Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ khí

Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp trường đại học điện lực .

MỤC LỤC

Trang

2 Đặc điểm phân xưởng cơ khí và thông số phụ tải 5

5 xác định tâm phụ tải của nhóm và của phân xưởng: 15

2 Các yêu cầu cần thiết khi thiết kế hệ thống chiếu sang 22

1 Đặt vấn đề p28

2 Chọn vị trí, số lượng , dung lượng máy biến áp: 28

2.3 Xác định dung lượng (công suất ) máy biến áp: 29

3 Kiểm tra đo lường trong trạm 31

Chương 5 :Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ , kiểm tra tổn thất điện áp 35

4 Tính toán chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ kiểm tra tổn thất điện áp 37

4.1Chọn cáp trung thế, fco từ lưới trung thế đến máy biến áp 39

4.2 Chọn cáp,cb từ máy biến áp đến tủ điện chính 39

1.3 Tính toán cụ thể bảo vệ chống sét cho phân xưởng cơ khí 57

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc cách mạng khoa học

kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao.Cùng với xu thế công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nước ta cũng như các nước trên thế giới,nhu cầu tiêu thụ điện năng trong tất cả các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt .ngày càng gia tăng.Vì thế, việc tính toán thiết kế cung cấp điện cho các khu kinh tế, các khuchế xuất, xí nghiệp, nhà máy là rất cần thiết Nhờ vào việc tính toán thiết kế cung cấp điện

mà nguồn năng lượng điện được truyền tải từ nhà máy và trạm phân phối điện năng đến nơitiêu thụ một cách an toàn, tiết kiệm và hiệu quả nhất

Đồ án môn học CUNG CẤP ĐIỆN là kết quả của sự vận dụng các kiến thức đã họcvào thực tế để tính toán thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng Cũng nhờ đây màchúng ta có thể hiểu rõ hơn được những gì đã học ở lý thuyết mà chưa có dịp để ứng dụngvào thực tiễn đồng thời chúng ta cũng có thể hình dung được ý nghĩa của bộ môn CUNG

CẤP ĐIỆN trong ngành ĐIỆN CÔNG NGHIỆP.“ Thiết kế cung cấp điện cho một phân

xưởng sửa chữa cơ khí “ là nhiệm vụ của đồ án môn học CUNG CẤP ĐIỆN thầy

TRƯƠNG VIỆT ANH giao cho chúng em và cũng là cơ sở để chúng em thiết kế những

mạng điện lớn hơn sau này

Do trình độ kiến thức có hạn, tài liệu tham khảo không nhiều và kinh nghiệm còn hạnchế, vì vậy mà trong quá trình thực hiện tập đồ án này, chắc chắn không tránh khỏi những

thiếu sót Kính mong thầy TRƯƠNG VIỆT ANH góp ý để em có cơ hội bổ sung vào vốn

kiến thức của mình Đây cũng là dịp để em kiểm tra lại kiến thức chuyên ngành về cung cấpđiện sau khi đã học xong môn học cung cấp điện ở trường

Em xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG VIỆT ANH đã chỉ bảo và hướng dẫn tận

tình để em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện:

PHẠM DƯƠNG CẢNH

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng 11 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn

12

CHƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG



1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trình là xác định chínhxác nhu cầu điện của công trình đó, tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời cótính toán đến đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai

Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA,dây dẫn, thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ

Việc xác định không chính xác công xuất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phítrong đầu tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện khôngđảm bảo làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nổ và quá tải khi phụ tải tính toánnhỏ hơn phụ tải thực tế

Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như:

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình

- Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- Theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm

- Theo lượng điện năng trên một dơn vị diện tích

Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữliệu cho trước Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp dựa trên

dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ

Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện

- Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tổng công suấtđịnh mức của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức vàthời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau

- Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tảitheo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải

- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiếnhành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu

- Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thờitiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổn thất điện năng …)

- Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểu kiếnS(kVA), công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng (kVar), và dòng điện I (A)

- Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuậntiện cho người vận hành, sửa chữa

Các bước chính trong thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp:

a Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng

b Xác định phương án về nguồn điện

c Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện

d Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ

e Thiết kế hệ thống nối đất an toàn

f Thiết kế hệ thống chống sét

g Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công

2 ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ THÔNG SỐ PHỤ TẢI

2.1 Đặc điểm phân xưởng:

Là phân xưởng cơ khí với dạng hình chữ nhật, có các kích thước như sau:

- Chiều dài: 54m

- Chiều rộng: 18m

- Chiều cao: 7m

- Diện tích toàn phân xưởng 972m2

- Phân xưởng dạng hai mái tôn kẽm, nền xi măng, toàn bộ phân xưởng có năm cửa ravào hai cánh: một cửa đi chính, bốn cửa phụ

- Trong phân xưởng có 34 máy, một phòng kho và một phòng kiểm tra sản phẩmKCS

- Phân xưởng được cấp điện bởi trạm biến áp khu vực với cấp điện áp là 22 kV.

2.2 Sơ đồ mặt bằng:

2.3 Thông số phụ tải:

3 PHÂN NHÓM PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG

Các tiêu chí được áp dụng:

- Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc

- Các thiết bị trong nhóm nên ở gần nhau về vị trí

- Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng nên chênh lệch ít

Từ những nguyên tắc phân nhóm trên ta phân phụ tải trong xưởng sửa chữa cơ khí ralàm 4 nhóm như trong sơ đồ phân nhóm dưới đây

4 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG

Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán và chia làm hai nhóm:

Nhóm thứ nhất: Đây là nhóm các phương pháp sử dụng các hệ số tính toán dựa trênkinh nghiệm thiết kế và vận hành Đặc điểm của các phương pháp này là tính toán thuậntiện nhưng chỉ cho kết quả gần đúng Gồm các phương pháp:

- Phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Nhóm thứ hai: đây là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất vàthống kê Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố ,do đócho kết quả chính xác hơn nhưng tính toán phức tạp hơn

- Phương pháp công suất trung bình và hệ số hình dáng của phụ tải

- Phương pháp công suất trung bình và phương sai của phụ tải

- Phương pháp số thiết bị hiệu quả (theo hệ số cực đại và công suất trung bình)

Theo dữ liệu hiện có, ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số sửdụng ksd và hệ số đồng thời kđt (sách HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO

TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC trang B37).

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số sử dụng ksd và hệ số đồng thời kđt

có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện, được sử dụng nhiều trong thực tế

Ksdj là hệ số sử dụng của thiết bị thứ j trong nhóm thứ i

Sj là công suất biểu kiến của thiết bị thứ j trong nhóm thứ i

 Công suất tính toán toàn phân xưởng:

 Công suất biểu kiến yêu cầu của từng máy:

Syc = ksd*(Pđmi/cosφi) kVA

 Công suất biểu kiến của nhóm máy:

4.1 Xác định phụ tải cho nhóm I:

Nhóm

Kí hiệutrên mặtbằng

Sốlượng

S2 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.7*(14/0.7) = 14 kVACông suất biểu kiến của máy 3:

S3= ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.8*(5/0.7) = 5.714 kVACông suất biểu kiến của máy 8:

S8 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.7*(5/0.9) = 3.889 kVACông suất biểu kiến nhóm I:

SI = kđt*∑Syc = 0.7 * (3*S1 + 2*S2 + S3 + 2*S8 )

= 0.7* (3* 9 + 2*14 + 5.714 + 2* 3.889) = 47.95 Kva

o Kđt = 0.7 ( trích Bảng 1.1 trang 6, ” Sổ tay thiếu kế điện hợp chuẩn”PGS.TS Quyền Huy Ánh)

0.38∗√3 = I 1=

47.950.38∗√3 = 72.85 A

4.2 Xác định phụ tải cho nhóm II:

S9 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.9*(18/0.7) = 23.14 kVACông suất biểu kiến của máy 11:

S11 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.9*(14/0.6) = 21 kVACông suất biểu kiến nhóm II

SII = kđt*∑Syc = 0 8* ( 2*S8 + 2*S9 +S11 )

= 0.8* (2*3.889 + 2* 23.14 + 21) = 60.05 kVA

Kđt = 0.8 ( trích Bảng 1.1 trang 6, ” Sổ tay thiếu kế điện hợp chuẩn” PGS.TS Quyền Huy Ánh)

0.38∗√ = I 2=

60.05

0 38∗√3 = 91.23 A

4.3 Xác định phụ tải cho nhóm III:

Nhóm

Kí hiệutrên mặtbằng

Sốlượng

S5 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.7*(3/0.7) = 3 kVACông suất biểu kiến của máy 6:

S6 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.8*(3/0.8) = 3 kVACông suất biểu kiến của máy 7:

S7 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.7*(7/0.9) = 5.444 kVACông suất biểu kiến của máy 10:

S10 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.8*(11/0.7) = 12.571 kVACông suất biểu kiến nhóm III:

SIII= kđt*∑Syc = 0 6* ( 2*S4 + 2*S5 +2*S6 + 2*S7 +2*S19 )

= 0.6 * ( 2*12.375 + 2*3 +2*3+ 2*5.444 +2*12.571 )

= 43.67 kVAKđt = 0.6 ( trích Bảng 1.1 trang 6, ” Sổ tay thiếu kế điện hợp chuẩn” -PGS.TS Quyền Huy Ánh)

0 38∗√ = I 3=

43 67

0 38∗√3 = 63.35 A

4.4 Xác định phụ tải cho nhóm IV:

Nhóm

Kí hiệutrên mặtbằng

Sốlượng

S2 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.7*(14/0.7) = 14 kVACông suất biểu kiến của máy 4:

S4 = ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.9*(11/0.8) = 12.375 kVACông suất biểu kiến của máy 12:

S12= ksd*(Pđmi/cosφi) = 0.8*(12/0.9) = 10.667 kVASIV= kđt*∑Syc = 0.7 * (2*S1 + 2*S2 + S4+ S12)

5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI CỦA NHÓM VÀ CỦA PHÂN XƯỞNG:

5.1 Tâm phụ tải các nhóm máy:

Tâm phụ tải được xác định theo công thức: I(XI ,YI)

Trong đó: Pi là công suất định mức của thiết bị thứ i

XI ,YI là tọa độ tâm của phụ tải của nhóm máy

xi , yi là tọa độ vị trí máyChọn gốc tọa độ tại góc trái phía dưới của sơ đồ mặt bằng phân xưởng

Bán kính của vòng tròn đồ thị phụ tải:

R=√ S tt

π m

Trong đó: Ri – bán kính của vòng tròn bản đồ phụ tải phân xưởng

Si – công suất tính toán của phân xưởng

M – tỉ lệ xích, m = 20 kVA/mm 2

a Tọa độ tâm phụ tải nhóm 1:

 Thông số vị trí máy của nhóm 1:

b Tọa độ tâm phụ tải nhóm I1:

 Thông số vị trí máy của nhóm II:

c Tọa độ tâm phụ tải nhóm III:

 Thông số vị trí máy của nhóm III:

d Tọa độ tâm phụ tải nhóm 1V:

 Thông số vị trí máy của nhóm IV

⇒R=√ S tt

π m=√69π 20=1 04 mm5.2 Tâm phụ tải của phân xưởng:

= 9.69 m

Bán kính của vòng tròn đồ thị phụ tải:

⇒R=√ S tt

π m=√269π 20=2 07 mm5.3 Sơ đồ tâm phụ tải của phân xưởng:

CHƯƠNG II THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1.KHÁI NIỆM CHUNG

Do điều kiện làm việc của phân xưởng, nên có những lúc ánh sáng tự nhiên của mặttrời không đủ hay không còn chiếu sáng cho phân xưởng Cho nên ta phải thiết kế hệthống chiếu sáng cho phân xưởng

Aùnh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhu cầu làm việc bìnhthường của con người, đảm bảo được độ rọi theo yêu cầu của công việc và không đượcquá chói

Có nhiều hình thức chiếu sáng khác nhau:

Chiếu sáng chung là chiếu sáng đảm bảo tại mọi điểm trên bề mặt được chiếu sángđều nhận được lượng ánh sáng giống nhau

Chiếu sáng cục bộ là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về độ rọi cao

Chiếu sáng làm việc là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việc bình thường

Chiếu sáng dự phòng là hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hành được một sốcông việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảocho việc di chuyển mọi người ra khỏi khu vực làm việc một cách an toàn Nguồn chiếusáng dự phòng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc

Nguồn sáng của hệ thống chiếu sáng có thể phát ra từ:

Đèn tim hay đèn sợi đốt nguyên tắc làm việc dựa trên cơ sở khi cho dòng điện chạyqua dây điện trở, nó sẽ bị đốt nóng lên theo hiệu ứng joule đến một mức độ nào đó sẽphát ra ánh sáng Dây điện trở thường được làm bằng volfram hoặc tungsten đặt trongmột bóng thủy tinh trong suốt có chứa khí trơ để tăng cường tuổi thọ cho dây điện trởnày Đèn tim được chế tạo ở nhiều cấp điện áp khác nhau cho nên phạm vi sử dụng khárộng, cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ sử dụng Khuyết điểm là hiệu suất phát quang kém

10 lumen/w, tỏa nhiệt khi phát sáng, tuổi thọ kém

Đèn huỳnh quang làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trong chất khí ưu điểmcủa loại này là: có hiệu suất phát sáng cao, ánh sáng giống ánh sáng ban ngày, tuổi thọcao, không tỏa nhiệt khi phát sáng

Nhược điểm là giá thành đắt, sơ đồ nối dây phức tạp, không hoạt động được ở nhiệtđộ thấp hoặc điện áp giảm Do đèn làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trong chấtkhí nên với nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz thì tần số phóng điện là 100Hz dẫn đếncon người làm việc trong môi trường này thấy mỏi mắt Hơn nữa ánh sáng ánh sáng dođèn huỳnh quang phát ra gây nên hiệu ứng hoạt nghiệm, khi ánh sáng của đèn cùng tần

số với tần số của vật thể quay làm cho vật thể quay như bị đứng yên, do đó rất dễ gây ratai nạn lao động.

Đèn phóng điện làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trong hơi kim loại ví dụnhư đèn cao áp thủy ngân, đèn sodium Ưu nhược điểm của loại đèn này là: hiệu suấtphát quang tương đối cao,chỉ số hoàn màu thấp, nhưng có công suất đơn vị cao vì thế nóđược dùng để chiếu sáng cho nhà xưởng, sân bãi, hội trường lớn

Các đại lượng và đơn vị dùng trong chiếu sáng:

đơn vị là lumen(lx)

2 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

Một hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Độ rọi yêu cầu, độ rọi yêu cầu là độ rọi cần thiết để đảm bảo cho người làm việcvới thời gian lâu dài mà không giảm hiệu suất làm việc Độ rọi yêu cầu phụ thuộc vàotính chất công việc và kích thước vật cần phân biệt

Hệ thống chiếu sáng không được chói, nếu bị chói sẽ làm giảm thị lực, bị lóa khôngphân biệt được rõ dẫn đến làm giảm cường độ lao động

Khi thiết kế chiếu sáng trong khu vực bị che chắn thì phải bảo đảm không có hiệntượng bóng đổ

3 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

Để tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng ta theo trình tự các bướcsau

3.1 Thu thập số liệu:

Kích thước phân xưởng:

Chiều dài a = 54m

Độ phản xạ: Hệ số phản xạ của tường t = 30%

Môi trường làm việc có bụi

Tính chất công việc không phân biệt màu sắc, độ tương phản giữa vật và nền tươngđối cao

Thời gian làm việc hai ca Độ tuổi người lao động từ 25- 35

3.2 Tính toán

Độ rọi yêu cầu : Eyc = 300lx (đối tượng là các chi tiết nhỏ, tinh vi – sổ tay thiết kế điệnhợp chuẩn , trang 108)

Chọn loại đèn chiếu sáng cho phân xưởng là Metal halide công suất mỗi bóng 250

w, sử dụng chóa, quang thông cực đại mà đèn phát ra là 20000 lm

Đèn treo cách trần h1 = 0.7m Độ cao treo đèn tính từ mặt phẳng làm việc

h = H- hlv- h1 = 8 - 0,8 - 0,7 = 6,5m

Chỉ số phòng

i= a b h(a+b)=

Hệ số mất mát quang thông KL = 0,7

Số đèn cần sử dụng

Công suất chiếu sáng của phân xưởng là :

Pcs = nđ Pđèn = 25 250 = 6,25 Kw

Scs= Pcs/cosp(fi) = 6.25 kVA

Metal-halide lamp

Kiểu chĩa đèn: chĩa phản xạ trịn

Loại bĩng đèn: đèn Metal Halide cĩ:

4 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Sau khi đã tìm được số bóng đèn cần thiết và công suất của từng bóng, ta đi thiết kếchiếu sáng cho phân xưởng

Việc thiết kế phải đảm bảo mọi điểm trên bề mặt làm việc đều nhận được lượngánh sáng giống nhau Dựa theo yêu cầu này ta bố trí theo chiều rộng phân xưởng 03dãy, mỗi dãy cách nhau 7m và dãy sát tường cách tường 2m

Theo chiều dài phân xưởng ta bố trí làm 08 hàng, mỗi hàng cách nhau 7m và hàngsát tường cách tường 2,5m Đặt thêm một tủ chiếu sáng tại vị trí gần cửa ra vào chính, tủnày nhận điện từ tủ phân phối

Tủ bao gồm ba CB và hai thanh cái, mỗi CB cho một dãy đèn, ta có thể tắt mở badãy đèn một cách độc lập nhau

Vì khu vực giữa phân xưởng bố trí rất ít thiết bị, nên khi làm việc ban ngày ta cóthể tắt dãy đèn giữa chỉ để hai dãy hai bên hoạt động

Sơ đồ bố trí đèn như sau:

5 CHỌN DÂY DẪN VÀ CB CHO MẠNG CHIẾU SÁNG

o Chọn dây từ tủ phân phối về tủ chiếu sáng

Chọn dây dẫn VCm 2x1 dẫn dòng điệân cực đại 10 A

o Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến từng dãy đèn:

Do mỗi dãy có 8 bóng nên công suất tổng của mỗi dãy đèn là :

P = 250 8 = 2000 wDòng điện đi trong mỗi dãy đèn :

Chọn CB bảo vệ có dòng định mức In = 6 A

Vậy để CB có thể bảo vệ được cả đèn lẫn dây dẫn ta chọn dây CVm 2x0,75 có dòng cho phép 7A

Lựa chọn các thiết bị tương tự như ở chương tính toán cho mạng động lực cuối cùng ta lập được bảng thông số như sau:

Dãy đèn Loại

thiết bị Mã hiệu Sốlượng Dòngđịnh

mức A

Điện ápđịnh mứcV

Khả năngcắt dòngngắn mạch

dẫn

CVm2x0,75

3x65m

dẫn

-SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CHIẾU SÁNG

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP



1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện Trạmbiến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác Các trạm biến áp, trạm phânphối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện làm thành một hệ thống phát và truyềntải điện năng thống nhất

Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của cáctrạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấpđiện Vì vậy, việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ củng gắn liền với việc lựa chọnphương án cung cấp điện Dung lượng và các thông số khác của trạm biến áp phụ thuộc vàophụ tải của nó, vào cấp điện áp, vào phương thức vận hành của máy biến áp v.v

2 CHỌN VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG , DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP:

2.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp:

Chọn vị trí đặt MBA dựa trên các tiêu chí:

- Đặt gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đưa đến cũng như các

phát tuyến từ trạm đi ra

- An toàn, liên tục cung cấp điện

- Thao tác vận hành và bảo dưỡng dễ dàng

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất

- Môi trường không ảnh hưởng đến chế độ làm việc của MBA

- Vị trí trạm phải bảo đảm đủ chỗ, phù hợp với quy hoạch của phân xưởng và

các vùng lân cận

- Vị trí của trạm phải 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 v.v

- Ít người qua lại

Có nhiều cách chọn vị trí cho MBA, ở đây ta chọn đặt MBA ở bên ngoài ngay sátphân xưởng có rào chắn bảo vệ an toàn, MBA được đặt cách cửa là 12m

2.2 Số lượng và dung lượng trạm Máy Biến Áp:

 Số lượng máy biến áp:

- Tùy thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ

- Phương án cung cấp điện: tập trung ( xí nghiệp nhỏ), phân tán (xí nghiệp lớn)

- Số lượng máy biến áp của trạm được xác định từ việc đảm bảo độ tin cậy,cung cấp điện

- Xét đến khả năng mở rộng và phát triển về sau

- Phân xưởng cơ khí này thuộc hộ tiêu thụ loại 2, nên ta chỉ chọn 1 MBA cungcấp điện cho phân xưởng

- Phân xưởng được đặt gần trạm biến áp khu vực với cấp điện áp là 22 kV, phụ

tải của phân xưởng là phụ tải động lực có điện áp định mức 0.38 kV và phụ tải chiếusáng, do đó ta chọn MBA dàn có điện áp định mức 22/0.4 kV

 Chon dung lượng máy biến áp:

- Chọn dung lượng theo điều kiện bình thường ( có xét đến khả năng quá tảicho phép)

- Kiểm tra dung lượng theo điều kiện sự cố

2.3 Xác định dung lượng (công suất ) Máy Biến Áp:

- Thông thường chọn dung lượng trạm biến áp dựa vào đồ thị phụ tải hộ tiêu thụgồm hai phương pháp:

+Phương pháp công suất đẳng trị

+ phương pháp 3%

- Nhưng ở đây ta không có đồ thị phụ tải cụ thể, do đó chọn dung lượng máy biến áptheo công thức sau:

SđmMBA  SttVới: S =Stt tt + Sdu phong

sử phụ tải điện phân xưởng dự báo tầm vừa 3-10 năm Do vậy chọn công suất dựphòng 20%

tt

S

 = Kđt * ( SĐL + SCS ) = 0.8 * (47.95+ 60.05 + 43.67 + 57.8 + 6.25)

= 172.567 kVASdự phòng=20% *Stt

 = 172.567 * 20%

= 34.52 kVAVậy dung lượng máy biến áp:

SđmMBA Stt

 + Sdự phòng SđmMBA  172.567 + 34.52

Tổn hao không tải :Po (W) 700

Dòng điện không tải: Io (%) 2

Tổn hao ngắn mạch ở: 75 độ

Điện áp ngắn mạch Uk (%): 4

Kích thước máy

3 KIỂM TRA ĐO LƯỜNG TRONG TRẠM.

Để kiểm tra và đo lường, ta sử dụng các đồng hồ đo lường được đặt ở đầu ra củatrạm, với các đồng hồ: đồng hồ Ampe, đồng hồ Volt, đồng hồ đo điện năng tác dụng,đồng hồ đo điện năng phản kháng

3.1 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng BI:

Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ một trị số lớn xuống trị số nhỏ đểcung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Thường dòng điện địnhmức thứ cấp của máy biến dòng điện là 5A (trường hợp đặc biệt có thể là 1A hay 10A) dùrằng dòng điện định mức sơ cấp có thể bằng bao nhiêu

Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp của máy biến dòng phải đượcnối đất

Máy biến dòng được chọn theo điều kiện:

- Theo điện áp định mức: UđmBI ≥ Uđm.mạng

- Theo dòng điện sơ cấp định mức: I1đmBI ≥ Ilvmax

- Theo phụ tải định mức ở phía sơ cấp: S2đmBI ≥ S2tt

Theo tính toán ở chương I, ta có:

Uđm.mạng = 0,4 kV

Ilvmax = 451 A

Stt = 172.567 kVA

Vậy chọn máy biến dòng có các thông số:

Uđm V Iđm A Cấp chính xác Sai số Sđm kVA

Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ một trị số lớn xuống trị số nhỏ đểcung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Điện áp thứ cấp của máybiến điện áp 100V hay 100/ √ 3 V không kể điện áp sơ cấp định mức là bao nhiêu.

Các điều kiện chọn máy biến áp đo lường:

- Điện áp sơ cấp định mức: U1đm ≥ Uđm.mạng

- Phụ tải 1 pha, VA: S2đm.pha > S2ttpha

- Sai số cho phép: [N%] ≤ N%

Vậy chọn máy biến điện áp có các thông số:

Uđm V Cấp chính xác Sai số

CHƯƠNG IV PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY



1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Việc chọn lựa phương án đi dây là hết sức quan trọng trong thiết kế cung cấp điện,tùy vào tính yêu cầu cung cấp điện của phụ tải mà ta chọn các phương pháp đi dây cho phùhợp

Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện từ các trạm biến áp với cấpđiện áp thứ cấp là 380V Cấu trúc của mạng điện phân xưởng là hệ thống ba pha bốn dâyvới trung tính nối đất

Các dạng sơ đồ cấu trúc đường dây:

- Sơ đồ hình tia

- Sơ đồ phân nhánh

- Sơ đồ hỗn hợp

- Sơ đồ liên hệ mạch vòngCác chỉ tiêu khi chọn lựa phương án đi dây:

- Đảm bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho các phụ tải

- Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

- Thuận tiện và an toàn trong vận hành và sửa chữa

- Đáp ứng được các yêu cầu về đặc điểm môi trường

- Có khả năng phát triển mở rộng

- Chi phí tối thiểu…

2 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY CỦA PHÂN XƯỞNG:

Có nhiều phương án đi dây trong mạng điện, nhưng phù hợp với phân xưởng cơ khínày nhất là phương án đi dây hình tia

Từ tủ phân phối chính đến tủ động lực ta thường dùng phương án đi dây hình tiakhông phân nhánh

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

Các nhánh đi từ tủ phân phối chính không nên quá nhiều (<10) và tải của các nhánhnày có công suất gần bằng nhau

Theo đó, mỗi nhóm hoặc mỗi thiết bị được cung cấp điện bởi 1 đường riêng biệt từ tủphân phối Khi phân tải cho các nhánh nên chú ý đến dòng định mức của CB chuẩn (6, 10,

20, 32, 63, 125, 200, 315 A)

- Sơ đồ đơn giản

- Độ tin cậy cung cấp điện cao (sự cố xảy ra ở một đường dây không làm

ảnh hưởng đến sự cung cấp điện của các thiết bị được cung cấp từ cácđường dây khác)

- Dễ dàng áp dụng các phương tiện tự động điều khiển và bảo vệ.

- Lắp đặt, sửa chữa và bảo trì dễ dàng.

- Sụt áp thấp.

3 PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT MẠNG ĐIỆN TRONG PHÂN XƯỞNG

Nguồn điện được lấy từ mạng trung áp xuống MBA (đặt ngoài xưởng)

Do điểm đặc thù của phân xưởng cơ khí là có nhiều vật liệu, sản phẩm sắt, nặng…nên ta sẽ lắp đặt dây như sau:

- Từ MBA đến tủ phân phối chính được cho vào ống HDPE đi ngầm dưới

đất trong các rãnh xuyên qua tường

- Từ tủ phân phối chính qua các tủ phối phụ đến các máy cũng được đi

ngầm dưới đất

- Đường dây từ tủ chiếu sáng tới các bóng đèn cho vào ống HDPE cách

điện, được cố định vào tường và xà của mái nhà

 Sơ đồ đi dây:



CHƯƠNG V CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ KIỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP



1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ

Trong lưới điện hạ áp có những chế độ làm việc không bình thường - hiện tượng sự

cố gây ra bởi sự tăng giá trị dòng điện: do quá tải, tự khởi động động cơ, ngắn mạch

Sự cố gây ra hư hỏng cách điện, tiếp điểm các phần tử trong lưới điện và nguy hiểmđối với người vận hành Vì vậy lưới điện phải được bảo vệ khỏi quá tải và ngắn mạch

Thiết bị bảo vệ chính là cầu chì và CB (Circuit Breaker)

Yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ phải cắt nhanh phần bị sự cố khỏi lưới đồng thời phảiđảm bảo tính chọn lọc

Dòng điện định mức của cầu chì và CB phải được lựa chọn có giá trị nhỏ nhất, nhưngkhông được tác động khi động cơ khởi động và quá tải ngắn hạn

Thiết bị bảo vệ được lắp đặt ở đầu nhánh của mỗi đường dây bắt đầu từ thanh cái củatrạm hạ áp, trên tủ phân phối, tủ động lực, phía đầu ra của MBA

Ở đây, ta chọn CB (Circuit Breaker) làm thiết bị bảo vệ cho hệ thống Nó thỏa mãnđồng thời các chức năng cơ bản của một hệ thống điện, hơn nữa nó còn đảm bảo một sốchức năng khác nhờ các linh kiện hỗ trợ như báo hiệu, bảo vệ điện áp thấp, điều khiển từxa…những thiết bị này làm CB trở thành thiết bị cơ bản của tất cả các lưới điện hạ áp

Thông số và đặc tính của CB

- Điều khiển CB có thể bằng tay có thể từ xa

- Có dạng hiệu chỉnh được và không hiệu chỉnh được

- Điện áp định mức là điện áp AC, DC lớn nhất mà CB có thể làm việc bình thường.

- Dòng điện định mức CB là dòng làm việc lâu dài lớn nhất CB.

- Dòng cắt nhiệt I CAT NHIET : là dòng tác động khi quá tải của CB

- Dòng cắt từ I CAT TU là dòng điện cắt ngắn mạch có thời gian

- Dòng cắt nhanh I CAT NHANH là dòng cắt tức thời

- Dòng ICu là dòng phá huỷ CB.

Điều kiện lựa chọn CB:

UđmCB ≥ UđmLĐIđmCB ≥ IttIcđmCB ≥ INVới lưới hạ áp vì ngắn mạch xa nguồn:

IN = Ick = I∞ = I”

và i xk=1.8∗√2∗I N