- giao diện điều khiển Thu thập, xử lý và l − u
2.1.4Tính toán thiết kế nguồn động lực:
G Từ đó ta đ− ợc biểu thức đặc tr − ng của các mômen lực tác động là:
2.1.4Tính toán thiết kế nguồn động lực:
Hệ thống thiết bị cơ khí thuỷ công bao gồm tất cả các thiết bị thuộc các hệ thống tại đập tràn, cửa nhận n−ớc, cửa hạ l−u, ngoài ra còn có thể có các cửa đập điều hoà hay cửa xả đáy trong các dự án cụ thể. Các hệ thống thiết bị tại cửa nhận n−ớc và tại đập tràn đã đ−ợc mô tả trong mục 1.2 của Ch−ơng 1.
Phần thiết bị tại cửa hạ l−u các nhà máy thuỷ điện thông th−ờng chỉ có các cửa van vận hành bằng cầu trục chân dê, tời điện để đóng hoặc mở trong tr−ờng hợp cần thiết. Thông th−ờng các cầu trục hay các tời điện này đ−ợc cung cấp đồng bộ và chúng ta không cần xét vấn đề điều khiển chúng trong đề tài này. Trong một vài dự án có thể cấp nguồn động lực cho nó qua các tủ phân phối tự dùng đặt trong phòng điều khiển của nhà máy. Đôi khi chúng lại đ−ợc cấp nguồn từ tủ phân phối tại cửa nhận n−ớc hay tủ phân phối tại đập tràn nếu khoảng cách đến đó gần hơn.
Hệ thống các cửa xả đáy và thiết bị đập điều hoà nếu có trong dự án nào đó thì sẽ tính toán cụ thể cho nó. Vì đó là những hệ thống không phổ biến trong các nhà máy thuỷ điện, nên chúng ta sẽ không xem xét chúng chi tiết ở đây.
Vậy tính toán thiết kế nguồn động lực trong pạm vi luận văn này sẽ nhằm tính toán thiết kế các hệ thống động lực tại đập tràn và cửa nhận n−ớc. Cũng nh− trong các hệ thống cấp nguồn quan trọng khác, thông th−ờng các hệ thống nguồn động lực cho hệ thống thiết bị cơ khí thuỷ công đ−ợc cấp từ 02 nguồn độc lập (một từ máy biến áp tự dùng và một từ l−ới điện địa ph−ơng hay nguồn máy phát dự phòng). Nh− vậy chúng ta sẽ phải tính toán thiết kế cho hệ thống động lực đảm bảo cấp nguồn liên tục qua bộ ATS cho các hộ tiêu thụ điện tại đập tràn và cửa nhận n−ớc nh− sau:
- Các cầu trục và các tời điện, - Các trạm điều khiển tại chỗ,
- Trạm điều khiển từ xa (điều khiển nhóm), - Tủ thiết bị đo mức n−ớc,
- Tủ thiết bị còi báo lũ,
- Tủ UPS và bộ cấp nguồn một chiều.
Việc tính toán, thiết kế cho hệ thống nguồn động lực cho các thiết bị cơ khí thuỷ công cũng tuân thủ theo các tiêu chuẩn tính toán thiết kế đ−ợc chấp nhận tại mỗi quốc gia. Tại Việt nam, chúng ta chấp nhận nhiều loại tiêu chuẩn có tính chất Quốc tế nh− IEC, DIN, JIS, TCVN, ... Cụ thể việc tính toán thiết kế cấp nguồn động lực ở đây áp dụng các tiêu chuẩn sau:
- Các thiết bị đóng cắt, phân phối điện sử dụng trong đề án đ−ợc lựa chọn và thiết kế phù hợp các tiêu chuẩn IEC60947-1; IEC60947-2; IEC60947-4-1; IEC60947-5- 1; và các tiêu chuẩn Việt nam: TCVN3724-82; TCVN4912-89; TCVN6592-2; TCVN6615-1; TCVN 3661-81; TCVN4306-86.
- Các thiết bị bảo vệ trong toàn hệ thống đ−ợc lựa chọn và thiết kế theo các tiêu chuẩn IEC60947-1; IEC60947-2 và các tiêu chuẩn Việt nam: TCVN6592-1; TCVN6951-1.
- Hệ thống nối đất chống sét và bảo vệ xung áp đ−ợc thiết kế theo các tiêu chuẩn: DIN VDE 0675, IEC 61643-1; Mỹ NEMA LS-1; úc NZS/AS 1768-1991; Pháp NF C 17-102; TCVN4756-89.
- Cáp điện các loại đ−ợc lựa chọn và thiết kế phù hợp các tiêu chuẩn: IEC 227, IEC228, IEC287, IEC502, và TCVN5935; TCVN5933.
- Tiêu chuẩn cho vỏ bảo vệ thiết bị: IP21, IP41 hay chịu n−ớc IP43, IP45.
Ph−ơng pháp tính toán thiết kế mạch động lực t−ơng đối đơn giản, quan trọng là chúng ta xác định đ−ợc công suất tiêu thụ thực tế của các hộ tiêu thụ để thiết kế cho phù hợp nhất. Nếu xác định đ−ợc công suất thực tế, thì dòng điện pha tính toán của tải sẽ đ−ợc tính theo công thức (2.6).
ϕ cos 3U P I tt tt = , (2.6) trong đó:
Ptt - công suất định mức thực tế của tải.
U, I - lần l−ợt là điện áp, dòng điện danh định.
cosϕ - hệ số công suất trung bình của tải.
Trong thực tế việc xác định công suất tiêu thụ thực tế chính xác của cả hệ thống là t−ơng đối phức tạp, nó tuỳ thuộc vào quy trình vận hành, công nghệ cũng nh− chu trình lặp lại của các thiết bị cơ khí thuỷ công. Nếu gọi Pi là công suất định mức của thiết bị thứ i (i = 1-n), tại một thời điểm số các thiết bị vận hành đồng thời lớn nhất là j (j = 1- m <= i). Thì công suất định mức thực tế của nhóm tải tại thời điểm cao nhất sẽ tính bằng 0,8xP, P là công suất lớn nhất nh− công thức (2.7):
∑= = ì = m j tt P P P P 1 max max 8 , 0 (2.7)
Từ dòng điện tải tính toán đ−ợc trong (2.1), chúng ta sẽ tính toán đ−ợc cáp lực, cũng nh− các thiết bị đóng cắt theo bảng tra của các nhà sản xuất thiết bị theo các tiêu chuẩn đã nếu trong phần trên. Cụ thể:
- Tính toán cáp điện: căn cứ vào dòng điện cho phép của nhà sản xuất, chúng ta sẽ chọn đ−ợc cáp lực có tiết diện sao cho:
k I
Icp ≥ ttì (2.8)
Với k là hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của thiết bị nh− hệ số khởi động của động cơ, khả năng dự phòng, độ sụt áp trên đ−ờng dây. Thông th−ờng tính toán cho hệ thống thiết bị cơ khí thuỷ công, khoảng cách từ tủ điều khiển tới thiết bị là ngắn (trong phạm vi 50 m), ta th−ờng lấy k = 1,25.
- Tính toán các thiết bị đóng cắt: Căn cứ vào dòng điện tính toán của lộ tiêu thụ, và dòng điện cho phép đảm bảo các yêu cầu bảo vệ của nhà sản xuất, chúng ta sẽ chọn đ−ợc các thiết bị đóng cắt theo yêu cầu.
Đối với áp tô mát, chúng ta phải chọn sao cho: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tt Ap
cp I
I _ ≥(1,2ữ1,5)ì (2.9)
Đối với công tắc tơ, thì ngoài việc chọn dòng định mức đảm bảo theo yêu cầu và phù hợp với thông số của Nhà sản xuất, chúng ta còn phải quan tâm đến hệ số phát nóng của thiết bị. Cụ thể là trong 8 giờ hoạt động liên tục phải đảm bảo nhiệt độ của cuộn hút không v−ợt quá 900C và nhiệt độ tại các tiếp điểm chính của công tắc tơ không v−ợt quá 650C.
Đối với thiết bị bảo vệ nhiệt nh− rơle nhiệt chúng ta phải quan tâm đến đặc tính ampe – giây (AS) của thiết bị, sao cho đặc tính AS của rơle bảo vệ cao hơn một chút so với đặc tính AS của thiết bị cần bảo vệ nh− trên H 2.7
Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua. Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ đ−ợc tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối t−ợng cần bảo vệ cũng có đ−ờng đặc tính thời gian dòng điện (đ−ờng 1).
Lựa chọn đúng đắn rơle nhiệt là sao cho có đ−ợc đ−ờng đặc tính AS của rơle (đ−ờng2) gần sát đ−ờng đặc tính ampe-giây của đối đ−ợng cần bảo vệ (đ−ờng1)
t 1,2 Bội số dòng điện 2 3 4 5 6 7 Thờ i gia n , gi ây 10 100 1000 10000 I Iđm 3 2 1 B A
(thấp hơn một ít). Chọn thấp quá sẽ không tận dụng đ−ợc công suất động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ.
Trong thực tế cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của rơle nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, và rơle tác động ở giá trị bằng (1,2-1,3) lần dòng điện định mức (đ−ờng3).
Ngoài việc tính toán các thiết bị cơ bản nh− cáp điện, các thiết bị đóng cắt nêu ở trên, trong tính toán hệ thống động lực cho các hệ thống điều khiển thiết bị cơ khí thuỷ công, cũng nh− các hệ thống điều khiển khác, bao giờ cũng yêu cầu phải tính toán và chọn lựa cho các thiết bị hiển thị, điều khiển và kết nối với hệ thống tự động cho các thiết bị động lực. Phần này sẽ đ−ợc nêu chi tiết trong mục 2.2.1 về việc lựa chọn các thiết bị động lực.