BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI Thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Tiểu Luận Pro123docz.netLời nói đầu Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên củachúng ta là xác định phụ tải điện, phụ tải này được gọi là phụ tải tính toán

Trang 1

Tiểu Luận Pro(123docz.net)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

====o0o====

BÁO CÁO

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI: Thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Giáo viên hướng dẫn: Ninh Văn Nam

Họ tên: Nguyễn Quốc Đạt

Mã Sv: 2018602437 Lớp Điện3-K13

Hà nội 2021

Trang 2

Mục Lục

Chương I: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3 6

Chương 2 : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY 12

5.1 Kiểm tra điều kiện sụt áp ∆𝑼 ở điều kiện làm việc bình thường 31

6.1 Tác dụng của việc nối đất và an toàn khi nối đất 34

6.3 Áp dụng tính toán thực tế với bài của chúng em 40

Trang 3

2.Nguồn điện(N) nguồn cung cấp: Điện áp định mức: Uđm = 10 kV

3 Phụ tải: Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng

Tên phân xưởng P dl (KW) Cosj Diện tích m2

Trang 4

4 Số liệu phân xưởng phân xưởng 3

Tờn thiết bị Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Máy 7 Máy 8

P dm (KW) 2,8 6,8 10,6 5,6 8,5 4,5 7,8 3,4 Cos j 0,76 0,65 0,65 0,68 0,62 0,79 0,68 0,62

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

3 Lựa chọn phương án tối ưu

4 Lựa chọn thiết bị điện của phương án tối ưu:

5 Xác định các tham số chế độ của mạng điện: ΔU, ΔP, ΔA, U2 …

6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha),

7 Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cosϕ2 = 0,95

Bản vẽ:

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ hai phương án – bảng chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật

3 Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ninh Văn Nam

Trang 5

Lời nói đầu

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên củachúng ta là xác định phụ tải điện, phụ tải này được gọi là phụ tải tính toán Ngườithiết kế phải biết phụ tải tính toán để chọn các loại thiết bị điện như: máy biến áp,dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ….để tính toán các tổn thất công suất, điện áp

để chọn các thiết bị bù…

Như vậy phụ tải tính toán là số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện, phụtải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các máy, chế độ vậnhành của chúng, quy trình công nghệ sản phẩm, trình độ vận hành của côngnhân…Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ quan trọng, bởi

vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổithọ các thiết bị điện, có khi dẫn tới cháy nổ rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toánđược xác định lớn hơn phụ tải thực tế thì các thiết bị điện được chọn quá lớn so vớiyêu cầu do đó gây lãng phí

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước đến nay đã có nhiều công trìnhnghiên cứu và có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán Song vì phụ tảiđiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa

có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơngiản, tính toán thuận lợi thường có kết quả không được chính xác Ngược lại, nếunâng cao được độ chính xác, lại thì phương pháp tính phức tạp Vì vậy, tuỳ theogiai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương án tính cho thích hợp.Sau đây em sẽ trình bày một số phương án xác định phụ tải tính toán thường dùngnhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện

Trang 6

Chương I: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3

1.1 Yêu cầu và mục đích

Phân xưởng 3: S= 30x60 (m2)

Chọn độ rọi Eyc = 500Lx

Ta giả sử thông số cần thiết:

Phân xưởng 3 có chiều cao trần là H=7m

Hệ số phản xạ là:

Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được 1 phân bố chiếu sáng hợp lý đảm bảo cácchi tiết kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẩm mĩ trong khônggian thiết kế

Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:

- Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiếu sángquốc tế đưa ra 1 không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toàn và thựcnghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn bảng tra

- Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số lượng bộ đèn Đưa

ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùng vớilưới bố trí đèn Thường bố trí đèn hình chữ nhật với chiều cao đèn đã ấn định, bướcnày thực hiện nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếptục tính toán Ở đây yếu tố thẩm mĩ cũnng được cân nhắc trong thiết kế chiếu sáng

- Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm đượccác độ rọi trên trần tường mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn Sau đódùng các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn đã đặt ra về yêucầu tiện nghi ánh sáng

Trang 7

Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào các yếu tố:

- Phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff

- Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu và chất lượng ánh sáng cho

công việc diễn ra trong phòng

- Tính kinh tế: hiệu suất phát quang

Dùng đèn Metal halide có : = 27000 Lm B4: Sơ bộ bố trí đèn

+ Bố trí các đèn:

-Tổ chức lưới hình chữ nhật trên trần

-Giá trị m,n,p sẽ quyết định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng

+ Số bộ đèn tối thiểu cho 1 không gian Nmin

Trang 8

=2,85 m

Để đảm bảo độ rọi đều trên mặt phẳng làm việc đối vs loại đèn C:

𝑛 𝑚𝑎𝑥 = 1,3 => nmax=1,3 h = 1,3 5,65 = 7,3 m

ℎ

Trang 9

Số bộ tối thiểu theo cạnh a:

= 125,6 =>> chọn 128 bộ đèn

- Vì kích thước phân xưởng là hình chữ nhật 60x30 mà có 16x8 bộ đèn.Nên

ta lấy theo phương a là 16 bộ và theo phương b là 8 bộ

Gọi n là khoảng cách giữa 2 bộ đèn theo chiều rộng

q là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường chiều rộng

m là khoảng cách giũa 2 bộ đèn theo chiều dài

p là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường chiều dài

Trang 10

Tiểu Luận Pro(123docz.net)n.8+n =30 => chọn n=3,2 m => q=2,2 m

16m+2p=60

Giả sử : m=2p =>16m+m=60 =>m=3,5 m => p=2m

Trang 11

1.3 Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu

sáng Vậy n.8 +2.q = 30

Giả sử : n=2p ta có :

Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng ta đặt một tủ chiếusáng cho phân xưởng gồm một áp tô mát tổng 3 pha 4 cực và 8 áp tô mát nhánhmột pha 2 cực , mỗi áp cấp cho một dãy 16 bộ bóng đèn

❖ Chọn áp tô mát tổng :

Aptomat tổng được chọn theo 2 điều kiện :

Điện áp định mức

Trang 12

❖ Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng

Cáp được chọn theo chiều điều kiện phát nóng cho phép :

Khc.Icp≥ Ilvmax = 48,6 A

Trong đó:

Icp là dòng điện cho phép với từng loại dây

Khc Hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 1

Chọn cáp 4D2,5 cách điện PVC của LÉN có Icp = 41(A)

Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptomat:

Trang 13

Tiểu Luận Pro(123docz.net)IdmA=16(A) ; Udm =440(A);I cắt N = 20(kA).

❖ Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đén bóng đèn :

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép :

Trang 14

Khc.Icp>=Ilv max = 10,5(A)

Chọn loại cáp đòng 2 lõi tiết diện 2.1,5(mm2) có Icp = 26(A) do LENS chế tạo

Trang 15

Chương 2 : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

2.1 Khái quát chung

Phụ tải tính toán là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi , tương đương với tải thực tế

về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác , phụ tảitính toán cũng đốt nóng các thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực

tế gây ra , vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo được an toàncho các thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn hoặc kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như sau : máy biến áp ,dây dẫn , các thiết bị đóng cắt, bảo vệ

Tính toán tổn thất công suất ,tổn thất điện năng , tổn thất điện áp, lựa chọn dunglượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuốc vào nhiều yếu tố:công suất ,số lượng,chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thứcvận hành hệ thống vì vậy xác định phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khănnhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tảithực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khi dẫn tới sự cố cháy nổ, rấtnguy hiểm.Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiêncứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải tính phụ tảiđiện phụ thuộc nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đén nay vẫn chưa cóphương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giảnthuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao tính chínhxác

,kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương tính lại phức tạp

Trang 16

Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kệ hệthống cung cấp điện:

-Phương pháp theo hệ số yêu cầu

-Phương pháp tính theo công suất trung bình

-Phương pháp tính theo công suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm-Phương pháp tính theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuấtTrong thực tế thì tùy theo quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình thì theo giaiđoạn thiết kế hay kĩ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thíchhợp

2.2 Phụ tải phân xưởng 3

Tờn thiết bị Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Máy 7 Máy 8

Trang 17

2.3 Tính toán phụ tải của toàn nhà máy

* Công suất chiếu sáng: lấy P0=15W/m2(dùng đèn sợi đốt)

Trang 18

Trang 19

=32,1= 41,1 (kVA)0,78

=41,85= 53,65 (kVA)0,78

⇨ Qtt = 300,18 (KVAR)

Trang 20

Trang 21

Chương 3: SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

3.1 Nhánh và dạng kín

Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau

- Sơ đồ hình tia thì tổng chiều dài đừng dây lớn, các phụ tải vận hành độc lậpnhau nên khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì chỉ phụ tải ở đó bị mấtđiện còn các phụ tải còn lại dùng bình thường Sơ đồ tia dùng nhiều dây nên bịphân phối cũng nhiều

- Sơ đồ phân nhánh thì tổng chiều dài đường dây ngắn hơn hình tia, tiết diệnđường dây trục chính thường lớn, các phụ tải vận hành phụ thuộc vào nhau vì khixảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện

- Sơ đồ dạng kín có các đừng dây nối liền với các phụ tải vận hành kín, khixảy ra sự cố ở bất kì đoạn đường nào thì không đường dây nào mất điện nhưng tiếtdiện đoạn đường dây đầu nguồn thường lớn vì khi xảy ra sự cố một đoạn đườngdây gần nguồn thì các đoạn khác phải chịu toàn bộ phụ tải

Trang 22

3.2 Các phương án đi dây

Đây là các sơ đồ có thể áp dụng

Phương án 1

Phương án 2

Trang 23

Phương án 3

Phương án 4

Trang 24

Phương án 5

Trang 25

Chọn 2 trong 5 phương án trên

Cách 1: sơ đồ hình tia

Trang 26

Tiểu Luận Pro(123docz.net)Cách 2: sơ đồ phân nhánh

Trang 27

Nhận xét

Dựa vào khoảng cách trong nhà máy, các yêu cầu các yêu cầu về cung cấp điệncho các phụ tải trong nhà máy thì ta chọn phương án đi dây thứ 1 Vừa đảm bảokinh tế vì các xưởng hoạt động độc lập, mặt khác để tránh trừng hợp quá tải trêncác đường dây

Chương 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

4.1 Khái quát chung

Trong điều kiện vận hành các khí cụ, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác

Chế độ ngắt mạch: các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn thiết bị cóxét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Riêng đối với máy cắt điện cònphải chọn thêm khả năng cắt của nó

Trang 28

mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số lượng trạm biến áptrong xí nghiệp

* Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều

chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

4.1.2 Chọn số lượng, dung lượng MBA:

Với giả thiết ta đặt ra là nhà máy có 73% phụ tải loại I, II nên ta có thể chọn các

phương án cấp điện là: Trạm có 2 MBA làm việc song song.

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

𝑆đ𝑚{

≥𝑆 𝑡𝑡

2

𝑆đ𝑚

⬄{

≥442,18= 211,1(𝐾𝑉𝐴)2

Trang 29

Tra bảng phụ lục 6.2.Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dấy do VN sản xuất ta chọn

được:

Trang 30

Loại ∆𝑷𝟎 ∆𝑷𝒏 Hiệu suất 𝑼𝒏% 𝑰𝟎 %

-Do nhu cầu đảm bảo không được mất điện trong thời gian dài do đó ta phải sửdụng hệ thống ATS kết hợp với nguồn dự phòng Hệ thống ATS sẽ kiểm tín hiệuđiện áp và tự động cho khởi động và đóng nguồn điện dự phòng khi nguồn điệnchính bị sự cố

Với giả thiết ta đặt ra là nhà máy có 73% phụ tải loại I, II => Khi nguồn điệnchính bị sự cố ta vẫn phải duy trì cấp điện cho 1 lượng phụ tải có công suất là:

Ssc = 73%.Sđm = 73%.442,18= 322,8(VAR)

=>Chọn máy phát điện dự phòng là máy DENYO xuất xứ Nhật Bản

Thông số của máy:

Trang 31

4.2 Chọn tiết diện dây dẫn

● Căn cứ vào vị trí các phân xưởng và trạm biến áp trên mặt bằng ta sẽ có 2phương án đi dây:

+ Phương án 1: Các phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ tủ phân phối (TPP) + Phương án 2: Các phân xưởng ở xa TPP được cấp điện từ những phân xưởng ởgần TPP hơn

● Trong đồ án này chúng em chọn phương án 1 để tính toán bởi:

+ Các phân xưởng được cấp điện trực tiếp nên khi 1 phân xưởng bị sự cố cũngkhông ảnh hưởng đến các phân xưởng khác

+ Sơ đồ cung cấp điện đơn giản, dễ dàng cho việc thi công

4.2.1Chọn cáp từ Tủ Phân Phối tới các phân xưởng:

Chọn cáp dưới đất cho hợp mỹ quan

Chọn: K= 1 Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là25 0C

K2=1 (Số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) ( theo bảng 10 sách Lưới điện và hệthống điện)

Ta chọn dây dẫn theo dòng cho phép I

Trang 32

ttphanxxuongX dphanxxuongX

Trang 33

P

d ( kW )

cosφ Ilv( A) Icp( A) Dường

kính(mm)AC-

≥ 𝐼𝑙𝑣

Ta chọn cáp 3 pha 3 lõi gồm 3 sợi cáp, cáp ruột đồng cách điện PVC do LENS

chế tạo loại 3G300 có tiết diện dây là F=300mm2

I = 3.621 =1863(A)>1579,05(A)

R =0, 0601= 0, 02Ω / Km

Trang 34

a Chọn máy cắt phụ tải:

- Máy cắt điện là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp cao để đóng, cắt dòngđiện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch

Trang 35

- Máy cắt phụ tải là thiết bị đóng cắt đơn giản và rẻ tiền hơn máy cắt Nó gồm

bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu chì, trong đó cầu chì đóng vai trò cắtdòng ngắn mạch

Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

STT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm

Trang 36

b Chọn Attomat cho các phân xưởng:

- Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch

Trang 37

- Aptomat ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn tin cậy antoàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và có khả năng tự động hóa cao Vì vậyaptomat mặc dù có giá đắt hơn cầu chì nhưng ngày càng được sử dụng rộngrãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt

- Aptomat được chế tạo với điện áp khác nhau: 400V; 500V; 600V Người tacũng chế tạo aptomat 1 pha, 2 pha, 3 pha với số lượng các cực khác nhau

- Cách chọn Aptomat cho tải như sau:

Vì không biết rõ số lượng

máy trong một phân

xưởng nên ta coi

Trang 38

Tiểu Luận Pro(123docz.net)Chọn Aptomat có I dm= 110 (A)

+ Đối với phân xưởng 3:P tt= 73,08kW

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí
Tác giả	Nguyễn Quốc Đạt
Người hướng dẫn	Ninh Văn Nam
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	báo cáo
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	1,21 MB