NỘI DUNG THỰC HIỆN
Giới thiệu chung
Để thiết kế hệ thống cung cấp điện hiệu quả, cần xác định các thông tin cơ bản như diện tích mặt bằng, ngành nghề kinh doanh, loại phụ tải và phân loại hộ tiêu thụ điện của xí nghiệp hoặc phân xưởng.
Xác định phụ tải tính toán
*Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
= Ptt cosử Một cách gần đúng có thể lấy: Pđ Pđm do đó:
Với: knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay
Pđi: công suất đặt của thiết bị thứ i (kW)
Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
Ptt: công suất tác dụng tính toán của nhóm thiết bị (kW)
Qtt: công suất phản kháng tính toán của nhóm thiết bị (kVAr)
Nghề: Điện công nghiệp 6 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Stt: công suất biểu kiến (toàn phần) tính toán của nhóm thiết bị (kVA) n: số thiết bị trong nhóm
Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ số công suất trung bình (costb) theo công thức sau:
Phương pháp này dễ tính toán và tiện lợi, nhưng độ chính xác của kết quả không cao vì hệ số nhu cầu được xác định trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số lượng thiết bị trong nhóm.
*Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất:
Trong đó: p0 là suất phụ tải trên 1m 2 diện tích sản xuất (kW/m 2 )
F là diện tích sản xuất
Giá trị p0 có thể được tìm thấy trong các sổ tay, tuy nhiên phương pháp này chỉ cung cấp giá trị gần đúng, thường được áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ Phương pháp này thích hợp để tính toán phụ tải cho các phân xưởng có mật độ phân bố đều, như gia công cơ khí, dệt, sản xuất ôtô và vòng bi.
*Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm:
M: số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng) w0: suất tiêu hao điện năng cho một đơ vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm)
Tmax là thời gian mà thiết bị điện sử dụng công suất lớn nhất trong một năm, thường được tính bằng giờ Phương pháp này rất hữu ích cho các thiết bị có đồ thị phụ tải biến đổi, như quạt gió, bơm nước, máy nén khí và thiết bị điện phân.
*Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và phụ tải trung bình:
Nghề: Điện công nghiệp 7 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Khi thiếu số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản hoặc khi cần nâng cao độ chính xác trong tính toán phụ tải, phương pháp tính theo hệ số cực đại là lựa chọn phù hợp.
Công thức tính: Ptt = kmax.
Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác trong việc xác định công suất định mức của phụ tải (Pđm), hệ số cực đại (kmax), và hệ số sử dụng (ksd) Nó đã xem xét nhiều yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất, và sự khác nhau về chế độ làm việc.
Khi xác định phụ tải theo phương pháp này trong một số trường hợp cụ thể dùng công thức sau:
Trường hợp n 3 và n hq 4, phụ tải tính toán được tính theo:
(2.42) Còn đối với thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì:
Trường hợp n 3 và n hq 4, phụ tải tính toán được tính theo:
Hệ số phụ tải kpti của từng máy là yếu tố quan trọng trong việc tính toán hiệu suất Nếu không có số liệu chính xác, có thể sử dụng giá trị kpt = 0,9 cho các thiết bị hoạt động trong chế độ dài hạn.
Nghề: Điện công nghiệp 8 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện kpt= 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
Pđmi: là công suất định mức của thiết bị thứ i
Trường hợp n hq 300, k sd 0.5 thì:
Hệ số cực đại kmax sẽ lấy ứng với nhq = 300
Trường hợp nhq 300, ksd 0.5 thì:
Đối với nhóm thiết bị có đồ thị bằng phẳng như: máy bơm, quạt, máy nén khí thì hệ số cực đại có thể lấy bằng 1, và lúc đó:
Ví dụ: Hãy xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí có các máy sau:
Tên máy Số l-ợng P đm (kW) cos
Hệ số sử dụng chung cho các máy trong phân x-ởng k sd =0,1
Bước 1: xác định hệ số thiết bị hiệu quả nhq
Theo số liệu đã cho tính được: n = 38; ni = 9; 0 , 23
Tra bảng số đã cho được: nhq* = 0,56
Như vậy nhq = nhq*.n = 0,56.38 = 21,2 Bước 2: xác định phụ tải tính toán Áp dụng công thức:
Thay nhq !,2 và ksd = 0,1, sau đó tra bảng tìm được kmax= 1,82
Nghề: Điện công nghiệp 9 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Hệ số công suất trung bình:
Công suất phản kháng và công suất biểu kiến:
Qtt = Ptt.tgtb = 23,1.1,3 = 30 kVAr b.Tính phụ tải tính toán cho một phân xưởng cụ thể
Ví dụ tính toán cho một phân xưởng cụ thể, từ khâu chọn knc đến hệ số cosφ và các kết quả một cách tường minh
Khi tính toán phụ tải cho phân xưởng, ngoài việc xác định phụ tải động lực theo các phương pháp đã nêu, cần chú ý đến phụ tải chiếu sáng, mặc dù tỷ lệ của nó không lớn Phụ tải chiếu sáng thường được xác định bằng phương pháp gần đúng trong trường hợp này.
Pcs = p0 F Trong đó : p0 – Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất ( tra theo tính chất công việc của từng phân xưởng )
F- Diện tích nhà xưởng hoặc khu vực cần thiết kế chiếu sáng ( xác định theo mặt bằng và tỷ lệ bản vẽ ) c.Bảng kết quả tính toán cho các phân xưởng khác
Không cần trình bày cách tính mà chỉ cần thực hiện tương tự mục b ta được bảng kết quả sau: d.Phụ tải tính toán toàn xí nghiệp
P tt XN k dt P ttpxi P cspxi
S tt XN P tt 2 XN Q tt 2 XN tt Ph©n x-ởng
Nghề: Điện công nghiệp 10 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Pttpxi – Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng thứ i trong xí nghiệp
Qttpxi – Phụ tải tính toán phản kháng phân xưởng thứ i trong xí nghiệp
Pcspxi – Phụ tải chiếu sáng phân xưởng thứ i trong xí nghiệp
Kđt – Hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại của phụ tải ( 0,85 – 1)
Phụ tải tương lai của xí nghiệp:
S(t) - Phụ tải dự tính của xí nghiệp đến năm thứ t
Stt-XN - Phụ tải tính toán hiện tại của xí nghiệp
- Hệ số phát triển phụ tải của xí nghiệp (tra theo loại hình xí nghiệp)
Hệ số α trong chế tạo máy dao động từ 0,0595 đến 0,0685 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng được thể hiện qua các vòng tròn phụ tải, với tâm đặt tại trọng tâm của từng phân xưởng và diện tích tương ứng với phụ tải tính toán Biểu đồ này không chỉ phản ánh độ lớn của phụ tải mà còn cho biết cơ cấu phụ tải của các phân xưởng, được biểu diễn qua hai đại lượng chính.
+ Xác định bản kính vòng tròn phụ tải:
Trong đó: RPX i - [cm hoặc mm] bán kính vòng tròn phụ tải của phân x-ởng i
Stt px i - [kVA] phụ tải tính toán của phân x-ởng i m - [kVA/cm; mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn
Góc thể hiện tỷ lệ phụ tải chiếu sáng trong tổng thể phụ tải của toàn phân x-ởng Nó đ-ợc xác định theo công thức sau:
Trong đó: csi - Góc của phụ tải chiếu sáng phân x-ởng i
Nghề: Điện công nghiệp 11 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Pcspsi - Phụ tải chiếu sáng của phân x-ởng i
Pttpxi - Phụ tải tính toán phân xưởng i, trọng tâm phụ tải của xí nghiệp được xác định tại điểm M0 (x0; y0; z0) Các tọa độ x0, y0 và z0 được tính toán theo các công thức cụ thể, giúp xác định vị trí trọng tâm một cách chính xác.
Trong bài viết này, Stt PXi đại diện cho phụ tải tính toán của phân xưởng i, trong khi các ký hiệu xi, yi, zi biểu thị tọa độ của phân xưởng i theo hệ trục tọa độ tùy chọn Ngoài ra, m là số lượng phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.
cs Góc chiếu sáng của phân x-ởng thứ i
R px1 Bán kính vòng tròn phụ tải của phân x-ởng thứ i
Nghề: Điện công nghiệp 12 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Chọn phương án cung cấp điện
Mục tiêu chính của bài viết này là đề xuất các phương án cung cấp điện cho mạng lưới điện toàn xí nghiệp, đồng thời tiến hành so sánh kinh tế-kỹ thuật giữa các phương án để lựa chọn phương án tối ưu cho mạng điện cao áp Để thực hiện điều này, các nội dung chính của chương sẽ bao gồm việc lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm khu vực đến xí nghiệp.
*Các công thức kinh nghiệm:
Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV] l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km]
P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]
*Xác định điện áp truyền tải: b.Vạch các ph-ơng án CCĐ cho xí nghiệp:
* Phân loại và đánh dấu các hộ tiêu thụ điện trong xí nghiệp
Các hộ dùng điện trong xí nghiệp cần được phân loại theo mức độ tin cậy cung cấp điện (CCĐ) để lựa chọn sơ đồ và phương án CCĐ phù hợp, nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải Việc phân loại này thường dựa trên các tiêu chí như tính chất công việc, vai trò của phụ tải trong dây chuyền công nghệ, mức độ thiệt hại kinh tế khi mất điện, và nguy cơ tai nạn lao động khi ngừng cung cấp điện Do đó, cần đánh giá để xác định các hộ tiêu thụ thuộc loại nào (hộ loại I, II hay III).
Việc phân loại các hộ tiêu thụ điện có thể gặp khó khăn cho những người thiếu kinh nghiệm Tuy nhiên, chúng ta có thể tham khảo tài liệu chuyên môn hoặc các quy định cụ thể liên quan đến từng loại thiết bị để hỗ trợ quá trình này.
+ Phân loại các hộ dùng điện trong xí nghiệp:
Dựa vào tình hình cụ thể của các phân xưởng trong xí nghiệp, cần xác định các phụ tải hoặc nhóm phụ tải có yêu cầu đặc biệt về tính liên tục cung cấp điện Qua đó, có thể sơ bộ đánh giá từng phân xưởng thuộc loại hộ tiêu thụ nào, từ đó xác định loại hộ tiêu thụ của toàn xí nghiệp.
Nghề: Điện công nghiệp 13 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Cần xác định tỷ lệ phần trăm của các phụ tải không được phép ngừng cung cấp điện (phụ tải loại I) Một nhà máy hoặc xí nghiệp được phân loại vào hộ tiêu thụ loại I chưa chắc đã có 100% phụ tải không được phép ngừng cung cấp điện.
* Giới thiệu các kiểu sơ đồ CCĐ phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn:
+ Kiểu sơ đồ có trạm phân phối trung tâm
+ Kiểu sơ không có trạm phân phối trung tâm
Có nhiều loại sơ đồ cấp điện (CCĐ) từ hệ thống điện đến xí nghiệp, và việc lựa chọn loại sơ đồ phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp truyền tải, nhu cầu tiêu thụ điện của xí nghiệp, cũng như các cấp điện áp cần thiết Ngoài ra, sự hiện diện của nhà máy điện tự dùng cũng ảnh hưởng đến quyết định này Bài viết này sẽ giới thiệu một số sơ đồ CCĐ cho xí nghiệp, trong đó có "sơ đồ CCĐ bên ngoài xí nghiệp", được chia thành hai loại chính.
+ Sơ đồ với các xí nghiệp không có nhà máy điện tự dùng
+ Sơ đồ với các xí nghiệp có nhà máy điện tự dùng
*Sơ bộ phân tích và chọn các kiểu sơ đồ phù hợp:
+ Chọn vị trí trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp
+ Vạch các ph-ơng án nối dây chi tiết cho các ph-ơng án
+ Sơ bộ chọn các ph-ơng án đủ tiêu chuẩn
Sơ đồ a) là loại sơ đồ xí nghiệp chỉ sử dụng trạm phân phối trung tâm, phù hợp với các xí nghiệp có phụ tải tập trung và công suất nhỏ, hoặc ở gần hệ thống Ưu điểm của sơ đồ này là tính đơn giản và ít phần tử, dẫn đến độ tin cậy cao trong cung cấp điện Tuy nhiên, nếu điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp lớn (từ 35 kV trở lên), việc chỉ sử dụng trạm phân phối có thể làm tăng vốn đầu tư cho các thiết bị phân phối như máy cắt, đường dây và trạm biến áp phân xưởng.
Những sơ đồ đặc tr-ng cung cấp điện cho xí nghiệp chỉ từ hê thống điên
Nghề: Điện công nghiệp 14 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Sơ đồ b) là sơ đồ “dẫn sâu” đưa điện áp cao từ hệ thống điện trực tiếp đến các trạm biến áp phân xưởng mà không cần trạm phân phối trung tâm Loại sơ đồ này thường được áp dụng cho các xí nghiệp có phụ tải phân tán với công suất lớn Ưu điểm chính của sơ đồ này là giảm tổn thất và sử dụng ít thiết bị, từ đó giảm vốn đầu tư Tuy nhiên, nếu số lượng phân xưởng quá lớn, độ tin cậy của sơ đồ có thể giảm Thêm vào đó, việc sử dụng điện áp cao cho các trạm biến áp phân xưởng sẽ gia tăng chi phí đầu tư cho các thiết bị cao áp và máy biến áp trong trạm.
Sơ đồ xí nghiệp có trạm biến áp trung tâm thường được áp dụng cho các xí nghiệp có phụ tải tập trung, ở xa nguồn hoặc có công suất lớn Các xí nghiệp này thường được cấp điện với điện áp cao từ hệ thống điện, sau đó giảm xuống mức phù hợp (6-10 kV) cho các thiết bị sử dụng trực tiếp và cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Mặc dù kiểu sơ đồ này tăng vốn đầu tư cho máy biến áp trung tâm, nhưng lại giảm chi phí cho thiết bị phân phối trong trạm và mạng lưới các trạm biến áp phân xưởng.
Sơ đồ d) là loại sơ đồ xí nghiệp có trạm biến áp trung tâm, khác với sơ đồ c) ở chỗ sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây, cho phép có 2 cấp điện áp trung áp Kiểu sơ đồ này thường được áp dụng cho các xí nghiệp có nhu cầu về 2 cấp điện áp trung áp, thường do có 2 loại phụ tải hoặc 2 vùng phụ tải khác nhau Tuy nhiên, sơ đồ này cũng tồn tại những nhược điểm tương tự như sơ đồ c).
Việc quyết định sử dụng sơ đồ điện phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sự phân bố và độ lớn của phụ tải trong xí nghiệp Cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là yếu tố quan trọng có thể định lượng rõ ràng, được xác định dựa trên độ lớn phụ tải và khoảng cách truyền tải Nếu điện áp tính toán lớn, nên sử dụng sơ đồ có trạm biến áp trung tâm; ngược lại, cần xem xét các phương án về số lượng, dung lượng và vị trí trạm biến áp phân xưởng.
+ Số l-ợng máy biến trong trạm biến áp phân x-ởng
+ Dung l-ợng của máy biến áp trạm biến áp phân x-ởng
+ Vị trí các trạm biến áp phân x-ởng
Nghề: Điện công nghiệp 15 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Số lượng máy biến áp trong các trạm biến áp phân xưởng phụ thuộc vào loại hộ phụ tải được đánh giá Nếu hộ tiêu thụ thuộc loại I hoặc II, trạm cần có 2 máy biến áp, trong khi hộ loại III chỉ yêu cầu 1 máy Trạm biến áp phân xưởng có thể phục vụ nhiều phân xưởng cùng lúc, bao gồm cả hộ loại I, II và III, nhưng trong trường hợp này, vẫn cần tối thiểu 2 máy Dung lượng máy biến áp được xác định dựa trên phụ tải tính toán của trạm, với yêu cầu S dm ' ≥ S tt cho trạm một máy.
S dm - Dung l-ợng đã hiệu chỉnh nhiệt độ của máy biến áp
tb “ nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt
S dm - Dung l-ợng định mức BA theo thiết kế
S ' dm - Dung l-ợng định mức đã hiệu chỉnh
+ Trạm n máy: Với trạm có n máy phải đồng thời thỏa màn hai biểu thức sau: n S dm ' S tt (3-5)
Trong đó: n - Số máy biến áp trong trạm k qtsc - Hệ số quá tải sự cố của máy biến áp (th-ờng lấy bằng 1,4)
S dm - Dung l-ợng định mức của máy biến áp
Dung lượng sự cố của trạm (S sc) được xác định dựa trên tỷ lệ công suất của các hộ phụ tải quan trọng, những hộ không được phép mất điện ngay cả khi xảy ra sự cố Nếu 100% phụ tải của trạm là các phụ tải quan trọng, thì
S sc thường nhỏ hơn S tt, tuy nhiên việc xác định S sc cần được xem xét dựa trên tình hình cụ thể của phụ tải.
Vị trí trạm biến áp, phân x-ởng th-ờng có 3 hình thức:
Nghề: Điện công nghiệp 16 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Trạm trong phân xưởng có ưu điểm là vị trí gần tâm phụ tải, giúp giảm bán kính truyền tải điện hạ áp và từ đó giảm tổn thất điện năng Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến những hạn chế về điều kiện phòng cháy, phòng nổ và hiệu quả làm máy không cao.
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
Mẫu báo cáo
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI & THỦY LỢI
Giảng viên hướng dẫn: ……… Đồng Nai, tháng năm
Nghề: Điện công nghiệp 41 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Nghề: Điện công nghiệp 42 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nghề: Điện công nghiệp 43 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
Nghề: Điện công nghiệp 44 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
( chụp thực tế hoặc sưu tầm trên mạng những hình ảnh liên quan đến đề tài)
Nghề: Điện công nghiệp 45 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
.2.1 Thông số phụ tải của tòa nhà, siêu thị, phân xưởng
2.2 Mạng điện hạ áp của tòa nhà, siêu thị, phân xưởng
2.3 Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng, sơ đồ đi dây
Nghề: Điện công nghiệp 46 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHUYÊN ĐỀ
Nghề: Điện công nghiệp 47 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện Ý KIẾN ĐỀ XUẤT
Phân chia nhóm báo cáo
- Giáo viên hướng dẫn chia khoảng hai đến 3 sinh viên làm chung một báo cáo, giao đề tài cho sinh viên làm có sự hướng dẫn của giáo viên
Nghề: Điện công nghiệp 48 Giáo trình: Chuyên đề cung cấp điện
-Tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí
- Các nhóm làm báo cáo theo mẫu ở mục 2.1
Thực hiện báo cáo
- Các nhóm gửi file mềm trước cho giáo viên hướng dẫn
- In và nộp lại cuốn báo cáo theo nhóm
-Thực hiện báo cáo trước giáo viên hướng dẫn và cả lớp bằng hình thức trình chiếu trên Power point
- Giáo viên sẽ vấn đáp, đánh giá và cho điểm
