Phương pháp này thích hợp để tính toán chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ phòng nhỏ hơn 0,5; yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm. Phương pháp gần đúng này cũng có hai cách tính.
Cách tính thứ nhất : Phương pháp này khá thích dụng trong khi thiết kế và tính toán sơ bộ. Sử dụng phương pháp này chỉ cần xác định công suất ánh sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) theo từng yêu cầu chiếu sáng khác nhau, sau đó nhân với diện tích cần chiếu sáng là được công suất tổng. Được công suất tổng rồi mới xác định số đèn, loại đèn và độ treo cao của đèn khi cần thiết thì kiểm tra lại tiêu chuẩn theo phương pháp tính độ rọi từng điểm đã nêu trên.
Ptổng=p.S (W)
Trong đó : p – Là công suât trên đơn vị mét vuông W/m2
S – Diện tích cầnchiếu sáng m2.
Cách tính thứ hai: Cách tính này chủ yếu dựa vào một bảng đã tính toán
sẵn với công suất 10W/1m2. Khi thiết kế nếu lấy độ rọi phù hợp với độ rọi trong
bảng đã tính sẵn thì không phải hiệu chỉnh. Nếu khác nhau về độ rọi thì công suất phải hiệu chỉnh theo biểu thức.
10.Emin.k P =
E
Trong đó : Emin - Độ rọi tối thiểu cần có đối với nơi tính toán chiếu sáng.
E - Độ rọi tra bảng tính sẵn với tiêu chuẩn 10W/m2, với các bóng đèn khác nhau (bảng13 – 49 sách cung cấp điện ).
K - Hệ số an toàn.
Sau khi tính toán được P ta phải nhân với diện tích của phòng mà ta thiết kế để
được công suất đặt Pđ. Từ đây ta tìm được công suất đèn tương ứng với công suất
đã dự tính khi sử dụng bảng.
Pđ Số lượng đèn n = p
5.5 Thiết kế chiếu sáng công nghiệp. 5.5.1 Những vấn đề chung.
Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo. Khi chiếu sáng công nghiệp phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra chúng ta còn phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố chí chiếu sáng vừa đảm bảo kinh tế kỹ thuật và phải đảm bảo mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không loá mắt : vì với cường độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt cảm giác loá ,thần kinh bị căng thẳng, thị giác mắt chính xác.
36 - Không có bóng tối: ở nơi sản suất, các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng.
- Độ rọi yêu cầu phải đồng đều : Nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt.
- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác.
5.5.2 Những số liệu ban đầu.
Muốn thiết kế chiếu sáng cần có số liệu sau :
- Mặt bằng của xí nghiệp, của phân xưởng, vị trí các máy đặt trên mặt bằng phân xưởng.
- Mặt bằng và mặt cắt nhà xưởng để xác định vị trí treo đèn.
- Những đặc điểm của quá trình công nghệ (làm viêc chích xác, cần phân biệt màu sắc). Các tiêu chuẩn về độ rọi của các khu vực làm việc.
- Số liệu về nguồn điện, nguồn vật tư.
5.5.3 Bố trí đèn.
Chiếu sáng cục bộ khá đơn giản và phải căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể để quyết định. Dưới đây sẽ trình bày cách bố trí đèn cho chiếu sáng chung.
Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn.Vấn đề đặt ra là phải xác định được vị trí hợp lý của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác.
Có hai cách bố trí đèn trong chiếu sáng chung hay được sử dụng
- Bố trí theo hình chữ nhật: Nếu bố trí theo phương pháp này mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng sẽ là nhỏ nhất.
- Bố trí theo hình thoi: Trong thực tế việc bố trí đèn còn phụ thuộc vào các xà ngang của xưởng, đường đi di chuyển của cầu trục trong phân xưởng.
37
CHƯƠNG 6: NÂNG CAO Hệ Số CÔNG SUấT COS
6.1 Khái niệm chung.
Hệ số công suất công suất Cos là chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện
có hợp lý và tiết kiệm hay không. Viêc sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng có ý nghĩa to lớn về mặt sản xuất điện năng phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản suất ra được nhiều điện năng nhất sử dụng điên năng phải hết sức tiết kiệm, giảm tổn thất điện năng đến mắc nhỏ nhất.
6.2 ý nghĩa của việc năng cao hệ số công suất Cos.
Nâng cao hệ số công suất Cos là một trong những biện pháp quan trọng để
tiết kiệm điện năng.
- Giảm được tổn thất công suất trong mạng. Ta biết : Q
=acgtg ; Nếu tăng Cos thì giảm với P không đổi thì Q giảm
P Q2 + P2
Mà P = R P giảm
U2
- Giảm được tổn thất điện áp trong mang điện. PR + QX PR QX
U = = + = Up + Uq giảm.
U U U
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. P2 + Q2
I =
3U
Biểu thức này chứng tỏ rằng với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (I là hằng số ) chúng ta có khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng ta phải tải đi.
Ngoài ra khi tăng Cos còn đưa đến nhiều hiệu quả khác là giảm chi phí kim loại màu góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy
phát điện …
6.3 Các biện pháp năng cao hệ số công suất Cos tự nhiên.
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
- Thay thế những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
- Hạn chế động cơ chạy non tải.
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải.
- Thay thế những máy biến áp chạy non tải bằng những máy biến áp có công suất nhỏ hơn.
38
Việc bù Q ngoài mục đích năng cao Cos còn để điều chỉnh và để ổn định điện
áp của mạng cung cấp.Thiết bị bù chủ yếu là tụ điện và máy bù đồng bộ.
6.4 Các biện pháp năng cao hệ số công suất Cos nhân tạo. 6.4.1 Xác định dung lượng và chọn thiết bị bù. 6.4.1 Xác định dung lượng và chọn thiết bị bù.
a) Xác định dung lượng bù.
Được xác định theo công thức sau.
Qbù =P (tg1 +tg2 ) (kVAr). Trong đó : P - phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ (kW)
1 - Góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù. 2 - Góc ứng với hệ số công suất muốn đạt được sau khi bù. = 0,9 1 ,hệ số xét đến khả năng nâng cao Cos.
Hệ số công suất Cos2 nói ở trên thường lấy bằng hệ số công suất do cơ quan
quản lý hệ thống điện quy định cho một hộ tiêu thụ phải đạt được, thường nằm
trong khoảng Cos = 0,8- 0,95.
Chý ý: Đứng về mặt tổn thất công suất tác dụmg của hộ dùng điện, thì dung lượng bù có thể xác định theo quan điểm tối ưu sau đây:
Do bù có thể tiết kiệm được một lượng công suất tác dụng là : P tk =kkt Qbù - kbù Qbù =Qbù(kkt - kbù).
Trong đó :kkt – Dương lương kinh tế của công suất phản kháng (kW/kVAr)
kbù – Suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù (kW/kVAr)
Như vậy P tk =f(Qbù), từ đó chúng ta có thể tìm được dung lượng bù tối ưu ứng
với Ptk đạt cực đại là :
Qbù.t ,ưu =Q – U2kbù/2R.
Nhận xét : Qbù.t ,ưu không nhất thiết trùng với Qbù. Đứng trên phương diện của hộ
tiêu thụ thì nên bù một lượng bằng Qbù.t,ưu là kinh tế hơn cả. b)Chọn thiết bị bù.
Thiết bị bù phải được chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế - kĩ thuật. Bảng sau trình bày các thiết bị bù và suất tổn thất công suất tác dụng của chúng .
Loại thiết bị bù kbù, kW/kVWAr
Tụ điện 0,003- 0,005
Máy bù đồng bộ S =5000 – 30.000 kVA 0,002 - 0,027
Máy bù đồng bộ S < 5000 kVA 0,03 - 0,05
Động cơ dây quấn được đồng bộ hoá 0,02- 0,08
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù 0,1 - 0,15
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù, không tháo động cơ sơ cấp.
0,15 - 0,3
- Tụ điện : Là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng. *. Ưu điểm:
+ Suất tổn thất công suất tác dụng bé, không có phần quay nên lắp giáp bảo quản dễ dàng.
39 + Việc chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng tuỳ theo sự phát triển của của phụ tải. Nhằm tăng hiệu suất sử dụng và không phải bỏ qua nhiều vốn đầu tư ngay một lúc.
*. Nhược điểm:
+ Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện. Vì Q do tụ điện sinh ra tỷ lệ với bình phương của điện áp.
+ Tụ điện cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi xảy ra ngắn mạch
khi điện áp tăng đến 110% Uđm thì tụ điện dễ bị chọc thủng .
+ Khi cắt tụ điện ra khỏi mạng, trên tụ vẫn tồn tại điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.
- Máy bù đồng bộ : Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải do không có phụ tải trên trục nên máy bù đồng bộ được chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ cùng công suất, ở chế quá kích thích máy bù sản suất ra cộng suất phản kháng cung cấp cho mạng, còn ở chế độ thiếu kích thích máp bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Ngoài công dụng bù công suất phản kháng máy bù còn là thiết bị rất tốt để để điều chỉnh điện áp.
*. Nhược điểm: của máy bù là có phần quay lên lắp giáp, bảo quản, vận hành
khó khăn. Để cho kinh tế máy bù thường được chế tạo với công suất lớn máy bù đồng bộ thường được dùng ở những nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn.
- Động cơ không đồng bộ dây quấn được đồng bộ hoá khi cho dòng điện một
chiều vào rô to của động cơ không đồng bộ dây quấn, động cơ sẽ làm viẹc như một động cơ đồng bộ với dòng điện vượt trước điện áp. Do đó nó có khả năng sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng.
*. Nhược điểm: Của loại động cơ này tổn thất công suất khá lớn, khả năng quá
tải kém .Vì vậy thường động cơ chỉ được làm việc với 75% công suất định mức.Với lý
do trên, động cơ không đồng đồng bộ rô to dây quấn được đồng bộ hoá được coi là loại thiết bị bù kém nhất, nó chỉ được dùng khi không có sẵn các thiết bị bù khác.
*. Nhận xét: Ngoài các thiết bị kể trên, còn có thể dùng động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích từ hoặc dùng máy phát điện làm việc ở chế độ bù để làm máy bù. Như ở các xí nghiệp có nhiều tổ máy Diezen-máy phát làm nguồn dự phòng, khi chưa dùng đến có thể làm máy bù đồng bộ.
6.4.2 Phân phối dung lượng bù trong mạng điện.
1. Vị trí đặt thiết bị bù.
Sau khi tính dung lượng bù và chọn thiết bị bù thì vấn đề quan trọng là bố trí thiết bị bù vào trong mạng sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất. Thiết bị bù có thể được đặt ở phía điện áp cao (lớn hơn 1000V) hoặc ở phía điện áp thấp ( nhỏ hơn 1000V).
a) Tụ điện diện áp cao (6-15 kV) được đặt thanh cái của trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối.
*. Ưu điểm:
- Nhờ được đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành các tụ điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hoáđiều chỉnh dung lượngbù.
- Tận dụng được hết khả năng của tụ điện, nói chung các tụ điện vận hành liên tục nên chúng phát ra công suất bù tối đa.
40 *. Nhược điểm:
- Không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.
b) Tụ điện điện áp thấp (0,4 kV) được đặt theo ba cách:
- Đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng. Được dùng trong trường hợp dung lượng bù khá lớn hoặc khi có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn điện áp của mạng.
*. Nhược điểm: Không giảm được tổn thất trong mạng phân xưởng.
- Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực .Vì các tụ được đặt thành từng nhóm nên chúng không chiếm diện tích lớn, có thể đạt trong những tủ phân phối động lực, hoặc trên xà nhà các nhà phân xưởng.
*. Nhược điểm: Do các tụ điện bố trí phân tán khiến việc theo dõi chúng trong khi vận hành không thuận tiện và khó thực hiện việc tự động điều chỉnh dung lượng bù.
- Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện. Đứng về mặt giảm tổn thất điện năng mà xét thì việc đặt phân tán các tụ bù ở từng thiết bị có lợi hơn cả.
*. Nhược điểm: Với cách đặt này khi thiết bị điện nghỉ thì tụ cũng nghỉ theo, do đó hiệu suất sử dụng không cao. Phương án này chỉ được dùng để bù cho những động cơ không đồng bộ có công suất lớn.
Lưu ý: Trong thực tế tuỳ tình hình cụ thể mà chúng ta phân phối cả ba phương án đặt tụ điện kể trên.
2) Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia.
Giả sử trong mạng hình tia có n nhánh, tổng dung lượng bù là Qbù, hãy phân phối dung lượng bù trên các nhánh sao cho tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra là nhỏ nhất để hiệu quả bù là lớn nhất.
Gọi dung lượng bù được phân phối trên các nhánh là Qbù 1 , Qbù 2 … Qbù n . Phụ tải phản kháng và điện trở của các nhánh lần lượt là Q1 ,Q2 … Qn và r1 , r2 …rn. Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra được tính theo biểu thức sau:
( Q1 - Qbù 1 )2 ( Q2 - Qbù 2 )2 ( Qn - Qbù n )2 P = r1 + r2 + …+
U2 U2 U2 = f(Qbù 1 ,Qbù 2 …Qbù n)
Với điều kiện rằng buộc về cân bằng công suất bù là .
(Qbù 1 ,Qbù 2 …Qbù n) =Qbù 1 +Qbù 2 …+Qbù n= 0
Để thuận tiện trong vận hành và giảm bớt các thiết bị đóng cắt, đo lường cho các nhómm tụ, người ta qui định rằng nếu dung lượng bù tối ưu của một nhánh nào đó nhỏ hơn 30kVAr thì không đặt tụ điện ở nhánh đó mà nên phân phối dung lượng bù đó sang các nhánh lân cận.
3) Phân phối dung lượng bù trong mạch phân nhánh. Giả sử một mạng phân nhánh do nhiều mạng hình tia ghép lại. Dung lượng bù của nhánh thứ n được tính theo công thức sau:
(Q(n -1) .n - Qbù đặt n) .Rtdn Qbù n = Qn -
rn
41 Trong đó: Qn - Phụ tải phản kháng thứ n.
Q(n -1) .n - Phụ tải phản kháng chạy trên đoạn từ điểm(n-1) tới điểm n.
Qbù đặt n - Dung lượng bù đặt tại điểm n.
Rtdn - Điện trở tương đương của mạng kể từ điểm n trở về sau. 4) Phân phối dung lượng bù phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp phân xưởng.
Khi đã biết dung lượng bù của một nhánh lào đó, cần xác định xem nên phân phối dung lượng bù đó về phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp phân xưởng như thế là nào để đạt được hiệu quả lớn nhất.Việc đặt tụ điện phía điện áp thấp