Cáp từ tủ PP tới tủ ĐL1:
Vì cáp chon dưới đất riêng từng tuyến nên .
Kết hợp hai điều kiện trên chọn cáp đồng bốn lõi tiết diện 120mm2 . Các tuyến cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng 4.4.
Bảng 4.4. Kết quả chọn cáp từ tủ PP tới các tủ ĐL Tuyến cáp Itt, A Fcáp, mm2 Icp, A PP – ĐL1 142,16 3x120 + 1x95 350 PP – ĐL2 117,64 3x120 + 1x95 350 PP – ĐL3 133,98 3x120 + 1x95 350 PP – ĐL4 96,81 3x120 + 1x95 350 4.5. Lựa chọn các tủ ĐL
Các tủ động lực chọn loại tủ Liên Xô cũ chế tạo đầu vào cầu dao – cầu chì 600A, 10 đầu ra 200A: 10 x 200A
Chọn cầu chì cho ĐL1:
Cầu chì bảo vệ máy tiện tự động 35 kW:
Chọn Idc = 200 A
Cầu chì bảo vệ máy mài 2 kW:
Chọn Idc = 30 A
Chọn Idc = 40 A
Cầu chì bảo vệ máy bào 9 kW:
Chọn Idc = 60 A
Cầu chì bảo vệ máy phay đứng 14 kW:
Chọn Idc = 60 A
Cầu chì tổng ĐL1:
Chọn Idc = 400 A
Các nhóm khác chọn Idc cầu chì tương tự, kết quả ghi trong bảng.
4.6. Lựa chọn dây dẫn từ các tủ tới từng động cơ
Tất cả dây dẫn trong xưởng chọn loại dây bọc do Liên Xô sản xuất πPTO đặt trong ống sắt kích thước ¾, khc=0,95. Tra bảng PL 4.13.
Chọn dây nhóm 1
- Dây từ ĐL1 đến máy tiện tự động 35 kW Chọn dây 95mm2 có .
Kết hợp lại
Tên máy Phụ tải Dây dẫn Cầu chì Ptt,
kW Itt, A Mã hiệu diệnTiết Đườngkính ống thép
Mã hiệu Ivo/Idc, A
1 2 3 4 5 6 7 8
Nhóm 1
Máy tiện tự động 35 88,6 ΠPTO 50 ¾* ΠH-2 250/200
Máy mài 2 5,06 ΠPTO 2,5 ¾* ΠH-2 100/30
Máy phay 4 10,12 ΠPTO 6 ¾* ΠH-2 100/40
Máy bào 9 22,78 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Máy phay đứng 14 23,51 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Nhóm 2
Máy phay lăn
răng 7 17,72 ΠPTO 4 ¾
* ΠH-2 100/40
Máy khoan bàn 2 5,06 ΠPTO 2,5 ¾* ΠH-2 100/30
Máy tiện tự động 30 75,94 ΠPTO 50 ¾* ΠH-2 250/200
Máy mài phẳng 9 22,78 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Máy khoan vạn
năng 5 12,65 ΠPTO 4 ¾
* ΠH-2 100/40
Nhóm 3
Máy tiện ren 35 88,6 ΠPTO 50 ¾* ΠH-2 250/200
Máy mài tròn 6 15,18 ΠPTO 4 ¾* ΠH-2 100/40
Máy phay đứng 10 25,31 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Lò đốt kiểu đưng 25 63,29 ΠPTO 50 ¾* ΠH-2 250/200
Máy bào 8 22,78 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Máy doa ngang 7 17,72 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/50
Nhóm 4
Máy phay 5 12,65 ΠPTO 2,5 ¾* ΠH-2 100/30
Máy mài phẳng 9 22,78 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Máy cắt 4 10,12 ΠPTO 2,5 ¾* ΠH-2 100/30
Máy khoan 5 12,65 ΠPTO 2,5 ¾* ΠH-2 100/30
Máy mài phẳng 9 22,78 ΠPTO 10 ¾* ΠH-2 100/60
Máy tiện vạn
năng 35 88,6 ΠPTO 50 ¾
* ΠH-2 250/200
Điều hòa văn
phòng 2 11,5 ΠPTO 6 ¾
Hình 4.2. Mặt bằng đi dây phân xưởng cơ khí Da y ch o D H Kh o ng uo n t u tra m B 5 Kh o Va n ph on g ph an xu on g
Chương 5: Thiết kế bù công suất phản kháng 5.1. Ý nghĩa nâng cao hệ số công suất
Làm giảm tổn thất trên lưới điện tức là nâng cao chất lượng điện năng.
Giảm dòng điện đi trên dây dẫn tức là khả năng mang tải của đường dây đi trong quá trình vận hành hay giảm tiết diện dây dẫn trong quá trình thiết kế. Giảm ∆ P và ∆ A trên lưới là giảm chi phí vận hành là nâng cao chỉ tiêu kinh tế. Giảm tiền điện.
5.2. Biện pháp nâng cao hệ số công suất
5.2.1. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên
Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
Hạn chế động cơ chạy không tải.
Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ. Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ.
Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
5.2.2. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suấtcosφ cosφ
Hiện nay thiết bị bù chủ yếu là: tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ và thiết bị bù tĩnh (SVC).
5.2.2.1. Tụ bù
Các thông số chính của tụ điện là:
Dung lượng định mức kVAr
Điện áp định mức (V, kV)
Sai số điện dung (%)
Tổn thất điện môi (W/kVAr)
Dòng điện làm việc cực đại (A)
Điện áp thử nghiệm giữa 2 cực và giữa cực với vỏ (kV) Tụ bù có các ưu điểm như sau:
Giá thành thấp
Vận hành và lắp đặt đơn giản
Có thể đặt ở nhiều nơi và ở cấp điện áp bất kỳ. Tụ bù có các nhược điểm như sau:
Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ: Q = ω.C.U2
Không có khả năng điều chỉnh trơn tru dung lượng bù (điều chỉnh theo từng cấp cố định)
Tuổi thọ ngắn (8 đến 10 năm) và độ bền kém (dễ hư hỏng)
Có khẳ năng phát ra công suất phản kháng mà không có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng.
5.2.2.2. Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ thực chất là động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. Ở chế độ quá kích thích, máy bù sẽ phát ra công suất phản kháng cấp cho mạng, còn ở chế độ thiếu kích thích, máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Máy bù là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường được đặt ở những điểm cần điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện.
Hiện nay, máy bù đồng bộ thường được chế tạo với công suất định mức từ vài trăm kVAr đến hàng MVAr.
Máy bù đồng bộ có ưu điểm sau:
Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc điện áp của mạng
Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng bằng cách thay đổi giá trị dòng kích từ
Độ bền cơ, nhiệt cao
Có thể phát hay thu công suất phản kháng Máy bù đồng bộ có nhược điểm như sau:
Tổn thất công suất trong máy bù khá lớn (15 đến 35) W/kVAr
Chỉ đặt được ở cấp trung áp vì máy bù thường được chế tạo với cấp điện áp này
Đắt và vận hành phức tạp
5.2.2.3. Thiết bị bù tĩnh (SVC – Static Var Compensator)
Ngày nay, với sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn, người ta đã đưa ứng dụng trong hệ thống điện hàng loạt các thiết bị bù tĩnh với cấu trúc đa dạng, có thể phát và thu công suất phản kháng với tốc độ nhanh, đáp ứng việc điều khiển công suất phản kháng tức thời.
Thiết bị bù tĩnh có các ưu điểm chính là:
Có khả năng phát, thu, điều chỉnh nhuyễn công suất phản kháng tại nút mà nó nối vào
Có khả điều chỉnh công suất riêng rẽ từng pha, nhờ đó SVC đáp ứng nhiều chức năng đối xứng hóa hệ thống trong chế độ tải không đối xứng, cản dịu
các quá trình giao động với tần số công nghiệp hoặc tần số cao
Giữ điện áp cố định nhờ phát và thu Q đúng lúc, đúng thời điểm cần. SVC tham gia hữu hiệu vào việc giải quyết vấn đề giữ ổn định tĩnh, ổn định động cũng như các vấn đề quá áp trong hệ thống
Tuy nhiên khi sử dụng các bộ nguồn công suất tĩnh cũng còn tồn tại nhiều vấn đề kỹ thuật cần nghiên cứu hoàn chỉnh.
5.2.3. Vị trí bù
Sau khi xác định được dung lượng bù và chọn thiết bị bù sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất, cần xác định vị trí lắp đặt thiết bị bù. Thiết bị bù có thể đặt ở phía cao áp hoặc ở phía hạ áp theo nguyên tắc bố trí tụ bù sao cho đạt được chi phí tính toán nhỏ nhất.
Tụ điện có thế được đặt ở mạng điện áp cao hoặc ở mạng điện áp thấp
5.2.3.1. Tụ bù cao áp
Tụ bù cao áp được đặt tập trung ở thanh góp của trạm biến áp trung gian, hoặc trạm phân phối. Do đó, việc theo dõi vận hành các tụ và khả năng thực hiện tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù sẽ dễ dàng hơn. Bù tập trung ở mạng điện điện áp cao có ưu điểm là tận dụng hết khả năng bù của tụ điện, vận hành liên tục nên chúng phát ra công suất bù tối đa. Nhược điểm của phương pháp này là không bù được công suất phản kháng trên mạng điện áp thấp.
5.2.3.2. Tụ bù hạ áp
Tụ bù hạ áp được phân phối theo ba cách: bù tập trung, bù nhóm và bù riêng lẻ.
5.2.3.2.1. Bù tập trung
Bù tập trung là bù tại thanh góp hạ áp trạm biến áp. Bù tập trung được áp dụng khi tải ổn định và liên tục.
Bù tập trung có ưu điểm: Giảm tiền phạt do hệ số cosφ thấp, giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó tăng khẳ năng mang tải cho máy biến áp.
Nhược điểm của bù tập trung: Không cải thiện được kích cỡ của dây dẫn và tổn thất công suất trong mạng hạ áp.
5.2.3.2.2. Bù nhóm
Bù nhóm là bù tại các tủ phân phối điện. Bù nhóm được sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tiêu thụ theo thời gian của các tủ phân phối thay đổi khác nhau.
Bù nhóm có ưu điểm:Giảm tiền phạt do cosφ, tăng khả năng mang tải của máy biến áp, tăng khả năng mang tải của các cáp nối từ trạm biến áp đến các tủ phân phối, giảm tổn thất công suất trên các máy biến áp và trên các tuyến cáp này.
Nhược điểm của bù nhóm: Không giảm được dòng phản kháng tiếp tục đi vào tất cả các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối đến các thiết bị.
5.2.3.2.3. Bù riêng lẻ
Bù riêng lẻ là mắc bộ tụ trực tiếp vào các đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm (chủ yếu là động cơ). Bù riêng chỉ được xét đến khi công suất của động cơ đáng kể so với công suất của mạng điện.
Ưu điểm chính của bù riêng lẻ là các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong mạng điện.
5.3. Xác định tổng dung lượng bù
Để tăng hiệu quả của việc bù công suất phản kháng ta chọn phương án đặt tụ điện bù ở phía hạ áp của máy biến áp phân xưởng.
Hệ số công suất trung bình của phân xưởng sợi đơn nồi cọc . Đây là hệ số công suất khá thấp, cần phải đặt thiết bị bù để đạt được hệ số công suất tiêu chuẩn theo .
Dung lượng bù có thể được xác định theo công thức :
Do đây là thiết kế mới nên ta không xét tới khả năng nâng cao hệ số công suất
cosφ bằng phương pháp tự nhiên nên chọn .
5.4. Xác định dung lượng bù của trạm biến áp phân xưởng
Từ các trạm PPTT về các trạm BAPX là mạng hình tia gồm 4 nhánh có sơ đồ thay thế tính toán sau:
5.4.1. Xác định điện trở tương đương
Điện trở của cáp
Theo tính toán của chương IV ta đã xác định được điện trở của cáp cao áp từ trạm PPTT và trạm BAPX.
Bảng 5.1. Điện trở của cáp cao áp Đường cáp F (mm2) l (m) r0 (Ω/km) Rc(Ω) PPTT-B1 16 15 1,47 0,011 PPTT-B2 16 18 1,47 0,013 PPTT-B3 16 35 1,47 0,025 PPTT-B4 16 85 1,47 0,06
Điện trở của máy biến áp
Với trạm biến áp làm việc song song thì:
Trạm B1 có với
Trạm B2 có với
Trạm B3 có với
Trạm B4 có với
Điện trở của các nhánh.
Điện trở của mỗi nhánh được xác định:
Bảng 5.2. Kết quả tính điện trở các nhánh
Đường cáp RC(Ω) RB(Ω) R(Ω)
PPTT-B1 0,011 3,2 3,211
PPTT-B2 0,013 9,19 9,32
PPTT-B4 0,06 18,36 18,42 Điện trở tương đương toàn mạng cao áp.
Xác định dung lượng bù tại thanh cái trạm biến áp BAPX
Áp dụng công thức tính dung lượng bù trong mạng hình tia thì dung lượng bù tại mỗi thanh cái của trạm BAPX được xác định:
Trong đó:
: Dung lượng bù cho nhánh i, kVAr.
: Công suất phản kháng khi chưa bù của nhánh i, kVAr. : Tổng dung lượng bù, kVAr.
: Tổng công suất phản kháng trước khi bù, kVAr
: Điện trở tương đương mạng cao áp, Ω.
: Điện trở của nhánh i, Ω.
Căn cứ vào công suất bù cần đặt tại mỗi trạm biến áp phân xưởng ta chọn tụ chế tạo sẵn của Liên Xô. Ta có bảng kết quả:
Bảng 5.3. Kết quả phân bố dung lượng bù trong nhà máy
Đường
cáp QI(kVAr) R(Ω) Qbù(kVAr) Loại tủ Qtụ(kVAr) lượngSố PPTT-B1 2057,25 3,211 905,95 KC2-6,3-75- 2Y3 75 13 PPTT-B2 726,975 9,32 330,32 KC2-6,3-75- 2Y3 75 5 PPTT-B3 460,867 18,385 259,789 KC2-6,3-75- 2Y3 75 4 PPTT-B4 372,349 18,42 171,65 KC2-6,3-75- 2Y3 75 3
Tổng dung lượng bù cho nhà máy:
Hệ số cos φ sau khi bù:
Vậy sau khi bù hệ số công suất đã đạt yêu cầu.
Các trạm đặt hai máy biến áp thì dung lượng bù chia đôi đặt về hai phía của thanh cái hạ áp.
Chương 6: Hệ thống nối đất an toàn và chống sét 6.1. Nối đất an toàn
6.1.1. Nối đất và trang bị nối đất
Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Nếu cách điện bị hư hỏng vỏ thiết bị điện sẽ mang điện áp và có dòng rò chạy từ vỏ thiết bị điện xuống thiết bị nối đất. Lúc này nếu người vận hành chạm phải vỏ thiết bị điện thì điện trở người Rng được mắc song song với điện trở nối đất Rđ, do đó dòng điện chạy qua người sẽ bằng:
Trong đó: là dòng điện chạy qua điện trở nối đất.
Từ biểu thức trên thấy rằng, nếu thức hiện nối đất tốt để có Rđ<<Rng thì dòng điện chạy qua người sẽ rất nhỏ đến mức không gây nguy hại cho người. Thông thường điện trở của người khoảng 800 đến 500000 Ω tùy thuộc vào tình trạng của da ẩm ướt hay khô ráo. Còn điện trở nối đất an toàn theo quy định phải nằm trong khoảng 4 đến 10Ω.
Trang bị nối đất bao gồm:
Các điện cực nối đất: có thể là cực hoặc thanh được chôn trực tiếp trong đất.
Các dây dẫn nối đất: nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Điện trở nối đất là điện trở của khối đất nằm giữa điện cực và bề mặt có thế bằng không. Bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối đất thì điện trở nối đất được xác định theo biểu thức :
Trong đó là điện áp của trang bị nối đất đối với đất. Trong hệ thống cung cấp điện có 3 loại nối đất:
Nối đất làm việc: Thiết bị nối đất loại này được nối vào trung tính của máy biến áp.
Nối đất chống sét: Thiết bị nối đất loại này được nối vào kim thu lôi.
6.1.2. Tính toàn trang bị nối đất
Có hai loại nối đất là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.
Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ông bằng kim loại khác