Phụ tải tính toán của toàn nhà máy được tính theo công thức sau:
Ptt = Kđt . n
i1Ptt (kW)
Qtt = Kđt . n
i1 Qtt (kVAr) 𝑆𝑡𝑡∑ = 𝐾đ𝑡√𝑃𝑡𝑡∑2 + 𝑄𝑡𝑡∑2 (kVA)
73
cos 𝜑 = 𝑃𝑡𝑡∑
𝑆𝑡𝑡∑ Trong đó:
Ptt , Qtt lần lượt là phụ tải tác dụng tính toán, phụ tải phản kháng tính toán của các phòng, khu trong nhà máy.
Kđt : hệ số đồng thời (chọn Kđt = 0,8) Áp dụng các công thức trên ta được:
Ptt = 0,8 (819,68 + 49,8 + 7,44 + 1,89 + 20,4 + 5,96 + 14,45 + 1,73 + 0,3 + 0,432 + 4,753 + 12,5 ) = 0,8 . 939,335 = 751,468 (kW) Qtt = 0,8 (628,14 + 47,2 + 5,58 + 1,42 + 15,3 + 4,47 + 10,84 + 1,3 + 0,23 + 0,32 + 3,56 + 9,4) = 0,8 . 727,76 = 582,2 (kVAr) 𝑆𝑡𝑡∑ = √𝑃𝑡𝑡∑2 + 𝑄𝑡𝑡∑2 = √751,4682+ 582,22 = 950,61 𝑘𝑉𝐴 cos 𝜑 = 𝑃𝑡𝑡∑ 𝑆𝑡𝑡∑ = 751,468 950,61 = 0,79 𝐼𝑡𝑡∑ = 𝑃𝑡𝑡∑ √3.𝑈.cos 𝜑 = 751,468 √3.0,38.0,79 = 1446,95 (𝐴)
74
Chương 4:
TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT
Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất :
Nâng cao hệ số công suất cos 𝜑 là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cao, giữa P, Q và góc 𝜑 có quan hệ như sau:
𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔𝑄
𝑃
Khi hệ số cos𝜑 được nâng cao thì đưa đến những hiệu quả sau: - Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện.
- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện. - Tăng khả năng truyền tải của dây và MBA.
Xác định dung lượng bù:
Dung lượng bù được xác định theo công thức sau: Qbù = Pttpx (tg𝜑px - tg𝜑ch)
Trong đó:
𝜑px = ứng với hệ số công suất (cos𝜑px ) của phân xưởng
𝜑ch = ứng với hệ số công suất (cos𝜑ch ) của phân xưởng sau khi chọn Ta có : cos𝜑ch = 0.9 ÷ 0.95 , chọn cos𝜑ch = 0,9 ⇒ tg𝜑𝑐ℎ = 0,484
Với : Pttpx = 751,468 (kW) Qttpx = 582,2 (kVar) Sttpx = 950,61 (kVA)
75 cos 𝜑𝑝𝑥 = 𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥
𝑆𝑡𝑡𝑝𝑥 = 751,468
950,61 = 0,79 ⇒ 𝑡𝑔𝜑𝑝𝑥 = 0,8
𝑄𝑏ù = 𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥(𝑡𝑔𝜑𝑝𝑥 − 𝑡𝑔𝜑𝑐ℎ) = 751,468(0,8 − 0,484) = 237,46 (𝑘𝑉𝐴𝑅)
Sau khi bù thì công suất toàn phân xưởng là:
𝑆𝑡𝑡𝑝𝑥 = 𝑘đ𝑡√𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥2 + (𝑄𝑡𝑡𝑝𝑥 − 𝑄𝑏ù)2 = 0,9√751,4682+ (582,2 − 237,46)2 =
744,09 (𝑘𝑉𝐴)
Chọn thiết bị bù:
Với Qbù = 237,46 (kVAR)
Chọn loại thiết bị bù là tụ điện và dung lượng tụ cần phải chọn cần phải > 237,46 (kVAR)
Với dung lượng như thế ta chọn bộ tụ bù: Tra Bảng 8.18 trang 57 “Sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện”
Loại: KC2-0,38-50-3Y3 (loại 3) Công suất định mức: 50 kVAr Điện dung định mức: 1102 µF Kiểu tụ: đấu tam giác
Sau khi chọn máy bù, công suất phảnn kháng được bù vào là: Qbù = 5.50 = 250 (kVAr)
Vậy sau khi bù công suất phân xưởng là:
Qttsaubù = Qttpx - Qbù = 582,2 -250 = 332,2 (kVAr)
Spxsaubù = kđt√𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥2 + 𝑄𝑡𝑡𝑠𝑎𝑢𝑏ù2 = 0,9. √751,4682+ 332,22 = 739,45 (𝑘𝑉𝐴)
Hệ số công suất sau khi bù:
𝑡𝑔𝜑𝑠𝑎𝑢𝑏ù = 𝑄𝑡𝑡𝑠𝑎𝑢𝑏ù
𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥 = 332,2
751,468= 0,44 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)
⇒ cos 𝜑𝑠𝑎𝑢𝑏ù = 0,93 (𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ )
76
Tụ điện phải đặt nơi khô ráo, ít bụi bặm, không dễ nổ, dễ cháy và không có khí ăn mòn.
Điều kiện nhiệt: phải giữ cho nhiệt độ không khí xung quanh tụ điện không vượt quá +35oC.
Điều kiện điện áp: phải giữ điện áp trên cực của tụ điện không vượt quá 110% điện áp định mức. Khi điện áp của mạng vượt quá giới hạn cho phép nói trên thì phải cắt tụ điện ra khỏi mạng.
Trong lúc vận hành nếu thấy tụ điện bị phình ra thì phải cắt ngay ra khỏi mạng, vì đó là hiện tượng sự cố nguy hiểm, tụ có thể bị nổ.
77
Chương 5:
CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG
Cơ sở lý thuyết :
Trong thực tế có nhiều phương pháp để chọn máy biến áp (MBA) sử dụng cho phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp. Tuy nhiên ta chỉ giới thiệu một số phương pháp thường gặp để chọn. Thông thường trong thiết kế chọn MBA cho phân xưởng ta chỉ chọn từ 1 đến 2 MBA, ở đây ta giới thiệu hai phương pháp chọn MBA đó là: chọn MBA theo quá tải thường xuyên và chọn theo quá tải sự cố.
Chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố:
Khi chọn công suất MBA theo điều kiện quá tải sự cố, khi một MBA hư thì công suất định mức của MBA còn lại phải thỏa:
𝑆𝑀𝐵𝐴 ≥𝑆𝑡𝑡𝑝𝑥
𝑘𝑞𝑡𝑠𝑐
trong đó:S MBA : công suất định mức của MBA Sttpx : công suất phụ tải tổng của phân xưởng. kqtsc : hệ số quá tải sự cố.
kqtsc = 1,4 nếu MBA đặt ở ngoài trời kqtsc = 1,3 nếu MBA đặt trong nhà
Chọn MBA theo điều kiện quá tải thường xuyên:
Công suất MBA được chọn sẻ nhỏ hơn công suất của toàn phân xưởng tức là: SMBA > Sttpx
Từ đồ thị đặc trưng phụ tải phân xưởng ta chuyển về dạng đồ thị phụ tải hai bậc, và S1, S2 được tính như sau:
𝑆1 = √∑ 𝑆𝑖2𝑡𝑖
∑ 𝑡𝑖
Với: Si tính từ vùng quá tải trở đi trong thời gian ∑ti = 10h,
Trong trường hợp có hai vùng quá tải thì tính S1 từ vùng có diện tích quá tải lớn nhất về phía vùng quá tải còn lại
78 𝑆2 = √∑ 𝑆𝑖2𝑡𝑖
∑ 𝑡𝑖
Với: Si phần công suất quá tải.
∑ti tổng thời gian quá tải.
Trong trường hợp có nhiều vùng quá tải thì chọn vùng quá tải có diện tích lớn nhất để tính
Sau khi tính được S1 và S2 ta tính hệ số quá tải và hệ số non tải: Hệ số non tải: 𝑘1 = 𝑆1
𝑆đ𝑚𝑀𝐵𝐴
Hệ số quá tải: 𝑘2 = 𝑆2
𝑆đ𝑚𝑀𝐵𝐴
Từ k1 , k2 ta sẽ kiểm tra tình trạng làm việc của MBA bằng cách tra đồ thị (tr15 sách HD đồ án môn học thiết kế cung cấp điện) đường cong của MBA: nếu k2 < k2cp
thì MBA chịu được quá tải, còn ngược lại thì không chịu được quá tải khi đó ta phải chọn lại MBA.
Để xưởng phát triển trong tương lai từ 5 đến 10 năm sau ta sẽ chọn công suất MBA lớn hơn phụ tải tổng của toàn phân xưởng.
Phương án chọn MBA:
Phương án 1 : Dùng hai máy biến áp ba pha với công suất mỗi máy là 630 kVA. Thông số kỹ thuật của mỗi máy là :
Công suất định mức : Sđm = 630 kVA. Điện áp định mức : Uđm = 22/0,4 kV. Tổn hao không tải : Po = 1500 W. Tổn hao ngắn mạch : Pn = 7700 W. Dòng điện không tải : Io% = 1,4%. Điện áp ngắn mạch : Un% = 5%.
Phương án 2 : Dùng một máy biến áp ba pha với công suất là 1250kVA có các thông số kỹ thuật như sau :
79
Điện áp định mức : Uđm = 22/0,4 kV. Tổn hao không tải : Po = 1800 W. Tổn hao ngắn mạch : Pn = 10500 W. Dòng điện không tải : Io% = 1%. Điện áp ngắn mạch : Un% = 6%.
Như vậy đối với phương án 2 chỉ có 1 máy biến áp, sơ đồ đi dây đơn giản, dễ dàng lắp đặt nhưng không đảm bảo được tính cung cấp điện liên tục khi gặp sự cố. Phương án 1 tuy chi phí vận hành và vốn đầu tư cao hơn nhưng không đáng kể, đảm bảo được tính cung cấp điện khi máy biến áp gặp sự cố hoặc bao dưỡng. So sánh kết quả trên, quyết định chọn phương án 1 là tối ưu. Sử dụng hai máy biến áp có công suất 630 kVA, cấp điện áp 22/0,4 kV, với các thông số kỹ thuật như sau :
Tổn thất không tải: Po = 1500 (W). Tổn thất ngắn mạch: Pn = 7700 (W). Dòng điện không tải: Io% = 1,4% Điện áp ngắn mạch: Un% = 5%
Chọn máy phát dự phòng:
Việc chọn máy phát dự phòng cho mỗi công trình phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải trong công trình và mức độ ảnh hưởng của nó đến vấn đề kinh tế.
Chọn máy phát dự phòng cho công trình nhằm đảm bảo cấp điện tạm thời cho công trình khi hệ thống lưới điện gặp sự cố như : mất điện trên đường dây hệ thống, sự cố máy biến áp. Cũng có thể chọn máy phát dự phòng nhằm đảm bảo cung cấp điện cho toàn bộ công trình hoặc cũng có thể dự phòng để cấp điện cho một phần phụ tải quan trọng trong công trình.
Với hệ thống điện nhà máy ximăng như hiện nay, để đảm bảo cho nhà máy vẫn hoạt động bình thường trong thời gian khi lưới điện gặp sự cố. Ta cần chọn máy phát dự phòng. Sở dĩ ta quyết định chọn như thế vì căn cứ vào tính chất công việc của nhà máy xi măng là :
80
cho kịp hợp đồng thì rất cần có điện để khu hành chánh và khu đóng bao hoạt động , hầu tránh bị động , giao hàng trễ .v.v…
Các máy nghiền có thể ngưng hoạt động , vì khi có điện lại sẽ tiếp tục nghiền tiếp. Hơn nữa , xi măng thành phẩm đã được chứa trong Silô xi măng lên đến 2000 tấn .
Lúc này ta cần có điện để khu vực văn phòng , khu đóng bao, băng tải xuất thủy , bộ , phòng điều khiển trung tâm và chiếu sáng các khu vực khác như nhà xe ( vào ban đêm) , nhà bảo vệ , căn tin …
Nhận thấy, công suất cần cung cấp khi mất điện lưới chiếm khoảng 50% công suất toàn nhà máy. Vì vậy quyết định chọn máy phát dự phòng có công suất bằng
2
1 công suất MBA đã chọn .
Kết luận :
Ta sẽ chọn máy phát điện dự phòng chạy bằng dầu Diezel có công suất 630 kVA có điện áp đầu cực là 0,4 kV.
Vì điện áp đầu cực của máy phát là 0,4 kV nên ta nối thẳng vào thanh cái của tủ phân phối chính . Và cách li với máy biến áp thông qua khóa liên động .
Chỉ khi nào mất điện từ lưới quốc gia thì máy phát mới ô5ng và phát điện thẳng lên thanh cái của tủ phân phối chính.
81
Chương 6:
CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ