ĐỀ tài THIẾT kế CUNG cấp điện CHO dẫy a TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH tế kỹ THUẬT THÀNH PHỐ hồ CHÍ MINH

Giới thiệu về tài

Nhiệm vụ của đề tài

 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho dãy A trường Cao Đẳng kinh tế kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh.

 Thiết kết hệ thống chiếu sáng cho các tầng, hành lang và các phòng học phù hợp cho việc học tập và làm việc.

 Tính toán chọn trạm biến áp, chọn CB, dây dẫn và các thiết bị phù hợp.

Mục tiêu của đề tài

 Thiết kế cung cấp điện cho dãy A trường cao đẳng kinh tế - kỹ thuất TP HCM

Giới hạn của đề tài

Bài viết này tập trung vào việc lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ, dây dẫn và máy biến áp cho Dãy A của Trường Cao Đẳng Kinh Tế - Kỹ Thuật TP HCM Việc chọn lựa đúng thiết bị là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hệ thống điện của trường Chúng tôi sẽ phân tích các tiêu chí cần thiết để lựa chọn thiết bị phù hợp, nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và nghiên cứu tại cơ sở giáo dục này.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: thu thập tài liệu, đọc và phân tích tài liệu, làm việc nhóm.

phạm vi ứng dụng

Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo về cung cấp điện cho các sinh viên học sinh.

Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

1.1 hệ thống cung cấp điện là gì?

Ngày nay, khi nhắc đến hệ thống năng lượng, người ta thường liên tưởng đến hệ thống điện, điều này không phải ngẫu nhiên mà phản ánh bản chất của vấn đề Năng lượng điện chiếm ưu thế trong sản xuất, khai thác và truyền tải, vì vậy hầu hết năng lượng tự nhiên được khai thác đều được chuyển đổi thành điện năng trước khi sử dụng Điều này đã dẫn đến sự hình thành một hệ thống điện để truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng đến từng hộ sử dụng.

Hệ thống điện (HTĐ) là một phần thiết yếu của hệ thống năng lượng, bao gồm tất cả các thiết bị phục vụ cho việc sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng HTĐ bao gồm các nguồn điện như nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây và các hộ dùng điện (phụ tải điện) Cấu trúc tổng thể của HTĐ được thể hiện trong hình 1.1.

Hình 1.1 cấu trúc chung của hệ thống điện

 Một số ưu điểm của điện năng

 Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như (quang, nhiệt, hoá cơ năng, ).

 Dễ chuyền tải với hiệu suất cao.

Điện năng không có sẵn trong tự nhiên mà cần được khai thác và chuyển hóa từ các nguồn năng lượng khác Tại nơi sử dụng, điện năng có thể dễ dàng chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác Hiện nay, phần lớn năng lượng tự nhiên được khai thác ngay tại chỗ và chuyển đổi thành điện năng, dẫn đến sự hình thành của hệ thống truyền tải, phân phối và cung cấp điện, thường được gọi là hệ thống điện.

Hình 1.2 sơ đồ hệ thống cung cấp điện

1.2 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng

Điện năng là nguồn năng lượng ưu việt với khả năng truyền tải và phân phối dễ dàng, đóng vai trò thiết yếu trong cả công nghiệp và đời sống hàng ngày Tuy nhiên, điện năng không thể được tích trữ trừ khi sử dụng pin hoặc ắc quy nhỏ, vì vậy việc duy trì sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ là rất quan trọng.

Quá trình sản xuất điện là một quá trình diễn ra nhanh chóng và yêu cầu sự an toàn, tin cậy cũng như chất lượng cao Để đạt được điều này, cần áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều khiển, thông tin đo lường, bảo vệ và tự động hóa.

1.3 Các yêu cầu đối với hệ thống cung cấp điện Độ tin cậy cấp điện o Đó là mức độ đảm bảo liên tục cấp điện, điều này phụ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Với những công trình quan trọng cấp quốc gia như hội trường Quốc Hội, Nhà Khách chính phủ, Ngân Hàng Nhà Nước, Đại sứ quán,v.v.v phải đảm bảo cấp điện liên tục ở mức cao nhất, nghia là là với bất kì tình huống nào cũng không thể mất điện.

 Chất lượng điện o Được đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp:

+ Tần số : được giữ ở mức 49,5 – 50,5 Hz

Điện áp trong lưới điện trung và hạ áp chỉ được phép dao động quanh giá trị định mức ±5% (U đm ±5%) Tuy nhiên, đối với các xí nghiệp và phân xưởng yêu cầu chất lượng điện áp cao như xí nghiệp may, hóa chất và cơ khí, mức dao động điện áp chỉ cho phép là ±2,5% (U đm ±2,5%).

Tất cả các công trình thiết kế cấp điện cần đảm bảo tính an toàn cao cho người vận hành, người sử dụng, người sửa chữa, cũng như cho các thiết bị điện và toàn bộ công trình Người thiết kế không chỉ cần tính toán chính xác và lựa chọn thiết bị phù hợp, mà còn phải nắm vững các quy định an toàn liên quan Hiểu rõ môi trường lắp đặt hệ thống cấp điện là điều cần thiết Bản vẽ thi công cần phải chính xác, chi tiết và đầy đủ với các chỉ dẫn rõ ràng.

Trong quá trình thiết kế hệ thống cấp điện cho xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, thường xuất hiện nhiều phương án khác nhau, như việc lựa chọn máy phát điện dự phòng hay phương thức truyền tải điện qua đường dây trên không hay cáp ngầm Mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng, tạo ra mâu thuẫn giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật Các phương án tốn kém thường mang lại độ tin cậy điện cao hơn, do đó, việc đánh giá tính kinh tế của phương án cấp điện thường dựa trên hai yếu tố chính: vốn đầu tư tối thiểu và hiệu quả tối ưu.

Các tiêu chuẩn áp dụng

2.1.1 Phạm vi điều chỉnhQuy chuẩn này quy định các yêu cầu về kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ khi thiết kế, xây dựng mới hoặc cải tạo và sửa chữa hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng.

Chú thích: Cấp điện áp cao nhất được đề cập đến trong Quy chuẩn này không vượt quá 1000V, tần số 50 Hz

Quy chuẩn này áp dụng cho các tổ chức và cá nhân tham gia thiết kế và xây dựng hệ thống điện cho nhà ở và công trình công cộng.

Các tiêu chuẩn viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng Quy chuẩn này Nếu có bất kỳ sửa đổi hoặc bổ sung nào cho các tài liệu viện dẫn, thì phiên bản mới nhất sẽ được áp dụng.

 TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010) Bảo vệ chống sét Phần 1: Nguyên tắc chung;

 TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010) Bảo vệ chống sét Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu và nguy hiểm tính mạng;

TCVN 7447-7-710:2006 (IEC 60364-7-710:2002) quy định các yêu cầu về hệ thống lắp đặt điện trong các tòa nhà, đặc biệt là trong khu vực y tế Tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các hệ thống điện được lắp đặt trong các cơ sở y tế, nơi có yêu cầu đặc biệt về độ tin cậy và bảo vệ.

Trong Quy chuẩn này, các từ, cụm từ dưới đây được hiểu như sau:

2.1.4.1 Hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng (sau đây gọi tắt là hệ thống điện nhà).

Tổ hợp các đường dẫn điện, thiết bị điện và hệ thống nối đất là những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn điện cho tòa nhà, từ điểm cấp điện đến các điểm tiêu thụ Dây dẫn bảo vệ đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ người sử dụng và thiết bị khỏi các sự cố điện.

Tổ hợp gồm dây dẫn, thanh dẫn, cáp và các phụ kiện để bắt, giữ, đấu nối, vỏ bảo vệ và bao che (ống, hộp)

2.1.4.3 Hệ thống đường dẫn điện

Tổ hợp các đường dẫn điện

Tổ hợp dây dẫn và thiết bị điện được cấp điện từ một nguồn duy nhất và được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ quá dòng điện, đảm bảo an toàn cho hệ thống.

2.1.4.5 Dây dẫn điện có vỏ cách điện (sau đây gọi tắt là dây dẫn)

Ruột kim loại dẫn điện nằm trong vỏ cách điện

Dây dẫn điện năng bao gồm dây pha và dây trung tính, trong đó ruột kim loại của các dây dẫn này phải được làm bằng đồng theo quy chuẩn hiện hành.

2.1.4.7 Dây dẫn bảo vệ (sau đây gọi tắt là dây PE)

Dây dẫn điện kết nối các vỏ kim loại của thiết bị điện và phụ kiện với cực nối đất tại vị trí lắp đặt, hoặc với điểm trung tính đã được nối đất của nguồn điện Cáp điện, hay còn gọi tắt là cáp, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các thiết bị sử dụng điện.

Tổ hợp bao gồm nhiều thành phần quan trọng như dây dẫn, vỏ bảo vệ riêng cho từng dây dẫn, vỏ bảo vệ chung, áo giáp bảo vệ cho toàn bộ sợi cáp và vỏ bảo vệ bên ngoài Những thành phần này có thể hiện diện hoặc không, tùy thuộc vào thiết kế và yêu cầu sử dụng.

Thanh kim loại dùng để dẫn điện

2.1.4.10 Ống luồn dây Ống bằng vật liệu có độ bền cơ phù hợp, được sử dụng để luồn dây dẫn, cáp

Phụ kiện có chức năng như ống luồn dây, nhưng tiết diện hình chữ nhật, có nắp.

2.1.4.12 Tủ phân phối điện chính Tủ đặt các thiết bị phân phối điện bố trí ở đầu đường dây cấp điện vào nhà

2.1.4.13 Tủ phân phối điện phụ

Tủ đặt các thiết bị phân phối điện bố trí sau tủ phân phối điện chính để cấp điện cho một phần nhà

Thiết bị dùng để thực hiện các tác động lên các thiết bị điện nhằm đạt những mục đích nhất định

2.1.4.15 Máy cắt điện (sau đây gọi tắt là máy cắt)

Thiết bị kết nối có thể đóng, cắt, chịu được dòng điện phụ tải khi làm việc bình thường và dòng điện ngắn mạch

Bộ phận dẫn điện được đặt trực tiếp trong đất hoặc trong môi trường dẫn điện có tiếp xúc với đất

Thiết bị dùng để đóng hoặc cắt mạch điện

2.1.4.18 Bảo vệ chống điện giật

Các biện pháp bảo đảm an toàn cho người sử dụng thiết bị điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện và thời gian dòng điện đi qua cơ thể Bảo vệ chống điện giật được chia thành ba loại: thứ nhất là bảo vệ chính, áp dụng khi thiết bị không bị hư hỏng cách điện; thứ hai là bảo vệ khi có hư hỏng cách điện, dành cho thiết bị bị hư hỏng; và thứ ba là bảo vệ bổ sung, nhằm tăng cường hiệu quả của bảo vệ chính và bảo vệ khi có hư hỏng cách điện.

Công tác cấp điện để duy trì sự hoạt động của một số thiết bị chủ yếu nhằm bảo vệ con người khi có nguy hiểm

2.1.B Quy định về kỹ thuật

2.1 Hệ thống đường dẫn điện và thiết bị điện

Phương pháp lắp đặt và các điều kiện liên quan đến hệ thống đường dẫn điện và thiết bị điện cần đảm bảo an toàn cho hệ thống điện cũng như cho người sử dụng Hệ thống phải được thiết kế để dễ dàng tiếp cận, thuận tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa và thay thế.

2.1.2 Yêu cầu về phương pháp lắp đặt hệ thống đường dẫn điện

2.1.2.1 Phải áp dụng phương pháp lắp đặt hệ thống đường dẫn điện phù hợp để đáp ứng yêu cầu về khả năng tải dòng điện của các dây dẫn

2.1.2.2 Không được sử dụng cáp một ruột có áo giáp bảo vệ bằng sợi thép hoặc băng thép cho mạch điện xoay chiều ba pha Tất cả các dây dẫn tải điện và dây PE của cùng một mạch điện ba pha xoay chiều đặt trong ống, hộp bằng vật liệu sắt từ phải được đưa vào cùng một ống, hộp

2.1.2.3 Trường hợp nhiều mạch điện đi trong một đường ống hoặc hộp, tất cả các dây dẫn phải có cách điện tương ứng với điện áp danh định cao nhất

2.1.2.4 Trường hợp nhiều mạch điện đi trong một sợi cáp, tất cả các dây dẫn của sợi cáp phải có cách điện tương ứng với điện áp danh định cao nhất

2.1.2.5 Các dây dẫn của một mạch điện không được phân bố trên nhiều sợi cáp có nhiều ruột khác nhau và trong ống, hộp, máng, thang cáp khác nhau; trừ trường hợp cáp nhiều ruột tạo QCVN 12:2014/BXD 10 thành một mạch và được lắp đặt song song có chứa một dây dẫn của mỗi pha và dây trung tính (nếu có).

Các hệ số cơ bản

3.1 Hệ số sử dụng k sd

Là tỉ số giữa công suất trung bình và công suất định mức.

- Với thiết bị đơn giản lẻ kí hiệu bằng chữ in thường còn với nhóm thiết bị được kí hiệu bằng chữ in hoa. k sd = p tb p đm

- Đối với nhóm thiết bị k sd = p tb p đm =∑ i=1 n p đm i k sd i

- Có thể xác định theo điện năng tiêu thụ k sd = A A

A - Điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải.

A R - điện năng tiêu thụ định mức

Ksd Thời gian đóng điện t d gồm thời gian làm việc mang tải t lv và hời gian chạy không tải t kt như vậy: k d =t lv +t kt t ct

Hệ số đóng điện của một của một nhóm thiết bị đươc xác định theo biểu thức: k d ∑ i k di p đmi

3.3 Hệ số phụ tải k pt

Hệ số phụ tải công suất tác dụng, hay còn gọi là hệ số mang tải, là tỷ lệ giữa công suất tác dụng mà thiết bị tiêu thụ thực tế so với công suất trung bình Công thức tính hệ số này là k d = P tb d.

3.4 Hệ số đồng thời k đt

Hệ số đồng thời (k đt) là tỷ số giữa công suất tính toán cực đại tổng của một nút trong hệ thống cung cấp điện và tổng công suất tính toán cực đại của các nhóm thiết bị kết nối vào nút đó Công thức tính hệ số đồng thời là k đt = P n ∑.

Hệ số đồng thời thể hiện tính chất không cùng xảy ra ở một thời điểm công xuất tính toán cực đại của nhóm thiết bị, k đt ≤ 1

Hệ số đồng thời cho phân xưởng có nhiều nhóm thiết bị: k đt = P n px

Hệ số đồng thời của trậm biến áp nhà máy cung cấp điện cho nhiều phân xưởng: k đt nm = P n nm

3.5 Hệ số phân tán k pt

Là hệ số của tổng các công suất cực đại riêng lẻ của từng nhóm phụ tải với công suất cực đại của toàn hệ thống. k pt =∑ P maxi

∑ p maxi là tổng công suất cực đại riêng lẻ của từng nhóm phụ tải thứ i, p max là công suất cực đại đồng thời của toàn hệ thống

Hệ số phân tán cũng có thể được xác định như sau: k pt = ∑ P maxi

C i P max p max là công suất cực đại của phụ tải thứ i, C pt là hệ số góp phần của phụ tải thứ i.

Hệ số góp phần C i đại diện cho tỷ lệ giữa công suất yêu cầu của nhóm thứ i tại thời điểm phụ tải của hệ thống và công suất cực đại không đồng thời của nhóm đó.

P maxi là công suất tối đa mà nhóm thứ i cần vào thời điểm t max, khi hệ thống gặp phải phụ tải đỉnh Đây là giá trị công suất cực đại của nhóm thứ i trong điều kiện hoạt động cao nhất.

Các phương pháp xác định công suất tính toán

4.1 Xác định phụ tải tính toán theo P đ và k nc

Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có chế độ làm việc giống nhau được xác định theo biểu thức :

Stt = √ P tt 2 + Q tt 2 = cos P tt φ (Kva)

Trong tính toán, nếu chưa biết hiệu suất của các động cơ, một cách gần có thể lấy Pd = Pdm khi đó:

4.2 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max và P tb

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số kmax, công suất trung bình Ptb ( còn được gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả).

Ptt = kmax Ptb = kmax.ksd.Pđm

- Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , kW ;

- Pdm là công suất định mức của thiết bi hoặc nhóm thiết bị , kW ;

- kmax là hệ số cực đại : kmax = f( nhq, ksd );

- ksd là hệ số sử dụng.

4.3 Xác định phụ tải theo xuất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Xác định phụ tải tính toán theo xuất tiêu hảo điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

- M – số đơn vị sản phẩm được sản suất ra trong 1 năm (sản lượng).

- W0 – xuất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/ đơn vị sản phẩm)

- Tmax thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

4.4 Phương pháp công suất tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Đối với các phân xưởng sản xuất như phân xưởng may và dệt, nơi thiết bị được phân bố đồng đều trên diện tích, công suất tính toán có thể được xác định theo biểu thức cụ thể.

S tt = S 0 F (Kva) trong đó P 0 và S 0 lần lượt đại diện cho suất phụ tải tác dụng trên một đơn vị diện tích sản xuất (kW/m²) và suất phụ tải biểu kiến trên một đơn vị diện tích sản xuất (kVa/m²); F là diện tích sản xuất (m²).

4.5 xác định phụ tải tính toán theo hệ số đồng thời k đt phương pháp này xác định phụ tải tính toán tổng của các hộ dùng điện (toàn phân xưởng , xí nghiệp, nhà máy ….) được dùng ở bước cuối cùng sau khi đã được xác định phụ tải tính toán các nhóm theo các phương pháp kể trên tính đến tính chất làm việc đồng thời của các thiết bị trong nhóm.

- Ptt ∑ – là công xuất tính toán tổng của các hộ dùng điện (kW)

- Ptti – là công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ I (kW)

- Kđt – là hệ số đồng thời.

4.6 Xác định phụ tải đỉnh nhọn P đnh

Phụ tải đỉnh nhọn Pđnh là loại phụ tải ngắn hạn kéo dài từ 1 đến 2 giây, thường xuất hiện khi khởi động động cơ hoặc do dòng điện xung trong các lò hồ quang điện và máy biến áp hàn Để đánh giá tổn thất điện áp cho phép, kiểm tra điều kiện khởi động của động cơ, chọn cầu chì và điều chỉnh dòng khởi động của rơ le, phụ tải này thường được xác định dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn Iđnh.

Với : Kmm = I I mm đm là hệ số mở máy Khi không có số liệu chính xác, có thể lấy như sau:

- Kmm = 5/7 đối với động cơ không đồng bộ roto lòng sóc;

- Kmm = 2,5 đối với động cơ 1 chiều hoặc động cơ không đồng bộ roto dây quấn;

- Kmm = 3Iđm đối với các lò điện hoặc máy biến áp hàn. Đối với một nhóm máy

Dòng điện đỉnh nhọn Iđnh xuất hiện khi có dòng mở máy lớn, xác định như sau:

Iđnh = Immmax + (Itt – ksd Iđmmax ) Trong đó:

- Immmax là dòng điện mở máy của động cơ lớn nhất trong nhóm;

- Iđmmax là dòng điện định mức( đã quy đổi về dài hạn) của động cơ có dòng mở máy lớn nhất;

- Ksd là hệ số sử dụng của động cơ có dòng mở máy lớn nhất;

- Itt là dòng điện tính toán của nhóm động cơ đang xét.

Các phương pháp thiết kế chiếu sáng

Chiếu sáng đóng vai trò hết sức quan trong trong đời sống Có nhiều cách phân loại các hình thức chiếu sáng:

- Căn cứ vào đối tượng cần chiếu sáng: chiếu sáng dân dụng và chiếu sáng công nghiệp.

- Căn cứ vào mục đích chiếu sáng: chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng sự cố.

- Ngoài ra còn có thể phân thành chiếu sáng trong nhà, sáng trời, chiếu sáng trang trí, chiểu sáng bảo vệ

- Mỗi hình thức chiếu sáng có yêu cầu riêng, đặc điểm riêng dẫn đến phương pháp tính toán, cách sử dụng các loại dèn và bố trí khác nhau.

5.1.1 Bức xạ bức xạ, hay phát xạ, là sự lan tỏa hoặc truyền dẫn năng lượng dưới dạng sóng hoặc hạt phân tử qua không gian hoặc thông qua môi trường dẫn.

- Bức xạ điện từ: sóng radio, vi sóng, hồng ngoại, ánh sáng ban ngày, tia cực tím, tia gamma

- Bức xạ phân tử: bức xạ alpha, bức xạ beta

- Bức xạ âm thanh: sóng siêu âm, sóng địa chấn

- Bức xạ trọng lực: bức xạ dưới dạng sóng trọng lực

Ánh sáng là dạng bức xạ điện từ có bước sóng từ 380nm đến 760nm, nằm trong vùng quang phổ mà mắt người có thể nhìn thấy, được gọi là vùng khả kiến.

 Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt, có vận tốc truyền trong chân không là 3,108 m/s.

Màu sắc của ánh sáng được xác định bởi bước sóng của nó Theo ủy ban quốc tế về chiếu sáng (CIE), các bước sóng giới hạn và bước sóng cực đại của các màu cơ bản được xác định như sau: 380nm, 439nm, 496nm, 566nm, 592nm, 631nm và 780nm.

 Ánh sáng ban ngày là phổ liên tục các bước sóng từ 380 nm đến 780 nm.

 Ánh sáng đơn sác là ánh là ánh sáng chỉ có 1 bước sóng (1 màu tuần khiết).

 Ánh sáng phát ra từ các vật thể là do:

Khi các chất răn và chất long được nung nóng đến khoảng 1000K, chúng phát ra bức xạ có thể nhìn thấy được Cường độ ánh sáng tăng lên và màu sắc bề ngoài trở nên sáng hơn khi nhiệt độ tăng.

Phóng điện xảy ra khi một dòng điện chạy qua chất khí, dẫn đến việc các nguyên tử và phân tử phát ra bức xạ Bức xạ này có quang phổ đặc trưng cho các nguyên tố có mặt trong chất khí.

Phát quang điện Ánh sáng được tạo ra khi dang diện chay qua những chất rắn nhất định như chất bán dẫn hoặc photpho.

Phát sáng quang điện là hiện tượng khi chất rắn hấp thu bức xạ tại một bước sóng và phát ra ánh sáng ở bước sóng khác Ánh sáng được phát ra có thể nằm trong vùng nhìn thấy, và hiện tượng này được gọi là phát quang hoặc phát huỳnh quang.

5.1.3 Các đại lượng cơ bản

 Quang thông (đơn vị lumen – lm): ký hiệu Φ

Quang thông Là năng lượng của ngôn sáng phát ra qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian: Φ=∫

K V λ W λ dλ Đơn vị của quang thông là lumen (Im).

Trong đó: λ là bước sóng.

Vλ là độ rõ của bước sóng.

W λ , là hàm phản bố năng lượng.

Cường độ ánh sáng của một nguồn sáng S phát ra một lượng quang thông dF trong một góc xác định (steradian) được tính theo công thức I = dF/dω (cd).

Sau đây là cường độ sáng của một số nguồn sáng thông dụng:

Nguồn sáng Cường độ sáng (cd) Ghi chú

Ngọn nến 0,8 Theo mọi hướng Đèn sợi đốt 40W/220V 35 Theo mọi hướng Đèn sợi đốt 300W/220V

Theo mọi hướng Ở giữa chùm tia Đèn iot kim loại

Theo mọi hướng Ở giữa chùm tia

Người ta định nghĩa mật độ quang thông rơi trên bề mặt là độ rọi, có đơn vị là lux (lx):

Quy định về độ rọi cho một số khu vực ( tiêu chuẩn Pháp): Đối tượng chiếu sáng Độ rọi (lx) Đối tượng chiếu sáng Độ rọi

Phòng làm việc 400 ÷ 600 Phòng học, thí nghiệm 300 ÷

Nhà ở 150 ÷ 300 Phòng vẽ, siêu thị 750 Đường phố 20 ÷ 50 Công nghiệp màu 1000 Cửa hàng, kho tàng 100 Công việc với các chi tiết rất nhỏ >1000

 Quang hiệu (hay hiệu suất phát sáng): ký hiệu H; đơn vị lm/W

Quang hiệu là tỉ số giữa quang thông do nguồn sáng phát ra với công suất điện mà nguồn sáng tiêu thụ.

Bảng 5.1: quang hiệu của một số bóng đèn thường gặp

Nguồn sáng Công suất(W) Quang thông(Lm) Quang hiệu(Lm/W)

Bóng đèn cao áp thủy ngân 250 13000 52

Bóng đèn cao áp sodium 250 27000 108

 Góc khối: ký hiệu Ω; đơn vị sr-steradian

Là góc trong không gian được sử dụng trong tính toán chiếu sáng, góc khối có đỉnh tại O cắt mặt cầu bán kính R, diện tích S

Góc khối được định nghĩa bằng tỷ số diện tích S trên bình phương bán kính hình cầu.

 Độ chói L Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là tỷ số giữa cường độ sáng Iα theo hướng đó theo hình sau.

+ Đèn huỳnh quang Ống huỳnh quang gồm có hai bộ phận chính: ống thuỷ tinh và 2 điện cực

 Ống thủy tinh có chiều dài 0,6m; 1,5m, Lớp trong có phù bột huỳnh quang.

Hai ống điện cực có chân đèn với hai đầu tiếp điện được kết nối với nguồn điện Các điện cực được làm từ dây vonfram dạng xoắn lò xo và được phủ một lớp bari-oxit để phát ra điện tử.

Hình 5.1 cấu tạo đèn huỳnh quang Đặc điểm của bóng đèn huỳnh quang

 Hiện tượng nhấp nháy do đèn phát ra ánh sáng không liên tục, có hiệu ứng nhấp nháy gây mỏi mắt.

 Hiệu suất phát quang lớn, gấp khoảng 5 lần so với đèn sợi đốt.

 Tuổi thọ khoảng 8000 giờ, lớn hơn đèn sợi đốt nhiều lần.

 Cần mồi phóng điện bằng chấn lưu điện cảm và tắc te hoặc chân lưu điện tử.

Đèn LED sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội như hiệu suất quang học lớn, diện tích phát quang rộng rãi và tuổi thọ cao Đặc biệt, quang thông của đèn ít bị ảnh hưởng khi điện áp dao động trong phạm vi cho phép, đảm bảo hiệu quả chiếu sáng ổn định.

- Khuyết điểm: chế tạo phức tạp, giá thành cao, cosφ thấp, khi đóng điện đèn không sáng ngay.

Đèn LED, viết tắt của Light-Emitting Diode (đi-ốt phát quang), là thiết bị chiếu sáng tiên tiến nhất hiện nay Được phát minh vào thế kỷ 20, ban đầu đèn LED chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc Tuy nhiên, qua thời gian, các nhà khoa học đã phát triển công nghệ này để tạo ra nguồn sáng đa sắc, đáp ứng nhu cầu chiếu sáng và trang trí ngày càng cao của con người.

Cấu tạo của đèn LED

Chip LED là phần tử phát sáng quan trọng trong đèn LED, quyết định chất lượng ánh sáng của bóng đèn Để tạo ra ánh sáng, chip LED cần có các tạp chất để hình thành tiếp giáp P-N, trong đó kênh P chứa lỗ trống và kênh N chứa điện tử Khi điện tử lấp đầy các lỗ trống, quá trình này tạo ra bức xạ ánh sáng với các bước sóng màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào loại tạp chất có trong chip bán dẫn.

Mạch in là bộ phận quan trọng gắn chip led của đèn, và chất lượng mối hàn giữa chip led và mạch in ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của sản phẩm Nếu mối hàn kém hoặc không tiếp xúc tốt, đèn sẽ không thể phát sáng sau một thời gian sử dụng.

Bộ nguồn cho đèn LED cần đảm bảo cung cấp dòng điện và điện áp ổn định, phù hợp với loại đèn LED đang sử dụng Ngoài ra, tuổi thọ của bộ nguồn cũng nên tương đương với tuổi thọ của đèn LED để đảm bảo hiệu suất và độ bền tối ưu.

Vỏ đèn LED được thiết kế với nhiều mẫu mã và màu sắc đa dạng, không chỉ nhằm mục đích thẩm mỹ mà còn bảo vệ các linh kiện bên trong Để đảm bảo độ bền cao cho đèn LED, vỏ đèn cần được sản xuất từ chất liệu cao cấp, đáp ứng các tiêu chuẩn như chống nước và chống thấm, đồng thời có khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng.

Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt / bảo vệ

Máy cắt hai áp (CB - Circuit Breaker) là thiết bị điện điều khiển bằng tay, nhưng có khả năng tự động ngắt mạch khi xảy ra sự cố như ngắn mạch, quá tải hoặc sụt áp Hiện nay, máy cắt hạ áp được sử dụng phổ biến trong hệ thống điện hạ áp trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, và đang dần thay thế cầu chì.

Gồm các thành phần chính sau:

 Vỏ của CB có chức năng đảm bảo an toàn cho người khi sử dụng và thao tác đóng cắt

 Cơ cấu đóng cắt đảm bảo tất cả các cực của CB đc đóng ngắt cùng một lúc và chính xác

Cơ cấu ngắt điện từ hoạt động dựa trên cuộn dây, bao gồm một lõi sắt cố định và một lõi chuyển động Khi dòng điện vượt quá giá trị định mức, cuộn dây tạo ra lực điện từ mạnh mẽ, đủ để vượt qua lực giữ của lò xo và kéo phần cứng Lúc này, cơ cấu đóng ngắt được kích hoạt thông qua cần đóng ngắt, khiến tiếp điểm của cầu dao (CB) nhanh chóng mở ra.

Cơ cấu nhiệt bảo vệ quá tải sử dụng thanh lưỡng kim, với độ cong phụ thuộc vào cường độ điện và thời gian dòng điện chạy qua Khi thanh lưỡng kim cong đến một mức nhất định, nó sẽ kích hoạt cơ cấu đóng ngắt.

Tiếp điểm bao gồm các loại như tiếp điểm hồ quang, tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh Để đảm bảo điện trở tiếp xúc thấp và khả năng chịu nhiệt cao khi xảy ra ngắn mạch, tiếp điểm cần được chế tạo từ vật liệu đặc biệt.

Hệ thống dập hồ quang bao gồm hai phần chính: ngăn dẫn hồ quang và buồng dập hồ quang Khi hồ quang vừa phát sinh, nó ngay lập tức được dồn vào buồng dập hồ quang thông qua ngăn dẫn Quá trình dập tắt hồ quang diễn ra trong buồng dập theo nguyên tắc hạn chế dòng điện.

ACB (máy cắt không khí) là thiết bị thường được sử dụng trong hệ thống điện hạ áp, thích hợp cho các đường dây nguồn hoặc tải lớn với dòng điện thường vượt quá 400A Dòng định mức tối đa của ACB có thể đạt đến 6300A, đảm bảo an toàn và hiệu suất cho các ứng dụng điện năng.

VCB (Vacuum Circuit Breakers): máy cắt chân không, thường đùng với điện áp trung áp trở lên khoảng từ 6.6Kv.

MCCB (aptomat khối) là thiết bị bảo vệ điện trong mạng hạ áp, nổi bật với khả năng cắt ngắn mạch lên tới 80KA Thiết bị này có thể đạt dòng cắt định mức lên đến 2400A, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.

MCB (Miniature Circuit Breaker): dạng CB thu gon dùng cho phụ tài nhỏ, thường có dòng cắt định và dòng cắt quá tải thấp (100A/10KA).

RCCB (Residual Current Circuit Breaker): chống dòng rò loại có kích thước cỡ MCB 2 cực, 3cực , 4 cực.

RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection): chống dòng rò loại có kích thước co MCB 2P có thêm bảo vệ quá dòng.

ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) là thiết bị chống dòng rò, thường được lắp đặt ở đầu mỗi nguồn điện và các nhánh cho hộ tiêu thụ điện Thiết bị này hoạt động bằng cách phát hiện dòng dò xuống đất và tự động ngắt điện trong mạch điện phía sau, giúp bảo vệ con người khỏi nguy cơ giật điện.

RCD (Residual Current Device): một thiết bị luôn gắn kèm (gắn thêm) với MCCB hay

MCB để bảo vệ chống dòng rò.

Máy cắt hạ thế, với vai trò của một thiết bị đóng cắt, có các chức năng cơ bản như sau:

 Bảo vệ điện: chống dòng quá tải, dòng ngắn mạch và hư hỏng cách điện;

 Điều khiển: điều khiển vận hành, cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp và cắt vì lý do bảo dưỡng cơ học;

 Bảo vệ chống quá áp và chống thấp áp, đi kèm với rơle quá áp và thấp áp;

 Bảo vệ phát hiện dòng rò, đi kèm với thiết bị phát hiện dòng rò;

 Bảo vệ chống chạm đất, đi kèm

Các thông số chính của CB bao gồm:

 Điện áp định mức ( Ue );

 Điện áp cách điện ( Ui );

 Điện áp thử nghiệm xung ( Uimp );

 Điện áp làm việc cực đại ( UBmax );

 Điện áp làm việc cực tiểu ( UBmin );

 Dòng điện định mức ( In );

 Dòng tác động của cơ cấu nhiệt ( Ir = Kr In)

 Dòng tác động của cơ cấu từ ( Im )

 Dòng cắt ngắn mạch định mức ( Icu )

 Dòng cắt ngắn mạch thao tác ( Ics )

 Loại đặc tuyến ngắt dòng : B,C,D,K,Z và MA;

 Dòng rò định mức ( I∆n ), nếu có chức năng chống dòng rò.

Chức năng chính của cầu dao (CB) là bảo vệ hệ thống điện, bao gồm cáp và dây dẫn, khỏi hiện tượng quá tải và ngắn mạch Để thực hiện điều này, CB cần nhảy chính xác trong giới hạn nhiệt độ cách điện của dây dẫn Trong một số ứng dụng đặc thù, cần có CB chuyên dụng để bảo vệ thiết bị bán dẫn, mô tơ và biến áp Đường cong đặc tính ngắt dòng của CB gồm hai phần: thời gian nghịch và cắt tức thời Thời gian nghịch phụ thuộc vào nhiệt sinh ra, tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện và thời gian, nghĩa là dòng điện càng lớn thì thời gian ngắt càng ngắn.

CB được thiết kế nhiều đặc tính ngắt dòng khác nhau đáp ứng nhiều hệ tiêu chuẩn khác nhau ( hình 6.1)

Hình 6.1.đặc đính ngắt của CB a Cơ cấu bảo vệ kiểu từ nhiệt b Cơ cấu bảo vệ kiểu điện từ

Hình 6.2 Đặc tính ngắt dòng của CB

Các cầu dao (CB) trong mạng phân phối hạ áp cần hoạt động một cách có chọn lọc khi xuất hiện trạng thái bất thường Điều này có nghĩa là khi xảy ra sự cố tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống, chỉ có cầu dao ngay trước điểm sự cố mới được kích hoạt, trong khi các cầu dao khác không bị ảnh hưởng Việc chọn lọc bảo vệ có thể là tuyệt đối hoặc từng phần, và dựa trên nguyên lý mức dòng, thời gian trễ hoặc sự phối hợp của cả hai.

6.7 Điều kiện lựa chọn CB

 Các đặc tính của lưới điện mà CB được lắp đặt.

 Môi trường sử dụng của thiết bị, nhiệt độ xung quanh, lắp đặt trong tủ hay không, các điều kiện khí hậu,

 Khả năng tạo và cắt dòng ngắn mạch.

 Các chức năng yêu cầu: tính chọn lọc, điều khiển từ xa

 Các quy tắc lắp đặt và bảo vệ người.

 Các đặt tính tại: động cơ, chiếu sáng, máy biến áp

 Dòng định mức của CB ( phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường ).

 Chọn CB theo khả năng cắt : Lắp đặt CB trong mạng phân phối điện hạ thế cần phải đáp ứng một trong hai điều kiện sau :

Cần đảm bảo rằng thiết bị cắt có khả năng cắt ít nhất bằng giá trị dòng ngắn mạch giả định tại điểm lắp đặt Đồng thời, thiết bị này phải kết hợp với một thiết bị cắt khác được lắp đặt phía trước, có khả năng cắt cần thiết Các thông số kỹ thuật của CB và điều kiện lựa chọn cụ thể cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

+ (Icpdd.Khc) ≥ Icắtnhiệt ≥ Ilvmax INmin ≥ Icắttừ ≥ Iđỉnhnhọn

Cầu chì là thiết bị điện quan trọng dùng để bảo vệ mạch điện khỏi hiện tượng ngắn mạch Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào loại vật liệu làm dây chảy Mặc dù cầu chì là giải pháp bảo vệ đơn giản và tiết kiệm chi phí, nhưng nó có độ nhạy kém, chỉ hoạt động khi dòng điện vượt quá mức cho phép nhiều lần, chủ yếu trong trường hợp ngắn mạch.

Thứ tự Đại lượng lựa chọn và kiểm tra

Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức (kV) Udmcc Udmcc ≥ Udm mạng

2 Dòng điện định mức (A) Idmcc IdmCC ≥ Ilv max

Một số loại cầu chì thông dụng:

 gG : loại cầu chì có khả năng cắt toàn phần và dùng cho các ứng dụng thông thường

 gM : loại cầu chì có khả năng cắt toàn phần và dùng cho các mạch bảo vệ động cơ

 aM : loại cầu chì có khả năng cắt bán phần, dùng cho các mạch bảo vệ động cơ

Dòng không nóng chảy qui ước I 2 (A)

Dòng nóng chảy qui ước I 2 (A)

Phương pháp lựa chọn dây dẫn

7.1 Chọn tiết diện dây mật độ kinh tế của đòng diện J kt (A/mm 2 )

Công thức tính để chọn tiết diện dây dẫn:

Ftt là tiết diện dãy dẫn tính toán, sau đó cần tra sổ tay để xác định tiết diện dãy dẫn theo tiêu chuẩn Khi tham khảo sổ tay, hãy chọn giá trị giới hạn trên gần nhất với Ftt.

Itt: dòng diện tính toán lớn nhất di qua dây dẫn Đã xác dịnh ở phần tính toán công suất phụ tải.

Jtt: mật độ dòng điện kinh tế.

Bảng 7.1 trị số Jkt (A/mm 2 ) theo Tmax và loại dây

Chọn tiết diện dây dẫn dựa trên mật độ dòng điện kinh tế (Jkt) chỉ phù hợp cho lưới điện cao áp, do các phụ tải không kết nối trực tiếp vào đường dây Điều này dẫn đến yêu cầu về chất lượng điện áp không khắt khe như ở lưới điện hạ áp.

7.2 Chọn tiết điện dày dản theo tôn thất điện áp cho phép ∆ U cp

Trình tự xác định tiết diện dây dẫn theo tổn thất diện áp cho phép ∆Ucp như sau:

- Cho một giá tri x0, lân cận tri số 0,4 Ω/km, tính được:

- Xác định thành phần tổn thất diện áp trên điện trở của đường dây AU':

- Xác định tiết diện dây dẫn theo ∆ AU’.

- Tính được tiết diện dây dẫn:

Căn cứ vào Ftt, tra sổ tay tìm tiết diện dây theo tiêu chuẩn, lấy giới han trên gần nhất với Ftt.

Trong đó: AU": Tổn thất điện áp do dòng điện phụ tải đi quả điện kháng X của dường dây gây ra (V).

 Q: Công suất phản kháng tính toán truyền tải trên đường dây (kVAr).

 L: Chiều dài đường dây (km)

 ∆ AUcp : Tổn thất diện áp cho phép lấy theo quy dịnh (V).

 ρ : Diện trở suất của day dan ( Ω mm 2 /km)

 Uđm: Diện áp định mức dường dây (kV).

 P: công suất tấc dung truyền tải trên đường dây, dược tính ở phần xác định công suất tính toán của đường dây (kW)

Phương pháp chọn tiết diện dẫn theo ∆ AUcp chỉ áp dụng cho các đường dây có khoảng cách truyền tải dài, nơi mà tổn thất điện áp dễ dàng vượt qua tiêu chuẩn cho phép.

7.3 Chọn tiết diện đây dẫn theo dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (I cp )

Công thức tính để chọn tiết diên dây dẫn theo Lcp: k1k2Icp ≥ Itt

Hệ số hiệu chỉnh k1 phản ánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường chế tạo và môi trường lắp đặt dây dẫn, trong khi k2 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, tính đến số lượng dây cáp đặt chung trong một rãnh, với điều kiện 0 < k1 ≤ 1.

Icp: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép Nhà chế tạo cho ứng với từng loại tiết diện dây (tra sổ lay)

Itt: Dòng điện làm việc lớn nhất truyền tải qua dây dẫn Đã được tính ở phần xác định phụ tải tính toán của đường dây

Sau khi tiết diện dây dẫn đã được chọn, cần phải kiểm tra điều kiện với thiết bị bảo vệ:

- Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

Trong đó: α = 3 cầu chì bảo vệ động cơ diện α = 0,8 câu chì bảo vệ mạch diện chiếu sáng, sinh hoạt.

Nếu bảo vệ bằng áp tô mát k1k2Icp ≥ k1k2I đmA

Dòng điện khởi động nhiệt của áp tô mát được ký hiệu là k 1 k 2 I đmA, với 1,25 là hệ số quá tải Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo Icp chỉ áp dụng cho lưới điện hạ áp, nhằm tận dụng tối đa khả năng tải của dây dẫn Mục đích chính của phương pháp này là tiết kiệm kim loại màu cho đường dây.

7.4 Các điều kiện kiểm tra

Dù tiết diện dây dẫn chọn theo bất kì phương pháp nào cũng phải thỏa mãn các điều kiện kĩ thuật sau đây:

Riêng với đường dây cáp ở bất kì cấp điện áp nào phải thoá măn điều kiện ổn định dòng điện ngắn mạch:

Trong đó: - ∆Ubt: tổn thất điện áp đường dây ở chế dộ làm việc bình thường.

Tổn thất điện áp dường dây trong chế độ sự cố (∆Usc) chỉ xảy ra với các đường dây kép khi có sự cố như đứt một dây hoặc đứt một đoạn dây trong mạch vòng.

- ∆Ubtcp; ∆Usccp: tổn thất điện áp khi bình thường và khi sự cố, được quy định như sau:

- α: Hệ số, với dây nhôm α = 1; dây dồng α = 6

- tqđ: thời gian quy đổi Khi ngắn mạch ở lưới trung, hạ áp, cho phép lấy tqđ = tc (thời gian cắt ngắn mạch), tc = 0,5 ÷ 1s.

- I∞: dòng điện ngắn mạch ổn định.

7.5 Chọn tiết diện dây dẫn phải chú ý đến độ bền cơ khí và tổn thất công suất do vầng quang

Bảng7.5 Tiết diện dây dẫn tối thiểu có tính độ bền cơ khí và tôn thất công suất do vầng

Loại đường dây trên không

Khoảng cách(m) Loại dây dẫn được sử dụng

Tiết diện tổi thiểu(mm 2 )

Hạ áp, đường ngõ xóm 20 ÷ 30 A, AC A16, AC – 10

Hạ áp, trục thôn, xã 40 ÷ 50 A, AC A25, AC – 16

Trung áp ≤ 35kV 80 ÷ 120 AC AC - 35

Cao áp ≤ 110kV 150 ÷ 300 AC AC-70

phương pháp lựa chọn máy biến áp

8.1 Khái niệm và phân loại

Trạm biến áp (TBA) có chức năng biến đổi điện năng giữa các cấp điện áp khác nhau Tại các phía cao áp và hạ áp của TBA, có các thiết bị phân phối điện tương ứng, được gọi là TBPP cao áp và TBPP hạ áp Nhiệm vụ của TBPP là tiếp nhận điện từ nhiều nguồn cung cấp và phân phối điện đến các địa điểm khác qua các đường dây điện Trong TBPP, bao gồm các thiết bị như công tắc, điều khiển, bảo vệ và đo lường điện năng.

Theo nhiệm vu, cụ thể phân tram thành hai loại:

- Trạm biển áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: tram này nhận điện 35 - 220KV từ hệ thống bien doi thành cấp dien áp 10; 6 hay 0,4kV.

Trạm biến áp phản xưởng có chức năng nhận điện từ trạm biến áp trung gian và chuyển đổi thành các cấp điện áp phù hợp để phục vụ cho phụ tải trong xưởng Phía sơ cấp thường sử dụng các mức điện áp như 35kV, 22kV, 15kV, 10kV và 6kV, trong khi phía hạ áp có thể là 660V, 380/220V hoặc 220/127V.

Theo cấu trúc, cũng có thể chia thành hai loại:

Tram biến áp ngoài trời là nơi lắp đặt các thiết bị cao áp ở bên ngoài, trong khi hệ thống phân phối điện áp thấp được bố trí trong nhà hoặc trong các tủ chuyên dụng đã được chế tạo sẵn.

+ Trạm biển áp trong nhà: ở trạm này tất cá các thiết bị đều được đặt trong nhà.

Chi phí xây dựng trạm trong nha thường cao hơn trạm ngoài trời nhiều lần.

8.2 Chọn vị trị trạm biến áp Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau: o Gần trung tâm phụ tải o Thuận tiện cho các đường đây vào/ra o Thuận lợi trong quá trình lắp đặt và thi công xây dựng o Thao tác, vận hành, sửa chữa, quản lý dễ dàng o Phòng cháy, nổ, ẩm ướt, bụi bắm và khí ăn mòn tốt o An toàn cho người và thiết bị.

Việc đáp ứng tất cả các yêu cầu là một thách thức lớn Vì vậy, cần phải xem xét kỹ lưỡng các điều kiện thực tế để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

8.3 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

Có nhiều phương pháp để xác định số lượng và chủng loại máy biển áp, nhưng thường vẫn dựa vào những nguyên tắc chính sau đây:

Trong một trạm biến áp, việc sử dụng chủng loại máy biến áp đồng nhất hoặc ít đa dạng là rất quan trọng Điều này giúp giảm số lượng máy biến áp dự phòng cần lưu trữ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắp đặt cũng như vận hành.

Số lượng máy biến áp trong một trạm biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như yêu cầu cung cấp điện liên tục, lựa chọn dung lượng hợp lý và vận hành kinh tế Đối với hộ phụ tải loại một, thường chọn hai máy biến áp trở lên, trong khi hộ phụ tải loại hai cần xem xét hiệu quả kinh tế - kỹ thuật Tuy nhiên, để đơn giản hóa việc vận hành, số lượng máy biến áp không nên vượt quá ba và nên đồng nhất về chủng loại cũng như công suất.

8.4 Xác định công suất máy biến áp

Hiện nay, để xác định dung lượng máy biến áp, cần tuân theo nguyên tắc chọn lựa theo điều kiện làm việc bình thường, tính đến quá tải cho phép Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây 98°C Trong trường hợp quá tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất cuộn dây có thể lên đến 140°C, trong khi nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 95°C Ngoài ra, cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố, khi một trong những máy biến áp làm việc song song gặp hư hỏng, với thời gian hạn chế để đảm bảo không gián đoạn cung cấp điện.

8.5 Phương pháp công suất đẳng trị

Hệ số quá tải có thể được xác định từ đồ thị khả năng tải của máy biến áp (MBA), thể hiện mối quan hệ giữa hệ số quá tải cho phép K2cp, hệ số phụ tải bậc một K1 và thời gian quá tải t2 Để áp dụng phương pháp này, cần chuyển đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA thành đồ thị phụ tải hai bậc đẳng trị.

Công suất đẳng trị của MBA trong khoảng thời gian xem xét được xác định theo biểu thứ:

Sđt √ ∑ i=1 n ∑ i=1 n S t i 2 i t i Ở đây: Si, là phụ tải của MBA ở thời khoảng ti

Khi biến đổi thà nh đỏ thị phụ tải hai bậc đẳng trị có thể có các trường hợp sau:

- Đỗ thị phụ tải nhiều bậc của MBA có một cực đại vào buổi chiều (Hình 8.1 a):

Theo biểu thức (8.1), tính Sđt2 với thời gian sau khi kết thúc quá tải là t2 và tính Sđt1 với thời gian trước lúc quá tải là 10 h (th).

- Đổ thị quá tâi nhiều bậc của MBA có một cực đại vào buổi sáng (Hình 8.1 b):

Tinh Sđt2, với thời gian quá tải là t2, tính Sđt1 với thời gian kết thúc quá tải là 10h.

Nếu biểu đồ phụ tải của máy biến áp (MBA) có hai cực đại trong một ngày, phụ tải đẳng tri bậc hai sẽ được tính dựa trên cực đại có tổng ∑ S i t i lớn nhất.

Sđt2, còn Sđt1, sẽ tính như một trong hai trường hợp nêu trên.

Nếu Sđt2 < 0,9 Smax thì chọn Sđt2 = 0,9 Smax Thời gian cấp thứ hai được tính như sau: t2 = ( Sđt2) 2 t2 / ( 0.9 Smax) 2

Hình 8.1.Đồ thị phụ tải của máy biến áp Đổ thị phụ tải đẳng trị hai bậc được biểu diễn ở (Hình 8,1d).

Khi MBA hoạt động với đồ thị phụ tải hai bậc (hoặc đồ thị phụ tải nhiều bậc đã chuyển đổi về đồ thị phụ tải hai bậc đẳng trị), quy trình xác định quá tải cho phép của MBA theo đường cong khả năng tải được thực hiện như sau:

Tính K1 = Sđt1/Sđm, K2 = Sđt2/Sđm

Từ K1, và t2, tra các đường cong quá tải cho phép của máy biến áp để tìm K2cp và so sánh với

K2 Nếu K2 ≤ K2cp thì máy biến áp dã chọn là chấp nhận được, ngược lại cần thay đổi công suất máy.

Trong trường hợp không có đưỡng cong quá tải cho phép của MBA, có thể xác định hệ số quá tải bình thường theo qui táce 3%:

Kqt = 1 + (1-Kđk) 0.3 Ở đây: Kđk là hệ số điển kín của đồ thị phụ tải.

Khi trạm có 2 máy, cần chú ý đến khả năng quá tải sự cố của máy, được xác định theo nhà sản xuất Nếu không có thông tin cụ thể, có thể chấp nhận 140% cho các máy Liên Xô với điều kiện hệ số tải không vượt quá 0,93 và 130% cho các máy của các hãng khác theo IEC 354 Dung lượng MBA có thể được chọn theo biểu thức tương ứng.

Để tính toán sđm, ta sử dụng công thức sđm ≥ Smax/(n-1)Kqtsc, trong đó Smax là phụ tải cực đại, Kqtsc là hệ số quá tải sự cố cho phép của máy biến áp, và n là số lượng máy biến áp trong trạm.

Khả năng quá tải bình thường máy biến áp của hãng ABB được biểu diễn ở Hình 6.2.

Nếu nhiệt độ trung bình hàng năm θ tb vượt quá nhiệt độ trung bình hàng năm định mức θ đm của máy biến áp, công suất định mức của máy biến áp cần được điều chỉnh theo biểu thức đã quy định.

Phương pháp bù hệ số công suất

Trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng, khoảng 8 đến 10% năng lượng điện bị tổn thất trên lưới điện Vì vậy, việc giảm thiểu tổn thất và tiết kiệm điện là vô cùng quan trọng, mang lại lợi ích lớn cho ngành điện và nền kinh tế quốc dân.

Hệ số công suất cosφ là chỉ số quan trọng đánh giá hiệu quả sử dụng điện của hộ phụ tải Tại nhiều quốc gia, giá điện được tính dựa trên giá trị của cosφ Ở Việt Nam, hệ số công suất cosφ của các hộ phụ tải hiện còn thấp, do đó cần có những biện pháp cải thiện để nâng cao chỉ số này lên trên 0,9.

Tiết kiệm điện và nâng cao hệ số cosφ không chỉ là giải pháp tạm thời cho tình trạng thiếu điện, mà cần được xem như một chiến lược lâu dài Điều này nhằm tối ưu hóa hiệu quả trong các quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.

Hệ số công suất là tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S) Khi giữ nguyên giá trị S, nếu cosφ cao thì công suất P sẽ lớn, điều này mang lại lợi ích đáng kể Công thức tính cosφ là: cosφ = P/S.

9.1.2 Hệ số công suất tức thời.

Hệ số công suất tức thời là chỉ số công suất tại một thời điểm cụ thể, được xác định thông qua dụng cụ đo cosφ hoặc các thiết bị đo công suất, điện áp và dòng điện Công thức tính toán hệ số này là cosφ = P.

Do phụ tải luôn luôn biến động nên cosφ tức thời cũng luôn biển đổi theo Vì thế, cosφ tức thời không có giá trị trong tính toán.

9.1.3 Hệ số công suất trung bình

Hệ số công suất trung bình là giá trị trung bình của cosφ trong khoảng thời gian khảo sát (1 ca, 1 ngày đêm, 1 tháng ). cosφ = 1

Hệ số cosφtb được dùng để đánh giá mức sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của xí nghiệp.

9.2 Các tính chất của cosφ.

9.2.1 Tính tỷ lệ nghịch của cosφ theo công suất phản kháng. cosφ = cos[arctg( Q T ¿ ¿

Khi P không đổi, sự giảm của Q sẽ dẫn đến sự tăng của cosφ Điều này cho thấy để cải thiện cosφ tại một điểm, cần giảm công suất phản kháng Q đi qua nó Hệ số cosφ có tính cục bộ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.

TT Trước khi bù Sau khi bù Nhận xét

1 cosφ 1 t = cos[artg( Q P 1 1 ++Q Q 2 2 ) ¿ cos φ 1 s = cos[artg( Q 1 + P 1 Q + 2 Q −Q 2 b ) ¿ cos φ 1 s > cos φ 1 t

2 cosφ 2 t = cos[artg( Q P 2 1 ) ¿ cos φ 2 s = cos[artg( Q P 2 1 ) ¿ cos φ 2 s >¿ cos φ 2 t

Từ bảng trên cho thấy: khi bù tại một điểm không có nghĩa là cosφ tại các điểm khác trong mạch đều được nâng lên

2.3 Ý nghĩa của việc bù hệ số phản kháng

TT Trước khi bù Sau khi bù Nhận xét

 Giảm tổn thất điện áp trên đường dây tức là nâng cao chất lượng điện năng.

Giảm động điện trên dây dẫn giúp tăng khả năng mang tải của đường dây trong quá trình vận hành, hoặc có thể giảm tiết diện dây dẫn trong giai đoạn thiết kế.

 Giảm ∆P và ∆A trong mạng điện tức là giảm chi phí vận hành hay nói khác đi là nâng cao chỉ tiêu kinh tế.

Giảm giá tiền điện hiện nay được áp dụng ở một số quốc gia dựa trên giá trị cosφ Khi cosφ cao, giá tiền điện sẽ thấp hơn và ngược lại Thông thường, giá trị cosφ = 0,9 được sử dụng làm tiêu chuẩn để xây dựng chính sách giá tiền điện.

 Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.

 Thay thế những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.

 Giảm điện áp của những động cơ non tải.

 Hạn chế động cơ chạy không tải.

 Thay động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.

 Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ.

 Thay thế máy biến áp làm việc non tải bằng những máy có dung lượng nhỏ hơn.

9.4 Phân phối dung lượng bù.

9.4.1 Tụ bù hạ áp. Được phân phối theo ba cách: bù tập trung, bù nhóm và bù riêng lẻ a Bù tập trung

Bù tập trung là bù tại thanh góp hạ áp trạm biến áp Bù tập trung được áp dụng khi tải ổn định và liên tục

Bù tập trung giúp giảm tiền phạt do hệ số cosφ thấp, đồng thời giảm công suất biểu kiến yêu cầu, từ đó tăng khả năng mang tải cho máy biến áp.

Nhược điểm của bù tập trung là không cải thiện được kích cỡ của dây dẫn và tổn thất công suất trong mạng hạ áp. b Bù nhóm

Bù nhóm Bù là một phương pháp quan trọng trong các tủ phân phối điện, được áp dụng khi có điện áp quá lớn và khi chế độ tiêu thụ điện thay đổi theo thời gian Việc sử dụng bù nhóm giúp cân bằng tải và đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định cho hệ thống điện.

Bù nhóm mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc giảm thiểu tiền phạt nhờ hệ số công suất cosφ thấp, tăng cường khả năng tải của máy biến áp, cải thiện khả năng tải của các cáp nối từ trụ đến biến áp và tủ phân phối, cũng như giảm tổn thất công suất trong máy biến áp và các tuyến cáp này.

Nhược điểm của bù nhóm là không thể giảm thiểu dòng điệp phản kháng, dẫn đến việc dòng này vẫn tiếp tục đi vào tất cả các dây dẫn từ tủ phân phối đến các thiết bị Do đó, bù riêng lẽ trở thành một giải pháp cần thiết để cải thiện hiệu suất.

Bù riêng lẻ là phương pháp kết nối bộ tụ trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị điện có tính cảm, chủ yếu là động cơ Phương pháp này chỉ được áp dụng khi công suất của động cơ đáng kể so với công suất của màng điện Ưu điểm nổi bật của bù riêng lẻ là loại bỏ hoàn toàn dòng điện phản kháng lớn trong mạng điện.

Tuy nhiên, khi bù tại đầu cực động cơ cần chú ý đến các điểm sau:

 Không bù tại đầu cực các động cơ đặc biệt như: động cơ thường xuyên đảo chiều quay , động cơ bước

 Để tránh hiện tượng quá áp do tự kích thích, dung lượng bù lại đấu cực động cơ không được vượt quá giá trị Qbmax

I0 là dòng không tải của động cơ, Un là điện áp dây định mức của động cơ.

9.5 Phân phối tối ưu dung lượng bù.

Mạng hình tia xét có n nhánh và tổng dung lượng bù Qb, cần phân bổ dung lượng bù trên các nhánh để giảm thiểu tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng Mục tiêu là đạt được hiệu quả bù lớn nhất cho hệ thống.

Mạng phân nhánh thực chất là nhiều mạng hình tia ghép với ghép.