Nâng cao hệ số cơng suất cosφ là một trong những biện pháp quan trộng để tiết kiệm điện năng. Hệ số cơng suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:
+ Giảm được tổn thất cơng suất trong mạng điện. + Giảm được tổn thất điện năng trong mang điện.
+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.
Ngồi ra, việc nâng cao hệ số cơng suất cosφ cịn đưa đến hiệu quả làm giảm được chi phí kim loại màu, gĩp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát triển của máy phát điện….
Do đĩ, việc nâng cao hệ số cơng suất cosφ, bù cơng suất phản kháng đã trở thành vấn đề quan trọng, cần phải được quan tâm đúng mức trong khi thiết kế cũng như vận hành hệ thống cung cấp điện.
Dùng phương pháp bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số cơng suất cos𝛗
Xác định dung lượng bù là đi tính tốn giá trị cơng suất phản kháng cần bù để nâng cao hệ số cơng suất của xí nghiệp lên giá trị cosφ2.
Dung lượng bù được xác định theo cơng thức: Qbù = P × (tgφ1 – tgφ2) × 𝛼 (kvar) Trong đĩ:
+ P – phụ tải tính tốn của hộ tiêu thụ điện (kw).
+ φ1 – gĩc ứng với hệ số cơng suất trung bình cosφ1 trước khi bù, cosφ1 = 0.8.
+ φ2 – gĩc ứng với hệ số cơng suất trung bình cosφ2 sau khi bù, theo quy định của cơ quan quản lý hệ thống cung cấp điện thì trong các xí nghiệp cơng nghiệp phải đảm bảo cosφ trên 0.9, lấy cosφ2 = 0.94 ( Theo thơng tư quy định về mua, bán cơng suất phản kháng ). + α = 0.9 ÷ 1 – hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những phương pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù, lấy α = 1.
Vậy dung lượng bù tính được là: Qbù = P × (tgφ1 – tgφ2) × 𝛼
72 Xác định vị trí bù
Ta xác định vị trí bù đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng.
- Bù tại vị trí thanh cái 1 sau máy biến áp BA1: Ptc1 = P6 + P7 + P8 + P10 = 155.99 + 442.855 + 25.155 + 25.6 = 649.6 (kw). Qtc1 = Q6 + Q7 + Q8 + Q10 = 91.715 + 386.87 + 24.239 + 15.368= 518.192 (kvar). tgφ1 = Qtc1 Ptc1 = 518.192 649.6 = 0.8.
Vậy dung lượng cần bù trên thanh cái 1 là : Qbù1 = Ptc1 × (tgφ1 – tgφ2) × 𝛼
= 649.6 × (0.8 – 0.36) = 285.824 ( kvar). - Bù tại vị trí thanh cái 2 sau máy biến áp BA2:
Ptc2 = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P9 = 167.06 + 41.4 + 80.927 + 173.2 +170.26 + 28.7 = 661.54(kw). Qtc2 = Q1 + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 + Q9 = 97.44 + 28.95 + 65.85 + 151.429 + 105.429 + 16.856 = 465.954 (kvar). tgφ2 = Qtc2 Ptc2 = 465.954 661.547 = 0.7
Vậy dung lượng cần bù trên thanh cái 1 là : Qbù2 = Ptc2 × (tgφ1 – tgφ2) × 𝛼
= 661.547 × (0.7 – 0.33) × 1 = 225 ( kvar)
Xác định thiết bị bù
Ta chọn tụ điện để bù cơng suất phản kháng vì:
+ Tụ cĩ thể lắp ở phía điện áp cao hay thấp, vị trí bù linh hoạt.
+ Tụ được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ nên tùy sự phát triển của phụ tải mà cĩ thể áp dụng vào trong thực tế.
+ Dễ dàng trong việc tự động hĩa, điều khiển dung lượng bù.
Tụ điện được chọn theo điện áp định mức, số lượng tụ tùy thuộc vào dung lượng bù.
73
Dung lượng bù do tụ sinh ra được tính theo cơng thức: Qt = 2𝜋f × U2 × C = 0.314 × U2 × C (kvar) Trong đĩ :
+ U – điện áp đặt lên cực của tụ điện (kv). + C – điện dung của tụ điện (𝜇F).
Do dung lượng bù trên hai thanh cái gần như nhau nên ta chọn tụ bù cơng suất phản kháng trên hai thanh cái như nhau.
Dựa vào bảng 1-111. Tụ điện bù điện áp 380, 440 V do DEA YEONG chế tạo (bảng 6.5 trang 340 - SỐ TAY LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN 0,4 ĐẾN 500 KV, Ngơ Hồng Quang, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2002), ta dùng 6 bộ tụ 100 KVAr cĩ thơng số: Uđm (V) Qb (KVAr) C (μF) Mã hiệu Iđm (A) Kích thước (mm) Cao thùng Cao tồn bộ 380 100 2.205 DLE3H100K5T 151.9 500 605
Bộ tụ được bảo vệ bằng Aptomat, trong tủ bù cĩ đặt bĩng đèn làm điện trở phĩng điện.
Điện trở phĩng điện được xác định: Rpd = 15 × 106 × UP
2 Q (Ω) Trong đĩ:
+ Q – dung lượng bù của tụ (kvar). + Up = 0.22 (kv) – điện áp pha.
Rpd =15 × 106 × 0.22
2
600 = 1210 (Ω)
Ta dùng bĩng đèn cĩ cơng suất 80 w làm điện trở phĩng điện R = UP 2 W = 2202 100 = 484 (Ω) Vậy số lượng bĩng đèn cần dùng là: n = 1210 484 = 2.5 (bĩng)
74
Vậy ta dùng 3 bĩng ( 220V – 100W), mỗi pha 1 bĩng làm điện trở phĩng điện.
Hình 5.3: Sơ đồ nối tụ bù
Hình 5.4: Sơ đồ tụ bù trong tủ điện phân phối Khu 10 Khu 8 AT7 AT6 Khu 7 AT5 Khu 6 AT3 CCTR1 BA1-1000KVA 22/0,4 KV R?4 AT1 AT4 Khu 3 AT11 AT10 CCTR2 BA2-1000KVA 22/0,4 KV R?4 AT2 Khu 1 AT8 Khu 2 AT9 Khu 4 AT13 AT12 Khu 5 AT15 AT14 Khu 9 AT16 AT16 AT17
AT18 AT19 AT20 AT21 AT22
AT23
AT24AT25 AT26AT27 AT28 AT29
Lý ?i ði?n
Thanh cái 22kv
75
Chương 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA NHÀ MÁY
6.1 Thiết kế chiếu sáng các khu nhà nghỉ nam và nữ. 6.1.1 Xác định số lượng, cơng suất bĩng đèn .
Các nhà nghỉ.
Kích thước: chiều dài a = 6 (m); chiều rộng b = 4 (m). Chiều cao H = 3.5 (m) diện tích 24 (m2).
Màu sơn: Trần: Vàng creme Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.7 Tường: xanh sáng Hệ số phản xả tường ρtr = 0.45
Sàn: gỗ Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.3.
Độ rọi yêu cầu: Etc = 200 (lux).
Chọn khoảng nhiệt độ màu : Tm = 3800 (0K) theo đồ thị đường cong Kruithof. Chọn bĩng đèn : Loại : TUBE T8 Tm = 3800 (0K)
Pđ = 22 (W) Φ = 2200 (lumen). Chọn bộ đèn: Loại : Profil paralume aluminium
Cơng suất :3 × 22 Hiệu suất : 0.65C
Số đèn/1 bộ : 3 Quang thơng các bĩng/ 1 bộ : 6600 lm
Ldọc max = 1.4 htt Lngang max = 1.55 htt.
Phân bố các bộ đèn: Các trần h’ = 0 (m) bền mặt làm việc: 0.8 (m)
Chiều cao treo đèn so với mặt bằng làm việc: htt = 2.7 (m). Chỉ số địa điểm: K = a ×b htt × ( a + b ) = 6 × 4 2.7 ×( 6 + 4 ) = 0.89. Hệ số bù: D = 1
δ1 × δ2 = 1.25 (Tra bảng phụ lục 6/36 hướng dẫn đồ án mơn
học thiết kế cung cấp điện ).
Hệ số sử dụng: ksd = ηd × ud + ηi × ui
Vì là bộ đèn cấp D ta cĩ: ud = 0.74 (Tra bảng phụ lục 7/37 hướng dẫn đồ án mơn học thiết kế cung cấp điện). Ksd = 0.65 × 0.74 = 0.48.
76 Quang thơng tổng : Φtổng = Etc × S ×D Ksd = 200 × 24 ×1.25 0.48 = 12500 (Lumen). Xác định số bộ đèn : N = Φtổng Φcác bĩng/ 1bộ = 12500 6600 = 1.89 (bộ). Chọn số bộ đèn: Nbộ đèn = 2 (bộ)
Kiểm tra sai số quang thơng :
ΔΦ% = Nbộ đèn × Φcác bĩng/ 1bộ− Φtổng
Φtổng
= 2 ×6600 − 12500
12500 = 0.056 = 5.6%.
Kết luận : đạt yêu cầu cho phép.
Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc : Etb = Nbộ đèn × Φcác bĩng/ 1bộ × Ksd
S ×D =
2×6600×0.48
24 ×1.25 = 211.2 (lm)
Nhà sinh hoạt khu nhà nghỉ.
Kích thước: chiều dài a = 8 (m) ; chiều rộng b = 6 (m). Chiều cao H = 3.5 (m) diện tích 48 (m2).
Độ rọi yêu cầu: Etc = 300 (lux).
Chọn khoảng nhiệt độ màu : Tm = 4200 (0K) theo đồ thị đường cong Kruithof. Chọn bĩng đèn : Loại : TUBE T8 Tm = 4200 (0K)
Pđ = 22 (w) Φ = 2200 (lm) Chọn bộ đèn: Loại : Profil paralume aluminium
Cơng suất :3 × 22 Hiệu suất : 0.65C
Số đèn/1 bộ : 3 Quang thơng các bĩng/ 1 bộ : 6600 lm
Ldọc max = 1.4 htt Lngang max = 1.55 htt. Phân bố các bộ đèn:
Các trần h’ = 0 (m) bền mặt làm việc: 0.8 (m)
Chiều cao treo đèn so với mặt bằng làm việc: htt = 2.7 (m). Chỉ số địa điểm:
K = a ×b
htt × ( a + b ) =
8 × 6
77
Hệ số bù:
D = 1
δ1 × δ2 = 1.25 (Tra bảng phụ lục 6/36 hướng dẫn đồ án mơn
học thiết kế cung cấp điện ). Hệ số sử dụng: ksd = ηd × ud + ηi × ui
Vì là bộ đèn cấp D ta cĩ: ud = 0.82 (Tra bảng phụ lục 7/37 hướng dẫn đồ án mơn học thiết kế cung cấp điện).
Ksd = 0.65 × 0.82 = 0.53. Quang thơng tổng : Φtổng = Etc × S ×D Ksd = 300 × 48 ×1.25 0.53 = 33962 (lm). Xác định số bộ đèn : N = Φtổng Φcác bĩng/ 1bộ = 33962 6600 = 5.1 (bộ). Chọn số bộ đèn Nbộ đèn = 6 (bộ).
Kiểm tra sai số quang thơng :
ΔΦ% = 6 ×6600 − 33962
33962 = 0.16 = 16 %.
Kết luận : đạt yêu cầu cho phép.
Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc : Etb = Nbộ đèn×Φcác bĩng/ 1bộ×Ksd
S ×D =
6 ×6600 ×0.53
48 ×1.25 = 349.5 (lm).
6.1.2 Thiết kế mạng điện chiếu sáng.
Mỗi nhà nghỉ đặt 1 tủ chiếu sáng riêng lấy điện từ tủ chiếu sáng chung. Vì nhà nghỉ cán bộ nam và nữ cĩ kết cấu giống nhau nên ta cĩ Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ cấp điện trên mặt bằng như hình vẽ.
78 Chọn aptomat cho tầng trệt và lầu 1
Chọn 2 aptomat giống nhau IđmA =10 (A), U =220 (V), IN =4.5 (kA).
- Chọn dây từ tủ chiếu sáng khu 1 đến tủ chiếu sáng tầng trệt và lầu 1: chọn dây theo điều kiện phát nĩng cho phép (theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52).
khc× Icp ≥ 1.25×IđmA 1.5 (A).
khc – Hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy khc = 1. Icp ≥ 1.25 × IdmA
1.5 =
1.25 × 10
1.5 = 8.3 (A).
Chọn dây điện đồng cách điện PVC 2.5 mm2với Icp = 18 (A).
Chọn aptomat nhánh.
Điện áp định mức: Uđm ≥ Uđmm = 0,22 kV.
Các aptomat chọn giống nhau, mỗi aptomat nhánh cấp điện cho mỗi phịng cĩ số bộ đèn khác nhau và phịng nhiều nhất là 6 bộ đèn, dịng qua aptomat 1 pha .
IđmA ≥ Itt = n×Pd Uđm =
6 × 3 × 22
220 = 1.8 (A). Chọn aptomat do ABB chế tạo cĩ các thơng số sau:
Mã sản phẩm Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) 2CDS241001R0064 220 6 4.5
79
- Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bộ đèn.
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nĩng cho phép (theo tiêu chuẩn IEC 60364- 5-52):
khc× Icp ≥ Itt
Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ bằng áptơmát. Icp ≥ 1.25×𝐼đ𝑚𝐴
1.5 =
1.25×6
1.5 = 5 (A).
Chọn dây điện bọc nhựa PVC đồng 1,5 mm2 cĩ Icp = 13.5 (A).
6.2 Thiết kế chiếu sáng cho khu văn phịng . 6.2.1 Xác định số lượng, cơng suất bĩng đèn. 6.2.1 Xác định số lượng, cơng suất bĩng đèn.
Kích thước: chiều dài a = 30 (m) ; chiều rộng b = 18 (m). Chiều cao H = 4 (m) cĩ 2 tầng diện tích 1080 (m2).
Màu sơn: Trần: Vàng creme Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.7 Tường: xanh sáng Hệ số phản xả tường ρtr = 0.45
Sàn: gỗ Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.3.
Độ rọi yêu cầu: Etc = 300 (lux)
Chọn bĩng đèn : Loại : Bộ LED âm trần Tm = 6500 (0K) Pđ = 72 (W) Φ = 5300 (lm) Chọn bộ đèn: Loại : Multiclaude optique haut randement
Cơng suất :2 × 36 Hiệu suất : 0.65D
Số đèn/1 bộ : 2 Quang thơng các bĩng/ 1 bộ : 5300 lm
Ldọc max = 1.45 htt Lngang max = 2 htt.
Phân bố các bộ đèn: Các trần h’ = 0 (m) bền mặt làm việc: 0.8 (m)
Chiều cao treo đèn so với mặt bằng làm việc: htt = 3.2 (m).
Hình 6.2: Sơ đồ nguyên lí tủ chiếu sáng nhà nghỉ
80 Chỉ số địa điểm: K = a ×b htt × ( a + b ) = 30 × 18 3.2 ×( 30 + 18 ) = 3.5. Hệ số bù: D = 1
δ1 × δ2 = 1.25 (Tra bảng phụ lục 6/36 hướng dẫn đồ án mơn
học thiết kế cung cấp điện). Hệ số sử dụng: ksd = ηd × ud + ηi × ui
Vì là bộ đèn cấp D ta cĩ: ud = 1.05 (Tra bảng phụ lục 7/37 hướng dẫn đồ án mơn học thiết kế cung cấp điện). Ksd = 0.65 × 1.05 = 0.68.
Quang thơng tổng : Φtổng = Etc × S ×D Ksd = 300 × 1080 ×1.25 0.68 = 595588 (lm). Xác định số bộ đèn : N = Φtổng Φcác bĩng/ 1bộ = 595588 5300 =112 (bộ). Chọn số bộ đèn: Nbộ đèn = 120 (bộ).
Kiểm tra sai số quang thơng :
ΔΦ% = 120 ×5300− 595588
595588 = 0.07 = 7 %.
Kết luận : đạt yêu cầu cho phép.
Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc : Etb = Nbộ đèn × Φcác bĩng/ 1bộ × Ksd S ×D = 120 ×5300 ×0.68 1080 ×1.25 = 320 (lm). Hình 6.3: Bố trí đèn nhà văn phịng A7
81
6.2.2 Thiết kế mạng điện chiếu sáng.
Đặt 1 tủ chiếu sáng.Tủ gồm 1 aptomat tổng 3 pha và 2 aptomat nhánh 1 pha cho mỗi tầng. Mỗi tầng cĩ 1 tủ chiếu sáng riêng
Chọn aptomat tổng
Theo phần trên đã chọn aptomat tổng cĩ
Iđm = 50 (A), IN = 10 (kA), Uđm =380 (V).
- Chọn cáp từ TPP khu 2 đến tủ chiếu sáng khu : chọn cáp theo điều kiện phát nĩng cho phép (theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52).
khc – Hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy khc = 1. Icp ≥ 1.25 × IdmA
1.5 =
1.25 × 50
1.5 = 25 (A).
Chọn cáp điện dây đồng cách điện 3 PVC 6 mm2với Icp = 29 A.
Chọn aptomat cho tầng trệt và tầng 1
Chọn 2 aptomat giống nhau IđmA = 25 (A), U =220 (V), IN =4.5 (kA).
- Chọn dây từ tủ chiếu sáng khu 1 đến tủ chiếu sáng tầng trệt và lầu 1: chọn dây theo điều kiện phát nĩng cho phép (theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52).
khc – Hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy khc = 1. Icp ≥ 1.25 × IdmA
1.5 =
1.25 × 25
1.5 = 20.8 (A).
Chọn dây điện đồng cách điện 2 PVC 4 mm2với Icp = 24 (A).
Chọn aptomat nhánh.
Điện áp định mức: Uđm ≥ Uđmm = 0,22 kV.
+ Chọn aptomat cho khu trưng bày sản phẩm,nhà văn, văn phịng và phịng giặt. IđmA ≥ Itt = n×Pd
Uđm =
24 × 72
220 = 7.85 (A). Chọn aptomat do ABB chế tạo cĩ các thơng số sau:
Mã sản phẩm Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) 2CDS241001R0104 220 10 4.5
- Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bộ đèn.
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nĩng cho phép (theo tiêu chuẩn IEC 60364- 5-52):
82
Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ bằng áptơmát. Icp ≥ = 1.25×𝐼đ𝑚𝐴
1.5 =
1.25×10
1.5 = 8.3 (A).
Chọn dây điện đồng cách điện 2 PVC 1.5 mm2với Icp = 13.5 (A). + Chọn aptomat cho các khu cịn lại
IđmA ≥ Ittmax = n×Pđ Uđm =
8 × 72
220 = 2.6 (A). Chọn aptomat do ABB chế tạo cĩ các thơng số sau:
Mã sản phẩm Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) 2CDS241001R0064 220 6 4.5
- Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bộ đèn (theo tiêu chuẩn IEC 60364-5- 52).
Icp ≥ 1.25×𝐼đ𝑚𝐴
1.5 =
1.25×6
1.5 = 5 (A).
Chọn dây điện đồng cách điện 2 PVC 1.5 mm2với Icp = 13.5 (A).
6.3 Thiết kế chiếu sáng cho phịng kĩ thuật , phịng thí nghiệm 6.3.1 Xác định số lượng, cơng suất bĩng đèn 6.3.1 Xác định số lượng, cơng suất bĩng đèn
Kích thước: chiều dài a = 62.45 (m) ; chiều rộng b = 10.75 (m). Chiều cao H = 4 (m) cĩ 2 tầng diện tích 671.34 (m2).
Màu sơn: Trần: Vàng creme Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.7
83
Tường: xanh sáng Hệ số phản xả tường ρtr = 0.45
Sàn: gạch Hệ số phản xả sàn ρtr = 0.3.
Độ rọi yêu cầu: Etc = 250 (lux).
Chọn bĩng đèn : Loại : Bộ LED âm trần Tm = 6500 (0K) Pđ = 72 (w) Φ = 5300 (lm) Chọn bộ đèn: Loại : Multiclaude optique haut randement
Cơng suất :2 × 36 Hiệu suất : 0.65D
Số đèn/1 bộ : 2 Quang thơng các bĩng/ 1 bộ : 5300 lm
Ldọc max = 1.45 htt Lngang max = 2 htt. Phân bố các bộ đèn:
Các trần h’ = 0 (m) bền mặt làm việc: 0.8 (m)
Chiều cao treo đèn so với mặt bằng làm việc: htt = 3.2 (m). Chỉ số địa điểm: K = a ×b htt × ( a + b ) = 62.45 × 10.75 3.2 ×( 62.45 + 10.75 ) = 2.8. Hệ số bù: D = 1 δ1 × δ2 = 1.25 ( Tra bảng phụ lục 6/36 hướng dẫn đồ án
mơn học thiết kế cung cấp điện ). Hệ số sử dụng: ksd = ηd × ud + ηi × ui
Vì là bộ đèn cấp D ta cĩ: ud = 1.02 (Tra bảng phụ lục 7/37 hướng dẫn đồ án mơn học thiết kế cung cấp điện). Ksd = 0.65 × 1.02 = 0.66.