0.5 Spha cho các trường hợp còn lại với lưu ý là dây trung tính phải có bảo vệ tích hợp.
II. Tính toán chọn dây dẫn:
1. Chọn dây dẫn từ sau MBA vềđến TPPC:
Ta chọn dây dẫn theo điều kiện quá tải sự cố MBA. Khi đó dây dẫn phải chịu
được dòng điện.
IttMBA =
√ =
√ . = 909.32 [A]
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra độ sụt áp;đảm bảo dộ bền cơ.Sử dụng phương pháp đi dây trên không có các hiệu số hiệu chỉnh:
Khc = K1×K2×K3 Ta có: K1 = 1 (cách đặt dây loại E) K2 = 0.87 (2 mạch cho 1 pha) K3 = 1 (nhiệt độ 300C và cách điện PVC) → Khc = K1×K2×K3 = 1×0.87×1=0.87 Icp ≥ = . . = 1045.19 [A] Ta chọn dây dẫn cáp đồng hạ áp do Lens chế tạo có tiết diện F =1×185 [mm2] có dòng cho phép Icp = 575 [A] (Bảng 2.11_sổ tay thiết kếđiện hợp chuẩn),ta chập 2 sợi cho 1 pha:2×185[mm2]; Icp =2×575=1150[A]
Dây dẫn Đường kính toàn bộ dây (mm) Dòng điện phụ tải cho phép (A) Điện trở dây dẫn ở 20 C (Ω/Km) Chiều dài dây dẫn (m) Tiết diện Số sợi/đ. kính 1 sợi (n/mm) Đường kính (mm) 185 1/15.6 15.6 25.5 575 0.0991 13
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 53
Kết quả chạy bằng chương trình Ecodial:
So sánh kết quả
Tính tay Phần mềm ECODIAL Sai số
Mã hiệu dây dẫn pha 2x185 mm2-Cu 2x185 mm2-Cu
Mã hiệu dây dẫn trung tính 2x120 mm 2-Cu 2x120 mm2-Cu Ilvmax ( A ) 909.32 911.61 0.2% Icp ( A ) 1045.19 1047.8 0.24% Icpdq ( A ) 1150 1066.6 7.2%
2. Chọn dây dẫn cho máy phát dự phòng.
Khi đó dây dẫn phải chịu được dòng điện. IttMP =
√ =
√ . = 957.19[A]
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra độ sụt áp; đảm bảo dộ bền cơ. Sử dụng phương pháp đi dây trên không có các hiệu số hiệu chỉnh:
Khc = K1×K2×K3 Ta có: K1 = 1 (cách đặt dây loại E) K2 = 0.87 (3 mạch cho 1 pha) K3 = 1 (nhiệt độ 300C và cách điện PVC) → Khc = K1×K2×K3 = 1×0.87×1=0.87 Icp ≥ = . .87 = 1100.22[A]
SVTH: Lê Minh Quang MSSV: 20702026 Trang 54 Ta chọn dây dẫn cáp đồng hạ áp do Lens chế tạo có tiết diện F =1×185 [mm2] có dòng cho phép Icp = 575 [A] (Bảng 2.11_sổ tay thiết kế điện hợp