đồ án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí trường đại học sư phạm kỹ thuật tp. hcm: bao gồm 8 chương. Chương 1 tổng quan về mặt bằng. chương 2 tính toán phụ tải. chương 3 thiết kế chiếu sáng. chương 4 chọn trạm biến áp............
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS Nguyễn
Ngọc Âu - giảng viên hướng dẫn đồ án môn học Cung cấp điện, với đề tài "Thiết
kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí" Sự tận tâm, kiên nhẫn và kiến thức
chuyên môn của Thầy đã giúp chúng em có một hướng đi đúng đắn và hoàn thành
đồ án một cách tốt nhất Nhóm chúng em thật sự biết ơn vì sự chỉ dẫn và hỗ trợ của Thầy trong suốt quá trình thực hiện đồ án Thầy không chỉ chia sẻ những kiến thức chuyên môn quý báu mà còn truyền đạt những kỹ năng quan trọng để chúng em áp dụng trong thực tế Những lời khuyên và góp ý xây dựng từ Thầy đã giúp chúng em nhìn nhận vấn đề một cách toàn diện hơn và nâng cao khả năng phân tích, giải quyết vấn đề
Chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thành viên trong nhóm Sự đoàn kết, cống hiến và sự chia sẻ kiến thức của mỗi thành viên đã tạo nên một môi trường làm việc tích cực và hiệu quả Chúng em đã học hỏi và phát triển không chỉ kiến thức chuyên môn mà còn kỹ năng làm việc nhóm, quản lý thời gian và giao tiếp trong quá trình thực hiện đồ án
Lời cảm ơn này cũng dành cho gia đình, bạn bè và những người thân yêu đã luôn động viên và ủng hộ chúng em trong suốt quá trình làm việc Sự quan tâm và lời khích lệ từ những người thân quen đã là nguồn động lực quan trọng để chúng
em vượt qua khó khăn và hoàn thành đồ án một cách thành công
Chúng em xin cam kết sẽ tiếp tục phát triển kiến thức và kỹ năng của mình, không ngừng học hỏi và nỗ lực để trở thành những chuyên viên có ích cho xã hội Mong rằng chúng em sẽ luôn nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn từ Thầy/Cô để hoàn thiện bản thân và phát triển sự nghiệp trong tương lai
Cuối cùng, vì đây là đồ án đầu tiên mà chúng em thực hiện, với những hạn chế về thời gian và kinh nghiệm như một sinh viên mới, chúng em nhận thức rằng báo cáo đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Do đó, chúng em mong rằng được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến quý báu từ các thầy cô để chúng em có cơ hội
bổ sung và nâng cao kiến thức của mình
Trân trọng!!!
Trang 2MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
MỤC LỤC 2
PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU 5
1 Đặt vấn đề 5
2 Mục đích nghiên cứu 5
3 Nội dung nghiên cứu 6
PHẦN 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 7
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG 8
I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: 8
II THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHỤ TẢI ĐIỆN 8
III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 9
1 Phân nhóm phụ tải cho các thiết bị 10
2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm 11
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 13
I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 13
1 Các tiêu chuẩn áp dụng 13
2 Trình tự thiết kế chiếu sáng 13
3 Tính toán chiếu sáng 15
II LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 16
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LỰA CHỌN TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 19
I PHƯƠNG PHÁP CHỌN MÁY BIẾN ÁP 19
1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp: 19
2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp: 19
3 Xác định dung lượng của máy biến áp: 19
II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ NGUỒN DỰ PHÒNG CHO PHÂN XƯỞNG 20
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN CÁP VÀ DÂY DẪN 22
I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN DÂY DẪN 22
II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 25
Trang 31 Tính toán dòng cho phép chọn cáp ngầm từ máy biến áp 400kVA đến tủ
điện chính của phân xưởng 25
2 Tính toán dòng cho phép chọn cáp từ tủ điện chính đến tủ điện phụ 25
3 Tính toán dòng cho phép chọn cáp từ tủ điện phụ tới tủ động lực, tủ động lực đến động cơ 26
4 Tính toán sụt áp 30
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 33 I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 33
1 Tính toán ngắn mạch 33
2 Phương pháp và trình tự tính toán ngắn mạch 33
3 Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 36
II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 37
1 Tính toán ngắn mạch 37
2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt 40
CHƯƠNG 6: CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT, BẢO VỆ PHÍA TRUNG THẾ 43 I CHỌN MÁY CẮT TRUNG THẾ 43
2 Kết quả lựa chọn 43
1 Phương pháp lựa chọn 43
II CHỌN CẦU CHÌ TỰ RƠI – FCO (FUSE CUT OUT) 44
1 Phương pháp lựa chọn 44
2 Kết quả lựa chọn 44
II CHỌN VAN CHỐNG SÉT – LA (LIGHTNING ARRESTER) 44
1 Phương pháp lựa chọn 44
2 Kết quả lựa chọn 45
CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN TỤ BÙ, BỘ ĐIỀU TỤ BÙ NĂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 46
I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN TỤ BÙ 46
1 Xác định dung lượng bù 46
2 Lựa chọn thiết bị bộ bù công suất 46
3 Xác định vị trí đặt tụ bù 47
Trang 4II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT 48
CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 51
I Thiết kế hệ thống nối đất cho phân xưởng 51
1 Mục đích 51
2 Yêu cầu 51
3 Vật liệu thực hiện nối đất 51
4 Các kiểu nối đất 51
5 Công thức tính toán trị số điện trở nối đất 52
II Chọn cọc và tính toán 53
III Thiết kế chống sét cho phân xưởng cơ khí 54
PHẦN 3: TỔNG KẾT 56
PHẦN 4: PHỤ LỤC 57
DANH SÁCH BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 57
DANH SÁCH BẢNG VẼ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
Trang 5PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU
1 Đặt vấn đề
Trong quá trình đổi mới, công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, các cơ sở và phân xưởng sản xuất đang đặt ra yêu cầu cao về trang bị hệ thống cơ cấu và trang thiết bị hiện đại Trong ngành cơ khí, việc thiết kế cung cấp điện đóng vai trò quan trọng không thể thiếu
Chúng ta hiểu rằng việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí không chỉ đảm bảo an toàn mà còn đóng góp vào việc tiết kiệm năng lượng điện và tăng cường hiệu quả hoạt động của phân xưởng Thiết kế này bao gồm hệ thống mạng điện động lực, hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nối đất an toàn
Với tinh thần hướng tới sự kết hợp giữa yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, nhóm sinh viên đã lựa chọn đề tài "Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí" Chúng tôi đã nghiên cứu và áp dụng những phương pháp tiên tiến nhất để đảm bảo hệ thống cung cấp điện hoạt động hiệu quả và đáp ứng mục tiêu tiết kiệm chi phí Bằng sự tận tâm và nỗ lực, chúng tôi hy vọng đề tài này sẽ mang lại những giá trị đáng kể, cung cấp các giải pháp sáng tạo và đáng tin cậy cho việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí Chúng tôi cũng rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo quý báu từ các thầy cô để hoàn thiện đồ án và nâng cao kiến thức của chúng tôi trong lĩnh vực này
2 Mục đích nghiên cứu
Đề xuất một phương án cung cấp điện hiệu quả và khả thi cho phân xưởng, đáp ứng đồng thời các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật Qua quá trình nghiên cứu và thiết
kế, chúng tôi mong muốn tạo ra một hệ thống cung cấp điện hợp lý, giúp tối ưu hóa
tiêu thụ năng lượng và đảm bảo hoạt động ổn định của phân xưởng
Đồ án này cũng là cơ hội để chúng tôi áp dụng những lý thuyết và kiến thức đã học vào thực tế Chúng tôi hy vọng qua quá trình làm đồ án, sẽ củng cố và nâng cao kiến thức chuyên ngành, đồng thời rèn luyện kỹ năng thiết kế và áp dụng trong
tương lai
Dưới sự hướng dẫn tận tâm và kiến thức uyên bác của giáo viên hướng dẫn, chúng tôi đã được học hỏi và lĩnh hội những kinh nghiệm quý báu trong quá trình làm đồ án Sự hỗ trợ và đóng góp ý kiến từ giáo viên đã giúp chúng tôi khám phá
và hiểu rõ hơn về lĩnh vực này, đồng thời phát triển kỹ năng làm việc nhóm và tư duy sáng tạo
Trang 63 Nội dung nghiên cứu
Đồ án tập trung nghiên cứu các vấn đề cơ bản trong lĩnh vực cung cấp điện cho phân xưởng, toàn nhà được học ở môn học lý thuyết cung cấp điện:
Chương 1: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng
Chương 2: Tính toán, thiết kế chiếu sáng
Chương 3: Tính chọn trạm biến áp (22/0,4kV), chọn máy phát dự phòng
Chương 4: Chọn cáp, dây dẫn
Chương 5: Tính toán ngắn mạch và chọn các phần tử đóng cắt, bảo vệ hạ thế
Chương 6: Tính toán lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ trung thế
Chương 7: Tính toán và lựa chọn tụ bù, bộ điều khiển tụ bù
Chương 8: Tính toán thiết kế nối đất, chống sét
Trang 7
PHẦN 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Trang 8CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG
I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG:
- Phân xưởng lựa chọn là phân xưởng cơ khí, có mặt bằng hình chữ nhật, với các thông số như sau:
• Chiều dài: 30m
• Chiều rộng: 20 m
• Chiều cao: 8 m
➢ Diện tích toàn phân xưởng: 600 m2
- Đặc điểm phân xưởng:
• Kết cấu xây dựng: Thiết kế theo dạng nhà lắp ghép, kết cấu khung sắt có tường bao quanh, mái tole tráng kẽm, nền nhà lót bê tông chịu lực
• Môi trường làm việc trong phân xưởng: sạch, ít bụi, khô ráo, và thông gió Nhiệt độ trung bình của phân xưởng 35ºC
• Chế độ làm việc: phân xưởng làm việc 3 ca trong một ngày
• Yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện: Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ điện loại 2, lấy điện trực tiếp từ đường dây trung thế 22kV Phân xưởng được cung cấp nguồn dự phòng khi xảy ra mất điện
• Đặc điểm của phụ tải tiêu thụ điện trong phân xưởng: phụ tải của phân xưởng chủ yếu là máy cắt gọt kim loại có điện áp định mức là Un=0,4kV, công suất trung bình và nhỏ
• Phân xưởng được cấp điện từ nguồn có công suất ngắn mạch là SN
=500MVA
II THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHỤ TẢI ĐIỆN
- Công suất biểu kiến của thiết bị được xác định theo biểu thức:
Sn = Pn
Trong đó:
• Sn là công suất biểu kiến (kVA);
• Pn là công suất tác dụng của thiết bị điện (kW);
• η là hiệu suất sử dụng máy;
• cosφ là hệ số công suất
(KVA) Ku
Ghi chú
Trang 93 3 Máy Phay 3 11 0.85 0.9 14.379 0.8 3 Pha
Bảng 1: Bảng thông số phụ tải điện phân xưởng
➢ Bảng vẽ sơ đồ mặt bằng phân xưởng trình bày ở mục lục bảng vẽ (Bảng vẽ 1)
III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG
Xác định phụ tải tính toán làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn, cáp và các thiết
bị trong mạng điện như: CB, cầu chì, tủ phân phối chính, tủ phân phối, …
Trang 101 Phân nhóm phụ tải cho các thiết bị
- Căn cứ vào việc bố trí của phân xưởng và yêu cầu làm việc thuận tiện nhất, để làm việc có hiệu quả nhất thông qua các chức năng hoạt động của các máy móc thiết bị Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật thì ta phải đạt yêu cầu về kinh tế, không nên đặt quá nhiều các nhóm làm việc đồng thời, quá nhiều các tủ động lực như thế sẽ không lợi về kinh tế…
- Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào các yếu tố sau:
• Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có cùng chức năng
• Phân nhóm theo khu vực: các thiết bị gần nhau thì chia thành một nhóm
• Phân nhóm có chú ý đến phân đều công suất cho các nhóm: tổng công suất của các nhóm gần bằng nhau
• Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn
• Số nhóm không nên quá nhiều: 2,3 hoặc 4 nhóm
Dựa vào các yếu tố trên ta chia phụ tải phân xưởng thành 4 nhóm phụ tải,
Số lượng
Trang 11Bảng 2: Bảng phân nhóm phụ tải phân xưởng
2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm
Các phụ tải tính toán cần xác định cho mỗi nhóm thiết bị bao gồm:
• Công suất tác dụng tính toán của nhóm Ptt (kW)
• Công suất phản kháng tính toán của nhóm Qtt (kVAr)
• Công suất biểu kiến tính toán của nhóm Stt (kVA)
• Dòng điện tính toán của nhóm Itt (A)
Phụ tải tính toán xác định theo Phương pháp công suất tính toán theo hệ số sử
dụng và hệ số đồng thời Trường hợp hệ số công suất các thiết bị không khác nhau
nhiều thì công suất tính toán nhóm n thiết bị được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
• Ks là hệ số đồng thời của n nhóm thiết bị;
Trang 12• Kui là hệ số sử dụng của thiết bị thứ i;
• Sni là công suất biểu kiến của thiết bị thứ i
Công thức tính dòng điện tính toán của nhóm:
Stt nhóm (KVA)
Itt nhóm(A)
Bảng 3: Bảng phụ tải tính toán của các nhóm/nhánh
Loại phụ tải Stt (KVA) Itt(A) Sttpx (KVA) Ittpx
Trang 13CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
1 Các tiêu chuẩn áp dụng
- TCVN 7114-1: 2008: Chiếu sáng nơi làm việc, trong nhà
- QCVN 09:2013: về sử dụng năng lượng hiệu quả trong các công trình xây dựng
2 Trình tự thiết kế chiếu sáng
2.1 Nghiên cứu đối tượng chiếu sáng
- Hình dạng, kích thước, các bề mặt, các hệ số phản xạ, đặc điểm phân bố đồ đạc
và các thiết bị
- Mức độ bụi, ẩm
- Các điều kiện về khả năng phân bố và giới hạn
- Đặc tính cung cấp điện (nguồn 3 pha, 1pha )
- Loại công việc tiến hành
- Lứa tuổi sử dụng
- Khả năng và điều điện bảo trì
2.2 Lựa chọn bộ đèn
Việc chọn bộ đèn dựa trên:
- Tính chất môi trường xung quanh
- Các yêu cầu phân bố ánh sáng, sự giảm chói
- Các cấp độ đèn được phân chia theo tiêu chuẩn IEC
Chọn các tiêu chí cho bộ đèn:
- Chọn Nhiệt độ màu Tm của nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof: biểu đồ Kruithof cho phép lựa chọn độ rọi yêu cầu trong môi trường tiện nghi
Trang 14- Các tính năng của nguồn sáng; đặc tính ánh sáng, màu sắc, tuổi thọ đèn
- Mức độ sử dụng (liên tục hay gián đoạn); nhiệt độ môi trường, kinh tế
- Chọn chỉ số màu Ra: chiếu các đèn khác nhau lên cùng một vật, ta sẽ thấy vật
đó có màu khác nhau Sự biến đổi này do sự phát xạ phổ khác nhau của các bóng đèn, được đánh giá qua độ sai lệch màu và gán cho một chỉ số màu Ra với các đèn có:
❖ Ra<50: các màu của vật bị chiếu hoàn toàn thay đổi
❖ Ra<70: sử dụng trong công nghiệp khi thể hiện màu thứ yếu
❖ 70<Ra< 80: sử dụng nơi thông thường, sự thể hiện màu có thể chấp nhận được
❖ Ra>80: sử dụng nơi đòi hỏi thể hiện màu quang trọng
2.3 Chọn độ cao treo đèn
Độ cao treo đèn được định nghĩa là khoảng cách từ đáy dưới đèn đến mặt phẳng làm việc Tùy theo loại đèn, công suất đền, độ chóa đèn thì ta lựa chọn độ cao đèn khác nhau Ta có thể phân bố đèn sát trần (h’= 0) hoặc cách trần một khoảng h’, chiều cao bề mặt làm việc có thể trên độ cao 0,8 m so với mặt bàn hay trên sàn tùy
thuộc theo công việc
2.5 Lựa chọn độ rọi theo yêu cầu:
- Độ rọi là độ sáng trên bề mặt chiếu sáng Độ rọi được chọn phải đảm bảo nhìn mọi chi tiết mà mắt nhìn không mệt mỏi
- Các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong thang độ rọi:0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10;20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 2000; 2500;3000; 3500; 4000; 4500; 5000 lux
- Khi lựa chọn độ rọi phải dựa trên thang độ rọi, không được chọn giá trị ngoài thang độ rọi
Ví dụ: chọn E = 200 lux; E = 300 lux không được chọn E =250 lux; E =350 lux
- Việc chọn độ rọi phụ thuộc vào các yếu tố sau:
• Loại công việc, kích thước các vật, sự sai biệt của vật và hậu ảnh
• Lứa tuổi người sử dụng
• Hệ chiếu sáng, loại nguồn chiếu sáng lựa chọn
2.6 Xác định số bộ đèn
Số bộ đèn được xác định theo công thức tính toán:
Trang 15Trong hệ chiếu sáng chung đều: khoảng cách giữa các đèn trong một dãy được đặt cách đều nhau, đảm bảo cho các điều kiện sáng mọi nơi như nhau
Trong hệ chiếu sáng khu vực: khi cần thêm những phần chiếu sáng mà những phần này chiếm diện tích khá lớn, tại chỗ làm việc không sử dụng các đèn chiếu sáng tại chỗ Các đèn được đặt theo sự lựa chọn chiếu sáng:
- Yêu cầu của đối tượng chiếu sáng
- Đặc điểm, cấu trúc căn nhà và sự phân bố thiết bị
- Khả năng kinh tế, điều kiện bảo trì
Trang 16n= 𝐄𝐲𝐜.𝐒
II LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
➢ Kích thước phân xưởng:
- Loại đèn: Đèn chiếu sáng cho phân xưởng
- Tên đèn: BY121P G4 PSU 1 xLED200S/865 NB
Trang 17- Xác định hệ số mất ánh sáng
- Một ngày đèn thắp sáng 16h/ngày sử dụng trong 5 năm nên tổng thời gian sử dụng của đèn là:
16x365x5= 29200h gần bằng 30000h
- Vì tuổi thọ của đèn theo catalog được chọn là 50000h
- Nên ta tra bảng được:
LLMF=0,8 LSF=1 LMF=0,8
- Chọn thời gian bảo trì đèn là 3 năm và điều kiện môi trường làm việc thông
thường ta được: RMF=0,94
MF = LLMF*LSF*LMF*RMF=0,8*1*0,8*0,94=0,6016
➢ Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng:
Theo TCVN, thông tư 22/2016 của BYT thì ta có: Emin =300
Trang 18Phân xưởng với chiều dài 30m, chiều rộng 20m, chiều cao 8m và các thiết bị được phân bố đều khắp phân xưởng nên ta bố trí đèn thành 3 dãy, mỗi dãy 6 bộ đèn
❖ Tính toán công suất tủ chiếu sáng
Ta có công suất 1 bộ đèn: Pđm=138W, Cos 𝜑=1, Ku = 1
Stt=Ptt=138*18*1*1=2484W=2.484 KVar
❖ Kiểm tra độ đồng đều
Khoảng cách giữa 2 dãy đèn với nhau: L1 = 6,5m
Khoảng cách giữa 2 cột đèn với nhau: L2 = 5m
Chiều cao treo đèn tính toán: hđ = 6,2m
Khoảng cách giữa dãy đèn ngoài cùng với tường: Dt1 = 3,1m
Khoảng cách giữa cột đèn ngoài cùng với tường: Dt2 = 2,3m
Các tỷ số trên đều thoả mãn điều kiện Do đó phân bố đèn đạt được độ đồng đều
Mô phỏng trên phần mền Dialux
α = 0,8 ÷ 1,8
β = 0,3 ÷ 0,5
Trang 19CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LỰA CHỌN TRẠM BIẾN ÁP VÀ
MÁY PHÁT DỰ PHÒNG
I PHƯƠNG PHÁP CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Để một hệ thống điện của một công trình hoạt động ổn định và hiệu quả thì việc lựa chọn trạm biến áp cho công trình là điều hết sức quan trọng Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp ta 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 ra được phương án tối ưu nhất
1 Chọn vị trí đặt trạm 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
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 sánh hiệu quả về kinh tế- kỹ thuật
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 dựa theo 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 tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt
độ cuộn dây là 980C Khi quá tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưng không vượt quá 140oC và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 95oC
Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làm việc song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện
Thông thường ta chọn máy biến áp dựa vào đồ thị phụ tải bằng hai phương pháp đó là:
• Phương pháp công suất đẳng trị
Trang 20- Phụ tải loại 2 nên cần 1 MBA (Giáo trình cung cấp điện)
- Chọn dung lượng máy biến áp theo công thức 3.1
S đmMBA ≥ S TT = 380,22 KVA
Vậy chọn máy biến áp 3 pha Hãng THIBIDI sản xuất tại việt nam với nhiệt
độ môi trường của Việt Nam nên ta không cần xét đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ máy biến áp Thông số máy biến áp như sau
Hình 4.1: Máy biến áp THIBIDI AMORPHOUS 400KVA
Tổn hao ngắn mạch ở 750C (W) ≤ 3820
Bảng 5: Thông số kỹ thuật MBA THIBIDI AMORPHOUS 400KVA
Trang 21➢ Lựa chọn Máy phát điện dự phòng: Khi mất điện thì tòa nhà hoạt động bình thường nên Smf>Stt Vậy lựa chọn máy phát điện dự phòng như sau:
Hình4.2: Máy Phát Điện Cummins 400kVA
Trang 22CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN CÁP VÀ DÂY DẪN
I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN DÂY DẪN
Chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng
Bước 1 Xác định dòng làm việc max đi trong dây dẫn/cáp:
3
c B
n
S I
- Nếu phân xưởng ta đi theo thang cáp nên hệ số K = K 1 K 4 K 5
- Nếu phân xưởng ta đi ngầm nên hệ số K = K 2 K 3 K 4 K 5
➔ Hệ số K 1 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ với môi trường khác 30 o C
➔ Hệ số K 2 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ trong đất khác 20 o C
Trang 23➔ Hệ số K 3 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt trở của đất
➔ Hệ số K 4 là hệ số suy giảm đối với nhóm có nhiều hơn 1 mạch hoặc nhiều hơn 1 cáp đa lỗi:
Trang 24➔ Hệ số K 5 là hệ số hiệu chỉnh sóng hài với cáp 4 lõi và 5 lõi
Bước 4 Tính dòng cho phép của cáp:
I cptt = I CB
Trang 25Bước 5 Chọn tiết diện dây dẫn/cáp:
Chọn dây dẫn/cáp có tiết diện F với dòng cho phép tiêu chuẩn:
z cptt
I I
➔ Chọn dây PE/PEN
II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
1 Tính toán dòng cho phép chọn cáp ngầm từ máy biến áp 400kVA đến tủ điện chính của phân xưởng
n
S I
CB cptt
Trang 26Tính toán tương tự cho các tủ điện phụ còn lại
3 Tính toán dòng cho phép chọn cáp từ tủ điện phụ tới tủ động lực, tủ động lực đến động cơ
Trang 272, 484
3,6
3 0, 233
n
n
S I
0, 705
CB cptt
I
K
Các tủ động lực, động cơ còn lại tính toán tương tự
Dựa vào catalog của nhà sản xuất chọn cáp
Kết quả chọn cáp trình bày ở Bảng
Tuyến dây In
Icptt (A)
Trang 28Tuyến dây In
Icptt (A)
Cáp
Số sợi - Mã hiệu - Tiết diện
DB1-PX1.1 84,63 0,75 100,00 132,98 4x1Cx35mm2CVV+(E) 16mm2CVV DB1-PX1.2 81,76 0,75 100,00 132,98 4x1Cx35mm2CVV+(E) 16mm2CVV
DB2-PX2.1 85,23 0,75 100,00 132,98 4x1Cx35mm2CVV+(E) 16mm2CVV DB2-PX2.2 66,80 0,75 80,00 106,38 4x1Cx25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
DB3-PX3.1 80,40 0,75 80,00 106,38 4x1Cx25mm2CVV+(E) 16mm2CVV DB3-PX3.2 76,35 0,75 80,00 106,38 4x1Cx25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
DB4-PX4.1 80,40 0,75 80,00 106,38 4x1Cx25mm2CVV+(E) 16mm2CVV DB4-PX4.2 76,35 0,75 80,00 106,38 4x1Cx25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
Bảng 7: Lựa chọn cáp, dây dẫn cho các tuyến dây đến các tủ điện
Tuyến dây In (A) K Icb Icptt (A) Cáp
Số sợi - Mã hiệu - Tiết diện PX1.1
PX1.1 – A1 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX1.1 – A2 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX1.1 – A3 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX1.1 – A5 69,90 0,53 80,00 149,81 1Cx4x35mm2CVV+(E) 16mm2CVV
PX1.2
PX1.2 – A8 56,70 0,53 63,00 117,98 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX1.2 – A12 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX1.2 – Ổ cắm 24,20 0,67 25,00 37,45 1Cx2x4mm2CV+(N) 4mm2CV PX1.2 – PA2 30,10 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV
PX2.1
PX2.1 – B1 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX2.1 – B2 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX2.1 – B6 56,70 0,53 63,00 117,98 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX2.1 – B12 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
Trang 29PX2.2
PX2.2 – B10 56,70 0,53 63,00 117,98 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX2.2 – Ổ cắm 24,20 0,67 25,00 37,45 1Cx2x4mm2CV+(N) 4mm2CV PX2.2 – PB2 30,10 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV
PX3.1
PX3.1 – C1 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX3.1 – C2 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX3.1 – C3 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX3.1 – C4 28,30 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX3.1 – C7 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
PX3.2
PX3.2 – C9 28,30 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX3.2 – C11 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX3.2 – C12 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX3.2 – Ổ cắm 24,20 0,67 25,00 37,45 1Cx2x4mm2CV+(N) 4mm2CV PX3.2 – PC1 15,10 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV
PX4.1
PX4.1 – D1 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX4.1 – D2 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX4.1 – D3 20,80 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV PX4.1 – D4 28,30 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX4.1 – D7 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV
PX4.2
PX4.2 – D9 28,30 0,53 32,00 59,93 1Cx4x16mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX4.2 – D11 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX4.2 – D12 34,90 0,53 50,00 93,63 1Cx4x25mm2CVV+(E) 16mm2CVV PX4.2 – Ổ cắm 24,20 0,67 25,00 37,45 1Cx2x4mm2CV+(N) 4mm2CV PX4.2 – PD1 15,10 0,53 25,00 46,82 1Cx4x10mm2CVV+(E) 10mm2CVV
Bảng 8: Lựa chọn cáp, dây dẫn từ các tủ đến động cơ
Trang 30Tuyến dây In
(A) K Icb
Icptt (A)
Cáp
Số sợi - Mã hiệu - Tiết diện
MDB -
Lighting 6,24 0,75 10,00 13,30 4x1Cx1.5mm2CVV+(E) 1.5mm2CVV Lighting - L1 3,60 0,71 20,00 28,37 1Cx2x2.5mm2CV+(N) 2.5mm2CV Lighting - L2 3,60 0,71 20,00 28,37 1Cx2x2.5mm2CV+(N) 2.5mm2CV Lighting - L3 3,60 0,71 20,00 28,37 1Cx2x2.5mm2CV+(N) 2.5mm2CV
- L: Chiều dài dây dẫn (km)
- R: Điện trở của dây dẫn (Ω/km)
2 2
Trang 31
Phần trăm sụt áp không vượt quá 5%, đạt yêu cầu
Tính toán sụt áp tương tự cho các tuyến dây cáp còn lại, ta được như bảng sau
Bảng 10: Kết quả tính toán sụt áp đến các tủ phân phối và tủ chính
Volt (V) Cosϕ Sinϕ L
(m) ro xo denta U %denta U
Trang 32Bảng 11: Tính toán sụt áp cho hệ thống chiếu sáng
(m) ro xo denta U
(mm2)
In (A)
Volt (V) Cosϕ
(mm2)
In (A) Volt (V) Cosϕ
Trang 33CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
2 Phương pháp và trình tự tính toán ngắn mạch
➢ Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối
trung/hạ
n SC
- S: Công suất định mức của máy biến áp (kVA)
- Un: Điện áp dây phía thứ cấp (V)
- In: Dòng định mức (A)
- Isc:Dòng ngắn mạch (A)
- Usc: Điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)
Các giá trị thông dụng Usc của máy biến áp phân phối
⮚ Tính dòng ngắn mạch 3 pha (I sc ) tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế
Dòng ngắn mạch 3 pha Isc tại điểm bất kỳ được tính bởi:
Trong đó: - Un: Điện áp dây phía thứ cấp của máy biến áp (V)
- ZT: Tổng trở trên mỗi pha tới điểm ngắn mạch (Ω)
Trang 34(5.2)
Trong đó: RT và XT là tổng số học các trở kháng và cảm kháng của các phân đoạn
đi vào tập hợp này
⮚ Xác định tổng trở của mỗi phần tử
a Hệ thống phía sơ cấp của máy biến áp trung/hạ
Công suất ngắn mạch 3 pha PSC, (đơn vị : kA hoặc MVA) sẽ được ngành điện cung cấp và từ đó có thể xác định được tổng trở tương đương
Công thức sau cho phép xác định tổng trở này và quy đổi về phía thứ cấp :
(5.3)
Trong đó:
● Za Tổng trở của hệ thống phía sơ cấp máy biến áp (mΩ)
● Uo Điện áp dây thứ cấp khi không tải (kV)
● Psc Công suất ngắn mạch 3 pha của hệ thống phía sơ cấp (kVA)
Giá trị của trở kháng Ra là rất nhỏ so với Xa, do đó có thể xem như Xa gần bằng Za
Nếu đòi hỏi chính xác hơn, Xa có giá trị bằng 0.995 Za và giá trị của Ra bằng 0.1
Xa
Hình G36 đưa ra các giá trị thông dụng của Ra và Xa trong lưới phân phối (MV) có
công suất ngắn mạch là 250 MVA và 500 MVA
b Máy biến áp
Tổng trở Ztr của biến áp nhìn từ phía thanh cái thứ cấp sẽ được tính bởi :
Trong đó:
(5.4)
- Un điện áp dây phía thứ cấp (V)
- Sn công suất định mức máy biến áp (kVA)
- Usc điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)
Trở kháng của các cuộn dây Rtr có thể tính theo tổn thất công suất