Đồ án: phương pháp cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí

Chia sẻ: Quoc Duc | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

839
lượt xem 328
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tin của chng ta l xc định phụ tải điện của công trình ấy...Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo qui mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm,10 năm hoặc lâu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: phương pháp cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Đồ án: phương pháp cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí ……….., tháng … năm ……. SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -1- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU MỤC LỤC: Phần giới thiệu: • Trang bìa • Trang lời nói đầu 5 • Lời cảm ơn 6 • Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 7 • Nhiệm vụ của đồ án 8 Phần nội dung: • Chương mở đầu: 12 1. Đặt vấn đề 12 2. Mục đích 12 3. Giới hạn đồ án 12 • Chương 1: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng, tâm phụ tải 13 1.1- Đặc điểm của phân xưởng 13 1.2- Thông số và mặt bằng phân xưởng 13 1.2.1- Thông số phân xưởng 13 1.2.2- Mặt bằng phân xưởng 14 1.2.3- Phân nhóm phụ tải 15 1.3- Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng 16 • Chương 2: Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng 28 2.1- Khái quát về tính chọn trạm biến áp 28 2.2- Chọn vị trí trạm biến áp 28 2.3- Lựa chọn máy biến áp 29 2.3.1- Chọn số lượng máy biến áp 29 2.3.2- Chủng loại máy biến áp 29 2.3.3- Xác định công suất máy biến áp 30 2.4- Đo lường và kiểm tra trong trạm 31 • Chương 3: Chọn dây dẫn 33 3.1- Chọn phương án đi dây 33 3.1-1 Yêu cầu: 33 3.1-2 Phân tích các phương án đi day 33 3.1-3 Vạch phương án đi day 34 3.1.4- Xác định phương án lắp đặt day 34 3.1.5- Sơ đồ nguyên lý 35 3.1.6- Sơ đồ đi day 36 3.2- Chọn dây dẫn và cáp 38 3.2-1 Chọn loại cáp và dây dẫn 38 3.2-2 Tính toán lựa chọn dây dẫn 40 SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -2- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU 1/ Từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính: 40 2/ Từ tủ phân phối tới tủ động lực:41 3/ Từ tủ động lực đến các thiết bị 43 • Chương 4: Chọn dây dẫn và khí cụ bảo vệ 47 4.1-Đặt vấn đề 47 4.2- Chọn dây dẫn 48 +Chọn loại cáp và dây dẫn +Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng +Kiểm tra tổn thất điện áp 4.3- Chọn CB 49 4.4- Chọn tủ phân phối và tủ động lực 51 +Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xưởng • Chương 5: Tính ngắn mạch 53 5.1-Khái niệm 53 5.2-Tính toán ngắn mạch 54 • Chương 6: Tính bù công suất phản kháng 62 6.1-Khái quát 62 6.2-Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng 63 6.3-Các biện pháp nâng cao hệ số cos 64 6.4 Vị trí lắp đặt tụ bù và tính toán dung lượng bù 65 6.5 Tính toán bù công suất phản kháng cho phân xưởng 65 • Chương 7: Tính toán chiếu sáng 66 7.1-Dây dẫn và thiết Đặt vấn đề 66 7.2-Tính toán chiếu sáng 66 7.3-Chọn bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 72 • Chương 8: Chống sét và nối đất 76 8.1-Đặt vấn đề 76 8.2-Hệ thống nối đất76 8.3-Hệ thống chống sét 80 • Kết luận 84 • Tài liệu tham khảo 84 SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -3- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU LỜI NÓI ĐẦU: Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệp điện năng đóng một vài trò cực kỳ quan trọng bởi nó cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động lao động sản xuất và sinh hoạt. Vì thế yêu cầu về sử dụng điện và các thiết bị ngày càng tăng. Cung cấp điện năng một cách an toàn và ổn định cho khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp, xưởng, nhà máy là rất cần thiết. Để đảm bảo được yêu cầu về chất lượng cung cấp và tiết kiệm điện thì chúng ta phải nắm vững về các thiết bị tiêu thụ điện, cách vận hành cũng như cách chọn thiết bị, dây dẫn, khí cụ bảo vệ và cách bố trí vị trí sao cho tối ưu nhất. Do đó việc khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp điện để từ đó đưa ra những lựa chọn, những phương pháp cung cấp điện tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng của một khu công nghiệp, khu dân cư, bến cảng…là một công việc cần thiết quyết định cho việc thành công của công cuộc đổi mới đất nước. Là một sinh viên khoa điện, thuộc bộ môn điện công nghiệp của trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM, người nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này với mong muốn nâng cao chất lượng cung cấp và tiết kiệm điện. Vì vậy, qua cuốn đồ án môn học này, người nghiên cứu đưa ra phương án cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí với khả năng đảm bảo về điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Với giới hạn là một sinh viên và khả năng tài chính, thời gian… nên đồ án này chỉ tìm hiểu mức độ đơn giản. Sau này, nếu mọi điều kiện khách quan cho phép thì sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đồ án này hơn nữa. Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2010 Sinh Viên Thực Hiện BÙI QUỐC ĐỨC SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -4- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN NGỌC ÂU đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong trường, đặc biệt là thầy cô trong khoa điện đã chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức cho em. Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã giúp đỡ và góp ý cho tập đồ án này hoàn thành đúng thời gian. Xin trân trọng cảm ơn. SV. BÙI QUỐC ĐỨC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -5- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN: Nội dung của đồ án bao gồm 7 chương: • Chương 1: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng, xác định tâm phụ tải. • Chương 2: Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng. • Chương 3: Chọn dây dẫn. • Chương 4: Chọn các phần tử đóng cắt, bảo vệ, tính ngắn mạch. • Chương 5: Tính bù công suất phản kháng • Chương 6: Thiết kế hệ thống chiếu sáng • Chương 7: Thiết kế hệ thống chống sét Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Âu SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -6- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo qui mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm,10 năm hoặc lâu hơn nữa. Ví dụ xác đinh phụ tải điện cho một phân xưởng thì chủ yếu là dựa vào máy móc thực tế đặt trong phân xưởng đó, xác định phụ tải cho một xí nghiệp thì phải xét tới khả năng mở rộng của xí nghiệp trong tương lai. Như vậy xác đinh phụ tải điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hay dài hạn. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải công trình ngay sau khi công trình vào khai thác vận hành. Phụ này được gọi là phụ tải tinh toán, trên cơ sở phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện cho phù hợp như máy biến áp, dây dẩn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… Để tính toán các tổn thất công suất, điện áp, tụ bù … Do phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và biến động theo thời gian nên cho đến nay tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán nhưng vẫn chưa có một phương pháp tính một cách chính xác và tiện lợi. Vì vậy trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ¬10 . 2. MỤC ĐÍCH: Đồ án “ Thiết kế cung cấp điện cho Nhà máy cơ khí” trang bị cho người học những kiến thức cơ bản trong việc thiết kế cung cấp điện cho các công trình trong thực tế, giúp người học vận dụng những kiến thức chuyên nghành đã được học một cách triệt để. Tuy chỉ nằm trong phạm vi của một đồ án môn học, nhưng đề tài này rất có ý nghĩa đối với sinh viên vì nó giúp sinh viênï có một hình dung tương đối về những công việc trong tương lai, từ đó tránh được những bỡ ngỡ ban đầu khi họ bước chân vào môi trường làm việc sau này. 3. GIỚI HẠN ĐỒ ÁN: Với giới hạn là một sinh viên và khả năng tài chính, thời gian… nên đồ án này chỉ tìm hiểu mức độ đơn giản, chỉ mới thực hiện ở mức độ lý thuyết và trong trường học, chưa áp dụng vào trong thực tế nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để ngày càng hoàn thiện hơn. Sau này, nếu mọi điều kiện khách quan cho phép thì sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đồ án này hơn nữa. CHƯƠNG I: SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -7- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG, XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 1.1- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÂN XƯỞNG: Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế một hệ thống cung cấp điện, nó có vai trò rất quan trọng bởi vì nếu ta xác định phụ tải tính toán dư thừa dẫn đến lãng phí, ứ đọng vốn đầu tư... Nếu xác định thiếu sẽ dẫn đến mạng điện thường xuyên bị quá tải do đó vận hành không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Hơn nữa xác định phụ tải là cơ sở để lựa chọn công suất nguồn, tiết diện dây dẫn và lựa chọn CB. Do thấy được tầm quan trọng của việc xác định phụ tải tính toán nên trước khi đi vào tính toán phụ tải điện cho một phân xưởng ta phải thu thập đầy đủ các dữ liệu của phân xưởng. Diện tích toàn phân xưởng: 1250m2. Chiều dài phân xưởng: 50m. Chiều rộng phân xưởng: 25m. 1.2- THÔNG SỐ VÀ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG: 1.2.1-Thông số phân xưởng: STT Tên Máy Ký Hiệu SL Điện Áp Công Suất(KW) Số Pha Cos Ghi Chú 1 1 1 4 220/380V 3 3 0.85 2 2 2 4 220/380V 9 3 0.9 3 3 3 4 220/380V 12 3 0.9 4 4 4 4 220/380V 1 3 0.8 5 5 5 4 220/380V 3 3 0.8 6 6 6 4 220/380V 7 3 0.85 7 7 7 4 220/380V 11 3 0.95 8 8 8 6 220/380V 14 3 0.8 9 9 9 4 220/380V 16 3 0.85 10 10 10 4 220/380V 7 3 0.9 11 11 11 4 220/380V 12 3 0.85 1.2.2- Mặt bằng phân xưởng: 1.2.3- Phân nhóm phụ tải: Việc phân nhóm phụ tải nhằm mục đích để sau này ta đặt các tủ điều khiển cho từng nhóm phụ tải đó. Vì vậy, việc phân nhóm phụ tải có ý nghĩa quan trọng quyết định đến tính tiện nghi sử dụng của mạng điện (vận hành, bảo trì, sữa chữa mạng điện), đồng thời nó cũng ảnh hưởng đến tính kinh tế và kỹ thuật của mạng điện. Phân nhóm phụ tải dựa vào các yếu tố sau: • Các thiết bị cùng chức năng nên được xếp chung nhóm (để dễ điều khiển). • Chú ý phân đều công suất cho các nhóm (nhằm đơn giản hoá việc chọn các thiết bị bảo vệ và dây dẫn). SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -8- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU • Phân nhóm phải theo khu vực (thuận tiện cho việc đi dây, đảm bảo tính kinh tế). • Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn. • Số nhóm không quá nhiều cũng không quá ít, thường thì khoảng 2, 3 hoặc 4 nhóm. • Phân bố phụ tải đều trên các pha (để giảm độ lệch điện áp ). Như vậy ta chia phân xưởng làm 3 nhóm phụ tải: Nhóm 1: gồm 10 động cơ: Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd 1 máy Toàn bộ 3 3 4 12 48 0.9 0,6 8 8 6 14 84 0.8 0,6 n1 =10 = 132 (KW) Nhóm 2: gồm 20 động cơ: Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd 1 máy Toàn bộ 4 4 4 1 4 0.8 0,3 5 5 4 3 12 0.8 0,55 6 6 4 7 28 0.85 0,6 7 7 4 11 44 0.95 0,5 11 11 4 12 48 0.85 0,4 n2 = 20 = 136 (KW) Nhóm 3: gồm16 động cơ: Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd 1 máy Toàn bộ 1 1 4 3 12 0.85 0,4 2 2 4 9 36 0.9 0,6 9 9 4 16 64 0.85 0,5 10 10 4 7 28 0.9 0,4 n3 = 16 = 140 (KW) 1.3- XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG Hiện nay có nhiều phương pháp để tính toán phụ tải. Những phương pháp đơn giản tính toán thuận tiện thì kết quả không được chình xác. Ngược lại, những phương pháp phức tạp thì có độ chính xác cao. Vì vậy, tùy theo công trình thiết kế và tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp cho thích hợp. 1.3.1-Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm j được xác định theo công thức sau: Cos tbj = SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC -9- MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU - Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ nhất (j =1) Cos tb1 = = = 0,84 - Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ 2 (j =2) Cos tb2 = = = 0,89 - Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ 3 (j =3) Cos tb3 = = = 0,87 1.3.2- Hệ số sử dụng trung bình cho từng nhóm j được xác định theo công thức sau: Ksdj = - Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ nhất (j = 1) Ksd1 = = - Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ 2 (j = 2) Ksd2= Ksd2= - Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ 3 (j = 3) Ksd3= = 1.3.3- Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả(nhq). • Bước 1: Xác định số thiết bị trong từng nhóm nj • Bước 2: Xác định số thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm máy Pmaxj : n11 • Bước 3: Xác định số thiết bị nij trong nhóm có: Pđmi Pmax • Bước 4: Tính tổng công suất của thiết bị trong nhóm • Bước 5: Xác định tổng công suất của nij thiết bị trong nhóm • Bươc 6: Lập tỷ số: = • Bước 7: Tra bảng đồ thị tìm = f( , ) Suy ra nhqj = .nj • Bước 8: Từ nhqj , Ksdj trabảng tìm được Kmaxj • Bước 9: Xác định phụ tải tính toán cho nhóm: Ptt =Kmaxj Ksdj . Sttj = Qttj = a/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả. -Số thiết bị trong nhóm 1: n1 = 10 -Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 1:Pmax1 =14 (KW). -Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax1:n11 = 10 -Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 1: P= = 4*12 + 6*14 = 132 (KW). - Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax1. P1= = 4*12 + 6*14 = 132 (KW). -Tỷ số: = = =1 Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm = f( , ) Ta có: =1; =1 được = 0,95 SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 10 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Suy ra nhq1 = .n1 = 0,95x10 = 9,5. Từ nhq1 = 9,5; Ksd = 0,6; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn Xuân Phú ta được: Kmax = 1,28 Ptt1 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,28*0,6*132 = 101,38 (KW). Stt1 = = = 120,7 (KVA). Qtt1 = = = 65,5 (KVar). b/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả: - Số thiết bị trong nhóm 2: n2 = 20. - Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 2:Pmax2 = 12 (KW). - Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax2 : n12 = 12 - Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 2: P= = 4*1 + 4*3 + 4*7 + 4*11 + 4*12 = 136 (KW). - Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax2. P2= = 4*7 + 4*11 + 4*12 = 120 (KW). - Tỷ số: = = = 0,88 Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm = f( , ) Ta có: = 0,6; = 0,88 tra bảng được = 0,69 Suy ra nhq2 = *n2 = 0,69*20 = 13,8. Từ nhq2 = 13,8; Ksd = 0,48; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn Xuân Phú ta được: Kmax = 1,35 Ptt2 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,35*0,48*136 = 88,13 (KW). Stt2 = = = 99 (KVA). Qtt2 = = = 45,1 ( KVar). c/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 3 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả: - Số thiết bị trong nhóm 3: n3 = 16. - Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 3:Pmax3 = 16 (KW). - Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax3: n13 = 8 - Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 3: P= = 4*3 + 4*9 + 4*16 + 4*7 = 140 (KW). - Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax3. P3= = 4*9 + 4*16 = 100 (KW). - Tỷ số: = = = 0,71 Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm = f( , ) Ta có: = 0,5; = 0,71 tra bảng được = 0,82 Suy ra nhq3 = *n3 = 0,82*16 = 13,12. Từ nhq3 = 13,12; Ksd = 0,5; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn Xuân Phú ta được: Kmax = 1,3 Ptt3 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,3*0,5*140 = 91 (KW). Stt3 = = = 104,6 (KVA). SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 11 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Qtt3 = = = 51,58 ( KVar). Bảng kết quả xác định phụ tải của các nhóm thiết bị: Phụ tải tt STT nhóm Pttij(KW) Qttij(KVA) Sttij(KVar) 1 101,3865,5 120,7 2 88,13 45,1 99 3 91 51,58 104,6 1.3.4- Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng Phụ tải tính toán phần động lực toàn phân xưởng được xác định theo công thức sau: Pttđl = Kđt Sttđl = = Qttđl = Trong đó: Ptt1 = 101,38 KW, Ptt2 = 88,13 KW, Ptt3 = 91 KW. Do phân xưởng gồm 3 nhóm máy, do đó chọn hệ số đồng thời Kđt = 0,9 Pttđl = 0,9(101,38 + 88,13 + 91) = 252,46 KW Sttđl = (KVA). Qttđl = = 146,45 (KVar). - Dòng điện tính toán phần động lực cho toàn phân xưởng là: Ittđl = (A) 1.3.5-Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng được xác định theo công thức: Pttcs = P0*S Qttcs = Pttcs*tgφcs Sttcs = Trong đó: S(m2) diện tích toàn phân xưởng. P0(W/m2) là xuất chiếu sáng của phân xưởng. Tra bảng 2-5 trang 623 sách cung cấp điện của thầy Nguyễn Xuân Phú, vì đây là phân xưởng cơ khí nên chọn P0 = 15(W/m2). Pttcs = 15*1250 = 18750 (W) = 18,75 (KW). Chọn hệ số chiếu sáng Cosφcs = 0,85 tgφcs= 0,62 Qttcs = Pttcs*tgφcs = 18,75 0,62 = 11,625 (Kvar) Sttcs = = = 22,1 (KVA) 1.3.6- Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng Phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng được xác định: Pttpx = Pttđl + Pttcs SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 12 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Qttpx= Qttđl + Qttcs Sttpx = Vậy: Pttpx = 252,46 + 18,75 = 271,2 (KW). Qttpx= 146,45 + 11,625 = 158,1 (Kvar). Sttpx = (KVA) 1.3.7-Xác định tâm phụ tải của nhóm và của phân xưởng Tâm phụ tải là một điểm nằm trong mặt bằng phụ tải, nếu ta đặt tủ phân phối chính hay trạm biến áp tại đó thì các chi phí về kim loại màu, về tổn thất công suất, về tổn thất điện năng và tổn thất điện áp xem như là rất nhỏ. Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng, ta chọn hệ toạ độ và tỷ lệ xích như sau: • Chọn hệ trục tọa độ oxy: Lấy góc bên trái phía dưới làm gốc tọa độ, trục tung oy trùng với cạnh rộng của mặt bằng phân xưởng, trục ox trùng với cạnh dài của mặt bằng phân xưởng. Dựa vào hệ trục toạ độ ta xác định được tâm phụ tải của từng nhóm máy và của toàn phân xưởng. -Tọa độ tâm phụ tải nhóm j được xác định: Xnhj = ; Ynhj = Với xij , yij lần lượt là hoành độ và tung độ của thiết bị thứ i trong nhóm j Pij là công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm j Ta tiến hành đo được các tọa độ xij , yij trên mặt bằng phân xưởng Xác định vòng tròn phụ tải: Xác định vòng tròn phụ tải nhằm mục đích minh họa công suất tính toán của phân xưởng, đồng thời cũng chỉ rõ thành phần công suất tác dụng và công suất chiếu sáng. Vòng tròn phụ tải có tâm là tâm của phụ tải và có bán kính được xác định theo biểu thức sau đây: R= m: hệ số tự chọn, ở đây chọn m=1Kw/mm2). a/ Đối với nhóm 1: Xác định tâm phụ tải: Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm 3 12 5,5 15,3 66 183,6 3 12 5,5 11,2 66 134,4 3 12 11,4 15,3 136,8 183,6 3 12 11,4 11,2 136,8 134,4 8 14 4 25 56 350 8 14 6,9 25 96,6 350 8 14 9,8 25 137,2 350 8 14 13,7 25 191,8 350 8 14 16,7 25 233,8 350 8 14 19,6 25 274,4 350 Xác định vòng tròn phụ tải: SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 13 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Vậy ta đặt tủ động lực nằm trong vòng tròn có tâm là (X1= 10,6 (m) ; Y1 = 20,7 (m)) và bán kính là R1 = 4,6 (mm). b/ Đối với nhóm 2: Xác định tâm phụ tải: Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm 4 1 18,6 4,4 18,6 4,4 4 1 21,6 4,4 21,6 4,4 4 1 24,5 4,4 24,5 4,4 4 1 27,5 4,4 27,5 4,4 5 3 18 15,3 54 45,9 5 3 20 15,3 60 45,9 5 3 22 15,3 66 45,9 5 3 24 15,3 72 45,9 6 7 30 3 210 21 6 7 31,8 3 222,6 21 6 7 33,3 3 233,1 21 6 7 34,7 3 242,9 21 7 11 26 15,3 286 168,3 7 11 28 15,3 308 168,3 7 11 30 15,3 330 168,3 7 11 32 15,3 352 168,3 11 12 29,4 22 352,8 264 11 12 31,4 22 376,8 264 11 12 34,3 22 411,6 264 11 12 36,3 22 435,6 264 Xác định vòng tròn phụ tải: Vậy ta đặt tủ động lực nằm trong vòng tròn có tâm là (X2= 30,2 (m); Y2 = 14,8 (m)) và bán kính là R2 = 3,8 (mm). c/ Đối với nhóm 3: Xác định tâm phụ tải: Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm 1 3 48,4 2,95 145,2 8,9 1 3 48,4 7,35 145,2 22,1 1 3 48,4 12,4 145,2 37,2 1 3 48,4 17 145,2 51 2 9 39,6 25 356,5 225 2 9 41,6 25 374,4 225 2 9 43,6 25 392,4 225 2 9 45,6 25 410,4 225 9 16 34,3 10,3 548,8 164,8 SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 14 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU 9 16 37,3 10,3 596,8 164,8 9 16 40,2 10,3 643,2 164,8 9 16 44 10,3 704 164,8 10 7 37,3 22 261,1 154 10 7 39,6 22 277,2 154 10 7 42,2 22 295,4 154 10 7 44,7 22 312,9 154 Xác định vòng tròn phụ tải: Vậy ta đặt tủ động lực nằm trong vòng tròn có tâm là (X3= 41 (m); Y3 = 16,4 (m)) và bán kính là R3 = 4,1 (mm). d/ Đối với toàn phân xưởng: Xác định tâm phụ tải: Xpx= = Ypx= = Xác định vòng tròn phụ tải: Vậy ta đặt tủ phân phối nằm trong vòng tròn có tâm là (Xpx= 26,62 (m); Ypx = 17,45 (m)) và bán kính là Rpx = 10 (mm). Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy Dựa vào các yêu cầu cần đảm bảo thuận tiện cho việc lắp đặt tủ động lực cho từng nhóm máy phải thõa: - Tủ đặt phải gần tâm phụ tải. - Thuận tiện cho việc quan sát toàn nhóm máy hay toàn phân xưởng. - Không gây cản trở lối đi. - Gần cửa ra vào, thông gió tốt. Vậy ta nên đặt tủ phân phối chính MDB ( Main Distribution Board ) và tủ phân phối phụ DB ( Distribution Board ) gần với các tâm phụ tải của nhóm và tâm phụ tải chính phân xưởng. Tủ phân phối cho phần chiếu sáng DLB ( Distribution Lighting Board) được đặt gần cửa ra vào của phân xưởng cho tiện việc điều khiển chiếu sáng.Vị trí các tủ phân phối được xác định trên bản vẽ tâm phụ tải vàvị trí các tủ phân phối. Sơ đồ tâm phụ tải: CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN TRẠM BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG. 2.1- KHÁI QUÁT VỀ TÍNH CHỌN TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp dùng để biến điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Vị trí đặt trạm, dung lượng, SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 15 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU số lượng máy biến áp trong trạm, khả năng vận hành trạm có ảnh hưởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống điện. Trạm biến áp trung gian: trạm này nhận điện từ hệthống điện cao áp 22-35KV biến đổi thành cấp điện áp 10KV hay 6KV, cá biệt khi xuống 0.4KV. Trạm biến áp phân xưởng: trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Điện áp phía sơ cấp thường là 22KV, 10KV, 6KV hoặc 15KV xuống còn phía thứ cấp 380/220V, 220/127V… Về cấu trúc trạm biến áp được chia ra làm 2 loại: • Trạm ngoài trời: ở trạm này, thiết bị có điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc được đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế. Xây dựng trạm ngoài trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với trạm trong nhà. • Trạm trong nhà: ở trạm này tất cả các thiết bị điện đều được đặt trong nhà. Dung lượng của máy biến áp nên đồng bộ (ít chủng loại) để giảm số lượng máy biến áp dự phòng trong kho. Dung lượng máy biến áp được chọn cho trạm phải đáp ứng được phụ tải lớn nhất. Số lượng các trạm biến áp phân xưởng tùy thuộc vào công suất mỗi phân xưởng, mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp, phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt cung cấp điện… Với phân xưởng lớn có thể dùng 1 trạm biến áp riêng, vài ba phân xưởng đặt gần nhau được cấp điện từ một trạm chung. Khi chọn số lượng trạm biến áp phải so sánh về kinh tế, kỹ thuật. Vị trí trạm biến áp có thể ở độc lập bên ngoài, liền kề với phân xưởng hoặc đặt bên trong phân xưởng. 2.2- CHỌN VỊ TRÍ TRẠM BIẾN ÁP Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp DT (Distribution Transformer) cần xem xét các yêu cầu sau: • An toàn, liên tục cung cấp điện. • Tiêu tốn kim loại màu ít nhất. • Gần tâm phụ tải. • Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa tới. • Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng. • Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là bé nhất. Thông thường thì việc lắp đặt trạm không đúng vị trí của tâm phụ tải mà ta tính toán trên bản vẽ. Do vậy nó còn phụ thuộc vào điều kiện thực tế mà ta chọn sao cho hợp lý. Căn cứ vào các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưởng sửa chữa cơ khí. Ta chọn vị trí lắp đặt trạm biến áp như sau: Trạm biến áp đặt cách phân xưởng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chính MDB ( Main Distribution Board ). 2.3- LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Lựa chọn máy biến áp T (Transformer) bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại, kiểu cách và các tính năng khác của máy biến áp. 2.3.1- Chọn số lượng máy biến áp SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 16 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Có nhiều cách xác định số lượng và chủng loại máy biến áp, nhưng thường vẫn dựa vào yêu cầu chủ yếu là độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó. - Với phụ tải loại 1: là phụ tải quan trọng không được phép mất điện thì phải đặt 2 máy biến áp, hoặc cấp nguồn từ hai nguồn độc lập. - Với phụ tải loại 2: như xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, phân xưởng gia công sửa chữa, khách sạn, siêu thị v.v... thì phải so sánh giữa phương án cấp điện bằng một đường dây – 1 máy biến áp. Với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép – 2 máy biến áp. Trong thực tế, những hộ loại này thường dùng phương án lộ đơn – 1 máy biến áp. - Với phụ tải loại 3: như phụ tải chiếu sáng sinh hoạt, thôn xóm, khu chung cư, trường học, hộ này thường dùng lộ đơn. 2.3.2- Chủng loại máy biến áp Chủng loại máy biến áp trong một trạm nên chọn đồng nhất, việc đó nhằm giảm số lượng máy dự phòng trong kho và thuận tiện cho lắp đặt, vận hành. Dựa vào các yêu cầu đã nêu và đặc điểm của phụ tải phân xưởng chúng ta là hộ tiêu thụ loại 2, nên yêu cầu cung cấp điện không cao lắm. Do đó, ta chọn phương án cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là lộ đơn – 1 máy biến áp. 2.3.3- Xác định công suất máy biến áp Thông thường người ta chọn dung lượng trạm biến áp dựa vào đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ. Đối với xưởng này không có đồ thị phụ tải cụ thể, nên ta chọn dung lượng trạm biến áp sao cho các máy biến áp trong trạm không non tải lắm, cũng không quá tải lắm, tức là chọn dung lượng trạm biến áp theo công thức: Strạm Stt Stt = Stt +Sdựphòng Trong đó: Stt là dung lượng tính toán của toàn xưởng. Sdự phòng: là dung lượng dự phòng của trạm biến áp trong tương lai. Dung lượng này phụ thuộc vào việc dự báo phụ tải điện của xưởng trong tương lai. Phân xưởng này chỉ là một phân xưởng nhỏ, không phát triển thêm trong tương lai nên chọn Sdựphòng=0% Vậy, dung lượng trạm biến áp được chọn dựa theo biểu thức sau: S trạm 313,9(KVA) 314(KVA) Vậy ta chọn máy biến áp ba pha kiểu ONAN-320 nhãn hiệu THIBIDI với các thông số kỹ thuật được cho từ nhà sản xuất như sau: • Công suất (KVA): 320 • Điện áp (KV):22 2 2.5% - 10,5 2 5%/0,4 • Dòng điện định mức (A): 8,4 – 17,6/461,9 • Tần số: 50Hz • Tổ đấu dây: Dyn - 11 • Đặc điểm kỹ thuật chủ yếu: Chế tạo theo tiêu chuẩn IEC 76 và TCVN 1984 – 1994, TCVN 1985 -1994. Sử dụng trong nhà và ngoài trời. SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 17 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Điều chỉnh điện áp: Làm nguội bằng không khí và dầu tự nhiên. Chế độ làm việc liên tục. Kích thước chủ yếu (mm) W L H A 966 1198 1650 660 Trọng lượng tổng (Kg): 1898 Trọng lượng dầu (Kg): 262 Trọng lượng ruột máy (Kg): 1220 Thông số kỹ thuật: • Điện áp ngắn mạch: 4% • Tổn hao ngắn mạch: 3330W • Tổn hao không tải: 440W • Dòng điện không tải: 2% 2.4- ĐO LƯỜNG VÀ KIỂM TRA TRONG TRẠM 2.4.1-Nguyên tắc chung: Các thiết bị đo lường và kiểm tra trong trạm nhằm các mục đích sau: • Đo lường các giá trị điện (U, I, P, Q, A). • Giám sát trạng thái vận hành thiết bị và phán đoán các trạng thái vận hành của trạm. Các yêu cầu cần đạt là: • Các thiết bị đo lường và kiểm tra cần có độ chính xác và tin cậy cao. • Các thiết bị đo lường và kiểm tra cần phải đặt ở vị trí thuận tiện, dễ quan sát. • Số thiết bị đo lường và kiểm tra ít nhất nhưng đảm bảo vận hành tốt nhất. 2.4.2- Đo lường và kiểm tra trong trạm: Theo sơ đồ đơn tuyến, thì ta gắn phần đo lường ở phía sơ cấp. Do đó, nó có thể đo luôn tổn thất điện áp của máy biến áp và đo lường cho cả tải tiêu thụ thông qua hai cuộn dòng (CT) và cuộn áp (VT). Để thực hiện chức năng bảo vệ máy biến áp, thường máy được trang bị hệ thống chống sét LA ( Lightning Arrester ) và cầu chì tự rơi FCO (Fuse Cut Out) dao cách ly có kèm cầu chì DS-F ( Distance Switch-Fuse ). 2.4.3-Sơ đồ trạm biến áp: SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 18 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 3 : CHỌN DÂY DẪN 3.1- CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY 3.1-1 Yêu cầu: Việc chọn ra phương án đi dây trong mạng phân xưởng ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện. Phương án cung cấp điện được coi làhợp lý nếu thoã mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo chất lượng, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. - Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. - Thuận tiện và an toàn trong vận hành, lắp ráp, sửa chữa. - Đảm bảo tính kinh tế: ít tốn kim loại màu. - Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng. Ngoài ra, chúng ta phải xét đến các yếu tố không kém phần quan trọng đó là: đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cấp điện cho phụ tải, khả năng cấp vốn đầu tư và thiết bị, trình độ kỹ thuật vận hành của công nhân v.v.... 3.1-2 Phân tích các phương án đi dây Dựa vào các yêu cầu cơ bản của phụ tải phân xưởng, ta chọn mạng điện cung cấp là mạng hạ áp. Trong mạng điện hạ áp, các phần tử được bắt nguồn từ hệ thống điện 3 pha EPS (Electrical Power System) 6 KV qua trạm biến áp DT (Distribution Transformer), mạng điện 3 pha 0,4 KV vào tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board). Từ MDB phân phối đến các tủ phụ động lực DB (Distribution Board) và tủ chiếu sáng DLB (Distribution Lighting Board) để cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng. Người ta căn cứ vào sơ đồ đi dây trong công trình điện mà phân ra làm hai phương án đi dây để chúng ta lựa chọn phương án cho hợp lý. a/ Sơ đồ hình tia (dùng cho nơi có hộ tiêu thụ tập trung) Hình 3.1: Sơ đồ hình tia. Ưu điểm: • Sơ đồ nối dây rõ ràng cho mỗi hộ tiêu thụ. • Mỗi thiết bị được cung cấp điện từ một đường dây riêng, ít chịu ảnh hưởng từ hộ bên cạnh. • Độ tin cậy cung cấp điện cao, dễ áp dụng tự động hoá và bảo vệ. • Dễ vận hành, xác định sự cố để sửa chữa, bảo quản, mở rộng sản xuất. • Kích thước dây dẫn giảm dần về cuối mạch. SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 19 - MSSV: 09302010
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU Nhược điểm: • Nhược điểm của sơ đồ này là sự cố xảy ra trong đường dây cấp điện thì sẽ cắt tất cả các mạch phía sau, vốn đầu tư ban đầu lớn. b/ Sơ đồ phân nhánh (dùng để điều khiển tập trung lưới) Hình 3.2: Sơ đồ phân nhánh. Ưu điểm: • Độ tin cậy cung cấp điện cao. • Có tính kinh tế cao hơn so với sơ đồ hình tia. Nhược điểm: • Khi đường nhánh nào đó bị sự cố thì có ảnh hưởng đến các nhánh bên cạnh. • Sơ đồ trở nên phức tạp khi có một số lượng lớn mạch, đặc tuyến bảo vệ ở mức cao. • Khó áp dụng các phương pháp tự động hoá, khí cụ bảo vệ. 3.1-3 Vạch phương án đi dây Ta nhận thấy đối với phân xưởng mà ta đang thiết kế: -Phụ tải của phân xưởng là phụ tải tập trung. -Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại hai. Vì vậy ta chọn phương án đi dây cho mạng điện phân xưởng là: -Từ tủ phân phối đến tủ động lực dùng phương án đi dây hình tia. -Từ tủ động lực đến các thiết bị dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bị công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị công suất nhỏ. 3.1.4- Xác định phương án lắp đặt dây Do đặc điểm phụ tải của phân xưởng có cả thiết bị chiếu sáng lẫn động lực, hai loại thiết bị này không thể đi cùng một dây vì khi các động cơ mở máy hoặc gặp sự cố sẽ làm ảnh hưởng đến các thiết bị chiếu sáng. Vì vậy tủ phân phối chính sau khi nhận điện từ trạm biến áp, được chia làm 4 nhánh: 3 nhánh đi tới 3 tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng. Hình 3.3 Có nhiều phương pháp lựa chọn hệ thống dây và phương pháp lắp đặt dây cho phân xưởng. Theo tiêu chuẩn IEC 364-5-52 (1993) qui định việc lựa chọn và lắp đặt hệ thống dây dẫn dựa trên các nguyên tắc liên quan đến cáp và dây dẫn, cách đấu nối ngầm, giá đỡ hay cáp treo v.v... SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC - 20 - MSSV: 09302010