Đề tài Nghiên cứu thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Nghiên cứu thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: SV 2009 - 82 S K C 0 0 2 8 1 2 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2009
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ MÃ SỐ: SV2009-82 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI THỰC HIỆN : ĐẶNG LƯƠNG MINH TỒN TRẦN THÁI VĨNH TƯỜNG ĐƠN VỊ : KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ TP. HỒ CHÍ MINH – 2009
3. Thiết Kế Hệ Thống Phân Phối Điện MỤC LỤC Thuyết Minh Trang TĨM TẮT ĐỀ TÀI 1 PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Đối Tượng Nghiên Cứu 1 Những Vấn Đề Cịn Tồn Tại 1 PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2 Mục Đích Đề Tài 2 Phương Pháp Nghiên Cứu 2 Nội Dung 2 A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2 Các Nguyên Tắc Cơ Bản 2 Hiện Đại Hĩa Kỹ Thuật Điện 3 Mục Đích Của Việc Thiết Kế Hệ Thống 4 Phân Loại Điện Áp 6 Các Chủng Loại Hệ Thống 7 1.HT Phát Tuyến Đơn 8 2.HT Mạch Vịng Sơ Cấp/ Phát Tuyến Thứ Cấp 9 3.HT Chọn Lọc Sơ Cấp/Phát Tuyến Thứ Cấp 11
4. 4.HT Hai Nguồn Sơ Cấp/Chọn Lọc Thứ Cấp 13 5.HT Kết Nối Điểm Đơn 14 6.Thiết Kế HT Phân Phối Trung Áp 16 B.PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 19 Phân Tích Hệ Thống 19 Khái Quát Dịng Ngắn Mạch 20 Các Mối Quan Hệ Từ Sĩng Dịng Điện Sự Cố 21 Tính Tốn Dịng Sự Cố 22 Tính Tốn Dịng Sự Cố Cho Các Thiết Bị Đặc Biệt 23 1.Dao Cách Ly Trung Thế VCP-W Bọc Kim Loại 24 2.Cầu Chì Trung Thế 29 3.Máy Cắt Điện Áp Thấp 30 4.Vỏ Máy Cắt 30 Tính Tốn Ngắn Mạch-Phương Pháp Tính Nhanh 32 Tính Tốn Dịng Ngắn Mạch Tại Điểm Cuối Dây Dẫn 32 1.Phương Pháp 1 32 2.Phương Pháp 2 : Bảng Gần Đúng 33 Xác Định Giá Trị X Và R Từ Thơng Số Tổn Hao Máy Biến Áp 34 Độ Sụt Áp 35
5. C.TÍNH BẢO VỆ/PHỐI HỢP 41 Sự Bảo Vệ Quá Dịng Và Phối Hợp 41 D.CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 46 Điều Kiện, Tổng Quan Kỹ Thuật 46 Sĩng Hài Và Các Tải Khơng Phi Tuyến 50 PHẦN 3: KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
6. Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ TĨM TẮT ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu hệ thống điện trong mạng phân phối trung, hạ thế theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ. PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, cuộc sống con người ngày càng được nâng cao cùng với thành tựu của khoa học kỹ thuật làm cho con người cĩ khả năng làm được những việc tưởng chừng như khơng thể trong quá khứ. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống điện ngày càng được tối ưu hĩa đáp ứng cho nhu cầu đời sống, cơng việc và phát triển xa hơn nữa trong tương lai. Việc nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế lắp điện điển hình là Hoa Kỳ là việc cần thiết, giúp ta cải thiện và mở rộng hệ thống điện của đất nước ta đang trong quá trình đất nước đang tiến lên một nước cơng nghiệp hĩa, hiện đại hĩa. Với việc nghiên cứu trên giúp ta cĩ cái nhìn tổng quan về mạng lưới phân phối điện của thế giới. I.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Các phương pháp thiết kế cho hệ thống phân phối lắp đặt điện theo chuẩn Hoa Kỳ. Tài liệu tra cứu phục vụ cho việc nghiên cứu. II.NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI Do kiến thức và thời gian cĩ hạn, việc nghiên cứu cịn những vấn đề chưa được đề cập đến một số phương pháp về việc lựa chọn thiết bị đĩng cắt sử dụng tụ điện, các phương pháp nối đất và bảo vệ sự cố chạm đất. Trang 1
7. Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Tìm hiểu các nguyên lý cơ bản của hệ thống phân phối điện trong mạng trung thế, hạ thế để cĩ thể đưa ra một hệ thống tốt nhất, tiết kiệm chi phí đầu tư. Tính ổn định của một hệ thống phân phối điện. Nghiên cứu biểu đồ phụ tải trong việc thiết kế và lắp đặt hệ thống điện trong tương lai. II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phân tích và tổng hợp. Đọc tài liệu, xử lý thơng tin dữ liệu. III. NỘI DUNG A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG I.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN Hệ thống phân phối tốt nhất là một hệ thống cĩ chi phí trung bình và tính ổn định cung cấp điện cùng song hành và biểu đồ phụ tải sẽ giúp đỡ trong việc lựa chọn, thiết kế,và lắp đặt hệ thống. Đặc trưng của hệ thống điện phân phối trong một tịa nhà hoặc cơng trình xây dựng đầu tiên là nguồn năng lượng nhận được hoặc điểm cung cấp và truyền cho nĩ tới những hệ thống chiếu sáng riêng biệt, các động cơ và tất cả những cơ cấu dẫn động điện. Điều quan trọng của hệ thống phân phối đặc trưng của một tịa nhà bắt buộc là hệ thống tốt nhất trong thiết kế và lắp đặt. Điều kiện của việc thiết kế một hệ thống phân phối tốt là người kỹ sư thiết kế hệ thống phải cĩ thơng tin về tải kết nối và sự hiểu biết về từng loại hệ thống phân phối khác nhau để cĩ thể áp dụng được. Các loại hạng mục của tịa nhà cĩ nhiều vấn đề đặc trưng, nhưng những nguyên lý cơ bản là thống nhất nhau. Các nguyên lý trên, nếu ta tuân thủ sẽ cung cấp cơ sở cho việc thiết kế. Những nguyên lý cơ bản hoặc các chỉ tiêu địi hỏi phải được tuân thủ trong khi thiết kế của hệ thống phân phối điện năng bao gồm: Trang 2
8. Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ Nguyên lý về kết cấu, lắp đặt và tương lai. Tuổi thọ và độ mềm dẻo của kết cấu. Chuẩn của đường dây và thiết bị phân phối, chuẩn và đặc tính của tải, chuẩn của trạm biến áp. Nhu cầu và tính đa dạng của tải. Nguồn điện năng. Tính liên tục và chất lượng của giá trị điện năng đáp ứng yêu cầu. Hiệu suất và sự điều hành. Phân phối và sử dụng điện áp. Bus và đi dây cáp. Máy cắt và thiết bị phân phối. Nguồn và thiết bị chiếu sáng và trung tâm điều khiển động cơ. Chủng loại thiết bị chiếu sáng. Cách thức lắp đặt. Mức độ của sự bảo trì thiết bị điện. II.HIỆN ĐẠI HĨA KỸ THUẬT ĐIỆN Cĩ nhiều chỉ tiêu mới trong việc nâng cao hiệu quả hệ thống cung cấp điện từ hai thay đổi tương đối gần đây.Thay đổi thứ nhất là sự bắt đầu của việc thay đổi quy định tính hữu ích. Sự phụ thuộc vào quan niệm cũ trong tính hữu ích của vấn đề cần được phân tích; sự bảo tồn năng lượng trong quá trình đo đạc và biện pháp kỹ thuật; và đơn giản hĩa cấu trúc điện năng sẽ làm biến đổi một vài cấp trong thập kỷ tới. Thay đổi thứ hai là điều hiển nhiên của người thiết kế sẽ cĩ một loạt tác động mới tới thiết bị và hệ thống được thiết kế. Nĩ là đại lượng hạn chế hiệu suất của người thao tác cơng trình điện; bộ phận bảo trì; và bộ phận kỹ sư. Người thiết kế và người thi cơng cơng trình cĩ thể áp dụng hiện đại hĩa kỹ thuật điện trong việc xác định những thử thách mới. Từ cấu trúc của bộ xử lý(cấu trúc nhỏ) cho tới thiết bị hệ thống cung cấp cĩ cơ cấu khuếch đại là sự lựa chọn của người sử dụng và máy tính, cấp phát thơng tin tự động hĩa cho thơng tin hệ thống (cả hai cổng dữ liệu và thơng tin điều khiển và thiết bị điều khiển điện. Những kỹ thuật cĩ thể nhĩm lại là : Giám sát năng lượng. Giao diện quản lý hệ thống cơng trình. Điều khiển chiếu sáng. Quản lý năng lượng một cách tự động. Cĩ sự khác nhau của việc áp dụng hướng bảo vệ và lựa chọn của mỗi hệ thống và chúng cĩ thể được sát nhập vào thiết bị điện trong trong quá trình thiết kế. Trang 3
9. Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ III.MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ HỆ THỐNG Khi thiết kế một hệ thống phân phối điện năng cần phải cân nhắc tới việc xác định khách hàng và thiết bị, người kỹ sư điện phải chú ý tới sự thay đổi của đường dẫn cho phù hợp nhất với những mục tiêu sau: 1).An tồn. Đây là mục tiêu hàng đầu trong việc thiết kế hệ thống điện mà sẽ khơng được xảy ra những rủi ro về điện cho con người khi sử dụng thiết bị trong hệ thống điện. Điều quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống là sự an tồn sẵn cĩ của những người chịu trách nhiệm theo dõi và bảo trì thiết bị điện. Những mã quốc gia về điện (N.E.C) cùng với những mã địa phương cung cấp một lượng nhỏ những tiêu chuẩn và yêu cầu của bản vẽ thiết kế và bảo vệ, cách thức vẽ và chất liệu bản vẽ cùng với tổng hợp những thiết bị sử dụng là mục tiêu tổng hợp của việc lắp đặt hệ thống phân phối điện năng và các thiết bị. Một số yêu cầu của N.E.C bao gồm tất cả những phân cùng đặc biệt và người sử dụng các loại phương tiện đặc biệt cũng như phương tiện phục vụ sức khỏe, sự bố trí của hệ thống, nhà hát.v.v và các thiết bị, hệ thống định vị trong các phương tiện. Các thiết bị và các chế độ đặc biệt trong các hệ thống khẩn cấp, các hệ thống dự phịng và các hệ thống liên lạc cũng được đề cập tới. Nĩ là trách nhiệm của người kỹ sư thiết kế cùng với sự địi hỏi của tiêu chuẩn với yêu cầu của khách hàng, quá trình và phương pháp điều khiển. Khi thiết kế một hệ thống với các bộ phận bảo vệ với điện năng dây pha và tận dụng được tính thích ứng với kết cấu các mạch bảo vệ mà cĩ sự cắt điện chọn lọc khi bị quá tải hoặc hư hỏng mạch điện hoặc các thiết bị cĩ khả năng tác động nhanh. 2).Cực tiểu chi phí đầu tƣ. Ngân sách tổng của cơng trình là chỉ tiêu đầu tiên để đầu tư và thi cơng của hệ thống phân phối điện năng và việc sử dụng các thiết bị điện sẽ là một nhân tố chủ chốt trong việc xác định những biến đổi khác nhau của hệ thống thiết kế được lựa chọn. Khi cĩ khĩ khăn về vốn đầu tư cho thiết bị điện, nên chú ý đến việc xác định chi phí thi cơng, diện tích bề mặt địi hỏi và cĩ thể bổ sung các yêu cầu về hệ thống làm lạnh vào chi phí dự tính ban đầu. 3).Tính liên tục cung cấp điện . Mức độ liên tục cung cấp điện và độ an tồn sẽ phụ thuộc vào chủng loại và cách sử dụng của thiết bị cũng như các tải hoặc cách thức cung cấp bởi hệ thống phân phối điện năng. Ví dụ như; tịa nhà văn phịng thương mại nhỏ bị cắt điện trong một khoảng thời gian nhỏ , là một vài giờ, cĩ thể chấp nhận được, ở những trung tâm thương mại lớn hoặc các xi nghiệp cơng nghiệp là một vài phút, cĩ thể chấp nhận được. Các thiết bị ở trong bệnh viện, nhiều tải tới hạn cho phép thời gian mất điện tối đa là 10 giây và các tải đã biết trước, đối với các máy tính thời gian thất thốt nguồn điện khơng được phép vượt qua một vài chu trình làm việc của nĩ. Đặc trưng của tính liên tục cung cấp và độ an tồn cĩ thể được gia tăng bởi: A)Sự cung cấp của nhiều nguồn điện năng hoặc sự bảo dưỡng; B) Sự cung cấp của hai đường dẫn song song cho tải chủ chốt; C) Điều kiện là nguồn điện của khách hàng phải được luân phiên cùng với máy phát điện hoặc phải được cung cấp liên tục bằng ắc quy thay cho nguồn cung cấp; D) Sự địi hỏi chất lượng điện năng cao của thiết bị và dây dẫn; E) Sử dụng phương pháp lắp đặt tối ưu nhất. Trang 4