Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
4
- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu
trục, máy hàn v.v ) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về
công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn.
Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% =
100%. Công thức quy đổi như sau:
+ Đối v
ới động cơ: P
'
đm
= P
đm
. ε% (2.2)
+ Đối với máy biến áp hàn: P'
đm
= S
đm
.cos
ϕ
. ε% (2.3)
Trong đó:
P
'
đm
là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
2. Phụ tải trung bình P
tb
:
Phụ tải trung bình là một 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:
p
tb
=
t
PΔ
; q
tb
=
t
Q
Δ
(2.4)
Trong đó:
P
Δ , QΔ : Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW,
kVAr.
t: thời gian khảo sát, h.
* Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:
P
tb
=
∑
=
n
1i
tbi
p ; Q
tb
=
∑
=
n
1i
tbi
q (2.5)
Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng
thiết bị, xác định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng.
3. Phụ tải cực đại P
max
:
Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng
thời gian tương đối ngắn (từ 5ữ30 phút). Thông thường lấy thời gian là 30
phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày.
Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết
bị điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế.
4. Phụ t
ải đỉnh nhọn:
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
5
Phụ tải đỉnh nhọn (P
đnh
) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng
thời gian rất ngắn (1÷ 2s). Thường xảy ra khi mở máy động cơ.
Phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự
khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của rơle
bảo vệ.
Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưở
ng đến sự làm việc của các thiết
bị khác trong
cùng một mạng điện.
5. Phụ tải tính toán P
tt
:
Phụ tải tính toán được tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ
tải giả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
(máy biến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo
điều kiện tác dụng lớn nhất. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng
dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thự
c tế gây ra.
Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực
tế thiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng.
P
tb
≤
P
tt
≤
P
max
6. Hệ số sử dụng k
sd
:
Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất
định mức của thiết bị.
+ Đối với một thiết bị: k
sd
=
dm
tb
p
p
(2.6)
+ Đối với nhóm thiết bị: k
sd
=
dm
tb
P
P
=
∑
∑
=
=
n
1i
dmi
n
1i
tbi
p
p
(2.7)
Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được toán như sau:
k
sd
=
)t t(tP
tP tPtP
n21dm
nn2211
+++
+
++
(2.8)
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 và là số liệu để tính phụ tải tính
toán.
7. Hệ số phụ tải k
Pt
:
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
6
Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực
tế với công suất định mức. Thường ta phải xét đến hệ số phụ tải trong
khoảng thời gian nào đó.
Nên: k
pt
=
dm
th−ctÕ
P
P
=
dm
tb
P
P
=
∑
∑
=
=
n
1i
dmi
n
1i
tbi
p
p
(2.9)
Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính như công thức (2.8)
sau:
k
pt
=
)t t(tP
tP tPtP
n21dm
nn2211
+++
+
++
Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất
của thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét.
8. Hệ số cực đại k
max
: 1k
max
≥
Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình
trong khoảng thời gian đang xét:
k
max
=
tb
tt
P
P
(2.10)
Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu
quả n
hq
và hệ số sử dụng k
sd
và hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ
làm việc của các thiết bị trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính toán
thường tra theo đường cong: k
max
= f(n
hq
, k
sd
).
9. Hệ số nhu cầu k
nc
:
Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức.
k
nc
=
dm
tt
P
P
=
tb
tt
P
P
.
dm
tb
P
P
= k
max
.k
sd
(2.11)
Hệ số nhu cầu thường được dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong
thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.
10. Hệ số thiết bị hiệu quả n
hq
:
Hệ số thiết bị hiệu quả 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 khác nhau):
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
7
n
hq
=
2
n
1i
2
dm
n
1i
dmi
)(P
P
∑
∑
=
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
(2.12)
Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5 (n >5), thì tính n
hq
theo công thức trên khá phức tạp nên người ta tìm n
hq
theo bảng hoặc
đường cong.
Trình tự tính như sau:
Trước hết tính: n
*
=
n
n
1
; P
*
=
P
P
1
(2.13)
Trong đó:
n: Số thiết bị trong nhóm.
n
1
: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của
thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
P, P
1
là tổng công suất ứng với n và n
1
thiết bị.
Sau khi tính được n
*
và P
*
tra bảng hoặc đường cong tìm được n
*
hq
,
từ đó tính n
hq
theo công thưc sau:
n
hq
= n.n
*
hq
(2.14)
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.
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 chính
xác. Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức
tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiế
t kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn
phương pháp tính cho thích hợp, sau đây là một số phương pháp xác định
phụ tải tính toán thường dùng nhất.
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Công thức tính:
P
tt
=k
nc
.
∑
=
n
1i
di
P (2.13)
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
8
Q
tt
= P
tt
.tg
ϕ
(2.14)
S
tt
=
tt
2
tt
2
QP +
=
ϕ
cos
P
tt
(2.15)
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm
nên:
P
tt
= k
nc
.
∑
=
n
1i
dmi
p (2.16)
Trong đó:
P
đi
, P
đmi
: Công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i
(kW).
P
tt
, Q
tt
, S
tt
: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất
toàn phần tính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA).
n : Số thiết bị trong nhóm.
k
nc
: Hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật.
tg
ϕ
: ứng với cos
ϕ
đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật.
Nếu hệ số công suất cos
ϕ
của các thiết bị trong nhóm không giống
nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:
n21
nn2211
tb
P PP
cosP cosPcosP
cos
+++
+
+
+
=
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
(2.17)
Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ
tay.
¾. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện.
Tuy nhiên, nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác
không cao. Bởi vì hệ số nhu cầu k
nc
tra trong các sổ tay là cố định cho trước
không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. Trong lúc
đó, theo công thức trên ta có
k
nc
= k
max
.k
sd
, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể
trên.
2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện
tích.
Công thức tính:
P
tt
= p
0
.F (2.18)
Trong đó:
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
9
p
0
: Suất phụ tải trên 1m
2
đơn vị diện tích sản xuất (kW/m
2
).
F : Diện tích sản xuất (m
2
).
Giá trị p
0
được cho sẵn trong bảng, phụ thuộc vào tính chất của phụ
tải phân tích theo số liệu thống kê.
¾. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để
tính các phụ tải, các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố
tương đối đều nên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho mộ
t
đơn vị sản phẩm.
Công thức tính:
P
tt
=
max
0
T
M.w
(2.19)
Trong đó:
M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng).
0
w : Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị
sản phẩm).
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).
¾. Phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện
có đồ thị phụ tải ít biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén
khí 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 hệ số cực đại và công suất trung
bình.(phương pháp số thiết bị hiệu quả
):
Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp
tương đối đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của
phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp này.
Công thức tính:
P
tt
= k
max
.k
sd
.P
đm
(2.20)
Trong đó:
P
đm
: Công suất định mức (kW).
k
sd
: Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật.
k
max
: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:
k
max
= f(n
hq
, k
sd
).
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
10
¾. Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định
số thiết bị hiệu quả n
hq
, chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng
như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất
lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.
Trình tự tính toán như sau:
+ Trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu k
sd
, cos
ϕ
của nhóm, sau
đó từ số liệu đã cho xác định P
đmmax
và P
đmmin
. Tính:
m =
dmmin
dmmax
P
P
(2.21)
Trong đó:
P
dmmax
: Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong
nhóm.
P
dmmin
: Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong
nhóm.
+ Sau đó kiểm tra điều kiện:
a. Trường hợp :
3m
≤
và 0,4k
sd
≥ thì n
hq
= n.
Chú ý, nếu trong nhóm có n
1
thiết bị mà tổng công suất của chúng
không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: n
hq
= n - n
1
.
b. Trường hợp
: 3m > và
0,2k
sd
≥
, n
hq
sẽ được xác định theo biểu
thức:
n
hq
=
dmmax
n
1i
dmi
p
p2.
∑
=
(2.22)
c. Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định n
hq
phải được tiến hành theo trình tự:
Trước hết tính: n
*
=
n
n
1
; P
*
=
P
P
1
Trong đó:
n: Số thiết bị trong nhóm.
n
1
: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của
thiết bị có công suất lớn nhất.
P và P
1
: Tổng công suất của n và của n
1
thiết bị.
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
11
Sau khi tính được n
*
và P
*
tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được n
*
hq
=
f(n
*
, P
*
) PL1.4 (TL1). Từ đó xác định được số thiết bị hiệu quả: n
hq
=
n
*
hq
.n.
* Tra bảng k
max
= f(k
sd
, n
hq
) PL1.5 (TL1). Thay các số liệu trên vào
công thức: P
tt
= k
max
.k
sd
.P
đm
, ta sẽ suy ra được P
tt
, Q
tt
, S
tt
.
Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng
điện hiệu quả n
hq
, trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công
thức gần đúng sau:
* Nếu
3n ≤ và 4n
hq
<
, thì phụ tải tính toán được tính theo công
thức:
P
tt
=
∑
=
n
1i
dmi
P ( 2.23)
Đối với thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì:
P
tt
=
0,875
.P
dm
ε
(2.24)
* Nếu
3n > và 4n
hq
<
, thì phụ tải tính toán được tính theo công
thức:
P
tt
=
∑
=
n
1i
dmipti
.Pk
(2.25)
Trong đó:
k
pti
: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.
Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng:
k
pt
= 0,9 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
k
pt
= 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
* Nếu n
hq
> 300 và k
sd
< 0,5 thì:
k
max
sẽ lấy giá trị ứng với n
hq
= 300
* Nếu n
hq
> 300 và k
sd
≥0,5 thì:
P
tt
= 1,05.k
sd
.P
đm
(2.26)
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
12
* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, máy
nén khí) thì phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:
P
tt
= P
tb
= k
sd
.P
đm
(2.27)
* Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều
các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định n
hq
phải quy đổi công
suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương:
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: P
qđ
= 3.P
1pha max
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: P
qđ
= .3 P
1pha max
5. Hướng dẫn cách chọn các phương pháp xác định phụ tải tính
toán.
Tuỳ theo số liệu và đầu bài mà ta chọn phương pháp xác định phụ tải
tính toán cho hợp lý.
¾. Khi xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy ở điện áp thấp
(U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại k
max
(tức là phương pháp tính theo hệ số hiệu quả) bởi vì phương pháp
này có kết quả tương đối chính xác.
¾. Khi phụ tải phân bố tương đối đều trên diện tích sản xuất hoặc có
số liệu chính xác suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có
thể dùng phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để
tính phụ tả
i
tính toán. Các phương pháp trên cũng thường được áp dụng cho giai
đoạn tính toán sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ.
¾. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải
chung của các hộ tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố )
trong trường hợp này nên dùng phương pháp hệ số nhu cầu k
nc
.
III. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng chế biến thức ăn
gia súc :
Trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công suất và
chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính
xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần
tuân theo các nguyên tắc sau:
Báo cáo tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống cung cấp điện
13
¾. Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm
chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn
thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng.
¾. Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên
giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và
thuận tiện cho việc l
ựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.
¾. Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng. Số thiết bị trong cùng một nhóm
không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thường
từ 8 đến 12 đầu ra.
Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc
trên, do vậy người thiết kế c
ần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp
lý nhất.
Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các
thiết bị ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng thành nhóm để từ đó
xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị theo phương pháp hệ số
cực đại k
max
.
1. Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng chế biến thức ăn
gia súc :
Phân xưởng có diện tích là 6375 m
2
, với công suất đặt là
1036800kW.
Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng chế biến có:
k
nc
= 0,3
cos
ϕ
/ tg
ϕ
= 0,6/ 1,33
Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p
0
= 14 W/ m
2
Công suất tính toán động lực:
P
đl
= k
nc
.P
đ
= 0,3.1036800 = 311040 (kW)
Q
đl
= P
đl
.tg
ϕ
=311040.1,33 = 413683,2 (kVAr)
Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỷ lệ với
diện tích nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng chế biến thức ăn gia súc
được xác định theo công thức: P
cs
= p
0
.F
Trong đó:
F: Diện tích khu vực sản xuất trong phân xưởng, (m
2
).
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét