Luận văn Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp đường Vị Thanh

07 0,1 1,49 1,73 4,48 15 189,6 123,24 0,099 0,07 0,1 3,16 2,24 6,85 16 189,31 117,37 0,099 0,07 0,1 3,16 2,24 6,85 17 185,3 124,15 0,099 0,07 0,1 3,08 2,18 6,76 18 192,7 144,53 0,094 0,07 0,2 6,82 5,08 14,1 19 212,17 159,13 0,075 0,07 0,2 6,59 6,15 13,5 20 226,16 169,62 0,075 0,07 0,2 7,49 6,99 14,42 21 193,76 125,94 0,099 0,07 0,2 6,6 4,67 14 22 162 100,44 0,0601 0,07 0,3 4,09 4,77 12,57 23 162 100,44 0,0601 0,07 0,3 4,09 4,77 12,57 24 144 89,24 0,054 0,07 0,3 2,9 3,77 10,5 25 144 89,24 0,054 0,07 0,3 2,9 3,77 10,5 26 144 89,24 0,054 0,07 0,3 2,9 3,77 10,5 27 119,5 74,09 0,0991 0,07 0,3 3,67 2,59 12,77 28 162 121,5 0,0601 0,07 0,06 0,92 1,08 2,74 29 252 189 0,0731 0,07 0,06 2,72 2,6 4,7 30 217,8 163,35 0,075 0,07 0,06 2,08 1,95 4,17 31 162 100,44 0,054 0,07 0,06 0,74 0,95 2,37 32 118,8 73,66 0,124 0,07 0,06 0,91 0,51 2,98 33 118,76 83,13 0,124 0,07 0,06 0,98 0,55 3,08 34 81,66 57,16 0,268 0,07 0,1 1,66 0,43 6,47 35 30,39 30,09 0,84 0,07 0,15 1,44 0,12 10,36 5.2.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch ba pha tại các vị trí trong mạng điện của xí nghiệp Trong các sự cố về điện, ngắn mạch là sự cố nguy hiểm nhất và gây phá hủy nặng nề nhất. Trong các loại ngắn mạch, ngắn mạch 3 pha thường có trị số dòng điện ngắn mạch lớn. Vì vậy trong thiết kế ta cần tính toán xác định dòng điện ngắn mạch 3 pha nhằm kiểm tra khả năng cắt của các khí cụ và thiết bị bảo vệ được chọn. Đối với xĩ nghiệp đường Vị Thanh ta tính toán dòng điện ngắn mạch trong trường hợp máy phát làm việc bình thường. Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch trong trong mạng điện của xí nghiệp được cho ở hình 5.1, hình 5.2 và hình 5.3. N1 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 T15 T16 T17 T18 T19 T20 T21 T25 Hình 5.1 – Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch thuộc máy phát số 1 T26 T34 THANH CÁI 1 MP-1 N12 N13 N14 TCS T1 N2 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N25 T2 T3 T22 T23 T24 T27 T30 T31 Hình 5.2- Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch thuộc máy phát số 2 T33 T35 THANH CÁI 2 MP-2 N23 N24 T32 N39 N26 T4 N3 N27 N28 N29 N30 N31 N32 N33 N34 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Hình 5.3- Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch thuộc máy phát số 3 T13 T14 THANH CÁI 3 MP-3 N35 N36 T28 N37 T29 N38 . . . . . . . M1 M7 . . . . . . . M8 M16 . . . . . . . M182 M191 . . . . . . . TĐL1 TĐL2 TĐL35 Hình 5.4- Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch tại từng thiết bị 5.2.2.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch tại thanh cái các tủ phân phối chính ứng với các máy phát ( N1, N2 và N3 ) a. Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái 1 và 2 ( N1 và N2 ) Sơ đồ thay thế tổng trở đến điểm ngắn mạch bỏ qua tổng trở của máy cắt và dao cách ly: XF ZD Hình 5.5- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch N1, N2 Ta có: XF = 10,667 ( mΩ ) ZD = 0,1473 + j0,4667 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1 và N2: ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 và N2: ( kA ) Dòng điện xung kích: ( kA ) b. Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái số 3 ( N3 ) Sơ đồ thay thế tổng trở đến điểm ngắn mạch XFhạ XBAhạ ZD N3 Hình 5.6- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch N3 Điện kháng của máy phát số 3 quy về cấp điện áp 0,4 kV: XFhạ = 5,33 ( mΩ ) Điện trở và điện kháng của máy biến áp chính quy về hạ áp: RBA = 0,38 ( mΩ ) XBA = 2,96 ( mΩ ) Tổng trở máy biến áp quy về phía hạ áp: ZBA = 0,38 + j2,96 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối chính số 3 ZD = 0,059 + j0,233 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N3 ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch: ( kA ) Dòng điện xung kích: ( kA ) 5.2.2.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch tại thanh cái các tủ động lực các nhóm phụ tải a. Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực các nhóm phụ tải thuộc máy phát số 1 + Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực nhóm 15 ( điểm N4 ) XF1 ZD1 ZAT15 N4 ZD2 ZCD15 Sơ đồ thay thế tổng trở ngắn mạch Hình 5.7- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch N4 Điện kháng máy phát số 1 XF1 = 10,667 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ máy phát số 1 đến tủ phân phối chính số 1 ZD1 = 0,1473 + j0,4667 ( mΩ ) Tổng trở áptômát 350 A bảo vệ nhóm 15 ZAT15 = 0,55 + j0,1 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ tủ phân phối chính số 1 đến tủ động lực nhóm 15 ZD2 = 0,099.0,1.1000 + j0,07.0,1.1000 = 9,9 + j7 ( mΩ ) Điện trở tiếp xúc của cầu dao 630 A RCD = 0,15 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch tính đến tủ động lực nhóm 15 ZN = 10,7473 +j18,237 ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch ( kA ) Dòng điện xung kích ( kA ) + Tính toán tương tự ta xác định được dòng điện ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch còn lại thuộc máy phát số 1. Kết quả tính toán được cho ở bảng 5.2 b. Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực các nhóm phụ tải thuộc máy phát số 2 + Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực nhóm 1 ( điểm N14 ) N14 XF2 ZD1 ZAT1 ZD2 ZCD1 Sơ đồ thay thế tổng trở ngắn mạch Hình 5.8- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch N4 Điện kháng máy phát số 2 XF2 = 10,667 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ máy phát số 2 đến tủ phân phối chính số 2 ZD1 = 0,1473 + j0,4667 ( mΩ ) Tổng trở áptômát 300 A bảo vệ nhóm 1 ZAT1 = 0,55 + j0,1 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ tủ phân phối chính số 2 đến tủ động lực nhóm 1 ZD2 = 0,094.0,15.1000 + j0,07.0,15.1000 = 14,91 + j10,5 ( mΩ ) Điện trở tiếp xúc của cầu dao 400 A RCD = 0,2 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch tính đến tủ động lực nhóm 1 ZN = 15,8073 +j21,7337 ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch ( kA ) Dòng điện xung kích ( kA ) + Tính toán tương tự ta xác định được dòng điện ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch còn lại thuộc máy phát số 2. Kết quả tính toán được cho ở bảng 5.2 c. Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực các nhóm phụ tải thuộc máy phát số 3 + Xác định dòng điện ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực nhóm 4 ( điểm N26 ) Sơ đồ thay thế tổng trở ngắn mạch N26 ZCD4 ZD4 ZAT4 ZD1 ZBAha XF3ha Hình 5.9- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch N26 Điện kháng máy phát số 3 quy về hạ áp XF3hạ = 5,33 ( mΩ ) Điện trở và điện kháng máy biến áp quy về hạ áp RBA = 0,38 ( mΩ ) XBA = 2,96 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ máy phát số 3 đến tủ phân phối chính số 3 ZD1 = 0,059 + j0,233 ( mΩ ) Tổng trở áptômát 500 A bảo vệ nhóm 4 ZAT4 = 0,37 + j0,094 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ tủ phân phối chính số 2 đến tủ động lực nhóm 1 ZD2 = 0,0576.0,15.1000 + j0,07.0,15.1000 = 8,64 + j10,5 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch tính đến tủ động lực nhóm 4 ZN = 9,449 +j19,117 ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch ( kA ) Dòng điện xung kích ( kA ) + Tính toán tương tự ta xác định được dòng điện ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch còn lại thuộc máy phát số 3. Kết quả tính toán được cho ở bảng 5.2 Bảng 5.2- Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha tại các điểm ngắn mạch trong mạng điện của xí nghiệp Điểm ngắn mạch Tổng trở ngắn mạch ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch ( kA ) Dòng điện xung kích ( kA ) ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) N1 11,13 20,74 52,8 N2 11,13 20,74 52,8 N3 8,53 27,1 67 N4 21,17 10,9 27 N5 21,17 10,9 27 N6 21,17 10,9 27 N7 31,98 7,22 18,38 N8 29,7 7,78 19,8 N9 29,7 7,78 19,8 N10 32,61 7,08 18,02 N11 36,46 6,3 16,12 N12 36,46 6,3 16,12 N13 33,6 6,87 17,5 N14 26,87 8,6 21,9 N15 24,9 9,28 23,6 N16 27,26 8,4 21,56 N17 37,35 6,18 15,74 N18 37,35 6,18 15,74 N19 36,46 6,3 16,12 N20 44,88 5,15 13,1 N21 16,25 14,21 36,18 N22 15,97 44,46 36,82 N23 17,19 12,9 32,85 N24 130,35 3,07 7,81 N25 19,5 11,84 30,15 N26 21,33 10,8 27,57 N27 22,7 10,17 25,9 N28 22,7 10,17 25,9 N29 22,7 10,17 25,9 N30 22,7 10,17 25,9 N31 15,86 14,6 37,1 N32 15,86 14,6 37,1 N33 15,86 14,6 37,1 N34 15,86 14,6 37,1 N35 15,86 14,6 37,1 N36 17,18 13,4 34,2 N37 13,67 16,89 43 N38 13,89 16,63 42,3 N39 16,4 14,08 35,85 5.2.2.3 Tính toán dòng điện ngắn mạch tại từng thiết bị - Tính toán dòng điện ngắn mạch tại cần cẩu mía M1, M2 Sơ đồ thay thế tổng trở ngắn mạch XF2 ZD1 ZD2 ZCD1 ZATM ZAT1 ZD3 Hình 5.10- Sơ đồ thay thế tổng trở điểm ngắn mạch tại cần cẩu mía Điện kháng máy phát số 2 XF2 = 10,667 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ máy phát số 2 đến tủ phân phối chính số 2 ZD1 = 0,1473 + j0,4667 ( mΩ ) Tổng trở áptômát 300 A bảo vệ nhóm 1 ZAT1 = 0,55 + j0,1 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ tủ phân phối chính số 2 đến tủ động lực nhóm 1 ZD2 = 0,094.0,15.1000 + j0,07.0,15.1000 = 14,91 + j10,5 ( mΩ ) Điện trở tiếp xúc của cầu dao 400 A của nhóm 1 RCD1 = 0,2 ( mΩ ) Tổng trở đoạn cáp từ tủ động lực 1 đến cần cẩu ZD3 = 30,9 + j7 ( mΩ ) Tổng trở áptômát 150 A bảo vệ cần cẩu ZATM = 0,96 + j2,8 ( mΩ ) Tổng trở ngắn mạch ( mΩ ) Dòng điện ngắn mạch ( kA ) Dòng điện xung kích ( kA ) Tính toán tương tự tại các vị trí phụ tải còn lại. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch ở từng phụ tải được cho ở bảng 5.3 Bảng 5.3 – Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha ở từng phụ tải của Vị trí ngắn mạch Tổng trở ngắn mạch ( mΩ ) Dòng ngắn mạch ( kA ) Dòng xung kích ( kA ) ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M1 57,15 4,04 10,28 M2 57,15 4,04 10,28 M3 320,17 0,72 1,84 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M4 320,17 0,72 1,84 M5 507,34 0,46 1,16 M6 507,34 0,46 1,16 M7 747,1 0,31 0,79 M8 55,91 4,13 10,5 M9 242,65 0,95 2,42 M10 242,65 0,95 2,42 M11 242,65 0,95 2,42 M12 47,79 4,83 12,3 M13 242,65 0,95 2,42 M14 382,82 0,6 1,54 M15 33,35 6,92 17,63 M16 33,35 6,92 17,63 M17 246,77 0,94 2,38 M18 82,37 2,8 7,14 M19 82,37 2,8 7,14 M20 82,37 2,8 7,14 M21 82,37 2,8 7,14 M22 82,37 2,8 7,14 M23 82,37 2,8 7,14 M24 246,77 0,94 2,38 M25 246,77 0,94 2,38 M26 24,24 9,53 24,25 M27 26,76 8,63 21,97 M28 26,76 8,63 21,97 M29 26,76 8,63 21,97 M30 26,76 8,63 21,97 M31 17,93 12,88 32,78 M32 17,93 12,88 32,78 M33 17,93 12,88 32,78 M34 17,93 12,88 32,78 M35 17,93 12,88 32,78 M36 22,74 10,15 25,84 M37 22,74 10,15 25,84 M38 557,32 0,41 1,05 M39 557,32 0,41 1,05 M40 557,32 0,41 1,05 M41 557,32 0,41 1,05 M42 557,32 0,41 1,05 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M43 557,32 0,41 1,05 M44 557,32 0,41 1,05 M45 557,32 0,41 1,05 M46 557,32 0,41 1,05 M47 557,32 0,41 1,05 M48 82,24 2,8 7,15 M49 82,24 2,8 7,15 M50 380,2 0,61 1,55 M51 380,2 0,61 1,55 M52 380,2 0,61 1,55 M53 67,55 3,42 8,7 M54 380,2 0,61 1,55 M55 380,2 0,61 1,55 M56 207,35 1,11 2,84 M57 380,2 0,61 1,55 M58 25,28 9,1 23,25 M59 25,28 9,1 23,25 M60 27,93 8,26 21,04 M61 27,93 8,26 21,04 M62 58,57 3,9 10,04 M63 58,57 3,9 10,04 M64 49,48 4,67 11,88 M65 49,48 4,67 11,88 M66 37,32 6,19 15,75 M67 37,32 6,19 15,75 M68 49,48 4,67 11,88 M69 49,48 4,67 11,88 M70 49,48 4,67 11,88 M71 49,48 4,67 11,88 M72 82,24 2,81 7,15 M73 167,25 1,38 3,5 M74 167,25 1,38 3,5 M75 167,25 1,38 3,5 M76 28,33 8,15 20,75 M77 217,04 1,06 2,71 M78 122,22 1,89 4,81 M79 389,55 0,59 1,51 M80 42,32 5,46 13,89 M81 42,32 5,46 13,89 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M82 42,32 5,46 13,89 M83 42,32 5,46 13,89 M84 389,55 0,59 1,51 M85 217,04 1,06 2,71 M86 389,55 0,59 1,51 M87 57,16 4,04 10,28 M88 57,16 4,04 10,28 M89 45,42 5,08 12,94 M90 37,47 6,16 15,69 M91 385,58 0,6 1,53 M92 385,58 0,6 1,53 M93 385,58 0,6 1,53 M94 385,58 0,6 1,53 M95 385,58 0,6 1,53 M96 385,58 0,6 1,53 M97 385,58 0,6 1,53 M98 385,58 0,6 1,53 M99 385,58 0,6 1,53 M100 385,58 0,6 1,53 M101 385,58 0,6 1,53 M102 385,58 0,6 1,53 M103 57,16 4,04 10,28 M104 57,16 4,04 10,28 M105 385,58 0,6 1,53 M106 385,58 0,6 1,53 M107 385,58 0,6 1,53 M108 40,62 5,69 14,47 M109 385,58 0,6 1,53 M1110 385,58 0,6 1,53 M111 57,16 4,04 10,28 M112 57,16 4,04 10,28 M113 57,16 4,04 10,28 M114 45,42 5,08 12,94 M115 37,47 6,16 15,69 M116 35,76 6,46 16,44 M117 35,76 6,46 16,44 M118 61,49 3,76 9,56 M119 61,49 3,76 9,56 M120 61,49 3,76 9,56 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M121 61,49 3,76 9,56 M122 390,55 0,59 1,51 M123 390,55 0,59 1,51 M124 271,04 0,85 2,17 M125 271,04 0,85 2,17 M126 271,04 0,85 2,17 M127 123,19 1,88 4,77 M128 123,19 1,88 4,77 M129 123,19 1,88 4,77 M130 123,19 1,88 4,77 M131 178,08 1,3 3,3 M132 178,08 1,3 3,3 M133 178,08 1,3 3,3 M134 49,44 4,67 11,89 M135 49,44 4,67 11,89 M136 40,85 5,65 14,39 M137 40,85 5,65 14,39 M138 40,85 5,65 14,39 M139 40,85 5,65 14,39 M140 38,89 5,94 15,12 M141 38,89 5,94 15,12 M142 38,89 5,94 15,12 M143 62,07 3,72 9,47 M144 62,07 3,72 9,47 M145 62,07 3,72 9,47 M146 74,06 3,12 7,94 M147 135,07 1,71 4,35 M148 401,5 0,58 1,46 M149 401,5 0,58 1,46 M150 401,5 0,58 1,46 M151 401,5 0,58 1,46 M152 401,5 0,58 1,46 M153 401,5 0,58 1,46 M154 282,21 0,82 2,08 M155 17,27 13,37 34 M156 22,93 10,07 25,63 M157 22,93 10,07 25,63 M158 15,49 14,91 37,94 M159 18,57 12,44 31,66 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) M160 19,12 12,07 30,75 M161 18,03 12,81 32,61 M162 18,03 12,81 32,61 M163 18,01 12,82 32,6 M164 25,75 8,97 22,83 M165 55,75 4,14 10,55 M166 55,75 4,14 10,55 M167 378,06 0,61 1,55 M168 378,06 0,61 1,55 M169 46,53 4,96 12,63 M170 46,53 4,96 12,63 M171 378,06 0,61 1,55 M172 378,06 0,61 1,55 M173 65,69 3,52 8,95 M174 65,69 3,52 8,95 M175 129,28 1,79 4,55 M176 129,28 1,79 4,55 M177 397,74 0,58 1,48 M178 397,74 0,58 1,48 M179 397,74 0,58 1,48 M180 397,74 0,58 1,48 M181 84,37 2,74 6,97 M182 206,48 1,12 2,85 M183 206,48 1,12 2,85 M184 206,48 1,12 2,85 M185 499,4 0,46 1,18 M186 499,4 0,46 1,18 M187 379,67 0,61 1,55 M188 379,67 0,61 1,55 M189 379,67 0,61 1,55 M190 499,4 0,46 1,18 M191 499,4 0,46 1,18 + Nhận xét: Qua kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại các điểm cần kiểm tra cho thấy: Giá tri dòng điện ngắn mạch tại từng vị trí đều nhỏ hơn dòng điện chịu đựng ngắn mạch cho phép của thiết bị bảo vệ ( áptômát và cầu chì ) tương ứng với từng vị trí ngắn mạch. Vậy tất cả các thiết bị bảo vệ được chọn cho mạng điện củ xí nghiệp đều thỏa mãn điều kiện cắt ngắn mạch. Chương 6 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO XÍ NGHIỆP 6.1 Cơ sở lý thuyết 6.1.1 Đặt vấn đề Hệ số công suất là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá xí nghiệp dung điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Việc nâng cao hệ số công suất của xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, mang lại rất nhiều lợi ích như: giảm được tổn thất công suất,giảm tổn thất điện áp và tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Việc nâng cao hệ số công suất có thể được thực hiện thông qua các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên như và biện pháp bù công suất phản kháng. Nâng cao hệ số công suất tự nhiên là sử dụng các biện pháp nhằm giảm bớt lượng công suất phản kháng tiêu thụ như áp dụng các quy trình công nghệ tiên tiến vào sản xuất, sử dụng hợp lý các thiết bị điện,…. Bù công suất phản kháng là việc sử dụng các thiết bị bù đặt gần phụ tải để cung cấp công suất phản kháng cho chúng do đó giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây mà không giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ của phụ tải. 6.1.2 Bù công suất phản kháng - Xác định dung lượng bù Dung lượng bù được xác định theo biểu thức: Qbù = Pttxn (tgφ1 – tgφ2).α Trong đó: Pttxn : phụ tải tính toán (kW) tgφ1: tg của góc φ1 ứng với hệ số công suất trung bình cosφ1 trước khi bù tgj2 : tg của góc j2 , ứng với hệ số công suất cosj2 muốn đạt được sau khi đặt thiết bị bù. a: là hệ số xét tới khả năng nâng cao cosj bằng những phương pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù ( a = 0,9 → 1 ) - Sau khi có dung lượng bù ta chọn thiết bị bù thích hợp, chọn vị trí đặt và sơ đồ nối dây cho thiết bị bù. 6.2 Bù công suất phản kháng cho xí nghiệp đường Vị Thanh Đối với xí nghiệp, trong quá trình sản xuất cần phải vận dụng các biện pháp vận hành thiết bị hợp lý, vận dụng tốt các biện pháp nhằm nâng cao hệ số công suất tự mhiên. Để nâng cao khả năng phát điện của máy phát cũng như để đảm bảo yêu cầu nâng cao hệ số công suất ta sử dụng phương án bù tập trung tại thanh cái các tủ phân phối chính ứng với 3 máy phát. 6.2.1 Tính toán bù công suất phản kháng tủ phân phối chính số 1 Công suất tính toán của các nhóm phụ tải thuộc thanh cái số 1 PttTC1 = 1494,861 ( kW ) QttTC1 = 943,857 ( kVar ) Trước khi bù công suất phản kháng: Cosφ1 = 0,85 ; tgφ1 = 0,63 Hệ số công suất cần đạt tới khi bù: Cosφ2 = 0,95 ; tgφ2 = 0,0,329 Dung lượng công suất phản kháng cần bù cho thanh cái số 1: Qbù = 1494,861.( 0,631 – 0,329 ) = 451,448 ( kVar ) Dựa vào bảng 6.7 [ 4 ] và theo dãy dung lượng của bộ tụ bù do DAE YEONG chế tạo ta chọn 3 bộ tụ 3 pha loại DLE – 3D150K6T mỗi bộ có dung lượng 150 (kVar). Các thông số kỹ thuật của bộ tụ được cho ở bảng 6.1 Bảng 6.1- Các thông số kỹ thuật của bộ tụ DLE – 3D150K6T Mã hiệu C ( mF ) Uđm ( V ) Iđm ( A ) Qb ( kVar ) DLE - 3D150K6T 2,056 440 196,8 150 Vậy với 3 bộ tụ DLE-3D150K6T được đấu song song vào thanh cái tủ phân phối chính số 1 với tổng dung lượng 450 kVar đảm bảo bù được lượng công suất phản kháng yêu cầu. Ta đặt 3 bộ tụ vào tủ bù, mỗi bộ tụ được bảo vệ riêng bằng áptômát. Sơ đồ lắp đặt các bộ tụ trên thanh góp tủ phân phối chính 1 được cho ở hình 6.1 Để tạo đường phóng điện cho tụ sau khi tụ được cắt khỏi mạng nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành ta sử dụng bóng đèn dây tóc làm điện trở phóng điện cho tụ. Điện trở phóng điện cần cho mỗi bộ tụ: ( Ω ) Ta sử dụng bóng đèn dây tóc có công suất 40W để làm điện trở phóng điện cho từng bộ tụ. Điện trở mỗi bóng đèn: ( Ω ) Số bóng đèn cần dung cho mỗi bộ tụ: ( bóng ), ta chọn n= 6 Vậy với mỗi bộ tụ ta sử dụng 6 bóng đèn, mỗi pha 2 bóng đèn mắc nối tiếp. Để đảm bảo phóng điện cho các tụ điện trong trường hợp bóng đèn bị hỏng ta nối bóng đèn theo hình tam giác và được nối vào phía sau áptômát bảo vệ bộ tụ. Sơ đồ nối dây các bóng đèn vào từng bộ tụ được cho ở hình 6.4. Hình 6.1- Sơ đồ lắp đặt bộ tụ bù trên thanh góp tủ PPC 1. TC 1 ……. MP-1 Đến các tủ động lực thuộc máy phát số 1 6.2.2 Tính toán bù công suất phản kháng tủ phân phối chính số 2 Công suất tính toán của các nhóm phụ tải thuộc thanh cái số 2 PttTC2 = 1497,853 ( kW ) QttTC2 = 1007,8535 ( kVar ) Trước khi bù công suất phản kháng: Cosφ1 = 0,83 ; tgφ1 = 0,673 Hệ số công suất cần đạt tới khi bù: Cosφ2 = 0,95 ; tgφ2 = 0,0,329 Dung lượng công suất phản kháng cần bù cho thanh cái số 2: Qbù = 1497,853.( 0,673 – 0,329 ) = 515,261 ( kVar ) Dựa vào bảng 6.7 [ 4 ] và theo dãy dung lượng của bộ tụ bù do DAE YEONG chế tạo ta chọn 3 bộ tụ 3 pha loại DLE – 3H175K6T mỗi bộ có dung lượng 175 (kVar). Các thông số kỹ thuật của bộ tụ được cho ở bảng 6.2 Bảng 6.2- Các thông số kỹ thuật của bộ tụ DLE – 3H175K6T Mã hiệu C ( mF ) Uđm ( V ) Iđm ( A ) Qb ( kVar ) DLE – 3H175K6T 2,399 440 229,6 175 Tổng dung lượng 3 bộ tụ Q = 3.175 = 525 ( kVar ) Ta đặt 3 bộ tụ vào tủ bù, mỗi bộ tụ được bảo vệ riêng bằng áptômát. Sơ đồ lắp đặt các bộ tụ trên thanh góp tủ phân phối chính 2 được cho ở hình 6.2 TC 2 ……. MP-2 Đến các tủ động lực thuộc máy phát số 2 Hình 6.2- Sơ đồ lắp đặt bộ tụ bù trên thanh góp tủ phân phối chính số 2 Xác định điện trở phóng điện cho các bộ tụ ( Ω ) Tương tự, ta chọn đèn sợi đốt 40 W làm điện trở phóng điện cho bộ tụ điện Số lượng bóng đèn cần sử dụng: ( bóng ), ta chọn n= 6 Các bóng đèn được nối với các bộ tụ theo hình tam giác. Sơ đồ nối dây các bóng đèn được cho ở hình 6.4 6.2.3 Tính toán bù công suất phản kháng tủ phân phối chính số 3 Công suất tính toán của các nhóm phụ tải thuộc thanh cái số 3 PttTC3 = 2982,735 ( kW ) QttTC3 = 2223,9315 ( kVar ) Trước khi bù công suất phản kháng: Cosφ1 = 0,0,801 ; tgφ1 = 0,746 Hệ số công suất cần đạt tới khi bù: Cosφ2 = 0,95 ; tgφ2 = 0,0,329 Dung lượng công suất phản kháng cần bù cho thanh cái số 3: Qbù = 2982,735.( 0,746 – 0,329 ) = 1243,8 ( kVar ) Dựa vào bảng 6.7 [ 4 ] và theo dãy dung lượng của bộ tụ bù do DAE YEONG chế tạo ta chọn 7 bộ tụ 3 pha loại DLE – 3H175K6T mỗi bộ có dung lượng 175 (kVar). Các thông số kỹ thuật của bộ tụ được cho ở bảng 6.2 Tổng dung lượng 7 bộ tụ Q = 7.175 = 1225 ( kVar ) Ta đặt các bộ tụ vào tủ bù, mỗi bộ tụ được bảo vệ riêng bằng áptômát. Sơ đồ lắp đặt các bộ tụ trên thanh góp tủ phân phối chính 2 được cho ở hình 6.3 Điện trở phóng điện cho bộ tụ 175 kVar được chọn tương tự như phần 6.2.2 ● Đối với trạm biến áp: Phụ tải tính toán của trạm biến áp: PttTBA = 1054,54 ( kW ) QttTBA = 731,71 ( kVar ) Dung lượng công suất phản kháng cần bù khi trạm biến áp hoạt động: Qbù = 383,85 ( kVar ) Với dung lượng cần bù 383,85 ( kVar ), khi trạm biến áp hoạt động ta cần đóng 2 trong 3 bộ tụ bù tại tạ thanh cái tủ phân phối chính số 2 với tổng dung lượng 350 (kVar ). TC 3 ……. MP-3 Đến các tủ động lực thuộc máy phát số 3 ……. Bộ tụ 1 Bộ tụ 4 Bộ tụ 7 Bộ tụ 5 Hình 6.4 - Sơ đồ nối dây bóng đèn làm điện trở phóng điện AT Chương 7 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT CHO XÍ NGHIỆP 7.1 Cơ sở lý thuyết 7.1.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Dông sét là một hiện tượng thiên nhiên, đó là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với mặt đất. Khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào các công trình không những làm hư hại nghiêm trọng về vật chất mà còn gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì thế cần phải có hệ thống chống sét bảo vệ cho công trình nhằm đảm bảo an toàn khi có sét đánh vào. Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình người ta thường dùng cột chống sét, dây dẫn bảo vệ nằm ngang hoặc các thiết bị thu sét. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bằng cột thu lôi đơn giản và thường được sử dụng. - Phạm vi bảo vệ của một cột chống sét: Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình chóp tròn xoay có bán kính: + Ở độ cao hx ≤ h : ( m ) + Ở độ cao hx > h : ( m ) Trong đó: hx – độ cao của vật cần bảo vệ ( m ) h – độ cao của cột thu lôi ( m ) Rx – bán kính phạm vi bảo vệ ở độ cao hx ( m ) P – hệ số Khi h ≤ 30 ( m ) P = 1 Khi h > 30 ( m ) P = - Hai cột thu lôi có tác dụng tương hỗ với nhau khi tỉ số a/ha ≤ 7. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi và bốn cột thu lôi được cho như các hình vẽ sau: ho Rx 2bx 0,8h h hx a Hình 7.1- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có chiều cao bằng nhau ho h2 h1 Hình 7.2- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có chiều cao không bằng nhau D bx Hình 7.3- Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi Vật có độ cao hx nằm phía trong các cột thu được bảo vệ nếu thỏa mãn điều kiện D ≤ 8.( h – hx) khi h ≤ 30 ( m ) D ≤ 8.( h – hx ).P khi h > 30 ( m ) Trong đó: D – Đường kính đường tròn ngoại tiếp các cột thu lôi ảnh hưởng nhau ha= h – hx : Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi 7.1.2 Nối đất Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Nếu cách điện bị hỏng, vỏ thiết bị sẽ mang điện áp và có dòng rò chạy từ vỏ thiết bị xuống thiết bị nối đất. Trong hệ thống cung cấp điện có các loại nối đất sau: - Nối đất an toàn - Nối đất làm việc - Nối đất chống sét Có hai hình thức để thực hiện nối đất: -Nối đất tự nhiên: là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại, các kết cấu bằng kim loại của nhà cửa, vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất,… làm trang bị nối đất. - Nối đất nhân tạo: được thực hiện bằng cách sử dụng các cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc chôn sâu trong đất. Đối với mạng điện có điện áp dưới 1000 V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm không được vượt quá 4 Ω Đối với nối đất chống sét, điện trở nối đất không được vượt quá 10 Ω và tốt nhất là không quá 1Ω. 7.2 Tính toán chống sét và nối đất cho xí nghiệp 7.2.1 Tính toán chống sét Xí nghiệp đường Vị Thanh bao gồm các khu sản xuất và khu hành chính được xây dựng với các độ cao khác nhau. Đa số các công trình được xây dựng có cấu trúc mái dốc và chỉ có khu vực thành phẩm được xây dựng với cấu trúc mái bằng. Ta bố trí bảo vệ chống sét cho xí nghiệp theo phương pháp cổ điển ( Franklin ) dùng thép không rỉ làm các kim thu sét bố trí trên các mái công trình. Kích thước các công trình cần được bảo vệ chống sét: - Khu nhà ép: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 15 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 14 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 22 x 64 ( m ) - Khu nhà chế luyện: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 19 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 18 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 18 x 90 ( m ) - Lò hơi: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 15 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 14 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 25 x 35 ( m ) - Gian phát điện: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 10,5 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 9,5 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 12 x 25 ( m ) - Khu thành phẩm: Nhà mái bằng có chiều cao hx = 9 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 7 x 55 ( m ) - Xưởng cơ khí và kho vật tư: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 5 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 4 ( m ) Kích thước của xưởng cơ khí: 12 x 40 ( m ) Kích thước của kho vật tư: 12 x 20 ( m ) - Kho đường: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 7 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 6 ( m ) Kích thước của dãy nhà: S = 22 x 50 ( m ) - Khu hành chính, hội trường và phòng họp: Chiều cao lớn nhất của mái dốc hxmax = 4,5 ( m ) Chiều cao bé nhất của mái dốc hxmin = 3,5 ( m ) Kích thước của khu hành chính S = 10 x 28 ( m ) Kích thước của hội trường S = 10 x 20 ( m ) Kích thước của phòng họp S = 10 x 12 ( m ) 7.2.1.1 Tính toán chống sét bảo vệ cho các khu nhà mái dốc Tính toán chống sét cho khu nhà ép Khu nhà ép được xây dựng với cấu trúc mái dốc. Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho khu nhà ta sử dụng nhiều kim thu sét giống nhau bố trí thành 3 dãy trên bờ nóc và hai chân mái. Sơ đồ bố trí kim thu sét cho các khu nhà mái dốc hxmax hxmin ha b l 4 2 3 1 Hình 7.4- Sơ đồ bố trí kim thu sét đối với nhà mái dốc Các kích thước của khu nhà: b = 22 ( m ) l = 64 ( m ) hxmax = 15 ( m ) hxmin = 14 ( m ) Ta dự kiến đặt 17 kim thu sét trên mỗi dãy, khoảng cách giữa 2 kim thu sét cạnh nhau trong dãy là 4 m, khoảng cách giữa 2 cột thu sét mái trên và mái dưới a = 11 m. Ta cần tìm chiều cao hiệu dụng của cột thu sét để bảo vệ được cho toàn bộ công trình. Gọi: ha là chiều cao hiệu dụng của kim thu sét ( m ) h1 là chiều cao tính từ mặt đất của cột thu sét đặt tại đỉnh mái dốc ( m ) h2 là chiều cao tính từ mặt đất của cột thu sét đặt tại mái dốc dưới ( m ) Ta có: h1 = ha + hxmax h2 = ha + hxmin Do mái trước và mái sau có kích thước giống nhau nên ta chỉ xét trong một mái dốc, ta xét phạm vi bảo vệ của 4 kim thu sét 1, 2, 3, 4 được cho ở hình 7.5. Để bảo vệ được phần phía trong giới hạn bởi 4 cột thu lôi 1, 2, 3, 4 chiều cao hiệu dụng sơ bộ của kim thu sét phải thỏa điều kiện sau: D ≤ 8.ha Với D là đường kính đường tròn ngoại tiếp các cột thu lôi. Ta có ( m ) Vậy chiều cao hiệu dụng của cột thu sét phải thỏa ( m ) Ta chọn kim thu sét làm bằng thép không rỉ có chiều cao hiệu dụng ha = 1,5 (m) D bx12 4 m 11 m 1 2 3 4 bx14 Hình 7.5- Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi 1, 2, 3, 4 - Ta kiểm tra lại phạm vi bảo vệ phía ngoài của 2 cột thu lôi 1 và 2 Chiều cao tính từ mặt đất của cột các cột thu lôi 1 và 2 h1 = 1,5 + 15 = 16,5 ( m ) h2 = 1,5 + 14 = 15,5 ( m ) Do chiều cao hai cột thu lôi không bằng nhau do đó tồn tại cột thu lôi giả tưởng hG có chiều cao bằng h2 và cách cột thu lôi h2 một khoảng a’. Ta có phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi h1 và h2 ho h2 h1 hG 2 1 a a’ Hình 7.6- Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi 1 và 2 Xác định bán kính bảo vệ của cột thu lôi ở đỉnh mái dốc 1 ở độ cao hx = h2 h2 = 15,5 > ta có ( m ) Khoảng cách giữa hai cột thu lôi hG và h2 a’ = 11 – 0,75 = 10,25 ( m ) Do nên giữa 2 cột thu lôi hG và h2 luôn có sự tác động lẫn nhau giữa hai cột tồn tại một cột thu lôi giả tưởng có chiều cao ho. Ta có ho = ho - ( m ) Chiều cao của vật cần bảo vệ tại vị trí cột giả tưởng ho hx = 14,46 ( m ) Ta thấy ho < hx = 14,46 ( m ), vậy với chiều cao hiệu dụng của kim thu sét là ha= 1,5 ( m ) chưa đủ bảo vệ toàn bộ công trình. Ta chọn lại kim thu sét có chiều cao hiệu dụng ha = 2 ( m ). Khi đó h1 = 15 + 2 = 17 ( m ) h2 = 14 + 2 = 16 ( m ) Tính toán tương tự ta được ho = 14,54 ( m ) > hx = 14,46 (m ) Bán kính bảo vệ của cột thu sét đặt trên đỉnh mái dốc Rx1 ở độ cao hxmax ( m ) Bán kính bảo vệ của cột thu lôi đặt ở mái dốc dưới Rx2 ở độ cao hxmin ( m ) Bề ngang bảo vệ hẹp nhất trong phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi: 2.bx12 = 4.Rx. ( m ) ( m ) Bề ngang bảo vệ hẹp nhất giữa 2 cột thu lôi gần nhau trong cùng một dãy 2.bx14 = ( m ) ( m ) Vậy với kim thu sét có chiều cao hiệu dụng ha = 2 ( m ) và được bố trí như trên sẽ bảo vệ được toàn bộ công trình. Tính toán tương tự cho các dãy nhà mái dốc còn lại ta chọn được chiều cao hiệu dụng của kim thu sét cho từng dãy nhà. Số lượng và chiều cao hiệu dụng của kim thu sét tương ứng dung cho các dãy nhà được cho ở bảng 7.1 Bảng 7.1- Bảng tính toán chống sét cho các dãy nhà mái dốc Khu vực bảo vệ l ( m ) b ( m ) ha ( m ) Số kim thu sét mỗi dãy ho ( m ) Khu chế luyện 90 18 1,7 24 18,52 Lò hơi 35 25 2 10 14,32 Gian phát điện 25 12 1,2 8 9,95 Xưởng cơ khí 40 12 1,2 11 4,45 Kho vật tư 20 12 1,2 6 4,45 Kho đường 50 22 2 14 6,54 Khu hành chính 28 10 1 8 3,9 Hội trường 20 10 1 6 3,9 Phòng họp 12 10 1 4 3,9 7.2.1.2 Tính toán chống sét cho dãy nhà mái bằng khu thành phẩm Chiều rộng dãy nhà: b = 7 ( m ) Chiều dài dãy nhà: l = 55 ( m ) Chiều cao dãy nhà: hx = 9 ( m ) Để bảo vệ chống sét cho dãy nhà, ta sử dụng kim thu sét làm bằng thép không rỉ bố trí đều thành 2 dãy dọc theo cạnh chiều dài và tại các góc của mái nhà. Dự kiến trên mỗi dãy ta sử dụng 12 kim thu sét bố trí cách đều nhau với khoảng cách giữa 2 kim thu sét là 5 m, ta cần tìm chiều cao hiệu dụng của kim thu sét để công trình được bảo vệ an toàn. Sơ đồ bố trí kim thu sét được cho ở hình 7.7 55 m 5m 7 m 1 2 3 4 Hình 7.7- Sơ đồ bố trí kim thu sét khu thành phẩm Gọi: ha là chiều cao hiệu dụng của kim thu sét ( m ) Chiều cao của cột thu lôi tính từ mặt đất h = ha + hx = ha + 9 ( m ) Xét trong phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi, để bảo vệ được phần phía trong giới hạn bởi 4 cột thu lôi 1, 2, 3, 4 chiều cao hiệu dụng của kim thu sét phải thỏa điều kiện sau: D ≤ 8.( h – hx ) = 8.ha Với D là đường kính đường tròn ngoại tiếp các cột thu lôi. Ta có ( m ) Vậy chiều cao hiệu dụng của cột thu sét phải thỏa điều kiện ( m ) Ta chọn kim thu sét có chiều cao hiệu dụng ha = 1,2 ( m ). Chiều cao tổng của cột thu lôi tính từ mặt đất h = 10,2 ( m ) Kiểm tra phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi: Bán kính bảo vệ của một cột thu lôi ở độ cao hx = 9 ( m ) ( m ) Với cách bố trí cột thu lôi như trên thì giữa các cột thu lôi cạnh nhau luôn có sự ảnh hưởng lẫn nhau. Xét phạm vi bảo vệ phía ngoài của 2 cột thu lôi 1 và 2 Do tỉ số nên giữa hai cột thu lôi tồn tại cột giả tưởng có chiều cao ho, với ho = ( m ) > hx = 9 ( m ) Bề ngang bảo vệ hẹp nhất giữa 2 cột thu lôi 2.bx14 = ( m ) ( m ) Vậy với chiều cao hiệu dụng của kim thu sét ha = 1,2 ( m ) được bố trí như trên sẽ bảo vệ được an toàn cho dãy nhà. 7.2.2 Tính toán nối đất Đối với xí nghiệp, ta cần tính toán trang bị nối đất làm việc và nối đất chống sét. Ta xem như nối đất tự nhiên không đảm bảo trị số điện trở nối đất cho phép. Để đảm bảo an toàn phải đảm bảo trị số điện trở nối đất nhân tạo không quá 4 Ω đối với nối đất làm việc và không quá 1 Ω đối với nối đất. 7.2.2.1 Tính toán nối đất làm việc Do xí nghiệp nằm ở vùng đồng bằng, đất ẩm ướt điện trở suất của đất đo được vào mùa mưa ρđo = 40 ( Ω.m ) Ta bố trí nối đất theo mạch vòng, các điện cực nối đất được đóng thẳng đứng chôn sâu trong đất cách mặt đất một khoảng to = 0,8 ( m ). Dự kiến ta sử dụng điện cực làm bằng thép góc có kích thước L 50x50x5 ( mm ), chiều dài cọc l = 3 m, khoảng cách giữa 2 cọc cạnh nhau là 3 ( m ) các các cọc được nối với nhau bằng các thanh ngang chôn trong đất. Dự kiến các thanh ngang ta sử dụng thép tròn có đường kính 20 (mm ). - Xác định số lượng cọc nối đất cần dùng Với hệ thống nối đất sử dụng cọc thẳng chon sâu trong đất, cách mặt đất 0,8 m và đất thuộc vùng ẩm ướt theo PL03 [ HVNC ] ta lấy hệ số mùa km = 2 Điện trở suất tính toán của đất ρtt = 2 . 40 = 80 ( Ω.m ) Điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp tương ứng của một cọc ( Ω ) Trong đó t = to + = 0,8 + 1,5 = 2,3 ( m ) b = 50 ( mm ) = 0,05 ( m ) ( Ω ) Sơ bộ ta lấy hệ số sử dụng của cọc bố trí theo mạch vòng ηc = 0,5 Số cọc được xác định theo biểu thức (Ω ) Vậy ta chọn 10 cọc đóng thành mạch vòng, khoảng cách giữa 2 cọc là a = 3 m. Ta có tỉ số , dựa vào PL05 [ HVNC ] ta có hệ số sử dụng cọc ηc = 0,55 Điện trở tản tổng hợp của hệ thống 10 cọc không kể đến ảnh hưởng của thanh ( Ω ) Sơ đồ bố trí hệ thống cọc nối đất được cho ở hình 7.8 - Xác định điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp của thanh nối: Điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp của hệ thống thanh ngang: ( Ω ) Đối với thanh ngang chôn sâu trong đất ta có hệ số mùa tương km = 3 ρtt = 3 . 40 = 120 ( Ω.m ) Theo cách bố trí mạch vòng, ta có chu vi của thanh ngang L = 2.( l1 + l2 ) = 2.( 9 + 6 ) = 30 ( m ) Với mạch vòng được bố trí theo dạng hình chữ nhật với tỉ số theo PL19 [ HVNC ] ta lấy hệ số hiệu chỉnh K = 5,81 Vậy điện trở tản xoay chiều của thanh chưa tính đến ảnh hưởng của tổ hợp cọc ( Ω ) Với hệ số sử dụng của thanh với tổ hợp 10 cọc ηt = 0,27 Điện trở tản của thanh ngang có tính đến hiệu ứng của tổ hợp cọc ( Ω ) Điện trở tổng hợp của hệ thống nối đất mạch vòng ( Ω ) < 4 ( Ω ) Vậy với hệ thống nối đất làm việc ta sử dụng 10 điện cực làm bằng thép góc L50x50x5 ( mm ) có chiều dài 3 m đóng thành mạch vòng sâu trong đất cách mặt đất 0,8 m, khoảng cách giữa 2 cọc gần nhau là 3 m, các cọc được nối với nhau bằng thanh ngang làm bằng thép tròn có đường kính 20 mm. 0,8 m 3 m 3 m 3 m Hình 7.1- Sơ đồ bố trí mạch vòng các điện cực hệ thống nối đất làm việc 7.2.2.2 Tính toán nối đất chống sét Để đảm bảo cho dòng điện sét tản nhanh vào trong đất, điện trở nối đất chống sét có giá trị không vượt quá 1 ( Ω ). Tương tự như đối với hệ thống nối đất làm việc, hệ thống nối đất nhân tạo chống sét cũng được bố trí theo mạch vòng phức hợp cọc và thanh. Ta sử dụng các điện cưc được làm bằng thép góc có kích thước L 50x50x5 với chiều dài l = 3 m được chon sâu trong đất cách mặt đất 0,8 m, khoảng cách giữa 2 điện cực cạnh nhau a = 3 m. Ta sử dụng thép tròn đường kính 40 mm làm thanh nối các điện cực với nhau. Điện trở tản của một cọc Rc = 21,97 ( Ω ). Dự kiến ta sử dụng 40 cọc nối thành mạch vòng. Sơ đồ bố trí mạch vòng được cho ở hình 7. 3 m 3 m Hình 7.2- Sơ đồ bố trí mạch vòng các điện cực hệ thống nối đất chống sét Với sơ đồ bố trí trên, theo PL05 [ HVNC ] ta có hệ số sử dụng cọc ηc = 0,44 Điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp của 40 cọc ( Ω ) Theo sơ đồ bố trí mạch vòng, tổng chiều dài của thanh ngang là L = 2.( 30 + 30 ) = 120 ( m ) Với mạch vòng bao gồm 40 cọc và theo cách bố trí trên ta có ηt = 0,22 K = 0,53 Điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp của thanh nối ngang chưa xét tới ảnh hưởng của tổ hợp cọc ( Ω ) Điện trở tản tổng hợp của thanh nối ngang ( Ω ) Điện trở tổng hợp của hệ thống nối đất nhân tạo ( Ω ) Kết hợp với nối đất tự nhiên cho hệ thống nối đất chống sét, điện trở tổng hợp của cả hệ thống nối đất chống sét thỏa mãn được giá trị điện trở nối đất cho phép. Vậy với hệ thống nối đất chống sét ta sử dụng 40 điện cực làm bằng thép góc L50x50x5 ( mm ) có chiều dài 3 m đóng thành mạch vòng sâu trong đất cách mặt đất 0,8 m, khoảng cách giữa 2 cọc gần nhau là 3 m, các cọc được nối với nhau bằng thanh ngang làm bằng thép tròn có đường kính 40 mm. Chương 8 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 8.1 Các phương pháp tính toán chiếu sáng 8.1.1 Phương pháp hệ số sử dụng Phương pháp này thường được áp dụng để xác định quang thông của các đèn trong chiếu sáng chung đều theo yêu cầu của độ rọi cho trước trên mặt phẳng nằm ngang có kể đến sự phản xạ ánh sáng của trần và tường. Quang thông tổng của các đèn được xác định theo biểu thức ( lumen ) Trong đó: Etc – độ rọi tiêu chuẩn trên bề mặt làm việc ( lux ) U = ηd.ud + ηi.ui hệ số sử dụng của bộ đèn ηd, ηi – hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn ud, ui – hệ số có ích của bộ đèn theo cấp trực tiếp và gián tiếp S – diện tích bề mặt làm việc ( m2 ) d – hệ số bù Biết trước bộ đèn sử dụng và tổng quang thông của bộ đèn, ta xác định được số bộ đèn cần sử dụng. Nbộ đèn = 8.1.2 Phương pháp đơn vị công suất Phương pháp đơn vị công suất chủ yếu là dùng các bảng tra sẵn về mật độ công suất trên một đơn vị diện tích chiếu sáng, được dùng trong chiếu sáng chung đồng đều . Kích thước phòng được chiếu sáng càng lớn thì kết quả khá chính xác. Khi biết được các thông số: kiểu đèn, độ rọi yêu cầu Emin chiều cao treo đèn tính toán htt và diện tích phòng S tra bảng ta chọn mật độ công suất trên một đơn vị diện tích Priêng từ đó xác định công suất tổng của hệ chiếu sáng Priêng : mật độ công suất trên đơn vị diện tích ( W/m2 ) S : diện tích cần chiếu sáng ( m2 ) Dựa vào công suất tiêu chuẩn của bộ đèn xác định được số bộ đèn: Nbộ đèn = Pboden : công suất 1 bộ đèn Ngoài hai phương pháp trên ta còn có thể sử dụng phương pháp điểm. 8.2 Tính toán thiết kế chiếu sáng cho nhà máy đường Bến Tre Hệ thống chiếu sáng của xí nghiệp bao gồm hệ thống chiếu sáng trong nhà và ngoài trời. Chiếu sáng ngoài trời chủ yếu là chiếu sáng cho các lối đi và sân bãi. Ở đây ta chủ yếu tính toán đến hệ thống chiếu sáng trong nhà bao gồm các khu vực: phân xưởng sản xuất, nhà kho và khu nhà điều hành sản xuất. Ứng với mỗi khu vực có mức độ rọi yêu cầu khác nhau. Các thiết bị sản xuất được lắp đặt có kích thước từ nhỏ đến rất lớn, do đó tùy từng vị trí ngoài hệ thống chiếu sáng chung ta bố trí thêm chiếu sáng cục bộ thích hợp. Ta chỉ xét đến hệ thống chiếu sáng chung của các khu vực của xí nghiệp. 8.2.1 Tính toán chiếu sáng cho khu chế luyện Khu chế luyện được xây dựng với 4 tầng, kích thước và yêu cầu độ rọi ở các tầng như nhau do đó ta chỉ tính toán cho một tầng. Các tầng khác bố trí tương tự. - Kích thước khu vực cần chiếu sáng: + Chiều dài: a = 90 ( m ) + Chiều rộng: b = 18 ( m ) + Diện tích cần chiếu sáng: S = 1620 ( m2 ) + Chiều cao từ sàn đến trần: h = 4,2 ( m ) Ta lấy chiều cao bề mặt làm việc: hlv = 0,8 ( m ) Ta bố trí đèn sát trần, ta có h’ = 0 + Chiều cao tính toán: htt = h – hlv = 3,4 ( m ) - Với xí nghiệp sản xuất đường kết tinh, ta lấy độ rọi tiêu chuẩn Etc = 150 (lux) - Với trần và tường trắng nhạt, ta có các hệ số phản xạ của trần, tường và sàn: + Hệ số phản xạ của trần: ρtr = 0,7 + Hệ số phản xạ của tường: ρtg = 0,7 + Hệ số phản xạ của sàn: ρs = 0,1 - Ta chọn hệ chiếu sáng chung đều, sử dụng bóng đèn huỳnh quang. - Ta chọn bóng đèn huỳnh quang FL 40S.D do công ty bóng đèn điện quang sản xuất có các thông số kỹ thuật: + Phổ ánh sáng: ban ngày + Kích thước: f32 mm, dài 1213 mm. + Tuổi thọ trung bình: 10000 giờ + Quang thông: 3000 lumen - Ta chọn bộ đèn chiếu sáng trực tiếp ZCM BLR 3036 có đường cong trắc quang và các thông số kỹ thuật được cho ở phụ luc chiếu sáng, mỗi bộ đèn lắp 3 bóng huỳnh quang. Dựa vào đường cong trắc quang của bộ đèn, ta tính được quang thông trong các vùng góc khối được cho ở bảng 8.1 Bảng 8.1-Bảng tính toán quang thông trong các vùng của bộ đèn BLR 3036 Vùng không gian Góc dư vĩ Cường độ ( cd ) Quang thông ( lm ) Hình nón góc khối 16,6 I1 = 425 F’1 = (425 + 317 +283) = 536,7 29 I2 = 317 37,6 I3 = 283 Giữa hình nón và 44,9 I4 = 247 F’2 = ( 247+188 +141) = 301,6 51,3 I5 = 188 57,2 I6 = 141 Giữa hình nón và 62,7 I7 = 118 F’3 = ( 118+ 45 +32 ) = 102,1 68 I8 = 45 73 I9 = 32 Giữa hình nón và 2 78 I10 = 24 F’4 =( 24 + 12 + 2 ) = 19,9 82,8 I11 = 12 87,6 I12 = 2 Hiệu suất của bộ đèn Xác định cấp của bộ đèn, Với F”i = ta có ( lm ) ( lm ) ( lm ) Dựa theo quy chẩn, ta xác định được bộ đèn thuộc cấp D. - Xác định chỉ số địa điểm K - Hệ số bù Đối với xí nghiệp, ta lấy hệ số suy giảm quang thông của đèn δ1 = 0,9 và hệ số bám bụi δ2 = 0,8. Ta có hệ số bù - Tỷ số treo - Hệ số sử dụng Dựa vào các thông số của bộ đèn, Ứng với các hệ số phản xạ: ρtr = 0,7; ρtg = 0,7; ρs = 0,1 Ta có hệ số có ích của bộ đèn ứng với các giá trị của chỉ số địa điểm K = 4 u = 0,61 K = 5 u = 0,57 Vậy ứng với chỉ số địa điểm K = 4,4 ta có Hệ số sử dụng của bộ đèn: U = η . u = 0,96.0,59 = 0,57 - Xác định quang thông tổng ( lm ) - Số bộ đèn cần dùng ( bộ đèn ) Ta chọn 72 bộ đèn bố trí đều trên 4 dãy, mỗi dãy 18 bộ đèn. Khoảng cách từ tường đến tâm của bộ đèn đầu mỗi dãy là 2 m, khoảng cách giữa tâm 2 bộ đèn gần nhau theo chiều dài là 5 m và theo chiều rộng là 3,5 m. Sơ đồ tổng quát bố trí đèn được cho ở hình 8.1 2 m 5 m 90 m 3,5 m 2 m 18m Hình 8.1- Sơ đồ bố trí đèn khu chế luyện - Kiểm tra sai số quang thông ( % ) < ΔΦcp= 20(%) - Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc ( lux ) Vậy với 72 bộ đèn bố trí đèu trên 4 dãy đáp ứng được yêu cầu độ rọi cho quá trình sản xuất. Tính toán tương tự cho các khu vực sản xuất khác bao gồm nhà ép, khu thành phẩm, khu lò hơi gồm 2 tầng giống nhau, gian phát điện và các trạm bơm. Bảng kết quả tính toán chiếu sáng cho các khu vực được cho ở bảng 8.3 8.2.2 Tính toán chiếu sáng cho khu nhà điều hành sản xuất - Kích thước khu vực cần chiếu sáng: + Chiều dài: a = 28 ( m ) + Chiều rộng: b = 10 ( m ) + Diện tích cần chiếu sáng: S = 280 ( m2 ) + Chiều cao từ sàn đến trần: h = 3,2 ( m ) Ta lấy chiều cao bề mặt làm việc: hlv = 0,8 ( m ) Ta bố trí đèn sát trần, ta có h’ = 0 + Chiều cao tính toán: htt = h – hlv = 2,4 ( m ) - Độ rọi yêu cầu: Với khu hành chính độ rọi tiêu chuẩn Etc = 200 ( lux ) - Với trần màu sáng và tường trắng nhạt, ta có các hệ số phản xạ của trần, tường và sàn: + Hệ số phản xạ của trần: ρtr = 0,8 + Hệ số phản xạ của tường: ρtg = 0,7 + Hệ số phản xạ của sàn: ρs = 0,1 - Ta chọn hệ chiếu sáng chung đều, sử dụng bóng đèn huỳnh quang. - Ta chọn bóng đèn huỳnh quang FL 40S.D do công ty bóng đèn điện quang sản xuất có các thông số kỹ thuật: + Phổ ánh sáng: ban ngày + Kích thước: f32 mm, dài 1213 mm. + Tuổi thọ trung bình: 10000 giờ + Quang thông: 3000 lumen - Ta chọn bộ đèn chiếu sáng trực tiếp ZCM BLR 2036 có đường cong trắc quang và các thông số kỹ thuật được cho ở phụ luc chiếu sáng, mỗi bộ đèn lắp 2 bóng huỳnh quang. Dựa vào đường cong trắc quang của bộ đèn, ta tính được quang thông trong các vùng góc khối được cho ở bảng 8.2 Bảng 8.1-Bảng tính toán quang thông trong các vùng của bộ đèn BLR 2036 Vùng không gian Góc dư vĩ Cường độ ( cd ) Quang thông vùng ( lm ) Hình nón góc khối 16,6 I1 = 285 F’1 = (285 + 225 +190) = 366,5 29 I2 = 225 37,6 I3 = 190 Giữa hình nón và 44,9 I4 = 166 F’2 = ( 166 + 129 + 101) = 207,3 51,3 I5 = 129 57,2 I6 = 101 Giữa hình nón và 62,7 I7 = 73,5 F’3 = ( 73,5 + 55 + 30 ) = 83 68 I8 = 55 73 I9 = 30 Giữa hình nón và 2 78 I10 = 9 F’4 =( 9 + 4 + 1 ) = 7,3 82,8 I11 = 4 87,6 I12 = 1 Hiệu suất của bộ đèn Xác định cấp của bộ đèn, Với F”i = ta có ( lm ) ( lm ) ( lm ) Dựa theo quy chẩn, ta xác định được bộ đèn thuộc cấp C. - Xác định chỉ số địa điểm K - Hệ số bù Đối với khu văn phòng, ta lấy hệ số suy giảm quang thông của đèn δ1 = 0,9 và hệ số bám bụi δ2 = 0,9. Ta có hệ số bù - Tỷ số treo - Hệ số sử dụng Dựa vào các thông số của bộ đèn, Ứng với các hệ số phản xạ: ρtr = 0,8; ρtg = 0,7; ρs = 0,1 Ta có hệ số có ích của bộ đèn ứng với các giá trị của chỉ số địa điểm K = 3 u = 0,48 K = 4 u = 0,44 Vậy ứng với chỉ số địa điểm K = 3,07 ta có Hệ số sử dụng của bộ đèn: U = η . u = 0,66.0,48 = 0,32 - Xác định quang thông tổng ( lm ) - Số bộ đèn cần dùng ( bộ đèn ) Ta chọn 36 bộ đèn bố trí đều trên 3 dãy, mỗi dãy 12 bộ đèn. Khoảng cách từ tường đến tâm của bộ đèn đầu mỗi dãy là 1,5 m, khoảng cách giữa tâm 2 bộ đèn gần nhau theo chiều dài là 2,3 m và theo chiều rộng là 3,5 m. Sơ đồ tổng quát bố trí đèn được cho ở hình 8.2 10 m 90 m 1,5 m 2,3m 1,5m 3,5m Hình 8.2- Sơ đồ bố trí đèn khu hành chính. - Kiểm tra sai số quang thông ( % )< Φcp= 20(%) - Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc ( lux ) Vậy với 36 bộ đèn bố trí đèu trên 3 dãy đáp ứng được yêu cầu độ rọi cho các hoạt động của khu hành chính. Chương 9 TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH 9.1 Bảng liệt kê các thiết bị và vật liệu được sử dụng trong mạng điện của xí nghiệp đường Vị Thanh Dựa vào các bảng kết quả tính toán và lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện ( chương 4 ) kết hợp với các tài liệu về giá cả các thiết bị điện thu thập được ta lập được bảng tổng hợp thiết bị được sử dụng trong mạng điện của xí nghiệp. Bảng tổng hợp các thiết bị chính cần thiết phải tính toán đến bao gồm máy biến áp ( MBA ), cầu chì tự rơi ( FCO ), chống sét van ( LA ), máy cắt không khí hạ áp ( ACB ), áptômát ( AT ), tụ bù công suất phản kháng, dây cáp, cầu chì và cầu dao. Bảng 9.1- Bảng liệt kê thiết bị và vật liệu được sử dụng trong mạng điện STT Thiết bị Quy cách Đơn vị SL Đơn giá (103 VNĐ) Thành tiền ( 103 VNĐ ) 1 MBA 1000 KVA Máy 2 226527 453054 2 MBA 4000 KVA Máy 1 652945 652945 3 FCO 100 A Cái 9 1655,3 14897,7 4 LA 18 kV Cái 9 700,4 6303,6 5 ACB 630 A Cái 1 32940 32940 6 ACB 3200 A Cái 3 108056 324168 7 ACB 6300 A Cái 2 231019 462038 8 AT 2000 A Cái 2 71719 143438 9 AT 800 A Cái 10 22048 220480 10 AT 600 A Cái 2 9600 19200 11 AT 500 A Cái 13 8320 108160 12 AT 400 A Cái 3 5440 16320 13 AT 350 A Cái 6 5440 32640 14 AT 300 A Cái 11 3936 43296 15 AT 250 A Cái 2 2473 4946 16 AT 175 A Cái 8 2361 18888 17 AT 150 A Cái 6 2249 13494 18 AT 125 A Cái 5 1962 9810 19 AT 100A Cái 11 1675 18425 20 AT 75 A Cái 2 1106 2212 21 AT 60 A Cái 11 1106 12166 22 AT 50 A Cái 11 1106 12166 23 AT 40 A Cái 22 975 21450 24 AT 30 A Cái 13 975 12675 25 AT 20 A Cái 10 975 9750 26 AT 15 A Cái 18 627 11286 27 AT 10 A Cái 40 627 25080 28 AT 5A Cái 19 406 7714 29 Tụ bù 150-175 kVar Bộ 13 20000 260000 30 Cáp nhôm 22 kV XLPE ( 3x50 ) m 100 47 4700 31 Cáp đồng 7,2 kV XLPE (1x185) m 90 300 27000 32 Cáp đồng hạ áp PVC (1x1000) m 620 1462 906440 33 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x800 ) m 1610 1170 1883700 34 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x 400) m 650 585 380250 35 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x325 ) m 780 475 370500 36 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x240 ) m 3810 351 1337310 37 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x200 ) m 600 284 170400 38 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x185 ) m 1610 270 434700 39 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x120 ) m 1330 168 223440 40 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x95 ) m 540 139 75060 41 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x80 ) m 20 117 2340 42 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x70 ) m 80 102 8160 43 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x50 ) m 160 70 11200 44 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x30 ) m 140 44 6160 45 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x25 ) m 80 36 2880 46 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x22 ) m 140 32 4480 47 Cáp đồng hạ áp PVC ( 1x11 ) m 150 17 2550 48 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x325 ) m 60 1567 94020 49 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x185 ) m 40 891 35640 50 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x150 ) m 20 724 14480 51 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x125 ) m 80 554 44320 52 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x100 ) m 20 458 9160 53 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x95 ) m 80 434 34720 54 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x60 ) m 140 263 36820 55 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x50 ) m 80 225 18000 56 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x35 ) m 140 177 24780 57 Cáp đồng hạ áp PVC ( 3x22 ) m 210 96 20160 58 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x325 ) m 450 1900 855000 59 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x300 ) m 320 1756 561920 60 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x240 ) m 60 1404 84240 61 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x200 ) m 300 1136 340800 62 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x185 ) m 360 1080 388800 63 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x150 ) m 60 965 57900 64 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x70 ) m 100 408 40800 65 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x60 ) m 200 350 70000 66 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x22 ) m 150 128 19200 67 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x16 ) m 30 92 2760 68 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x14 ) m 440 81 35640 69 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x10 ) m 260 69 17940 70 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x8 ) m 40 50 2000 71 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x6 ) m 60 37 2220 72 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x5,5 ) m 60 35 2100 73 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x4 ) m 160 26 4160 74 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x2,5 ) m 410 17 6970 75 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x2 ) m 60 14 840 76 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x1,5 ) m 250 11 2750 77 Cáp đồng hạ áp PVC ( 4x 1 ) m 1240 8 9920 78 Thanh dẫn Vât liệu đồng kg 172 160 27520 Tổng cộng 11686792 9.2 Tính toán giá thành công trình Tổng giá thành của công trình là VΣ = 12,3 ( tỷ đồng ) Tổng công suất đặt toàn nhà máy Sđ = 9950 ( kVA ) Giá thành trên một đơn vị công suất dặt ( đồng )