kl doan minh hop 910438d

Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

9 Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng

9 Thiết kế hệ thống cấp điện là việc làm khó phải đảm bảo kỹ thuật, phù

hợp với thực tế, nét mỹ quan … và phải khả thi về mặt kinh tế cho dự án đó Do vậy, nhiệm vụ thiết kế của luận văn còn nhiều sai sót kính mong sự góp ý và thông cảm của quý Thầy, Cô

9 Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô Trường ĐH Tôn Đức Thắng

- Khoa Điện - Điện Tử đã dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức chuyên môn, các kinh nghiệm quý báo Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Đình Cương

đã hướng dẫn, cung cấp tài liệu và truyền đạt những kinh nghiệm thực tế hữu ích giúp em hoàn thành tốt luận văn này

Tp.HCM - Tháng 06 năm2010 Sinh viên thực hiện

ĐOÀN MINH HỢP

Trang 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.2 Công suất đặt của các khu vực trong xưởng Trang 9

CHƯƠNG 2

CHỌN MÁY BIẾN ÁP – BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG – LỰA CHỌN

SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT AN TOÀN

2.1 Thiết kế trạm biến áp phân phối cho xưởng Trang 20

2.1.1 Lựa chọn phương án tối ưu và xác định công suất máy biến áp Trang 21

2.1.1.2 Nhận xét - So sánh - Lựa chọn phương án cho trạm Trang 23

2.2 Lựa chọn nguồn điện dự phòng cho xưởng Trang 24

2.3.2 Mục đích của việc cải thiện hệ số công suất Trang 26

2.4.3 Chọn sơ đồ nối đất cho xưởng cơ khí Trang 30

Trang 3

CHƯƠNG 3

CHỌN DÂY DẪN – CÁP VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP

CHƯƠNG 4

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ - KIỂM

TRA THIẾT BỊ BẢO VỆ AN TOÀN

4.4 Phương pháp kiểm tra độ dài lớn nhất cho phép của các dây dẫn Trang 68

Trang 4

CHƯƠNG 6

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ

KHÍ

6.2 Tính toán chiếu sáng cho khu vực phân xưởng Trang 79

Trang 5

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN:

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện năng trong lĩnh vực công nghiệp và sinh hoạt cũng tăng trưởng không ngừng Một lượng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình để cung cấp điện

Thiết kế hệ thống cấp điện là việc làm khó Một công trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức kỹ thuật từ hàng loạt chuyên ngành (cung cấp điện, kỹ thuật điện, kỹ thuật cao áp, bảo vệ rơle, an toàn điện ) Ngoài ra người thiết kế còn phải

có hiểu biết nhất định về xã hội, về môi trường, về các đối tượng cấp điện,… Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây hao phí nguyên vật liệu làm ứ đọng vốn đầu tư Công trình thiết kế sai (do thiếu hiểu biết, do ham lợi nhuận…) sẽ gây hậu quả nghiêm trọng không lường: gây mất điện, đổ sập, cháy nổ,… làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân Vì vậy, để thiết kế mạng điện dân dụng được tốt, người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kiến thức, lựa chọn những bước tiến cần thiết, dẫn ra các công thức tính toán lựa chọn các phần tử của hệ thống cấp điện thích hợp với lĩnh vực xí nghiệp, nông thôn đô thị, nắm vững phương pháp chiếu sáng xưởng sản xuất, chiếu sáng công cộng Cần thiết phải tính dung lượng bù cần đặt để giảm bớt tổn thất điện áp, điện năng trên lưới trung, hạ áp và nâng cao hệ số

bù công suất cho các xí nghiệp nhà máy Người cán bộ kỹ thuật phải phân tích kỹ

và chỉ ra các bước triển khai thực hiện hoàn tất một bản thiết kế cấp điện

Những yêu cầu đối với một đề án cung cấp điện:

Một đề án thiết kế cung cấp điện cho bất kỳ đối tượng nào cũng cần thoã mãn những yêu cầu sau đây:

¬ Độ tin cậy cung cấp điện:

Mức độ đảm bảo liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Với những công trình công cộng cấp quốc gia như Hội Trường Quốc Hội, Ngân Hàng Nhà Nước, Đại Sứ Quán, Sân Bay, Bệnh Viện…phải được đảm bảo liên tục ở mức cao nhất, nghĩa là với bất cứ tình huống nào cũng không thể mất điện Những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất, cao ốc, khách sạn nên đặt máy phát điện dự phòng Tuy nhiên, quyền quyết định đặt máy phát dự phòng hoàn toàn phụ thuộc vào khách hàng quyết định Người thiết kế chỉ cố vấn, gợi ý, giúp họ cân nhắc so sánh lựa chọn phương án cấp điện tối ưu nhất

Trang 6

¬ Chất lượng cung cấp điện:

Chất lượng được đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số

do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải bảo đảm chất lượng điện áp cho khách hàng

¬Tính kinh tế cung cấp điện:

Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án Mỗi phương án đều có

ưu nhược điểm riêng, đều có những mâu thuẫn giữa kinh tế và kỹ thuật Một phương án đắt tiền thường có ưu điểm là chất lượng và độ tin cậy điện cao hơn Thường đánh giá kinh tế của một phương án cung cấp điện qua hai đại lượng: vốn đầu tư và phí tổn thất vận hành

¬ Tính an toàn cung cấp điện:

Công trình cung cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cao: an toàn cho người vận hành, người sử dụng thiết bị điện, an toàn cho chính các thiết bị điện của toàn bộ công trình Người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn đúng các thiết bị và khí cụ điện còn phải nắm vững những quy định về an toàn, hiểu rõ môi trường lắp đặt hệ thống cung cấp điện và chính những đặc điểm của đối tượng cung cấp điện Bản vẽ thi công phải hết sức chính xác, chi tiết và đầy đủ những chỉ dẫn rõ ràng và cụ thể

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ:

Nhiệm vụ trong luận văn tốt nghiệp là “ Thiết kế cung cấp điện cho xưởng cơ khí “

Xưởng cơ khí được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh Nhà máy chế biến và xuất khẩu các loại phụ kiện máy móc chất lượng cao, với quy mô sản xuất vừa phải, khi sự cố mất điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế, không gây nguy hiểm tính mạng con người Do vậy, xưởng được xếp vào loại hộ tiêu thụ điện loại 2

Xưởng chuyên sản xuất các phụ kiện máy móc, do đó thời gian nhà máy làm việc

là liên tục với 2 ca mỗi ngày

Trang 7

NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP

Nguồn điện cung cấp cho xưởng được lấy từ đường dây điện trung thế của điện lực Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng cho nhà máy, xưởng cơ khí yêu cầu xây dựng riêng một trạm biến áp khách hàng cho nhà máy với cấp điện áp trung áp của trạm là 22/(15)kV và cấp hạ áp của máy biến áp phân phối cho trạm là 0,4kV

Xưởng lắp đặt các thiết bị máy móc và các thiết bị điện với điện áp làm việc 230/400V và tần số là 50Hz

Trang 8

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá lớn làm tăng vốn đầu tư Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn tới chọn thiết bị quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi

là phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết

kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành

Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán Thông thường, những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn độ chính xác cao thì phương pháp tính toán lại phức tạp Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp Thiết kế cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp bao gồm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế

+ Giai đoạn bản vẽ thi công

Trong giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế (hoặc thiết kế kỹ thuật), ta tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đã biết của các hộ tiêu thụ (bộ phận, phân xưởng hay khu nhà ) Còn ở giai đoạn thiết kế thi công, ta tiến hành xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể về các hộ tiêu thụ của các bộ phận, phân xưởng

Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp Ở đây, ta lựa chọn phương pháp tính theo hệ số sử dụng Ku và hệ số đồng thời Ks theo tiêu chuẩn IEC

Stt : công suất biểu kiến tính toán (kVA)

Ks : hệ số đồng thời dùng cho một nhóm tải

Kui : hệ số sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải

Sdmi : công suất biểu kiến định mức của nhóm thiết bị (kVA)

Trang 9

1.2.CÔNG SUẤT ĐẶT CỦA CÁC KHU VỰC TRONG PHÂN XƯỞNG:

1.2.1 Khu vực phân xưởng sản xuất

Khu vực phân xưởng sản xuất được chia làm 5 khu vực nhỏ, mỗi khu vực có một nhóm thiết bị máy móc khác nhau bao gồm như sau:

¬ Khu vực nhóm 1

Tải động lực

KHMB lượng Số Tên thiết bị Pđm (Kv)

Hệ số cosϕ Ksd

10 1 máy phay rãnh 4.5 0.7 0.6

Khu vực nhóm 1 gồm có 11 ổ cắm điện: P = 2kW (cosϕ = 0,8)

⇒ Công suất tải ổ cắm: Poc = 11 × 2000 = 22000W

⇒ Công suất S = 22000/0,8 = 27500= 27,5kVA

400 80

d ballast cs

Trang 10

Tải động lực

Hệ số cosϕ Ksd

1 2 máy cưa kiểu dài 4.5 0.6 0.4

⇒ Công suất S = 18000/0,8 = 22500 = 22,5KVA

Tải động lực

Hệ số cosϕ Ksd

Trang 11

⇒ Công suất tải chiếu sáng:

400 80

d ballast cs

⇒ Công suất S = 24000/0,8 = 30000 = 30KVA

Tải động lực

KHMB

Số lượng

Tên thiết

bị

Pđm (Kv)

Hệ số cosϕ Ksd

⇒ Công suất S = 28000/0,8 = 35000 = 35KVA

¬ Khu vực trạm bơm ( nhóm 5 )

Tải động lực

Trang 12

Hệ số cosϕ Ksd

42 1 máy bơm nước chữa cháy 37 0.65 0.4

⇒ Công suất S = 4000/0,8 = 5000 = 5KVA

1.3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Xác định phụ tải tính toán để làm cơ sở cho việc thiết lập trạm biến áp, lựa chọn được công suất định mức của máy biến áp phân phối, làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị trong lưới

¬ Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng :

Thông thường các tải trong lưới không vận hành hết công suất định mức ở cùng một thời điểm Để xác định phụ tải dự kiến lớn nhất của mạng cho phù hợp và không bị đầu tư thừa, ta cần xét đến hệ số sử dụng lớn nhất Ku và hệ số đồng thời

Ki

Hệ số sử dụng lớn nhất (ku)

Trong điều kiện vận hành bình thường, công suất tiêu thụ thực của thiết bị thường bé hơn giá trị định mức của nó Do đó hệ số sử dụng Ku được dùng để đánh giá trị công suất tiêu thụ thực Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt (nhất là các động cơ vì chúng hiếm khi chạy khi đầy tải) Trong mạng điện công nghiệp, hệ số này ước chừng là 0,75 cho động cơ

Trang 13

Ks (nhóm)

Công suất biểu kiến tính toán S tt (kVA)

Tải động lực 61,36 + 33,8 + 19 +

⇒ Tổng công suất biểu kiến của nhà máy ΣStt = 213,8 kVA

1.4 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG :

Trên mặt bằng phân xưởng vẽ một hệ tọa độ xoy, có vị trí tọa độ trọng tâm các nhóm máy là ( xi, yi ), ta xác định được tọa độ tối ưu trọng tâm phụ tải là M(X, Y ) Đặt tủ phân phối ở tâm phụ tải là nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ, chi phí kim loại màu hợp lý hơn cả Việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc và cả yếu tố mỹ quan, thuận tiện thao tác…

Xác định tâm phụ tải phân xưởng:

Ta xác định tọa độ trạm biến áp làm góc G (0, 0) Từ đó ta có thể xác định gần đúng các trọng tâm của nhóm máy ( xi, yi ) lần lượt là tâm của từng nhóm máy đó:

Tọa độ từng khu vực:

Trang 14

1.5 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐỈNH NHỌN

Trang 15

Phương pháp xác định phụ tải đỉnh nhọn được định nghĩa là phụ tải cực đại tức thời, được xác định để tính toán ảnh hưởng khởi động của thiết bị dùng điện:

Iđn = Ikđ – đối với một động cơ

= [Ikđmax + (Itt - KsdIđmmax)] – đối với nhóm động cơ Trong đó : Ikđmax : dòng mở máy lớn nhất của thiết bị trong nhóm

Iđmmax : dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất

Động cơ có công suất lớn nhất :

TÊN THIẾT BỊ Công suất (kW) Hệ số cos ϕ Ku

- Công suất biểu kiến : 9 15

⇒ dòng điện khởi động của động cơ:Ikđmax = 5Iđmmax = 108,2A

Dòng điện đỉnh nhọn của khu vực nhóm 1:

Động cơ có công suất lớn nhất:

Trang 16

- Công suất biểu kiến : 14 21,5

⇒ dòng điện khởi động của động cơ:Ikđmax = 5Iđmmax = 155A

Động cơ có công suất lớn nhất :

⇒ dòng điện khởi động của động cơ:Ikđmax = 5Iđmmax = 54A

Trang 17

⇒ dòng điện khởi động của động cơ: Ikđmax = 5Iđmmax = 49,9A

Động cơ có công suất lớn nhất:

⇒ dòng điện khởi động của động cơ:Ikđmax = 5Iđmmax = 410,6A

[ ( )] [410,6 (67,5 0, 4 82,1)] 445, 2

dn kd tt sd dm

1.5.6 Xác định phủ tải đỉnh nhọn của toàn phân xưởng:

Công suất biểu kiến tính toán của toàn phân xưởng: S = 213,8 kVA

Trang 18

Khu vực nhóm 5 có công suất đỉnh nhọn lớn nhất:

- Dòng điện tính toán: Iđmmax1 = 82,1A

Trang 19

CHƯƠNG 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT AN TOÀN

2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP :

cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit

Máy biến thế có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng Máy biến thế đóng vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng

Máy biến thế có thể chuyển đổi hiệu điện thế đúng với giá trị mong muốn, ví dụ từ đường dây trung thế 10 kV sang mức hạ thế 230 V hay 400 V dùng trong nhà Tại các nhà máy điện, máy biến thế thường chuyển hiệu điện thế mức trung thế từ máy phát điện (10

kV đến 50 kV) sang mức cao thế (110 kV đến 500 kV hay cao hơn) cho đường dây điện cao thế Trong truyền tải điện năng với khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít

Trang 20

2.1 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI CHO PHÂN XƯỞNG

Nguồn điện cung cấp cho phân xưởng được lấy từ đường dây điện trung thế của điện lực Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng cho phân xưởng , phân xưởng cơ khí yêu cầu xây dựng riêng một trạm biến áp khách hàng với cấp điện trung áp của trạm là 22/(15)kV và cấp hạ áp của máy biến áp phân phối cho trạm là 0,4kV

Nhà máy lắp đặt các thiết bị máy móc và các thiết bị điện với điện áp làm việc 400V và tần số là 50Hz

Lựa chọn công suất định mức cho máy biến áp cần phải xét đến tính khả thi đảm bảo tiêu chuẩn về mặt kỹ thuật đồng thời phải quan tâm tính kinh tế Khi chọn máy biến áp cần quan tâm các vấn đề sau:

- Khả năng cải thiện hệ số công suất của mạng

- Khả năng mở rộng của lưới Trong tương lai phân xưởng mở rộng lên 20% công suất toàn phân xưởng

Trang 21

- Các điều kiện ràng buộc (nhiệt độ, ), các định mức tiêu chuẩn của máy biến

Công suất phân xưởng (tính đến khả năng mở rộng lưới 20%) : 256,5 kVA

Điều kiện chọn máy biến áp:

qtsc

tt MBA

k

S

Trong đó:

Stt : công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng (kVA)

⇒ kqtsc = 1,3: máy biến áp đặt trong nhà (tài liệu TK NMD – TBA)

SMBA: công suất định mức của máy biến áp (kVA)

1,3

tt MBA

Công suất định mức : 250 kVA

Điện áp sơ cấp : 22000 15000V Dòng điện sơ cấp : 6,6 9,6 kA Điện áp thứ cấp : 400V Dòng điện thứ cấp : 360,9A Tần số : 50Hz

Tổn thất công suất qua 2 máy biến áp vận hành song song

Đây là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nên ta có công thức tính như sau:

2

0

1 .8760 N

Trang 22

n : số máy biến áp làm việc song song

S : công suất tính toán của phụ tải (MVA)

SđmB : công suất định mức của một máy biến áp (MVA)

ΔPo : tổn hao không tải qua máy biến áp (MW)

ΔPN : tổn hao ngắn mạch qua máy biến áp (MW)

τ : thời gian tổn thấtcông suất cực đại (h)

max

(0,124 10 T ) 8760( )h

Tmax : thời gian sử dụng công suất cực đại (h) Tra bảng tài liệu [4] thì Tmax

cho xưởng cơ khí là 3000h

Trường hợp dùng 1 máy biến áp 3 pha

Công suất nhà máy (tính đến khả năng mở rộng lưới 20%): 582.102kVA

Điều kiện chọn máy biến áp: SMBA ≥Stt

Trong đó:

Stt : công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng (kVA)

SMBA : công suất định mức của máy biến áp

⇒ S MBA ≥S tt =195,6(kVA)

Ta chọn máy biến áp trung/hạ hiệu THIBIDI của Công ty Thiết Bị Kỹ Thuật Điện Thông số kỹ thuật của máy biến áp điện lực 3 pha:

Công suất định mức : 320 kVA

Điện áp sơ cấp : 22000 15000V Dòng điện sơ cấp : 8,4 12,3 kA Điện áp thứ cấp : 400V Dòng điện thứ cấp : 461,9A

Trang 23

Đây là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nên ta có công thức tính như sau:

2

0

1 .8760 N

n : số máy biến áp làm việc song song

S : công suất tính toán của phụ tải (MVA)

SđmB : công suất định mức của một máy biến áp (MVA)

ΔPo : tổn hao không tải qua máy biến áp (MW)

ΔPN : tổn hao ngắn mạch qua máy biến áp (MW)

τ : thời gian tổn thấtcông suất cực đại (h)

max

(0,124 10 T ) 8760( )h

Tmax : thời gian sử dụng công suất cực đại (h) Tra bảng tài liệu [4] thì Tmax

cho xí nghiệp gia công gỗ là 3000h

Có thể vận hành một máy nếu máy kia bị sự cố

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

y Nhược điểm:

Giá thành đầu tư 2 máy biến áp 250kVA đắt hơn 1 máy có Sđm = 320kVA Trạm 2 máy vận hành song song thì 2 máy phải có cùng thông số kỹ thuật Việc kết nối 2 máy song song và vận hành chính xác gây khó khăn

Tổn thất điện năng qua 2 máy lớn hơn khi sử dụng 1 máy

Thiết kế trạm cần có diện tích lớn hơn, không mỹ quan

Trang 24

Trạm đơn giản, dể thi công do đó vận hành đảm bảo đúng kỹ thuật

Tổn thất điện năng nhỏ hơn khi sử dụng 2 máy

y Nhược điểm:

Khi có sự cố đối với máy biến áp sẽ gây mất điện

Độ tin cậy cung cấp điện không cao

⇒ Phương án tối ưu:

So sánh ưu và nhược điểm của 2 phương án trên, ta thấy phương án 2 - trường hợp dùng một máy biến áp 3 pha có Sđm = 320kVA có nhiều ưu điểm tốt hơn là sử dụng 2 máy biến áp 3 pha 250kVA vận hành song song, nhưng độ tin cậy cung cấp điện thì không cao

Do phân xưởng có trang bị máy phát dự phòng Diesel cho lưới đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, khi nguồn cung cấp từ máy biến áp có sự cố thì lưới được cấp nguồn từ máy phát dự phòng Vì thế ta chọn phương án 2 vừa đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật vừa kinh tế cho chủ đầu tư

2.2 LỰA CHỌN NGUỒN ĐIỆN DỰ PHÒNG CHO PHÂN XƯỞNG

Do nhu cầu khai thác kinh tế, phân xưởng yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao

do hệ thống lưới của phân xưởng sản xuất theo dây chuyền liên tục, công nghệ cao , do vậy sự gián đoạn của nguồn điện là không thể chấp nhận

Chính vì thế ta cần thiết kế nguồn điện dự phòng cho phân xưởng để nâng cao

độ tin cậy cung cấp điện

• MỘT SỐ MÁY PHÁT THƯỜNG GẶP :

Trang 25

¬ Lựa chọn công suất của nguồn phát dự phòng

Dựa vào số liệu trong phần I, ta chọn công suất máy phát dự phòng là SMFDP = 250kVA là đảm bảo công suất cần thiết khi có sự cố xảy ra

Thông số của máy phát dự phòng cho phân xưởng:

Máy phát dự phòng Loại Công suất SMFDP Cấp điện áp Tần số

Dầu Diesel 250kVA 3P/400V 50Hz

Trang 26

¬ Nguyên lý vận hành

Sử dụng bộ chuyển nguồn ATS (Auto Transfer Switch)

⇒ Khi xảy ra sự cố, hệ thống này tự động chuyển đổi nguồn cung cấp cho lưới

từ nguồn cấp do máy biến áp phân phối sang nguồn phát dự phòng

2.3 BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG CHO HỆ THỐNG

2.3.1 Bản chất của năng lượng

Hệ thống điện của phân xưởng cung cấp năng lượng cho các máy móc và thiết

bị điện của nhà máy dưới hai dạng năng lượng:

- Năng lượng tác dụng: năng lượng này chuyển sang công cơ học, nhiệt, ánh sáng

- Năng lượng phản kháng: dạng năng lượng này chia làm hai loại:

+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính cảm: máy biến áp, động cơ điện

+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính dung: điện dung dây cáp, tụ công suất

2.3.2 Mục đích của việc cải thiện hệ số công suất

¬ Giảm giá thành điện

- Việc nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh

tế, nhất là giảm tiền điện nhờ mức tiêu thụ công suất phản kháng dưới giá trị thỏa thuận với điện lực

¬ Tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật

- Cải thiện hệ số công suất cho phép sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng, cắt và cáp nhỏ hơn v.v đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện

Trang 27

2.3.3 Bù công suất kháng cho hệ thống

2.3.3.1 Vị trí lắp đặt tụ bù

¬ Bù tập trung:

Bù tập trung áp dụng khi tải liên tục và ổn định

Nguyên lý: Bộ tụ được đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được

đóng trong thời gian tải hoạt động

¬ Bù nhóm: (từng phân đoạn)

Bù nhóm nên áp dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau

Nguyên lý: Bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực Hiệu quả do bù nhóm

mang lại cho các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối khu vực có đặt tủ được thể hiện rõ nhất

2.3.3.2 Lựa chọn vị trí, thiết bị bù và tính toán công suất tụ bù

Để cải thiện hệ số công suất của mạng điện, cần một bộ tụ điện làm nguồn phát công suất kháng Cách giải quyết này gọi là bù công suất phản kháng

Do mạng điện của phân xưởng có tải ổn định và liên tục, đồng thời công suất được phân bố đều, nên ta chọn kiểu bù tập trung với thiết bị bộ tụ bù được đấu vào thanh góp hạ áp của tủ MSB và được đóng trong thời gian tải hoạt động Bộ tụ bù là loại bù cố định do tải ổn định và liên tục, tải không thay đổi

¬ Phương pháp tính toán đơn giản

Nguyên lý chung: Tính gần đúng bằng cách lấy giá trị hệ số công suất bằng 0,8 (trễ pha) vì hệ số công suất của các động cơ của phân xưởng đều lớn hơn hoặc bằng 0.65, do đó ta lấy coasphi bằng 0,65 trước khi bù để làm chuẩn Để nâng cao hệ số công suất đến giá trị đủ để khỏi bị trả tiền phạt (giả sử là 0,93) đồng thời giảm bớt tổn hao và sụt áp trong mạng điện

Để xác định dung lượng bù cho hệ thống Ta cải thiện hệ số công suất của phân xưởng từ cosϕ = 0,65 đến cosϕ = 0,93

Ta có:

cosϕ1 = 0,65 => tgϕ1 = 1,16

cosϕ2 = 0,93 => tgϕ2 = 0,39

Trang 28

Công suất tiêu thụ của phân xưởng:

2.4 SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT AN TOÀN

2.4.1 Lựa chọn sơ đồ nối đất thiết bị:

Trong một phân xưởng việc nối điện cực nối đất và kết lưới các phần kim loại với nhau và với vỏ kim loại các thiết bị điện sẽ tránh xuất hiện điện áp cao nguy hiểm giữa hai phần kim loại bị chạm đồng thời

Điện cực nối đất : Vật dẫn hay nhóm vật dẫn điện được tiếp xúc với nhau và liên kết về điện với đất

Đất : Phần dẫn điện của đất có điện áp tại điểm bất kỳ nào cũng bằng 0

Các điện cực nối đất độc lập : Các điện cực nối đất đặt cách nhau một khoảng

mà dòng cực dại đi qua một điện cực sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến điện áp của các điện cực khác

Dây nối đất : Dây bảo vệ nối đầu nối đất chính của lưới với cực nối đất hoặc với dụng cụ tiếp địa khác

Các bộ phận cần nối đất : Phần dẫn điện của thiết bị khi bình thường không có điện tuy nhiên trong điều kiện hư hỏng sẽ xuất hiện điện áp

2.4.2 Giới thiệu các kiểu nối đất:

Các hệ thống nối đất khác nhau đặc trưng bởi cách nối đất điểm trung tính hạ thế của máy biến áp phân phối và nối đất của vỏ thiết bị hạ thế

¬ Sơ đồ nối đất kiểu TT:

Trang 29

Sơ đồ nối đất kiểu TT Điểm nối sao ( hoặc điểm nối sao của máy biến áp phân phối ) của nguồn sẽ được nối trực tiếp với đất Các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên sẽ nối chung tới cực nối đất riêng biệt của lưới Điện cực này cĩ thể độc lập hoặc phụ thuộc về điện với điện cực của nguồn, hai vùng ảnh hưởng cĩ thể bao trùm lẫn nhau mà khơng tác động tới thao tác của các thiết bị bảo vệ

Dây trung tính riêng biệt với dây PE , dây PE được định cỡ theo dịng sự cố lớn nhất cĩ thể xảy ra

Mạch sẽ tự động ngắt khi cĩ hư hỏng cách điện Các RCD (thiết bị phát hiện dịng rị ) sẽ đảm nhiệm chức năng này, dịng tác động của chúng phải nhỏ, Sử dụng RCD nhỏ hơn 500 mA sẽ tránh được hoả hoạn do điện

¬ Sơ đồ IT (trung tính cách ly) :

Cách ly hoặc nối đất qua điện trở Đất

Sơ đồ nối đất kiểu IT Điểm trung tính của máy biến áp được cách ly với đất hoặc nối đất qua bộ hạn chế quá áp Trong điều kiện vận hành bình thường, áp của nĩ gần bằng với áp của

vỏ thiết bị qua điện dung rị so với đất của mạch và thiết bị

Vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên sẽ được nối tới điện cực nối riêng

Dây PE tách biệt với dây trung tính và được định cỡ theo dịng sự cố lớn nhất cĩ thể xảy ra

Dịng sự cố khi chỉ cĩ hư hỏng cách điện thường thấp và khơng nguy hiểm Nếu lắp thêm một thiết bị báo hư hỏng cách điện và chỉ ra nơi sự cố thì khĩ cĩ thể xảy ra hư hỏng cách điện điểm thứ hai

¬ Sơ đồ TN :

Nguồn được nối đất như sơ đồ TT Trong mạng, cả vỏ kim loại và các vật dẫn

tự nhiên của lưới sẽ được nối với dây trung tính Một vài kiểu của sơ đồ TN là : ¬ Sơ đồ TN – C :

Trang 30

Hình 6.3: Sơ đồ nối đất kiểu TN - C

Điểm trung tính của máy biến áp nối trực tiếp với đất và dây trung tính được nới đất lặp lại càng nhiều càng tốt Vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ nối dây trung tính Dây PE và dây trung tính là một và được gọi là dây PEN

Sơ đồ này có dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn Sơ đồ này không dùng nơi có khả năng cháy nổ cao nguyên nhân là khi nối các vật dẫn tự nhiên của toà nhà với dây PEN sẽ tạo nên dòng chạy trong công trình gây hiểm họa cháy và nhiễu điện từ Dây trung tính là dây bảo vệ và được gọi là dây PEN Sơ đồ không dùng cho dây đồng có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 và 16mm2 đối với dây nhôm Sơ đồ TN – C đòi hỏi một sự đẳng áp hiệu quả trong lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại

¬ Sơ đồ TN – S :

Hình 6.4: Sơ đồ nối đất kiểu TN - S

Điểm trung tính của biến áp được nối đất một lần tại đầu vào của lưới

Dây PE tách biệt với dây trung tính, không nối đất lặp lại và tiết diện dây được xác định theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra

Sơ đồ này có dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên cắt khi có hư hỏng cách điện, các CB và cầu chì sẽ đảm nhận vai trò này, hoặc các RCD

Sơ đồ TN – S là bắt buộc đối với dây đồng có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 và 16mm2 đối với dây nhôm

Trong điều kiện làm việc bình thường, không có sụt áp và dòng điện trên dây

PE, nên tránh được hiểm họa ch1y và nhiễu điện từ

2.4.3 Chọn sơ đồ nối đất cho xưởng cơ khí :

Chọn sơ dồ nối đất thiết bị cho xưỡng cơ khí là TNS vì:

+ Trung tính nguồn được nối đất trực tiếp

+ Vì đây là xưởng cơ khí nên , vì an toàn nên ta sử dụng sơ đồ TNS Trong điều kiện làm việc bình thường, sơ đồ TNS không có dòng điện trên dây PE nên tránh được hiểm họa cháy và điện giật

+ Đây là hệ thống bắt buộc với mạch sử dụng dây cáp bằng đồng có tiết diện nhỏ hơn 10mm2 hay dây cáp bằng nhôm có tiết diện nhỏ hơn 16mm2 ( đa số dây

Trang 31

pha của phân xưởng đều bằng đồng, có tiết diện nhỏ hơn 10mm2, đã được tính ở chương 3)

CHƯƠNG 3 CHỌN DÂY DẪN - CÁP VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP

Trang 32

¬ Xác định kiểu đi dây

Tùy theo điều kiện cụ thể mà xác định cách đi dây: hở, chôn dưới đất, âm trong tường, đi trên thang cáp

3.1.1 Xác định kích cỡ của dây pha

3.1.1.1 Xác định kích cỡ dây đối với dây không chôn dưới đất

Để chọn kích cỡ dây của mạch phân phối, dòng (A) sẽ được xác định theo công thức:

dm

dm lv

U3

Sđm : công suất phụ tải thực (kVA)

Ilvmax : dòng điện tích toán của phụ tải (A)

K1 : thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt (bảng H1-13/H1-24)

K2 : thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của hai mạch kề nhau (bảng H1-14/H1-25) K3 : thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ với dạng cách điện (bảng H1-15/H1-26)

3.1.1.2 Xác định kích cỡ dây đối với dây chôn dưới đất

Để chọn kích cỡ dây của mạch phân phối, dòng (A) sẽ được xác định theo công thức:

dm

dm lv

U3

≥Trong đó:

Sđm : công suất phụ tải thực (kVA)

Ilvmax : dòng điện tích toán của phụ tải (A)

Uđm : điện áp dây (kV)

Trang 33

Icp : dòng điện tính toán cho phép (A)

K : tích các hệ số hiệu chỉnh

¬ Xác định hệ số K

Với các mạch chôn dưới đất, hệ số K sẽ đặc trưng cho điều kiện lặp đặt:

K = K4 × K5 × K6 × K7 Trong đó:

K4 : thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt (bảng H1-19/H1-31)

K5 : thể hiện ảnh hưởng của số dây đặt kề nhau (bảng H1-20/H1-31)

K6 : thể hiện ảnh hưởng tính chất của đất chôn cáp (bảng H1-21/H1-31)

K7 : thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ của đất chôn cáp (bảng H1-22/H1-32)

3.1.2 Xác định kích cỡ dây trung tính

- Tiết diện của dây trung tính phụ thuộc vào dạng của sơ đồ nối đất

- Ta chọn sơ đồ nối đất cho phân xưởng thuộc dạng sơ đồ TN – S, do đó tiết diện của dây trung tính được chọn theo điều kiện như sau: bằng với dây pha

3.1.3 Xác định kích cỡ dây nối đất bảo vệ PE

- Dây PE là dây liên kết các vật dẫn tự nhiên và các vỏ kim loại không có điện để tạo lưới đẳng áp

- Trên dây PE, không được chứa bất kỳ hình thức hay thiết bị đóng cắt nào

- Kích cỡ của dây nối đất bảo vệ PE được lựa chọn theo phương pháp đơn giản, phương pháp này có liên quan đến kích cỡ của dây pha với giả sử là cùng sử dụng một loại vật liệu

- Kích cỡ của dây nối đất bảo vệ PE được lựa chọn theo tiết diện của dây pha: Nếu: Sph ≤ 16mm2 ⇒ SPE = Sph

Nếu: 16 < Sph ≤ 35mm2 ⇒ SPE = 16mm2

Nếu: Sph > 35mm2 ⇒ SPE =

2

Sph

Trang 34

3.1.4 xác định suật áp

- Trong việc truyền tải điện một điều không thể tránh khỏi chính là sự sụt áp trên đường dây truyền tải, sự sụt áp này là do các dây dẫn luôn luôn có trở kháng của chính mình

- Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được Khi đường dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây

- Trong mỗi lưới phân phối đều cho phép sự sai lệch về điện áp là 5% theo tiêu chuẩn IEC Do đó để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị cần phải tính toán sự sụt áp qua các đường dây phân phối

¬ Sụt áp trên đường dây được tính theo công thức (3 pha):

3 ( costt sin )

Trong đó:

ΔU : sụt áp trên đường dây (V)

Itt : dòng điện tính toán của phụ tải (A)

R : điện trở của dây dẫn (Ω/km)

-

)mm(S

)km/mm.(5,22

- X = 0,08 Ω/km, khi không cho thông số về X

- Đối với dây có tiết diện < 50 mm2 thì X được phép bỏ qua

ϕ : góc lệch giữa điện áp và dòng điện trong dây dẫn

- Nếu tải chiếu sáng thì cosϕ = 1

- Nếu tải động cơ thì:

+ Khi khởi động: cosϕ = 0.35, và dòng khởi động tăng 5÷7 lần

+ Khi ở chế độ bình thường: cosϕ = 0,8

L : chiều dài của đoạn dây (km)

¬ Phần trăm sụt áp:

dm

U

U100

%

=Δ

Trong đó: ΔU : sụt áp trên đường dây (V)

Trang 35

K4 = 0,8 → hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt (đặt trong ống ngầm)

K5 = 0,7 → hệ số hiệu chỉnh theo số dây đặt kề nhau (3 mạch đặt kề nhau) K6 = 1,05 → hệ số hiệu chỉnh theo tính chất của đất chôn cáp (đất ẩm)

K7 = 0,95 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của đất chôn cáp (250C)

¬ Chọn dây trung tính

- Ta chọn tiết diện dây trung tính bằng với tiết diện của dây pha: 500mm2

¬ Chọn dây nối đất bảo vệ

- Do Sph = 500mm2 ≥ 35mm2, nên ta chọn tiết diện của dây nối đất bảo vệ bằng một nữa tiết diện của dây pha: 1 × 250mm2

⇒ Suy ra tiết diện dây cáp từ máy biến áp phân phối đến tủ MSB là:

3 × 500mm2 + 3 × 500mm2 + 3×250mm2

¬ Xác định độ sụt áp

- Chiều dài dây cáp từ máy biến áp phân phối đến tủ MSB: L = 7m

- Tiết diện dây: 500mm2

- Điện trở của dây dẫn: 22,5 0,045 /

Trang 36

- Phần trăm sụt áp từ máy biến áp đến tủ MSB:

3.2.2 Chọn cáp từ máy phát dự phòng đến tủ MSB (Main Switch Board)

¬ Chọn dây pha: dây cáp được đi trong mương hở

K1 = 1 → hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt (trong mương hở)

K2 = 0,88→ hệ số hiệu chỉnh theo số mạch cáp đặt kề nhau (2 mạch kề nhau) K3 = 0,93 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường (350C)

- Ta chọn tiết diện dây trung tính bằng với tiết diện của dây pha: 185 mm2

- Do Sph = 185mm2 ≥ 35mm2, nên ta chọn tiết diện của dây nối đất bảo vệ bằng một nữa tiết diện của dây pha: 1 × 92mm2

⇒ Suy ra tiết diện dây cáp từ máy phát dự phòng đến tủ MSB là:

3 × 185mm2 + 1 × 185mm2 + 1 × 92mm2

- Chiều dài dây cáp từ máy phát dự phòng đến tủ MSB: L = 5m

- Điện trở của dây dẫn: 22 5 0 09

Trang 37

3.2.3 Chọn cáp từ tủ MSB đến tủ MDB ( Main Distribution Board)

¬ Chọn dây pha: dây cáp được đi trong ống PVC và chôn dưới đất

K4 = 0,8 → hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt (đặt trong ống ngầm)

K5 = 0,7 → hệ số hiệu chỉnh theo số dây đặt kề nhau (3 mạch đặt kề nhau) K6 = 1,05 → hệ số hiệu chỉnh theo tính chất của đất chôn cáp (đất ẩm)

K7 = 0,95 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của đất chôn cáp (250C)

- Do Sph = 250mm2 ≥ 35mm2, nên ta chọn tiết diện của dây nối đất bảo vệ bằng một nữa tiết diện của dây pha: 125mm2

⇒ Suy ra tiết diện dây cáp từ tủ MSB đến tủ MDB là:

3 × (250mm2 )+ 250mm2 + 125mm2

- Chiều dài dây cáp từ tủ MSB đến tủ MDB: L = 60m

- Điện trở của dây dẫn: 22,5 0,093 /

Trang 38

- Tủ động lực 1 được đặt trong khu vực nhóm 1 của phân xưởng

¬ Chọn dây pha: dây cáp được đi trên thang cáp

K1 = 1 → hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt (trường hợp khác)

K2= 0,85→ hệ số hiệu chỉnh theo số mạch cáp đặt kề nhau ( 2 mạch kề nhau) K3= 0,93 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường (350C)

- Ta chọn tiết diện dây trung tính bằng với tiết diện của dây pha:1 × 122mm2

- Do Sph =16 mm2 < 22 mm2 < 35mm2, nên ta chọn tiết diện của dây nối đất bảo

vệ bằng tiết diện của dây pha: 1 × 16mm2

⇒ Suy ra tiết diện dây cáp từ tủ MDB đến tủ DB1 là:

3× (1 × 22 mm2 ) + 1 × 22 mm2 + 1 × 16 mm2

- Chiều dài dây cáp từ tủ MDB đến tủ DB1: L = 30 m

- Tiết diện dây: 1 × 22mm2

- Điện trở của dây dẫn: 22 5 1,02

Trang 39

- Hệ số công suất cosϕ = 0,8 ⇒ sinϕ = 0,6 (ở chế độ bình thường)

K2= 0,85→ hệ số hiệu chỉnh theo số mạch cáp đặt kề nhau ( 2 mạch kề nhau) K3= 0,93 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường (350C)

- Do Sph = 1mm2 ≤ 16mm2, nên ta chọn tiết diện của dây nối đất bảo vệ bằng tiết diện của dây pha: 1 mm2

⇒ Suy ra tiết diện dây điện từ tủ MDB đến tủ DB1 là:

3 × (1 × 1mm2 )+ 1 × 1mm2 + 1 × 1mm2

- Chiều dài dây dẫn từ tủ MDB đến tủ DB1: L = 30 m

- Tiết diện dây: 1 × 1mm2

- Điện trở của dây dẫn: 22 5 22,5

Trang 40

a) Chọn cáp từ tủ DB1 đến máy tiện ren đặt ở khu vực nhóm 1

¬ Chọn dây pha: dây cáp được đi trên thang cáp

K2= 0,78 → hệ số hiệu chỉnh theo số mạch cáp đặt kề nhau

K3 = 0,93 → hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường (350C)

- Ta chọn tiết diện dây trung tính bằng với tiết diện của dây pha: 2,5mm2

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	1,21 MB