CHƯƠNG 1 – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp điện. Căn cứ vào số liệu này người ta tiến hành lựa chọn thiết bị điện, tính toán các lượng tổn thất, lựa chọn phương án cấp điện tối ưu, thiết lập chế độ vận hành,. Việc tính toán chính xác phụ tải điện ảnh hướng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuậtcủa lưới điện cung cấp sau này. Nếu xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến lựa chọn thiết bị điện quá lớn, làm tăng vốn đầu tư.
Nếu xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn tới lựa chọn thiết bị điện quá nhỏ, khi vận hành sẽ bị quá tải gây mất điện, nặng hơn có thể gây cháy nổ làm mất điện và phá hoại công trình điện. Có nhiều phương phá xác định phụ tải tính toán, tất cả các phương pháp này đều gần đúng. Sử dụng phương pháp nào phải căn cứ vào lượng thông tin thu nhận được. Càng nhiều thông tin về đối tượng sử dụng điện say này thì càng chọn được phương pháp chính xác hơn.
Tính toán phụ tải sinh hoạt Qua khảo sát, khu chung cư thuộc khu vực nội thành của một thành phố lớn sẽ có nhu cầu sử dụng điện khá lớn. Với căn hộ 70 m2, có thể thiết kế 2 phòng ngủ, 1 phòng vệ sinh, 1 phòng khách và 1 phòng bếp. Căn hộ 100 m2 , có thể thiết kế 3 phòng ngủ, 2 phòng vệ sinh, 1 phòng khách và 1 phòng bếp. Căn hộ 120 m2 có cùng thiết kế vs căn hộ 100 m2 nhưng có phòng khách và phòng bếp rộng hơn.
Đối với căn hộ 70 m2, các thiết bị điện gia dụng trong nhà thường có công suất trung bình như sau ST Số Công suất tiêu Phụ tải Tổng T lượng thụ (kW) 1 Điều hòa không khí 3 1,5 4,5 2 Bình nóng lạnh 2 2 4 2 Máy giặt 1 1 1 Tủ lạnh + đèn, quạt, 2 tivi, bàn là, lò vi 1 3 3 sóng. Tổng 12,5 1 Đồ án môn học cung cấp điện Đối với căn hộ 100 m2, các thiết bị điện gia dụng trong nhà thường có công suất trung bình lớn hơn căn hộ 70 m2 do nhu cầu sử dụng điện năng lớn hơn Số Công suất tiêu STT Phụ tải Tổng lượng thụ (kW) 1 Điều hòa không khí 3 2 6 2 Bình nóng lạnh 2 2 4 2 Máy giặt 1 1 1 Tủ lạnh + đèn, quạt, 2 tivi, bàn là, lò vi 1 4 4 sóng. Tổng 15 Căn hộ 120 m2 sẽ có mức sống cao, nhu cầu sử dụng phụ tải là lớn nhất Số Công suất tiêu STT Phụ tải Tổng lượng thụ (kW) 1 Điều hòa không khí 3 2 6 2 Bình nóng lạnh 2 2 4 2 Máy giặt 1 1 1 Tủ lạnh + đèn, quạt, 2 tivi, bàn là, lò vi 1 6 6 sóng. Tổng 17 Tổng công suất đặt của căn hộ 70 m2 là n Pđ=∑ Pdm i=12 , 5(kW ) 1 Tổng công suất đặt của căn hộ 100 m2 là n Pđ=∑ Pdm i=15(kW ) 1 Tổng công suất đặt của căn hộ 120 m2 là n Pđ=∑ Pdm i=17 (kW ) 1 Phụ tải tính toán của một căn hộ 70 m2 là Ptt =k dt × Pđ =12 , 5 ×0 , 8=10(kW ) Phụ tải tính toán của một căn hộ 100 m2 là Ptt =k dt × Pđ =15 × 0 ,75 ≅ 11,25 (kW ) Phụ tải tính toán của một căn hộ 120 m2 là Ptt =k dt × Pđ =17 × 0 , 7=11 ,9 (kW ) 2 Đồ án môn học cung cấp điện Phụ tải tính toán cho một tầng của chung cư là PT =k đtT.
¿ Đối với tải sinh hoạt, cosφ=0,9, tanφ = 0,484.0,484= 33,09 Phụ tải tính toán sinh hoạt cho tòa nhà chung cư 25 tầng là Psh =N × k dt × PT =25 ×0 , 5 ×6 8,376=8 54 ,7 (kW ) 1. Tính toán phụ tải động lực 1.1Phụ tải thang máy. Công thức tính toán của thang máy được xác định theo biểu thức: Trong đó: knctm: hệ số nhu cầu thang máy n: số lượng thang máy Ptmi công suất thang máy thứ i Pn.tm: công suất định mức của thang máy ԑ : hệ số tiếp điện của thang máy, chọn ԑ =0,6. Pgi: công suất mạch điều khiển động cơ thang máy.Ptmi Xác định hệ số knctm.
1: hệ số nhu cầu thang máy Số Số lượng thang máy tầng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16 19 6-7 1 0,85 0,7 0,6 0,6 0,5 0,45 0,42 0,4 0,38 0,3 0,27 8-9 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,45 0,42 0,4 0,33 0,3 10 - 11 - 0,95 0,8 0,7 0,6 0,6 0,52 0,48 0,45 0,42 0,35 0,31 12 -13 - 1 0,9 0,7 0,7 0,6 0,55 0,5 0,47 0,44 0,38 0,34 14 - 16 - 1 1 0,9 0,8 0,7 0,66 0,6 0,58 0,56 0,43 0,37 18 -25 - - 1 1 0,9 0,8 0,75 0,7 0,67 0,63 0,52 0,45 Chung cư có 3 thang máy lớn và 2 thang máy nhỏ. Công suất định mức tương ứng là 7,5x2 và 25x3 k nctm =1 Ptm 1=Ptm 2 7 , 5. √ 0 , 69=5,809kw Ptm 3=Ptm 4=P tm5=25. √ 0 ,69=19 , 364 kw Công suất tính toán thang máy: Ptm ∑=1.2Phụ tải bơm kỹ thuật Công thức tính toán của bơm kỹ thuật được xác định theo biểu thức: 3 Đồ án môn học cung cấp điện Trong đó: knc.bom: hệ số nhu cầu bơm kỹ thuật.i: công suất bơm thứ i.
2: hệ số nhu cầu bơm kỹ thuật. Số lượng động cơ kncb Số lượng động cơ kncb 1 1 8 0,75 2 0,9 10 0,70 3 0,85 15 0,65 Nhóm 1: Cấp nước sinh hoạt Số nhóm máy bơm là 11 vậy knc.ni Pbơm∑ = kncb.1,2) = 40,04 kW Nhóm 2 : Thoát nước Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 0,9; [bảng 3.pl] Pbơm2 = knc2.6,3=11,34 (kW) Nhóm 3 : Bể bơi Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 0,9; [bảng 3.pl] Pbơm3 = knc3.(4,5+4,5) = 8,1 (kW) Nhóm 4 : Cứu hỏa Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl] Pbơm4 = knc4.(25+10) = 31,5 (kW) Với 4 nhóm máy bơm nên theo bảng 3.pl ta có knc = 0,85. Tổng hợp phụ tải bơm ta có: kW Tra bảng 9.pl[1] ta có hệ số công suất của các nhóm thiết bị động lực là cosφ=0,8 và tgφ=0,75 1.3 Tổng hợp phụ tải nhóm động lực.( 31,5+ 77,33 ) = 97,94 kW; 4 Đồ án môn học cung cấp điện đối với các thiết bị động lực như: máy bơm thì cosφ = 0,8. Với thang máy cosφ = 0,69 P bơm .Cosφ 76 , 68× 0 , 7+77 , 33 ×0 , 69 cosφ tb= = =¿0,695=> tanφ tb =1,034 Pbơm + Ptm 77 , 68+77 , 33 Qdl =P dl .1,034=101 , 32 kvar Sdl = √ P +Q = √ 9 7 , 94 +101 ,32 = 140,93(kVA) 2 2 2 2 dl dl 1.
Tính toán phụ tải chiếu sáng ngoài trời Chiếu sáng trong chung cư bao gồm chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài trời. Chiếu sáng trong nhà đã được tính toán gộp vào phần tính toán phụ tải sinh hoạt, đã có nhân với hệ số kcc (lấy bằng 5% tổng công suất sinh hoạt). Chiếu sáng bên ngoài: Theo đề bài thiết kế chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng 5 lần chiều cao của tòa nhà, suất công suất chiếu sáng là pocs2 = 0,03 kW/m. Trong đó: Pocs: suất phụ tải chiếu sáng [W/m] l: Tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời.5 = 437,5 (m) Công suất cần cho chiếu sáng Đối với phụ tải chiếu sang ta có cosϕ =0,85 1.
Tổng hợp phụ tải toàn tòa nhà Sử dụng phương pháp hệ số tham gia vào cực đại cho các 4 tải : chiếu sáng,động lực,sinh hoạt Bảng 1. 3: tổng hợp công suất và hệ số công suất sinh Phụ tải chiếu sáng động lực Tổng hoạt P kW 13,125 97,9497 854,7 965,7747 8,1263706 Q kVAr 101,32758 413,9501 1 15,437082 S kVA 140,93055 875,38 8 cosϕ 0,85 0,695021 0,9 P.cosϕ 11 68 769 848,4634 Để tính toán tổng hợp phụ tải theo phương pháp hệ số tham gia cực đại Trong đó: Pttmax : công suất tính toán của phụ tải lớn nhất ( Pttmax =P sh=939 , 62kW ) Ptti : công suất tính toán của các phụ tải còn lại 5 Đồ án môn học cung cấp điện k tmi : hệ số tham gia vào cực đại Bảng 1. 4: hệ số tham gia vào cực đại của một số nhóm tải sau: Loại phụ tải Cực đại ngày Cực đại đêm Sinh hoạt 0,3÷0,4 0,7÷1 Chiếu sáng 0,5÷0,7 0,9÷0,1 Sản xuất 0,8÷1 0,4÷0,6 Hỗn hợp 1 1 Ptt .97 , 94 ) =939 , 62(kW ) Theo cực đại đêm Ptt .97,949 ) =905 , 69(kW ) Vậy Ptt =P tt. cos φ sh+ P cs .cos φcs + P dl .463 Cosφ tt = = = =0,8785 ∑ Pi P sh+ Pcs + P cs 965 , 77 tgφ tt=0,543 Qtt =P tt .0,543=510 , 9 kvAr Ptt 939,622 Stt = = =1069 ,53 kvA cos φtt 0,878 Phân loại phụ tải Phụ tải loại 1 gồm có : phụ tải động lực + phụ tải chiếu sáng ngoài+ phụ tải chiếu sáng trong Spt1 =Sdl + Scsn +5% Ssh =200 , 13 kvA Phụ tải loại 3 là phụ tải sinh hoạt Spt3=Ssh = 875 , 38 kvA 1.5 Tính toán bù công suất phản kháng 1.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng * Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.
- Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất. 6 Đồ án môn học cung cấp điện - Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn. - Hạn chế động cơ chạy không tải. - Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
- Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn. * Phương pháp nâng cao hệ số cosφ cưỡng bức: Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phản kháng ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm: máy bù và tụ bù 1.2 Chọn thiết bị bù Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải. * Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện.
* Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp.