Đề tài Thiết kế đường dây và trạm biến áp

Lời nói đầu Nền kinh tế nước ta đã và đang có những bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực và thế giới. Chúng ta đang trong tiến trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, vì vậy các ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công nghiệp Điện đóng vai trò then chốt, bởi điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các đô thị, khu dân cư... Một trong những quan tâm hàng đầu khi xây dựng các nhà máy, Xí nghiệp, các đô thị... là ta phải có một hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho các Xí nghiệp, nhà máy, nhà cao tầng... Chúng ta có thể hiểu theo nghĩa rộng, cung cấp điện bao gồm các khâu phát điện, truyền tải và phân phối điện năng. Còn theo nghĩa hẹp hơn cung cấp điện là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho 1 khu vực nhất định. Ngày nay, với sự giúp đỡ của ngành công nghiệp điện, các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đang trên đà phát triển mạnh. Điện năng góp phần tạo ra của cải vật chất cho xã hội gấp hàng triệu lần so với thời kỳ con người chưa biết đến điện, nó góp phần tạo nên một nền văn minh công nghiệp và hậu công nghiệp. Tình hình điện lực Việt Nam tính đến tháng 1/2006 (số liệu thực tế theo www.evn.vn): Sản lượng cung cấp cho nền KTQD đạt khoảng hơn 60 tỷ kWh; trong đó công nghiệp xây dựng chiếm 47,96%; Quản lý tiêu dùng dân cư chiếm 42,16%. Điện nông thôn (số liệu đến hết tháng 12/2005) Số huyện có điện lưới Quốc gia 529/540 (97,96%) Số xã có điện lưới Quốc gia 8.675/9.046 (95,9%) Số hộ có điện lưới Quốc gia 12.055.000/13.335.000 (90,4%) Số xã có điện lưới dưới 700đ/kWh: 8.588/8.675 (99%) Số xã có điện lưới trên 700đ/ kWh: 87/8.675 (1%) Chương trình phát triển nguồn điện từ 2004 - 2010; định hướng đến 2020: Mục tiêu phát triển của ngành điện đến năm 2010 là: Sử dụng tốt các nguồn thủy năng, kết hợp thủy lợi, than để phát triển cân đối nguồn điện. Xây dựng các cụm phát triển Điện - đạm ở Phú Mỹ và khu vực Tây Nam. Xúc tiến xây dựng thủy điện Sơn La. Nghiên cứu phương án sử dụng năng lượng nguyên tử, đồng bộ hóa, điện hóa mạng lưới phân phối điện Quốc gia. Đa dạng hóa phương thức đầu tư và kinh doanh điện, có chính sách thích hợp về sử dụng điện ở nông thôn, miền núi. Tăng sức mạnh tranh về giá điện so với khu vực. Chiến lược phát triển nguồn điện: + Ưu tiên phát triển thủy điện, khuyến khích phát triển các nguồn thủy điện nhỏ với nhiều hình thức để tận dụng nguồn năng lượng tái sinh này. Trong khoảng 20 năm tới sẽ xây dựng hết các nhà máy thủy điện tại những nơi có khả năng xây dựng. Chiến lược phát triển lưới điện Chiến lược phát triển điện nông thôn và miền núi Chiến lược tài chính và huy động vốn. Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Chiến lược phát triển viễn thông và CNTT Định hướng phát triển cơ khí điện. Định hướng phát triển tư vấn xây dựng điện. Quy định về cải tạo và phát triển mạng điện Việt Nam: Việc cải tạo và phát triển Thành phố phải nằm đáp ứng nhu cầu phụ tải, có dự phòng và phải được thực hiện đồng bộ từ cao thế hạ thế, khắc phục tình trạng lưới điện kém an toàn, chắp vá, tổn thất còn cao như hiện nay. Quan điểm về tiêu chuẩn thiết kế sơ đồ lưới điện truyền tải và phân phối Thành phố giai đoạn 2002 - 2010: Đường dây 220 KV: Xây dựng mới 45km, cải tạo 18km Đường dây 110 KV: Xây dựng mới 60,1km, cải tạo 71km Trạm biến áp 220KV: Xây dựng mới 3 trạm với tổng công suất là 1.5000MVA; cải tạo nâng công suất 2 trạm với tổng công suất tăng thêm 375MVA; Trạm biến áp 110 KV: Xây dựng mới 10 trạm với tổng công suất 873 MVA; cải tạo nâng công suất 17 trạm với tổng công suất là 1.435 MVA; Lưới điện phân phối trung thế: Đường dây 35 KV xây dựng mới 54,4km, đường dây 22 KV xây dựng mới 1.568 km, đường dây cải tạo nâng cấp điện áp lên 22 KV là 473 km. Đẩy nhanh tiến độ ngầm hóa lưới điện trung thế, bảo đảm tới 2010 tỷ lệ ngầm hóa đạt 60%; xây dựng mới 3.561 trạm biến áp với dung lượng máy biến áp là 1.522.143 KVA, cải tạo 2.649 trạm với tổng dung lượng máy biến áp là 1.097.854 KVA; xây dựng mới 2.250 km đường dây hạ thế. Lời cảm ơn Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em có được những kiến thức tổng hợp, vì đồ án này có liên quan rất nhiều môn học mà em được học ở giảng đường. Ngoài ra còn có thêm những kiến thức thực tế, những kiến thức kinh nghiệm bổ sung cho lý thuyết đã được học ở trường. Tuy nhiên do còn hạn chế về kiến thức, hạn chế về kinh nghiệm thực tế, thời gian thực hiện... nên tập đồ án còn không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong thầy hướng dẫn cùng các thầy cô trong bộ môn góp ý chỉ bảo thêm, để cho đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy Nguyễn Đình Thiên đã giành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này đúng thời hạn mà bộ môn đã đề ra. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Bùi Nguyên Bản. Mục lục Trang Lời nói đầu Chương 1: Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện I. Những vấn đề chung về cung cấp điện Chương 2: Xác định phụ tải điện I. Các khái niệm, hệ số, đại lượng trong tính toán II. Các đại lượng về đại số thường gặp: III. Các phương pháp tính phụ tải tính toán Chương 3: Tính toán cung cấp điện cho khu cấp nước của Nhà máy xi măng I. Phụ tải tính toán II. Xác định công suất và số lượng máy bơm nước khu xử lý nước của Nhà máy xi măng III. Chọn vị trí và dung lượng máy biến áp cho trạm cấp nước của nhà máy IV. Vạch sơ đồ cấp điện và lựa chọn các phần tử của hệ thống cấp điện V. Chọn tiết diện dây dẫn từ trạm biến áp trung tâm 110/6 KV về trạm biến áp của trạm cấp nước VI. Tính tổn thất trên đường dây và tổn thất công suất trong máy biến áp của trạm cấp nước VII. Tính tổn thất trên đường dây và tổn thất điện năng trong máy biến áp Chương 4. Tính cơ khí đường dây I. Tính toán dây dẫn II. Tính toán lựa chọn cột III. Tính toán kiểm tra móng cột Chương 5: Tính toán lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp I. Đặt vấn đề II. Lựa chọn các thiết bị cho trạm biến áp Chương 6: Tính toán ngắn mạch I. Đặt vấn đề II. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra lại các thiết bị đã lựa chọn Chương 7: Nối đất và chống sét đảm bảo an toàn cho đường dây I. Đặt vấn đề II. Tính toán nối đất 6 KV cấp điện cho trạm biến áp của trạm cấp nước III. Tính toán nối đất cho trạm biến áp của trạm cấp nước IV. Sét và thiết bị chống sét Kết luận Chương 1 Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện I. Những vấn đề chung về cung cấp điện 1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng: Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các năng lượng khác, dễ truyền tải và phân phối . Vì vậy nó là ngành năng lượng chính trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt của con người. Điện năng không tích trữ được, trừ pin, ắc quy có công suất nhỏ. Vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện phải luôn đảm bảo cân bằng. Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ. Quá trình xảy ra rất nhanh. Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như: điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ, tự động hóa... Đo điện năng được dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp và các đô thị cho nên khi lập kế hoạch phát triển điện năng phải đi từng bước một, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện trong tương lai. Trong quá trìnhq nghiên cứu thiết kế, xây dựng, vận hành khai thác sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng thì những đặc điểm trên là rất quan trọng. 2. Nguồn điện Hiện nay có nhiều dạng nguồn điện. Do có nhiều phương pháp biến đổi các dạng lượng khác như nhiệt năng, thủy năng, năng lượng hạt nhân... a) Nhà máy nhiệt điện: Đây là dạng Nguồn điện kinh điển: Nó giữ tỷ lệ khá quan trọng trong tổng công suất của hệ thống điện. Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau: Nhiệt năng (của than) -> cơ năng (tuabin) -> điện năng (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy than. Nhiệt năng (của khí gas) -> cơ năng (tuabin khí) -> điện năng (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy khí. Nhiệt năng (của dầu) -> cơ năng (động cơ diezel) -> điện năng (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy diezel. Miền Bắc có nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 (400 MW), Phả Lại 2 (600 MW), Uông Bí (300 MW)... Miền Nam có nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1 (900 MW), Phú Mỹ 2 (600 MW) b) Nhà máy thủy điện: Quá trình biển đổi năng lượng trong nhà máy thủy điện: Thủy năng (của cột nước) -> cơ năng (tua bin nước) -> điện năng (máy phát điện) => nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện được phân bố đều trên cả nước ta. Miền Bắc có nhà máy thủy điện Hòa Bình (1920 MW), nhà máy thủy điện Thác Bà (108 MW) Miền Trung có nhà máy thủy điện Yaly (700 MW) Miền Nam có nhà máy thủy điện Trị An (400 MW) Công trình thủy điện bao giờ cũng kết hợp với: tưới tiêu, chống lũ, giao thông, nuôi cá.... nên đưa lại nhiều lợi ích. Bên cạnh đó nước ta lại có nguồn thủy năng dồi dào nên chúng ta cần ưu tiên phát triển thủy điện. Tuy nhiên khi lập sơ đồ phát triển hệ thống điện quốc gia thì cần có tỷ lệ hợp lý giữa thủy điện và nhiệt điện để đảm bảo vận hành an toàn và kinh tế. c) Nhà máy điện nguyên tử: Do lo ngại vấn đề an toàn và ô nhiễm phóng xạ nên việc xây dựng các nhà máy điện nguyên tử chỉ được xem xét đến khi các nguồn điện khác đã được khai thác hết. Bên cạnh việc nắm vững đặc điểm và nguồn điện trong cung cấp điện thì nhiệm vụ đặt ra với người kỹ sư khi nghiên cứu, thiết kế cấp điện cần phải thỏa mãn các yêu cầu về: độ tin cậy cấp điện, chất lượng điện, an toàn và cuối cùng là vấn đề kinh tế. 3. Đặc điểm của hộ tiêu thụ: Hộ tiêu thụ là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Hộ tiêu thụ được phân thành 3 loại tùy theo mức độ quan trọng: 1. Hộ loại 1: là hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm đối với tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế (hư hỏng máy móc, thiết bị, gây ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến chính trị, quốc phòng... Ví dụ về hộ loại 1: Văn phòng Chính Phủ, Quốc hội, nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, phòng mổ, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm máy tính... 2. Hộ loại 2: là hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp điện sẽ gây ra thiệt hại lớn về kinh tế như hư hỏng một bộ phận máy móc thiết bị, gây ra phế phẩm, ngừng trệ sản xuất. Ví dụ về hộ loại 2: Nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn Cung cấp điện cho hộ loại 2 thường có thêm nguồn dự phòng. Vấn đề ở đây là phải so sánh giữa vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu quả kinh tế đưa lại do bị ngừng cung cấp điện. 3. Hộ loại 3: là những hộ tiêu thụ điện còn lại như khu dân cư, trường học, phân xưởng phụ, nhà kho của các nhà máy... Đối với hộ tiêu thụ loại 3 cho phép mất điện trong thời gian ngắn để sửa chữa khắc phục các sự cố. Thông thường, hộ loại 3 được cung cấp điện từ 1 nguồn. Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hoàn toàn cứng nhắc mà còn tùy thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ còn lại. Mặt khác trong một nhà máy, một cơ sở sản xuất dịch vụ, khu dân cư.... có nhiều loại hộ tiêu thụ xen kẽ nhau. Vì vậy hệ thống cung cấp điện phải được nghiên cứu kỹ lưỡng, đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy và linh hoạt. 4. Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện: Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt. a. Độ tin cậy cung cấp điện: Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. b. Chất lượng điện: Chất lượng điện được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (từ hàng chục MW) trở lên mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện. Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng. Điện áp ở lưới chung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ± 5% điện áp định mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác... điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 2,5%. c. An toàn cung cấp điện: Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh những nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất. Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an toàn cung cấp điện. Việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng. Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định về an toàn sử dụng điện. 4. Kinh tế Khi đánh giá những phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo. Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua so sánh tỉ mỉ và tính toán các phương án, từ đó mới có thể đưa ra những phương án tối ưu. Chương 2 Xác định phụ tải điện I. Các khái niệm, hệ số, đại lượng trong tính toán. 1. Công suất định mức Pđm: Về mặt cung cấp điện, chúng ta quan tâm đến đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt. Công suất đặt được tính như sau: Pđ = Trong đó: Pđ- công suất đặt của động cơ, KW; Pđm- công suất định mức của động cơ, KW hđc- hiệu suất định mức của động cơ Vì hiệu suất định mức động cơ tương đối cao = 0.8 á 0.95 nên để đơn giản việc tính toán người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lấy: Pđ ằ Pđm Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: cần trục, máy hàn, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện e% = 100%. Công thức quy đổi như sau: Đối với động cơ: P’đm = Pđm Đối với biến áp hàn: P’đm = Pđm cosj Trong đó: P’đ: công suất định mức đã quy đổi về chế độ dài hạn, Pđm Sđm, cosjđm; eđm- các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy. 2. Phụ tải trung bình Ptb Phụ tải trung bình là đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính toán theo công thức sau: Pbt = ; Qtb = Trong đó: DP, DQ - điện năng tiêu thụ trong thời gian khảo sát, KW, KVAr t- thời gian khảo sát, h Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính toán theo công thức sau: Ptb = ; Ptb = Biến phụ tải trung bình chúng ta vẫn có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị. Phụ tải trung bình là số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn hao điện năng. Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời gian khảo sát là 1 ca làm việc, 1 tháng hoặc 1 năm. 3. Phụ tải cực đại Pmax Phụ tải cực đại được chia ra làm 2 nhóm a) Phụ tải cực đại Pmax là phụ tải trung bình lớn nhất tính toán trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 5, 10 hoặc 30 phút) ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế... b) Phụ tải đỉnh nhọn Pđn - là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian từ 1 đến 2s. Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ... Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động. Chúng ta không chỉ quan tâm đến trị số phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần suất xuất hiện của nó. Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị khác ở cùng một bảng điện. 4. Phụ tải tính toán Ptt Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải tính toán Ptt là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành. Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được nêu trong bất đẳng thức sau: Ptb Ê Ptt Ê Pmax Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện được lắp đặt trong không khí, dưới đất và trong ống dao động xung quanh trị số 30ph (bảng 3-1). Vì thế người ta thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong khoảng 30ph để làm phụ tải tính toán. Cũng chính vì thế ta có thể gọi phụ tải tính toán là phụ tải nửa giờ P30. Bảng 3-1. Hằng số thời gian phát nóng Tph của một số loại dây dẫn. Loại dây Tiết diện, mm2 35 50 70 95 120 150 Dây bọc cao su, đặt ngoài không khí 9 12 15 18 21 21 Như trên nhưng đặt trong ống 19 23 27 32 36 40 Cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu 15 20 25 30 35 40 5. Hệ số sử dụng ksd Hệ số sử dụng là hệ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị. Hệ số sử dụng được tính theo công thức sau: Đối với một thiết bị: ksd = Đối với một nhóm thiết bị: ksd = = / Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng có thể được tính: Ksd = Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc. Hệ số sử dụng là một số liệu để tính phụ tải tính toán. 6. Hệ số phụ tải kpt Hệ số phụ tải là hệ số giữa công suất thực tế với công định mức. Thường ta phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Vì vậy: Kpt= Pt.tế/Pđm = Ptb/Pđm 7. Hệ số cực đại kmax Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét: kmax = Hệ số phụ tải thường được tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số cực đại phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả nhq, và ksd và các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm. Công thức để tính kmax rất phức tạp, trong thực tế người ta tính kmax theo đường cong kmax = f (ksd, nhq). Hệ số kmax thường được tính cho phụ tải tác dụng. 8. Hệ số nhu cầu knc Hệ số nhu cầu là hệ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức: knc = = kmax.ksd Cũng như hệ số cực đại, hệ số nhu cầu thường được tính cho phụ tải phản kháng, nhưng số liệu này ít được dùng hơn.Trong thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại. 9. Hệ số thiết bị hiệu quả nhq nhq là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau). Công thức để tính nhq như sau: nhq = / (3 - 12) Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính nhq theo (3-12) khá nhiều phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc đường con cho trước. Trình tự như sau: Trước hết tính: n* = ; p* = n- số thiết bị trong nhóm; n1 - số thiết bị có công suất nhỏ hơn một nửa công suất của các thiết bị có công suất lớn nhất. P và P1 - tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị. Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán. II. Các phương pháp tính phụ tải tính toán Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất và trình độ vận hành của công nhân... Vì vậy việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện có khi dẫn đến cháy, nổ gây nguy hiểm. Còn nếu phụ tải tính toán xác định lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây ra chọn thiết bị lãng phí. Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện, thường kết quả không được chính xác. Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. Vì vậy tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp. Sau đây trình bày một số phụ tải tính toán thường dùng nhất. 1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của Xí nghiệp (chưa có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng), lúc này mới chỉ biết duy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt của từng phân xưởng. a) Phụ tải tính toán Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức Ptt = Knc. Pđ Qtt = Ptt. tgj Trong đó: Knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật cosj: hệ số công suất tính toán, tra sổ tay kỹ thuật, rút ra tgj Trên đây là phụ tải động lực. b) Phụ tải chiếu sáng Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Pcs = p0. S P0 - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2) S- diện tích cần chiếu sáng, ở đây là diện tích phân xưởng (m2). Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào thích hợp. Nếu dùng đèn tuýp (đèn huỳnh quang) thì cosj = 0.6 á 0.8. Nếu sử dụng đèn sợi đốt thì cosj = 1 và Qcs = 0, khi đó: Qcs = Pcs.tgj c) Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng Stt = d) Phụ tải tính toán nhà máy Phụ tải tính toán nhà máy được xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời. Pttnm = Kđt Ktđ Sttnm = cosjnm = Kđt - Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại, có thể lấy: Kđt = 0.9 á 0.95 khi số phân xưởng n = 2 á 4 Kđt = 0.8 á 0.85 khi số phân xưởng n = 5 á 10 Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện vì vậy nó là một trong những phương pháp được dùng rộng rãi trong tính toán cung cấp điện. 2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb và kmax Sau khi xác định được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, người thiết kế có thể bắt tay vào việc thiết kế mạng điện áp phân xưởng. Ta cần xác định Ptt của từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong phân xưởng. Với một thiết bị: Ptt = Pđm Với nhóm thiết bị n Ê 3 Ptt = Với n ³ 4 phụ tải tính toán của nhóm thiết bị xác định theo công thức: Ptt = kmax. ksd. Trong đó: Ksd - Hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay. Kmax - hệ số cực đại, tra theo ksd và nhq; Trình tự xác định số thiết bị dùng điện nnq như sau: Xác định n1 - số thiết bị công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn hơn. Xác định P1 - công suất của n1 thiết bị trên. P1 = Xác định n* = P* = Trong đó: N - tổng số thiết bị trong nhóm PS - tổng công suất của nhóm. PS = T ừ n*, P* tra bảng được nhq* [PL-3] Xác định nhq theo công thức: nhq = n. nhq* Bảng tra Kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4 [PL - 4.TL ], khi nhq < 4 phụ tải tính toán được xác định theo công thức: Ptt = Kti - hệ số tải. Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng như sau: Kt = 0.9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn; Kt = 0.75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại; Phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm Ptt = kđt Qttpx = kđt Sttpx = 3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: Ptt = Trong đó: M - số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng); w0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản phẩm. Tmax - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h Nhận xét: Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân... khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác. 4. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: Ptt = p0. F Trong đó: P0 - suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất, kW/m2 F - diện tích sản xuất, m2 Nhận xét: Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều, như phân xưởng gia công cơ khí, sản xuất ô tô, cơ khí, dệt... Chương III Tính toán thiết kế cung cấp điện cho hệ thống cung cấp nước của nhà máy xi măng Dựa theo yêu cầu thiết kế cung cấp điện cho khu cấp nước của nhà máy xi măng có khối lượng nước cần cung cấp là 6000m3/h. Với quy mô xử lý nước như vậy, để thích hợp cho việc tính toán, ta chọn phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại ha