Lựa chọn máy biến áp phòng cháy mạng điện

Lựa chọn máy biến áp phòng cháy mạng điện bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại, kiểu cách và các tính năng khác của máy biến áp.
Số lượng máy biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó. Cụ thể:
– Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải đặt hai máy biến áp.
– Với phụ tải loại 2 như xí ngiệp sản xuất hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị, v.v… thì phải tiến hành so sánh giữa phương án cấp điện bằng một đường dây – một máy biến áp với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai máy. Trong thực tế, với những hộ tiêu thụ loại này thường dùng phương án lộ đơn – một máy biến áp với máy phát dự phòng.
– Với phụ tải loại 3 như phụ tải chiếu sáng sinh hoạt, thôn xóm, khu chung cư, trường học thường đặt một máy biến áp.
Sau khi đã xác định được số lượng máy biến áp đặt trong trạm, công suất một máy được xác định theo công thức sau:
– Với trạm có 1 máy biến áp:
SđmBA ≥ Stt                                                                                                    (2.1)
– Với trạm có 2 máy biến áp:
capture 10 - pccc.vn                                                                                      (2.2)
Trong đó:
SđmBA : công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho, kVA;
Stt : công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải mà người thiết kế cần tính toán xác định nhằm lựa chọn máy biến áp và các thiết bi điện khác, kVA;
Công suất tính toán Stt được xác định theo công thức sau:
capture 11 - pccc.vn                                      (2.3)
Ở đây:

cos Φ: hệ số công suất, tra bảng 2.3 [7];

Ptt : công suất tính toán, kW;

1,4: hệ số quá tải.
Cần lưu ý rằng hệ số quá tải có trị số phụ thuộc thời gian quá tải. Lấy hệ số quá tải 1,4 chỉ đúng trong trường hợp trạm đặt hai máy bị sự cố một, máy còn lại cho phép quá tải 1,4 trong thời gian 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ và hệ số tải trước khi quá tải không quá 0,75. Nếu không thỏa mãn các điều kiện trên thì phải tra đồ thị để xác định hệ số quá tải cho phép hoặc không cho máy biến áp quá tải.

Tính toán lựa chọn thiết bị bảo vệ phòng cháy mạng điện

Phòng cháy mạng điện cao áp

Phòng cháy mạng điện cao áp

Thiết bị bảo vệ bao gồm thiết bị bảo vệ phòng cháy mạng điện cao áp (Uđm ≥ 1kV) và thiết bị bảo vệ hạ áp (Uđm < 1kV). Trong nội dung chương trình chỉ đề cập việc lựa chọn thiết bị bảo vệ hạ áp như cầu chì, áptômát được sử dụng chủ yếu bảo vệ mạng điện cho nhà và công trình hiện nay.

Tính toán lựa chọn cầu chì hạ áp phòng cháy mạng điện

Cầu chì hạ áp được đặc trưng bởi hai đại lượng:

Iđmdc: dòng định mức của dây chảy cầu chì;

Iđmcc: dòng định mức của cầu chì (hay dòng định mức của vỏ cầu chì Ivỏ), A.

Khi lựa chọn cầu chì phòng cháy mạng điện người ta thường chọn trị số Iđmcc lớn hơn vài cấp so với Iđmdc để khi dây chảy đứt vì cắt quá tải, ngắn mạch hoặc khi cần tăng tải chỉ cần thay đổi dòng chảy chứ không cần thay vỏ.
– Trong lưới điện chiếu sáng
Cầu chì được chọn theo hai điều kiện sau:
capture 12 - pccc.vn
Trong đó:

UđmLĐ: điện áp định mức của lưới điện hạ áp, có trị số 220V hoặc 380V;

Uđmcc: điện áp định mức của cầu chì, thường chế tạo: 220V, 230V, 250V, 380V, 400V, 440V, 500V, 690V;

Iđmdc: dòng điện định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo hoặc tra bảng;

Itt: dòng điện tính toán là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì, A.

Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị điện gia dụng), dòng tính toán chính là dòng định mức của thiết bị điện:
capture 13 - pccc.vn

Trong đó:

Uđm: điện áp pha định mức bằng 220V;

Pđm: công suất định mức của thiết bị điện, kW;

: hệ số công suất, lấy theo thiết bị điện.

Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: =1.

Với quạt, đèn tuýp, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt: = 0,8.

Khi cầu chì bảo vệ lưới điện 3 pha, dòng tính toán xác định như sau:
capture 14 - pccc.vn

Trong đó:

Uđm: điện áp định mức của lưới điện lấy bằng 380V;

: hệ số công suất, lấy theo thực tế.

– Trong lưới điện động lực

+ Cầu chì bảo vệ một động cơ:

Cầu chì bảo vệ phòng cháy mạng điện mạch một động cơ được chọn theo 2 điều kiện sau:
capture 15 - pccc.vn

Trong đó:

Kt: hệ số tải của động cơ, nếu không biết, lấy Kt = 1, khi đó: Iđmdc   ≥ IđmĐ;

Imm: dòng điện mở máy của động cơ, A;

Kmm: hệ số mở máy của động cơ, nhà chế tạo cho, thường Kmm = 5, 6, 7;

: hệ số, phụ thuộc vào chế độ mở máy. Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở  máy không tải = 2,5; với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng) = 1,6;

IđmĐ: dòng điện định mức của động cơ xác định theo công thức:

capture 16 - pccc.vn

PđmĐ: công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho hoặc ghi lên vỏ của động cơ, kW;

Uđm: điện áp định mức, thông thường lấy bằng 380V;

: hệ số công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho;

: hiệu suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho (%).

+ Cầu chì bảo vệ nhóm động cơ (cầu chì tổng – CCT):

Cầu chì bảo vệ phòng cháy mạng điện nhóm động cơ được kiểm tra theo hai điều kiện sau:
capture 17 - pccc.vn

Imm max : dòng điện mở máy lớn nhất, A (của một động cơ này tương đối so với các động cơ khác trong cùng 1 nhóm được bảo vệ cùng 1 cầu chì);

capture 18 - pccc.vn

Kđt: hệ số đồng thời.

Tính toán lựa chọn áptômát phòng cháy mạng điện

Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ phòng cháy mạng điện quá tải và ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời ba pha và khả năng tự động hóa cao, nên áptômát mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như lưới điện sinh hoạt.
Áptômát được chế tạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V.
Người ta cũng chế tạo áptômát một pha, hai pha, ba pha với các số cực khác nhau: một cực, hai cực, ba cực, bốn cực.
Ngoài ra, người ta còn chế tạo loại áptômát chống rò điện phòng cháy mạng điện, áptômát chống rò tự động cắt mạch điện nếu dòng rò có giá trị 30 mA, 100 mA, hoặc 300 mA tùy loại.
Áptômát được chọn theo ba điều kiện sau:
capture 19 - pccc.vn

Trong đó:

UđmA: điện áp định mức của áptômát, nhà chế tạo cho, V;

UđmLĐ: điện áp định mức của lưới điện, 380/220V;

IđmA: dòng điện định mức của áptômát, nhà chế tạo cho, A;

Itt: dòng điện tính toán, xác định theo một trong các biểu thức (2.5), (2.6), (2.8), A;

Ic.đmA: dòng cắt định mức của áptômát, nhà chế tạo cho, kA;

IN: dòng điện ngắn mạch, kA.
Để tính ngắn mạch hạ áp, cho phép lấy kết quả gần đúng bằng cách cho trạm biến áp phân phối là nguồn, trong tổng trở ngắn mạch chỉ cần kể từ tổng trở biến áp tới điểm cần tính ngắn mạch.
Tổng trở biến áp quy về hạ áp xác định theo công thức sau:
capture 20 - pccc.vn

Trong đó:

ΔPN : tổn thất công suất ngắn mạch, do nhà chế tạo cho, kW;

UN%: điện áp ngắn mạch do nhà chế tạo cho, %;

UdmBA: điện áp định mức phía hạ áp của máy biến áp, kV;

SdmBA: công suất định mức của máy biến áp, kVA.

Tổng trở cáp:
capture 21 - pccc.vn

ρ : điện trở suất tính toán của dây dẫn: với cáp lõi đồng = 18,8 Ω.mm2/km; với cáp lõi nhôm ρ= 31,5 Ω.mm2/km.

F: tiết diện của cáp, mm2;

l: chiều dài cáp, km;

x0: điện kháng đơn vị, tra bảng, Ω/km.

Khi không có bảng tra x0 có thể lấy gần đúng: x0 = (0,08 ÷ 0,1) Ω/km.

Tổng trở của áptômát (ZA), thanh góp (ZTG) tra bảng [2].

Tính chọn lọc của thiết bị bảo vệ phòng cháy mạng điện

Thi công các thiết bị phòng cháy mạch điện

Thi công các thiết bị phòng cháy mạch điện

Khi chọn các thiết bị bảo vệ phòng cháy mạng điện cần phải xét đến tính chọn lọc của chúng trong mạng điện. Các thiết bị bảo vệ phải đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động vượt cấp.

Để đảm bảo sự làm việc chọn lọc của các cầu chì trong mạng điện phân nhánh dòng điện định mức của dây chảy trong cầu chì ở đoạn đường dây chính (đầu vào hay cầu chì tổng Iđmdc.T) so với dòng điện định mức của dây chảy cầu chì nhánh (đầu ra Iđmdc.nh) phải thỏa mãn điều kiện sau:
capture 22 - pccc.vn
Đối với áptômát, để đảm bảo tính chọn lọc phải thỏa mãn điều kiện sau:

capture 23 - pccc.vn

Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp phòng cháy mạng điện

Có ba phương pháp phòng cháy mạng điện lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp:

– Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện Jkt (A/mm2): phương pháp này chủ yếu áp dụng để chọn tiết diện dây dẫn cho lưới điện có điện áp Uđm ≥ 110 kV.

– Chọn tiết diện theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép ΔUCP : phương pháp này thường áp dụng cho lưới điện hạ áp nông thôn, đô thị và công nghiệp.

– Chọn tiết diện theo điều kiện dòng phát nóng cho phép Icp: phương pháp này dùng chọn tiết diện dây dẫn và cáp cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp và chiếu sáng.

Tuy nhiên, trong nội dung này chỉ tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo phương pháp dòng phát nóng cho phép Icp và tổn thất điện áp ΔUCP.

Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện phát nóng cho phép

Trình tự tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép như sau:

– Xác định dòng điện tính toán của đối tượng mà đường dây cần cấp điện Itt.

Dòng điện tính toán Itt được xác định tùy theo phụ tải, nếu phụ tải trong lưới điện sinh hoạt xác định theo biểu thức (2.5) và (2.6); nếu phụ tải trong lưới điện công nghiệp xác định theo biểu thức (2.8).

– Tiết diện dây dẫn và cáp lựa chọn theo biểu thức sau:

                   k1k2Icp ≥ Itt                                                                                                                                    (2.15)

Trong đó:

k1: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường đặt dây dẫn, dây cáp;

k2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh;

Icp: dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp, A.

– Kiểm tra tiết diện dây dẫn và cáp đã chọn kết hợp với thiết bị bảo vệ:

+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:
capture 24 - pccc.vn

Trong đó:

Iđmdc: dòng điện định mức dây chảy, A;

: hệ số, với mạng điện động lực = 3; với mạng điện chiếu sáng = 0,8.

+ Nếu bảo vệ bằng áptômát:

Đối với áptômát tác động từ:
capture 25 - pccc.vn
Đối với áptômát tác động nhiệt:
capture 26 - pccc.vn

Trong đó:

IkđđtA: dòng điện khởi động điện từ của áptômát (chính là dòng chỉnh định để áptômát cắt ngắn mạch), A;

IkđnhA: dòng điện khởi động nhiệt của áptômát (chính là dòng điện tác động của rơle nhiệt để cắt quá tải), A;

IđmA: dòng điện định mức của áptômát, A

Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Bài toán đặt ra khi biết:

– Cấp điện áp định mức của lưới điện và sơ đồ cung cấp điện;

– Công suất tiêu thụ của các phụ tải và tổn thất điện áp ΔUCP ;

– Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải 1, m.

Yêu cầu: Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp cho các trường hợp khi có một phụ tải tập trung và trường hợp khi có n phụ tải.
1. Tiết diện dây dẫn và cáp khi có một phụ tải tập trung xác định theo biểu thức:
capture 27 - pccc.vn
2. Tiết diện dây dẫn và cáp khi có n phụ tải xác định theo biểu thức:
capture 28 - pccc.vn
C: hệ số, phụ thuộc vào kết cấu và điện áp định mức của lưới điện, tra bảng 2.19.

Từ các biểu thức (2.19) và (2.20), tra bảng tại các phụ lục lựa chọn được tiết diện dây dẫn và cáp tiêu chuẩn Ftc (mm2).