Tính toán chống sét

7.3.2.1 Đặt vấn đề

Nhà máy được xét vào loại công trình cấp II. Do đó để bảo vệ chống sét cho công trình loại này ta có thể dung cột thu sét hoặc kum thu sét đặt riêng hoặc đặt trên công trình cần bảo vệ độc lập từ chiều cao của công trình.

Ngoài ra cũng có thể dung lưới thu sét đặt trên mái công trình hoặc mái kim loại công trình làm vật thu sét với điều kiện mái kim loại phải dầy hơn 4 mm và có bảo vệ riêng cho các cấu kiện nhô lên khỏe mặt mái như đối với công trình cấp I.

Căn cứ vào điều kiện kinh tế, kĩ thuật và phạm vi của nhà máy ta thiết tiến hành đặt kim thu sét để bảo vệ cho các phân xưởng sản xuất và văn phòng làm việc.

7.3.2.2 Tóm tắt lý thuyết tính toán chống sét

+ Xét một đối tượng bảo vệ có chiều cao (m), chiều cao cột thu sét là h(m):

Hình 7.4: phạm vi bảo vệ của cột thu sét

Bán kính bảo vệ của cột thu sét: với

với Trong đó: P=1 khi P= khi

+ Bán kính bảo vệ của 2 cột thu sét:

Giả sử 2 cột thu sét cùng chiều cao h đặt cách nhau một khoảng a(m). Khoảng cách a giữa 2 cột phải thỏa mãn thì 2 cột thu lôi mới có tác dụng hỗ trợ lẫn nhau. Trong đó, là chiều cao tác dụng của cột thu lôi. Bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ chiều caođược tính như sau:

Khi đó 2 cột thu sét có thể bảo vệ được một vật ở độ cao đặt giữa chúng ( là chiều cao thấp nhất của vùng bảo vệ giữa 2 cột thu lôi

Vật có chiều cao sẽ được bảo vệ an toản bở 2 cột thu sét

Ứng với h0 ta có bán kính bảo vệ trê mặt đất là ( bề rộng bảo vệ bé nhất trên mặt đất của 2 cột thu sét)

7.3.2.3 Tính toán chống sét cho khu vực điển hình ( xưởng cắt)

Chiều dài cần bảo về: D = 21m Chiều rộng cần bảo vệ: R = 17m

Chiều cao xưởng cắt: = 4,5m

Bán kính tối thiểu của xưởng cắt cần bảo vệ bằng 1/2 chiều rộng công trình. Ta đặt một dãy kim thu sét dọc theo chiều dài của xưởng cắt,cách nhau 7 m. Chọn + Giả sử: , h < 30m nên P = 1 0, 75. . .(1 ) 0,75 0,9375 0,8 x x x h r h P h h h     0,9375 9 0,9375.4,5 17,627( ) 0,75 0,75 x x r h h     m

Kiểm tra theo điều kiện => Vậy . Khi đó: 1,5. . .(1 ) 1,5 1,875 0,8 x x x h r h P h h h     1,875 9 1,875.4,5 11,625( ) 1,5 1,5 x x r h h     m

Đặt kim thu sét đỉnh xưởng cắt thì chiều cao kim thu sét là :

11,625 4,5 7,125( )

a x

h  h   m

Kiểm tra theo điều kiện bảo vệ ở độ cao thấp nhất giữa 2 cột: Với a = 7m ta có 7 0,982( ) 7 7,125 a a m h   

Thỏa mãn điều kiện tác dụng hỗ trợ lẫn nhau của 2 kim

Bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ ở độ cao được tính như sau:

  7 7.7,125 7 2 . 2.9. 8,321 14 14.7,125 7 a x a a h a b r m h a         4.= 4.8,321 = 33,28> 17 m

Nên bảo vệ chiều rộng của xưởng cắt được thỏa mãn. Chiều cao thấp nhất của phạm vi bảo vệ giữa 2 cột thu lôi:

(thỏa mãn)

Chọn khoảng cách giữa các kim thu sét là a = 7 m, với chiều dài của xưởng cắt là 21 m thì cần chọn 3 kim thu sét . Do đó ta chọn 1 dãy kim cách nhau 7 m, có 3 kim thu sét đặt trên đỉnh của xưởng may, kim được nối với thiết bị nối đất bằng dây đồng trần tiết diện 50 .

Hình 7.5: Bản vẽ bố trí các kim thu sét

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 8.1. Đặt vấn đề.

Vấn đề sử dụng hớp lí và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nên fkinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, hệ số cos là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dung điện hợp lý hay không. Nâng cao hệ số công suất cos là một chủ chương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân bố và sử dụng điện năng.

Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng,… Trong các thiết bị dung điện còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa các máy phát và hộ tiêu dùng là một quá trình giao động. Một chu kì của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần , giá trị trung bình của Q

trong một nửa chu kỳ của dòng điện bằng 0. Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện.Mặt khác, công suất phản kháng cung cấp cho họ tiêu dùng không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các thiết bị sinh ra Q ( tụ điện, máy bù đồng bộ,..) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải điện , làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi do đó hệ số cos của mạng được nâng cao. Giữa P, Q và cos có quan hệ sau:

Khi lượng P thay đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm kết quả cho cos tăng lên .

Hệ số công suất cos được nâng cao lên sẽ đưa đến những hiệu quả: + Giảm được tổn thất công suất, và tổn thất điện năng trong mạch điện + Giảm được tổn thất trong mạng điện

+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

+ Tăng khả năng phát của máy phát điện, giảm được chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp

Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất cos:

+ Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: tìm các biện pháp để các hộ

tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như : hợp lý hóa các quá trình sản xuất, giảm thời gian chạy non tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng động cơ có công suất hợp lý hơn,… nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh

tế lâu dài mà không phải đặt thêm thiết bị bù.

+ Nâng cao hệ số công suất cos bằng biện pháp bù công suất phản

công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng nhờ vậy sẽ giảm được lượng Q truyền tải trên đường dây, do đó nâng cao hệ số cos của mạng. Bằng biện pháp bù

không giảm được lượng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây mà thôi.

8.2. Chọn thiết bị bù

Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích. Ở đây ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho các nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp vận hành và bảo quản dễ dàng.

Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBANM, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại đầu cực của các phụ tải lớn. Để xác định chính xác và dung lượng đặt các thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy , thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của TBA để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác vận hành.

8.3. Xác định và lựa chọn tụ bù

8.3.1. Xác định dung lượng bù

Dung lượng bù cần thiết xác định theo công thức sau:

1 2

.( )

b

Q P tg tg 

Trong đó: P: công suất tác dụng tính toán của nhà máy (kW). 1: góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù.

2: góc ứng với hệ số công suất trung bình sau khi bù.

: hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những biện pháp

Ở đây ta chọn do không xét tới biện pháp nâng cao cos tự nhiên.

8.3.2 Xác định và lựa chọn bộ tụ bù cho máy biến áp 22/0,4 kV

Yêu cầu lắp đặt bộ tụ bù để năng cao hệ số cos của phụ tải từ 0,827 lên 0,95

Bộ tụ bù được đặt tập chung tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp, tức là thanh cái của tủ phân phối trung tâm. Các bộ tụ được đặt trong một tủ tại một phòng riêng cạnh tủ phân phối trung tâm.

Công suất bộ tụ cần đặt để năng cao hệ số công suất từ cos =0,818 lên cos = 0,95 là:

= 363,83.(0,703- 0,328) = 136,187 (kVAr)

Dung lượng bù được chia thành 3 nhóm, nhóm 1 và nhóm 2 có công suất bằng nhau, nhóm 3 bằng nửa công suất nhóm 1, vì nhóm 3 chỉ phụ thêm khi cos

treo lơ lửng không có giá trị cos tác động của nhóm 1 và nhóm 2. Nhóm 1: 1 2 136,187. 54, 475 5 Q   kVAr Nhóm 2: Q2 Q1 54, 475kVAr Nhóm 3: 1 3 27, 236 2 Q Q   kVAr

Căn cứ vào số liệu tính toán , ta tra ( bảng 6.4 sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện - Ngô Hồng Quang ). Ta chọn loại tụ DLE – 2B20K6T do DAE YEONG chế tạo số lượng 5 cái loại 3 pha xoay chiều tần số công nghiệp, công suất danh định mỗi cái 20 kVAr, điện áp định mức 220V, nhóm 1,2 nối 2 cái song song, nhóm 3 một cái.

Dung lượng bù mỗi nhóm tụ sau khi đã chọn : Nhóm 1:

Nhóm 2: Q2 54, 475kVAr

Nhóm 3: Q3 27, 236kVAr

Tổng dung lượng bù sau khi đã chọn :

Kiểm tra lại hệ số cống suất cos với tham số mới ( giả sử nhà máy làm việc hết công suất):

- Chỉ có một nhóm được đóng vào thanh cái hạ áp, công suất ở thời điểm này bằng:

1 363,83 (255, 689 54, 475) 363,83 j201, 214(kVA)

S   j   

Từ đây ta tính được hệ số công suất:

2 2 1 363,83 cos 0,875 363,83 201, 214 P S     

Nếu chỉ có nhóm 1, nhóm 2 được đóng vào công suất ở thời điểm này bằng:

1 363,83 (255,689 54, 475 54, 475) 363,83 146,739( )

S   j     j kVA

Từ đây ta tính được hệ số công suất:

2 2 1 363,83 cos 0,92 363,83 146,739 P S     

Nếu có nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3 được đóng vào công suất ở thời điểm này bằng:

1 363,83 (255,689 54, 475 54, 475 27, 236) 363,83 119,503( )

S   j      j kVA

Từ đây ta tính được hệ số công suất: 2 2 1 363,83 cos 0,95 363,83 119,503 P S     

 Việc chọn tụ như trên là phù hợp với yêu cầu.

Vậy: Tổng lượng công suất của các tụ bù: Qb 136,187kVAr

Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù:

2 2 1 363,83 cos 0,95 363,83 119,503 P S     

Sau khi lắp đặt tụ bù cho lưới hạ áp của nhà máy thì hệ số công suất cos của nhà máy đã đạt yêu cầu.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sau một thời gian thực tập tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp may của Công ty TNHH Fine land Apparel Việt Nam” đến nay đề tài cơ bản đã hoàn thành.

Đề tài đã được nêu một số vấn đề sau:

 Đặc điểm hiện tại của xí nghiệp may của công ty TNHH Fine land

Apparel Việt Nam.

 Xác định được phụ tải tính toán của xí nghiệp.  Thiết kế sơ bộ hệ thống chiếu sáng cho xí nghiệp.

 Lựa chọn được các thiết bị phía cao áp và hạ áp của hệ thống.  Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp.

Bên cạnh những điều làm được, đề tài còn hạn chế  Chưa dự toán được giá công trình.

 Mới chỉ ra được 1 phương án cấp điện chưa có phương án khác để so sánh.  Chưa có sơ đồ cụ thể về hệ thống chiếu sáng.

Vì vậy chúng tôi có một số kiến nghị: Yêu cầu các đề tài tiếp theo tính toán tiếp những phần còn thiếu sót đã nêu trên.

Với những gì đã làm được và chưa làm được đã nêu ở trên tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cung cấp điện - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê- NXB Khoa học kỹ thuật.

2. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng - Nguyên Công Hiền, Nguyễn Mạch Hoạch - NXB Khoa học kỹ thuật.

3. Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm - NXB Khoa học kỹ thuật.

4. Sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện từ 0,4 - 500 kV – Ngô Hồng Quang- NXB Khoa học kỹ thuật.

5. Giáo trình chiếu sáng - Nguyễn Bắc Tuấn - Khoa Cơ Điện - Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội.

6. Kỹ thuật an toàn trong cung cấp và sử dụng điện - Nguyễn Xuân Phú, Trần Thành Tâm - NXB Khoa học kỹ thuật.

7. Mạng điện nông nghiệp - Nguyễn Ngọc Kính, Nguyễn Văn Sắc - Giáo trình Đại học Nông nghiệp Hà Nội - 1995.

8. Giáo trình ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã văn Út - NXB Khoa học kĩ thuật.

9. Kỹ thuật chiếu sáng – Dương Lan Hương – NXB Đại học Quốc gia TP. HCM.