Bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện (2)

Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặthiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảmbảo.. Đối với việc thiết kế cung cấp

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HTCCĐ

Mã số sinh viên: 2019603454 Lớp : 20212EE6051005

Hà Nội, 2022

Trang 2

XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Dữ kiện:

Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 200mĐiện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là ρđ = 100Ωm

Bảng dữ liệu thông số( đã cộng số liệu cá nhân theo mã SV)

Thiết bị trên sơ đồ

Hệ số ksd

9

10

2

29930000

311

2235

363721

18

38

32

3339

4140

42

4445

23

14156

16

7

2425

26

31

Trang 4

1.3 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát 8

1.4 Phụ tải tính toán nhóm động lực 9

1.5 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng 15

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 17

2.1 Cơ sở lý thuyết 17

2.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng 17

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ 31

3.2 Chọn dây dẫn mạng động lực 31

3.3 Tính toán ngắn mạch 36

3.4 Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường 38

3.4.1 Chọn thiết bị cho tủ hạ thế tổng 38

3.4.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực 42

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG CHỐNG SÉT NỐI ĐẤT 47 4.1 Cơ sở lý thuyết 47

4.2 Tính toán nối đất 47

4.3 Tính toán chống sét 49

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHỌN TỰ BÙ 51

5.2 Xác định dung lượng bù cần thiết 51

5.3 Điều khiển dung lượng bù 52

Trang 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số kĩ thuật của quạt hút công nghiệp 8

Bảng 1.2 Số liệu các thiết bị nhóm 1 9

Bảng 1.6 Số liệu tính toán cụ thể từng nhóm 14

Bảng 2.1 Các thông số của dây dẫn 22

Bảng 2.2 Các thông số về kinh tế và kĩ thuật đường dây 22

Bảng 2.3 Các thông số của các đoạn dây 29

Bảng 3.1 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL1 dến các thiết bị động lực nhóm 1 .32

Bảng 3.2 Tổn hao điện áp và điện năng nhóm 1 33

Bảng 3.3 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL2 đến các thiết bị nhóm động lực 2 .33

Bảng 3.9 Bảng kết quả chọn aptomat cho các tủ động lực 39

Bảng 3.10 Bảng điều kiện chọn máy biến dòng 41

Bảng 3.11 Kết quả chọn aptomat tổng cho các nhóm động cơ 43

Bảng 3.12 Kết quả chọ aptomat cho từng thiết bị của nhóm 1 43

Bảng 3.13 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 2 44

Bảng 5.1 Số liệu của các tủ 52

Trang 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 3

Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng bố trí 1 18

Hình 2.2 Sơ đồ mặt bằng bố trí 2 23

Hình 3.1 Các vị trí tính ngắn mạch và sơ đồ thay thế 37

Hình 3.2 Chân sứ đỡ 41

Hình 4.1 Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của hệ thống nối đất 49

Trang 7

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ XƯỞNG

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cungcấp điện Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện về saucủa người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặthiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảmbảo

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu , hệ

số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơkhí , vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc công suất

và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu đểtổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung chính của phưong pháp như sau :

- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm đó sẽ được cung cấpđiện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung Các thiết bị trong nhómnên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng, có chế độ làm việc và công suấttương tự nhau

Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của mỗi nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

Đi vào tính toán cụ thể

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suấtchiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = po.F

Trang 8

 Trong đó: po: suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích(W/m2)

F: Diện tích được chiếu sáng (m2) Trong phân xưởng SCTB hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt Tra PL 1.7 TL1

ta tìm được po = 0.014 KW/m2

Diện tích nhà xưởng: F=A.B=36.24=864 (m2)

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Pcs = po.F = 0.014.864= 12,1(KW)

Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 1)

 Phụ tải làm mát bằng điều hòa

Với đặc tính không gian rộng lớn, máy móc và thiết bị nhiều của nhà xưởng, nhàmáy do vậy mà nhà xưởng cần một hệ thống điều hòa không khí mạnh mẽ với côngsuất lạnh, lưu lượng gió lớn và hoạt động ổn định Bên cạnh đó, việc lắp đặt cần tiếtkiệm không gian và phải linh hoạt, vì vậy điều hòa cho nhà xưởng là một trong nhữngthiết làm mát tại các phân xưởng, nhà máy phổ biến nhất hiện nay

Ta có 1m3=200 BTU

Thể tích nhà xưởng: V =4320 m3

Vậy diện tích phân bố công suất lạnh = 4320.200 = 864000 BTU

Ta sử dụng 5 cái ĐIỀU HÒA 1 CHIỀU PANASONIC KC18QKH-8 - 18000BTU

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m3) V a.b.H

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)

H (m)– chiều cao của phân xưởng;

Suy ra : Q6.24.36.5 25,920.10 3m h3/ 

Chọn quạt hút công nghiệp có q = 2600 / h, với số lượng là 10 quạt

Bảng 1.1 Thông số kĩ thuật của quạt hút công nghiệp

Trang 9

Hệ số nhu cầu của quạt hút là:

795 , 0 10

7 , 0 1 7 , 0

sd

qh nc

.Trong đó : n là tổng số thiết bị trong nhóm

Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng-làm mát:

kW W

P k

709 , 1

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làmviệc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

- Căn cứ vào các thiết bị và diện tích mặt bằng phân xưởng ,ta chia các thiêt bịđộng lực ra thành 4 nhóm và tính toán cho từng nhóm như sau:

Quá trình tính toán cho nhóm 1

Nhóm 1 gồm 9 thiết bị động lực như bảng sau :

Bảng 1.2 Số liệu các thiết bị nhóm 1

Số hiệu trên sơ

Công suất đặtP,KW

Trang 10

i i

P k k

2 1

87, 4

4, 41736,3

i i hd

i i

P n

tb

i

P P

1

61, 79

103,85Cos 0,595

đl đl

Trang 11

i sdi sd

i

P k k

2 1

90,5

4,11998,37

i hd

i

P n

Trang 12

65,613

95,09Cos 0,69

đl đl

- Quá trình tính toán cho nhóm 3 :

Nhóm 3 gồm 10 thiết bị động lực như sau :

Công suất đặtP,kW

i sdi sd

i

P k k

2 1

Trang 13

i

P P

3

78,73

102, 25Cos 0,77

đl đl

- Quá trình tính toán cho nhóm 4:

Nhóm 4 gồm 13 thiết bị động lực như sau:

Công suất đặtP,kW

Trang 14

P k k

2 1

3,889

118, 23592,1

i

hd

i

P n

4

85,104

127,02Cos 0,67

đl đl

Trang 15

- Hệ số sử dụng tổng hợp :

4

1 4 1

0, 467

136,0582

291, 237

đlj sd j sd

đlj

P k k

cos

291, 237

đlj tbj tbđl

đlj

P P

ttđl ttđl

tbđl

P S

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

ttpxđt tt đl cs lm

P k P P P      kW Với kdt=1

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

lm cs đl tt

tblm tlm

tbcs cs

đl tb đl

tt

i

i i

P P P

P P

Trang 17

Tài liệu tham khảo

 Giáo trình cung cấp điện – Trần Quang Khánh

 Giáo trình cung cấp điện – Ngô Hồng Quang

 Giáo trình thiết kế cung cấp điện – Vũ Văn Tẩm

Trang 18

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

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

- 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 điềuchỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

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

Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tảiđược bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trongnhà Vì vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng, khoảng cách từ trạm tới phân xưởng

Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các các mạchriêng Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần

Trang 19

 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu

1) Phương án 1

Hình 2.2 Sơ đồ mặt bằng bố trí 1

 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L=200 m, tới tủ hạ thế tổng

(THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín.

Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :

đm

S I

U

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2)

(tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Trang 20

Vậy tiết diện dây cáp là :

(LN-0 là chiều dài từ trạm tới THT)

Tổn thất điện năng: AN-0 = 2 0 0

2



N đm

px tt

L r U

Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Dòng điện chạy trên đường dây:

 

1 1

Trang 21

Tổn thất điện năng: A0-1 = 2 1 0 1.

2 1



L r U

S

o đm

đl tt



L r U

S

o đm

đl tt

Trang 22

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).



L r U

S

o đm

đl tt

 

4 4



L r U

S

o đl tt

[kWh]

Trang 23

Các thông số về kỹ thuật và kinh tế :

Bảng 2.8 Các thông số về kinh tế và kĩ thuật đường dây

Trang 24

2) Phương án 2

Tủ chiếu sang, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các mạch riêng Các tủ

động lực thì tủ ĐL3 và ĐL4 sẽ được cấp điện thông qua tủ ĐL1và ĐL2 THT vẫnkhông thay đổi so với phương án 1

Hình 2.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí 2

 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L=200 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là

cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín

Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :

I lv max  ttpx  

479,91A

Trang 25

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).

(LN-0 là chiều dài từ trạm tới THT)

Tổn thất điện năng: AN-0 = 2 0 0

2



N đm

px tt

L r U

) 1 (

i

i i

i là hệ số chiết khấu Đề bài cho i12%

h

T là tuổi thọ trung bình của dây cáp đồng lấy bằng 25 năm

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 5%( tra bảng 3.1 SGT )

Do đó hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :

Trang 26

S0-1 = Sttđl1 + Sttđl3 = 103,85+ 102,25 = 206,1 (kVA)

P0-1 = Pttđl1 + Pttđl3 = 61,79 + 78,73 = 140,52 (kW)

Q0-1 = Qttddl1 +Qttđl3 = 83,47 + 65,24 = 148,71 (kVAR) Chọn LD-1 = 36 m

 

0 1 1

 2

313,14

116 2,7

) 1 (

i

i i

h

p = atc + kkh = 0,127 + 0,05 =0,177

Tra bảng 3.2, ta có a = 63,58.106 đ/km , b = 0,83.106 đ/(mm2 km)

Vốn đẩu tư cho đoạn dây:

V = (a + b.F ).L = (63,58 + 0,83.150).106.36.10-3 = 6,771.106 [đ]

Trang 27

Chi phí quy đổi:

 

0 2 2

) 1 (

i

i i

h

p = atc + kkh = 0,127 + 0,05 =0,177

Trang 28

Tra bảng 3.2, ta có a = 63,58.106 đ/km , b = 0,83.106 đ/(mm2 km).

V0-2 = (a + b.F0-1).L0-1 = (63,58 + 0,83.120).106.12.10-3 = 1,958.106 [đ]Chi phí quy đổi:



L r U

S

đm

đl tt

) 1 (

h

Trang 29

p = atc + kkh = 0,127 + 0,05 =0,177.

Tra bảng 3.2, ta có a = 63,58.106 đ/km , b = 0,83.106 đ/(mm2 km)

V1-3 = (a + b.F0-3).L0-3 = (63,58 + 0,83.50).106.18.10-3 = 1,891.106 [đ]Chi phí quy đổi:



L r U

S

đm

đl tt

) 1 (

i

i i

h

Trang 30

Kết quả tính toán của phương án 2 được tổng kết trong bảng sau :

Bảng 2.9 Các thông số của các đoạn dây

Trang 31

Tài liệu tham khảo

 Giáo trình cung cấp điện – Trần Quang Khánh

 Giáo trình cung cấp điện – Ngô Hồng Quang

 Giáo trình thiết kế cung cấp điện – Vũ Văn Tẩm

Trang 32

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ

TRONG SƠ ĐỒ

Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải được lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn,đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của mạng Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hưởngđến việc chọn tiết diện dây là: - Phát nóng do dòng điện làm việc lâu dài (dài hạn) -Phát nóng do dòng ngắn mạch (ngắn hạn) - Tổn thất điện áp trong dây dẫn và cáptrong trạng thái làm việc bình thường và sự cố - Độ bền cơ học của dây dẫn và antoàn - Vầng quang điện Với 5 điều kiện trên ta xác định được 5 tiết diện, tiết diện dâydẫn nào bé nhất trong chúng sẽ là tiết diện cần lựa chọn thoả mãn điều kiện kỹ thuật.Tuy nhiên có những điều kiện kỹ thuật thuộc phạm vi an toàn do đó dây dẫn sau khi đãđược lựa chọn theo các điều kiện khác vẫn cần phải chú ý đến điều kiện riêng của từngloại dây dẫn, vị trí và môi trường nơi sử dụng để có thể lựa chọn được đơn giản vàchính xác hơn

Ví dụ:

+ Yếu tố vầng quang điện và độ bền cơ học chỉ được chú ý khi chọn tiết diện dâydẫn trên không

+ Điều kiện phát nóng do dòng ngắn mạch chỉ được chú ý khi chọn cáp

+ Để đảm bảo độ bền cơ học người ta qui định tiết diện dây tối thiểu cho từng loạidây ứng với cấp đường dây (vật liệu làm dây, loại hộ dùng điện, địa hình mà dây điqua…)

+ Yếu tố vầng quang điện chỉ được đề cập tới khi điện áp đường dây từ 110 kV trởlên Để ngăn ngừa hoặc làm giảm tổn thất vầng quang điện người ta cũng qui địnhđường kính dây dẫn tối thiểu ứng với cấp điện áp khác nhau

+ Ngoài yếu tố kỹ thuật và an toàn tiết diện dây dẫn còn được lựa chọn theo cácđiều kiện kinh tế để sao cho hàm chi phí tính toán Ztt là nhỏ nhất

Trang 33

 

34 34

80,68

29,88 2,7



L r U

Bảng 3.10 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL1 dến các thiết bị động lực nhóm 1

Trang 34

Bảng 3.11 Tổn hao điện áp và điện năng nhóm 1

Tính toán cho các thiết bị động lực khác được nối từ TĐL2 ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.12 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL2 đến các thiết bị nhóm động lực 2

Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm2 Icp,A r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)

Trang 35

Trang 36

Trang 37

vệ và kiểm tra ổn định nhiệt của dây giúp cho làm việc an toàn , bảo vệ tính mạng conngười và tài sản

Các điểm cần tính ngắn mạch là :

N1 : Tủ phân phối hạ áp để kiểm tra aptômat tổng

N2 : 1 tủ phân phối đại diện gần nhất, có cáp lớn nhất là tủ 4 để kiểm tra

N3 : 1 động cơ đại gần nhất của TĐL có dòng ngắn mạch lớn nhất là động cơ 6

Hình 3.4 Các vị trí tính ngắn mạch và sơ đồ thay thế

37

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Xưởng Sửa Chữa Cơ Khí
Tác giả	Chu Văn Sơn
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa Điện
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	601,46 KB