Các tính toán chi tiết và tiêu chuẩn cho thiết kế điện bao gồm một loạt các nhiệm vụ kỹ thuật và tuân theo các hướng dẫn đã được thiết lập để đảm bảo an toàn, hiệu quả và độ tin cậy. Dưới đây là tổng quan toàn diện dựa trên các nguồn có thẩm quyền:

Các tính toán và tiêu chuẩn thiết kế điện chính

1. Tính toán tải

• Xác định tải điện tại mỗi trung tâm tải theo Bộ luật Điện Quốc gia (NEC) để định cỡ thanh cái, thiết bị bảo vệ và mạch.

• Tính toán tải trọng cơ sở, tải trọng bảng điều khiển, tải trọng động cơ và tải trọng chiếu sáng.

• Sử dụng các công cụ phân tích luồng tải như ETAP hoặc bảng tính để đảm bảo độ chính xác1.

2. Kích thước dây dẫn và ống dẫn

• Kích thước dây dẫn dựa trên dòng điện dự kiến tối đa, điện áp cho phép và các yếu tố môi trường như nhiệt độ môi trường và phương pháp lắp đặt.

• Kích thước ống dẫn xem xét việc lấp đầy dây dẫn, dễ kéo cáp và các yêu cầu bảo vệ cơ học124.

3. Kích thước máy biến áp

• Kích thước máy biến áp dựa trên tổng nhu cầu tải cộng với tăng trưởng trong tương lai và các yêu cầu dự phòng.

• Xem xét hiệu quả, tỷ lệ biến đổi điện áp và đặc tính tải.

• Cả máy biến áp điện và máy biến áp biến tần đều yêu cầu xếp hạng cẩn thận để xử lý tải dự kiến và điều kiện thoáng qua2.

4. Mạch nhánh động cơ và tính toán khởi động

• Tính toán kích thước mạch nhánh động cơ xem xét dòng điện đầy tải của động cơ và dòng khởi động.

• Phân tích điện áp khởi động động cơ để đảm bảo hoạt động ổn định.

• Tụ điện hiệu chỉnh hệ số công suất có thể được kích thước để cải thiện hiệu quả và giảm dòng điện1.

5. Tính toán giảm điện áp

• Tính toán giảm điện áp trong bộ nạp và mạch nhánh để duy trì điện áp trong giới hạn chấp nhận được, thường không vượt quá 3-5%.

• Bao gồm ảnh hưởng của điện trở dây dẫn, điện kửa, hệ số công suất và dòng tải.

• Điện áp giảm trong quá trình khởi động động cơ cũng phải được đánh giá14.

6. Phân tích ngắn mạch

• Thực hiện tính toán ngắn mạch để xác định mức dòng sự cố.

• Kích thước các thiết bị bảo vệ và dây dẫn để ngắt dòng điện sự cố một cách an toàn.

• Đảm bảo sự phối hợp của các thiết bị bảo vệ cho độ tin cậy của hệ thống16.

7. Nối đất và an toàn

• Thiết kế hệ thống nối đất để kiểm soát điện thế bước và cảm ứng, đặc biệt là trong các trạm biến áp.

• Tuân theo các tiêu chuẩn NEC và IEC về kích thước và lắp đặt dây dẫn nối đất148.

8. Hiệu chỉnh hệ số công suất

• Tính toán kích thước tụ điện cần thiết để cải thiện hệ số công suất, giảm công suất phản kháng và tăng công suất hệ thống.

• Thực hiện theo Điều 460 của NEC để lắp đặt tụ điện và định cỡ dây dẫn1.

9. Kéo và lắp đặt cáp

• Tính toán độ căng kéo cáp và lấp đầy ống dẫn để tránh hư hỏng trong quá trình lắp đặt.

• Xem xét ứng suất cơ học và bán kính uốn1.

10. Kích thước máy phát điện

• Kích thước máy phát điện dựa trên tổng tải tới hạn, yêu cầu khởi động động cơ và khả năng mở rộng trong tương lai.

• Sử dụng phần mềm như Cummins Power Suite để định cỡ và mô phỏng chính xác12.

11. Thiết kế chiếu sáng

• Tính toán mức độ chiếu sáng để đáp ứng các tiêu chuẩn về chiếu sáng và hiệu quả năng lượng.

• Xem xét các loại cố định, khoảng cách và hệ thống điều khiển1.

Tiêu chuẩn và công cụ phần mềm

• Tiêu chuẩn: NEC (Bộ luật Điện Quốc gia), IEC 60364 (Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế) và các yêu cầu về tiện ích địa phương.

• Phần mềm: ETAP để phân tích hệ thống AC / DC, Cummins Power Suite để định cỡ máy phát điện, CenterONE để bố trí trung tâm điều khiển động cơ và bảng tính để tính toán cơ bản1.

• Tư liệu: Các tính toán phải được ghi chép đầy đủ với các giả định, công thức và nhận xét để hỗ trợ xem xét và sử dụng trong tương lai1.

Công thức kỹ thuật điện cơ bản

• DC:  V=IR, P=VI=I^2R

• AC một pha: $V=IZ$, $P=VI\cos \theta$, giảm điện áp Vd=I(Rcosθ+X sinθ)

• AC ba pha: $S=\surd 3VI$, P=√3VIcosθ

• Hệ số công suất: Pf=P/S=Cos⁡θ

• Kích thước tụ điện để hiệu chỉnh hệ số công suất liên quan đến việc tính toán công suất phản kháng được bù1.

Khung tính toán và tiêu chuẩn này đảm bảo hệ thống điện được thiết kế để đảm bảo an toàn, hiệu quả và tuân thủ các yêu cầu quy định. Để biết các ví dụ chi tiết từng bước và ma trận tính toán, hãy tham khảo Phụ lục 9C của Tiêu chuẩn Thiết kế Tiện ích Công cộng Seattle (SPU), cung cấp hướng dẫn toàn diện bao gồm công thức, tính toán mẫu và khuyến nghị phần mềm1.