BÀI tập lớn môn học CUNG cấp điện chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng

1.Xác định phụ tải tính toán nhà xưởng1.1.Tổng quan Phụ tải tính toán là số liệu ban đầu rất quan trọng để thiết kế cung cấp điện nhằm lựa chọn kiểm tra các thiết bị điện như dây dẫn, má

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢIKHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN

Hà Nội, 2022

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Trang 2

MỤC LỤC

1 Xác định phụ tải tính toán nhà xưởng

1.1 Tổng quan………

1.2 Phụ tải chiếu sáng………

1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát………

1.4 Phụ tải động lực ………

1.4.1 Phân nhóm thiết bị………

1.4.2 Xác định phụ tải các nhóm thiết bị………

1.4.3 Tổng hợp phụ tải động lực………

1.5 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng………

1.6 Kết luận 1 ………

2 Chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng 2.1 Tổng quan………

2.2 Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng………

(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu………

2.4 Kết luận 2………

3 Tính toán các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng 3.1 Tổng quan………

3.2 Tính tổn thất công suất………

3.3 Tính tổn thất điện năng………

3.4 Tính tổn thất điện áp………

4 Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong sơ đồ cấp điện tối ưu 4.1 Tổng quan………

4.2 Tính toán ngắn mạch ………

4.3 Chọn và kiểm tra dây dẫn ………

4.4 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)……

4.5 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)………

4.6 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v…………

4.7 Kết luận 4 ………

5 Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà xưởng 5.1 Tổng quan ………

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9………

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng………

6 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng 6.1 Tổng quan………

6.2 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng ………

7 Thiết kế chiếu sáng cho nhà xưởng 7.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng………

Kết luận

1

Trang 3

3 Phiếu giao BTL

I YÊU CẦU CHUNG

* Thời gian thực hiện: Từ 21/3/2022 đến 06/06/2022

* Hình thức trình bày: Viết tay hoặc đánh máy

* Các yêu cầu khác:

- Lớp chia thành 10-12 nhóm (mỗi nhóm từ 3-5 SV)

- Mỗi nhóm làm 01 quyển báo cáo BTL trên khổ giấy A4 (theo mẫu gửi kèm)

+ Các nhóm xử lý dữ liệu theo đúng yêu cầu của GV

+ Các nhóm được cho là giống nhau sẽ trừ điểm tùy theo mức độ sao chép

+ Khuyến khích từ 1-2 điểm cho các nhóm sử dụng tốt phần mềm hỗ trợ thiết

kế cấp điện (ví dụ: Ecodial, ), thiết kế chiếu sáng (ví dụ: Dialux, Luxicon, )

- Các nhóm nộp tiểu luận cho lớp trưởng để lớp trưởng nộp cho GV

II TÊN ĐỀ TÀI: “Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa cơ khí”

(với dữ liệu phục vụ thiết kế kèm theo)

III YÊU CẦU

2.2 Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng

(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất)2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Trang 4

Trang 5

4.3 Chọn và kiểm tra dây dẫn

4.4 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

4.5 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)

4.6 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v

4.7 Kết luận 4

5 Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà xưởng (1,0 điểm)

5.1 Tổng quan

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, “Thiết kế cấp điện”, NXB KH&KT, Hà Nội, 2019 [2] Nguyễn Công Hiền (chủ biên ), “Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng”, NXB KH&KT, 2016

[3] Schneider Electric, “Electrical installation guide According to IEC international standards”, Edition 2019

[4] Các tiêu chuẩn và quy phạm liên quan

Giảng viên

Nguyễn Văn Vinh

DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ NHÀ XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

- Mặt bằng bố trí thiết bị của nhà xưởng:

3

Trang 6

17

18 19

3

7

10 1

4

5

6

8 9

Trang 8

còn lại lấy theo dữ liệu nhóm 1, quy luật sau:

+ Cột công suất đặt (kW): Pi = (P1 + 0,15i)

Trang 9

Trang 10

1.Xác định phụ tải tính toán nhà xưởng

1.1.Tổng quan

Phụ tải tính toán là số liệu ban đầu rất quan trọng để thiết kế cung cấp điện nhằm lựa chọn kiểm tra các thiết bị điện như dây dẫn, máy biến áp, thiết bị bảo vệ, thiết bị bù …Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất, số lượng máy, chế độ vận hành, qui trình công nghệ … do đó việc xác định phụ tải tính toán rất khó khăn và quantrọng Nếu xác định phụ tải tính toán nhỏ hơn thực tế thì gây nên thiếu hụt công suất, cháy nổ … nếu lớn hơn thực tế thì gây nên lãng phí Vì vậy việc thiết kế cung cấp hoàntoàn phụ thuộc vào việc thu nhập và phân tích phụ tải tính toán Mục đích của việc tínhtoán phụ tải điện tại các nút nhằm:

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệthống cung cấp điện:

✓ Phương pháp dùng số thiết bị hiệu quả

5 Lò điện kiểu buồng 30.00 37.55 0.92 0.32 12.02 34.55

6 Lò điện kiểu buồng 55.00 68.84 0.92 0.32 22.03 63.33

6

Trang 11

20 máy mài tròn vạn năng 2.80 3.50 0.60 0.47 1.65 2.10

Trang 12

26 máy tiện ren 10.00 12.52 0.69 0.53 6.63 8.64

Phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn nhà xưởng:

Pcs=15.864=12,96 (kW)

1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xưởng có diện tích F=24*36=846 m2

Chọn 6 quạt thông gió có công suất: P1 = 100 W

Chọn 8 quạt làm mát là quạt trần có công suất P2 =100 W

Tổng công suất thông thoáng làm mát là:

Trang 13

- Các thiết bị điện trong cùng 1 nhóm gần nhau

- Nếu có thể, trong cùng 1 nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Vì vậy phụ tải phân xưởng được chia ra thành 4 nhóm và được tính toán lần lượt như sau:

STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ Hệ số Cosφ Công suất

Trang 14

Trang 16

so sánh phương án của vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành thấp với phương án có vốn đầu

tư lớn, chi phí vận hành cao Rõ ràng sự so sánh như vậy là khập khiễng Các phương án cung cấp điện có thể rất nhiều, tuy nhiên cần phải so sánh lựa chọn các phương án có tính khả thi và cạnh tranh Cần phải có sự phân tích sơ bộ một cách đa dạng dưới nhiều khía cạnh như tiêu chuẩn kĩ thuật, chất lượng điện, độ tin cậy, tính đơn giản, thuận tiện trong vận hành… Để làm được điều đó đòi hỏi người thiết kế không những phải am hiểu

về các thiết bị điện, các phân tử hệ thống điện, mà còn phải có kinh nghiệm thực tế về xây dựng, quản lý và vận hành mạng điện

• Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện được bắt đầu tư vấn đề lựa chọn cấp điện áp, vị trí của trạm biến áp, sơ đồ nối dây, Kết cấu của các phân tử… các bài toán này được thực hiện trên cơ sở các điều kiện cụ thể, có xét đến hiệu quả toàn cục, lưu ý đến khả năng tận dụng nguồn nguyên vật liệu tại chỗ, khả năng áp dụng các phân tử, sơ đồ chuẩn Các phương

án lựa chọn phải có tính khả thi và tính thuyết

11

Trang 17

Trang 18

phục cao Phương án khả thi có hiệu quả kinh tế cao nhất được gọi là phương ántối ưu.

• Phương án cung cấp điện bao gồm:

• Đảm bảo chất lượng điện năng: tần số điện áp

• Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với tải

• Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp sửa chữa

• An toàn cho người vận hành.

2.2 Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng

2.2.1 Tìm tọa độ tủ điện của từng nhóm đối tượng

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hànhcũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễ dàng thay máy biến

Trang 19

=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (8,87m;29,7m)

• Nhóm 2: Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=5,97(m); y=21,64(m) => Ta sẽ chọn tủ

điện của nhóm này ở vị trí (6m;20m)

điện của nhóm này ở vị trí (2,5m;11m)

điện của nhóm này ở vị trí (21m;25 m)

• Nhóm 5: Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=17,88(m); y=21,18(m)

=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (17m;21m)

2.2.2 Tính tọa độ tủ điện của nhà xưởng

=>Tọa độ của tủ điện tổng là (10,181m;22,84m)

2.2.3 Tính tiết diện dây

- Có điện áp vào nhà xưởng là U = 380V

- Nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 °C

- Nhiệt độ tiêu chuẩn môi trường xung quanh 25°C

=> k1 =1

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối

• Dòng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối: Đi lộ kép, chiều dài

Trang 20

Trang 21

• Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

F = = 114,08 = 36,8(mm 2 ).

3,1

Vậy ta chọn cáp XLPE.95 có thông số kỹ thuật: r0 = 0,193 ( /km), xo = 0,0802 (

/km), I cp = 280 (A) (Bảng 4.53 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng

Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường ∆U = 0,4 V< 10%Uđm

Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu

- Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực, tủ động lực đến các phụ tải

- Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn đường

dây từ tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép

- Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Chiều dài khoảng 6m

• Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

Trang 22

• Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:Isc ≤ k1k2Icp

Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường ∆U = 1,44 V< 10%Uđm

Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu

Trang 23

+ Chọn dây AC – 185

Với tổng S của nhóm 1 = 217,32 (kVA)

Tra phụ lục với dây AC - 185 được:

Tổng trở của đường dây:

Z = ( + j ).L2 = (0,33 + j0,406) 8,21 10−3 = (2,71 + j3,33) 10−3 (Ωm):)

Tổn thất công suất trên đường dây:

∆̇ = 2

Trang 24

• Với L4 = 24,11 (m) = 24,11 10−3 (km), với tổng S của nhóm 4 = 85,62 (kVA)

Z = ( + j ).L3 = (2,06 + j0,4) 12,24 10 −3 = (25,21 + j4,9) 10 −3 (Ωm):) Tổn thất công suất trên đường dây:

∆ ̇ =2

Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:

17

Trang 25

- Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từcác tử động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu

sơ đồnày có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được dùng ở các hộloại I và loại II

TPP

TÐL

Hình 2.4 Sơ đồliên thông

Ngoài ra còn có nhiều các sơ đồ khác như sơ đồ mạch vòng kín, sơ đồ dẫn sâu, sơ

đồ mạch vòng kín vận hành hở…

=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng Ta xét các phương án đi dây:

• Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tại góc phân xưởng từ đó kéo điện đến các tủ động lực được đặt sát tường

• Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các tủ động lựcđược đặt sát tường

2.3.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

❖ Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ

Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắcsau:

- Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể

18

Trang 26

- Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động: điều kiện này ta cũng có thể bỏqua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn.

- Đảm bảo điều kiện phát nóng

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính đảm bảo điều kiện phát nóng Sau đây ta

- Icp (A): Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được

Ilvmax (A): Dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện đơnlẻ

Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn đườngdây từ tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép

• Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Chiều dài khoảng 6m

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Ilvmax= √3 đ

• Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:Isc ≤ k1k2Icp

Trang 27

+ Vốn đầu tư đường dây:Zdây = (avh + atc).Vdây + C (đ)

Vdây = v0 2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài v0 = 124,8.106 (đ/km) )

3 Tính toán các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng 3.1 Tổng quan

- Trong HTCCĐ có các loại tổn thất: tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp

- Trình tự các bước tính toán tổn thất trong hệ thống cung cấp điện:

+ Vẽ sơ đồ thay thế trong hệ thống cung cấp điện và xác định các thông số trong sơ đồ thay thế

Tra phụ lục với dây AC - 185 được:

20

Trang 28

* Với L3 = 25,03 (m) = 25,03 10 −3 (km) Với tổng S của nhóm 3 = 89,44 (kVA)

Từ tủ chính đến tủ nhóm 3:Chọn dây AC – 50

- Với L4 = 2,26 (m) = 2,26 10 −3

(km) Với tổng S của nhóm 4 = 85,62 (kVA)

- Với L5 = 12,24 (m) = 12,24 10 −3 (km) Với tổng S của nhóm 5 = 83,39 (kVA)

Ta có công thức tính tổn thất điện áp: ∆U =

- Tổn thất điện áp trên đường dây

Trang 29

• Chế độ làm việc lâu dài

• Chế độ làm việc quá tải

• Chế độ chịu dòng ngắn mạch

Trong chế độ làm việc lâu dài, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ lam việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức

Trong chế độ làm việc quá tải, dòng điện qua thiết bị và các bộ phận dẫn điện khác lớn hơn so với dòng điện định mức Nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép thì các thiết bị điện vẫn làm việc tin cậy

Khi xảy ra ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Tất nhiên, khi xảy ra sự cố ngắn mạch, cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch để hạn chế tác hại của nó

Như vậy, dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết bị điện

Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn còn phải kiểm tra khả năng đóng cắt của chúng

4.2 Tính toán ngắn mạch

Các điểm cần tính ngắn mạch:

- N1 –Ngắn mạch ở phía cao áp TBA

- N2 –Ngắn Mạch tại phía hạ áp TBA

- N3 – Ngắn mạch tại thanh cái tủ phân phối để kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của nó cũng như kiểm tra aptomat tổng

- N4 – Ngắn mạch tại 1 tủ động lực đại diện ( tủ 4 ) để kiểm tra aptomat nhánh

22

Tiêu đề	Cung Cấp Điện Chọn Sơ Đồ Phương Án Cấp Điện Tối Ưu Cho Nhà Xưởng
Tác giả	Đinh Trường An, Nguyễn Văn Anh, Bùi Anh Ba, Đỗ Hữu Bách
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Vinh
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Cung Cấp Điện
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	372,81 KB