Đặt vấn đề Nhiệm vụ đầu tiên khi thiết kế một công trình điện chính là đánh giá và xác định phụ tải của công trỡnh đú. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả cách nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các hộ dùng điện. Việc xác định phụ tải điện là việc đầu tiên cần phải làm khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.
Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian, vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nú nờn phụ tải điện không tuân theo một quy luật nhất định. Nguyên tắc chung để xác định phụ tải điện của hệ thống cung cấp điện là tính từ thiết bị dùng điện ngược trở lại về nguồn tức là tiến hành từ động cơ, máy công tác, đến cỏc nhúm thiết bị điện (nhóm động cơ, nhúm cỏc mỏy công tác) rồi đến thanh cái hạ áp (bao gồm các thiết bị công suất lớn, các tủ phân phối cung cấp cho các tủ động lực hay nhóm các thiết bị), xác định phụ tải tính toán phía cao áp của trạm biến áp gồm các phụ tải tại thanh cái hạ áp cộng với tổn thất trong máy biến áp. Nhà máy may Hưng Nhân được tập trung thành hai phân xưởng sản xuất chính để tiện cho nhu cầu sản xuất. Vì vậy để xác định được phụ tải tính toán của nhà máy ta phải đi xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng sau đó mới xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.
Tất cả số phụ tải của nhà máy là các động cơ điện có cấp điện áp là 380V, Tương ứng với qui trình và tổ chức sản xuất, thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy Tmax = 5000 giờ. Các phương pháp xác định phụ tải 1. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất Công thức tính: Ptt = Po* F (kW) (1-1) Trong đó: Po: suất phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích (kW/m2) F: diện tích vùng quy hoạch hoặc vùng thiết kế (m2) Giá trị Po tra trong sổ tay kỹ thuật, tài liệu thiết kế hoặc do yêu cầu của nhà sản xuất. Các giá trị này có được do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có.
Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Đối với phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi theo thời gian. Phương pháp này chỉ có kết quả gần đúng nên phương pháp này chỉ dùng trong quy hoạch hoặc thiết kế sơ bộ. Ptt = (kW) (1-2) Trong đó: M - số lượng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian T Wo - định mức tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp) T - thời gian (h) để sản xuất ra M sản phẩm 1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Công thức tính: Ptt = knc.∑Pđmi (kW) (1-3) Qtt = Ptt.tgφ (kVAr) (1-4) 1676 6 Stt = Ptt /cosφ (kVA) (1-5) Trong đó: Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i Ptt, Qtt, Stt: công suất tác dụng, phản kháng, và công suất toàn phần tính toán của nhóm thiết bị.
Ta có: knc = kmax. Xác định phụ tải theo hệ số đồng thời Công thức tính: Ptt = kđt.∑Ptti (1-9) Trong đó: Ptt – công suất tính toán của nhóm n thiết bị ∑Ptti – công suất tính toán của m thiết bị trong tổng số n thiết bị kđt - hệ số đồng thời Ptt = Max (1-10) + Đối với phụ tải động lực theo quy trình công nghệ sản xuất Ta có: knđt = 0,8 ữ 1 (hệ số đồng thời ban ngày) kdđt = 0,3 ữ 0,7 (hệ số đồng thời ban đêm) + Đối với phụ tải chiếu sáng Ta có: knđt = 0,3 ữ 0,5 kdđt = 0,8 ữ 1 1677 7 1. Phương pháp xác định phụ tải theo số gia Công thức tính: Ptt = Pi + ki+1* Pi+1 Nếu Pi+1 < Pi (1-11) Trong đó: ki+1 = (1-12) đối với mạng điện hạ áp 1. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là phương pháp xác định theo số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq) Công thức tính: Ptt = kmax.
(1-13) Hệ số cosφtb xác định theo công thức sau, hoặc tra phụ lục cosφtb = (1-14) Công suất phản kháng của nhúm tớnh theo công thức Qtt = Ptt.tgφtb (1-15) Công suất toàn phần Stt = Ptt /cosφtb (1-16) Trong đó: Pđmi – công suất định mức của thiết bị thứ i. (kW) kmax,, ksdΣ – hệ số cực đại và hệ số sử dụng của nhóm thiết bị; Trong công thức trên ta thấy cần phải xác định hệ số kmax và ksdΣ. a/ Xác định hệ số sử dụng ksd Hệ số sử dụng có thể tìm được bằng cách tra sổ tay thiết bị điện. Hoặc tính theo công thức sau: + Đối với một thiết bị: 1678 8 ksd = (1-17) + Đối với một nhóm thiết bị: ksdtb = (1-18) Xác định hệ số sử dụng trung bình ksdtb của thiết bị, nhóm thiết bị theo công thức: ksdtb = (1-19) Hoặc với hệ số ksdtb được xác định dựa vào tính chất làm việc của dây chuyền sản xuất, ta dựa vào số ca làm việc để xác định ksdtb được tra [3, tr.
b/ Hệ số kmax được tính theo nhq và ksd kmax = (1-20) Số thiết bị hiệu quả nhq: là số thiết bị giả thiết cú cựng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị thực tế. Các bước tính toán như sau: - Chọn những thiết bị có công suất lớn mà công suất định mức của mỗi thiết bị này bằng hoặc lớn hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. - Xác định số n là tổng số thiết bị trong nhóm và ứng với tổng công suất định mức Pđm. - Xác định số n1 là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất, ứng với n 1 xác định tổng công suất định mức P1.
- Nếu m = Pđmmax / Pđmmin ≤ 3 thì nhq = n 1679 9 - Nếu m > 3, ksd ≥ 0,2 thì nhq = (1-21) khi tính toán nếu nhq > n thì nhq =n - Nếu m > 3, ksd < 0,2 thì : Tìm giá trị: n* = (1-22) p* = (1-23) - Xác định nhq* = f(n*, p*) bằng cách tra [1, tr. 323] và sử dụng phương pháp nội suy ta xác định được n*hq hoặc tính theo công thức: (1-24) Xác định số thiết bị hiệu quả: nhq = n*hq. Phương pháp tính toán một số phụ tải đặc biệt Còn nếu trong mạng có thiết bị một pha thì phải phân phối đều các thiết bị đú lờn ba pha của mạng sao cho công suất tiêu thụ giữa các pha tương đương nhau, tuy nhiên thực tế không thể tránh khỏi sự chênh lệch công suất giữa các pha. Nếu phụ tải một pha đấu vào điện áp pha của mạng 3 pha: Pđmqđ = 3.max (1-32) Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây.max: Phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất.
(kW) Nếu trong nhúm cú thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ làm việc dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức: Pqđ = .Pđm (1-34) Trong đó: + εđm: hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch máy. Phương pháp tính toán phụ tải đỉnh nhọn Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1-2 giây. Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn I đn. Chỳng ta tính dòng điện đỉnh nhọn để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán điều kiện khởi động của động cơ.
Trong mạng điện dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi khởi động động cơ, hồ quang hoặc máy hàn làm việc.Iđm (1-35) kkđ: hệ số khởi động cơ điện, đối với động cơ KĐB thì kkđ = 5 ữ 7 Đối với lò điện, máy biến áp hàn kkđ ≥ 3 Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị cú dũng khởi động lớn nhất mở mỏy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ.max + (Itt – ksd.max) (1-36) Trong đó: + Ikđ.max: dòng khởi động của động cơ lớn nhất trong nhóm máy. + Itt : dòng điện tính toán của nhóm máy.max: dòng định mức của thiết bị đang khởi động. + ksd : hệ số sử dụng của động cơ lớn nhất. Tổng hợp phụ tải theo phương pháp số gia Việc tổng hợp cỏc nhúm phụ tải khác nhau như động lực và chiếu sáng có tính chất làm việc khác nhau nên người ta sử dụng tổng hợp phụ tải theo phương pháp số gia.
Ta sử dụng biểu thức: P∑ = Pi + ∆Pi+1 = Pi + kiPi+1 (Pi > Pi+1) =Pi + Pi+1 1. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy 1.1 Phương pháp xác định phụ tải nhà máy Nhà máy may Hưng Nhân gồm nhiều thành phần phụ tải khác nhau nhưng có thể phân ra thành ba loại chính là phụ tải động lực, phụ tải chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt. Đối với phụ tải động lực là các loại máy sản xuất của phân xưởng sản xuất ta lựa chọn phương pháp hệ số kmax (hay còn gọi là phương pháp hệ số thiết bị hiệu quả) để xác định phụ tải tính toán. Đối với phụ tải sinh hoạt lựa chọn phương pháp kđt để xác định phụ tải tính toán.
Còn đối với hệ thống chiếu sáng thì xác định phụ tải tính toán dùng phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Ta nhận thấy phụ tải điện của nhà máy đều tập trung trong phân xưởng sản xuất chính vì vậy ta sẽ đi sâu tính toán phụ tải trong phân xưởng sản xuất. Phân nhóm phụ tải a). Phân nhóm phụ tải động lực Việc phân nhóm phụ tải động lực các phân xưởng nhằm mục đích quy cỏc nhúm phụ tải cú cựng mức công suất, và có cùng tính chất làm việc về một nhóm để tiện cho việc tính toán và bố trí tủ điện sau này.
Mặt khác việc phân nhóm đó nhằm xác định phụ tải tính toán một cách chính xác hơn, tối ưu được công tác thiết kế cung cấp điện cho phụ tải.