đồ án thiết kế cung cấp điện cho công ty may (3)

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em muốn nói là bày tỏ lòng biết ơn chân thành của em tới các thầy cô giáo đã giảng dạy và dẫn dắt em trong suốt những năm vừa qua Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th S Nguyễn Thị Duyên đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập và thực hiện đề tài của mình Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện – Khoa Cơ Điện, đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua Hà Nội, ngày 26 tháng 12.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY MAY BÌNH THÀNH

Khái niệm về cung cấp điện

Hiện nay, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, nâng cao đời sống nhân dân một cách nhanh chóng Trong bối cảnh này, ngành công nghiệp điện đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng đất nước, cung cấp nguồn năng lượng chủ yếu cho các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt Ngành điện không chỉ góp phần tạo ra của cải vật chất mà còn nâng cao chất lượng đời sống tinh thần của con người.

Khi xây dựng thành phố, khu vực kinh tế hay nhà máy, việc thiết kế hệ thống cung cấp điện năng là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt Trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhiệm vụ này trở nên khó khăn và là ưu tiên hàng đầu của kỹ sư ngành điện công nghiệp Kỹ sư cần có kiến thức vững về điện để đảm bảo hệ thống đáp ứng yêu cầu kỹ thuật với độ tin cậy cao, hoạt động ổn định, an toàn và hiệu quả kinh tế tối ưu.

* Đối tượng cung cấp điện.

Trong nền kinh tế và đời sống xã hội, mức độ tin cậy đối với hộ tiêu thụ được phân chia thành ba loại khác nhau, tùy thuộc vào tầm quan trọng của chúng.

Hộ tiêu thụ loại 1 là những đơn vị mà việc ngừng cung cấp điện có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho con người, gây thiệt hại kinh tế lớn và ảnh hưởng tiêu cực đến chính trị Do đó, việc cung cấp điện cho các hộ này cần đảm bảo độ tin cậy cao nhất.

Hộ tiêu thụ loại 2 là những hộ mà việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến sản xuất hàng loạt sản phẩm, gây thiệt hại kinh tế Để đảm bảo cung cấp điện cho hộ loại này, có thể áp dụng phương án sử dụng nguồn dự phòng hoặc không, cho phép cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay.

Hộ tiêu thụ loại 3 bao gồm tất cả các hộ ngoài loại 1 và 2, cho phép độ tin cậy thấp hơn Để cung cấp điện cho các hộ này, có thể sử dụng một nguồn điện hoặc đường dây một lộ.

Trong đồ án mạng cung cấp điện này, việc cung cấp điện được phân loại thành hộ loại 2, tức là chúng ta áp dụng phương án có hoặc không có nguồn dự phòng.

* Những yêu cầu đối với một đồ án thiết kế cung cấp điện :

Trong qua trình thiết kế ta phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao

- Vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành hàng năm thấp.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

- Đảm bảo chất lượng điện cung cấp ổn định.

Bên cạnh các yêu cầu tối thiểu trên thì chúng ta còn thiết kế sao cho hệ thống đơn giản dễ vận hành, dễ sử dụng.

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Khái niệm

Trong thiết kế cung cấp điện cho công trình, việc đầu tiên là xác định phụ tải điện và nhu cầu điện năng Để làm điều này, ngoài việc dựa vào các phụ tải thực tế, cần xem xét sự phát triển phụ tải điện trong tương lai Do đó, xác định phụ tải điện và nhu cầu điện là một bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn và dài hạn.

Trong phạm vi của đồ án này là chỉ trình bày các phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn

Tính toán phụ tải điện cho công trình và dự đoán sự phát triển phụ tải trong tương lai là rất quan trọng để tối ưu hóa việc lựa chọn thiết bị điện như máy biến áp, dây dẫn, và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ.

Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố :

- Công suất và số lượng của các thiết bị điện

- Chế độ vận hành của các thiết bị điện

- Qui trình công nghệ sản xuất

Việc xác định phụ tải tính toán là rất quan trọng và khó khăn, vì nếu phụ tải tính toán thấp hơn thực tế, sẽ giảm tuổi thọ thiết bị và có nguy cơ cháy nổ Ngược lại, nếu phụ tải tính toán quá cao so với thực tế, thiết bị sẽ bị thừa và gây lãng phí.

Việc xác định phụ tải tính toán cho các công trình đòi hỏi người thiết kế phải xem xét và dự đoán kỹ lưỡng mọi khía cạnh để tìm ra phương án tối ưu Tuy nhiên, do phụ tải điện chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, trong thực tế thiết kế, chúng ta chỉ có thể tính toán gần đúng trong giới hạn sai số cho phép.

Các đại lượng cơ bản

2.2.1 Công suất định mức :P dm

P dm của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất được ghi trên nhãn máy hoặc trong lý lịch của thiết bị Đối với động cơ, P dm chính là công suất cơ trên trục cơ.

P d cũng chính là công suất đầu vào của động cơ

 (2-1) Với  dc Hiệu suất định mức của động cơ

Với  dc = 0.8  0 95 khá cao , nếu để tính toán đơn giản ta có thể lấy P d  P dm

Phụ tải giới hạn dưới là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định, đại diện cho mức trung bình của các nhóm hộ tiêu thụ điện năng Việc xác định phụ tải này giúp đánh giá chính xác nhu cầu sử dụng điện của các hộ gia đình.

Phụ tải trung bình trong một khoảng thời gian t nào đó được xác định bởi biểu thức :

Trong đó : - là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát,kW, kVAr. t: thời gian khảo sát ,h

Phụ tải trung bình tính toán theo dòng điện :

U dm : Điện áp dây định mức của mạng điện

2.2.4 Phụ tải cực đại: P max

Phụ tải cực đại được chia thành 2 nhóm :

 Phụ tải cực đại lâu dài C tức là phụ tải trung bình đạt giá trị lớn nhất trong khoảng thời gian 5, 10, 30 hay 60 phút

 Phụ tải cực đại tức thời , còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn ( xét trong 12giây )

2.2.5 Phụ tải tính toán: P tt

Tải tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép là phụ tải không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện Điều này tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt năng nhiều nhất.

Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện trong mọi trạng thái vận hành, việc lựa chọn thiết bị theo phụ tải tính toán là rất quan trọng.

2.2.6 Hệ số sử dụng : K sd

Hệ số công suất là tỷ lệ giữa công suất tác dụng trung bình và công suất định mức trong một chu kỳ xem xét cụ thể.

Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị trong khoảng thời gian xem xét

2.2.7 Hệ số đóng điện : K dong

Là tỉ số giữa thời gian đóng điện với thời gian xem xét :

K ck kt lv ck dong dong t t t t t 

(2-6) Thời gian đóng điện ( t dong ) là tổng thời gian làm việc ( t lv ) với thời gian chạy không tải ( t kt )

2.2.8 Hệ số phụ tải : K pt

Hệ số mang tải, hay còn gọi là hệ số công suất, là tỉ số giữa công suất thực tế tiêu thụ (phụ tải trung bình trong thời gian đóng điện) và công suất định mức.

Ta thường xét hệ số phụ tải trong chu kỳ xem xét t ck

K dong sd dong ck dm tb dm tbdong dm thucte pt K

2.2.9 Hệ số cực đại : K max  1

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xem xét

Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất

2.2.10 Hệ số nhu cầu : K nc  1

Là tỉ số giữa công suất tính toán với công suất định mức

K dm tb sd tb tt dm tt nc K K

2.2.11 Hệ số đòng thời : K dt

Tỉ số này thể hiện mối quan hệ giữa công suất tác dụng tối đa tại điểm khảo sát của hệ thống cung cấp điện và tổng công suất tác dụng tối đa của các nhóm thiết bị điện hoặc các phân xưởng riêng biệt.

N : số nhóm thiết bị hay phân xưởng

2.2.12 Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả : n hq

Ta có thể xác định n hq một cách tương đối chính xác như sau :

Trong đó : n: số thiết bị trong một nhóm

 Tuy nhiên vẩn có phương pháp khác để xác định n hq với phạm vi sai số cho phép  10 % n n n 1

Trong một nhóm thiết bị, số lượng thiết bị n1 phải có công suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm n.

Từ n * và P * ta tra bảng hoặc đường cong cho trước để tìm n hq

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Tùy thuộc vào điều kiện phụ tải của công trình, việc lựa chọn và áp dụng phương pháp tính toán hợp lý là rất quan trọng Để đơn giản hóa quá trình tính toán, các phương pháp dưới đây chỉ cung cấp kết quả gần đúng Đầu tiên, cần xác định phụ tải tính toán dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Phương pháp này được áp dụng khi thiết kế nhà xưởng của xí nghiệp đã hoàn thiện, tuy nhiên vẫn chưa có thiết kế chi tiết cho các thiết bị máy móc trên mặt bằng của phân xưởng.

Phụ tải tính toán được xác định theo công thức

K nc : Hệ số nhu cầu ,được tra từ sổ tay kỹ thuật tg  : Được rút ra từ hệ số côngsuất cos 

( được tra từ sổ tay kỹ thuật )

Công suất tác dụng (P tt), công suất phản kháng (Q tt) và công suất biểu kiến (S tt) là các chỉ số quan trọng trong tính toán điện năng Mặc dù phương pháp tính toán này đơn giản, nhưng độ chính xác không cao, do đó cần xác định tính ổn định của thiết bị trong các chế độ vận hành trước khi áp dụng Bên cạnh đó, việc xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích cũng rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

P o (W /m 2 ): suất phụ tải trên 1 m 2 diện tích sản xuất

F (m²) là diện tích sản xuất, được tính bằng phương pháp gần đúng, chỉ áp dụng cho các phân xưởng có mật độ phụ tải phân bố đều Để xác định phụ tải tính toán, cần dựa vào công suất tiêu hao điện năng cho mỗi đơn vị sản phẩm.

N : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm

W o (kWh): suất tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm

T max là khoảng thời gian sử dụng công suất lớn nhất d Phương pháp xác định phụ tải tính toán dựa trên hệ số cực đại (K max) và công suất tác dụng trung bình (P tb) cho phép tính toán chính xác hơn so với các phương pháp khác, vì đã xem xét những yếu tố quan trọng.

 Sự chênh lệch về công suất của các thiết bị

 Chế độ vận hành của các thiết bị

Số liệu đầu tiên cần xác định là công suất tính toán của từng thiết bị và từng nhóm thiết bị

(2-28) Trong đó : n là số thiết bị của một nhóm tg ứng với cos của một nhóm thiết bị được xác định bởi công thức :

(2-29) Với Cos i : hệ số công suất của thiết bị thứ I

K sd : Hệ số sử dụng của nhóm và tính bởi công thức :

Hệ số cực đại K max được xác định từ sổ tay kỹ thuật dựa trên đại lượng K sd và n hq Trong trường hợp tất cả thiết bị tiêu thụ điện trong nhóm có cùng công suất định mức, ta có n hq = n.

Nếu các thiết bị của nhóm có công suất định mức khác nhau thì n hq n e Phụ tải đỉnh nhọn

Dòng đỉnh nhọn của một thiết bị : I dn  I kd

Dòng đỉnh nhọn của một nhóm thiết bị :

I dn  I tt  ( K mm K sd ) I dm max

I dn : Dòng điện đỉnh nhọn

I kd : Dòng khởi động của thiết bị

I dm max : Dòng định mức cực đại của thiết bị

K sd : Hệ số sử dụng của thiết bị có dòng định mức lớn nhất trong nhóm

K mm : Hệ số mở máy ( Đối với động cơ dây quấn K mm   5 7 )và

K max max dm kd mm I

I dn  I tt  I kd max  K I sd dm max

2.3.2 Các phương pháp tính toán phụ tải chiếu sáng

Trong bất kỳ nhà máy, xí nghiệp sản xuất nào, nhiều chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo

Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cần đảm bảo yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng cho thị giác Bên cạnh đó, cần chú ý đến màu sắc ánh sáng và cách bố trí chiếu sáng để vừa đạt tiêu chí kinh tế, kỹ thuật, vừa đảm bảo tính thẩm mỹ.

Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cũng phải đảm bảo những yêu cầu cơ bản sau : + Không loà mắt do tác dụng của cường độ ánh sáng mạnh

+ Không loá do phản xạ trực tiếp từ một số thiết bị thao tác

+ Không có bóng tối, phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng

Để đảm bảo mắt không bị mỏi, độ rọi yêu cầu phải đồng đều, tránh tình trạng điều tiết quá mức Hơn nữa, ánh sáng cần phải giống ánh sáng ban ngày để giúp thị giác đánh giá chính xác hơn.

Trong tính toán chiếu sáng công nghiệp, một trong những phương pháp phổ biến là phương pháp công suất riêng Đây là một cách tương đối đơn giản để xác định công suất của hệ thống chiếu sáng, đặc biệt khi tất cả các bộ đèn được phân bố đều trong phân xưởng.

P cs (w): Công suất chiếu sáng

P o ( / w m 2 ) : Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

Diện tích được chiếu sáng F(m²) được xác định thông qua phương pháp hệ số sử dụng Phương pháp này áp dụng công thức tính quang thông tổng của tất cả các bộ đèn, trong đó tổng quang thông được tính bằng công thức: U = S / (i * d * tc).

E tc : Độ rọi tiêu chuẩn bề mặt làm việc i d 

 , : hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn i d U

U , : hệ số có ích của bộ đèn theo công suất trực tiếp và gián tiếp

S : diện tích bề mặt làm việc ( m 2 ) d : Hệ số bù

Với bộ đèn đã chọn, nhà thiết kế trực tiếp cho hệ số sử dụng :

(2-36) Khi đó thì số bộ đèn N bden được tính :

P bden : Công suất của bộ đèn c Phương pháp điểm

Phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng và khi tính không cần đến hệ số phản xạ

2.3.3 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

Sau khi xác định phụ tải tính toán động lực và phụ tải tính toán chiếu sáng ta sẽ xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng :

Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng : n

Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng :

(2-40) Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng:

Trong đó : n : nhóm thiết bị

P ttdli : Công suất tác dụng tính toán động lực nhóm thứ i

Q ttdli : Công suất phản kháng tính toán động lực nhóm thứ i

P ttcs : Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng

Q ttcs : Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng

K dt : Hệ số đồng thời

2.3.4 Phụ tải tính toán của nhà máy Được tính toán trên cơ sở đã xác định được tất cả các phụ tải tính toán của các phân xưởng :

Công suất tác dụng tính toán của nhà máy :

1 (2-42) Công suất phản kháng tính toán của nhà máy :

1 (2-43) Công suất biểu kiến tính toán của nhà máy :

(2-43) Với : n : Số phân xưởng trong nhà máy.

CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Nguyên tắc chọn máy biến áp

3.1.1 Cơ sở lý thuyết Đưa ra những phương án về trạm biến áp và nguồn cung cấp cho nhà máy.

Từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất về phương diện kỹ thuật về kinh tế để cung cấp điện cho nhà máy.

Vị trí, số lượng và chế độ làm việc của của máy biến áp

* Vị trí: Việc chọn vị trí lắp đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- An toàn và phải liên tục cung cấp điện.

- Thao tác vận hành và sửa chữa dễ dàng.

- Phòng việc cháy nổ, bụi bẩn, khi ăn mòn.

- Chi phí đầu tư nhỏ.

Trạm biến áp được phân loại thành hai loại dựa trên vị trí lắp đặt: trạm trong nhà và trạm ngoài trời Để thuận tiện cho việc lắp đặt, sửa chữa và vận hành, việc lựa chọn trạm biến áp ngoài trời là sự lựa chọn hợp lý.

* Số lượng máy biến áp. Đối với trạm biến áp có một đường dây dẫn đến thì nên đặt một máy biến áp ba pha.

Nên đặt hai máy khi: Có hai đường dây đến.

* Các chế độ làm việc của MBA

Máy biến áp hoạt động hiệu quả khi nhiệt độ cuộn dây không vượt quá giới hạn cho phép Do đó, chế độ làm việc của máy biến áp được chia thành hai loại, trong đó chế độ làm việc non tải là khi máy biến áp hoạt động với công suất tải luôn nhỏ hơn công suất định mức.

Chế độ làm việc bình thường: Là chế độ mà MBA làm việc với công suất tải bé hơn hoặc bằng công suất định mức của máy biến áp

Quá tải sự cố là chế độ cho phép máy biến áp (MBA) hoạt động an toàn trong tình huống xảy ra sự cố, đặc biệt khi hai MBA vận hành song song và một trong số đó gặp sự cố Chế độ này đảm bảo cung cấp điện 100% cho nhà máy trong thời gian sự cố, cho phép MBA hoạt động quá tải trong tối đa 5 ngày, với thời gian mỗi ngày không vượt quá 6 giờ, đảm bảo công suất quá tải cho phép.

Với SđmB : công suất định mức của máy biến áp

Quá tải thường xuyên là tình trạng xảy ra hàng ngày, yêu cầu kiểm soát nhiệt độ phát nóng của máy biến áp trong giới hạn cho phép Để đánh giá loại quá tải này, cần xem xét số giờ quá tải và số giờ máy biến áp hoạt động không tải trong một ngày, đồng thời tham khảo đồ thị phụ tải cụ thể.

Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, công ty sẽ lắp đặt máy biến áp phù hợp với địa hình và vị trí của công ty, đồng thời loại trừ việc xác định theo tâm phụ tải do đường dây đến 22kV.

Với quy mô sản xuất và diện tích mặt bằng hiện tại, khả năng mở rộng thiết bị tại nhà máy là hạn chế Vì vậy, chúng ta chỉ có thể xác định công suất tính toán mà không thể lập đồ thị phụ tải cụ thể cho nhà máy, dẫn đến việc không lựa chọn máy biến áp dựa trên điều kiện quá tải thường xuyên.

Do vậy chọn dung lượng máy biến áp làm việc theo chế độ bình thường Vì thế chọn máy biến áp biến áp theo điều kiện như sau.

Với trạm một máy :SdmBStt (3.1)

Với trạm hai máy :SdmB (3.2)

+SdmB-công suất định mức máy biến áp ,nhà chế tạo cho

+ Stt-công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải cần tính toán

Trong bài với trường hợp một máy ta có

Vậy ta chọn máy biến áp :

Công suất định mức của máy biến áp : SđmMBA c0(kVA)

Trạm biến áp sẽ lắp đặt máy biến áp ba pha hai cuộn dây với công suất 630 kVA, sử dụng tổ nối Y/Y0 Máy biến áp này được thiết kế và chế tạo bởi công ty ABB.

Bảng 3.1.thông số kỹ thuật của MBA

Tổn hao (W) Dòng không tải Io(%) Điện áp ngắn mạch Un(%)

(thông số máy biến áp do ABB chế tạo) kWHh kVArh

Tủ điện tổng ÐDK 22KV

Hình 3.1 Sơ đồ nối điện của trạm biến áp.

TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

Các phương pháp chọn cáp và dây dẫn

Dây dẫn và dây cáp đóng vai trò quan trọng trong mạng điện Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn và dây cáp phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật và các chỉ tiêu kinh tế không chỉ đảm bảo chất lượng mạng điện mà còn giúp giảm chi phí truyền tải điện năng, mang lại lợi ích cho các ngành kinh tế quốc dân.

Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể mà ta xác định cách đi dây : Hở, chôn dưới đất, âm trong tường, trên thang cáp…

4.1.1 Chọn cáp và dây dẫn theo theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt

Lựa chọn theo mật độ dòng điện trong kinh tế là phương pháp phổ biến được áp dụng để xác định các đường dây cao áp cung cấp điện cho các xí nghiệp, đặc biệt là khi các đường dây này có chiều dài ngắn.

Fkt (mm 2 ) : Tiết diện dây dẫn đựơc chọn theo điều kiện kinh tế

Jkt (A/mm 2 ): Mật độ dòng điện kinh tế ( có thể tra từ các sổ tay kỹ thuật ).

Imax (A) : Dòng điện cực đại của thiết bị điện Đối với nhóm thiết bị : I max  I tt v (4.2)

Khi cần thiết có thể kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp và phát nóng

4.1.2 Lựa chọn dây dẫn theo hao tổn điện áp cho phép CP

Để lựa chọn tiết diện dây dẫn, cần căn cứ vào tổn thất điện áp cho phép Nếu tiết diện dây dẫn quá nhỏ, điện trở sẽ tăng, dẫn đến tổn thất điện áp lớn Do đó, cần tăng tiết diện dây dẫn nhằm giảm thiểu tổn thất điện áp (ΔU) và đảm bảo rằng tổn thất điện áp không vượt quá mức cho phép.

U dm (kV ) : Điện áp định mức của mạng điện.

P i , Q i : Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên phân đoạn thứ i

R i , X i ,: Điện trở và điện kháng của đường dây của phân đoạn thứ i. n : Số phân đoạn

Nếu toàn bộ đường dây cùng một tiết diện : dm n i i i dm n i i i

R0, x0: điện trở và điện kháng trên 1 km đường dây.

Li : Chiều dài đườngd ây của phân loại thứ I

Dây dẫn trong mạng lưới điện hạ thế được lựa chọn dựa trên khả năng phát nóng kết hợp với thiết bị bảo vệ, và sau đó sẽ được kiểm tra theo các điều kiện tổn thất điện áp.

4.1.3 Chọn tiết diện theo điều kiện đốt nóng

Khi dòng điện chạy qua dây dẫn và cáp, chúng sẽ nóng lên, và nếu nhiệt độ quá cao, có thể dẫn đến hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ của chúng Điều này cũng làm giảm độ bền cơ học của kim loại dẫn điện Vì vậy, các nhà chế tạo đã quy định nhiệt độ cho phép cho từng loại dây dẫn và cáp.

Tiết diện dây dẫn và dây cáp chọn theo điều kiện phát nóng phải thỏa mãn điều kiện sau :

I lv max (A) : Dòng điện làm việc lớn nhất trên dây dẫn Đối với một thiết bị : I lv max  I dm Đối với một nhóm thiết bị : I lv max  I ttn hom

I cp (A) : Dòng điện cho phép của dây dẫn đựơc chọn

Hệ số hiệu chỉnh K là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của cáp chôn trong đất K4 phản ánh ảnh hưởng của cách đặt cáp, trong khi K5 thể hiện tác động của số mạch đặt kề nhau K6 liên quan đến ảnh hưởng của loại đất chôn cáp, và K7 cho thấy tác động của nhiệt độ đến hiệu suất của cáp.

(tra trong tiêu chuẩn IEC)

-K : Hệ số hiệu chỉnh không chôn trong đất

K 1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

K 2 : Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau ( hoặc trong cùng một rãnh…)

K 3 : Hệ số hiệu chỉnh theo kiểu lắp đặt ( thông thường ta chọn K 3 = 1 )

Ta có thể tra được K1, K2 từ các sổ tay kỹ thuật

Tính chọn tiết diện dây dẫn cao áp

Việc tính toán phụ tải là cần thiết để xác định tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ theo quy định ngành điện Do khoảng cách từ đường dây 22 kV đến máy biến áp tương đối ngắn và thời gian sử dụng công suất lớn, dây dẫn được chọn dựa trên mật độ dòng kinh tế Jkt Theo bảng tra cứu với dây dẫn AC và Tmax = 4500 h, giá trị Jkt được xác định là 1,1 (A/mm²) Trong mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn được lựa chọn dựa trên mật độ kinh tế của dòng điện, tức là max(2) kt kt.

(4.6) Dòng điện làm việc cực đại chạy trong dây: max (A)

(4.7) Trong đó: n : số mạch đường dây

U dm : điện áp định mức mạng điện (kV)

S ttnm : lấy theo phụ tải dự báo

Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn: max

 J   Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn 35( mm 2 ), dây AC-35, dây AC-35 có xo = 0,403 Ω⁄km, ro = 0,85Ω⁄km.

Xác định tổn thất điện áp thực tế: max

 Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Tính chọn tiết diện dây dẫn hạ áp

4.3.1 Đường dây từ MBA nhà máy đến tủ phân phối chung

Do cáp được chôn ngầm dưới đất nên theo [5] ta có dòng hiệu chỉnh.

Trong bài viết này, công thức tính cp được xác định là cp = Ilvmax / (k4 * k5 * k6 * k7) Các hệ số được sử dụng bao gồm: k4 = 0,8 (trong trường hợp đặt trong hầm cáp), k5 = 0,7 (cho hệ thống có 3 mạch kề nhau), k6 = 1,05 (khi đặt tại khu đất ẩm), và k7 = 0,89 (với nhiệt độ trong đất là 30°C và cách điện bằng PVC).

Chọn cáp theo điều kiện Icp ≥

Vậy chọn cáp đồng 1 lỏi cách điện bằng PVC do Lens chế tạo

Dòng cho phép Icp = 825 (A) Điện trở suất r 0  0.047 0 (  / k m )

Dòng cho phép dây dẫn 3 pha là I cp 3*825 2475(A)

4.3.2 Đường dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối I

Icp= Ilvmax / k4 * k5 * k6 * k7 k4 = 0,8 ( trường hợp đặt trong hầm cáp ) k5 = 0,7 ( hệ thống gồm có 3 mạch kề nhau ) k6 = 1,05 (đặt trong khu đất ẩm ) k7 = 0,89 ( nhiệt độ trong đất là 30 0 C cách điện là PVC )

Chọn cáp theo điều kiện Icp ≥

Vậy chọn cáp đồng 1 lõi cách điện bằng PVC do Lens chế tạo

Dòng cho phép Icp = 328 (A) Điện trở suất r 0  0.193 (  / k m )

Dòng cho phép dây dẫn 3 pha là

4.3.3 Đường dây từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối II

Icp= Ilvmax / k4 * k5 * k6 * k7 k4 = 0,8 trường hợp đặt trong hầm cáp ) k5 = 0,7 ( hệ thống gồm có 3 mạch kề nhau ) k6 = 1,05 (đặt trong khu đất ẩm ) k7 = 0,89 ( nhiệt độ trong đất là 30 0 C cách điện là PVC )

Chọn cáp theo điều kiện Icp ≥ I , cp

Vậy chọn cáp đồng 1 lõi cách điện bằng PVC do Lens chế tạo

Dòng cho phép dây dẫn 3 pha là

4.3.4 Đường dây từ tủ phân phối I đến tủ động lực I.1

= Ilvmax / k4 * k5 * k6 * k7 k4 = 0,8 ( hệ thống đặt trong hầm cáp ) k5 = 1 ( trường hợp có 1 cáp đi trong 1 ống ) k6 = 1,05 ( vị trí khu đất ẩm ) k7 = 0,89 ( nhiệt độ trong đất là 30 0 C cách điện là PVC )

Chọn cáp theo điều kiện Icp ≥ I , cp

Vậy chọn cáp đồng 4 lỏi cách điện bằng PVC do Lens chế tạo

Tương tự với các đường dây từ tủ phân phối I đến các tủ động lực (kết quả ghi trong bảng)

Tương tự với các đường dây từ tủ phân phối II đến các tủ động lực (kết quả ghi trong bảng)

4.3.5 Đường dây từ các tủ động lực đến các thiệt bị trong từng phân xưởng

- Đường dây từ TĐLII.7 đến máy thêu 14 đầu (1) :

K1 = 0,94 ( với nhiệt độ môi trường là 30 0 C )

K2 = 0,75 (số sợi cáp trong 1 rãnh là 6)

Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau :

- Đường dây từ TĐLII.7 đến máy thêu 8đầu (2) :

K1 = 0.94 ( với nhiệt độ môi trường là 30 0 C )

- Đường dây từ TĐLII.7 đến máy thêu 8đầu (2) :

- Đường dây từ TĐLII.7 đến máy nén khí (3)

- Đường dây từ TĐLII.8 đến máy thêu 14 đầu (5) và máy sang chỉ (6) :

- Đường dây từ TĐLII.8 đến máy lạnh (7) :

* Tính toán tương tự cho các phân xưởng : Giặt, ũi , cắt , may ta có bảng sau :

Bảng4.1: Chọn dây dẫn mạng điện chính

Bảng 4.2: chọn dây dẫn cho phân xưởng cắt.

Tên đường dây Chiều dài

Tiết diện dây PE (mm 2 )

Bảng 4.3: Chọn dây dẫn cho phân xưởng giặt

Bảng 4.4: Chọn dây dẫn cho phân xưởng may

Bảng 4.5: Chọn dây dẫn cho phân xưởng thêu.

Bảng 4.6: Chọn dây dẫn cho phân xưởng ủi

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Đặt vấn đề

Việc sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp không chỉ có ý nghĩa quan trọng đối với nền kinh tế mà còn vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện năng sản xuất ra Hệ số công suất cos là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính hợp lý trong việc sử dụng điện Nâng cao hệ số công suất cos là một chiến lược lâu dài nhằm tối ưu hóa hiệu quả của quá trình sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng.

Hầu hết các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất tác dụng P chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị điện, trong khi công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, không sinh ra công Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát và hộ tiêu thụ là một quá trình dao động, trong đó Q bằng không trong một nửa chu kỳ của dòng điện, không tiêu tốn năng lượng từ động cơ quay máy phát điện Công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng không nhất thiết phải lấy từ nguồn, do đó để giảm thiểu lượng Q truyền tải trên đường dây, người ta lắp đặt các thiết bị sinh ra Q như tụ điện và máy bù đồng bộ gần các hộ tiêu thụ Việc bù công suất phản kháng giúp giảm góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp, từ đó nâng cao hệ số cos của mạng Mối quan hệ giữa P, Q và cos được thể hiện rõ trong quá trình này.

Khi lượng P thay đổi, nhờ công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm, kết quả là hệ số cos tăng lên

Hệ số cos được nâng cao lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:

- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạch điện

- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

- Tăng khả năng phát của máy phát điện, giảm được chi phí kim loại màu,góp phần ổn định điện áp.

nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên

Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên là việc tìm kiếm các biện pháp giúp hộ tiêu thụ điện giảm thiểu công suất phản kháng tiêu thụ Các biện pháp này bao gồm hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của động cơ, và thay thế động cơ thường xuyên làm việc không tải bằng các động cơ có công suất phù hợp hơn Việc nâng cao hệ số cos tự nhiên mang lại hiệu quả lâu dài mà không cần đầu tư thêm thiết bị bù, giúp tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa hiệu suất sử dụng điện.

Nâng cao hệ số cosbằng biện pháp bù công suất phản kháng

+Nâng cao hệ số cos bằng biện pháp bù công suất phản kháng.

Đặt các thiết bị bù gần các hộ tiêu thụ điện giúp nâng cao công suất phản kháng theo yêu cầu, từ đó giảm lượng công suất phản kháng (Q) cần truyền tải trên đường dây Điều này không chỉ cải thiện hệ số cos của mạng mà còn giảm bớt áp lực cho hệ thống điện Phương pháp bù này không làm giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, mà chỉ giảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải.

5.3.1 Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích Ở bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ lên lắp giáp vận hành và bảo quản dễ dàng Tụ điện chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tùy theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc Tuy nhiên, tụ điện cũng có một số nhược điểm nhất định Trong thực tế các nhà máy xí nghiệp có công suất không thực sự lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhầm mục đích nâng cao hệ số cos

Vị trí lắp đặt các thiết bị bù điện có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả bù Các bộ tụ điện có thể được bố trí tại tủ phân phối chính, tủ phân phối j, tủ động lực hoặc gần các phụ tải lớn Để xác định chính xác vị trí và dung lượng của các thiết bị bù, cần thực hiện tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án Theo kinh nghiệm thực tế, đối với các nhà máy có công suất và dung lượng bù không lớn, nên phân bổ dung lượng bù tại thanh cái hạ áp của TBA phân xưởng để giảm vốn đầu tư và thuận lợi cho vận hành.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Cơ sở lý thuyết

Ngắn mạch trong hệ thống điện xảy ra khi các dây dẫn pha chập nhau, chạm đất hoặc chập với dây trung tính, dẫn đến sự giảm tổng trở của hệ thống Hiện tượng này làm tăng đáng kể dòng điện, được gọi là dòng ngắn mạch Ngắn mạch là một trong những sự cố nghiêm trọng nhất trong hệ thống điện.

6.1.2 Các dạng sự cố ngắn mạch

+Ngắn mạch 3 pha tức là 3 pha chập nhau, ký hiệu N (3)

+Ngắn mạch 2 pha tức là hai pha chập nhau, ký hiệu N (2)

+Ngắn mạch một pha tức là một pha chạm đất hoặc chập với đây trung tính, ký hiệu N (1)

+Ngắn mạch hai pha chạm đất tức là hai pha chạm đất hoặc chạm đây trung tính, ký hiệu N (1.1)

Hai dạng cuối chỉ xuất hiện trong mạng điện có trung tính nối đất hoặc có dây trung tính Trong các trường hợp ngắn mạch, chỉ có ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch đối xứng, vì các thông số sơ đồ vẫn giữ tính đối xứng khi xảy ra sự cố Các dạng sơ đồ ngắn mạch còn lại đều không đối xứng Ngắn mạch 3 pha được coi là đơn giản nhất do tính đối xứng của nó.

Tính toán các dạng ngắn mạch khác đều dựa trên cơ sở đưa ra những cách tính quy về ngắn mạch 3 pha.

6.1.3 Mục đích của tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch là sự cố nguy hiểm nhất trong hệ thống điện, khi xảy ra, điện áp giảm mạnh và dòng điện có thể tăng cao gấp nhiều lần so với bình thường Hiện tượng này gây ra hiệu ứng nhiệt và lực điện động lớn, đặc biệt khi điểm ngắn mạch gần nguồn cung cấp, tác hại càng nghiêm trọng, có thể dẫn đến cháy nổ thiết bị và nguy hiểm trong quá trình vận hành Nếu ngắn mạch xảy ra gần nguồn điện, hệ thống điện có thể bị rối loạn nghiêm trọng.

Tính toán ngắn mạch là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện, giúp lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ role và xác định phương thức vận hành Các số liệu về tình trạng ngắn mạch cung cấp cơ sở cần thiết để giải quyết nhiều vấn đề liên quan.

Phương pháp tính toán ngắn mạch

6.2.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp của xí nghiệp

Tính toán ngắn mạch là một quá trình phức tạp, nhưng trong các hệ thống cung cấp điện trung áp và hạ áp, thường có công suất nhỏ và cách xa nguồn, chúng ta có thể áp dụng những phương pháp đơn giản để tính toán dòng điện ngắn mạch.

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia, chúng ta có thể ước lượng điện kháng của hệ thống này thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn, giả định rằng hệ thống có công suất vô cùng lớn.

Hình 6.1: Sơ đồ tính toán ngắn mạch trạm biến áp

Sơ đồ nguyên lý (a) bao gồm các thành phần như TBA TG - trạm biến áp trung gian, TBA - trạm biến áp xí nghiệp, và DD - dây dẫn cung cấp điện Trong khi đó, sơ đồ thay thế (b) thể hiện HT - hệ thống điện quốc gia, Xht - điện kháng của hệ thống, Rdd - điện trở của đường dây, và Xdd - điện trở kháng của đường dây Việc tính toán điện kháng hệ thống là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

Utb – điện áp trung bình đường dây: Utb = 1,05 Uđml.Đ (kV) (6.2)

ScMC = Scắt = UđmMC Icđm (kVA) (6.3) Điện trở kháng của đường dây

Xdd = x0.l (Ω) Trong đó: r0, x0 – là điện trở và điện kháng trên 1km dây dẫn, (Ω/km) l – chiều dài đường dây (km)

Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định , nên có thể viết:

ZN - Tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch, (Ω)

Điện áp của đường dây được xác định bằng công thức U = ixk = 1,8 IN, với đơn vị là kV và kA Trị số IN và ixk đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra khả năng ổn định nhiệt và ổn định động của thiết bị điện trong trạng thái ngắn mạch.

 Tính ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh cái 22kV

Hình 6.2: Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Sơ đồ nguyên lý (a) và sơ đồ thay thế (b)

Máy cắt đầu đường dây trên không có các thông số sau:

Uđm= 24 kV, Iđm = 1250 A, Icđm = 25 kA.

Với lưới 22 kV thì Utb = 1,05 22 = 23,1 (kV)

Tính điện kháng hệ thống :

XHT = = = 0,513 (Ω) Điện trở và điện kháng của đường dây trên không AC35: ro = 0,85 (Ω/km), xo = 0,403(Ω/km)

Khoảng cách từ hệ thống đến trạm là: l = 2,5 km

Ta có: Điện trở đường dây :

Rd d = ro l = 0,85 2,5 = 2,125(Ω) Điện kháng đường dây:

Tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch tại N

ZN= 2,175 2  1,6 2 = 2,7(Ω) Trị số dòng ngắn mạch tại N

Z 23,1 3.2,7 = 4,9 (kA) Trị số dòng ngắn mạch xung kích tính theo công thức: ixk = kxk IN = 1,8 4,9 = 12,47 (kA) Tính công suất ngắn mạch:

6.2.3 Tính toán dòng ngắn mạch phía hạ áp

Phương pháp tính toán ngắn mạch trong mạng điện xí nghiệp chủ yếu tập trung vào lưới điện hạ thế Việc tính toán này là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện, giúp phát hiện và xử lý các sự cố ngắn mạch một cách kịp thời.

Hình 6.3 a:Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Hình 6.3 b: Sơ đồ đẳng trị

- Công thức tính ngắn mạch

Uđm : Điện áp định mức của mạng điện.

Z  : Tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch

Tổng trở tại điểm ngắn mạch được tính như sau :

RB, XB : Điện trở và điện kháng của MBA

 PN : Tổn thất công suất của MBA

UđmB : Điện áp định mức của MBA

SđmB(kW) : Công suất định mức của MBA

+ Điện trở của dây dẫn :Rdd = r0 * l

+ Điện kháng của dây dẫn :Xdd = x0 * l

+ Tổng trở của dây dẫn :Zdd = R dd 2 X dd 2

Chiều dài dây dẫn được ký hiệu là l (m), trong khi điện trở và điện kháng trên mỗi km được ký hiệu là r0 và x0 Giá trị của x0 thường do nhà chế tạo cung cấp, và nếu không có số liệu cụ thể, có thể sử dụng x0 = 0,07.

Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp, MBA được xem như một nguồn lớn, dẫn đến điện áp trên thanh cái cao áp của trạm thường cao hơn giá trị thực tế Việc duy trì điện áp ổn định trên thanh cái cao áp trong trường hợp ngắn mạch sau MBA là rất khó khăn Tuy nhiên, nếu dòng ngắn mạch tính toán đáp ứng yêu cầu về ổn định động và ổn định nhiệt, thiết bị vẫn có thể hoạt động hiệu quả trong thực tế Chúng ta chỉ cần kiểm tra ở tuyến cáp có sự cố nghiêm trọng nhất.

Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch :

N1 :điểm ngắn mạch tại TPPC

N2 :điểm ngắn mạch tại các tủ phân phối phụ

N3 :điểm ngắn mạch tại các TĐL

N4 :điểm ngắn mạch tại các thiết bị

RB, XB : Điện trở và điện kháng của MBA

Rd1, Xd1: Điện trở và điện kháng của dây dẫn từ MBA đến TPPC

Rd2, Xd2: Điện trở và điện kháng của dây dẫn từ TPPC đến TPPP

Rd3, Xd3: Điện trở và điện kháng của dây dẫn từ TPPP đến TĐL

Rd4, Xd4: Điện trở và điện kháng của dây dẫn từ TĐL đến các thiết bị

- Tính toán ngắn mạch cho phân xưởng thêu :

    Đường dây từ MBA đến tủ phân phối chính có :

RB XB Rdd1Xdd1 Rdd2Xdd2 Rdd3Xdd3 Rdd4Xdd4

+ Ngắn mạch tại TPPII (N 2 ) Đường dây từ TPPC đến TPPII có :

Z2 = Z1 +Zdd2 = 10,4 + 2,12= 12,5 ( m ) Dòng điện ngắn mạch :

+ Ngắn mạch tại TĐLII 7 (N 3II 7 ) Đường dây từ TPPII đến TĐLII 7 có :

26( ) dd II dd II dd II

Tổng trở tại điểm N3II.7 :

+ Ngắn mạch tại TĐL II.8 (N 3II 8 ) Đường dây từ TPPII đến TĐLII.8 có :

Z dd II 3 8  ( R dd II 2 3 8  X dd II 2 3 8 ) 40,3(  m  )

Tổng trở tại điểm N3II.8 :

Z3II.8 = Z2 +Zdd3II.8 = 12,5 + 40,3 = 52,8 ( m ) Dòng điện ngắn mạch :

+ Ngắn mạch tại máy thêu 14 đầu ((N 4II 7 (1) ) Đường dây từ TĐLII.7 đến may thêu 14 đầu (1) có :

4 7 ( 4 7 4 7) 78, 4( ) dd II dd II dd II

Tổng trở tại điểm N4II.7(1) :

(kA) Tương tự tính ngắn mạch với máy thêu 14 đầu (1) có chiều dài dây dẫn đến TĐLII.7 là L = 19 (m)

+ Ngắn mạch tại máy thêu 8 đầu (2) (N 4II 7 (2) ) Đường dây từ TĐLII 7 đến máy thêu 8 đầu (2)có :

18, 4( ) dd II dd II dd II

Tổng trở tại điểm N4II.7(2) :

*.Tính toán tương tự cho các thiết bị khác, ta được kết quả ghi trong bảng.

Bảng 6.1: Tính toán dòng ngắn mạch mạng điện chính

Bảng 6.2: tính toán dòng ngắn mạch cho phân xưởng cắt.

Máy soi vải (2) 20.8 17.4 0.71 24.51 4G4 4 53 4.61 1.65 1.22 37.6 Máy cắt vòng

Bảng 6.3: Tính toán dòng ngắn mạch cho phân xưởng giặt

Bảng 6.4: tính toán dòng ngắn mạch cho phân xưởng may

Bảng 6.5: tính toán dòng ngắn mạch cho phân xưởng thêu.

Máy nén khí (3) + Máy kiểm kim (4) 18 23.7 0.71 33.38028 4G4 4 53 4.61 1.82 37.63

Máy thêu 4 đầu (5) + Máy sang chỉ (6) 23.4 17.84 0.71 25.12676 4G4 4 53 4.61 1.39 37.63

Bảng 6.6: Tính toán dòng ngắn mạch cho phân xưởng ủi

LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP93

Lựa chọn các phần tử trong tủ phân phối

Tủ phân phối nhận nguồn điện từ máy biến áp, bao gồm aptomat tổng và các aptomat chính Bên cạnh các thiết bị điện lực, tủ còn được trang bị các thiết bị đo đếm và bảo vệ an toàn, giúp chống sét hiệu quả.

Khi chọn tủ động lực, cần lưu ý các yếu tố quan trọng như loại tủ, các aptomat, sơ đồ nối điện, thanh cái, và các thiết bị đo đếm để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

Các tủ động lực nhận điện từ tủ phân phối theo hình tia, với số lượng mạch nhánh có thể linh hoạt tùy thuộc vào số lượng động cơ được cấp điện Trong tủ động lực, có lắp đặt aptomat tổng và aptomat nhánh để đảm bảo an toàn và bảo vệ hệ thống.

Lựa chọn tủ hạ áp do SIEMENS chế tạo,tủ đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, vững cứng, đa chức năng, dễ tháo lắp, linh hoạt, gồm có:

+ Tủ phân phối trung tâm.

+ Tủ động lực đặt tại khu vực sản xuất để cấp điện cho các động cơ hoặc cấp điện cho các bảng điện sinh hoạt.

7.1.2 Lựa chọn aptomat Áp tomat là thiết bị cắt điện hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

Aptomat được ưa chuộng hơn cầu chì nhờ vào khả năng làm việc ổn định, tin cậy và an toàn Với tính năng đóng cắt đồng thời cả ba pha và khả năng tự động hóa cao, aptomat được sử dụng phổ biến trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như trong hệ thống điện sinh hoạt.

Aptomat tổng và aptomat nhánh đều được dùng các aptomat do hãng Merlin Gerin chế tạo.

Aptomat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmAT Uđm.LD = 0,38 kV

Dòng điện định mức: IđmAT = Ilv.max = Itt = (7.1)

Dòng cắt định mức: IcđmAT IN (kiểm tra trong phần tính toán ngắn mạch) Điều kiện để chọn CB như sau :

UđmCB : Điện áp định mức của CB

IđmCB : Dòng định mức của CB

Icắt CB : Dòng tác động của CB

CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP

Chọn Chống sét van

Chống sét van có nhiệm vụ bảo vệ trạm biến áp và trạm phân phối khỏi sét đánh từ đường dây trên không Thiết bị này được cấu tạo từ điện trở phi tuyến, với điện trở lớn khi không có điện áp sét, ngăn cản dòng điện đi qua Khi xảy ra hiện tượng sét, điện trở giảm xuống gần bằng không, cho phép dòng sét được dẫn xuống đất an toàn.

Trong tính toán thiết kế, việc chọn chống sét van chỉ cần căn cứ vào điện áp

Dùng loại chống sét van do SIEMENS chế tạo với thông số sau:tra [9]

Bảng 8.1: Thông số chống sét van

Loại Vật liệu U dm ( kV ) Dòngđiện phóng đm (kA)

Chọn cầu chì tự rơi

Cầu chì tự rơi do Siemens có các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng dưới đây Dựa vào hai điều kiện đã nêu, chúng ta lựa chọn cầu chì tự rơi với các thông số phù hợp.

Bảng 8.2:Chọn cầu chì tự rơi có thông số

Kiểu U dmm ax (kV) I dm (A) I c atNmin (A) I c atN (kA) Trọng lượng (kg)

Bảng 8.3 trình bày kết quả kiểm tra cầu chì tự rơi với điện áp định mức UđmCC = 24 kV lớn hơn hoặc bằng UđmLĐ = 22 kV Dòng điện định mức IđmCC = 25 A cũng lớn hơn hoặc bằng Icb = 16,5 A Ngoài ra, công suất cắt định mức Scđm = 22.25 MVA đáp ứng yêu cầu với S = 22.4,9 MVA.

Vậy cầu chì tự rơi thỏa mãn điều kiện

Chọn sứ cao áp

Các điều kiện chọn và kiểm tra: max

' dmsu dmmang dmsu lv cp tt tt

Ta chọn sứ với thông số tra [2]

Bảng 8.4: Sứ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo với thông số sau

Kiểu U dm ( kV ) F ph (kg) U p h đ k hô ( kV ) U ph đ uot ( kV ) Trọng lượng (kg)

Kiểm tra sứ cao áp

Lực cho phép lên đầu sứ: F cp  0, 6* F ph =0,6*200000(kg)

=4,37(kg) a: khoảng cách giữa các pha là 50 (cm) l: khoảng cách giữa các sứ của 1 pha (thường 60,70,80)cm, ta lấy l = 80 (cm)

Tromg đó: H là chiều cao từ nền đặt sứ đến trọng tâm tiết diện dây dẫn

H ' là chiều cao của sứ

Lực tính toán hiệu chỉnh F tt '  k F tt =1,17*4,37=5,11

=> sứ được chọn đạt yêu cầu

Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly

Có dòng cưỡng bức đi qua dao cách ly chính là dòng làm việc max hay là dòng điện tính toán của máy biến áp.

Chọn dao cách ly lưỡi dao quay trong mặt phẳng ngang loại 3DC do Siemens chế tạo: [9]

Bảng 8.5: Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC Loại DCL U đm (kV) I đm (A) I Nt (kA) I Nmax (kA)

Bảng 8.6: Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV UđmDCL = 24 (kV) ≥ UđmLĐ = 22 (kV)

Dòng điện định mức, A IđmDCL = 630 (A) ≥ Ilvmax = 16,5 (A)

Dòng điện ổn định động, kA Iđ.đm = 50 (kA) ≥ ixk = 12,47 (kA)

Dòng điện ổn định nhiệt, kA

Inh.đm = 20 (kA) ≥ qd nhdm

= 0,98 (kA) Vậy dao cách ly đã chọn thoả mãn

8.5 Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp

Ta chọn thanh dẫn theo độ bền cơ học và I lv max max

Ta chọn thanh đồng tròn có sơn để phân biệt pha

Bảng 8.7: Thông số thanh dẫn

Chủng loại Đường kính (mm) I cp ( ) A

8.6 Lựa chọn thanh dẫn 22 kV

+ Thanh dẫn cấp 22kV chọn thanh dẫn đồng cứng, đặt nằm ngang.

Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. k1.k2.Icp Icb k1 = 0,95 đối với thanh tiếp địa nằm ngang k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

Với nhiệt độ môi trường của Hà Nội là 35 0 C thì k2 = 0,88

+ Chọn Icp theo dòng điện tính toán của toàn nhà máy.

Icp = = 19.09 (A) Tra [4, tr.362].Vậy chọn thanh dẫn đồng tiết diện (25x3) có Icp = 340 (A) + Kiểm tra điều kiện ổn định động: cp tt

Trong đó: cp: ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn.

Vơi thanh dẫn làm bằng Cu lấy cp = 140 kG/cm 2 tt: ứng suất tính toán: tt = (kG/cm 2 ) M: mô men tính toán:

Ftt = 1,76.10^(-2) * (ixk)^2 * (kG), trong đó khoảng cách giữa các pha là 50 cm và khoảng cách giữa các sứ của một pha thường là 60, 70, hoặc 80 cm Chúng ta sẽ lấy l = 80 cm, với ixk là dòng điện xung kích của ngắn mạch 3 pha.

Ta có: ixk = ixk1 = 11,524 (kA)

Ftt = 1,76.10 -2 11,524 = 0,325 (kG) W: mô men chống uốn của các loại thanh dẫn, kGm

M = = 2,596 (kG.cm) Chọn thanh dẫn hình chữ nhật (25x4), đặt ngang

W = = = 0,41 (cm 3 ) Vậy ta có: tt = = = 6,33 (kG/cm 3 )

Ta thấy: cp tt = 14,477 (kG/cm 3 ), thanh cái đã chọn thỏa mãn điều kiện trên. + Kiểm tra ổn định nhiệt: F IN.

Với: = 5; IN = 4,527 (kA); tqđ = tbv + tmc = 0,2s

Vậy ta có: F = 25.3 = 75mm 2 6.4,527 = 12,147 mm 2

Bảng 8.8: Bảng kiểm tra dây dẫn Đại lượng kiểm tra Điều kiện

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép,A k1.k2.Icp = 340 Icb = 5,57

Khả năng ổn định động, kG/cm 3 cp = 140 tt = 4,327

Khả năng ổn định nhiệt, mm 2 F = 75 IN = 12,147

Vậy chọn thanh dẫn đồng cho thanh cái tủ phân phối tổng M 25x3 là thỏa mãn

CHƯƠNG IX: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

9.1.1 Cơ sở lí thuyết tính toán

- Xác định thông số của lưới điện như điên áp làm việc, hệ thống nối đất, dòng điện ngắn mạch, để xác định điện trở nối đất cho phép:

Xác định điện trở suất của đất và điện trở suất tính toán

- Xác định điện trở nối đất tự nhiên trong trường hợp có thể tận dụng được

- Xác định điện trở nối đất nhân tạo cần thiết:

Khi lựa chọn cọc tiếp địa, cần xác định kích thước và điện trở nối đất của cọc theo các công thức đã được cung cấp Đồng thời, việc xác định độ chôn sâu của cọc tiếp địa cũng là yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống tiếp địa hiệu quả.

- Xác định sơ bộ cọc tiếp địa: c LT cp

Chọn hình thức bố trí tiếp địa là bước đầu tiên, sau đó xác định chu vi của khu vực bố trí tiếp địa Tiến hành phân bố tiếp địa một cách hợp lý và xác định khoảng cách giữa hai cọc tiếp địa (a) để đảm bảo hiệu quả trong hệ thống tiếp địa.

Để xác định tỷ số a/l, trong đó l là chiều dài cọc tiếp địa, cần căn cứ vào cách phân bố tiếp địa Từ tỷ số a/l, có thể xác định hệ số sử dụng của cọc tiếp địa theo tiêu chuẩn đã được quy định.

- Xác định số cọc có tính đến hệ số sử dụng:

- Tính điện trở nối đất của các cọc tiếp địa có tính đến hệ số sử dụng với số cọc vừa xác định

Để xác định điện trở nối đất của thanh nối ngang, cần lựa chọn giá trị theo công thức đã cho R thn Sau đó, tính toán điện trở của thanh nối ngang với sự điều chỉnh theo hệ số sử dụng R ' thn.

- Khi chọn thanh nối ngang cần chú ý:

- Chọn loại sắt tròn hoặc dẹt

- Lựa chọn chiều dài của thanh nối sao cho thanh nối phải hàn liên kết được tất cả các cọc tiếp địa.

- Tiết diện chiều dày là loại tiêu chuẩn

- Xác định điện trở nối đất nhân tạo tổng của hệ thống

- So sánh với điện trở nối đất nhân tạo cần thiết phải thỏa mãn d cp

- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống.

9.1.2 Tính toán thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng

Hệ thống tiếp địa được sử dụng trong xí nghiệp nhằm đảm bảo nối đất an toàn, nối đất làm việc và chống sét Điện trở nối đất cho phép của hệ thống là 4 (Ω), trong khi điện trở nối đất an toàn và chống sét nằm trong khoảng từ 4 đến 10 (Ω) Do đó, việc tính toán hệ thống nối đất cần dựa trên điện trở cho phép nhỏ nhất, cụ thể là Rcp = 4 (Ω).

Hình 9.1: Mô hình hệ thống nối đất

1 – Cọc nối đất ; 2 – Thanh nối

Để làm cọc thẳng đứng cho thiết bị nối đất, sử dụng thép góc L63x63x6, dài 2,5m (250cm) với bề dày 6mm (0,6cm), được chôn sâu 0,7m Các cọc được nối với nhau bằng thanh thép dẹp 40x4mm, tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp, và thép được hàn chặt với cọc ở độ sâu 0,8m Độ chôn sâu tổng cộng của cọc là 1,95m (195cm) Cần xác định điện trở nối đất của một cọc tiếp địa chôn thẳng đứng.

Rc = (Ω), trong đó ρ là điển trở suất của đất theo khảo sát công trình với giá trị ρ = 0,4.10^4 (Ω.cm) Hệ số mùa kmax được xác định là 1,4 cho cọc tiếp địa thẳng đứng trong mùa mưa Đường kính ngoài đẳng trị của cọc được tính bằng công thức d = 0,95.b (m), với b là bề rộng cạnh của thép góc, cụ thể là b = 6(mm) = 0,6(cm) Chiều dài của cọc được xác định là l = 2,5(m) = 250(cm), và độ chôn sâu của cọc được tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc, tính bằng mét.

Thay các giá trị vào công thức:

Số cọc tiếp địa xác định sơ bộ theo:

Ta bố trí các cọc tiếp địa theo một mạch kín Chọn a = 2,5 là khoảng cách giữa các điện cực đứng => = = 1

Số điện cực đứng cần thiết n khi xét đến hệ số sử dụng ηc sẽ là:

Tính điện trở nối đất của các cọc tiếp địa có tính đến hệ số sử dụng với số cọc vừa xác định: R∑đc = = = 4,61 (Ω)

Chọn thanh nối cọc tiếp địa là thép dẹt 40x4mm chiều sâu 0,8m do đó thanh nối sẽ có:

+ Chiều dài bằng chu vi mặt bằng bố trí cọc tiếp địa:

+ Độ chôn sâu: h = ho + = 0,8 + = 0,82 (m) = 82 (cm) Điện trở nối đất của thanh nối xác định trên cơ sở phân bố cọc tiếp địa theo mạch vòng khép kín do đó:

Rthn = = = 3,76 (Ω) Điện trở nối đất của thanh nối có tính đến hệ số sử dụng của thanh nối.

R’thn = = 9,9 (Ω) Điện trở tản của toàn bộ hệ thống nối đất nhân tạo:

So sánh Rđ∑ với Rcp ta thấy: Rđ∑ = 3,25 (Ω) < Rđcp = 4 (Ω)

Hệ thống nối đất tính toán bao gồm 10 cọc và một thanh nối hàn, liên kết các cọc với nhau để đảm bảo điện trở nối đất của hệ thống đạt tiêu chuẩn.

* Sơ đồ bố trí các cọc tiếp địa:

Hình 9.2: Sơ đồ hệ thống cọc tiếp địa 9.2.3 Tính toán chống sét cho xí nghiệp a :Khái niệm

Hiện tượng sét đánh, hay còn gọi là quá điện áp khí quyển, xảy ra khi có sự phóng điện giữa các đám mây dông và mặt đất, hoặc giữa những đám mây mang điện tích trái dấu.

Cường độ điện trường (E) giữa các đám mây dông và mặt đất sẽ tăng dần Khi cường độ điện trường đạt đến mức tới hạn từ 25-30 KV/cm, không khí sẽ bị ion hóa, dẫn đến hiện tượng phóng điện.

Dòng điện sét có cường độ rất cao, có thể lên tới 200 KA, với biên độ tăng nhiều lần trong khoảng thời gian từ 1 đến 10 micro giây Do đó, sự phá hủy và tác hại của sét là vô cùng lớn Để bảo vệ khỏi sét đánh trực tiếp, cần tuân thủ các yêu cầu chống sét nghiêm ngặt.

Sét đánh có tính chọn lọc, vì vậy trong kỹ thuật, người ta đã áp dụng đặc tính này để thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho các công trình Các thiết bị như kim thu sét, quả cầu thu sét và dây chống sét bằng kim loại được nối đất đúng cách, giúp ngăn chặn sét đánh trực tiếp vào các công trình.

Khi lắp đặt kim thu sét trên công trình, hệ thống nối đất của kim thu sét cần được kết hợp với hệ thống nối đất an toàn của trạm Do đó, tại vị trí nối đất chống sét, cần thiết phải bổ sung thêm các phương án nối đất như tia, cọc hoặc tổ hợp giữa tia và cọc để đảm bảo hiệu quả bảo vệ.

- Đối với công ty may ta chọn phương pháp bảo vệ sét đánh trực tiếp bằng phương pháp lưới bảo vệ theo tiêu chuẩn TCXDVN 9385:2012

- Các phân xưởng của công ty đều được xây dựng ở độ cao chung là 7m và 5m + Điện trở tản sét yêu cầu của hệ thống chống sét là : Rtản sét  10 ]

9.3 Phương pháp tính toán hệ thống chống sét

9.3.1 Phương pháp lưới bảo vệ theo tiêu chuẩn TCXDVN9385:2012

Phương pháp bảo vệ công trình mái nghiêng lớn và mái bằng cao không quá 20m được quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn này giới thiệu hai loại lưới thu sét: lưới 5mx10m dành cho các công trình dễ cháy nổ và lưới 10mx20m áp dụng cho các công trình khác Bên cạnh đó, tiêu chuẩn cũng khuyến nghị sử dụng các kim thu sét xung quanh công trình để tăng cường khả năng bảo vệ.

Hình 9.4 Lưới thu sét 5mx10m

Lựa chọn thanh dẫn 22 kV

+ Thanh dẫn cấp 22kV chọn thanh dẫn đồng cứng, đặt nằm ngang.

Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. k1.k2.Icp Icb k1 = 0,95 đối với thanh tiếp địa nằm ngang k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

Với nhiệt độ môi trường của Hà Nội là 35 0 C thì k2 = 0,88

+ Chọn Icp theo dòng điện tính toán của toàn nhà máy.

Icp = = 19.09 (A) Tra [4, tr.362].Vậy chọn thanh dẫn đồng tiết diện (25x3) có Icp = 340 (A) + Kiểm tra điều kiện ổn định động: cp tt

Trong đó: cp: ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn.

Vơi thanh dẫn làm bằng Cu lấy cp = 140 kG/cm 2 tt: ứng suất tính toán: tt = (kG/cm 2 ) M: mô men tính toán:

Ftt = 1,76.10^-2 (ixk)^2 (kG), trong đó khoảng cách giữa các pha là 50 cm và khoảng cách giữa các sứ của một pha thường là 60, 70 hoặc 80 cm Chúng ta chọn l = 80 cm, với ixk là dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha.

Ta có: ixk = ixk1 = 11,524 (kA)

Ftt = 1,76.10 -2 11,524 = 0,325 (kG) W: mô men chống uốn của các loại thanh dẫn, kGm

M = = 2,596 (kG.cm) Chọn thanh dẫn hình chữ nhật (25x4), đặt ngang

W = = = 0,41 (cm 3 ) Vậy ta có: tt = = = 6,33 (kG/cm 3 )

Ta thấy: cp tt = 14,477 (kG/cm 3 ), thanh cái đã chọn thỏa mãn điều kiện trên. + Kiểm tra ổn định nhiệt: F IN.

Với: = 5; IN = 4,527 (kA); tqđ = tbv + tmc = 0,2s

Vậy ta có: F = 25.3 = 75mm 2 6.4,527 = 12,147 mm 2

Bảng 8.8: Bảng kiểm tra dây dẫn Đại lượng kiểm tra Điều kiện

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép,A k1.k2.Icp = 340 Icb = 5,57

Khả năng ổn định động, kG/cm 3 cp = 140 tt = 4,327

Khả năng ổn định nhiệt, mm 2 F = 75 IN = 12,147

Vậy chọn thanh dẫn đồng cho thanh cái tủ phân phối tổng M 25x3 là thỏa mãn

CHƯƠNG IX: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

Nối đất

9.1.1 Cơ sở lí thuyết tính toán

- Xác định thông số của lưới điện như điên áp làm việc, hệ thống nối đất, dòng điện ngắn mạch, để xác định điện trở nối đất cho phép:

Xác định điện trở suất của đất và điện trở suất tính toán

- Xác định điện trở nối đất tự nhiên trong trường hợp có thể tận dụng được

- Xác định điện trở nối đất nhân tạo cần thiết:

Khi lựa chọn cọc tiếp địa, cần xác định kích thước và điện trở nối đất của cọc theo công thức đã được cung cấp, bao gồm cả độ sâu chôn cọc tiếp địa.

- Xác định sơ bộ cọc tiếp địa: c LT cp

Chọn hình thức bố trí tiếp địa và xác định chu vi khu vực là bước đầu tiên quan trọng Tiếp theo, tiến hành phân bố tiếp địa hợp lý và xác định khoảng cách giữa hai cọc tiếp địa (a) để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong hệ thống tiếp địa.

Để xác định tỉ số a/l, trong đó l là chiều dài cọc tiếp địa, cần dựa vào cách phân bố tiếp địa Tỉ số a/l sẽ giúp xác định hệ số sử dụng của cọc tiếp địa theo tài liệu [10].

- Xác định số cọc có tính đến hệ số sử dụng:

- Tính điện trở nối đất của các cọc tiếp địa có tính đến hệ số sử dụng với số cọc vừa xác định

Để xác định điện trở nối đất của thanh nối ngang, cần lựa chọn thanh nối ngang phù hợp theo công thức R thn đã được cung cấp Đồng thời, cũng cần tính toán điện trở của thanh nối ngang với hệ số sử dụng R ' thn để đảm bảo hiệu quả trong việc nối đất.

- Khi chọn thanh nối ngang cần chú ý:

- Chọn loại sắt tròn hoặc dẹt

- Lựa chọn chiều dài của thanh nối sao cho thanh nối phải hàn liên kết được tất cả các cọc tiếp địa.

- Tiết diện chiều dày là loại tiêu chuẩn

- Xác định điện trở nối đất nhân tạo tổng của hệ thống

- So sánh với điện trở nối đất nhân tạo cần thiết phải thỏa mãn d cp

- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống.

9.1.2 Tính toán thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng

Hệ thống tiếp địa được sử dụng trong xí nghiệp nhằm đảm bảo nối đất an toàn, nối đất làm việc và chống sét Điện trở nối đất cho phép của hệ thống là 4 Ω, trong khi điện trở nối đất an toàn và chống sét nằm trong khoảng từ 4 đến 10 Ω Do đó, việc tính toán hệ thống nối đất sẽ dựa trên điện trở cho phép nhỏ, cụ thể là Rcp = 4 Ω.

Hình 9.1: Mô hình hệ thống nối đất

1 – Cọc nối đất ; 2 – Thanh nối

Sử dụng thép góc L63x63x6, dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng cho thiết bị nối đất, với bề dày 6 mm, được chôn sâu 0,7 m và nối với nhau bằng thanh thép dẹp 40×4 mm, tạo thành mạch vòng nối đất quanh trạm biến áp Thép được hàn chắc chắn với cọc ở độ sâu 0,8 m Độ chôn sâu của cọc được tính là 1,95 m Xác định điện trở nối đất của một cọc tiếp địa chôn thẳng đứng.

Rc = (Ω), trong đó ρ là điển trở suất của đất theo khảo sát công trình với giá trị ρ = 0,4.10^4 (Ω.cm) Hệ số mùa kmax được xác định là 1,4 đối với cọc tiếp địa thẳng đứng trong mùa mưa Đường kính ngoài đẳng trị của cọc được tính bằng công thức d = 0,95.b (m), với b là bề rộng của cạnh thép góc, cụ thể b = 6(mm) = 0,6(cm) Chiều dài của cọc l được xác định là 2,5(m) = 250(cm), và độ chôn sâu cọc t được tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc.

Thay các giá trị vào công thức:

Số cọc tiếp địa xác định sơ bộ theo:

Ta bố trí các cọc tiếp địa theo một mạch kín Chọn a = 2,5 là khoảng cách giữa các điện cực đứng => = = 1

Số điện cực đứng cần thiết n khi xét đến hệ số sử dụng ηc sẽ là:

Tính điện trở nối đất của các cọc tiếp địa có tính đến hệ số sử dụng với số cọc vừa xác định: R∑đc = = = 4,61 (Ω)

Chọn thanh nối cọc tiếp địa là thép dẹt 40x4mm chiều sâu 0,8m do đó thanh nối sẽ có:

+ Chiều dài bằng chu vi mặt bằng bố trí cọc tiếp địa:

+ Độ chôn sâu: h = ho + = 0,8 + = 0,82 (m) = 82 (cm) Điện trở nối đất của thanh nối xác định trên cơ sở phân bố cọc tiếp địa theo mạch vòng khép kín do đó:

Rthn = = = 3,76 (Ω) Điện trở nối đất của thanh nối có tính đến hệ số sử dụng của thanh nối.

R’thn = = 9,9 (Ω) Điện trở tản của toàn bộ hệ thống nối đất nhân tạo:

So sánh Rđ∑ với Rcp ta thấy: Rđ∑ = 3,25 (Ω) < Rđcp = 4 (Ω)

Hệ thống nối đất được thiết kế bao gồm 10 cọc và một thanh nối hàn, đảm bảo các cọc được liên kết chặt chẽ Điều này giúp hệ thống đáp ứng yêu cầu về điện trở nối đất, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc bảo vệ thiết bị điện.

* Sơ đồ bố trí các cọc tiếp địa:

Hình 9.2: Sơ đồ hệ thống cọc tiếp địa 9.2.3 Tính toán chống sét cho xí nghiệp a :Khái niệm

Hiện tượng sét đánh, hay còn gọi là quá điện áp khí quyển, xảy ra khi có sự phóng điện giữa các đám mây dông và mặt đất, hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu.

Cường độ điện trường (E) giữa các đám mây dông và mặt đất sẽ gia tăng dần Khi cường độ đạt mức tới hạn từ 25-30 KV/cm, không khí sẽ bị ion hóa, dẫn đến hiện tượng phóng điện.

Dòng điện sét có cường độ rất cao, có thể đạt tới 200 KA, và biên độ của nó tăng nhanh chóng trong khoảng thời gian từ 1 đến 10 micro giây Do đó, sự phá hủy và tác hại của sét là rất lớn Để bảo vệ hiệu quả, cần có các yêu cầu chống sét đánh trực tiếp.

Sét đánh có tính chọn lọc, vì vậy trong kỹ thuật, người ta đã tận dụng đặc tính này để thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình Các thiết bị như kim thu sét, quả cầu thu sét và dây chống sét bằng kim loại được lắp đặt và nối đất theo đúng tiêu chuẩn, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình.

Khi lắp đặt kim thu sét trên công trình, cần đảm bảo rằng hệ thống nối đất của kim thu sét được kết nối chung với hệ thống nối đất an toàn của trạm Do đó, tại vị trí nối đất chống sét, cần thiết phải lắp đặt thêm các kết nối đất bổ sung, có thể là tia, cọc, hoặc tổ hợp giữa tia và cọc để đảm bảo hiệu quả bảo vệ.

- Đối với công ty may ta chọn phương pháp bảo vệ sét đánh trực tiếp bằng phương pháp lưới bảo vệ theo tiêu chuẩn TCXDVN 9385:2012

- Các phân xưởng của công ty đều được xây dựng ở độ cao chung là 7m và 5m + Điện trở tản sét yêu cầu của hệ thống chống sét là : Rtản sét  10 ]

Phương pháp tính toán hệ thống chống sét

9.3.1 Phương pháp lưới bảo vệ theo tiêu chuẩn TCXDVN9385:2012

Phương pháp bảo vệ công trình mái nghiêng lớn và mái bằng cao không quá 20m được quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn này đề xuất hai loại lưới thu sét: lưới 5mx10m dành cho các công trình dễ cháy nổ và lưới 10mx20m cho các công trình khác Ngoài ra, tiêu chuẩn cũng khuyến nghị lắp đặt thêm các kim thu sét xung quanh công trình nhằm tăng cường khả năng bảo vệ.

Đối với các công trình cao hơn 20m, việc áp dụng phương pháp quả cầu lăn để tính toán là cần thiết Đặc biệt, đối với những công trình có nguy cơ cháy cao, khuyến nghị sử dụng bán kính quả cầu lăn là 20m, trong khi đối với các công trình bình thường, bán kính sử dụng là 60m.

9.3.2.Thiết kế hệ thống chống sét tiêu chuẩn cho nhà máy a:Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp

Một hệ thống chống sét trực tiếp gồm 3 bộ phận chính:

+Bộ phận thu sét: Gồm các kim thu sét, dây thu sét hoặc lưới thu sét;

+Bộ phận dẫn sét: Gồm các cáp thoát sét, dây dẫn sét;

+Bộ phận nối đất: Gồm các cọc và thanh kết nối chôn sâu trong đất.

Kết cấu các công trình chỉ là 1 dạng chính là kết cấu có dạng mái nghiêng

Công ty chủ yếu xây dựng các công trình với dạng mái nghiêng, vì vậy chúng tôi tiến hành thiết kế hệ thống chống sét phù hợp cho loại mái này.

Đối với các công trình có mái nghiêng lớn và chiều cao dưới 20m, hệ thống thu sét và dẫn dòng điện sét cần được bố trí theo hình 25, với ô lưới tối đa 10mx20m Điều này có nghĩa là mọi bộ phận trong ô lưới phải cách lưới không quá 5m Để nâng cao mức độ an toàn cho công trình, nên bổ sung thêm các kim thu sét đặt ở đỉnh mái.

Phải đảm bảo: Không bộ phận nào của mái cách dây thu sét quá 5m

Cần đảm bảo ô l ớ i kích th ớ c tối đa là

Khi sử dụng lưới thu sét kích thước 5m x 10m và 10m x 20m để bảo vệ công trình có chiều cao tối đa 20cm theo tiêu chuẩn TCXDVN9385:2012, chiều cao lưới so với công trình cần đảm bảo không thấp hơn 16cm cho lưới 5m x 10m và 21cm cho lưới 10m x 20m.

Theo như tiêu chuẩn đã nói ở trên: Như vậy ta chọn chiều cao của lưới so với công trình là 40cm

Và để đảm bảo an toàn hơn ta lắp thêm 3 kim thu sét trên đỉnh mái với chiều dài mỗi kim là 50cm

- Vật liệu kim thu sét, lưới thu sét và cọc đỡ

- Kim thu sét có thể sử dụng dây đồng đặc, thép đặc mạ kẽm, thép không gỉ có tiết diện 200mm 2 (đường kính 16mm).

- Lưới thu sét có thể bằng đồng, thép mạ kẽm, thép không gỉ hoặc thép dẹp tiết diện 50mm 2 , bề dày thép dẹt không được nhỏ hơn 3mm.

Lưới thu sét đặt trên các cọc đỡ bằng thép tròn hoặc thép dẹt, cứ cách nhau 1,5m phải có một cọc đỡ.

- Hệ thống dây thoát sét

Dây thoát sét được làm từ dây đồng tròn đặc, cáp đồng, thép không gỉ hoặc dây thép tròn mạ kẽm với tiết diện 50mm² Các điểm gắn cố định dây thoát sét cần được lắp đặt trên tường và các vị trí cố định, cách nhau không quá 1.5m để đảm bảo hiệu quả bảo vệ.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sau thời gian thực tập tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp may của Công ty BÌNH THÀNH”, dự án đã hoàn thành với những kết quả đáng ghi nhận Đề tài đã nêu ra một số vấn đề quan trọng liên quan đến hệ thống điện, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả cho xí nghiệp.

 Đặc điểm hiện tại của xí nghiệp may của công ty may BÌNH THÀNH

 Xác định được phụ tải tính toán của xí nghiệp.

 Thiết kế sơ bộ hệ thống chiếu sáng cho xí nghiệp.

 Lựa chọn được các thiết bị phía cao áp và hạ áp của hệ thống.

 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp.

Bên cạnh những điều làm được, đề tài còn hạn chế

 Chưa dự toán được giá công trình.

 Mới chỉ ra được 1 phương án cấp điện chưa có phương án khác để so sánh.

 Chưa có sơ đồ cụ thể về hệ thống chiếu sáng.

 Đối với nhà kho, phòng bảo vệ, văn phòng vẫn chưa tính toán cụ thể chi tiết mà chỉ xác định theo công suất đặt

Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và bạn bè để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn, dựa trên những gì đã đạt được và những điều còn thiếu sót.

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Công Ty May Bình Thành
Tác giả	Nguyễn Văn Yên
Người hướng dẫn	Th.S. Nguyễn Thị Duyên
Trường học	Khoa Cơ Điện
Chuyên ngành	Hệ thống Điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	134
Dung lượng	1,68 MB