Thiết kế cung cấp điện cho xưởng cơ khí (3)

CHƯƠNG 3: Thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC: 3.1 Mục đích thiết kế: Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ t

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO

PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

SVTH : LÊ BÁ HOÀNG 16055481 HOÀNG VĂN VIỆT 16015191 LỚP : DHDI12BTT

GVHD : TH.S VĂN THỊ KIỀU NHI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Chữ ký giáo viên

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Chữ ký giáo viên

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG viii

DANH SÁCH HÌNH VẼ x

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 1

1.1 Khái quát chung: 1

1.2 Các bước thiết kế cung cấp điện phân xưởng cơ khí: 1

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÀN CHIẾU SÁNG 2

2.1 Yêu cầu: 2

2.2 Nghiên cứu về đối tượng chiếu sáng: 2

2.2.1 Lựa chọn độ rọi yêu cầu: 2

2.2.2 Chọn hệ số chiếu sáng: 3

2.2.3 Chọn nguồn sáng: 4

2.2.4 Chọn bộ đèn: 5

2.2.5 Lựa chọn chiều cao treo đèn: 6

2.3 Xác định thông số kỹ thuật chiếu sáng: 6

CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT CUNG CẤP ĐIỆN 9

3.1 Mục đích thiết kế: 9

3.2 Giới thiệu phương pháp tính toán phụ tải: 9

3.3 Xác định tâm phụ tải: 11

3.3.1 Ý nghĩa việc xác định tâm phụ tải: 11

3.3.2 Xác định tâm phụ tải: 11

3.4 Chọn dây dẫn, CB: 11

3.4.1 Chọn dây dẫn: 11

3.4.2 Chọn CB: 12

3.5 Bù công suất phản kháng: 12

3.5.1 Ý nghĩa của việc nâng cao cos: 12

3.5.2 Các thiết bị bù công suất phản kháng: 12

3.5.3 Các cấp bù công suất phản kháng: 13

3.5.4 Cách tính toán bù công suất phản kháng: 13

3.6 Xác định độ sụt áp: 14

3.6.1 Độ sụt áp lớn nhất: 14

3.6.2 Tính toán sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải: 14

3.7 Tính toán ngắn mạch: 16

3.7.1 Mục đích: 16

3.7.2 Tính toán dòng ngắn ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của MBA trung hạ áp: 16 3.7.3 Tính dòng ngắn mạch 3 pha (ISC) tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế: 17

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 21

4.1 Yêu cầu: 21

4.2 Tính toán: 21

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN 25

5.1 Tính toán phụ tải cho mạch động lực: 25

5.1.1 Tính toán phụ tải tủ động lực MB 1: 27

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN TÂM PHỤ TẢI 30

6.1 Tâm phụ tải các thiết bị và tủ MB: 30

6.2 Tâm phụ tải tủ DP: 35

CHƯƠNG 7: CHỌN DÂY DẪN,CB 37

7.1 Chọn dây dẫn cho chiếu sáng: 37

7.1.1 Dây chiếu sáng A: 37

7.1.2 Chọn dây LcsA1 = LcsA2 = LcsA3 = LcsA4: 38

7.1.3 Chọn dây đèn: 39

7.2 Chọn dây dẫn phụ tải động lực: 39

7.2.1 Từ các thiết bị đến tủ MB: 39

7.2.2 Dây từ tủ MB đến các tủ DP: 40

7.2.1 Dây từ tủ DP đến tủ MBA: 45

7.3 Chọn CB: (Phụ lục 3) 46

7.3.1 Chọn CB cho tủ phân phối: 46

7.3.2 Chọn CB cho tủ động lực: 47

7.3.3 Chọn CB cho các thiết bị: 47

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN SỤT ÁP 51

8.1 Tính toán sụt áp tủ chiếu sáng: 51

8.2 Tính toán sụt áp tủ động lực: 52

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, CHỌN DÒNG KHẢ NĂNG CẮT CB. 54

9.1 Tính toán ngắn mạch cho tủ MB CS: 54

9.2 Tính toán ngắn mạch các tủ động lực: 57

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 63

10.1 Yêu cầu: 63

10.2 Tính toán: 63

10.3 Tính toán dòng bù để chọn CB: 64

CHƯƠNG 11: CHỌN MÁY BIẾN ÁP 65

11.1 Chọn máy biến áp: 65

11.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng cần thỏa mãn những điều kiện sau: 65

11.1.2 Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo tính kinh tế và kỹ thuật sau: 65

11.1.3 Chọn máy biến áp: 65

11.1.4 Tính toán: 65

CHƯƠNG 12: CHỌN MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 68

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

LỜI CẢM ƠN 71

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2 1: Bảng chọn độ rọi 3

Bảng 2 2: Bảng chỉ số màu Ra 4

Bảng 2 3: Bảng độ rọi 5

Bảng 2 4: Bảng hệ số phản xạ 5

Bảng 3 1: Độ sụt áp lớn nhất cho phép từ điểm nối vào lưới đến điểm sử dụng điện 14 Bảng 3 2: Công thức tính toán sụt áp 15

Bảng 3 3: Các giá trị thông dụng Usc của máy biến áp phân phối 16

Bảng 3 4: Tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của MBA 17

Bảng 3 5: Trở kháng, cảm kháng và tổng trở của MBA 400V có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20kV 18

Bảng 3 6: Bảng tóm tắt tính tổng trở các phần tử của hệ thống cung cấp điện 20

Bảng 5 1: Tủ MB1 Error! Bookmark not defined Bảng 5 2: Tủ MB2 25

Bảng 5 3: Tủ MB3 26

Bảng 5 4: Tủ MB4 26

Bảng 5 5: Tủ MB5 27

Bảng 6 1: Tâm phụ tải tủ MB1 30

Bảng 6 2: Tâm phụ tải tủ MB2 30

Bảng 6 3: Tâm phụ tải tủ MB3 32

Bảng 6 4: Tâm phụ tải tủ MB4 33

Bảng 6 5: Tâm phụ tải tủ MB5 34

Bảng 6 6: Tâm phụ tải tủ DP 35

Bảng 7 1: Bảng thông số các tủ MB 39

Bảng 7 2: Chọn CB cho tủ phân phối tổng 46

Bảng 7 3: Chọn CB cho tủ động lực 47

Bảng 7 4: Chọn CB cho các thiết bị tủ MB1 47

Bảng 7 5: Chọn CB cho các thiết bị tủ MB2 48

Bảng 7 6: Chọn CB cho các thiết bị tủ MB3 48

Bảng 7 7: Chọn CB cho các thiết bị tủ MB4 49

Bảng 7 8: Chọn CB cho các thiết bị tủ MB5 50

Bảng 9 1: Bảng tính ngắn mạch cho từ lưới trung thế đến tủ MB CS 54

Bảng 9 2: Bảng tính ngắn mạch cho từ lưới trung thế đến tủ MB1 57

Bảng 9 3: Chọn ICu cho tủ phân phối 59

Bảng 9 4: Chọn ICu cho tủ MB 59

Bảng 9 5: Chọn ICu cho các thiết bị tủ MB1 60

Bảng 9 6: Chọn ICu cho các thiết bị tủ MB2 60

Bảng 9 7: Chọn ICu cho các thiết bị tủ MB3 61

Bảng 9 8: Chọn ICu cho các thiết bị tủ MB4 61

Bảng 9 9: Chọn ICu cho các thiết bị tủ MB5 62

Bảng 12 1: Danh sách các tải hoạt động khi mất điện Error! Bookmark not defined

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 4 1: Sơ đồ mặt bằng 22 Hình 4 2: Mặt bằng 40x20 23 Hình 4 3:Sơ đồ bố trí đèn 24

Hình 6 1: Sơ đồ tâm phụ tải các nhóm và tâm phụ tải tổng.Error! Bookmark not defined

Hình 11 1: MBA 400KVA cấp điện áp 22/0,4kV 66

CHƯƠNG 1:

KHÁI QUÁT CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

1.1 Khái quát chung:

Phân xưởng cơ khí là tổng xưởng sản xuất chính của nhà máy cơ khí, đóng vai trò chủ yếu trong quá trình sản xuất

 Hầu hết các chi tiết của sản phẩm cơ khí phải gia công ở phân xưởng cơ khí

 Khối lượng lao động của phân xưởng cơ khí chiếm khoảng 40 ÷ 60% của nhà máy cơ khí

 Phân xưởng cơ khí chiếm số lượng máy nhiều nhất, máy phức tạp và đặt tiền, máy có nhiều cơ cấu, kiểu, loại khác nhau, vốn mua máy lớn

 Phân xưởng cơ khí được tổ chức theo kết cấu và công nghệ của sản phẩm cơ khí 1.2 Các bước thiết kế cung cấp điện phân xưởng cơ khí:

 Tính toán chiếu sáng

 Tính toán phụ tải điện

 Chọn dây dẫn, CB

 Tính sụt áp, kiểm tra dây dẫn

 Tính ngắn mạch để chọn dòng điện khả năng cắt của CB

 Tính toán bù công suất phản kháng

 Chọn máy biến áp

 Chọn máy phát điện dự phòng

 Dựa vào quyển 1: giáo trình kỹ thuật chiếu sáng – Dương Lan Hương

 Dựa vào quyển 2: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC

CHƯƠNG 2:

LÝ THUYẾT TÍNH TOÀN CHIẾU SÁNG

Dựa vào tài liệu tham khảo quyển 1 : “Giáo trình kỹ thuật chiếu sáng” Dương Lan Hương

2.1 Yêu cầu:

Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Không bị lóa mắt

 Không bị lóa do phản xạ

 Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất

 Phải có độ rọi đồng đều

 Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt

 Hệ thống chiếu sáng thẩm mỹ, vận hành dễ dàng, an toàn và có độ tin cậy cao

 Hệ thống chiếu sáng phải tiết kiệm điện, hiệu quả và kinh tế

2.2 Nghiên cứu về đối tượng chiếu sáng:

 Hình dạng, kích thước, các bề mặt, các hệ số phản xạ các bề mặt, màu sơn, đặc điểm và sự phân bố các đồ đạc, thiết bị…

 Mức độ bụi, ẩm, rung, ảnh hưởng của mội trường

 Các điều kiện về khả năng phân phối và giới hạn

 Đặc tính cung cấp điện (nguồn 3 pha, 1 pha)

 Loại công việc tiến hành

 Độ căng thẳng công việc

 Lứa tuổi người sử dụng

 Các khả năng và điều kiện bảo trì

2.2.1 Lựa chọn độ rọi yêu cầu:

 Độ rọi được chọn phải đảm bảo nhìn rõ mọi chi tiết mà mắt nhìn không bị mệt mỏi Theo tiêu chuẩn “Chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng”, Việt Nam , TCXD 16: 1989 các giá trị độ rọi tiêu chuẩn chọn theo thang độ rọi:

 Hệ số chiếu sáng chung : Không những bề mặt làm việc được chiếu sáng mà tất

cả mọi nơi trong phòng được chiếu sáng Trong trường hợp này đèn được phân

bố phía trên với độ cao cách sàn tương đối lớn Trong hệ số chiếu sáng này gồm

có hai phương thức đi đèn: chung đều và khu vực

 Trong hệ sáng chung đều: Khoảng cách giữa các đèn trong một dây và giữa các dãy được đặt cách đều nhau, đảm bảo các điều kiện chiếu sáng mọi nơi như nhau

 Trong hệ chiếu sáng khu vực: Khi cần phải thêm những phần chiếu sáng, mà những phần này chiếm diện tích khá lớn, tại chỗ làm việc không thể sử dụng các đèn chiếu sáng tại chỗ Các đèn được chọn đặt theo sự lựa chọn hướng phân bố

có lợi của quang thông và khắc phục các bóng bối trên bề mặt được chiếu do các

đồ vật đặt gần nhau

 Hệ chiếu sáng hỗn hợp gồm các đèn chiếu sáng chung và các đèn đặt trực tiếp tại chỗ làm việc khi cần nâng cao độ rọi

Các yếu tố sau sẽ ảnh hưởng tới sự lực chọn hệ chiếu sáng:

 Yêu cầu của đối tượng chiếu sáng

 Đặc điểm, cấu trúc căn nhà và sự phân bố của thiết bị

 Khả năng, kinh tế, điều kiện bảo trì

2.2.3 Chọn nguồn sáng:

Chọn nguồn sáng phụ thuộc:

 Nhiệt độ màu của nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof

 Các tính năng của nguồn sáng: Đặc tính điện( điện áp, công suất) Kích thước, hình dạng bóng đèn, đặc tính ánh sáng, màu sắc, tuổi thọ đèn

 Chọn nhiệt đồ màu Tm : Biều đồ Kruithof cho phép lựa chọn bóng đèn theo độ rọi yêu cầu

 Chỉ số màu Ra : Chiếu các nguồn sáng khác nhau lên cùng một vật ta sẽ thấy vật

có các màu khác nhau Sự biến đổi này do sự phản xạ phổ khác nhau được đánh giá từ các độ sai lệch màu và gán cho nguồn sáng một chỉ số màu Ra hay CRI Hay nói một cách khác , Ra thể hiện sự phản ánh màu sáng trung thực của một nguồn sáng ( Ra càng cao thì càng tốt) Với các đèn có:

Bảng 2 2: Bảng chỉ số màu Ra

Nhóm

1A Ra ≥ 90 Chỉ số màu rất tốt, được sủ dụng ở những nơi đòi hỏi sự thể hiện

màu quan trọng hàng đầu

1B 80 ≤ R a < 90 Chỉ số màu tốt, được sử dụng những nơi cần thiết phản ánh màu

sắc chính xác

2 60 ≤ R a < 80 Chỉ số màu trung bình, sửu dụng những nơi thể hiện màu vừa phải

3 40 ≤ R a < 60 Chỉ số màu thấp, sử dụng những nơi không cần yêu cầu về sự diễn

2.2.4 Chọn độ rọi và hệ số phản xạ:

Bảng 2 3: Bảng độ rọi

Các mức độ rọi (lux) Loại khu vực, công việc hoặc hoạt động

20 30 50 Khu vực đi lại và khu vực làm việc ngoài nhà

50 100 150 Vùng đi lại, định hướng đơn giản hoặc quan sát

chung

100 150 200 Phòng không sử dụng để làm việc thường xuyên

200 300 500 Công việc đòi hỏi thị giác đơn giản

300 500 750 Công việc đòi hỏi thị giác trung bình

500 750 1000 Công việc đòi hỏi thị giác cao

750 1000 1500 Công việc đòi hỏi thị giác phức tạp

1000 1500 2000 Công việc đòi hỏi thị giác đặc biệt

Trên 2000 Thực hiện công việc thị giác rất chính xác

(Chương 2/trang 133/quyển 1)

Nâu, đất đỏ, cam, xám 0,25  0,35 Đá granit

Gạch đỏ

0,1  0,3 0,1  0,2 Xám đậm, đỏ đậm,

(Chương 2/trang 251/quyển 1)

2.2.4 Chọn bộ đèn:

Việc chọn bộ đèn dựa trên:

 Tính chất môi trường xung quanh

 Các yêu cầu về sự phân bố ánh sáng, sự giảm chói

 Các cấp bộ đèn đã được phân chia theo tiêu chuẩn IEC

2.2.5 Lựa chọn chiều cao treo đèn:

Tùy theo đặc điểm ta có thể phân bố các đèn sát trần (h’= 0) hoặc cách trần một khoảng h’ Chiều cao bề mặt làm việc trên độ cao (h1) so với sàn hoặc ngang sàn tùy theo công việc Khi đó độ cao treo đèn so với bề mặt làm việc được tính:

Công thức:

htt = h - h’- h1

Trong đó:

h - chiều cao từ sàn tới trần

h’- chiều cao đèn tới trần (h’= 0 nếu treo sát trần)

h1 - chiều cao làm việc so với sàn

htt - chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc

2.3 Xác định thông số kỹ thuật chiếu sáng:

 Chỉ số địa điểm: Đặc trưng cho kích thước hình học của địa điểm:

ℎ𝑡𝑡(𝑎+𝑏)

Với a, b là chiều dài và chiều rộng của căn phòng, htt là chiều cao tính toán

 Hệ số bù: Có thê chọn hệ số bù theo bảng tra tùy thuộc vào loại bóng đèn hoặc tính theo công thức: d= 1

𝛿1𝛿2

Với 𝛿1 - hệ số suy giảm quang thông

𝛿2 - hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn

 Hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn:

Địa điểm sạch (văn phòng, lớp học,…) 𝛿2=0,9

Địa điểm công nghiệp (cơ khí, kho,…) 𝛿2=0,8

Không khí ô nhiễm (xưởng cưa, nơi có khói bụi) 𝛿2=0,7

Trong trường hợp loại bộ đèn không có các bảng tra hệ số sử dụng, thì ta xác định cấp bộ đèn đó rồi tra giá trị có ích trong bảng tra Từ đó ta xác định được hệ số sử dụng U:

U= 𝑢𝑑𝑑+ 𝑢𝑖𝑖

Với d, i – Hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn

ud, ui – Hệ số hữu ích ứng với nhóm trực tiếp và gián tiếp

để tiện phân chia thành các dãy Tuy nhiên sự làm tròn này không vượt quá khoảng cho phép yêu cầu

 Phân bố các bộ đèn:

 Vẽ hình phân bố các bộ đèn:

 Xác định phụ tải chiếu sáng:

Chọn loại đèn ballast:…., cos = …., Pballast= ……, Pbộ đèn = ……

 Công suất tác dụng tính toán:

CHƯƠNG 3:

Thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC:

3.1 Mục đích thiết kế:

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế, hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình, trong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa Như vậy xác định phụ tải điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải công trình ngay sau khi công trình đi vào vận hành, phụ tải

đó thường được gọi là phụ tải tính toán Người thiết kế cần biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như : Máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ vv… để tính tổn thất công suất, điện áp để chon các thiết bị bù v.v… Như vậy phụ tải tính toán là số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như :Công suất, sô lượng máy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất … Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng , vì nếu xác định phụ tải tính toán mà nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy, nổ rất nguy hiểm, còn nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu do đó gây lãng phí

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện nhưng do tính phức tạp của phụ tải nên chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác Sau đây sẽ trình bày một số phương pháp tính phụ tải thường dung nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện

3.2 Giới thiệu phương pháp tính toán phụ tải:

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu theo các bước:

 Bước 1: Xác định số thiết bị trong một nhóm

 Bước 2: Tính toán công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và dòng tải từng thiết bị các nhóm (các tủ MB):

Pcơ - công suất cơ của thiết bị (W)

 - hiệu suất thiết bị

costt : hệ số công suất thiết bị

Udây : điện áp dây (V)

 Bước 3: Tính toán công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và dòng tải nhóm thiết bị theo công thức

ks - hệ số đồng thời

ku - hệ số sử dụng

ni - số lượng thiết bị

Si thiết bị - công suất biểu kiến của thiết bị (kVA)

Pi thiết bị - công suất tác dụng của thiết bị (kW)

cosi thiết bị - hệ số công suất của thiết bị

Tương tự như vậy ta tính toán công suất cho các nhóm thiết bị khác và từ đó tính tương

tự công suất cho tổng phân xưởng

3.3 Xác định tâm phụ tải:

3.3.1 Ý nghĩa việc xác định tâm phụ tải:

Việc xác định tâm phụ tải điện của các thiết bị và từng tủ thiết bị giúp chúng ta lựa chọn hợp lý việc bố trí của tủ động lực cấp điện cho thiết bị, nhằm giảm chiều dài dây dẫn từ tủ điện tới thiết bị nhằm giảm chi phí đầu tư và giảm tổn thất điện năng Ngoài ra trọng tâm phụ tải nhà máy còn giúp cho nhà máy việc qui hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chi tiêu kinh tế kỹ thuật mong muốn Tuy nhiên vị trí đặt tủ còn phụ thuộc vào yếu tố mỹ quan

∑ 𝑃𝑛1 𝑖 Y0 = ∑ 𝑃𝑖𝑦𝑖

𝑛 1

∑ 𝑃𝑛1 𝑖

Trong đó:

X0, Y0 – tọa độ tâm phụ tải điện toàn phân xưởng

xi, yi – tọa độ của phụ tải thứ i theo hệ trục tọa độ Oxy

Pi – Công suất của phụ tải thứ i

k1 - hệ số của nhiệt độ môi trường khi cáp lắp trong không khí

k2 - hệ số của nhiệt độ môi trường khi cáp lắp trong đất

k3 - hệ số nhiệt trở suất của đất

3.5.1 Ý nghĩa của việc nâng cao cos:

Nâng cao hệ số cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng:

Phần lớn các máy móc và thiết bị điện xoay chiều có phần tử biến đổi điện từ hoặc phụ thuộc vào cuộn dây liên kết từ hóa đều cần ít hoặc nhiều dòng điện phản kháng

3.5.2 Các thiết bị bù công suất phản kháng:

Tụ cố định (không hiệu chỉnh): công suất bù có thể không đổi trong một số điều kiện Ví dụ: CB, công tắc tơ,…

Bộ bù điều khiển tự động: Bù hiệu quả hơn khi dùng một dãy tụ tự điều chỉnh nấc Ví dụ: Tại thanh góp của tủ phân phối chính, tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn

3.5.3 Các cấp bù công suất phản kháng:

 Bù cấp nền:

Là lượng dư tự bù được đóng thường trục trong hệ thống điện Dung lượng tụ bù nền thường phải đảm bảo không gây ra hiện tượng bù dư Thường dùng cho một nhóm

 Bù tập chung:

Ưu điểm:

Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất

Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết

 Bù theo nhóm (Khu vực):

Ưu điểm:

Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất

Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết

Khả năng giảm kích cỡ dây cáp cung cấp cho các tủ phân phối khu vực hoặc nếu không giảm kích cỡ dây thì có thể chất thêm tải trên nó

Giảm tổn hao trong cáp

 Bù riêng:

Ưu điểm:

Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

Giảm công suất biểu kiến yêu cầu

Giảm kích cỡ của dây cáp cũng như tổn hao trong dây

3.5.4 Cách tính toán bù công suất phản kháng:

Công thức:

Qc = P(tan - tan’)

Trong đó:

Hệ số công suất trước khi bù: cos => tan

Hệ số công suất cần bù: cos’=> tan’

3.6 Xác định độ sụt áp:

Các phương pháp xác định độ sụt áp sẽ được trình bày nhằm kiểm tra:

 Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt và các luật hiện hành

 Độ sụt áp là chấp nhận đối với tải

 Thỏa các yêu cầu về vận hành

3.6.1 Độ sụt áp lớn nhất:

Bảng 3 1: Độ sụt áp lớn nhất cho phép từ điểm nối vào lưới đến điểm sử dụng điện

Các cách lắp đặt Chiếu sáng Các loại tải khác (sưởi,…)

Khi sụt áp vượt quá giá trị ở bảng G25 thì cần phải chọn cáp (dây) có tiết diện lớn hơn

Nếu sụt áp 8% được cho phép thì sẽ gây ra hàng loạt vấn đề sau cho động cơ như:

 Nói chung, vận hành động cơ đòi hỏi điện áp dao động ± 5% xung quanh giá trị định mức của nó ở trạng thái làm việc ổn định

 Dòng khởi động của động cơ có thể gấp 5 đến 7 lần dòng làm việc lớn nhất( hoặc cao hơn) Nếu sụt áp 8% tại thời điểm đầy tải, thì sẽ dẫn đến sụt áp 40% hoặc lớn hơn ở thời điểm khởi động Điều này làm cho động cơ: đứng yên và làm động cơ nóng lên, không hoạt động hoặc tăng tốc chậm do dòng tải rất lớn

 Sụt áp 8% sẽ gây tổn thất công suất đáng kể nhất là cho các tải làm việc liên tục,

do vậy sẽ gây nên sự lãng phí năng lượng

3.6.2 Tính toán sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải:

Công thức sử dụng:

U= √3𝐼𝐵(𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑋𝑠𝑖𝑛𝜑)𝐿

Trong đó

IB – dòng làm việc lớn nhất (A)

L – chiều dài dây dẫn (km)

R – điện trở của dây dẫn(/km)

 Đối với dây đồng : R= 22,5  𝑚𝑚2/𝑘𝑚

3 pha cân bằng: 3 pha

(có hoặc không có trung tính) ∆𝑈 = √3𝐼𝐵(𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑋𝑠𝑖𝑛𝜑)𝐿 100∆𝑈

𝑈𝑛

(Bảng G27 – trang G21, quyển 2)

3.7 Tính toán ngắn mạch:

3.7.1 Mục đích:

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn cứ quan trọng để lựa chọn thiết bị bảo vệ cho thiết bị điện điện làm việc trong hệ thống được an toàn Vì vậy tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu trong thiết kế cung cấp điện

Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch hai pha, ba pha, một pha chạm đất Trong đó ngắn mạch bap ha là nghiêm trọng nhất

Vì vậy căn cứ vào ngắn mạch bap ha để lựa chọn các khí cụ điện có khả năng chịu dòng điện ngắn mạch ICu > ISC

3.7.2 Tính toán dòng ngắn ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của MBA trung hạ áp:

 Trường hợp một máy biến áp:

Để cho việc tính toán đơn giản, chúng ta bỏ qua tổng trở của hệ thống lưới trung thế:

Do đó: Isc = 𝐼𝑛×100

𝑈𝑠𝑐 với In = 𝑃×103

𝑈 20√3

Trong đó:

P – công suất định mức của máy biến áp (kVA)

U20 – điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)

In – dòng định mức (A)

Isc – dòng ngắng mạch (A)

Usc – điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)

Bảng 3 3: Các giá trị thông dụng U sc của máy biến áp phân phối

Công suất định mức máy

 Trường hợp nhiều máy biến áp mắc song song:

Gía trị của dòng ngắn mạch trên đầu lộ ra nằm phía dưới thanh cái có thể được coi như tổng của các dòng ngắn mạch từ mỗi máy biến áp riêng biệt

Tuy nhiên, việc tính toán dòng ngắn mạch chính xác là cơ sở cho việc thiết kế lắp đặt điện Việc lựa chọn máy cắt cùng với các thiết bị bảo vệ để ngăn ngừa khi có sự

cố ngắn mạch

3.7.3 Tính dòng ngắn mạch 3 pha (ISC) tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế:

Dòng ngắn mạch 3 pha tại thời điểm bất kỳ được tính bởi:

Isc = 𝑈20

√3𝑍𝑇

Trong đó:

U20 – điện áp day phía thứ cấp khi không tải của máy biến áp (V)

ZT - tổng trở mỗi pha tới điểm ngắn mạch ()

 Phương phát tính ZT:

Tổng trở ZT cho tập hợp các phân đoạn nối tiếp sẽ được tính:

ZT = √𝑅𝑇2 + 𝑋𝑇2

Trong đó RT, XT là tổng trở học các trở kháng và cảm kháng của các phân đoạn

đi vào tập hợp này

Kết hợp hai phân đoạn bất kỳ mắc song song thường hoặc chỉ có R(hoặc X) sẽ được coi như một phân đoạn có:

 Hệ thống phía sơ cấp của máy biến áp trung/hạ:

Bảng 3 4: Tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của MBA

(Bảng G34 / trang G25/quyển 2)

Công thức:

Zs = 𝑈0

𝑃𝑠𝑐

Trong đó:

Zs – tổng trở của hệ thống phia sơ cấp máy biến áp (m)

U0 – điện áp dây thứ cấp khi không tải (V)

Psc – công suất ngắn mạch 3 pha của hệ thống phía sơ cấp (kVA)

U20 – điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)

Pn – công suất định mức máy biến áp (kVA)

Usc – điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)

Cho các tính toán gần đúng Rtr có thể bỏ qua vì X≈Z trong các máy biến

áp phân phối chuẩn

Bảng 3 5: Trở kháng, cảm kháng và tổng trở của MBA 400V có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20kV

Công suất định mức MBA

(kVA)

Máy biến áp dầu Máy biến áp khô

U sc (%)

R tr (m)

X tr (m)

Z tr (m)

U sc (%)

R tr (m)

X tr (m)

Z tr (m)

 - điện trở suất của vật liệu dây : 22,5m.mm2/m đối với đồng

36,5m.mm2/m đối với nhôm

L – chiều dài dây dẫn (m)

S – tiết diện ngang của dây dẫn (mm2)

 Động cơ:

Tại thời điểm ngắn mạch, động cơ đang vận hành sẽ giống như một máy phát (trong khoảng thời gian ngắn) và cung cấp dòng về chỗ ngắn mạch Nói chung sự tham gia tạo dòng ngắn mạch của động cơ có thể được bỏ qua Tuy nhiên khi công suất của động cơ đang hoạt động lớn hơn 25% công suất tổng của

máy biến áp thì ảnh hưởng của động cơ phải được tính đến Sự ảnh hưởng của chúng được tính qua công thức

Iscm =3,5 In cho mỗi động cơ, các động cơ này là 3 pha còn các động cơ một pha hầu như không gây ảnh hưởng

 Độ rọi yêu cầu: ETC= 400 (lux)

 Chọn hệ chiếu sáng: hệ số chung đều

 Chọn khoảng nhiệt độ màu: Tm = 2200(0K)

(Tra PL3.4/259 - đèn natri cao áp - quyển 1)

 Kết luận: Sai số giới hạn nằm trong giới hạn cho phép (-10% - 20%)

 Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc sau 1 năm:

Etb =𝑁𝑏ộ đè𝑛𝑐á𝑐 𝑏ó𝑛𝑔𝐼 1 𝑏ộ đè𝑛𝑈

𝑆𝑑 =96×22500×0,688

3200×1,25 = 371 (𝑙𝑢𝑥)

lb = 𝑏

𝑛𝑏 =40−15

 Xác định phụ tải chiếu sáng:

Chọn loại ballast: đèn điện từ, cos = 0,85 ,Pbalast= 10% × Pđèn = 25 (W),

Pđèn= 250(W) (Tra theo chương 7 – trang 227 – quyển 1)

Công suất bộ đèn: Pbộ đèn= Pđèn + Pbalast = 250 + 25 = 275 (W)

Công suất tác dụng tính toán: Pttcs=Nbộ đènPbộ đên= 96 × 275 = 26400 (W)

Công suất phản kháng: Qttcs=Pttcstan  = 26400 × tan (cos-1) =16361 (Var) với (cos = 0,85)

Công suất biểu kiến:

Sttcs= √𝑃𝑡𝑡𝑐𝑠2 + 𝑄𝑡𝑡𝑐𝑠2 = √264002+ 163612 = 31059 (𝑉𝐴)

Ics=𝑆𝑡𝑡𝑐𝑠 = 31059 = 47,1 (𝐴)

CHƯƠNG 5:

TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Dựa vào lý thuyết chương 3, phần 3.2 tính toán phụ tải động lực

5.1 Tính toán phụ tải cho mạch động lực:

Phân xưởng được chia thành 5 tủ:

Bảng 5 1: Tủ MB1

lượng Kí hiệu

P đm (kW) η Cosφ k sd

1 Máy mài tròn vạn năng 3 M1-1,M1-2,M1-3 10 0.75 0.8 0.75

2 Máy khoan hướng tâm 2 M2-3, M2-4 10 0.8 0.7 0.8

6 Dầm treo có palang điện 1 M2-10 8 0.7 0.65 0.85

Bảng 5 3: Tủ MB3

STT Tên thiết bị Số

P đm (Kw) η Cosφ k sd

2 Máy khoan hướng tâm 2 M4-4,M4-5 10 0.8 0.7 0.8

6 Dầm treo có palang điện 1 M4-10 8 0.7 0.65 0.85

Bảng 5 5: Tủ MB5

lượng Kí hiệu

P đm (Kw) η Cosφ k sd

Qđiện= 𝑃đ𝑖ệ𝑛tan(cos−10,55) = 20,3 (𝑘𝑉𝑎𝑟)

Sđiện=𝑃 đ𝑖ệ𝑛

𝑐𝑜𝑠  =13,3

0,55= 24,24 (𝑘𝑉𝐴) I=𝑆đ𝑖ệ𝑛

Với kđt = 0,8 (Tra A18, hình A12, quyển 2)

ITC1-1= 𝑆𝐼

√3.380= 69,18

√3.0.38= 105,11(𝐴) cosTC1-1 =𝑃1−1𝑐𝑜𝑠1−1 +𝑃 1−2𝑐𝑜𝑠 1−2+𝑃 1−3𝑐𝑜𝑠 1−3+𝑃 1−4𝑐𝑜𝑠 1−4+𝑃1−5𝑐𝑜𝑠 1−5

= 57,8 (kVA)

Với kđt = 0,8 (Tra A18, hình A12, q2)

ITC1-2= 𝑆𝐼

√3.0,38= 57,87

√3.0,38= 87,93(𝐴) 𝑐𝑜𝑠𝑇𝐶1−2 =𝑃1−6𝑐𝑜𝑠1−6 +𝑃 1−7𝑐𝑜𝑠 1−7+𝑃 1−8𝑐𝑜𝑠 1−8+𝑃 1−9𝑐𝑜𝑠 1−9+𝑃 1−10𝑐𝑜𝑠 1−10

𝑃1−6+𝑃1−7+𝑃1−8+𝑃1−9+𝑃1−10 =21,4.0,7+10,7.0,8+10,7.0,8+13,3.0,55+6,7.0,6

CHƯƠNG 6:

TÍNH TOÁN TÂM PHỤ TẢI

Dựa vào chương 3, phần 3.3 Xác định tâm phụ tải (Phụ lục 2)

6.1 Tâm phụ tải các thiết bị và tủ MB:

Bảng 6 1: Tâm phụ tải tủ MB1

1 Máy mài tròn vạn năng 1 M1-1 13,3 15 31 199,5 412,3

2 Máy mài tròn vạn năng 2 M1-2 13,3 18 31 239,4 412,3

3 Máy mài tròn vạn năng 3 M1-3 13,3 21 31 279,3 412,3

∑ 𝑃𝑛1 𝑖 = 3019,9

145,5 = 20,8; Y1 = ∑ 𝑃𝑖𝑦𝑖

𝑛 1

∑ 𝑦𝑛1 𝑖 = 4133,7

145,5 = 28,4