ĐỒ ÁN MÔN HỌC:CUNG CẤP ĐIỆN docx

I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ1.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy 2.Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 3.Lựa chọn thiết bị điệnmáy biến áp,tiết diện dây dẫn,thiết bị phân phối,thiết bịbảo vệ

LỚP: ĐIỆN 7 KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

**********

- Trong thời đại hiện ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật cộng với nên công nghiệp của nước ta đang trên đà phát triển cao Để theo kịp với nên công nghiệp hiện đại của thế giới thì chúng ta phải học

hỏi ,nghiên cứu và tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của các nước tiêntiến trên thế giới.Muốn đạt được những thành tựu đó chúng ta phải trang bị cho mình một vốn kiến thức lớn bằng cách cố gắn học và tìm hiểu thêm một số kiến thức mới.Cung cấp điện là một môn học quan trọng,nó cung cấp cho chúng

ta những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện

- Cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng, tòa nhà… là hết sức quan trọng Nó đảm bảo cho quá trình vận hành của nhà máy, phân xưởng,

xí nghiệp, tòa nhà… được an toàn, liên tục và đảm bảo tính kỹ thuật cao

- Qua việc học môn cung cấp điện và làm bài tập lớn cung cấp điện theo nhóm đã giúp chúng em có cơ hội tổng hợp lại các kiến thức đã học và học hỏi thêm một số kiến thức mới Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế sẽ có nhiều thiếusót.Vì vậy chúng em rất mong giáo viên hướng dẫn và giáo viên phản biện đóng

I.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 thiết bị điện(máy biến áp,tiết diện dây dẫn,thiết bị phân phối,thiết bịbảo vệ,đo lường… )

4.Xác định các tham số chế độ của mạng điện:∆U, ∆P, ∆A

5.Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên đệm(với đấtcát pha)

6.Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số lên giá trị cosⱷ2

7.Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng

8.Dự toán công trình điện

II.BẢN VẼ

1.Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2.Sơ đồ chiếu sang phân xưởng

3.Sơ đồ 2 phương án,bảng chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật

4.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Nhà máy NGUYỄN VĂN HẢI bao gồm 12 phân xưởng, với các số liệu

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương vớiphụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cáchđiện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độtương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tínhtoán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: 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 dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự

cố, cháy nổ … Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất … Cùng vì vậy đã có nhiều công trình nghiêncứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại Trong thực tế tuỳ theo đặc điểm và quy mô của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp thích hợp

thống (máy biến áp, đường dây…), tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất.

Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằngnhiệt độ lớn nhất do phụ tải gây ra

Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm:

+ Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp dưới 1000Vtrở lên

+ Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp

+ Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

+ Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

2.1 phụ tải tính toán của phân xưởng N

► xác định hệ số nhu cầu theo biểu thức;

Knc=

sd sd

hq

1 k k

2.1.3 xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng N

► Tổng công suất tác dụng của phân xưởng

S=

N N

Tương tự như trên ta tính được phụ tải tính toán của các phân xưởng

Bảng 1.2 kết quả tính toán phụ tải của các phân xưởng.

tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau :

bảng 1.4 bán kính tỉ lệ của biếu đồ phụ tải

3,3 5

4,1 8

4,6 8

4,2 3

► Vòng tròn phụ tải

α csi :góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong phân xưởng

Pcs:phụ tải chiếu sáng của phân xưởng thứ i

Ptti:phụ tải tác dụng tính toán của phân xưởng thứ i

i sd i i

S k S

O

VÂ

H

A

ĂTBA

Ơ

CHƯƠNG 3.XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

3.1 Xác định tâm phụ tải của nhà máy

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị

cực tiểu, nghĩa là ∑P i l i

 mintrong đó: Pi và li - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Tâm phụ tải điện được xác định theo công thức sau:

x0, y0, z0 - toạ độ của tâm phụ tải điện;

xi, yi, zi - toạ độ phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn;

Si - công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trítốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằmmục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ toạ độ XOY Vậy tâm phụ tảicủa nhà máy M(x0,y0) được xác định theo công thức:

trong đó:

x0, y0 - toạ độ tâm phụ tải điện của nhà máy;

xi, yi - toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i

Thay số vào ta được ;

Vậy tọa độ của trạm biến áp là 0(97,6 ;87,3)

3.2 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp

Chiều dài đường dây được xác định theo biểu thức

Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định

Đối với đường dây cao áp tiết diện không nhỏ hơn 35mm2 do đó ta chọndây dẫn AC-35 nối từ nguồn vào trạm biến áp

3.3 sơ đồ nối dây từ trạm biến áp tới các phân xưởng

3.3.1 sơ bộ vạch các tuyến dây

Để đảm bảo độ an toàn và thẩm mĩ trong xí nghiệp các tuyến dây

sẽ được xây dựng bằng đường cáp.có thể sử dụng 3 phương án nối dây như sau;

Phương án 1: từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân

xưởng theo đường thẳng,các tủ phân phối sẽ được đặt ngay tại các đầu xưởng để cung cápđiện cho các thiết bị trong xưởng phương pháp này

có tổng chiều dài hình học nhỏ nhất, nhưng không thuận tiện cho việc thi công ,vận hành và phát triển mạng điện ,nên không có tính khả thi ,vì vạy

ta loại bỏ ngay phương án này

Ă

Y

Â

OÊ

Ơ

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Hình 1.2 sơ đồ nối điện phương án 1

Phương án 2: cũng kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp đến các phân

xưởng, nhương theo đường bẻ góc , các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các đường và nhà xưởng ,như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây

dựng ,vận hành và phát triến mạng điện,tuy nhiên chiều dài của các tuyếndây sẽ tăng hơ so với phương án 1

Ơ

20

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Hình 1.3 sơ đồ nối điện phương án 2

Phương án 3:từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính , các phân xưởng ở gần đương trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục

này qua các tủ phân phối trung gian Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định , nên trong phương án này ta chỉ càn đật 2 tủ phân phối tại điểm

1 và điểm 2 tủ phân phối 1 cung cấp cho 4 phân xưởng ; N,V,H,G còn

tủ 2 cấp điện cho 3 phân xưởng A ,E,Ơ các phân xưởng còn lại lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp nhưng vẫn đi dây bẻ góc theo đường trục

Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyến dây và tổng chiều dàidây dẫn ,nhương tiết diện dây dẫn của các đường trục sẽ lớn hơn như vậychúng ta chỉ tính toán so sánh 2 phương án 2 và 3

N

HG

V

Hình 1.4 sơ đồ nối điện phương án 3

3.3.2 sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn

khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây dẫn theo huwownh pháp đơn giản nhất theo dòng điện đốt nóng cho phép, nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưu thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo hao tổn điện áp cho phép, vì đối vối mạnh điện hà áp,chất lượng điện phải được đặt lên hành đầu ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép, lấy giá trị tổn hao điện áp cho phép là Ucp = 5% (đối với cấp điện áp 380v, Ucp = 19%) dự định sẽ đật cáp trong các rãnh, xây dựng cáp ngầm dưới đất, do vậy có thể sơ bộ chọn giá trị điện trở kháng

VU

1

Tính toán tương tự ta có bảng sau

Bảng 1.5 kết quả tính tiết diện dây dẫn theo phương án 2

19,5

8

0,0 6

31,6

8 3 7 0O 163,2 179,6 61,7 1,85 59,8

5

3

0,0 7

40,6

3

0,0 7

29,8

3

0,0 7

54,3

3

0,0 7

70,2

3

0,0 7

113, 8

18,4

Tính toán kinh tế cho phương án 2:

Phương án 2 được tính theo chi phí quy đổi

Z= PV + C = PV +ΔUA.CΔU

Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn là 4 năm Hệ số khấu hao

đường cáp la 6%, tức kkh là 0,06 khi đó p=1/8+0,06=0,185; giá thành tổn thất

cΔU=1000 đồng/kwh

Tổn thất điện năng trên đoạn dây được xác định theo biểu thức

ΔA=ΔP.τ = A=ΔP.τ = ΔA=ΔP.τ = P.τ =ΔP.τ =

2 2 2

ΔA=ΔP.τ = A 0-N =ΔP.τ =

6 2

.0, 28.97,7.10 1225 0,38





=21627,4 KWh

C0-N= ΔA=ΔP.τ = A 0-N C ΔA=ΔP.τ = =ΔP.τ = 21627,4.1000=21,6.10 6 đVốn đầu tư của đường cáp, suất vốn đầu tư v0 tra bảng ta có

V0=131,76 => V0-n= V0.l=131,76 97,7.103=12.8.106 đChi phí quy đổi

Z0-N=(0,185 12.8 21,6).10 6=23,9.106 đ

Tính toán tương tự ta có bảng sau

Bảng 1.6 kết quả tính toán phương án

4 2 0Ơ 122,8 127,5 116 25 70,2

162, 9

► Hao tổn công suất trên đương dây

Hao tổn công suất tác dụng trên đoạn dây 0-N đươc xác định theo biểu

thức

ΔA=ΔP.τ = p 0-N =ΔP.τ =

2 2 2

.0, 28.97, 7.10 0,38





=17,6 KWHao tổn công suất phản kháng trên đoạn dây 0-N đươc xác định theo

biểu thức

ΔA=ΔP.τ = Q

0-N =ΔP.τ =

2 2 2

.0,06.97,7.10 0,38





=3.1 KVArTính toán tương tự cho các đoạn dây khác,ta có bảng sau

n ΔUp ΔUQ ΔUS

3.4 Chọn các phương án cung cấp điện cho nhà máy

3.4.1 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng

Có 3 phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:

3.4.1.1 Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu

Đưa đưòng dây trung áp từ trạm biến áp khu vực vào sâu trong nhà máyđến tận các trạm biến áp phân xưỏng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư xâydựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, sơ đồ nối dây đơngiản, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Tuy nhiênnhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sửdụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao Nó chỉ phùhợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không xét đếnphương án này

3.4.1.2 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG)

cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tưcho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hànhthuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện

a Phưong án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT)

Nguồn từ hệ thống cung cấp điện cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, Nguồn từ hệ thống cung cấp điện cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT vận hành mạng điện cao áp của nhà máy

sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được giatăng Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồnkhông cao, nhỏ hơn 22 kV, công suất các phân xưởng tương đối lớn

3.5 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng

Các TBA được lựa chọn theo các nguyên tắc sau:

3.5.1 Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuậntiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn vàkinh tế

3.5.2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọncăn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt;chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ làkinh tế và thuận lợi cho việc vận hành song độ tin cậy cung cấp điện không cao.Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 MBA, hộ loại III có thể chỉđặt 1 MBA

3.5.3 Dung lượng của MBA trong nhà máy nên đồng nhất (ít chủng loại)

để giảm số lượng và dung lượng MBA dự phòng trong kho

Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA ( trong trạm có nhiều hơn một MBA):

(n-1) khc kqt SđmB ≥ Sttsc

trong đó:

n - số máy biến áp có trong TBA ;

khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến

áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ, khc = 1 ;

kqt - hệ số quá tải sự cố kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện phụ tải MBA trước sự cố không vượt quá 0,93 Sđm , MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h ;

Sttsc - công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một

số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy

có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên

Sttsc = 0,7Stt

► Chọn công suất và xố lượng máy biến áp

Từ kết quả tính toán hao tổn công suất ΔUs=ΔUp +ΔUQ trong bảng 1.7 ta có tổng công suất tính toán có kể đến hao tổn công suất trên đường dây

S∑=SXN+ΔUS=1578+335,9+j( 1254+19,29)=1913,9+j1273,2 kvaHay S∑=

Kdk= M = =0,28<0,75Như vậy MBA có thể làm việc quá tải 40% trong một thời gian xácđịnh

Bảng 1.8 MBA và các tham số của MBA

10,5 2298,7

3 800 )=353.10^6 kwhChi phí tổn thất

C1=353.10^6.10^3=353.10^9 đ

Chương 4 chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.1 tính toán ngắn mạch

Theo số liệu của đề bài,công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện là

Sk=800MVA, điện trở của hệ thống là :

XHT=

2

cb k

RBA=7,775.10^-3Ω

XBA=15,995.10^-3 Ω

RC=r0.l=1,33.0,116=154,2.10^-3

► Tính toán ngắn mạch tại điểm N1;

ZK1=XHT+ZBA= (7,775)2(0, 2 154, 2) 10 2 3=154,5.10^-3 ΩDòng điện ngắn mạch 3 pha

3 1

Ixk1=kxk1 Ixk1=1,09.2,98=3,248 KA

Tra bảng ta có kxk và qxk=1,09 ► tính toán ngắn mạch tại điểm N2

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch tại điểm N2 là để kiểm tra

ổn định và ổn định nhiệt của các thiết bị và kiểm tra độ nhạy của các thiết bị bảo

I = 1,2.2,82=3,38 Ka

4.2 chọn thiết bị phân phối phía cao áp

Để chọn và kiểm tra thiết bị điện ta giả sử thời gian cắt của bảo vệ là

tk=2,15s

4.2.1 cầu chảy cao áp

Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp

Chọn chống sét van loại PBC -221 do nga sản xuất

4.2.4 chọn thanh cái hạ áp của trạm biến áp

Dòng điện chạy qua thanh cái xác định

Dự định chọn thanh cái bằng đồng có jkt=1,8A/mm2

Tiết diện cần thiết của thanh cái

F= j kt

I

=

3317 1,8 =1842 mm2

Ta chọn 6 thanh cái có kích thước 50.6=300 mm2 với C1=171

4.2.5 Chọn áptomat

Apstomat tổng có dòng phụ tải chạy qua là I=3317 A

Chương 5 tính toán nối đất phân xưởng Ơ

Có hai loại nối đất, đó là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.

- Nối đất tự nhiên là sử dụng ngay các ống dẫn nước hay các ống bằng

kim loại khác đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà cửa, các côngtrình có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất làm trang bị nối đất.Đối với nhà máy ta có điện trở nối đất tự nhiên Rđ.tn = 8 

- Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, ống thép,

thanh thép dẹt hình chữ nhật chôn sâu dưới đất sao cho đầu trên của chúngcách mặt đất khoảng 0,5 - 0,7 m Các ống thép hay thanh thép đó được nối vớinhau bằng cách hàn với thanh thép nằm ngang ở độ sâu 0,5 - 0,7 m

Đối với lưới có điện áp trên 1000 V, điện trở nối đất không được vượtquá 10 

Đối với mạng điện có điện áp dưới 1000 V, điện trở nối đất tại mọi thờiđiểm trong năm không được vượt quá 4 

Do trong nhà máy nối đất an toàn và nối đất làm việc dùng chung mộttrang bị nối đất nên ta chọn điện trở nối đất chung Rđ = 4  Có Rđ.tn = 8 , vậy

ta sẽ thiết kế trang bị nối đất sao cho điện trở nối đất nhân tạo Rđ.nt = 8 

5.1 tính toán nối đất cho phân xưởng Ơ

Như đã biết, điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suấtlớn hơn 100 kva là Rđ =4.để tiết kiệm ta sử dụng hệ thống móng của nhàxưởng và hệ thống thoát nước làm hệ thống tiếp địa tự nhiên, với điện trở nốiđất là Rtn=27,6.điện trở suất của đất là P0=0,124.10^4 cm trong điều kiện độ

ẩm trung bình (hệ số điều chingr của cọc tiếp địa là Kcoc=1,5 và đói với thanh