Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy bằng phần mềm ecodial

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL Xác định phụ tải tính toán(PTTT) là một công đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện. 3.1 Một vài hệ số thường dùng trong việc tính toán Ø Hệ số sử dụng Ksd : + Đối với một thiết bị: Ksd = (3.1) + Đối với một nhóm thiết bị: Ksd == (3.2) ØHệ số đồng thời Kđt: Kđt = (3.3) Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số các phần tử n đi vào nhóm Kđt = 0.9 ¸0.95 khi số phần tử n =2¸4 Kđt =0.8 ¸0.85 khi số phần tử n =5¸10 [4 ,Tr-13];[1,Tr -595] ØHệ số cực đại Kmax : Kmax= (3.4) Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số Kmax phụ thuộc vào số thiệt bị hiệu quả nhq (hoặc Nhq), vào hệ số sử dụng và hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm. Trong thực tế khi tính toán thiết kế người ta chọn Kmax theo đường cong Kmax= f(Ksd,nhq), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu. ØSố thiết bị hiệu quả nhq: nhq = (3.5) ØHệ số nhu cầu Knc: Knc = =* = Kmax* Ksd (3.6) 3.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: 3.2.1 Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng theo đơn vị sản phẩm: Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, PTTT bằng phụ tải trung bình và được xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một đơn vị thời gian Ptt = Pca = (KW) (3.7) Trong đó: Mca - Số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca. Tca -Thời gian của ca phụ tải lớn nhất. w0 - Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. Khi biết w0 và tổng sản phẩm sản xuất trong cả một năm, PTTT được tính theo công thức sau: (KW) (3.8) Với Tlvmax[giờ] : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm. 3.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải tính trên một đơn vị sản xuất: Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên một đơn vị là P0 thì: Ptt = P0*F (KW) (3.9) Với: P0 : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2). Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo số liệu trong các bảng tham khảo. F : Diện tích bố trí nhóm, hộ tiêu thụ (m2). Phương pháp này dùng để tính phụ tải của các phân xưởng, nhà máy có mật độ máy móc phân bố tương đối đều. 3.2.3 Xác định phụ tải theo công suất đặt (Pđ ) và hệ số nhu cầu (Knc): Phụ tải tính toán được xác định bởi công thức: Ptt =knc * (KW) Qtt =Ptt * tgφ (KVAr) (3.10) Trong công thức trên : knc : hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo các số liệu thống kê của các xí nghiệp, phân xưởng tương ứng. Cosφ: hệ số công suất tính toán tra sổ tay kỹ thuật từ đó tính được tgφ . Nếu hệ số cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ số cosφ trung bình của nhóm theo công thức sau: Cosjtb = (3.11) 3.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số Kmax và Ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả hay phương pháp sắp xếp biểu đồ) Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, vì khi tính số thiết bị hiệu quả (nhq) 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. Do đó khi cần nâng cao độ chính xác của PTTT, hoặc khi không có số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp trên thì ta nên dùng phương pháp này. Công thức tính toán: Ptt = Pca = Kmax*Ksd*Pđm Hay Ptt = Knc*Pđm (3.13) Các bươc tính toán: Trước tiên cần qui đổi những tải có chế độ làm việc ngắn hạn về chế độ dài hạn, ta lấy hệ số dòng ε(%) = 0.5 [3] Pqđ = Pđm* - Tính số thiết bị hiệu quả theo công thức : nhq = (3.14) - Tính hệ số sử dụng của nhóm thiết bị theo công thức: Ksdnh = = (3.15) - Xét các trường hợp: + Nếu nhq < 4 và n<4 : Ptt = (3.16) + Nếu nhq < 4 và n³4 : Ptt = * Kpti (3.17) Với Kpti là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i, có thể lấy gần đúng: Kpt = 0.75 ( Chế độ làm việc ngắn hạn) Kpt = 0.90 ( Chế độ làm việc dài hạn) + Nếu nhq ³ 4: -Tìm Kmax theo nhq và Ksd. -Xác định PTTT theo công thức: Ptt = Kmax* Ksd* PđmS = Kmax* Ptb (3.18) Qtt = 1.1Qtb (Nếu nhq£ 10) = Qtb (Nếu nhq >10) Trong đó Ptb và Qtb là công suất tác dụng và công suất phản kháng trung bình của nhóm: Ptbnh = Ksdnh* PđmS Qtbnh = Ptbnh* tgjtb (3.19) Phụ tải tính toán của nhóm : - Với tủ động lực: Stt = (3.20) - Với tủ phân phối: Pttpp = Kđt* Qttpp =Kđt* (3.21) Sttpp = Itt = (3.22) Trong đó Kđt là hệ số đồng thời, chọn theo số nhóm đi vào tủ. Nếu có phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng thêm các giá trị Pcs và Qcs ,vào Ptt và Qtt trong các công thức trên. 3.3 Áp dụng tính toán cho nhà máy 3.3.1 Xác định phụ tải chiếu sáng: Ở chương II ta đã hoàn tất công việc thiết kế chiếu sáng cho toàn bộ nhà máy, và PΣ, QΣ được thể hiện trong bảng phụ luc 1. Với : PΣ = 79080 (w) QΣ = 105413.56 ( Var) CosφΣ = 0.6 SΣ = = = 131800 (VA) 3.3.2 Xác định phụ tải động lực văn phòng, nhà ăn, nhà kho: Ngoài lượng điện năng dùng cho chiếu sáng thì trong các văn phòng làm việc, các khu nhà hành chính còn có các tải động lực ( Máy tính, quạt, máy điều hoà,.v.v..) cho nên ta cũng cần phải xác định phụ tải cho các khu vực này. Tuy nhiên do không có đầy đủ số liệu về công suất của các thiết bị, nên ở đây ta xác định công suất tiêu thụ theo suất tiêu thụ (VA/m2) [1, Bảng-B13] Theo “bảng B13” thì suất phụ tải của các mạch động lực văn phòng là 25 (VA/m2), còn đối với nhà ăn và nhà kho sử dụng quạt thông gió thì giá trị đó là 23 (VA/m2). Dựa vào giá trị đó ta sẽ tính toán phụ tải tổng cho từng khu vực: + Đối với văn phòng : S = 25*Si (VA) + Đối với nhà ăn, nhà kho : S = 23*Si (VA) Trong đó : S : tổng công suất biểu kiến của khu vực tính (VA) Si : diện tích của khu vực tính (m2) Ta lập bảng giá trị công suất của từng khu vực như sau: Khu vực Suất phụ tải (VA/m2) Si(m2) S(VA) Cosφ P(w) Phòng giám đốc 25 82.5 2062.5 0.8 1650 Phòng thiết kế 25 165 4125 0.8 3300 Văn phòng 25 174.075 4351.9 0.8 3481.52 Phòng điều hành sản xuất 25 155.925 3898.1 0.8 3118.48 Phòng thử nghiệm 25 123.239 3081 0.8 2464.8 Nhà ăn 23 600 13800 0.8 11040 Nhà kho 23 288.75 6641.3 0.8 5313.04 Σ 1589.49 37960 0.8 30368 3.3.3 Phụ tải động lực khu vực sản xuất : Trước tiên ta dùng phần mềm Ecodial để xác định phụ tải tính toán cho tủ động lực(TĐL)1, sau đó dùng lý thuyết để kiểm tra lại. Nếu kết quả tính bằng lý thuyết phù hợp so với kết quả do phần mềm tính, ta sẽ dùng phần mềm tính cho những phần còn lại của nhà máy. 3.3.3.1 Xác định phụ tải tính toán bằng phần mềm Ecodial Ø Bước 1 : Thiết lập sơ đồ một dây (Sơ đồ nguyên lý) Khi khởi động vào chương trình Ecodial sẽ xuất hiện hộp thoại sau đây Hình 3.1 - Nhập vào các thông số như: + Điện áp dây(Ph-Ph V) = 380V. + Kiểu nối đất (Earthing Arrangement) là TN-C ( phần này sẽ được trình bày rõ hơn trong chương VIII). + Tầng số hệ thống(System frequency) = 50Hz, + Hệ số công suất yêu cầu(Target power factor) = 0.96, + Tiết diện dây cho phép tối đa(Max. permissible CSA) = 630mm2, + Tỷ số giữa tiết diện dây pha và dây trung tính(CSA N / CSA Ph) = 1/2. Sau khi nhập đầy đủ các thông số cần thiết click “ OK ”. Màn hình làm việc của chương trình sẽ xuất hiện: Hiển thị sơ đồ cây của mạch Màn hình CAD Hình 3.2 Vào đây ta dùng các thư viện của chương trình để thiết kế sơ đồ một dây, đây là công việc đầu tiên. Ta thấy phía bên dưới màn hình CAD có các thư viện, gồm: + Sources: (Nguồn) máy biến áp(MBA), máy phát(MP), tụ bù. + Busbars: (Thanh góp) + Feeder circuits: (Mạch CB, CB- dây dẫn, CB-công tắc) + Loads: (Tải) đèn, động cơ, các loại tải khác. +Transformers: (MBA) + Miscellaneuos: ( Các công cụ dùng kết nối) + Drawing: (Bộ liên động kết nối giữa máy biến áp và máy phát) Từ những công cụ trên ta thiết lập sơ đồ một dây. Đầu tiên lấy phần tử nguồn là MBA bằng cách click vào biểu tượng MBA trên thanh công cụ rồi đưa vào màn hình CAD MBA Hình 3.3 Lấy MP và kết nối với MBA Hình 3.4 Tiếp theo ta dùng phần tử thanh góp đưa vào CAD để kết nối với MBA và MP Hình 3.5 Tương tự cho những phần tử khác. Thay đổi các thông số của các phần tử như: tên thiết bị, giá trị công suất, dòng, .v.v..bằng cách “Double Click” vào phần tử đó sẽ xuất hiện hộp thoại : Tên của phần tử Công suất Chiều dài dây dẫn Hình 3.6 Vào đây ta sẽ thay đổi các thông số của tải tùy ý. Áp dụng phần lý thuyết trên ta thiết kế được sơ một dây cho nhà máy Nissey-VietNam như sau: Sơ đồ mạch từ nguồn đến các tủ động lực(TĐL) Hình 3.7 Sơ đồ mạch từ TĐL đến các thiết bị: có tất cả 13 TĐL nhưng ở đây chỉ hiển thị tiêu biểu cho TĐL1 Hình 3.8 File mạch nguồn và File TĐL1 là hai File riêng.Cách kết hợp hai Files này để tính toán sẽ được trình bày trong phần tính toán sụt áp, chọn dây, .v.v.. Ø Bước 2 : Xác định phụ tải tính toán cho TĐL1 Vào màn hình làm việc ta mở File của TĐL1. Sau đó vào phần tính phụ tải tổng trên thanh công cụ của chương trình. Tính phụ tải tổng Hình 3.9 Xuất hiện hộp thoại Công suất tính toán của TĐL1 Hệ số Cosφ của nhóm Hệ số Ks Hệ số Ku Hình 3.10 Vào đây nhập vào các thông số như : Ku , Ks của các phụ tải. Công suất tổng hay phụ tải của TĐL1 được hiển thị trong phần “Power Sum”. Tính tương tự cho những TĐL còn lại ta được công suất tính toán của tất cả các TĐL. Tiếp theo vào màn hình làm việc mở File “Mạch nguồn”.Nhập công suất tính toán của tất cả các TĐL ứng với đoạn đường dây từ tủ phân phối phụ(TPPP) vào tủ Đoạn đường dây vào TĐL Hình 3.11 Thực hiện tương tự như đã làm cho TĐL1 sẽ được công suất tính toán tổng của nhà máy. Hình 3.12 3.3.3.2 Xác định phụ tải tính toán bằng lý thuyết: Ở đây ta sẽ xác định PTTT của nhà máy theo phương pháp số thiết bị hiệu quả. Vì phương pháp này cho kết quả chính xác hơn các phương pháp khác, và phù hợp với điều kiện thực tế có thể. Nhưng trước hết ta dùng phần mềm ECODIAL để xác định PTTT cho TĐL1 và kiểm tra lại bằng việc tính toán dùng lý thuyết, nếu như kết quả phù hợp thì ta sẽ sử dụng phần mềm để tính toán cho toàn bộ nhà máy. Đối với những thiết bị có Pđm 3 (Kw) ta đi dây theo kiểu liên thông nên ta xem nhóm những thiết bị đó như một thiết bị, nghĩa là: PđmΣ = Pđmi Với : n = số thiết bị được nối liên thông Pđmi = công suất định mức của mỗi thiết bị Sau khi dùng phần mềm để xác định phụ tải tính toán cho TĐL1 ta được các kết quả sau : Cosjtb = 0.82 Ptt = 44.73 (KW) Qtt = 25.16 (KVar) Stt = 51.32 (KVA) Itt = 77.97 (A) Áp dụng lý thuyết để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy: Đầu tiên ta sẽ tính toán PTTT với nhóm phụ tải 1 tầng trệt : Máy hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn, vì vậy cần phải qui đổi sang chế độ dài hạn Pqđ = 2.26 * = 1.6 (Kw). Thiết bị số 36 có Pđm = 0.475 (Kw), theo bảng vẽ sơ đồ đi dây thì có 8 thiết bị và được chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm có 4 thiết bị được nối liên thông, công suất mỗi nhóm là 1.9 (Kw). + Tính số thiết bị hiệu quả theo công thức (3.14.): nhq = = = = 11 + Tính Ksdnh của nhóm theo công thức(2.3) [ 5] Ksdnh == = = = 0.6 + Từ nhq=11 và Ksdnh = 0.6, tra bảng a.2 [5], ta tìm được Kmax= 1.1 + Tính hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị theo công thức(2.12) Cosjtb = = = = = 0.81 Þ tgjtb = 0.7 + Tính Ptbnh và Qtbnh theo công thức (2.17) Ptbnh = Ksdnh* PđmS = 0.6 * 65.59 = 39.35 ( Kw) Qtbnh = Ptbnh* tgjtb = 39.35 * 0.7 = 27.54 ( kVAr) + Tính Ptt và Qtt theo công thức (2.16): Ptt= Kmax* Ptbnh =1.1 * 39.35 = 43.28 ( Kw) Qtt =Qtb = 27.54 ( kVAr) ( Vì nhq>10) + Tính Stt của nhóm theo công thức (2.18) Stt == = 51.3 (kVA) + Tính Itt của nhóm theo công thức (2.20): Itt == = 77.94 ( A) Ø Nhận xét : Ta thấy kết quả tính toán bằng lý thuyết và phần mềm phù hợp với nhau, do vậy ta sẽ dùng phần mềm tính toán cho những phần còn lại. Kết quả cho ở bảng phụ lục 2.