THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN lần 1 HAUi

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN GVHD SVTH MSSV LỚP 2 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một trong những yếu tố quan trọng và cơ bản của một quốc gia Nền sản xuất hiện đại chỉ có thể phát triển nhờ sự tồn tại của hệ thống điện Là động lực cho các ngành kinh tế, điện năng được coi như bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống cơ sở hạ tầng sản xuất Việc phát triển hệ thống cung.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

-

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN

GVHD:

SVTH:

MSSV

LỚP:

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một trong những yếu tố quan trọng và cơ bản của một quốc gia Nền sản xuất hiện đại chỉ có thể phát triển nhờ sự tồn tại của hệ thống điện Là động lực cho các ngành kinh tế, điện năng được coi như bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống cơ sở hạ tầng sản xuất Việc phát triển hệ thống cung cấp điện kéo theo hàng loạt các ngành công nghiệp khác như công nghiệp thiết bị điện, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim màu, chế biến kim loại, chế biến thực phẩm, hoá chất,dệt,…phát triển

Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, yêu cầu đặt ra cho các cơ sở sản xuất là phải trang bị một hệ thống cơ cấu sản xuất hiện đại, với mức

độ tự động hóa cao Để việc trang bị những hệ thống máy móc hiện đại này thì việc cung cấp điện cho nó cũng giữ vai trò cực kỳ quan trọng Không những phải đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật mà còn phải đảm bảo được cả yêu cầu về mặt

kinh tế

Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hòa các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn, thẩm mỹ, Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sữa chữa khi hư hỏng

và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai

Xuất phát từ các yêu cầu trên kết hợp với kiến thức đã được học nên em đã

nhận Đồ án cung cấp điện với đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

sửa chữa thiết bị điện” để từ đó làm cơ sở vững chắc về mặt lý thuyết về các

phương thức tính toán cũng như các phương pháp lựa chọn tối ưu và đạt hiệu quả cao nhất cho một công trình điện là thấp nhất về mặt kinh tế, nhưng vẫn đảm bảo hội tụ đầy đủ về mặt kỹ thuật

Trong quá trình thực hiện đề tài đề tài cùng với sự cố gắng của bản thân đồng thời em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy Phạm Trung Hiếu- người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG

a.Kích thước phân xưởng

c.Danh sách thiết bị có trong phân xưởng

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG

1:Tính toán phụ tải điện

1.1: Yêu cầu chung

Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian vì có nhiều yếu tố ảnh

hưởng đến nó, nên phụ tải điện không bền theo 1 quy luật nhất định Do đó việc xác định phụ tải điện là một điều rất khó khăn nhưng lại là một việc rất quan trọng Phụ tải điện là một số liệu dùng làm căn cứ chọn các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí về kinh tế Nhưng nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ không đảm bảo chất lượng cung cấp điện Do vậy cần phải xác định phụ tải một cách chính xác

1.2: Phụ tải chiếu sáng

Pttcs = Po * F

F : là diện tích chiếu sáng

Pttcs : công suất tính toán chiếu sáng

Po : diện tích chiếu sáng/đơn vị diện tích

Chiếu sáng phân xưởng: Chiếu sáng nhà kho ta có thể chọn PO = 15 W/m2

Ta có diện tích nhà kho là: Fkho= 36 *24= 864 m2

➢ Ki ểm tra lại

Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 100 ÷ 400 lux , độ rọi được chọn là : Eyc = 400 lux Với độ rọi này theo biểu đồ Kruithof , nhiệt độ màu cần thiết là 30000 K sẽ cho môi trường sáng tiện nghi Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên sẽ chọn đèn huỳnh quang ới công suất là 36W quang thông F = 5600 lumen

• chọn độ cao treo đèn là h’=0,5m

• chiều cao mặt bằng làm việc h2=0,8m

• do đó chiều cao tính toán là h = H-h2 - h’= 8-0,8-0,5=6,7m

(với H là chiều cao của xưởng lấy H = 8 m)

• Xác định quang thông của bộ đèn 𝑈 = 0,9

Tra bảng 4.4 kỹ thuật chiếu sáng lấy phản xạ của trần là 0.5, tường là 0.5 sàn 0,1

hệ số dự trữ σdt =1.35, hiệu suất đèn η =0.9, xác định quang thông tổng theo công thức:

Chọn dây có tiếp diện PCB-2,5 mm2 với giá 56.106 đ

1.3: Phụ tải thông gió và làm mát

1.3.1: Yêu cầu chung

Để tính được lượng khí lưu thông trao đổi trong một không gian cho nhà xưởng, nhà máy, văn phòng, nhà hàng, quán ăn, wc và cách bố trí số lượng quạt để hút gió cho phù hợp với nhu cầu thiết yếu tránh lãng phí mà không hiệu quả

Công thức tính: Tg = VX

N = Tg / Q

Trong đó : V- thể tích xưởng (m3)= Chiều Dài (m)*Rộng (m)*Cao(m)

Tg: Tổng lượng không khí cần dùng (m3/h)

X: Số lần thay đổi không khí

Q: Lưu lượng gió của quạt (m3/h)

N: Số quạt cần dùng cho nhà xưởng

Nơi công cộng đông đúc (Nhà thi đấu, Siêu thị, Căn Tin, Nhà Sác,…) :

X = 30 đến 40 lần/giờ

Trong Nhà Xưởng sản xuất có thiết bị phát nhiệt độ (May, Thiết bị điện, Sản Xuất…): X = 40 đến 60 lần/giờ

1.3.2: Tính toán lưu lượng và chọn số lượng quạt

Nếu dùng quạt KVF 3076 Dasin có lưu lượng gió Q = 30000 m3/h

Số liệu như sau : Dài 36m , Rộng 24m, Cao 8m

Suy ra : V = 36*24*8= 6912 (m^3)

Số quạt cần dùng cho nhà xưởng:

N = Tg/Q = (6912*40)/ 30000 = 9,216

Vậy số quạt cần dùng là 9 cái

Tổng công suât quạt sử dụng với Ks=1 là :

Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng cần phải quan tâm là việc phân nhóm

phụ tải Vì phân nhóm phụ tải sẽ quyết định tủ phân phối trong phân xưởng, số tuyến dây đi ra của tủ phân phối

Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào các yếu tố sau:

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có cùng chức năng

- Phân nhóm các khu vực gần nhau thì cho một nhóm

- Phân nhóm chú ý đến phân đều công suất cho các nhóm (tổng công

suất của các nhóm gần bằng nhau)

-Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn

- Số nhóm không nên quá nhiều: 2, 3 hoặc 4 nhóm

- Trong cùng một tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối thì không nên

bố trí thiết bị có công suât lớn ở cuối tuyến

Vì thế, với những máy móc trên sơ đồ mặt bằng, ta quyết định chia phụ tải thành bốn nhóm, đi cùng bốn nhóm là bốn tủ động lực và có một tủ phân phối chính cấp điện cho bốn tủ động lực Ngoài việc cấp điện cho bốn nhóm thiết bị, ta còn phải cung cấp cho hệ thống chiếu sáng

Số lượng, ký hiệu trên mặt bằng và tổng công suất của từng nhóm thiết bị được ghi ở bảng dưới đây:

Ksd

1.4.3: Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm

Suy ra: Hệ số nhu cầu là : Knc= 0,68

Công suất phụ tải động lực của nhóm 1:

Tên Ptt từng nhóm Cosφ Ptt* Cosφ

Nhận xét: -Phân xưởng nhỏ 864m2, các máy móc trong phân xưởng tuy không

nhiều nhưng có công suất khá lớn vì vậy công suất toàn phần tính toán khá lớn

-Với hệ số công suất Cosφtb=0,82 , hệ số công suất khá cao nên việc bù công suất

không nhiều

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

2.1: Xác định vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt Trạm Biến Áp

Thỏa mãn các điều kiện sau:

-Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện

-Vị trí trạm cần phải đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng

như thay thế và tu sửa sau này

-Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính

của xí nghiệp

-Vị trí trạm cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên, có khả năng phòng

cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các hóa chất hay các khí ăn mòn

của chính phân xưởng gây ra

-Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành

Vì lí do trên nên ta chọn Trạm biến áp như hình vẽ sau:

Là Trạm Biến Áp

ở n

7

2.2: Các phương án cấp điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây : 3 loại

Sơ đồ hình tia: Là loại sơ đồ mà các phụ tải nhận diện trực tiếp từ nguồn Dùng

đế cung cấp cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái các trạm biến áp có các

đường dây dẫn dẫn đến phân phối động lực Từ tủ phân phối động lực có các đường dây dẫn tới các phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy tương đối cao,

thường được dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tích rộng như phân

xưởng cơ khí, điện, lắp ráp,…

+ Ưu điểm: Nối day dễ dàng, các phụ tải được cung cấp ít ảnh hưởng lẫn nhau,

độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ , tự động hóa, dễ vận hành, dễ bảo quản

+Nhược điểm: vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị đóng cắt lớn

+Phạm vi ứng dụng: Dùng khi cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng

+Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp do tổng chiều dài đường dây ngắn, số thiết bị đóng cắt ít

+Nhược điểm: Độ tin cậy không cao thậm chí là thấp do khi gặp sự cố thì toàn

bộ phụ tải đều bị ảnh hưởng Để tránh điều trên người ta chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên thiết kế chỉnh định bảo vệ rơ le phức tạp +Phạm vi ứng dụng: Chỉ dùng sơ đồ này để thiết kế cho các phụ tải ít quan trọng

Sơ đồ hỗn hợp: Là loại sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh

+Ưu và nhược điểm : Vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy cũng không quá thấp

+Phạm vi ứng dụng: Đây là loại sơ đồ rất hay được dùng trong thực tế bởi các phụ tải quan trọng và ít quan trọng đan xen nhau Những phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia những phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại thành

1 nhóm và cấp điện bằng đường dây chính

Phương án cấp điện cho phân xưởng:

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 3 phương án sau:

Phương án 1: đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hình tia cấp điện cho các tủ

động lực và làm mát, chiếu sáng:

Phương án 2: Đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hỗn hợp hình tia và phân

nhánh cấp điện cho tủ động lực và làm mát , chiếu sáng

Phương án 3: Đặt TPP ở sát tường gần trạm biến áp, đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát , chiếu sáng

Chọn tiết diện dây dẫn và tính toán các loại tổn thất trong mạng điện

Chọn cáp từ biến áp về tủ phân phối và từ tủ phân phối đến tủ động lực

Chọn dây dẫn sơ bộ

Phương án 1 Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện như

trong hình dưới đây

a) chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp 250 m

+ Dòng điện chạy trong dây cao áp : Itt= 𝑆𝑡𝑡

√3∗𝑈 =992,56

22∗√3 = 26,05(A) Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: 𝐼𝑐𝑝 ≥ 𝐼𝑡𝑡

xo = 0,16 (𝛺 /km), 𝐼𝑐𝑝= 9.87 (A) (Cáp được đặt trong rãnh).(Bảng 4.57Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: 𝑐0 = 1000 đ

Chi phí tổn thất điện năng:

Cdây = 𝛥𝐴 𝐶𝛥= 384,8.1000=384800(đ)

Chi phí quy đổi của đường dây:

Zdây = (avh + atc).Vdây + Cdây (đ)

+ atc: Hệ số tiêu chuẩn, lấy thời gian hoàn vốn là 8 năm: 𝑎𝑡𝑐 = 1

𝑇𝑡𝑐 =1

8 =0,125

+ avh: Hệ số vận hành lấy avh = 0,1

+ Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)

Vdây = 𝑣0.2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài𝑣0= 256,8.106 (đ/km) )

⇒Vdây= 0,25.2.256,8.106= 128,4 (triệu đồng)

⇒ Zdây = (0,125 + 0,1).128,4.105 + 384800 = 3,27(triệu đồng)

b) Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối chính 18 m:

➢ Có 𝐼𝑡𝑡 = 𝑆𝑡𝑡

√3.𝑈 = 992,56

√3.0.38 = 1508,04 𝐴

➢ => Icp ≤ 1508,04 ∗ 1.4 = 2111,26(𝐴) do đó ta chọn cáp lõi nhôm cách điện PVC do CADIVI chế tạo có thông số sau:

 = + − = (0,124 + 4500.10-4)2.8760 = 2886,21 (h)

L: Chiều dài đường dây từ nguồn tới trạm biến áp, L =18(m)

∆A = 813,9

2 +568,120.42 .0,0778.0,018

2 .2886,21=12443,47kW Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: 𝑐0 = 1000 đ

Chi phí tổn thất điện năng:

Cdây = 𝛥𝐴 𝐶𝛥= 12443,46.1000=12,443.106 (đ)

Chi phí quy đổi của đường dây:

Zdây = (avh + atc).Vdây + Cdây (đ)

+ atc: Hệ số tiêu chuẩn, lấy thời gian hoàn vốn là 8 năm: 𝑎𝑡𝑐 = 1

𝑇𝑡𝑐 = 1

8=0,125

+ avh: Hệ số vận hành lấy avh = 0,1

+ Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)

Vdây = 𝑣0.2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài𝑣0= 526,4.106 (đ/km) )

Do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo có thông số sau: + Icp trong nhà = 36(A)

Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp

+ Tổn thất điện năng: 𝛥𝐴 = 𝑃2+𝑄2

𝑈𝑑𝑚2 𝑟0.𝐿

2 𝜏 (kWh)

4 max(0,124 T 10 ).8760

• Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: 𝑐0 = 1000 đ

Chi phí tổn thất điện năng:

Cdây = 𝛥𝐴 𝐶𝛥= 185,80.1000=185,800 (đ)

• Chi phí quy đổi của đường dây:

Zdây = (avh + atc).Vdây + Cdây (đ)

+ atc: Hệ số tiêu chuẩn, lấy thời gian hoàn vốn là 8 năm: 𝑎𝑡𝑐 = 1

𝑇𝑡𝑐 = 1

8=0,125

+ avh: Hệ số vận hành lấy avh = 0,1

+ Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)

Vdây = 𝑣0.2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài𝑣0= 68,06106 (đ/km) )

 Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp

+ Tổn thất điện năng: 𝛥𝐴 = 𝑃2+𝑄2

𝑈𝑑𝑚2 𝑟0.𝐿

2 𝜏 (kWh)

4 max(0,124 T 10 ).8760

• Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: 𝑐0 = 1000 đ

Chi phí tổn thất điện năng:

Cdây = 𝛥𝐴 𝐶𝛥= 47,072.1000=47072 (đ)

• Chi phí quy đổi của đường dây:

Zdây = (avh + atc).Vdây + Cdây (đ)

+ atc: Hệ số tiêu chuẩn, lấy thời gian hoàn vốn là 8 năm: 𝑎𝑡𝑐 = 1

𝑇𝑡𝑐 =1

8 =0,125

+ avh: Hệ số vận hành lấy avh = 0,1

+ Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)

Vdây = 𝑣0.2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài𝑣0= 248,8106 (đ/km) )

Từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 3:

• Phương án 2 Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện

như trong hình dưới đây.(tính toán tương tự phương án 1)

• Phương án 3 Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện

như trong hình dưới đây.( Tính toán tương tự phương án 1)

Sơ đồ đi dây từ tủ động lực đến các thiết bị:

Cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và làm mát chung cho cả 2 phương án

Dựa vào các kết quả tính toán ở trên, ta có bảng tổng kết các phương án như sau:

 Chọn phương án 1 cung cấp cho phân xưởng

CHƯƠNG 3:Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện 3.1: Yêu cầu chung

Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ sau:

• 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

3.2:Tính toán ngắn mạch

Vị trí ngắn

mạch

Mục đích

N0 Xác định, lựa chọn dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, sứ

cách điện cho máy biến áp N1 Xác định, lựa chọn các thiết bị đo lường

N2 Xác định, lựa chọn aptomat tủ phân phối

N3 Xác định, lựa chọn aptomat cho tủ động lực 1,2,3,4,cs&lm

❖ Sơ đồ các vị trí ngắn mạch trong mạch điện phân xưởng :

❖ Sơ đồ rút gọn các vị chí ngắn mạnh

❖ Phía cao áp

❖ Tính ngắn mạch tại đầu cực máy biến áp để chọn dao cắt phụ tải phía đầu nguồn, máy cắt, dao cách ly và chống sét van trong tủ hợp bộ phía cao áp

IN0 = 𝑈

√3𝑍 𝑁0= 22

√3.1,54 = 8,24 (kA) Giá trị dòng xung kích:

ixk0 = kxk.√2.IN0 = 1,8.√2.8,24= 20,98 (kA), với kxk = 1,8 với điện áp trên 1kV

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: