CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG Phụ tải tính toán là một thông số quan trọng mà ta cần xác định trong việc tính toán, thiết kế cung cấp phụ tải điện tương tự phụ tải thực tế do đó nếu xác định chính xác thì sẽ chọn được thiết bị phù hợp đảm bảo được điều kiện kỹ thuật cũng như lợi ích kinh tế. Phụ tải điện phụ thuộc vào những yếu tố quan trọng như: công suất máy, số lượng máy, chế độ vận hành của máy, điện áp làm việc và quy trình công nghệ sản xuất. Để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng ta cần quan tâm đến những yêu cầu như : chất lượng điện năng, độ tin cậy cấp điện, mức độ an toàn, và kinh tế. ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: Đây là mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí, có dạng hình chữ nhật, phân xưởng có: - Chiều dài: 54m - Chiều rộng: 18m - Chiều cao: 7m - Với diện tích phân xưởng: 972 m2 Môi trường làm việc thuận lợi, ít bụi, nhiệt độ môi trường trung bình trong phân xưởng là 30℃.
Phân xưởng dạng hai mái tôn kẽm, nền xi măng, toàn bộ phân xưởng có 5 cửa ra vào 2 cánh: một cửa đi chính, bốn cửa phụ. Phân xưởng làm việc 2 ca trong một ngày: + Ca 1: từ 6h đến 14h + Ca 2: từ 14h đến 22h Trong phân xưởng có 37 động cơ, một phòng kho và một phòng KCS, ngoài ra phân xưởng còn có hệ thống chiếu sáng. Phân xưởng được lấy điện từ trạm biến áp khu vực với cấp điện áp là: 220/380V. THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG: 1.
Sơ đồ mặt bằng phân xưởng: 2. Bảng phụ tải phân xưởng: TT Ký hiệu Số lượng Pđm (W) Cos 𝝋 Ksd Ghi chú 1 1A,1B,1C,1D,1E 5 1 0. PHÂN NHÓM PHỤ TẢI: Phân nhóm phụ tải ta dựa trên các yếu tố sau: • Vị trí gần nhau trên mặt bằng (thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất.) • Cùng chế độ làm việc (thuận tiện cho việc vận hành và tính toán) • Tổng công suất các nhóm ít chênh lệch nhất - tạo ra tính lấp lẫn các trang thiết bị cung cấp điện (cùng cỡ CB, cáp, đầu cosses…) lắp đặt nhanh, quản lý, thay thế, dự trữ thuận lợi… • Số thiết bị trong nhóm và số nhóm không nên quá nhiều (≤ 8 thiết bị chính) để đảm bảo độ tin cậy CCĐ. Căn cứ vào việc bố trí vị trí của phân xưởng và yêu cầu làm việc thuận tiện nhất và để làm việc có hiệu quả nhất thông qua các chức năng hoạt động của các máy móc thiết bị, đồng thời có lợi về kinh tế.
Với những máy móc thiết bị đã cho, quyết định chia thành bốn nhóm. Đi cùng với bốn nhóm là bốn tủ động lực và một tủ phân phối chính. Các tủ động lực và tủ phân phối chính phải đạt các yêu cầu về kỹ thuật cũng như các yêu cầu về kinh tế. Bốn nhóm phụ tải được phân chia theo bảng sau: Nhóm 1: Kí hiệu trên Số Công suất định Tên nhóm Cos ϕ 𝐊 𝒔𝒅 mặt bằng Lượng mức 𝑷đ𝒎 (KW) 1A, 1B, 1C 3 1 0.7 Tổng cộng 10 36 nhóm 1 Nhóm 2: Kí hiệu trên Số Công suất định Tên nhóm Cos ϕ 𝐊 𝒔𝒅 mặt bằng Lượng mức 𝑷đ𝒎 (KW) 5A, 5B 2 7 0.9 Tổng cộng 6 36 nhóm 2 Nhóm 3: Kí hiệu trên Số Công suất định Tên nhóm Cos ϕ 𝐊 𝒔𝒅 mặt bằng Lượng mức 𝑷đ𝒎 (KW) 2C, 2D 2 16 0.7 Tổng cộng 5 24 nhóm 3 Nhóm 4: Kí hiệu trên Số Công suất định Tên nhóm Cos ϕ 𝐊 𝒔𝒅 mặt bằng Lượng mức 𝑷đ𝒎 (KW) 1D, 1E 2 1 0.8 Tổng cộng 8 55 nhóm 4 IV.
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG: 1. Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm: Xác định công suất biểu kiến định mức của tải: 𝑷𝒕ả𝒊(đ𝒎) 𝑺𝒕ả𝒊(đ𝒎) = 𝒄𝒐𝒔𝝋𝒕ả𝒊 Xác định công suất biểu kiến tính toán theo công thức: 𝑺𝒕ả𝒊(𝒕𝒕) = 𝑺𝒕ả𝒊(đ𝒎) × 𝑲𝒔𝒅 Xác định công suất biểu kiến tính toán của tủ điện theo công thức: 𝑺𝒕ủ đ𝒊ệ𝒏(𝒕𝒕) = 𝑺𝒕ả𝒊(𝒕𝒕) × 𝑲𝒅𝒕 Xác định dòng điện tính toán cho từng thiết bị theo công thức: 𝑺𝒕ả𝒊(𝒕𝒕) 𝑰𝒕𝒕(𝒕ừ𝒏𝒈 𝒕ả𝒊) = √𝟑 × 𝟎. 𝟑𝟖 Áp dụng các công thức trên tính được phụ tải tính toán của từng nhóm như sau: Nhóm 1: Tên 𝑺𝒕𝒕 (tủ 𝐏𝐭ả𝐢đ𝐦 𝐒𝒕ả𝒊 (đm) 𝑺𝐭ả𝐢 (tt) 𝐈𝒕𝒕 (từng STT thiết 𝐂𝐨𝐬 𝛟𝑡ả𝑖 Ksd Kđt điện) (KW) (kVA) (KVA) tải) (A) bị (KVA) 1 1A 1 0.17 Tổng 10 nhóm thiết 70 99.59 1 bị Nhóm 2: Tên 𝑺𝒕𝒕 (tủ 𝐏𝐭ả𝐢đ𝐦 𝐒𝒕ả𝒊 (đm) 𝑺𝐭ả𝐢 (tt) 𝐈𝒕𝒕 (từng STT thiết 𝐂𝐨𝐬 𝛟𝑡ả𝑖 Ksd Kđt điện) (KW) (kVA) (KVA) tải) (A) bị (KVA) 1 5A 7 0.76 Tổng 6 nhóm thiết 72 84.28 2 bị Nhóm 3: Tên 𝑺𝒕𝒕 (tủ 𝐏𝐭ả𝐢đ𝐦 𝐒𝒕ả𝒊 (đm) 𝑺𝐭ả𝐢 (tt) 𝐈𝒕𝒕 (từng STT thiết 𝐂𝐨𝐬 𝛟𝑡ả𝑖 Ksd Kđt điện) (KW) (kVA) (KVA) tải) (A) bị (KVA) 34.36 Tổng 5 nhóm thiết 41 56.62 3 bị Nhóm 4: Tên 𝑺𝒕𝒕 (tủ 𝐏𝐭ả𝐢đ𝐦 𝐒𝒕ả𝒊 (đm) 𝑺𝐭ả𝐢 (tt) 𝐈𝒕𝒕 (từng STT thiết 𝐂𝐨𝐬 𝛟𝑡ả𝑖 Ksd Kđt điện) (kW) (kVA) (kVA) tải) (A) bị (kVA) 1 1D 1 0.45 Tổng 8 nhóm thiết 82 111.94 4 bị ❖ Phụ tải tính toán của 4 nhóm được thống kê ở bảng sau: 𝐏𝐭ả𝐢đ𝐦 𝐒𝒕ả𝒊 (đm) 𝑺𝐭ả𝐢 (tt) Stt Tên nhóm 𝑺𝒕𝒕 (tủ điện) (KVA) (KW) (kVA) (KVA) 1 Nhóm 1 70 99.9 Trong thực tế khi phân xưởng làm việc tất cả thiết bị không hẳn hoạt động cùng lúc do đó dựa vào kinh nghiệm cũng như tra bảng ta có thể chọn hệ số đồng thời tương ứng 4 nhóm máy là Kđt = 0.8 áp dụng công thức sau: S tải(tt) = ∑4𝑖=1 𝑆𝑡𝑡(𝑡ủ đ𝑖ệ𝑛) × 𝐾đ𝑡 = 196. Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng: Pttcs = P0 × F Trong đó: Pttcs : công suất tính toán chiếu sáng (W) F: diện tích chiếu sáng (m2) P0 : diện tích chiếu sáng cho từng đơn vị điện tích (W/m2) • Chiếu sáng nhà kho: chiếu sáng nhà kho ta có thể chọn P0 = 10 (W/m2), (tra bảng phụ lục I.2 trang 269 sách Thiết kế Cung Cấp Điện của tác giả: Ngô Hồng Quang, Vũ Vân Tẩm).
Ta có diện tích nhà kho: Fkho =6 × 6 = 36 (m2). Pttcs(kho) =10 × 36 = 360 (W) • Chiếu sáng phòng KCS: chiếu sáng cho phòng KCS ta có thể chọn P0 = 20 (W/m2), (tra bảng phụ lục I.2 trang 269 sách Thiết kế Cung Cấp Điện của tác giả: Ngô Hồng Quang, Vũ Vân Tẩm). Ta có diện tích nhà kho: FKSC = 8 × 6 = 48 (m2). • Chiếu sáng xưởng làm việc: chiếu sáng cho xưởng làm việc ta có thể chọn P0 =15 (W/m2), (tra bảng phụ lục I.2 trang 269 sách Thiết kế Cung Cấp Điện của tác giả: Ngô Hồng Quang, Vũ Vân Tẩm).
Ta có diện tích nhà kho: FSX = 54 × 18 – (Fkho + FKCS) = 54 × 18 - (36 + 48) = 888 (m2). ➢ Tổng công suất chiếu sáng của toàn xưởng là: Pttcs = Pttcs(kho) + Pttcs(KCS) + Pttcs(SX) = 360 + 960 + 13320 = 14640 (W) Ta chọn Cos𝜑cs = 0.9 Pttcs Vậy Sttcs = = 16266 (VA) =16. Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng: 𝑆ttpx = ∑4𝑖=4(𝑆𝑡𝑡(𝑡ủ đ𝑖ệ𝑛) × 𝐾đ𝑡 ) + 𝑆𝑡𝑡𝑐𝑠 = (0. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG: 1.
Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp: Việc lựa chọn máy biến áp là một quyết định quan trọng trong quá trình xây dựng hệ thống điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và chi phí vận hành. Vị trí lắp đặt, số lượng máy biến áp và công suất định mức của chúng cần được xác định kỹ lưỡng dựa trên các yếu tố như phụ tải, cấp điện áp, và phương thức vận hành. Để đưa ra quyết định tối ưu, cần so sánh kỹ lưỡng các phương án khác nhau về mặt kinh tế và kỹ thuật, đồng thời cân nhắc đến các ràng buộc cụ thể của hệ thống. Chọn vị trí đặt trạm biến áp: Để xác định vị trí đặt trạm biến áp một cách hợp lý, cần cân nhắc các yếu tố sau: • Gần tâm phụ tải: Giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trên đường dây.
• Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ra: Đảm bảo kết nối dễ dàng với hệ thống điện. • Thuận lợi thi công và lắp đặt: Giảm chi phí và thời gian thi công. • Ít người qua lại, thông thoáng: Đảm bảo an toàn cho người dân và dễ dàng bảo trì. • Tránh xa các khu vực dễ cháy nổ, ẩm ướt, bụi bẩn: Bảo vệ thiết bị và tăng tuổi thọ.
• Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị: Tuân thủ các quy định về an toàn điện. Tuy nhiên, trong thực tế, việc đáp ứng tất cả các yêu cầu trên cùng một lúc là rất khó. Vì vậy, việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp cần dựa trên việc đánh giá tổng hợp các yếu tố trên và ưu tiên các yếu tố phù hợp với điều kiện cụ thể của từng dự án. Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp: Việc lựa chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm: • Yêu cầu về độ tin cậy và liên tục cung cấp điện cho hộ phụ tải.
• Dung lượng máy biến áp cần thiết. • Hiệu quả vận hành kinh tế. • Khả năng mở rộng và phát triển trong tương lai. ➢ Đối với hộ phụ tải loại 1, thường lựa chọn từ 2 máy biến áp trở lên để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện.
➢ Đối với hộ phụ tải loại 2, số lượng máy biến áp sẽ được xác định dựa trên việc so sánh hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, để đơn giản trong quá trình vận hành thì số lượng máy biến áp trong trạm biến áp không nên quá 3 máy và các máy nên có cùng chủng loại và công suất. Việc đồng nhất chủng loại máy biến áp trong một trạm (hoặc sử dụng ít chủng loại) giúp giảm số lượng máy biến áp dự phòng, đồng thời thuận tiện cho quá trình lắp đặt và vận hành. Xác dịnh dung lượng của máy biến áp: Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định dung lượng máy biến áp, tuy nhiên vẫn cần tuân theo các nguyên tắc cơ bản sau: ❖ Chọn theo điều kiện làm việc bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình thường).
Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là 980C. Khi quá tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưng không vượt quá 1400C và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 950C.