Thiết kế hệ thống cung cấp điện

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG

ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG

- Đây là mặt bằng phân xưởng cơ khí số 02 (theo số liệu đồ án Nhóm 02), có dạng hình chữ nhật, phân xưởng có kích thước:

 Diện tích toàn phân xưởng: 972 (m 2 )

- Môi trường làm việc rất thuận lợi, ít bụi, nhiệt độ môi trường trung bình trong phân xưởng là: 30 o C

- Phân xưởng dạng hai mái tôn kẽm, nền xi măng, tường quét vôi trắng, toàn bộ phân xưởng có 05 cửa ra vào 2 cánh: 01 cửa đi chính, 04 cửa phụ

- Phân xưởng làm việc 2 ca trong một ngày:

Phân xưởng bao gồm 37 động cơ, một phòng kho và một phòng kiểm tra chất lượng (KCS), cùng với hệ thống chiếu sáng Nguồn điện cung cấp cho phân xưởng được lấy từ trạm biến áp khu vực với điện áp là 220/380(V) hoặc 230/400(V) theo đo lường thực tế.

THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG

1.2.1 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG:

HÌNH 1.1 BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SỐ 02

NGUYỄN HỮU CHUNG – MSSV: 16542357 Trang 8

1.2.2 BẢNG PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG:

BẢNG 1.1 – PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG 02 (SỐ LIỆU ĐỒ ÁN ĐỀ 02 – MB 02)

Ký hi ệ u trên MB S ố lượ ng P iđm

(kW) Cosφ K sd Ghi chú

PHÂN NHÓM PHỤ TẢI

Dựa trên cách bố trí của phân xưởng và nhu cầu làm việc thuận tiện, việc tối ưu hóa hoạt động của máy móc thiết bị là rất quan trọng để đạt hiệu quả cao trong công việc.

Ngoài các yêu cầu kỹ thuật, cần chú trọng đến yếu tố kinh tế trong quá trình tổ chức công việc Việc không nên đặt quá nhiều nhóm làm việc đồng thời và hạn chế số lượng tủ động lực sẽ giúp tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Một yếu tố quan trọng cần chú ý là phân nhóm phụ tải, vì nó ảnh hưởng đến việc thiết kế tủ phân phối trong phân xưởng và số lượng tuyến dây xuất phát từ tủ phân phối.

Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào các yếu tố sau:

 Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có cùng một chức năng

 Phân nhóm theo khu vực gần nhau thì cho một nhóm

 Phân nhóm có chú ý đến phân đều công suất cho các nhóm (tổng công suất của các nhóm gần bằng nhau)

 Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn

 Số nhóm không nên quá nhiều: 2,3 hoặc 4 nhóm

 Trong cùng một tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối thì không nên bố trí thiết bị có công suất lớn ở cuối tuyến

Dựa trên công suất và vị trí của các thiết bị trên sơ đồ mặt bằng, chúng tôi quyết định chia phụ tải thành 04 nhóm, mỗi nhóm tương ứng với 04 tủ động lực (DB) và 01 tủ phân phối chính (MDB) để cấp điện cho các tủ động lực này Bên cạnh việc cung cấp điện cho 04 nhóm thiết bị, hệ thống chiếu sáng (LDB) cũng cần được cấp điện đầy đủ.

Số lượng, ký hiệu trên mặt bằng và tổng công suất của từng nhóm thiết bị như dưới đây:

BẢNG 1.2 – PHÂN NHÓM PHỤ TẢI THEO BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 02

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG

CÓ NHI ỀU PHƯƠNG PHÁP ĐỂ XÁC ĐỊ NH PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN:

- Các phương pháp trình bày sau đây đều là các phương pháp tính gần đúng

① Phương pháp hệ số nhu cầu K nc và công suất đặt:

Phương pháp này áp dụng khi thông tin từ khách hàng chỉ có thiết kế nhà xưởng mà chưa có sơ đồ bố trí máy móc và thiết bị Dữ liệu cụ thể được biết đến bao gồm công suất đặt và diện tích từng phân xưởng.

② Phương pháp theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm (hoặc theo công suất riêng)

P tt = P tb = (M ca a)/T ca = P o x F Trong đó: a – suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm;

T ca , M ca – thời gian làm việc và lượng sản phẩm của ca mang tải lớn nhất;

P o – công suất trên một đơn vị diện tích;

Phương pháp tính theo K max và công suất trung bình, hay còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả, cho phép xác định phụ tải cho mỗi nhóm thiết bị Bằng cách nắm rõ thông tin về chế độ vận hành như đồ thị và thời gian đóng điện, hoặc tra cứu các hệ số sử dụng của thiết bị, người dùng có thể tiến hành tính toán một cách chính xác.

Để tính toán phụ tải cho mỗi nhóm, việc nắm rõ thông tin về chế độ vận hành như đồ thị và thời gian đóng điện là rất quan trọng Ngoài ra, việc tra cứu các hệ số sử dụng của thiết bị cũng sẽ hỗ trợ hiệu quả trong quá trình này.

Kmax và công suất trung bình nhóm theo các bước sau: a) Số thiết bị hiệu quả nhq:

- Được xác định theo công thức sau:

= (∑ ∑ đ ) đ với P đmi – công suất định mức của thiết bị thứ i

Trong trường hợp số thiết bị trong nhóm nhiều, có thể áp dụng cách tính gần đúng sau:

 n 1 – số thiết bị cú cụng suất lớn hơn ẵ P imax (thiết bị cú cụng suất lớn nhất trong nhóm)

 P 1 – tổng công suất của số thiết bị n 1 ở trên

∗ ∗ đ với P đm – tổng công suất định mức của toàn nhóm

- Tra bảng PL1.4 – tài liệu [1] tìm số thiết bị hiệu quả n hq b) Tính Ksd của nhóm theo công thức: đ

∑ đ với P đm – tổng công suất định mức của toàn nhóm

- Công suất trung bình của nhóm có thể tính như sau:

= đ c) Xác định phụ tải tính toán:

- Nếu nhq < 4 và n < 4 thì phụ tải tính toán:

Với các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn thì hệ số phụ tải kpt lấy bằng 0.9

Với các thiết bị có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại thì kpt lấy giá trị 0.75

- Nếu nhq ≥ 4 tìm Kmax theo nhq và Ksd hoặc tra bảng:

④ Phương pháp tính trực tiếp P tt theo hệ số sử dụng K u và hệ số đồng thời K s :

Phương pháp này được áp dụng trong hai trường hợp: một là khi phụ tải tương tự nhau và lặp lại ở các khu vực khác nhau, hai là khi phụ tải đa dạng không thể xác định bằng phương pháp nào Thông thường, các tải riêng biệt không hoạt động hết công suất định mức cùng lúc Hệ số Ku và Ks giúp xác định công suất và công suất biểu kiến lớn nhất để định kích cỡ mạng.

Các tải riêng biệt thường không hoạt động với công suất tối đa đồng thời, vì vậy hệ số K u và K s được sử dụng để xác định công suất và công suất biểu kiến lớn nhất, từ đó giúp định kích cỡ cho mạng.

Hệ số sử dụng lớn nhất K u được áp dụng để đánh giá công suất tiêu thụ thực của thiết bị, thường nhỏ hơn trị định mức trong điều kiện vận hành bình thường Hệ số này cần được tính cho từng tải riêng biệt, đặc biệt là đối với các động cơ, vì chúng hiếm khi hoạt động ở mức tải tối đa Trong mạng công nghiệp, hệ số này thường ước chừng là 0.75 cho động cơ và cho đèn dây tóc.

1, đối với ổ cắm – hệ số này phụ thuộc hoàn toàn vào dạng thiết bị cắm vào ổ

Hệ số đồng thời K s là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá phụ tải trong lưới điện, vì sự vận hành đồng thời của tất cả tải thường không xảy ra K s thường áp dụng cho nhóm tải kết nối với cùng một tủ phân phối hoặc tủ phân phối phụ Để xác định K s, người thiết kế cần có hiểu biết sâu sắc về mạng và điều kiện hoạt động của từng tải riêng lẻ, do đó, việc đưa ra giá trị chính xác cho K s trong mọi trường hợp là rất khó khăn.

 Xác định công suất biểu kiến định mức của tải: đ ( ả ) = đ ( ả ) ả (1.1)

 Xác định công suất biểu kiến tính toán của từng máy theo công thức:

 Xác định công suất biểu kiến tính toán của tủ điện theo công thức:

 Xác định dòng điện tính toán cho tủ điện theo công thức sau:

Trong các phương pháp tính toán phụ tải cho mạng động lực, phương pháp sử dụng hệ số cực đại K max và công suất trung bình là phương pháp cho kết quả chính xác nhất.

Để áp dụng phương pháp tính theo tiêu chuẩn IEC trong thực tế, cần tuân theo hướng dẫn của thầy Trương Việt Anh, sử dụng dữ liệu hiện có từ số liệu đồ án được cung cấp.

Nguyễn Hữu Chung – MSSV: 16542357 Trang 12 đã xác định đầy đủ công suất đặt, hệ số Ksd, hệ số công suất cosφ và bố trí thiết bị trên mặt bằng có tính lặp lại Nhóm quyết định áp dụng phương pháp xác định ph ụ tải tính toán theo phương pháp tính trực tiếp Ptt dựa trên hệ số sử dụng Ksd theo định nghĩa của IEC Hệ số động thời Kdt được lấy theo tài liệu tham khảo [2] với giá trị Kdt = 0.75, áp dụng cho tải động cơ theo tiêu chuẩn.

Theo IEC về thiết kế và lắp đặt thiết bị điện, có thể chọn hệ số đồng thời K đt trong khoảng (0.8÷1) tùy thuộc vào số phần tử trong nhóm, như được thể hiện trong BẢNG 1.4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán dựa trên hệ số sử dụng K sd và hệ số đồng thời K đt có ưu điểm là đơn giản và thuận tiện, được áp dụng rộng rãi trong thực tế.

BẢNG 1.3 BẢNG B16-TÀI LIỆU [2] – HỆ SỐ ĐỒNG THỜI CHO TỦ PHÂN PHỐI (theo tiêu chuẩn IEC439)

2 và 3 (tủ được kiểm nghiệm toàn bộ)

Tủ được thí nghiệm từng phần trong mỗi trường hợp được chọn (“)

(“) Nếu mạch chủ yếu cho chiếu sáng, hệ số K s có thể coi như gần bằng 1

BẢNG 1.4 HỆ SỐ ĐỒNG THỜI CHO MẠCH CHỨC NĂNG (tham khảo theo Tài liệu [1].)

(*) Với ý nghĩa, số mạch chức năng càng nhiều, hệ số K s càng nhỏ

1.4.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TỪNG NHÓM:

Trong trường hợp các nhóm thiết bị có số lượng lớn (n>5) và là tải động cơ, hệ số đồng thời cho các thiết bị trong mỗi nhóm được chọn là k đt = 0.75, theo tiêu chuẩn IEC – BẢNG B17/Tài liệu [2].

Hệ số đồng thời K s cho mạch động cơ mạnh thứ nhì là 0.75, trong khi hệ số đồng thời của phân xưởng, bao gồm 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng, là K đt = 0.8 theo tiêu chuẩn IEC.

XÁC ĐỊ NH PH Ụ T Ả I CHO NHÓM 01:

 Công suất biểu kiến yêu cầu của máy 02 theo công thức (1.2):

 Công suất biểu kiến của Nhóm 01 theo công thức (1.3):

 Dòng điện tính toán của Nhóm 01 theo công thức (1.4):

( ó )= ( ) ÁP D Ụ NG CÁC CÔNG TH ỨC TRÊN TA TÍNH ĐƯỢ C PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN C Ủ A NHÓM 01 Ở B Ả NG SAU:

 (A) I đm S (kVA) đm(tả i) K sd (kVA) S tt(t ải) K đt

 Hệ số sử dụng K sd của Nhóm 01:

 Dòng điện đỉnh nhọn nhóm thiết bị Nhóm 01 theo động cơ 2D: đ = + [ − đ ( ) ] (1.5)

 I mmmax – dòng mở máy lớn nhất của thiết bị trong nhóm thiết bị;

 I đm(max) – dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất;

 I mmmax = (3÷5)I đm cho động cơ rotor dây quấn

NGUYỄN HỮU CHUNG – MSSV: 16542357 Trang 14 đ ó = + [ − đ ( ) ] đ ó = { × + [ − × ]} = ( ) ÁP D ỤNG TƯƠNG TỰ TA ĐƯỢ C PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN C Ủ A NHÓM 02 Ở

 (A) I đm S (kVA) đm(tả i) K sd (kVA) S tt(t ải) K đt S tt(t ủ điệ n)

 Dòng điện đỉnh nhọn nhóm thiết bị Nhóm 02 theo động cơ 2A, theo công thức (1.5): đ = + [ − đ ( ) ]

P đm > 40 kW, chọn K mm = 3 đ ó = + [ − đ ( ) ] đ ó = { × + [ − × ]} = ( ) ÁP D ỤNG TƯƠNG TỰ TA ĐƯỢ C PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN C Ủ A NHÓM 03 Ở

Cos (A) I đm S (kVA) đm(tả i) K sd (kVA) S tt(t ải) K đt

 Dòng điện đỉnh nhọn nhóm thiết bị Nhóm 03 theo động cơ 9A, theo công thức (1.5): đ = + [ − đ ( ) ]

P đm > 40 kW, chọn K mm = 3 đ ó = + [ − đ ( ) ] đ ó = { × + [ − × ]} = ( ) ÁP D ỤNG TƯƠNG TỰ TA ĐƯỢ C PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN C Ủ A NHÓM 04 Ở

Cos I (A) đm S (kVA) đm(tả i) K sd (kVA) S tt(t ải) K đt

 Dòng điện đỉnh nhọn nhóm thiết bị Nhóm 04 theo động cơ 9B, theo công thức (1.5): đ = + [ − đ ( ) ]

PH Ụ T Ả I TÍNH TOÁN T Ủ ĐỘ NG L Ự C ĐƯỢ C TH Ố NG KÊ Ở B Ả NG SAU:

STT Tên nhóm S ố thi ế t b ị Ʃ P iđm

 Hệ số sử dụng K sd của phân xưởng:

 Dòng điện đỉnh nhọn toàn phân xưởng, theo công thức (1.5): đ = đ ó + − × ó đ = { + [ − × ]} = ( )

1.4.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG CỦA PHÂN XƯỞNG:

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải chiếu sáng trong công nghiệp, nhưng do đặc điểm của phân xưởng, phương pháp tính gần đúng được lựa chọn Phương pháp này đơn giản và thường được áp dụng trong thực tế.

- Phương pháp này được tính toán theo biểu thức:

Trong đó: P 0 là công suất chiếu sáng của phân xưởng trên đơn vị diện tích, W/m 2

Fpx là diện tích toàn phân xưởng, m 2

- Công suất phụ tải chiếu sáng được áp dụng cho phân xưởng chọn P 0 =(12÷16) W/m 2 :

- Công suất chiếu sáng của toàn phân xưởng theo công thức (1.5):

- Công suất biểu kiến chiếu sáng toàn phân xưởng với hệ số cosφ CS = 0.9:

1.4.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN PHÂN XƯỞNG:

Trong quá trình vận hành của phân xưởng, không phải tất cả các thiết bị đều hoạt động đồng thời Theo tiêu chuẩn IEC, hệ số đồng thời được chọn cho phân xưởng là K đt = 0.8.

- Phụ tải tính toán động lực phân xưởng:

NGUYỄN HỮU CHUNG – MSSV: 16542357 Trang 17 đ = ( ủ đ ệ ) × đ = 367.5 × 0.8 = 294 ( )

BẢNG 1.5 HỆ SỐ ĐỒNG THỜI VÀ CÔNG SUẤT BIỂU KIẾN TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC

Công su ấ t bi ể u ki ế n yêu c ầ u

Công su ấ t bi ể u ki ế n tính toán nhóm

Công su ấ t bi ể u ki ế n tính toán độ ng l ự c ph ân xưở ng

Tủ phân phối chính MDB

- Phụ tải tính toán chiếu sáng:

- Phụ tải tính toán toàn phân xưởng mở rộng:

- Dòng điện làm việc tính toán động lực phân xưởng: đ = ∑ ( ủ đ ệ ) × đ

- Dòng điện làm việc tính toán toàn phân xưởng mở rộng:

XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI NHÓM VÀ PHÂN XƯỞNG

1.5.1 TÂM PHỤ TẢI TỪNG NHÓM:

Khi thiết kế mạng điện cho phân xưởng, việc xác định vị trí tủ phân phối và trạm biến áp là rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Điều này giúp giảm thiểu tổn thất công suất và điện năng, đảm bảo hiệu quả hoạt động tối ưu cho hệ thống điện.

- Tâm phụ tải được xác định theo công thức: I(X I ,Y I )

Trong đó: P i là công suất định mức của thiết bị thứ I;

X I ,Y I là tọa độ tâm của phụ tải của nhóm máy; x i , y i là tọa độ vị trí máy;

- Chọn gốc tọa độ (0;0) tại góc trái phía dưới của sơ đồ mặt bằng phân xưởng

- Bán kính của vòng tròn đồ thị phụ tải:

Trong đó: R i – bán kính của vòng tròn bản đồ phụ tải phân xưởng;

S itt – công suất tính toán của phân xưởng; m – tỉ lệ xích, chọn m = 0.01 kVA/mm 2 T ỌA ĐỘ TÂM PH Ụ T Ả I NHÓM 01:

STT Tên thi ế t b ị P iđm (kW) x i (m) y i (m)

 Bán kính vòng tròn ph ụ t ả i Nhóm 01:

T ỌA ĐỘ TÂM PH Ụ T Ả I NHÓM 02:

1.5.2 TÂM PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG:

 Tọa độ tâm phụ tải phân xưởng:

 Bán kính vòng tròn ph ụ t ải Phân xưở ng:

T ỌA ĐỘ TÂM PH Ụ T Ả I CÁC NHÓM:

Dựa trên các kết quả đã tính toán, chúng ta có sơ đồ phân bố tâm phụ tải cho từng nhóm phụ tải cũng như toàn bộ phân xưởng, như thể hiện trong hình dưới đây.

HÌNH 1.2 PHÂN BỐ PHỤ TẢI TỪNG NHÓM VÀ PHÂN XƯỞNG

LỰA CHỌN TRẠM NGUỒN VÀ TỦ ĐIỆN CHÍNH MẠNG ĐIỆN

CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG

Phân xưởng sửa chữa cơ khí này thuộc hộ tiêu thụ loại 2, nên ta chỉ chọn 1 máy biến áp cung cấp điện cho phân xưởng

Phân xưởng được đặt gần trạm biến áp 22 kV, với phụ tải động lực 380V và phụ tải chiếu sáng Do không có phụ tải điện áp cao, máy biến áp giàn với điện áp định mức 22/0.4 kV là lựa chọn phù hợp.

2.1.1 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT TRẠM BIẾN ÁP:

Vốn đầu tư cho trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong tổng vốn đầu tư hệ thống điện Việc lựa chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp là cần thiết để đảm bảo hiệu quả Cần đưa ra nhiều phương án lựa chọn trạm biến áp, đồng thời thực hiện tính toán so sánh kinh tế và kỹ thuật nhằm tìm ra phương án tối ưu Sự lựa chọn máy biến áp luôn liên quan đến phương án cung cấp điện, với dung lượng và thông số máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải, cấp điện áp và phương thức vận hành.

CH ỌN VỊ TR Í D ẶT TRẠM BIẾN ÁP:

- Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

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

 Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm bé nhất

 Thuận lợi trong quá trình thi công và lắp đặt

 Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng Vị trí trạm không ảnh hưởng đến giao thông nội và vận chuyển vật tư chính trong xí nghiệp

 An toàn, liên tục cấp điện

 Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt)

 Ngoài ra nếu có yêu cầu đặc biệt như có khí ăn mòn, bụi bặm nhiều, môi trường dễ cháy, v.v… phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bẩn

- Vị trí của trạm biến áp phân xưởng có thể độc lập ở bên ngoài, liền kề với phân xưởng, hoặc đặt bên trong phân xưởng

Việc lắp đặt trạm biến áp (MBA) phù hợp với các yêu cầu thực tế là một thách thức lớn Do đó, cần xem xét điều kiện cụ thể để lựa chọn vị trí lắp đặt hợp lý Trong trường hợp này, MBA được đặt bên ngoài, gần sát phân xưởng và có rào chắn bảo vệ an toàn, cách cửa 12 mét.

CH ỌN SỐ LƯỢNG V À CH ỦNG LOẠI MÁY BIẾN ÁP:

- Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yều tố như:

 Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

 Yêu cầu về vận hành kinh tế

 Xét đến khả năng mở rộng và phát triển về sau

- Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên

- Đối với hộ phụ tải loại 2: số lượng máy biến áp được chọn còn tuỳ thuộc vào việc so sánh hiệu quả về kinh tế-kỹ thuật

Để đảm bảo sự đơn giản trong quá trình vận hành, số lượng máy biến áp trong trạm biến áp không nên vượt quá 3, và các máy biến áp này nên có cùng chủng loại và công suất.

Trong một trạm biến áp đồng nhất, việc sử dụng ít chủng loại máy biến áp không chỉ giúp giảm số lượng máy biến áp dự phòng mà còn tạo thuận lợi cho quá trình lắp đặt và vận hành.

XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CỦA MÁY BIẾN ÁP:

- Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

Chọn điều kiện làm việc bình thường với xét đến mức quá tải cho phép, gọi là quá tải bình thường Mức độ quá tải cần được tính toán để đảm bảo hao mòn cách điện trong thời gian xem xét không vượt quá tiêu chuẩn tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là 98 o C.

Khi cuộn dây chịu tải quá mức, nhiệt độ cao nhất có thể đạt trên 140 o C trong những giờ cao điểm, nhưng không được vượt quá mức này Đồng thời, nhiệt độ lớp dầu phía trên cũng không được vượt quá 95 o C.

Kiểm tra điều kiện quá tải trong trường hợp hư hỏng một trong những máy biến áp hoạt động song song là cần thiết để đảm bảo cung cấp điện không bị gián đoạn trong thời gian hạn chế.

Khi lựa chọn máy biến áp, cần chú ý đến khả năng chịu quá tải thường xuyên và quá tải sự cố Thông thường, việc chọn máy biến áp được thực hiện dựa trên đồ thị phụ tải thông qua hai phương pháp chính.

 Phương pháp công suất đẳng trị

- Nhưng ở đây ta không có đồ thị phụ tải cụ thể, do đó chọn dung lượng máy biến áp theo điều kiện đơn giản sau:

S đmMBA ≥ S tt phân xưở ng (2.1) trong đó: S tt phân xưở ng = S tt t ủ điệ n + S ttCS + S d ự phòng (2.2)

Dự phòng điện cho phân xưởng phụ thuộc vào việc dự báo phụ tải điện trong tương lai, với khoảng thời gian dự báo từ 3 đến 10 năm Vì vậy, công suất dự phòng được lựa chọn cho phân xưởng là 20%.

S dự phòng = 20% (S tt tủ điện + S ttCS ) (2.3)

- Trong phạm vi đồ án này, ta không xét đế n S d ự phòng Dung lượng của máy biến áp cần chọn theo công thức (2.1) là:

S tt phân xưở ng = 307 (kVA)

Chúng ta lựa chọn máy biến áp 3 pha của hãng ĐÔNG ANH, sản xuất tại Việt Nam, vì phù hợp với nhiệt độ môi trường tại đây, do đó không cần điều chỉnh hệ số nhiệt độ Các thông số kỹ thuật của máy biến áp được trình bày chi tiết trong Phụ lục 1, Trang 99 của tài liệu [1].

BẢNG 2.1 THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐÔNG ANH

T ổ n hao (W) Dòng điệ n không t ả i (%) Điệ n áp ng ắ n m ạ ch

Kích t hướ c bao (mm) LxWxH

Kh ối lượ ng (kg)

HÌNH 2.1 MÁY BIẾN ÁP ĐÔNG ANH 320 KVA KIỂU HỞ.

KIỂM TRA VÀ ĐO LƯỜNG TRONG TRẠM

Để kiểm tra và đo lường, chúng ta sử dụng các đồng hồ đo lường tại đầu ra của trạm, bao gồm đồng hồ Ampe, đồng hồ Volt, đồng hồ đo điện năng tác dụng và đồng hồ đo điện năng phản kháng.

2.2.1 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY BIẾN DÒNG BI:

Máy biến dòng có chức năng chuyển đổi dòng điện từ mức cao xuống mức thấp, thường là 5A cho dòng thứ cấp, nhằm phục vụ cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Trong một số trường hợp đặc biệt, dòng thứ cấp có thể là 1A hoặc 10A, trong khi dòng sơ cấp có thể có giá trị bất kỳ Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, cuộn thứ cấp của máy biến dòng cần được nối đất.

Máy biến dòng được chọn theo điều kiện:

- Theo điện áp định mức: U đmBI ≥ U đm.mạng

- Theo dòng điện sơ cấp định mức: I 1đmBI ≥ I lvmax

- Theo phụ tải định mức ở phía sơ cấp: S 2đmBI ≥ S 2tt

Theo tính toán ở Chương 1, ta có:

Vậy chọn máy biến dòng có các thông số:

U đm (V) I đm (A) C ấ p chính xác Sai s ố S đm (kVA)

2.2.2 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP BU:

Máy biến điện áp có chức năng chuyển đổi điện áp từ mức cao xuống mức thấp, phục vụ cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và hệ thống tự động hóa Điện áp thứ cấp của máy biến điện áp có thể là 100V hoặc 100/3V, không phụ thuộc vào giá trị điện áp sơ cấp định mức.

Các điều kiện chọn máy biến áp đo lường:

- Điện áp sơ cấp định mức: U 1đm ≥ U đm.mạng

- Phụ tải 1 pha, VA: S 2đm.pha > S 2ttpha

Vậy chọn máy biến điện áp có các thông số:

2.2.3 SƠ ĐỒ ĐO LƯỜNG TRẠM BIẾN ÁP:

HÌNH 2.2 SƠ ĐỒ MÁY BIẾN DÒNG ĐO LƯỜNG

2.2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐO LƯỜNG TRẠM BIẾN ÁP:

HÌNH 2.3 NGUYÊN LÝ ĐO LƯỜNG TRẠM BIẾN ÁP

LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC

Việc lắp đặt tủ động lực và tủ phân phối đúng tâm phụ tải của nhóm và phân xưởng có lợi về:

 Chi phí cho việc đi dây và lắp đặt là thấp nhất

 Tổn hao điện áp là thấp nhất

Tuy nhiên trong thực tế khi lắp đặt tủ phân phối không được như trên lý thuyết mà ta cần lưu ý đến một số vấn đề sau:

 Đặt gần tâm phụ tải

 Tính chất của phụ tải

 Mặt bằng XY dựng của nhà xưởng

 Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa

 Thuận lợi cho quan sát toàn nhóm máy hay toàn phân xưởng

 Không gây cản trở lối đi

Về mặt lý thuyết, ta xét đến các phương án bố trí tủ phân phối và tủ động lực như sau:

 Phương án 1 : Đặt tủ phân phối MDB tại tâm phụ tải phân xưởng, tủ động lực đặt tại tâm phụ tải các nhóm tương ứng, đi dây phân nhánh

 Phương án 2 : Giống phương án 1 nhưng chọn phương án đi dây hình tia

 Phương án 3 : Đặt tủ phân phối MDB sát tường, các tủ động lực tại tâm phụ tải các nhóm

 Phương án 4 : Đặt tủ phân phối MDB sát tường, các tủ động lực đặt sát tường cạnh cửa ra vào

Theo tính toán thực nghiệm, việc lựa chọn sơ đồ bố trí tủ điện và dây dẫn cần phải xem xét điều kiện phát nóng Đồng thời, cần chú ý đến chỉ tiêu kỹ thuật về tổn thất điện áp trên đường dây U.

Cả bốn phương án đều đáp ứng điều kiện U < 5%U đm Xét về mặt kinh tế, phương án bố trí các tủ độ ng lự c ngay tâm phụ tải thường là tối ưu nhất về chi phí và tổn hao điện năng hàng năm Việc so sánh hiệu quả giữa các phương án cho thấy sự khác biệt kinh tế, và nếu độ lệch giữa các phương án là nhỏ hơn, điều này càng khẳng định tính hiệu quả của phương án tối ưu.

5% thì coi như tương đương nhau về mặt kinh tế

Trong môi trường sản xuất thực tế, việc bố trí máy móc thiết bị cần đảm bảo tính thuận tiện cho quá trình vận hành và sửa chữa Điều này cũng đồng nghĩa với việc không gây cản trở lối đi và hạn chế không gian làm việc giữa các thiết bị.

Dựa trên các điều kiện đã nêu, chúng ta quyết định chọn Phương án 4 - vị trí đặt tủ phân phối và tủ động lực sẽ lệch so với tâm phụ tải nhưng vẫn đảm bảo gần nhất với tâm phụ tải Sau khi xem xét bố trí của phụ tải trong phân xưởng, từ các chương tiếp theo, chúng ta sẽ chỉ tập trung vào phương án 4 Hình 2.4 dưới đây minh họa phương án đặt tủ động lực và tủ điều khiển cho toàn phân xưởng.

HÌNH 2.4 PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TỦ ĐIỆN PHÂN PHỐI MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 02.

PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY VÀ TÍNH CHỌN DÂY CHO PHÂN XƯỞNG 29

VẠCH PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY TRONG MẠNG PHÂN XƯỞNG

Trong bất kỳ phân xưởng nào, việc tính toán phụ tải tiêu thụ điện là cần thiết, nhưng mạng đi dây cũng đóng vai trò quan trọng không kém Do đó, cần thiết lập phương án đi dây hợp lý, đảm bảo chất lượng điện năng, an toàn và thẩm mỹ Một phương án đi dây được coi là hợp lý khi đáp ứng các yêu cầu cụ thể.

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

 An toàn trong vận hành

 Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa

 Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu

 Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

 Dễ thi công lắp đặt, dễ sửa chữa.

PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

Có nhiều phương án đi dây trong mạng điện, dưới đây là 2 phương án phổ biến:

PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY HÌNH TIA:

HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ ĐI DÂY HÌNH TIA

Trong sơ đồ hình tia, điện được cung cấp cho các tủ phân phối phụ từ tủ phân phối chính thông qua các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng nhận điện từ tủ phân phối phụ cũng qua các tuyến dây riêng biệt Sơ đồ nối dây hình tia có nhiều ưu điểm và nhược điểm cần được xem xét.

Độ tin cậy cung cấp điện cao đảm bảo rằng sự cố xảy ra ở một đường dây sẽ không ảnh hưởng đến việc cung cấp điện cho các thiết bị từ các đường dây khác.

 Dễ dàng áp dụng các phương tiện tự động điều khiển và bảo vệ

 Lắp đặt, sửa chữa và bảo trì dễ dàng

 Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm

Khi sự cố xảy ra trên đường cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ, nhiều phụ tải sẽ bị mất điện.

 Mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải công suất lớn, tập trung (thường là các xí nghiệp công nghiệp, các phụ tải quan trọng: loại 1 hoặc loại 2)

PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY PHÂN NHÁNH:

HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ ĐI DÂY PHÂN NHÁNH

Sơ đồ đi dây phân nhánh cho phép cung cấp điện cho nhiều phụ tải và tủ phân phối phụ Tuy nhiên, sơ đồ này cũng có những ưu điểm và nhược điểm cần lưu ý.

 Giảm được số các tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

 Giảm được chi phí xây dựng mạng điện

 Có thể phân ph ối công suất đều trên các tuyến dây

 Phức tạp trong vận hành và sửa chữa

 Các thiết bị ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp lớn khi một trong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp

 Sơ đồ phân nhánh được sử dụng để cung cấp điện cho các phụ tải công suất nhỏ, phân bố phân tán (các phụ tải loại 2 hoặc loại 3)

SƠ ĐỒ MẠNG HÌNH TIA PHÂN NHÁNH:

HÌNH 3.3 SƠ ĐỒ KẾT HỢP ĐI DÂY HÌNH TIA & PHÂN NHÁNH

Mạng hình tia kết hợp phân nhánh là một hệ thống phổ biến ở nhiều quốc gia, trong đó kích thước dây dẫn giảm dần tại các điểm phân nhánh Dây dẫn thường được lắp đặt trong ống hoặc mương ghép để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn.

Ưu điểm của hệ thống điện là khả năng cô lập một nhánh trong trường hợp xảy ra sự cố, giúp đơn giản hóa việc xác định và bảo trì Điều này cho phép phần còn lại của hệ thống hoạt động bình thường, đồng thời kích thước dây dẫn có thể được lựa chọn phù hợp với mức dòng giảm dần cho đến cuối mạch.

 Khuyết điểm: Sự cố xảy ra ở một trong các đường cáp từ tủ điện chính sẽ cắt tất cả các mạch và tải phía sau.

VẠCH PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện từ các trạm biến áp với điện áp thứ cấp 380V Mạng điện phân xưởng sử dụng hệ thống ba pha bốn dây có trung tính nối đất Để cung cấp điện cho động cơ, sẽ có một tủ phân phối chính từ trạm biến áp, phân phối cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng, được lắp đặt dọc theo tường phân xưởng, với mỗi tủ động lực phục vụ một nhóm phụ tải riêng biệt.

 Từ tủ phân phối đến các tủ động lực thường dùng phương án đi hình tia

Từ tủ động lực đến các thiết bị thường dùng, sơ đồ hình tia được áp dụng cho thiết bị công suất lớn, trong khi sơ đồ phân nhánh thích hợp cho thiết bị công suất nhỏ.

 Các nhánh đi từ tủ phân phối không nên quá nhiều (n < 10) và tải của các nhánh có công suất gần bằng nhau

 Khi phân tải cho các nhánh nên chú ý dến dòng định mức của các CB chuẩn (6A, 10A, 20A, 32A, 63A, 125A, 150A, 200A, 315A, 400A, 600A, 1000A)

 Đối với phụ tải loại 1 chỉ được sử dụng sơ đồ hình tia

Do phân xưởng là xưởng sửa chữa cơ khí, việc thiết kế hệ thống đi dây cần đảm bảo thuận tiện cho việc di chuyển, vận chuyển và bảo trì Để đáp ứng nhu cầu sửa chữa khi có sự cố và linh hoạt trong việc di dời hoặc thay đổi bố trí thiết bị trong tương lai, phương án đi dây được lựa chọn sẽ tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của xưởng.

 Từ MBA đến tủ phân phối chính: Cáp đơn đi trong ống đơn tuyế n chôn ng ầ m trong đất độ sâu 0.8m, xuyên qua tường

 Từ tủ phân phối chính đến tủ động lực: cáp đơn theo hàng ngang, đi trên thang cáp g ắn sát tường

 Toàn bộ dây và cáp từ tủ động lực đến các động cơ: cáp đa lõi, đi trên hệ thống khay có đục lỗ xuống từng động cơ

 Đường dây từ tủ chiếu sáng tới các bóng đèn: cho vào ống ruột gà cách điện, được cố định vào tường và xà của mái nhà

 Đường dây từ tủ chiếu sáng tới phòng KCS và nhà kho: cho vào ống ruột gà cách điện, được cố định vào tường và xà của mái nhà

Việc xác định phương án đi dây là rất quan trọng và ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn cầu dao (CB) sau này Do đó, chúng ta sẽ tiến hành đi dây cho phân xưởng một cách cẩn thận.

- Từ tủ phân phối chính MDB  Đến tủ động lực Nhóm 01 DB1  Đến các động cơ Nhóm

- Từ tủ phân phối chính MDB)  Đến tủ động lực Nhóm 04 DB4  Đến các động cơ Nhóm

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG ĐI DÂY

HÌNH 3.4 SƠ ĐỒ ĐI DÂY HÌNH TIA PHÂN XƯỞNG 02

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐI DÂY CỦA PHÂN XƯỞNG

HÌNH 3.5 PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY HÌNH TIA TỪ TỦ PHÂN PHỐI ĐẾN CÁC PHỤ TẢI

PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA TIẾT DIỆN DÂY DẪN

Cáp sử dụng trong mạng điện áp cao và thấp rất đa dạng, bao gồm cáp đồng và nhôm, với các loại một lõi, hai lõi, ba lõi hoặc bốn lõi Ở cấp điện áp 110-220KV, cách điện thường sử dụng dầu hoặc khí, trong khi cáp dưới 10KV thường được thiết kế theo kiểu 3 pha bọc chung một vỏ chì Đối với cáp điện áp trên 10KV, các pha thường được bọc riêng biệt Cáp có điện áp dưới 1000V chủ yếu là loại cách điện bằng giấy tẩm dầu hoặc cao su.

Dây dẫn ngoài trời thường là dây trần một sợi, nhiều sợi hoặc dây rỗng ruột, trong khi dây dẫn sử dụng trong nhà thường được bọc cao su hoặc nhựa cách điện Trong một số trường hợp, dây dẫn trong nhà có thể là dây trần hoặc thanh dẫn, nhưng cần được đặt trên sứ cách điện để đảm bảo an toàn.

Trong mạng điện xí nghiệp, dây dẫn và cáp thường được chọn theo hai điều kiện sau:

 Chọn theo điều kiện phát nóng

 Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Khi chọn tiết diện dây dẫn và cáp, bạn có thể dựa vào một trong hai điều kiện và kiểm tra theo điều kiện còn lại Bên cạnh đó, việc lựa chọn tiết diện cũng có thể dựa trên mật độ dòng kinh tế của dòng điện.

 Chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt của dòng điện

3.6.1 CHỌN DÂY DẪN THEO TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CHO PHÉP: Đối với mạng điện địa phương,ta phải dựa vào tổn thất điện áp cho phép để lựa chọn tiết diện dây dẫn vì mạng điện địa phương thường có công suất bé, tiết diện dây dẫn nhỏ và do đó điện trở dây dẫn lớn Do vậy nếu tăng tiết diện dây dẫn sẽ làm giảm tổn thất điện áp U, tức

Nguyễn Hữu Chung – MSSV: 16542357, Trang 34, nhấn mạnh việc giữ cho mức tổn thất điện áp không vượt quá giới hạn cho phép Việc chọn dây dẫn cần được thực hiện dựa trên các tiêu chí về tổn thất điện áp cho phép trong những trường hợp cụ thể.

 Xác định tiết diện dây dẫn khi toàn bộ đường dây có cùng một tiết diện

 Xác định tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện không đổi

 Xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện phí tổn kim loại màu ít nhất

Cách thức tính toán cụ thể của 3 trường hợp trên được trình bày theo (Trang 282 đến

3.6.2 CHỌN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG:

Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện từ các trạm biến áp với điện áp thứ cấp 380V Mạng điện này chủ yếu cấu trúc theo hệ thống 3 pha 4 dây, trong đó trung tính được nối đất.

Việc lựa chọn dây dẫn phù hợp cho phân xưởng cần chú trọng đến điều kiện phát nóng Chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn phát nóng cho phép sẽ đảm bảo độ bền, an toàn trong quá trình vận hành và kéo dài tuổi thọ của dây dẫn.

Khi lắp đặt dây dẫn, cần lưu ý rằng điều kiện thực tế có thể khác với tiêu chuẩn của nhà chế tạo, do đó dòng phát nóng cho phép cần được điều chỉnh Để xác định dòng phát nóng thực tế, cần nhân với hệ số hiệu chỉnh K, được tính dựa trên loại dây, số lượng dây kề nhau, phương thức lắp đặt và nhiệt độ môi trường thực tế tại vị trí lắp đặt.

I cpđm là dòng điện tối đa cho phép, được xác định theo các tiêu chuẩn của nhà sản xuất I cp là dòng điện lớn nhất có thể chạy qua dây dẫn mà không làm nhiệt độ của nó vượt quá giới hạn cho phép trong thời gian không hạn chế.

Dòng I lvmax là dòng làm việc lớn nhất qua dây, thường được sử dụng để tính toán Đối với dây dẫn cung cấp cho từng máy riêng lẻ, dòng I lvmax sẽ được xác định bằng I đm Còn đối với dây dẫn cung cấp cho từng nhóm máy, dòng I lvmax sẽ lấy bằng I tt của nhóm.

- K là hệ số điều chỉnh dây theo các điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế

XÁC ĐỊ NH CÁC H Ệ S Ố HI Ệ U CH Ỉ NH K:

 N ếu là cáp chôn dưới đấ t :

- K 4 – thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt

Cách lắp đặt K4 Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc rãnh đúc 0.8

- K 5 – Hệ số hiệu chỉnh theo số dây đặt kề nhau, theo tiêu chuẩn IEC dưới đây:

BẢNG 3.1 K 5 CHO SỐ DÂY TRONG HÀNG Định vị dây đặt kề nhau

Số mạch hoặc cáp nhiều lõi

Chôn ngầm 1 0.8 0.7 0.65 0.6 0.57 0.54 0.52 0.5 0.45 0.41 0.38 Nếu cáp được đặt theo vài hàng, K5 được nhân với:

- K 6 – Hệ số thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp, theo tiêu chuẩn IEC dưới đây:

BẢNG 3.2 HỆ SỐ K 6 THEO TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT

Rất ướt (bão hòa) 1.21 Ướt 1.13 Ẩm 1.05

- K 7 – Hệ số thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đất, theo tiêu chuẩn IEC dưới đây:

BẢNG 3.3 K 7 PHỤ THUỘC NHIỆT ĐỘ ĐẤT

Cách điện PVC XLPE, EPR (cao su Ethylen – Propylen)

 N ế u là cáp không chôn dưới đấ t :

- K 1 – Hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt, theo tiêu chuẩn IEC dưới đây: BẢNG 3.4 HỆ SỐ K 1 CHO CÁC CÁCH ĐẶT DÂY KHÁC NHAU

Cáp đặt thẳng trong vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.7

NGUYỄN HỮU CHUNG – MSSV: 16542357 Trang 36 Ống dây đặt trong vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.77

Hầm và mương cáp kín 0.95

Cáp treo cố định trên trần 0.95

Trong trần giả hoặc kết cấu xây dựng rỗng 0.95

Cáp đơn hoặc đa lõi đặt trong ống trong kết cấu xây dựng rỗng 0.865

Trên công-xôn gắn vào tường 0.9 Đi âm trong kết cấu công trình 0.9 Trên khay cáp có đục lỗ hoặc trên móc 1.0

Trên khay không đục lỗ hoặc đường dẫn 1.0

- K 2 – Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau, theo tiêu chuẩn IEC dưới đây: BẢNG 3.5 HỆ SỐ K 2 THEO SỐ MẠCH CÁP TRONG MỘT HÀNG ĐƠN

Lắp hoặc chôn trong tường 1 0.8 0.7 0.65 0.6 0.57 0.54 0.52 0.5 0.45 0.41 0.38 Hàng đơn trên tường hoặc nền nhà, hoặc trên khay cáp không đục lỗ

Hàng đơn nằm ngang hoặc trên màng đứng

Hàng đơn trên thang cáp, công-xôn 1 0.87 0.82 0.8 0.8 0.79 0.79 0.78 0.78 0.78

Khi số hàng cáp nhiều hơn 1, K2 cần được nhân với các hệ số sau:

- K 3 – Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện

BẢNG 3.6 HỆ SỐ K 3 CHO NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG KHÁC 30 O C

Nhiệt độ môi trường oC

Cách điện Cao su (chất dẻo) PVC XLPE, EPR (cao su Ethylen –

 Ch ọ n dây h ạ th ế theo điề u ki ệ n phát nóng : Việc tính đến các hệ số hiệu chỉnh dẫn đến công thức (3.1) trở thành:

S N = S pha trong trường hợp có tải bất đối xứng (trên 10%), tải gây ra sóng hài, tải với đèn phóng điện, hoặc khi S pha nhỏ hơn hoặc bằng 16 mm² (đồng) và 25 mm² (nhôm) đối với các mạch một pha.

S N = 0.5.S pha cho các trường hợp còn lại với lưu ý là dây trung tính phải có bảo vệ thích hợp

3.6.3 CHỌN DÂY DẪN THEO MẬT ĐỘ DÒNG KINH TẾ:

Phương án thiết kế mạng cao áp thường dựa vào phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy để lựa chọn dây dẫn từ trạm phân phối trung tâm tới các trạm biến áp Các đường dây này có tiết diện đồng nhất trên toàn bộ chiều dài, được chọn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế (JKT), phụ thuộc vào môi trường và điều kiện làm việc.

Trong đó: S – tiết diện dây dẫn (mm 2 )

J KT – mật độ dòng điện kinh tế của dây (A/mm 2 ) – Tra bảng

I max – dòng điện lớn nhất của phụ tải (A)

 I max = I tt với đường dây lộ đơn

 I max = I tt /2 với đường dây lộ kép.

TÍNH CHỌN DÂY DẪN PHÂN XƯỞNG THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG

Dây dẫn trong mạng điện áp thấp của phân xưởng cần được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng và kiểm tra tổn thất điện áp Do khoảng cách ngắn từ tủ động lực đến các thiết bị và từ tủ phân phối hạ áp đến tủ động lực, cùng với thời gian làm việc của máy công cụ ít, việc chọn dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế sẽ dẫn đến lãng phí kim loại màu Vì vậy, chỉ cần lựa chọn dây dẫn dựa trên điều kiện phát nóng là đủ.

3.7.1 CHỌN DÂY DẪN TỪ TRẠM BIẾN ÁP ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH:

Tuyến dây chính từ trạm biến áp MBA đến tủ phân phối chính MDB chịu tải lớn, thường sử dụng 4 cáp (3 cáp pha và 1 cáp trung tính) Chúng tôi lựa chọn phương án đi cáp ngầm trong đất, sử dụng ống nhựa cứng PVC chuyên dụng của công ty điện lực với độ sâu chôn cáp là 0.5 m.

- Dòng điện làm việc lớn nhất của tải qua dây dẫn:

= = ( ) , tính ở Chương 1 (bao gồm phụ tải chiếu sáng tính theo phương pháp gần đúng và hệ số K đt =0.8)

Khi lựa chọn cáp tổng, cần chú ý đến dòng định mức của máy biến áp Dòng qua cáp tổng Ilvmax có thể được tra cứu trong bảng theo gam máy biến áp đã chọn hoặc tính toán theo công thức đ = đ.

- Với MBA đã chọn lựa với S = 320 (kVA) và điện áp dây phía sơ cấp khi không tải U 0

Tiêu chuẩn IEC về máy biến áp 3 pha trung/hạ thế (biến áp phân phối) được quy định trong tài liệu Bảng B19-Tài liệu [2], với thông số dòng định mức dây tải tương ứng.

I n = 462 (A) dòng tải lớn nhất nếu tính theo S MBA đã lựa chọn, phù hợp với số liệu tính toán

- Hệ số hiệu chỉnh, theo công thức (3.2), các hệ số K tương ứng tra trong các BẢNG 3.1-

- Dòng điện cho phép định mức của dây (dòng qui đổi), theo công thức (3.4):

Cáp điện lực hạ thế CVV/DTA ruột đồng, với một lõi nhiều sợi xoắn, được cách điện bằng PVC và có vỏ PVC, đồng thời có giáp bảo vệ, là lựa chọn phù hợp cho việc lắp đặt trong ống đơn tuyến chôn trong đất, theo thông số kỹ thuật của CADIVI.

3.7.2 CHỌN DÂY DẪN TỪ TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH ĐẾN TỦ ĐỘNG LỰC:

Tuyến dây đi từ tủ phân phối chính MDB đến các tủ động lực DB ta đi 4 cáp (3 cáp pha

& 1 cáp trung tính, tiết diện cáp trung tính bằng tiết diện cáp pha), đi dây đơn, thang cáp sát tường

CH Ọ N DÂY D Ẫ N T Ừ T Ủ PHÂN PH ỐI CHÍNH MDB ĐẾ N T Ủ ĐỘ NG L Ự C NHÓM

- Dòng điện làm việc lớn nhất qua dây dẫn, được tính ở Chương 1 :

- Hệ số hiệu chỉnh tra theo các BẢNG 3.4-3.5-3.6 ở trên, theo công thức (3.3), đi chung thang cáp với dây dẫn đến tủ động lực DB2:

 K 1 = 1 (cáp đi trên thang cáp)

 K 2 = 0.78 (8 hàng đơn trên thang cáp)

Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng, một lõi nhiều sợi xoắn, có cách điện PVC và không giáp bảo vệ, được lắp đặt trên không với khoảng cách phù hợp theo thông số kỹ thuật CADIVI (Phụ lục 2-Trang 101/Tài liệu [1]).

Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng, một lõi (nhiều sợi xoắn), cách điện PVC, không giáp bảo vệ, được lắp đặt trên không với khoảng cách nhất định, là lựa chọn lý tưởng theo thông số kỹ thuật cáp điện CADIVI (Phụ lục 2-Trang 101/Tài liệu [1]).

- Hệ số hiệu chỉnh tra theo các BẢNG 3.4-3.5-3.6 ở trên, theo công thức (3.3), đi chung thang cáp với dây dẫn đến tủ động lực DB4:

 K 1 = 1 (cáp đi trên thang cáp)

 K 2 = 0.78 (8 hàng đơn trên thang cáp)

Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng, một lõi với nhiều sợi xoắn, được cách điện bằng PVC và không có giáp bảo vệ, là lựa chọn phù hợp cho việc lắp đặt trên không, theo thông số kỹ thuật cáp điện CADIVI.

Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng, một lõi (nhiều sợi xoắn), cách điện PVC, không giáp bảo vệ, được lắp đặt trên không (trên cùng một mặt phẳng và cách khoảng) theo thông số kỹ thuật của CADIVI (Phụ lục 2-Trang 101/Tài liệu [1]).

3.7.3 CHỌN DÂY DẪN TỪ TỦ ĐỘNG LỰC DB ĐẾN CÁC ĐỘNG CƠ:

Dây dẫn từ các tủ động lực đến các động cơ, ta chọn phương án đi trên khay cáp có đục lỗ, dây ruột đồng 4 lõi, cách điện PVC

- Nhóm 01: Hệ số hiệu chỉnh tra theo các BẢNG 3.4-3.5-3.6 ở trên, theo công thức (3.3), đi chung khay cáp với 8 đường dây đến các máy khác:

 K 1 = 1 (cáp đi trên khay cáp có đục lỗ)

 K 2 = 0.7 (9 hàng cáp đa lõi trên khay đục lỗ)

 K 1 = 1 (cáp đi trênkhay cáp có đục lỗ)

 K 1 = 1 (cáp đi trên khay cáp có đục lỗ)

≥ , với I lvmax = I đm(từng thiết bị)

- Tính chọn dây dẫn từ tủ động lực DB1 đến động cơ 2B Dòng điện định mức động cơ 2B – Nhóm 1: đ = đ

- Đường dây từ tủ động lực đến các phụ tải khác chọn tương tự, các số liệu của dây dẫn được chọn được tổng kết trong bảng dưới đây:

Chúng tôi chọn dây dẫn từ tủ động lực DB đến các động cơ là cáp điện lực hạ thế CADIVI, cụ thể là cáp CCV ruột đồng 4 lõi với cấu tạo 1 lõi nhiều sợi xoắn, bao gồm 3 dây pha và 1 dây trung tính Dây có cách điện và vỏ bằng PVC, không có giáp bảo vệ, được lắp đặt trên không.

BẢNG 3.7 THỐNG KÊ LỰA CHỌN DÂY DẪN ĐẾN CÁC ĐỘNG CƠ

THÔNG S Ố TÍNH TOÁN L Ự A CH Ọ N DÂY D Ẫ N

Ti ế t di ện đị nh danh S (mm 2 )

Dòng điệ n đị nh m ứ c (A) Độ s ụ t áp (mV/A/m ) Điệ n tr ở

BẢNG 3.8 THỐNG KÊ LỰA CHỌN DÂY DẪN TỪ TỦ PHÂN PHỐI ĐẾN TỦ ĐỘNG LỰC

THÔNG S Ố TÍNH TOÁN L Ự A CH Ọ N DÂY D Ẫ N

Dòng điệ n tính toán I tt (A)

Dòng điệ n cho phép I cp (A)

Ti ế t di ệ n đị nh danh

Dòng điệ n đị nh m ứ c (A) Độ s ụ t áp (mV/A/m) Điệ n tr ở

MBA  MDB 462 550 CVV-500 585 0.32 0.0366 4 x 15 1 lõi MDB  DB 1 136.1 174.5 CVV-50 201 0.83 0.387 4 x 48 1 lõi MDB  DB 2 114.9 147.3 CVV-35 160 1.2 0.524 4 x 24 1 lõi MDB  DB 3 153.7 197 CVV-50 201 0.83 0.387 4 x 30 1 lõi MDB  DB 4 153.7 197 CVV-50 201 0.83 0.387 4 x 54 1 lõi

KIỂM TRA SỤT ÁP

Chất lượng điện năng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả hoạt động của phân xưởng sản xuất Để đạt năng suất cao và tối ưu hóa hiệu suất máy móc, cần đảm bảo chất lượng điện năng, đặc biệt là điện áp.

NGUYỄN HỮU CHUNG – MSSV: 16542357 Trang 43 vậy phải đảm bảo độ sụt áp hay tổn thất điện áp trên đường dây U phải nằm trong giới hạn cho phép

- Kiểm tra sụt áp điều kiện làm việc bình thường:

Để đơn giản hóa quá trình tính toán, có thể tham khảo Bảng H1-29 (Trang H1-39/Tài liệu [2]), giúp ước lượng sụt áp một cách gần đúng trên một đoạn đường.

Độ sụt áp U cho 1 (A) phụ thuộc vào dạng tải (đối với động cơ có cosφ=0.8 trong chế độ làm việc bình thường) và loại cáp sử dụng (1 pha hoặc 3 pha).

 K – hệ số sụt áp (V/A/km) tra Bảng H1-29/Trang H1-39/Tài liệu [2]

 I B – dòng làm việc lớn nhất (A)

Chiều dài cáp (L) tính bằng km có ảnh hưởng trực tiếp đến độ sụt áp, phụ thuộc vào công suất của phụ tải và chiều dài dây dẫn, đồng thời tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp Do đó, khi lựa chọn dây dẫn, cần kiểm tra tổn thất điện áp cho phép; nếu không đạt yêu cầu, cần tăng tiết diện dây dẫn lên một cấp và kiểm tra lại.

KI ỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP T Ừ TRẠM BIẾN ÁP MBA ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI MDB:

- Dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn từ MBA đến tủ phân phối chính MDB là:

I lvmax = 462 (A), tính theo dung lượng S mba = 320 (kVA)

- Hệ số sụt áp: K = 0.32 (V/A/km) , tra theo dây dẫn được chọn BẢNG 3.8 ở trên

- Khi đó, tổn thất điện áp ∆U, theo công thức (3.8): ∆U < 5%∆U đm = 5%x380 = 19 (V)

- Trị sụt áp được biểu diễn theo %, theo công thức (3.6):

Vậy sụt áp trên đoạn từ máy biến áp MBA tới tủ phân phối chính MDB đạt yêu cầu

KI ỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TỪ TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH MDB ĐẾN TỦ ĐỘNG LỰC NHÓM 01 - DB1:

- Dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn từ MDB đến tủ động lực DB 1 là:

- Khi đó, tổn thất điện áp ∆U, theo công thức (3.8):

Vậy sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối chính MDB tới tủ động lực DB 1 đạt yêu cầu

Tủ động lực Nhóm 04 có khoảng cách lớn nhất và công suất gần cao nhất so với các nhóm khác Nếu Nhóm 04 đáp ứng các điều kiện, thì các nhóm còn lại cũng sẽ đảm bảo tiêu chí tương tự.

KI ỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TỪ TỦ ĐỘNG LỰC NHÓM 04 – DB4 ĐẾN THI ẾT BỊ CÓ KHOẢNG CÁCH XA NHẤT:

Ta nhận thấy khoảng cách từ tủ động lực nhóm 4 đến động cơ 7D có chiều dài xa nhất

- Dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn từ tủ động lực DB 4 đến động cơ 7D là:

- Hệ số sụt áp: K = 9 (V/A/km) , tra theo dây dẫn được chọn BẢNG 3.7 ở trên

Vậy sụt áp trên đoạn từ tủ tủ động lực DB 4 đến động cơ 7D đạt yêu cầu

- Tổng tổn thất điện áp từ máy biến áp MBA đến nhánh có chiều dài xa nhất của Nhóm 04 (động cơ 7D) là:

Tổn thất điện áp trên đường dây từ MBA đến tủ phân phối chính MDB, cũng như từ tủ MDB đến tủ động lực Nhóm 04 – DB4 và từ tủ động lực Nhóm 04 – DB4 đến thiết bị 7D, cần đảm bảo rằng độ sụt áp không vượt quá giới hạn cho phép, cụ thể là ∆ % < 5%.

Dựa trên các điều kiện đã được xác định, dây dẫn được chọn là hợp lý Do đó, việc lựa chọn các loại dây từ máy biến áp đến các phụ tải cũng là hợp lý.

Để kiểm tra toàn bộ tổn thất điện áp từ các tủ động lực đến tất cả động cơ, cần thực hiện tính toán tương tự như đã nêu, từ đó có thể tạo ra bảng thống kê chi tiết.

BẢNG 3.9 KIỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRONG PHÂN XƯỞNG

Tất cả các số liệu U% đã được tính toán, đảm bảo rằng độ sụt áp hay tổn thất điện áp trên đường dây U nằm trong giới hạn cho phép, với ∆ % < 5%, đáp ứng đầy đủ các điều kiện yêu cầu.

TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN CB

TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG

KẾ CHIẾU SÁNG

KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ BẢO VỆ NỐI ĐẤT CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện
Tác giả	Bùi Thanh Nam, Nguyễn Hữu Chung
Người hướng dẫn	Ts. Trương Việt Anh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hcm
Chuyên ngành	Điện Công Nghiệp
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	19,47 MB