CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1. Khái niệm về hệ thống điện. Ngày nay khi nói đến hệ thống năng lượng, người ta sẽ nghĩ ngay đến hệ thống điện. Năng lượng điện hiện nay đã có ưu thế trong khai thác sản xuất và truyền tải, cho nên hầu như toàn bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người ta đều chuyển hóa sang điện năng trước khi sử dụng nó.
Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm phân phối , truyền tải và cung cấp cho từng hộ sử dụng điện. Ưu điểm điện năng. Dễ chuyển hóa sang các dạng năng lượng khác thông qua các thiết bị có hiệu suất cao. Dễ truyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao.
Không có sẵn trong tự nhiên, các dạng năng lượng khác đều được khai thác rồi chuyển hóa thành điện năng. Ở nơi sử dụng điện năng lại dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác. Các khái niệm cơ bản. Hệ thống điện : là tổ hợp các thiết bị điện và khí cụ điện liên kết với nhau với chức năng là cung cấp năng lượng điện cho hộ tiêu thụ.
Hộ tiêu thụ : là nhà máy công nghiệp, các xưởng sản suất, khu vực xây dựng tòa nhà căn hộ, mà ở đó các thiết bị điện kết nối với lưới điện để sử dụng năng lượng điện. Thiết bị tiêu thụ : có chức năng biến đổi dạng năng lượng điện thành năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Trạm biến áp : có nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện cấp điện áp này, sang năng lượng cấp điện áp khác từ máy biến áp. Bao gồm trạm tăng áp, trạm giảm áp….
Đường dây dẫn : hệ thống dây dẫn hay cáp có nhiệm vụ truyền tải năng lượng điện. Trạm phân phối : có chức năng tiếp nhận và phân phối năng lượng điện 4. Các yêu cầu đối với hệ thống điện. Tính liên tục cung cấp điện : Phải đảm bảo được yêu cầu cung cấp điện liên tục của phụ tải.
Tần số : độ lệch tần số cho phép được quy định là 0,5 Hz Điện áp :độ lệch điện áp cho phép với điện áp định mức là 5%Uđm Đảm báo chất lượng điện năng. Đảm bảo chất lượng kinh tế An toàn đối với người. GVHD: Hồ Thanh Tuấn 2 SVTH: Võ Danh Bảy Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí Long Thành Chương II CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY 1. Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán.
Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp , hộ tiêu thụ ta phải xác định tâm phụ tải nhằm xác định vị trí hợp lí nhất để đặt tủ động lực (TDL) hoặc tủ phân phối chính (TPPC). Vì đặt TPPC hay TDL tại vị trí đó thì ta sẽ thực hiện việc cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ. Đây là công đoạn rất quan trọng trong việc cung cấp điện và là khâu bắt buộc quan trọng nhất là cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị trong mạng điện. Khái niệm chung Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các hộ dùng điện.
Phụ tải điện là số liệu dùng làm căn cứ để chọn các thiết bị, dây dẫn trong hệ thống cung cấp điện. Nếu xác định phụ tải điện quá lớn so với phụ tải thực tế thì các thiết bị chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu dẫn tới tăng vốn đầu tư. Nếu phụ tải điện xác định quá nhỏ so với phụ tải thực tế thì sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá nhỏ dẫn đến quá tải, giảm tuổi thọ của các thiết bị điện (TBĐ), có thể dẫn tới cháy nổ, hư hại công trình, làm mất điện. Để xác định chính xác phụ tải điện là rất khó vì công trình điện thường phải được thiết kế lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện.
Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán (PTTT). PTTT là phụ tải gần đúng dùng để tính toán hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải xác định bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành. Do tính chất quan trọng như vậy nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu và đề ra nhiều phương pháp xác định PTTT. Cần căn cứ vào lượng thông tin trong từng giai đoạn thiết kế để chọn phương pháp thích hợp.
Các phương pháp xác định phụ tải. Xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Biểu thức tính: n Ptt = k nc Pđi ; i =1 Qtt = Ptt .tgφ GVHD: Hồ Thanh Tuấn 3 SVTH: Võ Danh Bảy Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí Long Thành Chương II Ptt Stt = Ptt2 + Q2tt = cosφ Một cách gần đúng ta có thể coi Pđi = Pđm do đó: n Ptt = k nc ∑ Pđmi i=1 Trong đó: knc - hệ số nhu cầu. Pđi - công suất đặt của các thiết bị thứ i [kW].
Pđmi - công suất định mức của thiết bị thứ i [kW]. Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến tính toán của thiết bị [kW], [kVAr], [kVA]. Nếu hệ số công suất của của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì cần phải tính toán hệ số công suất trung bình. P cosφ1 + P2 cosφ 2 + + Pn cosφ n cosφ tb = 1 P1 + P2 + + Pn Hệ số nhu cầu của các loại máy khác nhau có giá trị khác nhau và có thể tra trong các tài liệu hướng dẫn thiết kế.
Cách tính toán PTTT theo phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Vì vậy được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên còn có nhiều nhược điểm như: Hệ số nhu cầu tra trong các sổ tay là một trị số nhất định, nhưng ta đã biết: knc = ksd. Trong đó ksd và kmax lại phụ thuộc vào quá trình sản xuất và số thiết bị trong nhóm, hai yếu tố này thường xuyên thay đổi.
Vì vậy knc tra trong các sổ tay không phản ánh đầy đủ các yếu tố kể trên, do đó dẫn tới kết quả thiếu chính xác. Xác định PTTT theo công suất một đơn vị diện tích sản xuất. Biểu thức tính: Ptt = P0.F Trong đó: F - diện tích đặt máy sản xuất (m2). P0 - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2).
GVHD: Hồ Thanh Tuấn 4 SVTH: Võ Danh Bảy Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí Long Thành Chương II Trị số P0 có thể tra trong các sổ tay thiết kế, trị số P0 của từng loại nhà máy do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng vì vậy thường được dùng để tính cho các phân xưởng khi tính toán sơ bộ, khi so sánh các phương án. Khi phân xưởng có mật độ máy phân bố đều trên mặt bằng như phân xưởng cơ khí sản xuất ôtô. Cũng thường dùng phương pháp này để tính toán.
Xác định PTTT theo công suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản xuất. Biểu thức tính: 𝑀𝑊0 𝑃𝑡𝑡 = 𝑇𝑚𝑎𝑥 Trong đó: M - số đơn vị sản phẩm sản xuất trong một năm (Đơn vị sản phẩm). W0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Tmax thời gian sử dụng công suất cực đại h. Phương pháp này thường dùng tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi hoặc không biến đổi.
Ví dụ như quạt gió, bơm nước, máy nén khí. Khi đó PTTT gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác. Xác định PTTT theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình PTb Biểu thức tính: Ptt = Kmax . Ptb Thay: Ptb = Ksd . Pđm Ptb, Pđm - công suất trung bình và công suất định mức Kmax, Ksd - hệ số cực đại và hệ số sử dụng. Hệ số sử dụng của từng nhóm máy có thể tra trong các sổ tay, trong các sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện.
GVHD: Hồ Thanh Tuấn 5 SVTH: Võ Danh Bảy Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí Long Thành Chương II Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, vì nó xét tới số ảnh hưởng của thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất, cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng (khi tính nhq đã xét tới những yếu tố đó). Khi tính phụ tải theo phương pháp này ta có thể sử dụng một số công thức gần đúng sau đây tùy từng trường hợp cụ thể: + Trường hợp n ≤ 3 và nhq < 4. PTTT được xác định theo biểu thức: n Ptt = pdm.i i =1 Đối với thiết bị làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại thì: Sdm. ε dm Sdm Stt = = 0,875 0,875 Trong đó: Sđm - công suất định mức cho trong lý lịch máy S'đm - công suất đã quy đổi về ε% = 100% + Trường hợp n > 3 và nhq < 4.
PTTT được xác định theo biểu thức: n Ptt = k pti .Pđm i i =1 Kpt - là hệ số phụ tải của từng máy, nếu không có số liệu chính xác thì có thể lấy gần đúng như sau: Kpt = 0,9 đối với các thiết bị là việc ở chế độ dài hạn; Kpt= 0,7 đối với các thiết bị là việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, máy nén khí.) PTTT có thể lấy bằng phụ tải trung bình. Ptt = Ptb = ksd. Pđm Trên các đường cong và các bảng cho trong các sổ tay và sách hướng d ẫ n thiết kế Kmax chỉ tra được với nhq ≤ 300.
nếu nhq > 300 và ksd < 0,5 thì hệ số kmax vẫn được lấy ứng với nhq = 300. GVHD: Hồ Thanh Tuấn 6 SVTH: Võ Danh Bảy Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí Long Thành Chương II Còn khi nhq > 300 và ksd ≥ 0,5 thì Ptt = 1,05 x Pđm x ksd 3. Xác định PTTT theo ku hệ số sử dụng và hệ số đồng thời Ks - Xác định phụ tải theo công thức : Ptt-tb = Pđm * Ku * Ks Trong đó : • Ptt-tb : Công suất tác dụng của thiết bị. • Pđm:Công suất định mức tác của thiết bị • Ku : Hệ số sử dụng • Ks :Hệ số đồng thời được xác định theo chức năng mạch.
