HỆ THỐNG CUNG cấp điện đề tài THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO PHÂN XƯỞNG

Các thông số của thiết bị phụ tải phân xưởngHình 2 Thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng II Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn nhà máy 1.. Phân tích các phương án

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TP HỒ CHÍ MINH

Khoa: Điện - Điện tử

Mục lục

I Giới thiệu chung về phân xưởng 5

1 Mặt bằng phân xưởng 6

2 Sơ đồ mặt bằng 6

3 Các thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng 7

II Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn nhà máy 7

1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng 7

1.1 Chia nhóm phụ tải 7

1.2 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm 8

1.3 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng 14

2 Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy: 16

III Chọn biến áp phân xưởng 18

1 Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp 18

1.1 Chọn vị trí đặt biến áp 18

1.2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp 18

1.3 Xác định dung lượng của máy biến áp 19

IV Chọn phương án đi dây trong phân xưởng 20

1 Yêu cầu 20

2 Phân tích các phương án đi dây 20

2.1 Phương án đi dây hình tia 21

2.2 Phương án đi dây phân nhánh 22

2.3 Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh 23

3 Vạch phương án đi dây cho phân xưởng 23

4 Xác định phương án lắp đặt dây 24

4.1 thực hiện chia nhóm 25

4.2 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng 26

V Chọn dây dẫn và khí tụ bảo vệ 26

1 Chọn dây dẫn 26

1.1 Các loại cáp, dây dẫn và phạm vi ứng dụng 26

1.2 Chọn loại cáp và dây dẫn 27

2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 28

2.1 Chọn cáp từ tủ động lực đến các máy 28

2.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính đến tủ động lực của phân xưởng 31

3 Chọn thiết bị bảo vệ 33

3.1 Chọn MCCB cho tủ động lực 34

3.2 Chọn MCCB bảo vệ các nhánh của máy 35

VI Tính toán chiếu sáng 35

1 Yêu cầu thiết kế chiếu sáng 35

2 Trình tự thiết kế chiếu sáng 36

2.1 Kích thước phân xưởng 36

2.2 Hệ số phản xạ 36

2.3 Chọn bộ đèn 36

2.4 Chọn độ cao treo đèn 37

2.5 Xác định hệ số sử dụng đèn CU 37

2.6 Xác định hế số mất ánh sáng LLF: 37

2.7 Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn Emin(lux): 37

2.8 Xác định số bộ đèn 37

2.9 Phân bố các bóng đèn 38

2.10 Vạch phương án đi dây 38

3 Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 39

3.1 Chọn dây dẫn 39

VII Chống sét 40

1 Yêu cầu chống sét 40

2 Tính toán cụ thể bảo vệ chống sét cho phân xưởng 40

VIII Nối đất bảo vệ các thiết bị 43

1 Chọn sơ đồ nối đất 43

2 Nối đất hệ thống 44

2.1 Khái niệm chung 44

2.2 Mục đích bảo vệ nối đất 44

2.3 Các hình thức nối đất 44

2.4 Điện trở suất của đất 45

3 Tính toán hệ thống nối đất 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 6

Hình 2 Thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng 7

Hình 3 Vị trí đặt tủ động lưc 17

Hình 4 Máy biến áp của hãng THIBIDI 19

Hình 5 Phương án đi dây hình tia 21

Hình 6 Phương án đi dây hình nhánh 22

Hình 7 Phương án đi dây hình tia phân nhánh 23

Hình 8 Phương án đi dây sơ đồ hình tia cho phân xưởng 24

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng 26

Hình 10 Sơ đồ đi dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng 38

Hình 11 Vị trí các kim thu sét 41

Hình 12 Mặt cắt bố trí kim thu sét và phạm vi của chúng 42

Hình 13 Mặt bằng phạm vi của các kim thu sét 42

Hình 14 Sơ đồ nối đát TN-C-S 43

Hình 15 Cọc nối đất 45

I Giới thiệu chung về phân xưởng

3 Các thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng

Hình 2 Thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng

II Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn nhà máy

1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

Để tính toán chính xác ta dùng phương pháp số thiết bị hiệu quả

Ta phân nhóm phụ tải dựa theo các tiêu chí:

 Chức năng của các phụ tải

 Vị trí của các phụ tải

 Phân bố công suất đồng đều giữa các nhóm phụ tải

Vì vậy ta chia phân xưởng thành 4 nhóm, mỗi nhóm được cấp bởi 1 tủ động lực.Nhóm KHMB Số lượng U(v) P(kw) cosφφ ksd ∑P(kW )

Xác định phụ tải tính toán (sử dụng phương pháp tính toán theo Kmax và công suấttrung bình).

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng P max 1: n11=3

- Tổng công suất của n11 thiết bị:

- Từ n hq 1=4 và k sφd nhóm1=0.39 ta thực hiện tra bảng có được k max1=1.87

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 1 :

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng P max 2: n22=4

- Tổng công suất của n22 thiết bị:

P22=(15 ×3 )+ (23 × 1)=68 kW

- Lập tỉ số:

- Từ n hq 2=7.92 và k sφd nhóm2=0.33 ta thực hiện tra bảng có được k max 2=1.72

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 2 :

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng P max 3: n33=4

- Tổng công suất của n33 thiết bị:

- Từ n hq 3=7.28 và k sφd nhóm3=0.36 ta thực hiện tra bảng có được k max 3=1.58

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 3 :

- Công suất phản kháng nhóm 3:

Q tt 3=√S tt 32−P tt 32=√116.62−69.962=93.28 kVAR

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng P max 3: n44=3

- Tổng công suất của n44 thiết bị:

P44=23× 2+30 ×1=76 kW

- Lập tỉ số:

- Từ n hq 4=5.67 và k sφd nhóm4=0.5 ta thực hiện tra bảng có được k max 4=1.51.

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 4 :

- Công thức xác định phụt tải tính toán cho toàn phân xưởng:

+ n =4 đến 6 thì k đt=0.85

+ n =6 đến 10 thì k đt=0.8

Với n là số nhóm máy trong phân xưởng

Trong phân xưởng được làm 4 nhóm n =4 Suy ra k đt=0.85 từ đó ta xác định được:

- Công suất phản kháng động lực toàn phân xưởng:

chung cho phân xưởng cơ khí.

Mạng điện phục vụ cho chiếu sáng thường được lấy từ một tủ riêng biệt (tủ chiếusáng), tủ này được cung cấp điện từ tủ phân phối chính Mạng chiếu sáng của phân xưởng

có thể lấy cùng một tuyến với tủ động lực Tuy nhiên để tránh chất lượng chiếu sáng bịgiảm sút thì ta nên dùng một mạng khác thì tốt hơn

Đây là phân xưởng sản xuất cho nên việc thiết kế chiếu sáng ta phải quan tâm đến loạiđèn dùng trong phân xưởng Với điều kiện phân xưởng có trần cao, yêu cầu sữa chữachính xác và tạo điều kiện thuận lợi cho người làm việc thì ta nên chọn loại đèn MetalHalide có công suất 250W và hệ số công suất cos = 0,8

P ttcsφ=P0F

trong đó : P0(m W2) là suất chiếu sáng cho phân xưởng F(m2) là diện tích toàn phân xưởng.

- Ta có diện tích toàn phân xưởng là: F=30 ×20=600 m2

Q ttcsφ=√S ttcsφ2−P tt csφ2=√92−7.22=5.4 kVAR

- Công suất tính toán:

- Không gây cản trở lối đi

- Gần cửa ra vào, an toàn cho người

- Thông gió tốt Tuy nhiên việc đặt tủ theo tâm phụ tải trên thực tế thì không thỏađược các yêu cầu trên nên ta có thể dời tủ đến vị trí khác thuận tiệân hơn như gần cửa ravào và cũng gần tâm phụ tải hơn

Vì vậy dựa vào các điều kiện trên ta chọn vị trí đặt tủ phân phối và tủ động lực như sau:

Hình 3 Vị trí đặt tủ động lưc

III Chọn biến áp phân xưởng

1 Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của

hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp làviệc làm rất quan trọng Để chọn trạm biến áp cần đưa ra một số phương án có xét đến

các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh điều kiện kinh tế, kỹ thuật để chọn rađược phương án tối ưu nhất.

1.1 Chọn vị trí đặt biến áp

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

 Gần tâm phụ tải

 Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ ra

 Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

 Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

 Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt

 An toàn cho người và thiết bị

Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn

Do đó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà đặt trạm sao cho hợp lý nhất Căn

cứ vào các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưởng Ta chọn vị trí lắp đặt trạmbiến áp như sau : Trạm biến áp đặt cách phân xưởng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần

tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board )

1.2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

 Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

 Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp

Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên

Đối với hộ phụ tải loại 2: số lượng máy biến áp được chọn còn tuỳ thuộc vào việc so sánhhiệu quả về kinh tế- kỹ thuật

1.3 Xác định dung lượng của máy biến áp

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp Nhưng vẫn phải dựatheo các nguyên tắc sau đây:

 Chọn theo điều kiện làm việc

 bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình thường) Mức độ quá tảiphải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét khôngvượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là 98o C Khi quá tải bình thường,nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưngkhông vượt quá 140o C và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 95o C

 Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làmviệc song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện Vậy tachọn MBA của hãng THIBIDI có các thông số như sau:

Hình 4 Máy biến áp của hãng THIBIDI

Thông số của máy biến áp ba pha:

Máy biến áp ba pha

Tiêu hao không tải Po(W) 280

Dòng điện không tải (%) 2

Tiêu hao ngắn mạch ở 750C (W) 233

0Điện áp ngắn mạch Un(%) 4

Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoã mãn những yêu cầusau:

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

 An toàn trong vận hành

 Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa

 Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu

 Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

2 Phân tích các phương án đi dây

Có nhiều phương án đi dây trong mạng điện, dưới đây là 2 phương án phổ biến:

2.1 Phương án đi dây hình tia

Hình 5 Phương án đi dây hình tia

Trong sơ đồ hình tia, các tủ phân phối phụ được cung cấp điện từ tủ phân phối chínhbằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng cung cấp điện từ tủ phânphối phụ qua các tuyến dây riêng biệt

Sơ đồ nối dây hình tia có một số ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

 Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Đơn giản trong vận hành, lắp đặt và bảo trì

 Sụt áp thấp

Nhược điểm:

 Vốn đầu tư cao

 Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm

 Khi sự cố xảy ra trên đường cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ thì một số lượng lớn phụ tải bị mất điện

 Phạm vi ứng dụng: mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải tập trung

(thường là các xí nghiệp, các phụ tải quan trọng :loại 1 hoặc loại 2)

2.2 Phương án đi dây phân nhánh

Hình 6 Phương án đi dây hình nhánhTrong sơ đồ đi dây theo kiểu phân nhánh ta có thể cung cấp điện cho nhiều phụ tảihoăïc các tủ phân phối phụ MBA DAMH: Cung cấp điện GVHD: Nguyễn Ngọc ÂuTrang 21 Sơ đồ phân nhánh có một số ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

 Giảm được số các tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

 Giảm được chi phí xây dựng mạng điện.

 Có thể phân phối clang seat đều trên các tuyến dây

Nhược điểm:

 Phức tạp trong vận hành và sửa chữa

 Các thiết bị ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp lớn khi một trong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp Phạm vi ứng dụng : sơ đồ phân nhánh được sử dụng để cung cấp điện cho các phụ tải công suất nhỏ, phân bố phân tán, các phụ tải loại 2 hoặc loại 3

2.3 Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh

Hình 7 Phương án đi dây hình tia phân nhánhThông thường mạng hình tia kết hợp phân nhánh thường được phổ biến nhất ở cácnước, trong đó kích cỡ dây dẫn giảm dần tại mọi điểm phân nhánh, dây dẫn thường đượckéo trong ống hay các mương lắp ghép

Ưu điểm: Chỉ một nhánh cô lập trong trường hợp có sự cố (bằng cầu chì hay CB) việcxác định sự cố cũng đơn giản hoá bảo trì hay mở rộng hệ thống điện, cho phép phần cònlại hoạt động bình thường, kích thước dây dẫn có thể chọn phù hợp với mức dòng giảmdần cho tới cuối mạch

Nhược điểm: Sự cố xảy ra ở một trong các đường cáp từ tủ điện chính sẽ cắt tất cảcác mạch và tải phía sau

2.4 Vạch phương án đi dây cho phân xưởng

Khi vạch phương án đi dây cho một phân xưởng ta cần lưu ý các điểm sau:

 Từ tủ phân phối đến các tủ động lực thường dùng phương án đi hình tia

 Từ tủ động lực đến các thiết bị thường dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bị công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị công suất nhỏ

 Các nhánh đi từ tủ phân phối không nên quá nhiều

Do đặc điểm của phân xưởng là phụ tải tập trung và phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loạihai nên ta chọn phương án đi dây theo sơ đồ hình tia từ tủ phân phối chính đến các tủphân phối phụ và từ tủ phân phối phụ DB đến các thiết bị như sau:

Hình 8 Phương án đi dây sơ đồ hình tia cho phân xưởng

Nhược điểm: giá thành cao, rẽ nhánh gặp nhiều khó khăn, khi xảy ra hư hỏng khóphát hiện.

3.2 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

 Dây đồng xoắn C : đây là dây đồng cứng, nhiều sợi xoắn, dùng cho đường dâytruyền tải trên không.

 Cáp vặn xoắn LV – ABC : là dây nhôm cứng, nhiều sợi cán ép chặt, cách điệnXLPE, dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp trên không

 Dây DUPLEX DV : dây đồng hoặc nhôm, cách điện PVC hoặc XLPE, dùng dẫnđiện từ đường truyền tải vào hộ tiêu thụ

 Dây đôi mềm VCm : là dây đồng mềm, nhiều sợi xoắn, cách điện PVC, dùngdẫn điện cho các thiết bị điện dân dụng

 Dây và cáp điện lực CV: đây là loại dây cáp đồng nhiều sợi xoắn cách điện bằngPVC, điện áp cách điện đến 660V, cáp CV thường được sử dụng cho mạng điện phânphối khu vực  Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV : đây là loại cáp đồng nhiều sợi xoắn,

có 2, 3 hoặc 4 ruột, cách điện bằng nhựa PVC Điện áp cách điện đến 660V Loại cáp nàythường được dùng cho các động cơ 1 pha và 3 pha

 Dây và cáp điện lực AV : là dây nhôm hay nhôm lõi thép nhiều sợi xoắn, cáchđiện PVC, điện áp cách điện đến 660V, dùng cho mạng điện phân phối khu vực

 Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC : là dây đồng, một hoặc nhiều sợi, cách điện PVC,dùng thiết trí đường điện chính trong nhà

 Cáp điện kế ĐK : là dây đồng nhiều sợi xoắn, có 2, 3 hay 4 ruột, cách điện PVC,

có lớp giáp nhôm, dùng dẫn điện từ đường dây vào đồng hồ điện

1.2 Chọn loại cáp và dây dẫn

Phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau: Nhiệt độdây, cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép quy định bởi nhà chế tạo trong chế độvận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch 

Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật trên tachọn cáp và dây dẫn của hãng CADIVI cho mạng điện phân xưởng như sau:

Từ MBA đến tủ phân phối chính MDB chọn cáp điện lực CV đơn lõi, có cáchđiện PVC cho 3 dây pha A B C và một dây trung tính N Trong đó dây trung tính N cótiết diện bằng ½ tiết diện dây pha

Đường dây từ tủ phân phối chính MDB đến các tủ phân phối phụ DB ta chọn cápđiện lực CV 1 lõi, ruột đồng nhiều sợi có cách điện PVC cho 3 dây pha A B C và mộtdây trung tính N

Đối với đường dây từ tủ phân phối phụ DB đến các động cơ ta chọn cáp CVV 3lõi, cách điện bằng PVC, ruột đồng nhiều sợi

2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng

K= K4K5K6K7=0.8

I đm= 1

√3 0.38(

630.6+

300.6+

240.4)=326 A

I maxn=0.85 ×326=277 A

Phối hợp chọn dây dẫn với CB, ta chọn CB có dòng định mức I z = 280A Sau đó

ta chỉnh dòng định mức của CB theo công thức:

I max=K r I z

Với Kr là hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của CB Kr = 0,8 ÷ 1 đối với CB có cơcấu từ nhiệt Kr = 0,4 ÷ 1 đối với CB có cơ cấu điện từ Vậy ta chọn dòng định mức maxImax1 = Kr Iz = 0.85×280 = 238 A (CHỌN MCCB)(ứng với hệ số hiệu chỉnh Kr =0,85).

Suy ra : Icp ≥ I max1

2380.8=297 A(chọn dây) Tra bảng dây dẫn CADIVI ta chọn dây cáp CV120 có thông số sau:

Tiết diện

danh định

(mm2)

Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm)

Đường kính dây dẫn (mm)

Đường kính tổng (mm)

Trọng lượnggần đúng (Kg/km)

Cường độ tối đa (Amp)

210.6+

200.6)=314 A

I maxn=0.85 ×314=267 A

Phối hợp chọn dây dẫn với CB, ta chọn CB có dòng định mức I z = 270A Sau đó

ta chỉnh dòng định mức của CB theo công thức:

I max=K r I z

Với Kr là hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của CB Kr = 0,8 ÷ 1 đối với CB có cơcấu từ nhiệt Kr = 0,4 ÷ 1 đối với CB có cơ cấu điện từ Vậy ta chọn dòng định mức maxImax1 = Kr Iz = 0.85×270 = 229 A (CHỌN MCCB)(ứng với hệ số hiệu chỉnh Kr =0,85)

Suy ra : Icp ≥ I max1

2290.8=286 A(chọn dây) Tra bảng dây dẫn CADIVI ta chọn dây cáp CV120 có thông số sau:

Tiết diện

danh định

(mm2)

Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm)

Đường kính dây dẫn (mm)

Đường kính tổng (mm)

Trọng lượnggần đúng (Kg/km)

Cường độ tối đa (Amp)