Công tơ làm việc bình thường nếu dòng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 10%: I10% = 0,1.5 = 0,5 A
Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất (bằng 25% phụ tải tính toán)
I1min = 0,25.Ilv = 0,25.239,3 = 59,82 A
Dòng điện nhị thứ khi phụ tải cực tiểu/
I2min = I1min kI 59,82 0, 748 = 80 A > I10% = 0,5 A Hệ số biến dòng k I =400/5=80; Cấp chính xác 10%
Dòng chạy trên đoạn dây tổng là: 239,3 A.Chọn máy biến dòng TKM- 0,5 có điện áp định mức là 0,5 kV
Vậy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu.
3.2.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực
Vị trí Itt,A Loại aptomat Uđm,V Số cực Iđm, A Icdm, kA A0 239,3 NS 600E 500 3 600 15 A1 55 ABB A1C 380 3 70 25 A2 54 ABB A1C 380 3 70 25 A3 76,76 ABS 103c 380 3 100 42 A4 54 ABB A1C 380 3 70 25
-Chọn át tô mát cho từng thiết bị
Điều kiện chọn áp tô mát cho động cơ phải thỏa mãn :
UđmA U đmLD 0,38 kV 380 V
I đmA I kd Ilv 3,5 2,5
IcdmA I N
Trong đó:
UđmA: Điện áp định mức của áp tô mát. UdmLD: Điện áp định mức của lưới điện. IđmA: Dòng điện định mức của áp tô mát.
Ikd: Dòng điện phụ tải lớn nhất đi qua áp tô mát.
IN: Dòng điện ngắn mạch ổn định.
Ikd Ilv .kmm
Ilv .3,5 2,5
-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 3 ta có bảng kết quả sau :
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Idm, A Icdm, kA Loại aptomat Số cực 3-1 Bể ngâm dung dịch kiềm 22,8 31,92 40 22 ABN103C 3 3-2 Bể ngâm nước nóng 18,2 25,48 30 22 ABN103C 3 3-11 Máy hàn 9,8 13,72 20 4,5 EZ9F34320 3 3-8 Máy khoan đứng 14,6 20,44 25 25 EA103G 3
3-12 Máy tiện 16 22,4 25 25 EA103G 3
Bảng 3. 4 kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị nhóm 3
-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 4 ta có bảng kết quả sau :
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A
Ikd ,A Idm, A Icdm, kA Loại aptomat Số cực
4-15 Máy bơm nước 5,9 8,26 10 6 BKN3P 3
4-10 Máy mài 9,77 13,67 20 4,5 EZ9F34320 3
4-17
Bàn lắp ráp và thử
4-6 Máy quấn dây 4,2 5,8 10 6 BKN3B 3
4-20 Quạt gió 15,6 21,84 25 10
S202M-
C25 2
4-13 Máy mài tròn 6,74 9,43 10 6 BKN3P 3
Bảng 3. 5 kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị nhóm 4
-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 2 ta có bảng kết quả sau :
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd, A
Idm, A Icdm, kA Loại aptomat Số cực 2-9 Bàn thử nghiệm 11,61 16,25 25 25 EA103G 3
2-16 Máy hàn xung 55,23 77,3 100 42 ABS103C 3
2-14 Cần cẩu điện 20,7 28,98 30 22 ABN103C 3
2-19 Máy ép nguội 43,4 60,76 75 22 ABN103C 3
Bảng 3. 6 kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị nhóm 2
-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 1 ta có bảng kết quả sau:
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Idm, A Icdm, kA Loại aptomat Số cực 1-3 Bể ngâm tăng nhiệt 6,07 8,5 10 6 BKN3P 3 1-7 Máy khoan bàn 4,28 5,99 10 6 BKN3P 3 1-18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 24,41 34,17 50 22 ABN103C 3
1-4 Tủ sấy 18,23 25,52 30 22 ABN103C 3
1-5 Máy quấn dây 2,27 3,17 10 6 BKN3P 3
Bảng 3. 7 kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị nhóm 1
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 4.1 Tổng quan về trạm biến áp 4.1 Tổng quan về trạm biến áp
- Để truyền tải công suất điện lớn từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, thì giải pháp tăng điện áp để hạn chế tổn thất công suất và giảm giá thành đầu tư đường dây là một lựa chọn tối ưu.
-Lượng công suất tải truyền đi càng lớn thì điện áp càng cao.
4.1.1 Điện áp
Người ta phân ra làm 4 cấp điện áp: • Siêu Cao Áp: Lớn Hơn 500 KV
• Cao áp: 66kV, 110kV, 220kV và 500kV • Trung Áp: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35 kV
• Hạ Áp: 0,4kV và 0,2kV và các điện áp nhỏ hơn 1 KV
4.1.2 Phân loại trạm biến áp
Theo cách phân loại trên, ta có:
• Trạm biến áp Trung gian: Nhận điện áp từ 220 KV – 35 KV biến đổi thành điện áp ra 35 KV – 15 KV theo nhu cầu sử dụng.
• Trạm biến áp phân phối: Nhận điện áp 35KV – 6 KV biến đổi thành điện áp ra 0,4 KV – 0,22 KV => đây là trạm sử dụng trong bài biến áp được dùng trong mạng hạ áp dân dụng tòa nhà, thường thấy là trạm 22/0,4 KV.
4.1.3 Công suất máy biến áp
• Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50, 75, 100, 160, 180, 250, 315, 320, 400, 500, 560, 630, 750, 800, 1000, 1250, 1500, 1600, 1800, 2000, 2500 KVA.
• Các công ty sản xuất và thi công trạm biến áp như: thiết bị điện, cơ điện Thủ Đức, Lioa.v.v…
tâm.
4.1.4 Các đơn vị cần quan tâm trên trạm
•S: Công suất biểu kiến được ghi trên trạm biến áp (KVA) •P: Công suất tiêu thụ (KW)
•Q: Công suất phản kháng (KVAr)
•U: điện áp sơ cấp và thứ cấp của trạm (KV hoặc V).
• I: Dòng điện thứ cấp (A), Dòng điện sơ cấp thường rất ít được quan
4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
Theo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện, vì là xưởng xí nghiệp nên để giảm chi phí xây dựng ta xây dựng TBA 1 máy và thiết kế theo kiểu trạm bệt. Với trạm này các thiết bị cao áp được đặt trên cột, máy biến áp được đặt trên bệ xi măng dưới đất. Xung quanh trạm xây dựng tường cao 2m, cửa ra vào có khóa, phải làm cửa thông gió, phía trong có đặt lưới mắt cáo để phòng tránh chim, chuột, rắn.
Với vị trí đã xác định ở chương 2 thiết kế trạm có kích thước như sau: Chiều dài: 3m
Chiều rộng: 3m Chiều cao: 2m
Trạm biến áp có 1 máy biến áp ABB-OT-200kVA (1350x790x1550mm).
P KL
Ta có SMBA = 200kVA, vì vậy càn phải tính toán điện trở nối đất đat yêu cầu là :
Ryc 4
Dự kiến dùng điện cực hỗn hợp gồm 10 cọc thép góc 60x60x6 dài l=2,5m chôn thẳng đứng đóng xuống dưới đất theo mạch vòng hình chữ nhật, mỗi cọc cách nhau một khoảng a=5m. Thanh ngang dùng thép dẹt 40x5mm và thanh được chôn ở độ sâu tt=0,8m.
Vậy ta có thể áp dụng công thức :
R Rc .Rt
yt .Rc n.yc .Rt
Xác định các giá trị trong công thức:
R Pcoc
(ln 2l 1 ln 4t l
)
-Điện trở cọc: 2l d 2 4t l Chiều dài cọc l=2,5m
Độ chôn sâu của cọc: tc tt l 0,8 1, 25 2, 05m 2
d= 0,95.b = 0,95.60 = 57mm = 0,057m
Pcoc Pđo .kcoc 60.1, 4 84 (lấy kcoc=1,4) Thay vào công thức ta được :
R 84 ln 2.2,5 1 ln 4.2, 05 2,5 25, 6 c 2.3,14.2,5 0, 057 2 4.2, 05 2,5 2 Rt t ln
-Điện trở của thanh:
t=0,8m
2L t.d
Pt Pđo .kt 1,6.60 96m
d b 40 20mm 0, 02m
L=5.10=50m
(vì thanh nối 10 cọc với nhau , mỗi cọc cách nhau a=5m)
l1 15
K f ( ) 1,5
l2 10 ; Chọn K=5,81
Thay vào công thức ta được
96 5,81.502 Rt Rt 2.50 ln 0,8.0, 02 4, 2 Dựa vào số cọc n = 10 và a 2 l được yc = 0,67; yt = 0,4 Điện trở của điện cực hỗn hợp là :
R y .R Rc .Rt n.y .R 25, 6.4, 2 0, 4.25, 6 10.0, 67.4, 2 2,8Ryc 4 t c c t
CHƯƠNG 5. TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT
5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
Công suất phản kháng được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, máy biến áp, trên đường dây tải điện và mọi nơi có từ trường. Yêu cầu của công suất phản kháng chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không thể triệt tiêu và nó cần thiết để tạo ra từ trường, là yếu tố trung gian cần thiết trong quá trình chuyển hóa điện năng.
Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng, hệ số công suất được nâng lên sẽ đưa đến hiệu quả sau đây:
+ Giảm tổn thất công suất và điện năng trên tất cả các phần tử (đường dây và biến áp)
P S 2 P2 Q2 U 2 R
U 2 R
1 0, 782
1 0,92 1
2 giảm
Thực vậy, nếu Q giảm P(Q ) sẽ giảm P cũng sẽ giảm A
+ Làm giảm tổn thất điện áp trong các phần tử của mạng:
U PR QX
U U U ( P) U(Q)
+ Tăng khả năng truyền tải của các phần tử:
I
5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9
Ta có công thức xác định dung lượng bù:
Qb = P.(tanφ1 - tanφ2)
Trong đó:
cosφ1: là hệ số công suất ban đầu cosφ2: là hệ số công suất mong muốn
Hệ số công suất trước lúc nâng là cosφ1 = 0,78 1 cos2
tan 1 0,8
cos1 0, 78
Hệ số công suất mong muốn nâng là cosφ2 = 0,9 1 cos2
tan 2 0, 48
cos2 0,9
Vậy công suất cần bù tại xí nghiệp để nâng cao hệ số công suất xí nghiệp lên 0,9 là:
Qb P (tan1 tan2 ) 124,565(0,8 0, 48) 39,86(kVAr)
5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
P2Q2
Sau khi sử dụng tụ bù công suất phản kháng, ta được hệ số công suất cosφ như mong muốn. Nhưng do các thiết bị hoạt động không đồng thời nên giá trị cosφ thường xuyên thay đổi, vì vậy cần phải tự động đóng cắt tụ bù cho đến khi đạt được trị số như yêu cầu và giữ hệ số công suất.
Công suất biểu kiến của phân xưởng sau khi bù sẽ là:
Ssaubu Ptt j(Qtt Qbu ) 124,565 j(96, 772 39,86) 124,565 j56,912 (kVA) Giá trị của:
Ssaubu 136, 95 (kVA)
Ta nhận thấy Ssaubu nhỏ đi so với giá trị tính toán ban đầu (Stt = 157,74 kVA). Như vậy các tiết diện đã chọn ban đầu sẽ được đảm bảo điều kiện phát nóng .
Sau khi đặt bù, tổn thất điện năng trên đoạn dây từ nguồn tới biến áp, từ biến áp tới tủ phân phối và trong máy biến áp sẽ giảm.
Các tổn thất này được tính như sau:
Trên đoạn N – BA:
ANBA PN BA 52, 5 106 3421,875 0,18 (kWh)
Trên đoạn BA – PP:
ABA-PP PBAPP 0, 0123421,875 41, 06(kWh)
Trong máy biến
áp: S 2 136,95 2 ABA P0 T PN t .=0,57 8760+1,978 3421,875 8166,8kWh Sdm
Vậy hao tổn điện năng sau khi bù là:
A 41, 06 0,18 8166,8 8208, 04(kWh)
200
Tổn thất điện năng trước khi bù là:
Atruocbu 41, 24 9203,5 9244, 74(kWh)
Lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù là : A Atruocbu Asaubu 9244, 74 8208, 04 1036, 7 (kWh)
Số tiền tiết kiệm được trong năm :
C Ac 1036, 7 1000 1, 0367 (triệu đồng/năm)
5.4 Nhận xét
Như vậy việc đặt tụ bù có đem lại hiệu quả kinh tế nhưng không cao. Các thiết bị hoạt động không đồng thời vì vậy cần cho tụ bù vào hoạt động thích hợp để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 6.1 Tính toán nối đất 6.1 Tính toán nối đất
6.1.1 Lợi ích của việc nối đất thiết bị điện
Mục đích chính của việc nối đất trong mạng điện là vấn đề an toàn. Khi tất cả các bộ phận bằng kim loại trong thiết bị điện được nối đất thì khi chúng bị nhiễm điện cũng không gây ra nguy hiểm cho người sử dụng cũng như có khả năng đây hư hỏng thiết bị điện.
Nếu dây có điện tiếp xúc với nền đất thì hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra và cầu chì ngay lập tức sẽ bị nổ. Khi các cầu chì bị nổ thì điện áp nguy hiểm sẽ biến mất. Nối đất cho thiết bị điện sẽ mang lại nhiều lợi ích:
• Đảm bảo an toàn cho thiết bị, công trình xây dựng và cuộc sống con người
Bảo vệ con người tránh khỏi nguy hiểm của các sự cố điện giật và khắc phục các sự cố dòng điện.
Đảm bảo rằng tất cả các phần tiếp xúc với dòng điện không tiềm ẩn khả năng gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Là phương pháp an toàn để làm tiêu tan sét và hiện tượng ngắn mạch của dòng điện.
Tạo điều kiện hoạt động ổn định cho các thiết bị điện tử nhạy cảm tức là duy trì điện áp của bất kỳ bộ phận nào của một hệ thống điện ở một giá trị nhất định để ngăn chặn sự quá tải dòng điện hoặc điện áp vượt quá mức vào các thiết bị.
• Hạn chế thiệt hại khi điện áp vượt quá mức
Sét, dòng đột biến hay sự vô tình kết nối với đường dây điện áp cao có thể gây ra điện áp cao nguy hiểm cho hệ thống phân phối điện. Nối đất là một phương án nhằm giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện.
• Ổn định điện áp
Có rất nhiều nguồn điện. Mỗi biến áp có thể được coi là một nguồn riêng biệt. Nếu không có một điểm quy chiếu chung cho tất cả các nguồn điện áp thì sẽ rất khó khăn để tính toán mối quan hệ giữa chúng. Mặt đất là bề mặt dẫn điện có ở khắp nơi, do đó, nó được chọn làm điểm khởi đầu của hệ thống phân phối điện như một tiêu chuẩn gần như phổ quát cho tất cả các hệ thống điện.
6.1.2 Tính toán nối đất cho các thiết bị điện
Vì trong xưởng có khá nhiều các thiết bị điện, nếu nối đất từng thiết bị thì sẽ rất tốn kém và phức tạp. vì vậy ta nối đất chung tất cả các thiết bị.
Tất cả các thiết bị có công suất nhỏ hơn 100kva nên Ryc<10
Tận dụng hệ thống cốt thép của móng phân xưởng, t xây dựng hệ thống nối đất bằng cách thanh đan thành lưới không có cọc.
Ta có công thức như sau: R 0, 9P 0, 416 S 1 S L Trong đó: P=pđo*km =60*1,6=96Ω
L là tổng chiều dài của thanh: L= 7.24+5.36 =348m
S diện tích lưới nối đất: S=36.24=864m
R 0, 9.96 0, 416 864
1
1, 5Ω 864 348
Vậy hệ thống nối đất đã đạt yêu cầu.
6.2.1 Thiết bị chống sét đường dây tải điện
Trong vận hành sự cố cắt điện do sét đánh vào các đường dây tải điện trên không chiếm tỉ lệ lớn trong toàn sự cố của hệ thống điện. Bởi vậy bảo vệ hệ thống chống sét cho đường dây có tầm quan trọng rất lớn trong việc đảm bảo vận hành an toàn và cấp điện liên tục. Để bảo vệ chống sét cho đường dây, tốt nhất là đặt dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây, song biện pháp này thường được dùng cho các đường dây (110-220)kV cột sắt và cột bê tông cốt sắt. Để tăng cường hệ thống chống sét cho đường dây có thể đặt chống sét ống hoặc tăng thêm bát sứ ở những nơi cách điện yếu, những cột vươn cao, chỗ giao chéo với các đường dây khác, những đoạn tới trạm.
6.2.2 Thiết bị chống sét cho TBA
- Thiết bị chống sét đánh trực tiếp Hệ thống chống sét cơ bản bao gồm: một bộ phận thu đón bắt sét đặt trong không trung, được nối đến một dây dẫn đưa xuống, đầu kia của dây dẫn này lại nối đến mạng lưới nằm trong đất. Vai