Hệ thống cung cấp điện đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưở ng

Các thông số phân xưở ng Hình 2 Thông số củ a thiế t bị phụ tải phân xưở ng II Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưở ng và toàn nhà máy 1.. 1.3 Xác định phụ tải tính toán cho

ĐẠ I H Ọ C GIAO THÔNG V Ậ N T Ả I PHÂN HI Ệ U T Ạ I TP H Ồ  CHÍ MINH

Khoa : Điệ n - Điệ n t ử   

M ụ c l ụ c

I Giớ i thiệu chung về phân xưở ng 6

1 Mặt bằng phân xưở ng 6

2 Sơ đồ mặt bằng 6

3 Các thông số   phân xưở ng 7

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

1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưở ng 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 xưở ng 15

2 Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy: 17

III Chọn biến áp phân xưở ng 18

1 Chọn số lượ ng và công suất của tr ạm biến áp 18

1.1 Chọn vị trí đặt biến áp 19

1.2 Chọn số lượ ng và chủng loại máy biến áp 19

1.3 Xác định dung lượ ng của máy biến áp 19

IV Chọn phương án đi dây trong phân xưở ng 21

1 Yêu cầu 21

2 Phân tích các phương án đi dây 21

2.1 Phương án đi dây hình tia 21

2.3 Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh 23

2.4 Vạch phương án đi dây cho phân xưở ng 24

3 Xác định phương án lắp đặt dây 24

3.1 thực hiện chia nhóm 25

3.2 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưở ng 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 xưở ng 31

3 Chọn thiết bị bảo vệ 33

3.1 Chọn MCCB cho tủ động lực 34

VI Tính toán chiếu sáng 35

1 Yêu cầu thiết k ế chiếu sáng 35

2 Trình tự thiết k ế chiếu sáng 35

2.1 Kích thước phân xưở ng 35

2.2 Hệ số phản xạ 35

2.3 Chọn bộ đèn 36

2.4 Chọn độ cao treo đèn 36

2.5 Xác định hệ số sử dụng đèn CU 36

2.6 Xác định hế số mất ánh sáng LLF: 37

2.7 Chọn độ r ọi theo tiêu chuẩn(lux): 37

2.8 Xác định số bộ đèn 37

2.9 Phân bố các bóng đèn 37

2.10 Vạch phương án đi dây 37

3 Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 38

3.1 Chọn dây dẫn 38

VII Chống sét 40

1 Yêu cầu chống sét 40

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

VIII Nối đất bảo vệ các thiết bị 42

1 Chọn sơ đồ nối đất 42

2 Nối đất hệ thống 43

2.1 Khái niệm chung 43

2.2 Mục đích bảo vệ nối đất 44

2.3 Các hình thức nối đất 44

2.4 Điện tr ở  suất của đất 44

3 Tính toán hệ thống nối đất 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH 

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng phân xưở ng 6

Hình 2 Thông số của thiết bị phụ tải phân xưở ng 7

Hình 3 Vị trí đặt tủ động lưc 18

Hình 4 Máy biến áp của hãng THIBIDI 20

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 xưở ng 24

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưở ng 26

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

Hình 11 Vị trí các kim thu sét 40

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 Giớ i thiệu chung về phân xưở ng

1 Mặt bằng phân xưở ngPhân xưởng đượ c xây dựng trên vùng có địa chất tốt với kích thước như sau: dài 30m,

3 Các thông số   phân xưở ng

 Hình 2 Thông số  củ a thiế  t bị  phụ tải phân xưở  ng

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

1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưở ng

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

1.1 Chia nhóm phụ tải

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 xưở ng thành 4 nhóm, mỗi nhóm đượ c cấ p bở i 1 tủ động lực. Nhóm KHMB Số lượ ng U(v) P(kw) cosφ  ksd   Nhóm 1

1.2.1 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1.

- Thiết bị có công suất lớ n nhất trong nhóm là:

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng :    4 

- Tổng công suất của  thiết bị:

- Từ     4.83 và  ó    0.65 ta thực hiện tra bảng có đượ c    1.26

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 1 :

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng :    6 

- Tổng công suất của  thiết bị:

- Lậ p tỉ số:

- Từ     8.1 và  ó    0.62 ta thực hiện tra bảng có đượ c    1.3 

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 2 :

- Công suất trung bình :

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng :    4 

- Tổng công suất của  thiết bị:

- Từ     6.09và  ó    0.66 ta thực hiện tra bảng có đượ c    1.37 

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 3 :

       ×   ó  ×  ó    1.37× 0.66× 136  122.97  

- Công suất biểu kiến tính toán của nhóm 3:

- Thiết bị có công suất lớ n nhất trong nhóm là:

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng :    5 

- Tổng công suất của  thiết bị:

- Từ     6.58 và  ó    0.56 ta thực hiện tra bảng có đượ c    1.37

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 4 :

1.3 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưở ng1.3.1 Phụ tải tính toán phần động lự c của phân xưở ng

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

Vớ i n là số nhóm máy trong phân xưở ng

Trong phân xưởng đượ c làm 4 nhóm n =4 Suy ra đ  0.85 từ đó ta xác định đượ c:

- Dòng điện tính toán toàn phân xưở ng:

1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí Phầ n chiếu sángchung cho phân xưởng cơ khí. 

Mạng điện phục vụ cho chiếu sáng thường đượ c lấy từ một tủ riêng biệt (tủ chiếu sáng),

tủ này đượ c cung cấp điện từ tủ phân phối chính Mạng chiếu sáng của phân xưở ng có thể lấy cùng một tuyến vớ i tủ động lực Tuy nhiên để tránh chất lượ ng chiếu sáng bị giảm sútthì ta nên dùng một mạng khác thì tốt hơn

Đây là phân xưở ng sản xuất cho nên việc thiết k ế chiếu sáng ta phải quan tâm đến loạiđèn dùng trong phân xưở ng Với điều kiện phân xưở ng có tr ần cao, yêu cầu sữa chữa chínhxác và tạo điều kiện thuận lợi cho ngườ i làm việc thì ta nên chọn loại đèn Metal Halide cócông suất 250W và hệ số công suất cos = 0,8

trong đó:   

   là suất chiếu sáng cho phân xưở ng.    là diện tích toàn phân xưở ng

- Ta có diện tích toàn phân xưở ng là:  30×20  600   

1.3.3 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưở ng

- Công suất tính toán:

- Công suất phản kháng:

- Công suất biểu kiến:

- Không gây cản tr ở  lối đi

- Gần cửa ra vào, an toàn cho ngườ i

- Thông gió tốt Tuy nhiên việc đặt tủ theo tâm phụ tải trên thực tế thì không thỏa đượ ccác yêu cầu trên nên ta có thể dờ i tủ đến vị trí khác thuận tiệân hơn như gần cửa ra vào vàcũng 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 xưở ng

1 Chọn số lượ ng và công suất của trạm biến ápVốn đầu tư của tr ạm biến áp chiếm một phần r ất quan tr ọng trong tổng số vốn đầu tư của

hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượ ng và công suất định mức của máy biến áp làviệc làm r ất quan tr ọng Để chọn tr ạm biến áp cần đưa ra một số  phương án có xét đến cácràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh điều kiện kinh tế, k ỹ thuật để chọn ra đượ c phương án tối ưu nhất

 1.1 Chọn vị trí đặt biến áp

Để xác định vị trí hợ  p lý của tr ạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

• Gần tâm phụ tải

• Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ ra

• Thuận lợ i trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

• Đặt nơi ít ngườ i qua lại, thông thoáng

• Phòng cháy nổ, ẩm ướ t, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt

• An toàn cho ngườ i và thiết bị

Trong thực tế, việc đặt tr ạm biến áp phù hợ  p tất cả các yêu cầu trên là r ất khó khăn Do

đó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà đặt tr ạm sao cho hợ  p lý nhất Căn cứ vào các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưở ng Ta chọn vị trí lắp đặt tr ạm biến

áp như sau: Trạm biến áp đặt cách phân xưở ng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board)

1.2 Chọn số lượ ng và chủng loại máy biến ápChọn số lượ ng 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 lượ ng máy biến áp

• Yêu cầu về vận hành kinh tế tr ạm biến áp

Đối vớ i hộ phụ tải loại 1: thườ ng chọn 2 máy biến áp tr ở  lên

Đối vớ i hộ phụ tải loại 2: số lượ ng máy biến áp đượ c chọn còn tuỳ thuộc vào việc so sánhhiệu quả về kinh tế- k ỹ thuật

1.3 Xác định dung lượ ng của máy biến áp

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượ ng của máy biến áp Nhưng vẫn phải dựa theocác nguyên tắc sau đây:

• Chọn theo điều kiện làm việc

•  bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình thườ ng) Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượ tquá định mức tương ứng vớ i nhiệt độ cuộn dây là 98o C Khi quá tải bình thườ ng, nhiệt độ 

 điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ  phụ tải cực đại) nhưng không vượ tquá 140o C và nhiệt độ lớ  p dầu phía trên không vượ t quá 95o C.

• Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làmviệc song song) vớ i một thờ i gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện Vậy ta chọnMBA 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 phaDung lượ ng (kVA) 160Tiêu hao không tải Po(W) 280Dòng điện không tải (%) 2Tiêu hao ngắn mạch ở  750C (W) 2330Điện áp ngắn mạch Un(%) 4Tổng tr ọng lượ ng (kg.s) 969

IV Chọn phương án đi dây trong phân xưở ng

1 Yêu cầuBất k ỳ  phân xưở ng nào ngoài việc tính toán phụ tải tiêu thụ để cung cấ p điện cho phânxưở ng, thì mạng đi dây trong phân xưởng cũng rất quan tr ọng Vì vậy ta cần đưa ra phương

án đi dây cho hợ  p lý, vừa đảm bảo chất lượng điện năng, vùa có tính an toàn và thẩm mỹ.Một phương án đi dây đượ c chọn sẽ đượ c xem là hợ  p 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 đượ c cung cấp điện từ tủ phân phối chính bằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưở ng cung cấp điện từ tủ phân phối 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 thấ p

 Nhược điểm:

• Vốn đầu tư cao

• Sơ đồ tr ở  nên phức tạ p khi có nhiều phụ tải trong nhóm

• Khi sự cố xảy ra trên đườ ng cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ thì một số lượ ng lớ n phụ tải bị mất điện

• Phạm vi ứng dụng: mạng hình tia thườ ng áp dụng cho phụ tải tậ p trung(thườ ng là các xí nghiệ p, các phụ tải quan tr ọng :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 Âu Trang

21 Sơ đồ phân nhánh có một số ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Giảm đượ c số các tuyến đi ra từ nguồn trong trườ ng hợ  p có nhiều phụ tải

• Giảm đượ c chi phí xây dựng mạng điện

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

 Nhược điểm:

• Phức tạ p trong vận hành và sửa chữa

• Các thiết bị ở  cuối đườ ng dây sẽ có độ sụt áp lớ n khi một trong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động

• Độ tin cậy cung cấp điện thấ p Phạm vi ứng dụng : sơ đồ  phân nhánh đượ c 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 nhánh Thông thườ ng mạng hình tia k ết hợp phân nhánh thường đượ c phổ biến nhất ở  cácnước, trong đó kích cỡ  dây dẫn giảm dần tại mọi điểm phân nhánh, dây dẫn thường đượ ckéo trong ống hay các mương lắ p ghép

Ưu điểm: Chỉ một nhánh cô lập trong trườ ng hợ  p có sự cố (bằng cầu chì hay CB) việcxác định sự cố cũng đơn giản hoá bảo trì hay mở  r ộng hệ thống điện, cho phép phần cònlại hoạt động bình thường, kích thướ c dây dẫn có thể chọn phù hợ  p vớ i mức dòng giảmdần cho tớ i cuối mạch

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

 2.4 Vạch phương án đi dây cho phân xưở ngKhi vạch phương án đi dây cho một phân xưở ng 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 xưở ng là phụ tải tập trung và phân xưở ng thuộc hộ tiêu thụ loại hainên ta chọn phương án đi dây theo sơ đồ hình tia từ tủ phân phối chính đến các tủ phân 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 xưở ng

 3.1 thực hiện chia nhóm

Kí hiệu thiết bị trênMặt bằng nhánh Công suất nhánh

 3.2 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưở ng

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưở ng

V Chọn dây dẫn và khí tụ bảo vệ 

1 Chọn dây dẫn1.1 Các loại cáp, dây dẫn và phạm vi ứng dụngCác loại cáp đượ c bọc cách điện trong mạng hạ áp do công ty cáp điện Việt Nam CADIVIsản xuất:

• Dây nhôm lõi thép xoắn As: đây là dây nhôm cứng, nhiều sợ i xoắn quanh lõi thép

mạ k ẽm làm tăng chịu lực căng

• Dây nhôm xoán A: đây là dây nhôm cứng, nhiều sợ i xoắn, dùng cho đườ ng dâytruyền tải trên không

• Dây và cáp điện lực AV: là dây nhôm hay nhôm lõi thép nhiều sợ i xoắn, cách điệnPVC, điện áp cách điện đến 660V, dùng cho mạng điện phân phối khu vực.

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

• Cáp điện k ế ĐK: là dây đồng nhiều sợ i xoắn, có 2, 3 hay 4 ruột, cách điện PVC,

có lớ  p giáp nhôm, dùng dẫn điện từ đường dây vào đồng hồ điện1.2 Chọn loại cáp và dây dẫn

Phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp dựa trên các chỉ tiêu k ỹ thuật sau: Nhiệt độ dây, cáp không được vượ t quá nhiệt độ cho phép quy định bở i nhà chế tạo trong chế độ vận 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 k ỹ 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 cách điệnPVC cho 3 dây pha A B C và một dây trung tính N Trong đó dây trung tính N có tiết diện bằng ½ tiết diện dây pha.

Đườ ng 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 một dâytrung tính N

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

2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng2.1 Chọn cáp từ tủ động lực đến các máy2.1.1 Chọn cáp cho nhóm 1

- Dòng điện định mức của nhánh đượ c tính theo công thức

đi ngầm dưới đất ta đượ c: