Khóa luận tốt nghiệp Cơ khí công nghệ: Tính toán - thiết kế hệ thống điện 3 pha cho khoa cơ khí – công nghệ trung tâm năng lượng & máy nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC NÔNG LAMKHOA: CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 3 PHA CHO KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ TRUNG TAM NĂNG LƯỢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC NÔNG LAM

KHOA: CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 3 PHA

CHO KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

TRUNG TAM NĂNG LƯỢNG & MAY NÔNG NGHIỆP

Chuyên nghành: CÔNG THÔN

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

KS: VƯƠNG ĐÌNH BẰNG VŨ BÁ XÍCH

Khóa: 2001 - 2006

TP Hô Chí Minh

Tháng 02 - 2006

LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cẩm tạ:

- Ban Giám hiệu Trường Dai học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

- Thay Vương Đình Bằng, giảng viên Khoa Cơ khí- Công nghệ, đã tạo điềukiện thuận lợi, tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Quý Thay Cô Phòng Quản trị - Vật tư, Khoa Cơ khí — Công nghệ cùng cácbạn sinh viên tập thể lớp CK-TC 01 đã giúp đỡ tôi hoàn thành tập luận văn này

Sinh viên thực hiện

Vũ Bá Xích

The thesis:

CALCULATING - DESIGNING A THREE-PHASE ELECTRICITY SYSTEM FOR

FACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING AND TECHNOLOGY,

CENTER FOR AGRICULTURAL ENERGY AND MACHINERY

The thesis includes:

- Select the papers to serve the the thesis directly.

- Difining technology parameter of electrical equiqment.

- Calculating total electrical power to choise a three phase transformer,

automatic conpensating capacitor.

- Calculating and chosing wires and cables, circuit breaker.

- Calculating short circuit current.

- And then Calculating and designing safety grounded system, lightning

protection system.

Conclusion:

The thesis is has done requested purposes.

TÓM TẮT

ĐỀ TÀI:

“ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 3 PHA CHO KHOA CƠ KHÍ

-CÔNG NGHE,TRUNG TAM NĂNG LƯỢNG & MAY NÔNG NGHIỆP”

Nội dung:

- Tra cứu tài liệu sách báo phục vụ trực tiếp đề tài

- Xác định các thông số kỹ thuật của các thiết bị điện

- Tính toán và lựa chọn công suất máy biến áp 3 pha, tủ bù tự động

- Tính toán, chọn dây dẫn và cầu dao tự động

1 MỤC LỤC

1 MỤC LỤC Trang

2 MỞ ĐẦU -:22222222222222122212.21211111 22.1110 22111 22e |

3 MUC DICH LUAN 29077 3

4 TAI LIEU THAM KHAO ooocccccccsscsssesssesssecsvessecssesssessrecsuessvesseesevessessvesavensvens 4

421, Xác đnh ph tối GA TI san csnsi:ssnsssinnscnsinnsnnnnoinnscrnainnainntadidnnannnnsasianinteniva 4

4.1.1 Những đại lượng cơ bản, các hệ số và ký hiệu - 4

4.1.2 Các phương pháp tính toán phụ tải tính toán 5

4.1.3 Xác định phụ tải chiếu sáng ¿-¿¿5¿5252 5+ SSxccseveererrrea 7

4.1.4; Xóo định [âm PHU đẤT pasaeanotiiokgititroDiOiCNHEDSRGEIOEVHPDDM1RLIAEtAX0N0mae 7

4.2 Máy biến áp cLc.HH2 166 84.2.1 Chon vị trí đặt, số lượng và công suất máy §

4.2.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng máy biến áp 9 4.3 Phương pháp cung cấp điện va chọn các phần tử trong mạng điện 10

4.3.1 Phương án cung cấp điện các t2 20210016 xe 104.3.2 Lựa chon các phần tử trong mạng điện :5-52 104.3.3 Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn -:-5-5¿ 10

4.4 Ngắn mạch trong hệ thống điện - 5-5552 cccxcesecez T8

4.5 Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cos@_ T54.6 Nối đất an toàn -.St S212 14l7, CHỐNG BẾT nuaaeeeneenrronnnsotnngttotrtttti010S00PL0210000005001001/01020/1106100000010303000190" 15

5 PHƯƠNG PHAP VÀ PHƯƠNG TIEN - -:-5 cccccs 17

6 THỰC HIỆN DE TÀI — KẾT QUA VÀ THẢO LUẬN 18

6.1 Xác định phụ tải tính toán (55c 22 2232222121 trxcrrrrreee 18

6.1.1 Xác định phụ tải tính toán T - Tâm Năng lượng va Máy Nông nghiệp 18 6.1.2 Xác định phụ tải tính toán Khoa Cơ khí - Công nghệ 21

6.1.3 Bảng tổng hợp phụ tải động lực của các phân xưởng 22

6.1.4 Bảng tổng hợp phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng 25

6.1.5 Bảng kết quả đo công suất một số thiết bị của các phân xưởng: 24

6.1.6 Xác định tâm phụ tai c2 2-13 SS se Essrtrrrerresrexee 25 6.2 Trạm biến AP ¿22222222 2322211212121 E112E21Exererrrrrrree 26 6.2.1 Xác định Vi tt aM cnn ncusansncnescur aman mnsinais Aaa 26 6.2.2 Chọn dung lượng máy biến AP o.c.cececccccccssscseeseseseseesesesesesseseseseseeatseseees 26 A) Chọn phương pháp) _ c0 1v vn về 26 b) Xác định tổn thất điện năng máy biến áp -+2 + +x+s+sc+x+x+xssss 27 c) So sánh về kinh tế và kỹ thuật để chọn máy biến áp - 28

6.3 Chọn phương án lắp đặt dây dẫn & các thiết bị bảo vệ 29

6.3.1 Lựa chọn phương án lắp đặt dây dan -: 29

6.3.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn & thiết bị bảo vệ . 29

6.3.3 Bảng tính toán lựa chọn dây dẫn & thiết bị bảo VE 32

6.4 Tính toán dòng điện ngắn mach -. - - 2 2555++x+<c>+ 33 6.4.1 Xác định tổng trở các phần tử' - -sseeo 33 6.4.2 Tính dòng điện ngắn mạch _ :-¿ 5+ ©+++++esecvxsxeezese2 34 6.4.3 Kiểm tra dây dẫn và Aptomat đã chọn theo dòng ngắn mạch 34

65 Nẵng cau HỆ số cũng GUE CS: scciniscsssisnianinercisavsasnsnesnrnsnssasoarennvanrannnsnanaase 35 6.6 CHONG ag 8 ẽ :-23S 36

(076 in 36

6.8 Bang dự toán vật tư và nhân công lắp đặt hệ thống điện 3 pha 39

7 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ -:-222222222222 2211122122 e, 40

8 TÀI LIEU THAM KHẢO -::+22222v2+c+tvcvvvvrrerre 4

9 PHỤ LUC 22c 22s 2EE32221122112711121112711 2211221122111 tre 42

2 MỞ ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, điện năng đóng một vaitrò rất quan trọng Đây là nguồn năng lượng thiết yếu trong công cuộc Công nghiệphoá - Hiện đại hoá đất nước

Hiện nay ở nước ta quá trình công nghiệp hóa đang phát triển rất nhanh, yêu

cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng Song tình trạng lắp đặt, sửdụng không hợp lý, lãng phí, gây tổn thất điện năng vẫn luôn là bài tóan kinh tếđược nhiều người quan tâm

Hiện trạng hệ thống điện của Khoa Cơ khí — Công nghệ, Trung tâm Nănglượng & Máy Nông nghiệp mang các đặc điểm sau:

- Trạm biến áp cung cấp điện đặt xa vị trí tiêu thụ ~ 300m

- Các thiết bị sử dụng điện đa phần có công suất lớn, hoạt động ở chế độngắn hạn lập lại, dòng điện thay đổi đột ngột

- Hệ thống điện lắp đặt không đồng bộ

- Chưa được lắp đặt tủ bù công suất phản kháng

- Cấp điện cho hai đơn vị trên gồm 3 tuyến cáp 3 pha thuộc 2 trạm biến áp

Vì vậy các máy móc, thiết bị vận hành hiệu quả không cao, năng suất, hiệu

suất thấp, gây tổn thất điện năng Ảnh hưởng đến kế hoạch thực tập và giảng dạy.

Do đó việc thiết kế hệ thống cung cấp điện dam bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹthuật và mỹ thuật là điều quan trọng và cần thiết

Từ yêu cầu thực tế và được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí Công nghệ Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, với sự hướng dẫn tận tình củathay Vương Đình Bằng đã giúp đỡ chúng tôi tiến hành thực hiện dé tài "Tinh toán -Thiết kế hệ thống điện 3 pha cho Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trung tâm Năng lượng

-& Máy Nông nghiệp”.

Từ những số liệu thực tế tai những điểm khảo sát triển khai dé tài, chúng tôi

đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường và kinhnghiệm chuyên môn của bản thân để hoàn thành tập luận văn này

Song yêu cầu để tài thì rất rộng, thực tế lại vô cùng đa dạng, phong phú vàđây là lần đầu tiên thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhậnđược sự đóng góp ý kiến quý báu của quý Thầy Cô & các bạn

Chân thành cám ơn.

- _ Công suất máy biến áp phù hợp với phụ tải hiện tại và hướng phát triển phụ

tải trong tương lai Đây là mục tiêu chính của đề tài

- Tinh toán, chọn dây dẫn và các thiết bi bảo vệ

- Tinh toán ngắn mach để kiểm tra dây dẫn và các thiết bị bảo vệ đã chọn

- Tinh toán chọn phương án chống sét, nối đất nhằm đảm bảo an toàn chongười và thiết bị trong quá trình vận hành, ngăn ngừa và hạn chế các sự cốđiện như ngắn mạch, sự cố do sét

4 TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP

CHỦ ĐỀ ĐỀ TÀI

4.1 Xác định phụ tải tính toán

4.1.1 Những đại lượng cơ bản, các hệ số & ký hiệu

a) Công suất /theo 1/ trang 27

e Công suất định mức, (Pam)

Công suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất ghi trên nhãnhiệu máy hoặc ghi trong lý lịch máy Đối với động cơ, công suất định mức ghitrên nhãn máy chính là công suất cơ trên trục cơ

e Công suất trung bình Pw, công suất phan kháng trung bình Q

T T

[Par lo“

Tụ = T” [kw] (1) Q,=* T” [kVAr] (2)

e Công suất đặt Pa

Công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt

P, =!) [kw] (3)

Nac

Trong đó: - 7,, là hiệu suất định mức của động cơ

vì 7„= 0,8 — 0,95 khá cao, nên để tính toán đơn giản cho phép lấy P, ~ P,

c) Phu tải tính toán một pha quy đổi sang ba pha.

e Trudng hợp thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện /theo 1/

trang 41.

Pit (3 pha) = 3Pi pha, [kW] (8)

e Trudng hợp thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng điện /theo 1/

trang 41.

Pit 3 pha) =V3 Pi pha, [kW] (9)

e Tru@ng hợp thiết bị làm việc ở chế độ ngắn han lập lại /theo 2/ trang 40

Pquy đổi = Pam Vk%, [kW] (10)

Trong đó: - k%: Hệ số đóng điện phan trăm, lấy theo thực tế

- k% = Thời gian làm việc (đóng máy) / Thời gian khảo sát.

4.1.2 Các phương pháp tính phụ tải tính toán

a) Xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.

b) Xác định theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích san xuất /theo 1/ trang

36.

Pe=Po* F, [kW] (II)

Trong đó: - Po: Suất phụ tai, (W/m?)

- F: Diện tích, (m’)c) Xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu k„‹ “theo 1/ trang 38

e Công suất tính toán:

Fi, ¬ Kina) Pt Hay: Ey = My» ° keg > Tu 2 [kW] (12)

i=] i=]

Trong đó: - n: số thiết bi của nhóm

- kne = kmax * kẹa = Hệ số nhu cầu.

- kmax = f(Ksa, nạ) = Hệ số cực đại của nhóm thiết bị

- ksa: Hệ số sử dụng

' v3,

d) Xác định theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Py (còn gọi là

[A] (16)

phương pháp số thiết bị hiệu quả nuạ) /theo 1 / trang 39

e Xác định số thiết bị hiệu quả:

[> ee )i=l

Khi không có số liệu chính xác về kp, cos@am ta có thể lấy giá trị trung bình

như sau:

- Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài han: kp = 0,9 và cos@am= 0,8

- Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lập lại: kp: = 0,75 và cos@am =

0,7.

>» Trường hợp n> 5 trình tự tính toán như sau:

- Xác định tổng số thiết bị trong nhóm (n)

- Xác định (nj) thiết bị có công suất > 0,5Pmax

- Xác định thiết bị có công suất lớn nhất (Pmax)

Trong đó: - F: Diện tích phân xưởng, (m7)

- Po: Công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/m?)

- kne: Hệ số nhu cau

4.1.4 Xác định tâm phụ tải /theo 7/ trang 35

a) Tâm phụ tải.

Cách xác định tâm phụ tải theo phương pháp hình học:

yx, yyS,

i=l X= i=l : (25) Y=

n n 2

dS, 3.5,

i=l i=l

(26)

Trong đó: - xi, yi: La toa độ phụ tải thứ i.

- Si: Công suất phụ tải thứ i

Khi đó toa độ tâm phụ tải là M(X,Y).

Trong đó: - S = Sai + Ses

- Sa: Công suất phần động lực

- Ses: Công suất phần chiếu sáng

- m: Hệ số tỷ lệ (tuỳ chọn) (kVA/m?2, kVA/ mm?)

4.2.1 Chọn vị trí đặt, số lượng và công suất trạm

Khi chọn vị trí, số lượng máy biến áp trong xí nghiệp ta cần phải so sánhkinh tế và kỹ thuật

a) Vị trí của trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu

e Gần trung tâm phụ tải thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến

e An toàn trong cung cấp điện

Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm thấp

b) Số lượng và công suất của máy biến áp

Khi xác định số lượng và công suất máy biến áp trong một trạm ta cần lưu ýđến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tính chất quantrọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện

e Các thiết bị và khí cụ điện phải dam bảo về tiêu chuẩn chất lượng

e Dung lượng của máy biến áp nên đồng nhất, cùng chúng loại

e Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải

trong tương lai.

-0-e Máy biến áp khi chọn phải cĩ cơng suất lớn hơn hoặc bằng cơng suất tinh

tốn (SamBA > Su).

Số lượng máy biến áp trong một trạm khơng quá hai máy, vì khi số lượng máybiến áp tăng sẽ dẫn đến thay đổi hàng loạt các yếu tố khác như: việc vận hành trởnên khĩ khăn, sơ d6 mạng điện trở nên phức tạp hon

4.2.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng máy biến áp.

a) Ton thất cơng suất máy biến áp /theo I/ trang 78

> Tổn thất cơng suất phan kháng khơng tải:

%

AQ, =5, 190, [KVAr] (29)

Trong đĩ: - Sam: Cơng suất định mức của máy biến áp, (kVA)

- lo%: Dịng điện khơng tải của máy biến áp, (%)

> Tổn thất cơng suất phan kháng ngắn mạch:

U,%

AQ, = Sam “100° , [kVAr] (0)

Trong đĩ: - Un%: Điện áp ngắn mach của máy biến áp, (%)

> Tổn thất cơng suất tác dụng khi khơng tải:

AP; =Ah,+k„.À,, [kW] (G1)Trong đĩ: - Ki, Duong lượng kinh tế của cơng suất phan kháng, tra trong

Q e5; 3 nang Cĩ giá trị từ 0,02 đến 0,15 thường lấy giá tri trung bình là 0,05

> Tổn thất cơng suất tác dụng khi ngắn mạch:

Trong đĩ: - n: Số máy biến áp vận hành song song

- Su: Cơng suất tính tốn của phụ tai, (kVA)

- Sam: Dung lượng của máy biến áp, (KVA)b) Tổn thất điện năng tồn bộ trong máy biến áp /theo 1/ trang 605

=

[}-A4, ~Af2+AHj| Sy 2

| 7, [kWh] (35)

dm

Trong đó: - t: Thời gian vận hành máy biến áp, (thường lấy bằng 8760 h)

- +: Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất, (h)

- Su, Sam: Phụ tải và dung lượng định mức của máy biến áp, (kVA)4.3 PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG ĐIỆN.

4.3.1 Phương án cung cấp điện

Khi tiến hành phương án cung cấp điện cho phân xưởng, nhà máy cần thoảmãn các yêu cầu sau:

e Đảm bảo chất lượng điện tức là bảo đảm tần số và điện áp nằm trong phạm

vi cho phép.

e Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu phụ

tai.

e Thuận tiện trong van hành, lắp ráp và sửa chữa

e Đảm bảo về mặt kỹ thuật, hợp lý về mặt kinh tế

e Phương hướng phát triển phụ tải trong tương lai

Một sốphương án lắp đặt dây dẫn:

- Sơ đồ hình tia: Mỗi phụ tải được cung cấp bằng một đường dây riêng biệt

- Sơ đồ phân nhánh: Trên một tuyến dây có thể có nhiều phụ tải

4.3.2 Chọn các phần tử trong mạng điện /theo 2/ trang 114.

Việc chọn thiết bị điện và khí cụ điện là một trong những nhiệm vụ quantrọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp điện

a) Chọn theo điện áp định mức.

am KCD = Uamm, [V] (36) Trong đó: - Uamm: Điện áp định mức của mạng điện, (V)

- Uam KCĐ: Điện áp định mức của khí cụ điện, (V)

b) Chọn theo dòng điện định mức.

lam KCD >3 Tivmax, [A] (37) Trong đó: - Iam KCĐ: Dòng điện định mức của khí cụ điện, (A)

- Iivmax: Dòng điện cực đại của mang, (A)

4.3.3 Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn.

-11-Trong mạng điện phân xưởng, xí nghiệp, dây dẫn va cáp thường được chontheo điều kiện phát nóng

e Tiết diện dây dẫn và dây cáp khi chọn /theo 6/ trang 209

KiKolcp 2 lim, [A] (38)

Trong đó: - Ki: Hệ số điều chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây

- Ko: Hệ số điều chỉnh nhiệt độ, ứng với số lượng dây đặt chung

một rảnh

- lcp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chon, (A)

e Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ

áptômát /theo 6/ trang 209.

1.257

hkl

Trong đó: - Icy: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chon, (A)

- lamA: Dòng điện định mức của áptômát, (A)

e Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch /theo 6/ trang 209.

F>z*l„vr, [mm?] (40)

Trong đó: - Iv: Dòng ngắn mạch hạ áp lớn nhất đi qua dây hoặc cáp, (kA)

- œ = 11 với cáp nhôm; a = 6 với cáp đồng

- vt : Thời gian cắt ngắn mạch, (s)

t: Thường chọn 0,8s.

e Kiểm tra độ sụt áp /theo 7/ trang h1-38

AU =v3*1,„„„(Reoso+ Xsinø)L, [V] (41)

Trong đó: - livmax: Dong điện điện làm việc lớn nhất, (A)

- R: Điện trở của dây dẫn, (do nhà máy san xuất dây cung cấp)

(Q/km).

- X: Cam kháng của dây, (O/km)

X z0 với dây có tiết diện < 50mm’

X = 0,08 với dây có tiết diện > 50mm”

- L: Chiều dài dây dẫn, (Km)

AU% = os [%] (42)

d

Trong đó: - Ua: Điện áp dây, (V)

w |4.4 NGAN MACH TRONG HE THONG CUNG CAP DIEN.

4.4.1 Tinh ngắn mach 3 pha tại thời điểm bất kỳ của lưới ha thé /theo 1/

e Tổng trở máy biến áp:

s72

DM 0% * 2

X= ve x10, [m@] (45)

DM

Trong đó: - Un%: Điện áp ngắn mach, (%)

- Spm: Công suất định mức MBA, (kVA)

- APn: Tổn thất ngắn mach MBA, (kW)

- Up: Điện áp định mức, (kV)

e Tổng trở dây dẫn và cáp

- Điện kháng của đường dây:

Đường dây trên không xo = 0,3(mQ /m)

Đường dây cáp xo =0,7(mO/m)

Xaa=xXoŠL, [MQ] (46)

Trong đó: - Xo: Do nhà chế tạo cung cấp, (mO/m)

- L: Chiểu dài dây dẫn, (m)

- Điện trở của dây dẫn:

Raa=ro*L, [mQ] (47)

Trong đó: - ro: Do nhà chế tạo cung cấp, (mQ /m)

- L: Chiều dài dây dẫn, (m)

e Tổng trở Áp to mát (CB): tra sổ tay, cẩm nang.

e Tổng trở Thanh góp: tra số tay, cẩm nang

-{3-4.5 TIẾT KIỆM ĐIỆN NANG VA NANG CAO HỆ SO CÔNG SUAT COSo.

4.5.1 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosọ

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos@ được chia làm hai nhóm

a) Nâng cao hệ sốcông suất cosọ tự nhiên /theo 1/ trang 449

Nâng cao hệ số công suất cose tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùngđiện giảm bớt lượng công suất phan kháng Q như: áp dụng quá trình công nghệ tiêntiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện

e Thay đối và cải tiến qui trình công nghệ cần sắp xếp các thiết bị điện làmviệc ở chế độ hợp lý nhất

e Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công cósuất nhỏ hơn

b) Nâng cao hệ số công suất cosp bằng phương pháp bù /theo 1/ trang 451.Nâng cao hệ số công suất cose bằng phương pháp bù bằng cách đặt thiết bi bù

ở gần các hộ tiêu thụ điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, vì vậygiảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây Do đó nâng caođược hệ số cos của mạng

Để đánh giá hiệu quả của việc giảm tổn thất công suất tác dụng người ta đưa ra

chỉ tiêu gọi là đương lượng kinh tế Ku

Đương lượng Kx của công suất phan kháng là lượng công suất tác dụng (kW)tiết kiệm được khi bù một kVAr công suất phan kháng

Vậy nếu biết được Ku và lượng bù Q thì chúng ta tính được công suất tác dụngtiết kiệm được do bù là:

Puetkem= Kit* Qo, [kW] (48)

Giá trị của Kụ thường nằm trong khoảng (0.02= 0.12) kW/kVAr

c) Xác định dung lượng bù /theo 2/ trang 153.

Tổng công suất cần bù cho đối tượng dé nâng cao hệ số công suất từ cose, lên

-14-4.5.2 Vị trí đặt thiết bị bù

Có 3 phương án đặt thiết bị bù như sau:

Phương án 1: Đặt thiết bị bù phân tán ở từng thiết bị dùng điện

Phuong án 2: Đặt thiết bi bù ở từng tủ phân phối, ti động lực hoặc đường dây

chính trong phân xưởng.

Phương án 3: Đặt thiết bị bù ở thanh cái điện áp thấp của trạm biến áp

4.6 NỐI ĐẤT AN TOÀN.

Các điện cực ngang được nối vào các điện cực đứng bằng bu lông hoặc hàn

và được chôn cách mặt đất > 0.8m

Dây dẫn nối đất cần có tiết diện thoả mãn độ bền cơ và ổn định nhiệt, chịu

dòng điện cho phép lâu dài Dây nối đất không được bé hơn 1/3 tiết diện dây dẫnpha, người ta thường sử dung dây thép có tiết điện 120 mm?, với nhôm 35 mm’, vớiđồng 25mm?

Theo qui phạm về an toàn điện, điện trở nối đất dùng cho thiết bị điện ápđến 1000V là <4O

= Điện trở nhân tạo của hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào điện trở tan của trục

ngang và trục đứng /theo 5/ trang 228.

R,*R

Re=_—^——“, [(G] G0)

Ret hy

Trong đó: - Ra: Điện trở khuyếch tán của hệ thống coc đứng thang

- Rng: Điện trở khuyếch tán của hệ thống cọc nằm ngang

= Điện trở suất tính toán của đất /theo 5/ trang 227

pr = K*pao, [Om] (51)

Trong đó: - K: Hệ số tăng cao điện trở suất của đất tra cẩm nang

- P ao: Điện trở suất của đất đo được bằng thực nghiệm, (©)

= Điện trở suất của đất /theo 5/ trang 243

Ry DL0.366(Lg + 21s a [Qm] (52)

Pdo=

Trong đó: - L: Chiểu dài coc, (m)

- Ri: Điện trở nối đất của cọc kiểm tra, (Q)

- d: Đường kính cọc, (m)

-15 t: Độ chôn sâu của coc đứng, (m)

= Điện trở khuếch tán của một cọc đứng /theo 5/

_ 0,366 21, 1, 4t+L

—+—

Trong đó: - L: Chiểu đài cọc, (m)

- Pu: Điện trở suất tính toán của đất, (Om)

- d: Đường kính cọc, (m)

- t: Độ chôn sâu của cọc đứng, (m)

= Điện trở khuếch tán của n cọc đứng /theo 5/ trang 230

Trong đó: - L: Chiều dài (chu vi) mạch vòng, (m)

- d: Đường kính thanh ngang, (m)

- t: Độ chôn sâu của thanh ngang, (m)

- Pu: Điện trổ suất tính toán của đất, (Om)

= Điện trở của thanh ngang có xét đến hệ số sử dụng thanh /theo 5/ trang 230

lý R, R„==”, [2] (56)ng

c) Kim phóng điện sớm (ESE: Electro Magnetic Early Streamen Emissing).

Kim ESE thực chất là kim Franklin cải tiến nhằm hai mục đích:

> Tạo một lượng điện tích có hướng và có cường độ mạnh sớm hơn so với các

hệ thống thông thường

-16-> Đầu kim E.S.E tạo nên một sự sai biệt về điện thế giữa đầu kim va đámmây, từ đó phát ra tia tiên đạo đi lên sớm hơn và mạnh hơn bất kỳ đỉnh nhọn

nào ở lân cận xung quanh.

Bảng 19 Thông số bán kính bảo vệ của kim thu sét INGESCO

CẤP CHIỀU CAO BÁN KÍNH BẢO VỆ Rp (m) của INGESCO BẢO VỆ KIM THU | PDC 3.1 | PDC 3.3 | PDC 4.3 | PDC 5.3 | PDC 6.3 (m) SÉT h(m)

CẤP 1 6 25 45 54 63 70D=20

CAP 2 6 43 65 74 84 92

D =45

CAP 3 6 50 75 85 95 102D=60

= | Jie

5 PHƯƠNG PHAP VÀ PHƯƠNG TIEN

5.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

5.1.1 Phương pháp điều tra, thu thập thông tin

- Thu thập thông tin mang tính chất giáo khoa thông qua tra cứu tài liệu sách giáo

khoa, giáo trình.

- Thu thập các thông số kỹ thuật phục vụ tính toán thông qua nhãn thiết bị, động

cơ

5.1.2 Phương pháp thực nghiệm.

- Xác định các thông số kỹ thuật thông qua đo đạc công suất thực tế các thiết bị

- Thu thập số liệu thông qua quảng cáo và báo giá của các công ty

- Xử lý số liệu với sự hỗ trợ của phần mềm Excel

5.1.3 Phương pháp thiết kế

- Tổng hợp các số liệu thiết kế ban đầu

- Tính toán các thông số kỹ thuật cần thiết

- Chọn thiết bị và tiến hành kiểm tra.

- Xây dựng các bản vẽ với sự hỗ trợ của phần mềm Acad 2004

5.2 PHƯƠNG TIỆN.

- Thước thẳng 5,5m

- Thước cuộn 30m.

- Đồng hồ đo điện trở đất (Analog Earth Resistance Tester)

Model 4102A, Made in Japan.

Độ chính xác +3%

- Đồng hồ đo công suất Hioki.(Digital)

Model 3286, Made in Japan

- Ding hồ đo điện áp, điện trở, dòng điện Kyoritsu.(Digital)

Model 2017, Made in Japan

- Công suất biểu kiến tinh toán theo công thức (14):

Su= VIP +11.22? = 15,71 kVA

- Dòng điện tính toán theo công thức (16):

- Chọn loại đèn chiếu sáng huỳnh quang 1,2m.

Thông số kỹ thuật: - Công suất đèn Pa= 55W

- Coso = 0,55 => Tg @ = 1,52

Số lượng đèn: N = En O49

Py 55

b) Xác định phụ tải tính toán phân xưởng 2 TTNL & MNN

¢ Quy đổi phụ tải một pha sang 3 pha:(theo công thức 8 & 10)

- Máy mài nhỏ: Pauy aéi= 3* 0,375 = 1,125 kW

- Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax = 13,15 kW

- Gọi nj là thiết bị có công suất > 0,5 Pmax: nị = 2

- Tổng công suất định mức của phân xưởng là:

- Dựa vào giá tri n* và P* (tra phụ luc 1) ta có: nng* = 0,61

- Số thiết bi dùng điện có hiệu qua theo công thức (23):

-20 Hệ số cực đại (Kmax ):

Dựa vào giá trị của ksaw» và nuạ, (tra phụ lục 2) ta cĩ: kmax= 1,8

- Hệ số cơng suất trung bình Cos@wai theo cơng thức (15):

- Cơng suất tính tốn biểu kiến theo cơng thức (14):

- Dịng điện tính tốn theo cơng thức (16):

57,32

v3 *0,38c) Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng 3 TTNL & MNN:

se Quy đổi phụ tải một pha sang 3 pha: (theo cơng thức 8 & 10)

- Máy hàn: Pạuw ậ¡= 3* 820% = 10,73 kW

- Hệ số công suất Cose = 0,85 => Tg ọ = 0,62

- Công suất tính toán phan kháng theo công thức (13):

Bang 15 TONG HỢP PHU TAI TÍNH TOÁN ĐỘNG LUC CUA KHOA CK - CN, TTNL & MNN.

TT | T&NPHAN XƯỞNG F Po Pou | SL-TB THÔNG SỐ HỆ SỐ Cosp» | Tgọu | Prr | Qrr Ser Ter

(m2) | (kW/m?) | (kW) | n | mi | mạ | n* | PP | n*hq | Kpt | Keath | Kmax (kW) | (kVAr) | (kVA) (A)

1 |P-xưởng I(TTNL & MNN) | 80 11,00 | 2 0/70 | 1,02] 1100| 1122| 15,71 | 23,87

2 | P- xưởng 2 (TTNL MNN) 225 50,68 |11| 2| 7 | 0,18 | 0,52 | 0,61 0432| 180| 0,51] 1,69] 2919| 4933| 5732| 87,10

3 | P- xưởng 3 (TTNL MNN) 150 3248| 4| 2| 3 0,50 0,65 | 1,17] 16,24] 19,00] 25,00] 37,98

4 | Văn Phòng (TTNL MNN) 40| 0,120 | 4,80 085 | 062| 480| 298] 5/65| 8,58

5 Ì Bộ môn Điều khiển tự động | 60| 0,150 | 9,00 0/70 | 102| 9,00] 9,18] 1286| 19,53

6 | Bộ môn Cơ điện tử 60| 0,050 | 3,00 0/70 | 102| 3,00] 306| 429| 6,51

7 | Bộ môn Công nghệ N- Lạnh | 80 44,53 | 15 | 4| 12 | 0,27 | 0,50 | 0,80 030 | 152| 0,70] 102| 2031| 2071| 29,01 | 44,07

8 | P- xưởng Tiện - Nguội 225 3176 | 9| 6| 7 | 0,67 | 0,89 | 0,74 0.30 | 180| 0,73] 094] 1715| 1612| 23,54| 35,76

9 | P- xưởng Gò - Hàn 250 2828| 6| 1| 3 0,75 0,44] 2,10] 2121| 4454| 49,33 | 74,96

10 | P- xưởng Máy sau thu hoạch | 300] 0,100 | 30,00 0/70 | 1,02] 30,00] 3060] 4285| 65,11

11 | P- xưởng Sửa chữa 6 tô 225 41/58 | 8| 1 0,75 0/79 | 0,78] 3119| 2432| 39,55 | 60,09

Bảng 16 TỔNG HỢP PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CỦA KHOA CK - CN, TTNL & MNN.

93.

TT TEN PHAN XƯỞNG F Po kne | Coso | Tgọ | Pes Qes Ses Irr Loai dén Số

(m?) | (kW/m?) (kW) | (kVAr) |(kVA)| (A) lugng

1 | P- xưởng 1(TTNL & MNN) 80} 0,010 | 0,80} 0,55 | 1,52 | 0,64 0,97 1,16 1,77 | Huynh quang L2

2 | P- xưởng 2 (TTNL MNN) 225| 0,010 |0,80| 0,55 | 1,52) 1,80 2,74 3,28 4,98 | Huynh quang 33

3 | P- xưởng 3 (TTNL MNN) 150} 0,010 | 0,80) 0,55 | 1,52} 1,20 1,82 2,18 3,32 | Huynh quang 22

4 | Kho (TTNL & MNN) 126} 0,002 | 0,80] 0,55 | 1,52] 0,20 0,31 037 0,56 | Huỳnh quang

5 | Văn phòng (TTNL MNN) 40} 0,015 |0,80| 0,55 |1,52| 0,48 0,73 0,87 1,33 | Huỳnh quang

6 | Bộ môn Điều khiển tự động 60] 0,010 |0,80| 0,55 |1,52 | 0,48 0,73 0,87 1,33 | Huynh quang

7 | Bộ môn Co điện tử 60} 0,010 |0,80| 0,55 |1,52| 0,48 0,73 0,87 1,33 | Huỳnh quang

8 | Bộ môn Công nghệ N- Lạnh 80 0,010 0,80 | 0,55 | 1,52 | 0,64 0,97 1,16 1,77 | Huynh quang 12

9 | P- xưởng Tiện - Nguội 225| 0,010 | 0,80} 0,80 | 0,75 | 1,80 1,35 2,25 3,42 | Thuỷ ngân cao áp 6

10 | P- xưởngGò - Hàn 250} 0,010 |0,80| 0,80 | 0,75 | 2,00 1,50 2,50 3,80 | Thuỷ ngân cao áp Fị

11 |P- xưởng Máy sau thu hoạch | 300 0,010 0,80 | 0,80 | 0,75 | 2,40 1,80 3,00 4,56 | Thuy ngân cao áp 8

12 | P- xưởng Sửa chữa 6 tô 225| 0,010 |0,80| 0,80 |0,75 | 1,80 1,35 2,29 3,42 | Thuỷ ngân cao áp 6

13 | Phòng thực tập HTNL 25 0,010 0,80 | 0,55 | 1,52 | 0,20 0,30 0,36 0,55 | Huỳnh quang 4

14 | Phòng thực tập Nhiệt lạnh 75| 0,010 |0,80| 0,55 | 1,52) 0,60 0,91 1,09 1,66 | Huynh quang 11

15 | Kho (Khoa CK-CN) 50} 0,002 | 0,80} 0,55 | 1,52 | 0,08 0,12 0,15 0,22 | Huynh quang 1

16 | Văn phòng Khoa CK- CN 418| 0,015 | 0,80} 0,55 | 1,52 | 5,02 7,62 9,13 | 13,87 | Huynh quang 91

17 | Hanh lang bảo vệ 3920 | 0,001 0,80 | 0,80 | 0,75 | 3,14 235 3,92 5,96 | Thuỷ ngân cao áp 10

TONG 6309 0,68 | 1,08 | 22,95) 26,31 35,42 | 53,82

-24-Bảng 17 Kết qua đo công suất một số thiết bị TTNL & MNN, Khoa CK - CN

TT TÊN THIẾT BỊ SL| Đ-ÁP | D-ĐIỆN Pp Poo | Cosp | PHAN XƯỞNG

(V) (A) (kW) | (kW)

1 | Máy mài nhỏ | 220 1,40 0,375 | 0,10 | 0,32 | 2TTNL&MNN

2 | Máy mài lớn | 375 3,90 3,000 | 1,00 | 0,39 | 2TTNL&MNN

3 | Khoan bàn Ooya I 373 2,30 3,700 | 0,60 | 0,40 | 2TTNL & MNN

11 | Máy mài cầm tay Bosch | 1 215 2/70 1,020 | 0,50 | 0,86 | 2TTNL&MNN

12 | Máy han Pana ARC | 205 50,40 8,000 | 3,76 | 0,36 | Gò hàn KCK-CN

13 | Máy hàn I 371 23,20 8,000 | 2,80 | 0,19 | Gò hàn KCK-CN

14 | Máy mài lớn (Liên Xô) | 1 371 3,20 4,700 | 0,90 | 0,43 | God hàn KCK-CN

15 | Quạt lồ rèn l 370 0,70 0,750 | 0,30 | 0,69 | Gd hàn KCK-CN

16 | Máy hàn điểm | 218 5,20 1,000 | 0,45 | 0,40 | Gò hàn KCK-CN

17 | Quạt đứng công nghiệp | 1 379 1,20 0,750 | 0,50 | 0,63 | Gò hàn KCK-CN

18 | Máy tiện Liên Xô | 376 6,90 5,500 | 2,00 | 0,45 | Tiện nguội KCK-CN

19 | Máy tiện Wasino (Nhật) | 1 376 3,40 5500 | 0,80 | 0,36 | Tiện nguội KCK-CN

Thời gian đo: 8" 30 ngày 22 /01/ 2006

10 | P- xưởng Máy sau T- Hoạch 45,85 5,56 5,54

11 | P- xưởng Sửa chữa 6 tô 41,80 5,56 7,29

12 | Phong thực tap HTNL 3,99 5,66 4,29

13 | Phong thuc tap Nhiét lanh 15,18 6,16 4,29

14 | Van phong Khoa CK- CN 33,73 8,00 5,47

Chọn vị trí tram biến áp có toa độ: X = 4,29 và Y = 0,103

6.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp

Chọn loại máy biến áp dầu, tổ nối dây Y/ Yo - 0

a) Chọn phương án.

e Công suất biểu kiến tính toán là:

Su= ka Sai + Scs) = 0,7(343,5 + 35,06) = 265kVA

Qua tim hiểu thực tế về các loại máy biến áp hiện có của Việt Nam, tôi đưa

ra hai phương án có thể coi là hợp lý để so sánh về kinh tế và kỹ thuật như sau:

Phuong án 1: Chọn một máy biến áp 3 pha

+ Dung lượng Spa = 320 [kVA]

+ Điện áp 22/0,4 kV

+ Có thông số kỹ thuật (Tra phụ lục 7)

- Tổn thất không tai: AP, = 700 (W)

- Tổn thất ngắn mach: AP; = 3670 (W)

- Dòng điện không tải %: lo% = 1,6%

- Điện áp ngắn mạch %: Un% = 4%

Phương án 2: Chọn hai máy biến áp 3 pha

+ Dung lượng mỗi máy Spa = 160 [kVA]

+ Điện áp 22 /0,4 kV

+ Có thông số kỹ thuật: (Tra phụ lục 7)

- Tổn thất không tải: AP) = 450 (W)

- Tổn thất ngắn mạch: AP, = 2150 (W)

- Dòng điện không tải %: lo% = 1,7 %

-27 Điện áp ngắn mạch %: Un% = 4 %b) Xác dịnh tổn thất điên năng của máy biến áp

e Tổn thất điện năng của phương án 1:

- Tổn thất công suất phản kháng không tải (theo công thức 29)

L6 AQo= 320° = 5,12 KVA:

Trong đó: - t: thời gian vận hành máy biến áp (thường lấy bằng 8760 h)

- +: thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất (chọn t = 2000 h)

e Tổn thất điện năng của phương án 2:

- Tổn thất công suất phản kháng không tải:

AP, = 2,15 + 0,05*6,4 = 2,47 kW-Tén thất điện năng khi vận hành song song hai máy biến áp (theo c-thức

-28-c) So sánh kinh tếvà kỹ thuật để chọn máy biến áp

e Về mặt kỹ thuật:

> Phương án 1: Khi máy biến áp bị sự cố toàn bộ các phân xưởng bị mất điện

> Phương án 2: Khi một máy biến áp bị sự cố các phân xưởng vẫn hoạt độngđược ở chế độ cắt giảm khoấng 1/2 phụ tải

Cả hai phương án đều đảm bảo nhu cầu về cung cấp điện, các thông số kỹ

thuật tương đương nhau.

Thao tác, vận hành, sửa chữa bảo trì phương án | thuận lợi hơn phương án 2.

e Về vốn đầu tư (theo báo giá của công ty cơ điện Thủ Đức):

-Tổng giá tiền mua máy biến áp của phương án 1:

1* (97.804.000 + 4.890.200) = 102.694.200 đồng

- Tổng giá tiền mua máy biến áp của phương án 2:

2* (56.350.000 + 2.817.500) = 118.335.000 đồng

- Tổng số tiền chênh lệch về thiết bị phụ và nhân công khi lắp 2 biến áp vận

hành song song (số liệu cho trong bảng: Tổng hợp chi phí Thiết bị - Vật liệu —

Nhân công — Máy thi công ) là:38.345.000đ

Vậy phương án | tiết kiệm hơn phương án 2 là: 53.985.700đ

s* Kết luận:

- Về mặt kỹ thuật: Cả hai phương án đều dam bảo nhu cầu về cung cấp điện,cũng như dam bảo về điều kiện phát triễn phụ tải trong tương lai Thao tác, vận

hành, sửa chữa bảo trì của phương án 1 dé dàng và thuận lợi hơn phương án 2.

- Vé mặt kinh tế: phương án 1 có lợi về vốn đầu tư ban đầu và tổn thất điệnnăng thấp hơn phương án 2

Vì vậy chúng tôi quyết định chọn phương án 1 là hợp lý và tối ưu

6.3 LUA CHON PHUONG AN LAP DAT DAY DAN VA CAC PHAN TU

-29-TRONG MANG DIEN

6.3.1 Lựa chon phương án lắp đặt dây dẫn

Chọn sơ đồ đi dây hình tia, sơ đồ lắp đặt dây dẫn xem ở bản vẽ số 3

6.3.2 Tính toán chọn lựa dây dẫn & thiết bị bảo vệ

- Chọn loại cáp CVV do Cadivi san xuất

Đối với máy biến áp chọn cáp hạ áp một lõi đồng

Đối với đường dây động lực và chiếu sáng của các phân xưởng chọncáp hạ áp bốn lõi đồng

- Cáp được đặt trong hào ngâm, lấy ẩm độ của đất là 30°C, (tra phụ lục 6

/theo7/ trang 314) ta có ki = 0,94 và ko = 1

- Chọn thiết bị bảo vệ đóng cắt điện là áptômát loại MCCB hiệu LG doKorea san xuất, có điện áp định mức Upw = 600V

a) Chọn cáp tổng hạ áp từ máy biến áp đến tủ phân phối hạ áp

Dòng điện tính toán của máy biến áp:

Sums — 320 lnr=l = = =462A TT = ỈÏbMBA VU yy J3*04

ly _ 462 k,*k, 0,94

Dòng điện cho phép (theo công thức 38) 7„„ = =492A

m Chọn cáp CV(3*240 + 1*185)mm? có lu; = 550 A /theo 6/ trang 233

= Chọn Ap-to-mat (CB) /theo 6/ trang 146.

Ta có: - Loại 800AF, kiểu ABE 803a

= Kiểm tra độ sụt áp (theo công thức 41 &42)

AU = V3 * 462(0,075 * 0,68 + 0,08*0,73)0,008 = 0,7 V

Với: - Ro = 0,075 Q/km /theo 6/ trang 233, Xo = 0,08 Q/km.

- Coso = 0,68 => Sing = 0,73