CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
3.2 Tính toán phụ tải cho khách sạn Thành Long
3.2.5 Tầng 7 và tầng 8 khách sạn Thành Long
Do tầng 7 và tầng 8 có kiến trúc mặt bằng giống nhau nên ta chỉ cẩn tính toán phụ tải điển hình cho tầng 7, còn tầng 8 ta tính toán tương tự.
32 Phòng Thiết bị sử dụng Số lượng Single_D Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 Máy lạnh 1.5HP 1 Twin_B Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 Máy lạnh 1.5HP 1 Phòng nhân viên Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 Máy lạnh 1.5HP 1
* Ptt, Qtt, Stt, cos trên nhóm phụ tải tầng 7:
Phụ tải
Số lượng
Công suất
(W) cos𝜑 tan𝜑
Công suất (VA)
Stt (VA) Pha A Pha B Pha C
Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 270 0.6 1.33 450 450 Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 270 0.6 1.33 450 450 Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 3 270 0.6 1.33 450 450 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375
33 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375 Máy lạnh 1.5HP 1 1120 0.8 0.75 1400 1400 Máy lạnh 1.5HP 1 1120 0.8 0.75 1400 1400 Máy lạnh 1.5HP 1 1120 0.8 0.75 1400 1400 Tổng 12270 5225 5225 5225 15675
Hệ số đồng thời ks = 0.9 (Theo bảng tra hệ số đồng thời theo tủ phân phối, do có tất cả 3 mạch đi vào tủ phân phối tầng 7 (Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC, bảng A12, trang A18)).
Vậy tổng công suất ta chọn là 14.1 (KVA) Nên tổng Ptt = 12270*0.9 = 11043 (W) cos = Ptt/Stt = 11/14.1 =0.78
=> Tính toán tương tự ta có công suất tính toán phụ tải tại tủ phân phối tầng 8: Stt = 14.1 (KVA) Ptt = 11043 (W) cos = 0.78 3.2.6 Tầng 9 khách sạn Thành Long * Thiết bị sử dụng: Phòng Thiết bị sử dụng Số lượng Bếp Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 10 Ổ cắm đôi 2 chấu 3
Buffet Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 8
34 * Ptt, Qtt, Stt, cos trên nhóm phụ tải tầng 9:
Phụ tải
Số lượng
Công suất
(W) cos𝜑 tan𝜑
Công suất (VA)
Stt (VA) Pha A Pha B Pha C
Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 6 540 0.6 1.33 900 900 Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 6 540 0.6 1.33 900 900 Đèn huỳnh quang FL T8-2x36W 6 540 0.6 1.33 900 900 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375 Ổ cắm đôi 2 chấu 3 2700 0.8 0.75 3375 3375 Tổng 9720 4275 4275 4275 12825
Hệ số đồng thời ks = 0.9 (Theo bảng tra hệ số đồng thời theo tủ phân phối, do có tất cả 2 mạch đi vào tủ phân phối tầng 9 (Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC, bảng A12, trang A18)).
Vậy tổng công suất ta chọn là 11.5 (KVA) Nên tổng Ptt = 9720*0.9 = 8748 (W) cos = Ptt/Stt = 8.7/11.5 = 0.76
35 Phụ tải
Công suất
(W) cos𝜑 tan𝜑
Công suất (VA)
Stt (VA) Pha A Pha B Pha C
Nhóm phụ tải tầng hầm 62100 0.83 0.67 24733 24733 24733 74200 Nhóm phụ tải tầng 1 14300 0.79 0.77 5960 5960 5960 17900 Nhóm phụ tải tầng 2 17357 0.78 0.8 7400 7400 7400 22200 Nhóm phụ tải tầng 3 17688 0.78 0.8 7565 7565 7565 22700 Nhóm phụ tải tầng 4 17688 0.78 0.8 7565 7565 7565 22700 Nhóm phụ tải tầng 5 17688 0.78 0.8 7565 7565 7565 22700 Nhóm phụ tải tầng 6 17688 0.78 0.8 7565 7565 7565 22700 Nhóm phụ tải tầng 7 11043 0.78 0.8 4700 4700 4700 14100 Nhóm phụ tải tầng 8 11043 0.78 0.8 4700 4700 4700 14100 Nhóm phụ tải tầng 9 8748 0.76 0.85 3833 3833 3833 11500 Tổng 195343 81586 81586 81586 244758
Hệ số đồng thời ks = 0.6 (Theo bảng tra hệ số đồng thời theo tủ phân phối, do có tất cả 10 mạch đi vào tủ phân phối chính (Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC, bảng A12, trang A18)).
Vậy tổng công suất biểu kiến của cả khách sạn (trước khi bù) là 146.8 (KVA) Nên tổng Ptt = 195343*0.6 = 117.2 (KW)
cos = Ptt/Stt = 117.2/146.8 = 0.8
36
CHƯƠNG 4: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG, CHỌN MÁY BIẾN ÁP MÁY BIẾN ÁP
4.1 Bù công suất phản kháng
4.1.1 Năng lượng phản kháng và hệ số công suất cosφ 4.1.1.1 Năng lượng phản kháng 4.1.1.1 Năng lượng phản kháng
Hệ thống xoay chiều cung cấp 2 dạng năng lương:
Năng lượng tác dụng (năng lượng hữu công) đo theo đơn vị kWh, nó được biến đổi thành cơ năng, nhiệt, ánh sáng…
Năng lượng phản kháng (năng lượng vô công) dạng này được chia làm 2 loại:
Năng lượng dùng cho mạch có tính cảm (máy biến áp, động cơ điện…) gây ra tổn hao điện năng trong hệ thống truyền tải và phân phối.
Năng lượng tạo ra bởi mạch có tính dung (dây cáp, tụ công suất…)
4.1.1.2 Hệ số công suất cosφ
Hệ số công suất là tỷ số giữa công suất tác dụng P (kW) và công suất biểu kiến S (kVA):
cosφ = P (kW) / S (kVA) Hệ số công suất thay đổi trong khoảng từ 0 đến 1.
Hệ số công suất gần bằng 1 nghĩa là công suất phản kháng nhỏ hơn so với công suất tác dụng thì càng có lợi cho nhà cung cấp và khách hàng, và khi hệ số công suất thấp chỉ ra điều kiện ngược lại.
37
4.1.2 Mục đích của việc nâng cao hệ số công suất công suất
Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế đặc biệt là giảm tiền điện.
4.1.2.1 Giảm giá điện
Lắp đặt các tụ điện để nâng cao hệ số công suất cho phép các hộ tiêu thụ giảm tiền điện nhờ giữ mức tiêu thụ công suất phản kháng dưới giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện.
Thực hiện các biện pháp đảm bảo hệ số công suất cosφ trong giới hạn mức sủ dụng điện không thấp hơn 0.93 thì người dung không phải trả tiền cho năng lượng phản kháng đã tiêu thụ.
Tuy nhiên, dù được lợi về giảm bớt tiền điện, người dùng cần phải cân nhắc đến các yếu tố phí tổn hao do mua sắm lắp đặt và bảo trì các tụ điện cải thiện hệ số công suất, các thiết bị đóng ngắt cùng với công suất tổn hao điện môi KWh xuất hiện trong các tụ…
4.1.2.2 Tối ưu hóa kinh tế kỹ thuật
Giảm kích cỡ dây dẫn:
Bội số tiết diện lõi cáp 1 1.25 1.67 2.5
Cosφ 1 0.8 0.6 0.4
Nhận thấy: Hệ số công suất có giá trị càng lớn thì bội tiết diện dây dẫn sẽ càng nhỏ và ngược lại.
Giảm sụt áp:
Các tụ điện điều chỉnh hệ số công suất làm giảm hoặc thậm chí khử hoàn toàn dòng phản kháng trong các dây dẫn ở vị tri trước khi bù, vì thế làm giảm bớt hoặc khử bỏ hẳn sụt áp.
Tăng khả năng mang tải:
Bằng cách cải thiện hệ số công suất của tải được cấp nguồn từ máy biến áp, dòng điện đi qua máy biến áp sẽ giảm, vì thế cho phép thêm tải vào máy biến áp.
38
4.1.3 Tính toán bù công suất phản kháng 4.1.3.1 Nguyên lý lý thuyết 4.1.3.1 Nguyên lý lý thuyết
Để cải thiện hệ số công suất của tải, cần bộ tụ điện làm nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này được gọi là bù công suất phản kháng. Tụ bù được mắc vào thanh cái về phía hạ áp ở tủ điện tổng.
4.1.3.2 Tính toán bù công suất phản kháng
Từ chương 3 (Tính toán phụ tải) ta có Ptt= 117.2 (KW), Qtt= 88.4 (KVar), Stt= 146.8 (kVA), cosφtb = 0.8 (Tương ứng với tanφtb = 0.75).
Bây giờ chúng ta cần bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ = 0.9 => tanφ = 0.484 (Theo Quy định của Điện lực Việt Nam).
Qb= Ptt×( tanφtb - tanφ)
= 117.2×(0.75-0.484) = 31.1 (kVar) Ta chọn 1 tụ bù hạ thế 3 pha 35KVar/440V.
Công suất tính toán sau khi bù công suất phản kháng: Qb (thực tế) = 35 (KVar)
39
4.2 Chọn máy biến áp (MBA) 4.2.1 Khái niệm chung 4.2.1 Khái niệm chung
4.2.1.1 Định nghĩa
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều mà vẫn giữ nguyên tần số.
4.2.1.2 Phân loại
Theo chức năng: gồm có MBA tăng áp và MBA hạ áp.
MBA tăng áp: là thiết bị biến đổi từ điện áp thấp lên điện áp cao. MBA hạ áp: là thiết bị biến đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp.
Theo công dụng: gồm có MBA làm mát bằng dầu và MBA khô. MBA làm mát bằng dầu:
Tùy theo cấu tạo mà có các loại: MBA có bình dầu phụ à không có bình dầu phụ, máy biến áp kiểu kín hay kiểu hở.
Một số đặc điểm của máy biến áp làm mát bằng dầu:
Làm mát bằng dầu
Có các cánh tản nhiệt và ống phòng nổ
Có khối lượng lớn do có chứa dầu
Phạm vi sử dụng; ngoài trời, trong các phòng biến áp. MBA khô:
Các đặc điểm của MBA khô:
Làm mát không khí, phải đảm bảo đủ không gian cho tỏa nhiệt.
Không sử dụng ở những nơi có nguy cơ ngập lụt.
Phạm vi sử dụng: các khu vực quan trong, nơi tập trung đông dân cư như: trung tâm thương mại, khu chung cư cao tầng, trường học, bệnh viện…
4.2.1.3 Chọn vị trí, số lượng và dung lượng trạm biến áp
Chọn vị trí:
Các yêu cầu cơ bản khi chọn vị trí trạm biến áp:
40
An toàn, độ tin cậy cung cấp điện cao.
Đơn giản trong vận hành.
Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ. Chọn số lượng và dung lượng trạm biến áp:
Chọn số lượng MBA:
Hộ tiêu thụ loại I:
Những hộ tiêu thụ điện mà khi cung cấp điện bị gián đoạn sẽ ảnh hưởng đến an ninh Quốc gia, ảnh hưởng đến các cơ quan trọng yếu của Nhà nước, gây nguy hiểm chết người, tổn thất nghiêm trọng về kinh tế hoặc theo nhu cầu cấp điện đặc biệt của khách hàng.
Những hộ tiêu thụ loại I như: bệnh viện, các đại sử quán, các văn phòng ủy ban nhân dân các thành phố lớn…
Hộ tiêu thụ loại I được cung cấp điện ít nhất 2 nguồn cung cấp điện độc lập như MBA và một nguồn dự phòng tại chỗ có thể là trạm cố định hoặc lưu động có máy phát điện hoặc bộ lưu điện UPS.
Hộ tiêu thụ loại II:
Là những hộ mà khi cung cấp điện bị gián đoạn sẽ gây tỏn thất lớn về kinh tế, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, rối loạn hoạt động bình thường của thành phố.
Những hộ tiêu thụ loại II như: xưởng nhuộm, lò luyện thép, hầm ủ bia…
Hộ tiêu thụ điện loại II phải được cung cấp điện bằng ít nhất một nguồn cung cấp điện chính như MBA và một nguồn dự phòng.
Hộ tiêu thụ loại III:
Theo quy phạm trang bị điện, hộ tiêu thụ loại III: Không thuộc loại I và II. Những hộ tiêu thụ loại III như: khu dân cư, trường học…
Hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện chỉ cần một nguồn cung cấp điện chính như 1 MBA.
Như vậy, do phụ tải thiết kế là khách sạn Thành Long thuộc hộ tiêu thụ loại III nên chỉ cần một nguồn cung cấp điện chính là 1 MBA.
41
4.2.2 Tính toán chọn máy biến áp
Chọn dung lượng MBA:
Theo phụ tải tính toán: SMBA ≥ Stt (sau bù)
Từ tính toán phần bù công suất phản kháng ta được: Stt (sau bù) = 128.8 (kVA) Vì vậy ta chon dung lượng MBA 3 pha có SMBA =160 (kVA), 22/0.4 kV.
Các thông số kỹ thuật: Máy biến áp 3 pha_160KVA
Thông số kỹ thuật
Tổn hao không tải P0 (W) 510 Dòng điện không tải I0 (%) 2 Tổn hao ngắn mạch ở 75 độ C Pn (W) 2350 Điện áp ngắn mạch Un (%) 4 Kích thước máy L 990 W 870 H 1370 A 550 Trọng lượng Dầu 236 Ruột máy 471 Tổng 939
42
CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN SỤT ÁP
5.1 Chọn dây dẫn và tính toán độ sụt áp
5.1.1 Lý thuyết về chọn dây dẫn và tính độ sụt áp 5.1.1.1 Chọn dây dẫn 5.1.1.1 Chọn dây dẫn
Chọn dây dẫn là một công việc khá quan trọng, vì nếu chọn dây dẫn không phù hợp có thể dẫn đến các sự cố như chập mạch do dây dẫn phát nóng quá mức dẫn đến hư hỏng cách điện, từ đó làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Bên cạnh đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật cũng cần phải thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế.
Các bước để xác định tiết diện dây dẫn: Bước 1: Xác định dòng điện tính toán
Bước 2: Xác định các điều kiện: phương thức lắp đặt, số pha, vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, loại dây dẫn (dây hay cáp một lõi hay cáp nhiều lõi)
Bước 3: Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Hệ số hiệu chỉnh k1: Là hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ môi trường khác 300C (Bảng G12, trang G11: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
Hệ số hiệu chỉnh k2: Là hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ trong đất khác 200C (Bảng G13, trang G11: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
Hệ số hiệu chỉnh k3: Là hệ số hiệu chỉnh theo tính chất đất (Bảng G15, trang G12: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
Hệ số hiệu chỉnh k4: Là hệ số hiệu chỉnh đối với trường hợp nhóm nhiều hơn 1 mạch hoặc cáp đa lõi (Bảng G16, trang G12: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
Bước 4: Xác dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp) : (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
43
I'B= Itt
k1×k2×….
Bước 5: Tra bảng G22, trang G17 hoặc G21a, trang G16 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta chọn tiết diện của cáp hoặc dây dẫn S (mm²) và dòng cho phép mang tải của dây dẫn Iz (A).
Bước 6: Chọn dây trung tính và dây PE. Tra bảng G58, trang G38 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
5.1.1.2 Độ sụt áp
Độ sụt áp lớn nhất cho phép sẽ thay đổi tuỳ theo quốc gia. Độ sụt áp lớn nhất cho phép từ điểm nối vào lưới điện đến điểm sử dụng lưới điện là 3% (Đối với mạng chiếu sáng), 5% (Đối với các loại tải khác: sưởi,…).
Nói chung, sự vận hành của động cơ đòi hỏi điện áp dao động ±5% xung quanh giá trị định mức của nó ở trạng thái làm việc bình thường.
Công thức tính toán sụt áp 3 pha cân bằng: (Bảng G27, trang G21: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
∆U = √3 × Itt × (R × cosφ + X × sinφ) × L Trong đó:
Itt: Dòng làm việc tính toán lớn nhất (A)
L: Chiều dài của dây dẫn (km)
R: Điện trở của dây dẫn (/km): R=22.5
S (/km )
X: Cảm kháng của dây dẫn (/km) : X = 0.08 (/km )
5.1.2 Tính toán lựa chon tiết diện dây dẫn và kiểm tra độ sụt áp 5.1.2.1 Từ máy biến áp đến tủ phân phối chính 5.1.2.1 Từ máy biến áp đến tủ phân phối chính
5.1.2.1.1 Chọn tiết diện dây từ máy biến áp đến tủ phân phối chính
Dòng điện tính toán:
Itt = 160 × 10³
√3 × 400 = 231 (A) Xác định các điều kiện:
44
Phương thức lắp đặt: Cáp đơn lõi gồm 1 dây dẫn cho 1 pha đặt trong dây cáp đi trong đất (Phương thức lắp đặt D)
Số pha: 3
Vật liệu dẫn điện: Đồng (Cu)
Vật liệu cách điện (PVC) Xác định các hệ số hiệu chỉnh:
Nhiệt độ đất: 25℃
Tra bảng G13, trang G11 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k2=0.95
Tính chất của đất: Khô
Tra bảng G15, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k3=1
Có 1 dây dẫn cho 1 pha:
Tra bảng G16, trang G12 (Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC) ta được hệ số hiệu chỉnh k4=1
Dòng điện tải hiệu dụng (khả năng mang tải của cáp) : (Áp dụng công thức trang G10: Hướng dẫn lắp đặt và thiết kế điện theo tiêu chuần IEC).
I'B= 231
0.95×1×1 = 243 (A)
Dòng điện tải hiệu dụng của mỗi dây dẫn là 243 (A).