THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO PHÂN XƯỞNG cơ KHÍ đề ĐHCNHN

1. Tính toán phụ tải điện1.1. Phụ tải chiếu sáng1.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát1.3. Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp phụ tải động lực1.4. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng1.5. Nhận xét và đánh giá 2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện) 2.3. Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện3.1. Tính toán ngắn mạch 3.2. Chọn và kiểm tra dây dẫn 3.3. Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)3.4. Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóngcắt nguồn tự động, aptomatcầu chảy, khởi động từ v.v…) 3.5. Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v.3.6. Kiểm tra chế độ mở máy động cơ3.7. Nhận xét và đánh giá 4. Thiết kế trạm biến áp 4.1. Tổng quan về trạm biến áp4.2. Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp4.3. Tính toán nối đất cho trạm biến áp4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA 4.5. Nhận xét 5. Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất5.1. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng 5.2. Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,95.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng5.4. Nhận xét và đánh giá6. Tính toán nối đất và chống sét6.1. Tính toán nối đất6.2. Tính chọn thiết bị chống sét6.3. Nhận xét và đánh giá7. Dự toán công trình7.1. Kê danh mục các thiết bị 7.2. Lập dự toán công trình

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Tính toán phụ tải điện

Sử dụng 45 đèn chiếu sáng công nghiệp của hàng Rạng Đông loại Đèn LED High Bay430/150W model D HB02L 430/150W ánh sáng trắng, công suất 150W

Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng dựa theo suất

Trong đó: S là diện tích nhà xưởng (m2)

Phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn nhà xưởng:

1.1.2 Phụ tải thống thoáng và làm mát

Trang bị cho phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Phụ tải động lực: ta chia các thiết bị thành 4 nhóm như sau

STT Tên máy Vị trí Hệ số

- Hệ số công suất trung bình của nhóm 1:

- Hệ số Ksd của nhóm 1:

Trong nhóm 1, để xác định số thiết bị hiệu quả, chúng ta nhận thấy công suất lớn nhất đạt 106,4 kW Do đó, số lượng thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 53,2 kW là n1 = 1 thiết bị.

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P16.4.

- Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1: 2,88

- Hệ số knc của nhóm 1:

- Xác định phụ tải tính toán chủa nhóm máy:

T Tên máy Vị trí Hệ số

Để xác định số thiết bị hiệu quả trong nhóm 1, chúng ta nhận thấy công suất lớn nhất là 146,3 kW Do đó, số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 73,5 kW là n2 = 1 thiết bị.

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P26,4.

T Tên máy Vị trí Hệ số

Ksd - Xác định số thiết bị hiệu quả nhóm 3: Ta thấy lò công suất lớn nhất là 79.8 kW nên số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng

- Tổng công suất của n3 thiết bị: P38,32

STT Tên máy Vị trí Hệ số

Ksd - Xác định số thiết bị hiệu quả nhóm : Ta thấy công suất lớn nhất là 74,48 kW nên số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng

- Tổng công suất của n4 thiết bị: P48,96

Tổng phụ tải động lực 4 nhóm

Thông số Toàn nhà xưởng

Q tính toán (kWAr) 469,2 Cosφ trung bình 0,65

Nhận xét

Với hệ số công suất trung bình của phân xưởng bằng 0.65 nên việc bù công suất khá lớn để công suất đạt 0,8.

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

Tâm qui ước của các nhóm phụ tải trong phân xưởng được xác định bởi điểm M với tọa độ M(Xnh,Ynh) trong hệ trục tọa độ xOy Góc tọa độ O (0,0) được lấy tại điểm thấp nhất ở phía bên trái của phân xưởng.

+ X nh , Y nh : toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m).

+ x i , y i : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn (m).

+ S i : công suất của phụ tải thứ i (kVA).

+ Bảng 2.1 Bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ XOY NHÓM I

STT Số hiệu Tên thiết bị cosφ P(kW) S(kVA) x (m) y (m) S.x S.y

STT Số hiệu Tên thiết bị cosφ P(kW) S(kVA) x(m) y(m) S.x S.y

Tương tự tính cho các nhóm khác ta được tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng dưới đây:

Bảng 2.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm của phân xưởng

STT ∑Si ∑Sixi ∑Siyi Xnh(m) Ynh(m) Xpx(m) Ypx(m)

2.1.2 Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

Vị trí lắp đặt trạm cần được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành, cũng như thay thế và sửa chữa sau này Cần có đủ không gian để dễ dàng thay máy biến áp và trạm nên nằm gần các tuyến đường vận chuyển để thuận lợi cho việc di chuyển và bảo trì.

- Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xí nghiệp.

Vị trí trạm cần đảm bảo thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên với thông gió tốt, đồng thời phải có khả năng phòng cháy, phòng nổ hiệu quả Ngoài ra, cần tránh xa các hóa chất hoặc khí ăn mòn phát sinh từ phân xưởng để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA như hình sau:

Chon công suất và số lượng máy biến áp

2.2.1 Chọn số lương máy biến áp

Việc lựa chọn máy biến áp (MBA) cần dựa trên độ tin cậy cung cấp điện, trong đó hộ tiêu thụ loại I yêu cầu ít nhất 2 MBA kết nối với các phân đoạn khác nhau và có thiết bị đóng cắt Đối với hộ tiêu thụ loại III, chỉ cần 1 MBA nhưng cần có MBA dự trữ Phân xưởng có công suất nhỏ S tt a7 kVA thường nằm trong các khu công nghiệp hoặc khu vực đô thị với độ tin cậy cung cấp điện cao (phụ tải loại II), do đó, để tiết kiệm chi phí và phù hợp với công suất thực tế, lựa chọn sử dụng 1 máy biến áp là hợp lý.

2.2.2 Chọn công suất máy biến áp

Khi lựa chọn máy biến áp, cần đảm bảo rằng trạm có khả năng cung cấp đủ điện năng cho phụ tải trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời dự trữ một lượng công suất để phòng ngừa sự cố Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cung cấp điện mà còn kéo dài tuổi thọ của máy và đáp ứng các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Quy trình lựa chọn dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng, các tiêu chuẩn máy biến áp ít chủng loại, khả năng làm việc quá tải, và đồ thị phụ tải.

- Khi làm việc ở điều kiện bình thường n.khc.SđmB�Stt (kVA)(2.2) Trong đó:

- n: Số máy biến áp của trạm.

- khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy khc = 1.

Kiểm tra khi xảy ra sự cố máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 máy biến áp)

(n-1).khc.kqt.SđmB �Sttsc (2.3) Trong đó:

Hệ số quá tải sự cố (kqt) được xác định là 1,4 khi điều kiện vận hành của MBA cho phép quá tải không quá 5 ngày đêm Thời gian quá tải trong mỗi ngày đêm không được vượt quá 6 giờ, và trước khi xảy ra tình trạng quá tải, hệ số tải của MBA phải duy trì dưới 0,93.

Sttsc là công suất tính toán sự cố, cho phép loại bỏ các phụ tải không quan trọng (phụ tải loại III) khi xảy ra sự cố MBA, nhằm giảm nhẹ dung lượng của các MBA Nhờ đó, có thể giảm vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA).

Cần hạn chế số lượng chủng loại MBA trong nhà máy để dễ dàng trong việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và thay thế.

Lựa chọn

- Số lượng máy biến áp: n = 1

- Stt= 617 (kVA) Nên ta chọn máy biến áp công suất 630 kVA> Stt/khc

Lấy khc=1, vì chọn máy biến áp do Việt Nam chế tạo.

Bảng 2.3 Bảng thông số máy biến áp.

1970(Thông tin từ website của công ty CP Thiết Bị Điện Đông Anh.)

2.3.1 Phương án cấp điện cho phân xưởng.

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là yếu tố quan trọng đảm bảo sự phù hợp cho các nhà xưởng, giúp vận hành và sửa chữa thuận tiện Sơ đồ cần cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tổn thất đến mức tối thiểu Trong mạng điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ chính.

Sơ đồ cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải từ nguồn, thường được áp dụng cho các phụ tải phân tán trong các khu vực rộng lớn như phân xưởng cơ khí, lắp ráp và dệt Hệ thống này bao gồm các đường dây từ thanh cái trạm biến áp đến tủ phân phối động lực, sau đó dẫn đến các phụ tải Với độ tin cậy cao, sơ đồ này cho phép kết nối dây dễ dàng, giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ tải, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, cũng như dễ dàng trong vận hành và bảo trì.

Nhược điểm của hệ thống này là yêu cầu vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số lượng thiết bị đóng cắt nhiều Phạm vi ứng dụng chủ yếu của nó là cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng, bao gồm các phụ tải loại I và II.

Sơ đồ này cho phép các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây kết nối với nguồn, mang lại ưu điểm nổi bật là vốn đầu tư thấp nhờ vào tổng chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm của hệ thống là độ tin cậy thấp, vì khi xảy ra sự cố, toàn bộ phụ tải đều bị ảnh hưởng Để khắc phục vấn đề này, người ta thường chia đường dây chính thành các đoạn bằng cách sử dụng các dao phân đoạn Tuy nhiên, việc thiết kế và điều chỉnh bảo vệ rơle trong trường hợp này lại trở nên phức tạp hơn.

Phạm vi ứng dụng: chỉ dùng sơ đồ này để thiết kế cho các phụ tải ít quan trọng (phụ tải loại III)

Sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh mang lại nhiều lợi ích Với mức vốn đầu tư không quá lớn, loại sơ đồ này đảm bảo tính hiệu quả trong việc tổ chức thông tin Bên cạnh đó, độ tin cậy của nó cũng được đánh giá là tương đối cao, giúp người dùng yên tâm trong việc áp dụng.

Sơ đồ này thường được áp dụng trong thực tế, nơi các phụ tải quan trọng và ít quan trọng đan xen nhau Các phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia, trong khi các phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại và cấp điện qua đường dây chính.

2.2.1 Sơ bộ đi dây trong nhà xưởng. Để đảm bảo yêu cầu thuận tiện về lắp ráp, vận hành và sửa chữa Ta bố trí cho xưởng

Tủ phân phối (TPP) nhận điện từ trạm biến áp và cung cấp điện cho 4 tủ động lực, 1 tủ chiếu sáng và 1 tủ làm mát được đặt rải rác quanh các cạnh tường phân xưởng Mỗi tủ động lực đảm nhiệm việc cấp điện cho các nhóm phụ tải đã được phân nhóm trước đó Dựa vào sơ đồ mặt bằng, chúng ta sẽ xem xét 3 phương án khả thi.

Tủ phân phối(TPP) đặt ở giữa trung tâm nhà xưởng và đi dây hình tia cấp điện tới các tủ động lực, làm mát và chiếu sáng

Mặc dù phương án này có đường đi dây tiết kiệm và hiệu quả, nhưng vị trí đặt tủ phân phối lại không hợp lý, gây bất tiện trong việc di chuyển và sử dụng.

Tủ phân phối (TPP) được lắp đặt sát tường trong nhà xưởng, sử dụng hệ thống dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh để cung cấp điện cho các tủ động lực, hệ thống làm mát và chiếu sáng.

Tủ phân phối (TPP) được lắp đặt gần tường trong nhà xưởng, có nhiệm vụ cấp điện trực tiếp cho các tủ động lực, hệ thống làm mát và chiếu sáng thông qua dây dẫn hình tia.

Trong quá trình chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện, việc tính toán các loại tổn hao là rất quan trọng Đối với đường dây cung cấp điện từ nguồn đến trạm biến áp của xưởng dài 200m, dây dẫn được sử dụng là dây đồng Để đảm bảo hiệu quả, dây dẫn được chọn dựa trên mật độ dòng kinh tế, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền tải điện và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Khi chọn tiết diện cáp cao áp, cần dựa vào mật độ kinh tế dòng điện Đối với cáp đồng 3 pha, giá trị J kt được tra cứu là 3,1 (A/mm²) theo Bảng Phụ Lục 4 trong giáo trình cung cấp điện ĐHCNHN.

Ta có tiết diện kinh tế của dây dẫn bằng:

Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-

Cáp RUKAWA mã hiệu XLPE.35 có thông số điện trở ro = 0,524 (Ω/km), re = 0,16 (Ω/km) và dòng điện định mức I cp = 170 (A) Cáp này được lắp đặt trong rãnh, theo tài liệu từ Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện của Ngô Hồng Quang.

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp b) Chọn dây dẫn từ trạm biến áp về tủ phân phối

 Dòng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối: Đi lộ kép, chiều dài khoảng 32m

Vậy ta chọn cáp XLPE.95 có thông số kỹ thuật: r0 = 0,193 (  /km), xo = 0,0802 ( 

/km), I cp = 280 (A) (Bảng 4.53 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang).

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp c) Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực.

Vì cả 4 nhóm thiết bị đều có công suất không quá chênh lệch nhiều nên ta sử dụng 1 loại dây cáp duy nhất để cấp điện cho 4 tủ này

Trong 4 nhóm thì nhóm IV có S tt lớn nhất = 413,77(kVA) nên ta sẽ sử dụng thông số của tủ này để tính toán chọn dây

Trong bảng 4.11 của Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện (Ngô Hồng Quang), chúng ta lựa chọn cáp hạ áp 1 lõi đồng cách điện PVC, loại nửa mềm và được đặt cố định, do CADIVI sản xuất với ký hiệu CVV Cáp có tiết diện 300mm2, dòng điện định mức Icp là 607(A), điện trở r0 là 0,0601 (Ω/km) và điện trở phản kháng x0 là 0,07 (Ω/km) Bên cạnh đó, cần chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng và làm mát.

Dòng điện chạy qua dây

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ

Đặt vấn đề

Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện trong hệ thống điện có thể hoạt động dưới ba chế độ khác nhau trong điều kiện vận hành.

 Chế độ làm việc lâu dài.

 Chế độ làm việc quá tải.

 Chế độ chịu dòng ngắn mạch.

Trong môi trường làm việc lâu dài, việc lựa chọn thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện phù hợp với điện áp và dòng điện định mức là rất quan trọng để đảm bảo tính tin cậy trong hoạt động.

Trong chế độ làm việc quá tải, dòng điện qua thiết bị và các bộ phận dẫn điện thường lớn hơn dòng điện định mức Tuy nhiên, nếu mức quá tải này không vượt quá giới hạn cho phép, các thiết bị điện vẫn có thể hoạt động một cách tin cậy.

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện cần được lựa chọn với thông số phù hợp để đảm bảo hoạt động tin cậy trong điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Việc nhanh chóng khắc phục tình trạng ngắn mạch là rất quan trọng để giảm thiểu tác hại do sự cố này gây ra.

Dòng điện ngắn mạch là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, cần phải xem xét khả năng đóng cắt của các thiết bị này khi thực hiện lựa chọn.

Chọn dây dẫn cho mạng động lực(Tiết diện dây dẫn mạch động lực đã được chọn ở phần trên).

Tính toán ngắn mạch

Sơ đồ các vị trí ngắn mạch trong mạch điện phân xưởng:

Tu 2 Tu 3 Tu dieu hoa Tu chieu sang

AT1 AT2 AT3 AT4 AT5

Các vị trí ngắn mạch chính và mục đích xác định ngắn mạch tại vị trí đó:

Vị trí ngắn mạch Mục đích

N1 Xác định, lựa chọn dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, sứ cách điện cho may biến áp

N2 Xác định, lựa chọn các thiết bị đo lường

N3 Xác định, lựa chọn aptomat tủ phân phối

N4 Xác định, lựa chọn aptomat cho tủ động lực 1

N7 Xác định, lựa chọn aptomat cho tủ điều hòa

N8 Xác định, lựa chọn aptomat cho tủ chiếu sáng

3.2.1 Ngắn mạch tại trung áp (tại vị trí trước MBA) Đây là vị trí ngắn mạch ở vị trí trong mạng trung áp, do đó ta coi toàn bộ phần lưới phía trước là hệ thống

Mô hình hóa sơ đồ ngắn mạch:

He thong HT cap tong X cap tong Vi tri ngan mach

Trong đó Rcáp tổng, Xcáp tổng lần lượt là điện trở, điện kháng đường dây từ nguồn 22 kV tới trạm biến áp

-Utb : điện áp trung bình(=1,05Uđm).

-Sđmcắt : công suất cắt đặt ở phía cao áp của máy biến áp, tính bằng kV và kVA.(chọn Sđm.cắt = 2500MVA) Đường dây Nguồn-TBA:

3.2.2 Ngắn mạch tại hạ áp

 Ngắn mạch tại thanh cái hạ áp máy biến áp

Ta có mô hình hóa sơ đồ ngắn mạch:

Ta lại có công thức tính dòng ngắn mạch:

 với U tb =1,05 U dmH (kV). Đường dây TBA-TPP, L = 32m:

 (KA) Đường dây từ TPP_ TDL1,Lm:

 Đường dây từ TPP-TĐL2, L = 18m:

 Đường dây từ TPP-CS, L = 40m:

 Đường dây từ TPP-LM, L = 41m:

Kiểm tra dây dẫn

Với các dây dẫn đã được chọn sơ bộ ở mục 2.2, ta đi kiểm tra điều kiện ổn định dòng ngắn mạch.

Tiêu chí kiểm tra: F c áp �.I � t qd

Với α = 6 do dây đã chọn đều là dây đồng, tqd = 0,5s, I_ = INM còn Fcáp là tiết diện dây cáp đã chọn.

+ Đầu tiên là đường dây trung áp từ nguồn 22 kV tới trạm biến áp phân xưởng

Dây đã chọn có tiết diện F = 50mm 2 , dòng ngắn mạch tính được là INM = 58,02(kA). Theo công thức ta có:

Đường dây tới trạm biến áp phân xưởng không đạt yêu cầu, vì vậy cần chọn lại đường dây có tiết diện lớn hơn Cáp cách điện XLPE với tiết diện 300mm² được lựa chọn, có điện trở r0 = 0,0601 (Ω/km).

+ Tương tự ta kiểm tra cho đường dây từ trạm tới tủ phân phối.

Dây đã chọn có tiết diện F = 143mm 2 ; dòng ngắn mạch được tính là:

Theo công thức ta có:

Vậy dây đã chọn đạt yêu cầu

Tên đường dây Tiết diện đã chọn

Tiết diện so sánh Kết luận

Tủ động lực 1 F00mm 2 74,2 Đạt yêu cầu

Làm mát F=4mm 2 5,09 Không đạt yêu cầu chiếu sáng F=4mm 2 5,34 Không đạt yêu cầu

Chúng tôi nhận thấy rằng đường dây dẫn tới tủ chiếu sáng không đạt tiêu chuẩn, vì vậy cần lựa chọn lại đường dây với tiết diện lớn hơn Do đó, chúng tôi đã quyết định sử dụng cáp đồng cách điện PVC do CADIVI sản xuất.

Thực hiện kiểm tra tương tự với dây dẫn từ các tủ động lực tới thiết bị ta thất đều thỏa mãn

Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

Chọn dao cách ly. Điều kiện chọn: + Udm ≥ Udm mạng

+ Dòng ổn định động đinh mức Iôdd ≥ Ixk

+ Dòng ổn định nhiệt định mức: ôdn ô

Thay số liệu tính toán ta chọn dao cách ly có các thông số kĩ thuật sau:

+ Iôdd ≥ Ixk với Giá trị dòng xung kíck:

Vậy ta chọn dao cách ly do ABB chế tạo có IN = 50 kA, Udm= 24Kv.

Chọn cầu chảy: Điều kiện chọn : Idm ≥ Ilv max

+ Dòng điện cắt định mức: Icdm ≥ INM

Ta chọn cầu chảy do SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:

Udm = 24kV, Idm = 20 A, Icdm = 62kA Loại 3GD1 403 – 4B.

Khi chọn chống sét van, cần đặt thiết bị ngay sau dao cách ly để thuận tiện cho việc kiểm tra và sửa chữa Điều kiện cần thiết là Udm của chống sét van phải lớn hơn hoặc bằng Udm của mạng, với giá trị tối thiểu là 22kV.

Vậy ta chọn van do COOPER (Mỹ) chế tạo có Udm = 24 kV, có:

+ Gía đỡ MBA và đường dây: AZLP531 A24

+ Gía đỡ congxon kiểu dàn khung: AZLP531 B24

+ Gía đỡ hình khối: AZLP519 B24.

Chọn và kiểm tra thiết bị hạ áp

+ Lựa chọn thanh cái hạ áp tại tủ phân phối:

Vậy chọn thanh cái bằng đồng hình chữ nhật có sơn, kích thước 80*6 mm, tiết diện FH0mm 2 , mỗi pha đặt 1 thanh với Icp e0 A

Tủ Tủ đông Tủ động Tủ động Tủ động Tủ chiếu Tủ làm lực 1 lực 2 lực 3 lực 4 sáng mát

Chọn sứ đỡ trong tủ phân phối: Điều kiện chọn:

+ Lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp ≥ k.Ftt với Fcp =0,6 Fphá hoại , k h

Trong đó h là chiều cao từ chân sứ tới trung điểm thanh cái, H là chiều cao sứ.

Giả sử ta chọn sứ cách điện EPOXY:IC 10.1.0 CPS có: Udm = 12kV; số tán =4, chiều dài

H = 130mm, trọng lượng 0,6kG, lực nén 45kN.

+ Điều kiện ổn định do lực tác động lên đầu sứ: có Fcp = 0,6.45 = 27 kG.

Ta thấy Fcp ≥ k.Ftt nên sứ đã chọn thỏa mãn yêu cầu.

Chọn sứ đỡ trong các tủ động lực:

Chúng ta lựa chọn sứ đỡ chung cho các tủ là sứ cách điện EPOXY: IC 10.1.0 CPS với các thông số kỹ thuật như sau: điện áp định mức Udm = 12kV, số tán = 4, chiều dài H = 130mm, trọng lượng 0,6kg và lực nén 45kN.

3.5.3 Lựa chọn APTOMAT Điều kiện chọn aptomat: + Udm ≥ Uđm mạng = 0,4kV.

Chọn aptomat đầu nguồn đặt tại trạm biến áp xưởng.

Dựa và các thông số đã tính ở trên với dòng điện tính toán Itt 807,58(A)

Tra bảng 3.6 trang 150 Sổ tay lựa chọn thiết bị ta chọn aptomat kiểu hộp, dãy H do hãng

Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau:

Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A)

+ Chọn aptomat tại tủ phân phối.

+ Idm ≥ Ilv max = 467,5 A + Icdm ≥ INM = 22,9 kA Vậy ta ATT: loại C1251H 500 -1250 A do Merlin Gerin chế tạo có thông số

Vị trí lắp đặt aptoma t

Tủ độnglực 1 420 17,5 500 36 NV630-CW(TD)** Tủ độnglực 2 351,75 16,7 400 36 NV400-CW(HS)* Tủ độnglực 3 288,23 17,15 300 36 NV400-CW(HS)* Tủ độnglực 4 474,6 14,6 500 36 NV630-CW(TD)** chiếuTủ sáng 95,13 1,26 100 10 NV125-CW(HS)*

Tủ làm mát 95,13 1,2 100 10 NV125-CW(HS)*

3.5.4 Lựa chọn các aptomat, khởi động từ cho động cơ. Điều kiện chọn aptomat:

+ Icdm ≥ INM. Điều kiện chọn khởi động từ:

+ Điện áp cách điện của contactor: UdmCD ≥ Udm mạng = 0,4kV.

+ Điện áp cuộn dây để đóng mở contactor : Udm = Uđk "0 V. + Dòng điện định mức của contactor : IdmCT ≥ Ilv max A.

+ Công suất định mức động cơ loại AC -3: PdmCT ≥ Pdmdc (kW).

+ Tiếp điểm phụ cần lựa chọn.

+ Độ bền cơ (chu kì đóng cắt).

+ Dòng điện định mức của role nhiệt : IdmRN = Idmdc (A).Tính toán lựa chọn ta có bảng tổng hợp sau: bị trên sơ đồ mặt bằng suất

Loại -hãng: MITSHU BISHI Nhóm 1

Kí hiệu thiết bị trên sơ đồ bằngmặt

Chọn APTOMAT Chọn Khởi động từ

Loại -hãng: MITSHU BISHI Nhóm 2

Kí thiếthiệu bị trên sơ đồ mặt bằng

Chọn APTOMAT Chọn khởi động từ

-hãng:Loại MITSHUB ISHI Nhóm 3

S-T50 hiệuKí thiết bị sơ đồtrên mặt bằng

Chọn APTOMAT Chọn khởi động từ

Loại -hãng: MITSHUB ISHI Nhóm 4

Vậy chọn aptomat tổng chọn loại C1001H 400 – 1000A hộp do hãng Merlin Gerin chế tạo giống như aptomat đầu nguồn.

Theo phương án nối dây của mạng điện phân xưởng thì tủ phân phối phải chọn có một đầu vào và 6 đầu ra, 4 đầu ra cung cấp điện cho

4 tủ động lực tương ứng với 4 nhóm của phụ tải phân xưởng, đầu ra còn lại cung cấp cho tủ chiếu sáng và tủ làm mát.

Bảng 3 9 Dòng tính toán của các nhóm phụ tải phân xưởng

Căn cứ vào dòng điện đầu vào tủ phân phối và dòng điện đầu ra Chọn loại tủ phân phối DB của VINASUN với các thông số:

STT Danh mục Thông số kỹ thuật cơ bản

2 Điện áp định mức 380 – 440 VAC

6 Cấp bảo vệ (IP) IP43 – IP55 Độ tăng nhiệt tối

9 Bề mặt Sơn tĩnh điện hoặc mạ kẽm

Tủ được thiết kế dạng khung Độ dày Tole 2,0 – 3,0mm.

Vỏ tủ được làm từ thép tấm dày 1,5 – 2,0mm. Các chi tiết được chế tạo bằng hệ thống máy điều khiển tự động chính xác cao CNC.

11 Kích thước Cao-rộng-sâu (2200-1200-1250mm)

Chọn thiết bị đo lường

3.6.1 Lựa chọn máy biến dòng điện BI.

Máy biến dòng (TI) chuyển đổi dòng sơ cấp xoay chiều lớn thành dòng thứ cấp xoay chiều nhỏ hơn, phục vụ cho các thiết bị đo lường.

Lựa chọn TI theo các điều kiện:

Phục vụ cho các thiết bị đo:

 Công tơ hữu công: 2,5VA

 Công tơ vô công: 2,5VA

+ Các đồng hồ có độ chính xác: 0,5

Dòng làm việc lớn nhất qua TI:

Loại Dòng sơ Dòng thứ Số vòng Dung Cấp chính Trọng cấp(A) cấp(A) dây sơ cấp lượng(VA) xác lượng(kg)

Bảng 3 35 Thông số máy biến dòng điện

3.6.2 Chọn thiết bị đo lường.

Căn cứ vào việc chọn máy biến dòng TI ta chọn được đồng hồ đo lường:

 Đồng hồ ampe kế điện tử:

Mã sản phẩm Dải đo Kích thước Cấp chính xác

Mã sản phẩm Dòng điện CT Kích thước Cấp chính xác

- Do sử dụng biến dòng TI 1000/5A nên chọn công tơ điện 3p EMIC MV3E4 5A là công tơ điện 3p gián tiếp Điện áp định danh

Tần số Dòng định mức Dòng quá tải Cấp chính xác

3.6.3 Chọn công tắc chuyển mạch.

- Công tắc chuyển mạch dùng để đo điện áp của nhiều dây, pha khác nhau với chỉ một Volt kế, ampe kế lắp trong tủ.

 Vì vậy, ta chọn công tắc ampe kế và volt kế sau:

+ Khóa chuyển mạch Ampe CA10-A058, dòng 20A, áp 690V – size 48x48mm có: Vị trí 0: không đo gì cả.

Vị trí L1: đo dòng pha L1.

Vị trí RS: đo điện áp dây RS.

Ví trí ST: đo điện áp dây ST.

Vị trí TR: đo điện áp dây TR.

Vị trí RN: đo điện áp pha R.

Vị trí SN: đo điện áp pha S.

Vị trí TN: đo điện áp pha T.

Nhận xét và đánh giá

Việc lựa chọn các thiết bị trong mạng điện được dựa trên các tiêu chí về kĩ thuật, giá thành và dễ dàng trong việc mua mới thiết bị.

Khi lựa chọn thiết bị và dây dẫn, cần đảm bảo chúng không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn phù hợp với giá trị cần thiết, tránh gây tổn hao và tiết kiệm chi phí cho việc mua sắm thiết bị không cần thiết.

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

Tổng quan về trạm biến áp

Trạm biến áp là một thành phần thiết yếu trong hệ thống điện, có chức năng tiết kiệm năng lượng, chuyển đổi điện áp và phân phối điện cho các mạng lưới tương ứng Bên trong trạm biến áp, ngoài máy biến áp, còn có nhiều thiết bị khác nhau để tiếp nhận và phân phối điện năng Các thiết bị ở phía cao áp được gọi là thiết bị phân phối cao áp, bao gồm máy cắt, dao cách ly và thanh cái, trong khi các thiết bị ở phía hạ áp được gọi là thiết bị phân phối hạ áp, bao gồm thanh cái hạ áp, aptomat, cầu dao và cầu chảy.

Người ta phân ra làm 4 cấp điện áp:

- Siêu cao áp: lớn hơn 500kV.

- Cao áp: : 66kV, 110kV, 220kV và 500kV.

- Trung áp: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35 kV

- Hạ Áp: 0,4kV và 0,2kV và các điện áp nhỏ hơn 1 KV.

4.1.3 Phân loại trạm biến áp.

Theo cách phân loại trên, ta lại có 2 tên trạm biến áp:

- Trạm biến áp Trung gian: Nhận điện áp từ 220 kV – 35 kV biến đổi thành điện áp ra 35 kV – 15 kV theo nhu cầu sử dụng.

Trạm biến áp phân xưởng hay trạm biến áp phân phối có chức năng nhận điện áp 35kV – 6kV và biến đổi thành điện áp ra 0,4kV – 0,22kV Đây là loại trạm thường được sử dụng trong mạng hạ áp dân dụng của các tòa nhà.

4.1.4 Công suất máy biến áp.

- Gồm các máy biến áp có cấp điện áp sơ/thứ cấp: 35/0,4kV, 22/0,4kV,

- Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50, 75, 100, 160, 180, 250, 315, 320, 400,

- Các công ty sản xuất và thi công trạm biến áp như: thiết bị điện, Cơ điện Thủ

- S: Công suất biểu kiến được ghi trên trạm biến áp (kVA)

- P: Công suất tiêu thụ (kW)

- Q: Công suất phản kháng (kVAr)

- U: điện áp sơ cấp và thứ cấp của trạm (kV hoặc V).

- I: Dòng điện thứ cấp (A), dòng điện sơ cấp thường rất ít được quan tâm.

- Các công ty sản xuất và thi công trạm biến áp như: thiết bị điện, Cơ điện Thủ Đức, Lioa.v.v.

Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án thiết kế và lắp đặt linh hoạt, phù hợp với điều kiện khí hậu, quy mô nhà máy và kích thước trạm Việc đặt trạm biến áp trong phân xưởng giúp tiết kiệm diện tích và bảo vệ thiết bị khỏi bụi bẩn, hóa chất ăn mòn Ngược lại, lắp đặt ngoài trời cũng là một lựa chọn an toàn, giảm thiểu nguy cơ cho cả phân xưởng và người lao động.

Vị trí đặt trạm biến áp cần gần với trọng tâm phụ tải để rút ngắn độ dài mạng phân phối cao áp và hạ áp, từ đó đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cấp điện.

Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp, cần đảm bảo rằng trạm chiếm diện tích nhỏ nhất, không làm ảnh hưởng đến mỹ quan và quá trình sản xuất Đồng thời, vị trí này cũng phải thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, cũng như bảo đảm an toàn cho người và thiết bị trong quá trình hoạt động.

Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện cho xưởng xí nghiệp và giảm chi phí xây dựng, chúng tôi thiết kế trạm biến áp (TBA) với một máy theo kiểu trạm bệt Tại trạm này, các thiết bị cao áp được lắp đặt trên cột, trong khi máy biến áp được đặt trên bệ xi măng dưới đất Xung quanh trạm được xây dựng tường cao 2m và có cửa ra vào có khóa Ngoài ra, cần thiết kế cửa thông gió và lắp đặt lưới mắt cáo bên trong để ngăn chặn sự xâm nhập của chim, chuột và rắn.

Theo những tính toán lựa chọn trong chương 2, ta lựa chọn các thiết bị như sau:

• Chọn 1 máy biến áp do ABB chế tạo có thông số sau:

+ Công suất định mức : 630 kVA.

• Chọn cầu chảy do SIEMENS chế tạo có Udm = 24kV, Idm= 20A,

• Chọn dao cỏch ly: do ABB chế tạo cú IN = 50kA, Uơdm = 24kV.

• Chọn van chống sét do Cooper chế tạo có Udm = 24kV, có:

+ Giá đỡ MBA và đường dây: AZLP531 A24

+ Giá đỡ công xôn kiểu giàn khung: AZLP531 B24

+ Giá đỡ hình khối: AZLP519 C24

Chọn sứ cách điện EPOXY: IC 10.1.0 CPS có : Udm = 12kV, số tán = 4, chiều dài H 130mm, trọng lượng 0,6kG, lực nén 45kN.

Chọn kích thước tủ hạ áp:

Kích thước khung tủ Số cánh cửa tủ Cánh tủ tráng men

 Với vị trí đã xác định ở chương 2 thiết kế trạm có kích thước như sau:

TBA gồm 1 máy biến áp 22/0,4kV công suất 630 kVA (1570x940x1670mm), được cấp nguồn từ đường dây trung áp 22kV cách trạm 200m.

Nguồn tài liệu tham khảo: TCVN-9358-2012 và giáo trình an toàn điện

Để đảm bảo an toàn điện cho phân xưởng cơ khí hạ áp với nguồn cấp lớn hơn 100kVA, cần tính toán điện trở nối đất không vượt quá 4 Ω theo quy phạm giáo trình An toàn điện Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng được đo ở mùa khô là ρ đ = 100 Ω/m.

Dự kiến dùng dùng thanh ngang đan thành lưới chữ nhật (9mx6m), đóng 18 cọc trên cạnh ngoài của lưới, cách nhau 1,5m.

Chọn điện cực ngang là thép tròn CT3 Ф16, cọc là thép góc 60x60x6 dài 5m.

Tính toán điện trở nối đất :

Tổng chiều dài thanh(L) 6x6 + 5x9 = 81 m Điện trở suất đã cho; 0Ω.m

Ta có công thức tính điện trở tản:

Điện trở của điện cực, bao gồm cọc và thanh, được dự kiến là phù hợp Dây dẫn kết nối vỏ thiết bị điện với các điện cực nối đất có thể sử dụng thép có đường kính 6mm.

4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất TBA.

+ Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp:

15 00 6 00 0 có luồng xét đánh vào điện trở đất nhỏ sẽ tản dòng sét nhanh, tránh gây nguy hại cho thiết bị.

CHƯƠNG 5 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHỌN TỤ BÙ

NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

5.1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng

Hệ số công suất cosφ là thước đo quan trọng để đánh giá tính hợp lý và tiết kiệm trong việc sử dụng điện tại các phân xưởng Việc nâng cao hệ số công suất này nhằm tối ưu hóa hiệu quả trong quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.

Hầu hết các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ hai loại công suất: công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất tác dụng P là năng lượng được chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong thiết bị điện, trong khi công suất phản kháng Q là năng lượng từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nhưng không tạo ra công.

Truyền tải công suất Q qua dây dẫn và máy biến áp dẫn đến tổn thất điện áp và điện năng, ảnh hưởng đến khả năng truyền tải trong mạng điện Để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và kỹ thuật, cần nâng cao hiệu suất truyền tải trong lưới điện.

 Việc nâng cao hệ số cos sẽ đưa đến các hiệu quả:

 Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

 Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.

 Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng

 Tăng khả năng phát của các máy phát điện.

5.2 Các biện pháp bù công suất phản kháng

5.2.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng

 Các biện pháp tự nhiên:

Để tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, cần sử dụng hợp lý các thiết bị hiện có, bao gồm việc giảm thời gian chạy không tải của động cơ và thay thế các động cơ thường xuyên hoạt động non tải bằng những động cơ có công suất phù hợp hơn.

 Các biện pháp nhân tạo:

Dùng các thiết bị có khả năng sinh công suất phản kháng bằng các thiết bị bù như tụ bù tĩnh, máy bù đồng bộ.

5.2.2 Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện

 Nó không có phần quay nên không gây tiếng ồn và vận hành quản lý đơn giản.

 Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé (0,003-0.005 kW/kVAr).

 Có thể đặt vào nhiều loại phụ tải có công suất khác nhau.

 Tụ có thể ghép nối tiếp hoặc song song để đáp ứng với mọi dung lượng bù ở mọi cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV.

 Vận hành, lắp đặt đơn giản, ít sảy ra sự cố.

 Rất khó điều chỉnh trơn.

 Tụ chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng.

 Tụ rất nhạy với điện áp ở đầu cực (công suất phản kháng phát ra tỉ lệ với bình phương điện áp đầu cực).

 Điện áp đầu cực tăng quá 10% thì tụ bị nổ.

 Khi xảy ra sự cố thì tụ dễ bị hỏng.

 Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng.

 Vừa có khả năng phát ra lại vừa có thể tiêu thụ được công suất phản kháng

 Công suất phản kháng phát ra ở đầu cực tỉ lệ bậc nhất với điện áp đầu cực nên ít bị nhạy cảm.

 Công phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt mà chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ.

 Giá thành đắt, có phần quay nên gây ra tiếng ồn.

 Tổn hao công suất tác dụng lớn (0.015-0.02 kW/kVAr).

 Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp.

 Máy bù đồng bộ chỉ đặt ở những phụ tải quan trọng và có dung lượng bù lớn.

 Lắp đặt vận hành phức tập dễ gây sự cố (vì có bộ phận quay).

Để nâng cao chất lượng điện năng và đáp ứng yêu cầu bài toán, phương pháp bù bằng tụ tĩnh được lựa chọn Điều này là do máy bù đồng bộ chỉ có thể sử dụng ở phía hạ áp (6-10 kV) của các trạm trung gian.

5.3 Tiến hành bù công suất phản kháng

5.3.1 Xác định dung lượng bù

Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cosφtbnx 0,64, cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos  lên đến 0,9.

Để giảm thiểu tổn thất điện áp và điện năng cho các thiết bị sử dụng điện, việc đặt các bộ tụ bù phân tán cho từng động cơ là nguyên tắc lý tưởng Tuy nhiên, việc này có thể không hiệu quả về mặt chi phí đầu tư, lắp đặt, quản lý và vận hành Do đó, trong các phân xưởng có tổng công suất nhỏ và dung lượng bù hạn chế, việc lắp đặt dàn tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp là giải pháp hợp lý hơn.

5.3.1.2 Tính toán dung lượng bù

Tính toán dung lượng bù: Qbnx = Pttnx.(tanφ1– tanφ2)

Hệ số công suất trung bình của nhà xưởng: cosφtb = 0,64 φ1 Chọn tụ bù do DAE YEONG chế tạo có thông số như sau:

(Bảng 6.7 - tr 341 Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện - Ngô Hồng Quang)

Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) Số bộ Cao

List vật tư Tủ tụ bù 3P 300Kvar (30x10)

Tên vật tư Số lượng Nhãn hiệu

Vỏ tủ tol sơn tĩnh điện

Tụ bù 3P 30kvar (giá tiêu chuẩn theo tụ bù Epcos) 10 DAE YEONG

Contactor tụ bù (khởi động từ tụ bù)

Bộ điều khiển tụ bù 12 cấp PFR120 1 Mikro đồng hồ volt 500V, đồng hồ ampe

Biến dòng CT 100/5A RCT-35-1000 1 iLEC đèn báo RT18-32X 3 iLEC

5.3.2 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

Công suất biểu kiến của nhà xưởng sau khi bù: Ṡbunx = 401,32 + j.(481,82 - 300) = 401.32 + j.181,82 (kVA)

5.3.2.1 Tính toán tổn thất từ Nguồn-TBA

 Tổn thất điện năng trên đoạn Ng-TBA sau bù:

 Tổn thất điện năng trước khi bù bằng: 122,87(kWh)

 Số tiền tiết kiệm được do giảm tổn thất điện năng trên đường dây bằng:

5.3.2.2 Tính toán tổn thất trong TBA

 Tổn thất điện năng sau khi bù:

 Tổn thất điên năng trước khi bù: 33212,27 (kW)

 Số tiền tiết kiệm được:

5.3.2.3 Tính toán tổn thất từ TBA-TPP

 Tổn thất điên năng trước khi bù: 3,42(MWh)

 Số tiền tiết kiệm được: ∆C = (3.42 – 1.69).2000.10 3 = 3.460.000 VNĐ

Chi phí vận hành tủ bù:

 Thời gian thu hồi vốn lấy bằng 8 năm, lấy avh= 0,02, bỏ qua tổn thất điện năng trên tủ bù:

Việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, khi tổng số tiền tiết kiệm được vượt trội hơn nhiều so với chi phí vận hành.

Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất TBA

+ Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp:

15 00 6 00 0 có luồng xét đánh vào điện trở đất nhỏ sẽ tản dòng sét nhanh, tránh gây nguy hại cho thiết bị.

CHƯƠNG 5 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHỌN TỤ BÙ

NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng

Hệ số công suất cosφ là chỉ số quan trọng đánh giá tính hợp lý và tiết kiệm trong việc sử dụng điện tại phân xưởng Việc nâng cao hệ số công suất này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện quá trình phân phối và sử dụng điện năng.

Hầu hết các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ hai loại công suất: công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất tác dụng P được chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị điện, trong khi công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nhưng không tạo ra công.

Truyền tải công suất Q qua dây dẫn và máy biến áp gây ra tổn thất điện áp và điện năng, làm giảm khả năng truyền tải trong mạng điện Do đó, để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và kỹ thuật, cần nâng cao hiệu suất của hệ thống lưới điện.

 Việc nâng cao hệ số cos sẽ đưa đến các hiệu quả:

 Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

 Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.

 Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng

 Tăng khả năng phát của các máy phát điện.

Các biện pháp bù công suất phản kháng

5.2.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng

 Các biện pháp tự nhiên:

Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất thông qua việc sử dụng hợp lý các thiết bị hiện có là rất quan trọng Điều này bao gồm việc giảm thiểu thời gian chạy không tải của các động cơ và thay thế các động cơ thường xuyên hoạt động non tải bằng các động cơ có công suất phù hợp hơn.

 Các biện pháp nhân tạo:

Dùng các thiết bị có khả năng sinh công suất phản kháng bằng các thiết bị bù như tụ bù tĩnh, máy bù đồng bộ.

5.2.2 Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện

 Nó không có phần quay nên không gây tiếng ồn và vận hành quản lý đơn giản.

 Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé (0,003-0.005 kW/kVAr).

 Có thể đặt vào nhiều loại phụ tải có công suất khác nhau.

 Tụ có thể ghép nối tiếp hoặc song song để đáp ứng với mọi dung lượng bù ở mọi cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV.

 Vận hành, lắp đặt đơn giản, ít sảy ra sự cố.

 Rất khó điều chỉnh trơn.

 Tụ chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng.

 Tụ rất nhạy với điện áp ở đầu cực (công suất phản kháng phát ra tỉ lệ với bình phương điện áp đầu cực).

 Điện áp đầu cực tăng quá 10% thì tụ bị nổ.

 Khi xảy ra sự cố thì tụ dễ bị hỏng.

 Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng.

 Vừa có khả năng phát ra lại vừa có thể tiêu thụ được công suất phản kháng

 Công suất phản kháng phát ra ở đầu cực tỉ lệ bậc nhất với điện áp đầu cực nên ít bị nhạy cảm.

 Công phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt mà chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ.

 Giá thành đắt, có phần quay nên gây ra tiếng ồn.

 Tổn hao công suất tác dụng lớn (0.015-0.02 kW/kVAr).

 Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp.

 Máy bù đồng bộ chỉ đặt ở những phụ tải quan trọng và có dung lượng bù lớn.

 Lắp đặt vận hành phức tập dễ gây sự cố (vì có bộ phận quay).

Để nâng cao chất lượng điện năng và đáp ứng yêu cầu bài toán, phương pháp bù bằng tụ tĩnh được lựa chọn, vì máy bù đồng bộ chỉ phù hợp sử dụng ở phía hạ áp (6-10 kV) của các trạm trung gian.

Tiến hành bù công suất phản kháng

5.3.1 Xác định dung lượng bù

Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cosφtbnx 0,64, cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos  lên đến 0,9.

Để giảm thiểu tổn thất điện áp và điện năng cho người tiêu dùng, việc phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ là cần thiết Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả về mặt chi phí đầu tư, lắp đặt, quản lý và vận hành Đặc biệt, với các phân xưởng có tổng công suất nhỏ và dung lượng bù hạn chế, việc lắp đặt dàn tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp sẽ là giải pháp tối ưu hơn.

5.3.1.2 Tính toán dung lượng bù

Tính toán dung lượng bù: Qbnx = Pttnx.(tanφ1– tanφ2)

Hệ số công suất trung bình của nhà xưởng: cosφtb = 0,64 φ1 Chọn tụ bù do DAE YEONG chế tạo có thông số như sau:

(Bảng 6.7 - tr 341 Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện - Ngô Hồng Quang)

Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) Số bộ Cao

List vật tư Tủ tụ bù 3P 300Kvar (30x10)

Tên vật tư Số lượng Nhãn hiệu

Vỏ tủ tol sơn tĩnh điện

Tụ bù 3P 30kvar (giá tiêu chuẩn theo tụ bù Epcos) 10 DAE YEONG

Contactor tụ bù (khởi động từ tụ bù)

Bộ điều khiển tụ bù 12 cấp PFR120 1 Mikro đồng hồ volt 500V, đồng hồ ampe

Biến dòng CT 100/5A RCT-35-1000 1 iLEC đèn báo RT18-32X 3 iLEC

5.3.2 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

Công suất biểu kiến của nhà xưởng sau khi bù: Ṡbunx = 401,32 + j.(481,82 - 300) = 401.32 + j.181,82 (kVA)

5.3.2.1 Tính toán tổn thất từ Nguồn-TBA

 Tổn thất điện năng trên đoạn Ng-TBA sau bù:

 Tổn thất điện năng trước khi bù bằng: 122,87(kWh)

 Số tiền tiết kiệm được do giảm tổn thất điện năng trên đường dây bằng:

5.3.2.2 Tính toán tổn thất trong TBA

 Tổn thất điên năng trước khi bù: 33212,27 (kW)

 Số tiền tiết kiệm được:

5.3.2.3 Tính toán tổn thất từ TBA-TPP

 Tổn thất điên năng trước khi bù: 3,42(MWh)

 Số tiền tiết kiệm được: ∆C = (3.42 – 1.69).2000.10 3 = 3.460.000 VNĐ

Chi phí vận hành tủ bù:

 Thời gian thu hồi vốn lấy bằng 8 năm, lấy avh= 0,02, bỏ qua tổn thất điện năng trên tủ bù:

Việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, khi tổng số tiền tiết kiệm được vượt xa chi phí vận hành.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT, CHỐNG SÉT

Tính toán nối đất

Nối đất an toàn cho cac thiết bị trong nhà xưởng thực hiện tương tự như nối đất cho TBA.

Vỏ của thiết bị trong hệ thống nối hình tia được kết nối với các dây nhánh, dẫn đến dây chính trong nhà xưởng, tạo thành một vòng kín gọi là vành đai tiếp đất Hai điểm đối xứng qua tâm của vòng kín được nối với hai đỉnh chéo nhau của bãi tiếp địa.

Tính chọn thiết bị chống sét

Choose the Stormaster ESE30 lightning rod from Lightning Protection International Pty Ltd (LPI) in Australia, which complies with the French National Standard NFC17-102.

Thông số: (catalog kèm theo)

- Bố trí đặt 2 kim thu trên nóc nhà xưởng dài 36m, cách nhau 20 m, (cách mỗi biên 8m)

- Theo sơ đồ và công thức trang 193, 194 Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN ta có:

+ Phạm vi bảo vệ hẹp nhất theo bề ngang:

= 4.48 = 221,9 (m), lớn hơn bề ngang của nhà xưởng : 24m.

Với a: khoảng cách 2 cột (m) ha: chiều cao của kim thu (m) rx: là bán kính bảo vệ của 1 kim thu

Để bảo vệ hiệu quả, độ võng thấp nhất của kim thu sét được tính theo công thức: ho = h – a/7 (m), trong đó h là chiều cao tới đỉnh kim thu và a là khoảng cách giữa hai kim thu Khi đặt kim thu trên cọc cao 3m, với nhà xưởng cao 9m và chiều cao kim thu là 0,34m, việc tính toán độ võng là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình.

Ta có: ho = (9+3+0,34) – 20/7 = 9,48 (m), lớn hơn độ cao nhà xưởng 9m.

Vậy hệ thống thu sét đảm bảo yêu cầu.

- Hệ thống n.ối đất: Điện trở yêu cầu nối đất chống sét phải nhỏ hơn 10Ω

Thực hiện 1 bãi tiếp địa riếng rẽ, kết cấu như bãi tiếp địa như bãi tiếp địa của TBA.

STT Tên Sản Phẩm Loại thiết bị Số Lượng

5 Máy biến áp Loại máy 630 kVA, 22/0,4 kV 1 58.500.000

9 Vỏ tủ điện Tủ động lực 6 6.000.000

BẢN VẼ

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	3,79 MB
File đính kèm	TKHTCCD CHO XUONG CO KHI.rar (6 MB)