Thiết kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng sản xuất công nghiệp

Xác định sơ đồ cấp điện của phân xởng 3.1.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xởng 3.2.Chọn công suất và số lợng máy biến áp 3.3.Lựa chon sơ đồ nối điện tối u so sánh ít nhất 2 phơng á

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

***************

đồ án môn học CUNG CấP ĐIệN

tk=2.5 s.khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xởng L=73.6(m),chiều cao nhà xởng H=3.8 (m).Gía thành tổn thất điện năng

cΔ=1000đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gkWh;Suất thiệt hại do mất điện gth=4500đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gkWh

Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay thiết kế cung cấp điện

B Nội dung thiết kế:

I Thuyết minh

1 Tính toán chiếu sáng cho phân xởng

2.Tính toán phụ tải điện

2.1 Phụ tải chiếu sáng

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

2.3 Phụ tải động lực

2.4 Phụ tải tổng hợp

3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xởng

3.1.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xởng

3.2.Chọn công suất và số lợng máy biến áp

3.3.Lựa chon sơ đồ nối điện tối u (so sánh ít nhất 2 phơng án)

4.Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện:

4.1.Chọn tiết diện của mạng động lực,dây dẫn của mạng chiếu sáng;

6.3.Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

7.Tính toán nối đất và chống sét

7.1.Tính toán nối đất

1.Mặt bằng phân xởng với sự bố trí của các thiết bị

2.Sơ đồ chiếu sáng và nối đất

Lời nói đầu

Nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày càng đượccải thiện và nâng cao nhanh chóng, nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng không ngừng Trong hệ thống điện ở nớc ta hiệnnay, quá trình phát triển của phụ tải ngày càng nhanh nên việc quy hoạch, thiết kế vàphát triển mạng điện đang là vấn đề quan tâm của nghành điện nói riêng và cả nước nóichung Xuất phát từ yêu cầu trên cùng với kiến thức đã học tại Trường Đại học Điện

Lực và bộ môn cung cấp điện, em đã được nhận đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế cung cấp điện cho một phân xởng sửa chữa cơ khí ”

Trong quá trình làm đồ án, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ và tạo

điều kiện tận tình của Thầy cô trong khoa điện và đặc biệt là thầy giáo Trần Quang

Khánh, em đã hoàn thành xong bản đồ án môn học của mình Trong quá trình thiết kế

do vốn kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, nên bản đồ án khó tránh khỏinhững khiếm khuyết Em rất mong nhận đợc sự nhận xét, góp ý tận tình của các thầy cô

để bản thiết kế cũng nh kiến thức bản thân em đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện - Đại học Điện Lực đã

tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án, đặc biệt là Thầy Trần

Quang Khánh đã trực tiếp hớng dẫn em trong thời gian qua

Hµ Néi, Ngµy 24 th¸ng 6 n¨m 2009 Sinh viªn

NguyÔn ViÕt Th¶o

ThiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn cho ph©n xëng s÷a ch÷a c¬ khÝ

Phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa

Số hiệu trên sơ

12; 13; 14; 15;

1.2; 2.8; 2.8; 3;7.5; 10; 13

42 43

44 45

23

14 15 6

16

7

24 25

26

31

Sơ đồ mặt bằng của phân xởng

Sơ đồ mặt bằng phân xởng sữa chữa cơ khí

Chơng 1:tính toán chiếu sáng cho phân xởng

Ta chọn độ rọi yêu cầu của chiếu sáng phân xởng EYC=50 lux.Hệ thống làm mát vàthông thoáng bằng quạt trần và quạt hút

Vì xởng sữa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất 200 W

và quang thông F=3000 lumen

Chọn độ cao treo đèn h’=0.5 m

Chiêù cao mặt bằng làm việc h2=0.8 m

Chiều cao tính toán h=H-h2=3.8-0.8=3 m

Tỷ số treo đèn :

0 143

3 5 0

5 0 '

h j

Với loại đèn dùng để chiếu sáng phân xởng sản xuất khoảng cách giữa các đèn đợc xác

định theo tỷ lệ L/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gh=1.5 tức là:

5 2 3

5 4

36

* 24 )

b a

Coi hệ số phản xạ của trần 50% và tờng 30%.Ta xác định đợc hệ số lợi dụng kld=0.6.Lấy

hệ số dự trữ là δdt=1.2, hệ số hiệu dụng của đèn η=0.58  Tổng quang thông là:

6 0

* 58 0

2 1 24

* 36

* 50

49 3000

5 148965

F

4 m

24 m

36 m

4 mVậy tổng số đèn cần lắp đặt sẽ là 54 đèn và đợc bố trí nh sau:

Độ rọi thực tế ứng với 54 đèn :

E=

dt

SD D

b a

K N

* 24

6 0

* 58 0

* 54

* 3000

Nh vậy hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu của đề bài

Ngoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm cho mỗi máy 1 đèn công suất 100 W để chiếusáng cục bộ ( trừ cần cẩu và lò gió )

Chơng 2 Tính toán phụ tải điện.

2.1 Phụ tải chiếu sáng :

Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời là 1)

Pcs.ch =kdt*n*200=1*54*200=10800 W

Chiếu sáng cục bộ:

Pcb=41*100=4100 W

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos  của nhóm chiếu sáng bằng 1.

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xỏng sẽ đợc trang bị 20 quạt trần mỗi quạt 120 W và10 quạt hút mỗi quạt 80 W;

Hệ số công suất trung bình của nhóm là 0.8

điện Việc phân nhóm phải tuân theo các nguyên tắc sau:

_Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ

áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trongphân xởng

_Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tảitính toán đợc chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điệncho nhóm

_Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cầndùng trong phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quánhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng  (812)

Tuy nhiên thờng rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên Do vậy ngời thiết kếphải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phơng án tối u phù hợpnhất trong các phơng án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của cácthiết bị đợc bố trí trên mặt bằng phân xởng, có thể chia các thiết bị trong phân xởngthành 5 nhóm

1 Tính toán cho nhóm số 1:

Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng 1-2

Bảng 1-2 Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1

10 9 34.7 77.8

HÖ sè sö dông tæng hîp:

0 38

7 34

124 13

k P k

Sè lîng hiÖu dông:

 

5 89 244

7

34 2 2

P

P n

HÖ sè nhu cÇu:

0.66

5

38 0 1 38 0

nc

n

k k

766 23 cos

Từ đó ta có bảng tổng hợp phụ tải động lực của 5 nhóm nh sau:

có công suất cao nhất

Phụ tải tính toán của nhóm 1 và 3 là :

5

23 ( 30 41

0 ) 5

1 04

0 1 3 1

* 68 595 0

* 53 617 0

* 30 691 0

* 77 685 0

* 23 cos

682 0

58 185

Kết quả tính toán phụ tải của các phụ tải:

1 §éng lùc 185.58 198.663 0.682

TÝnh phô t¶i tæng hîp theo ph¬ng ph¸p sè gia:

Tæng c«ng suÊt tÝnh to¸n cña 2 nhãm phô t¶i chiÕu s¸ng vµ lµm m¸t:

Pcs-lm=14.9+[(

5

2 3)0.04-0.41]*3.2=16.73 Kw

*Tæng c«ng suÊt tÝnh to¸n cña toµn ph©n xëng:

) 0 41 * 16 73 196 28kW

5 73 16 ( 58

8 0 2 3 1 9 14 682 0 58 185

28 196

Chơng 3.xác định sơ đồ cấp điện của phân xởng 3.1.xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xởng

Trạm biến áp phân xởng thờng đợc xây dựng theo kiểu hộp hoặc trong nhà

*Lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí tối u cho trạm ,cần phải thoả mãn các qui tắc sau:

_Gần tâm phụ tải

_Bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến dây

_Phù hợp với quy hoạch của phân xởng và các vùng lân cận

_Bảo đảm các điều kiện khác nh cảnh quan môi trờng ,có khả năng điều chỉnh cải tạothích hợp ,đáp ứng khi khẩn cấp …

_Tổng tổn thất trên đờng dây là nhỏ nhất

Căn cứ vào công suất của phân xởng ta quyết định đặt 1 trạm biến áp phân xởng (trạmkề) có tờng chung với tờng phân xởng căn cứ vào tỷ lệ phụ tải loại I & II là 85% ta cóthể đặt 1 hoặc 2 máy biến áp trong trạm

3.2.chọn công suất và số lợng máy biến áp

1.Chọn cụng suất và số lượng MBA.

Hệ số điền kớnh đồ thị được xỏc định:

4680 0,534 0, 75

8760 8760

M dk

T

 Biến ỏp cú thể làm việc quỏ tải 40% trong khoảng thời gian cho phộp khụng quỏ 6h

Ta tiến hành so sỏnh 2 phương ỏn (PA):

+ Phương ỏn 1: dựng 2 MBA cụng suất 2ì180 kVA (của hóng ABB)

+ Phương ỏn 2: dựng 1 MBA cụng suất 250 kVA (của hóng ABB)

SMBA(kVA) ∆P0(kW) ∆PK(kW) Vốn đầu tư 106VNĐ

Bảng tham số MBA

- Xột về kỹ thuật cỏc phương ỏn khụng ngang nhau về độ tin cậy CCĐ.

+ PA1:Khi cú sự cố ở 1 trong 2 MBA,mỏy cũn lại sẽ phải gỏnh toàn bộ phụ tải loại I

và II của phõn xưởng

+ PA2: Khi xảy ra sự cố thỡ toàn phõn xưởng sẽ phải ngừng hoạt động

- Để đảm bảo sự tương đồng về kỹ thuật của cỏc PA cần phải xột đến thành phần thiệt

hại do mất điện khi cú sự cố xảy ra trong cỏc MBA:

+ Phụ tải trong thời gian sự cố 1 MBA bao gồm phụ tải loại I và II:

S

S k

Như vậy mỏy cú thể chịu được quỏ tải trong thời gian sự cố

+ Thiệt hại kinh tế do sự cố: coi sự thiệt hại đối với phụ tải loại III của 2 PA là nhưnhau,ta chỉ xột đến thiệt hại do sự cố đối với phụ tải loại I và II

* Đối với PA1 coi như thiệt hai bằng 0: Y1 = 0

* Đối với PA2:

Y2=gth.Ssc.cos .tf=4500 235.977 0,707 24 = 18.02*106 (đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm)

+ Tổn thất điện năng trong cỏc MBA khi sự cố:

Tổn thất điện năng được tớnh theo CT:

2 0

180

62 277

* 2

15 3 8760

* 53 0

* 2

* 1

1 4 8760

* 64 0

* 1

1 Cụng suất trạm biến ỏp (kVA) 2ì180 250

2 Tổng vốn đầu tư (triệu đồng) 152.7 96.4

3 Tổn thất điện năng (103kWh/năm) 20.789 21.128

4 Chi phớ bự tổn thất (triệu đ/năm) 20.789 21.128

5 Thiệt hại do mất điện (triệu đ/năm) 0 18.02

6 Tổng chi phớ qui đổi (triệu đ/năm) 46.9845 55.054

Từ bảng kết quả trờn ta chọn TBA cú 2 MBA làm việc song song (22/0.4 kV_2180)

là hiệu quả nhất.Việc lựa chọn PA dựng 2 MBA cũn cú lợi là cú thể cắt bớt 1 MBA khiphụ tải quỏ nhỏ,điều đú trỏnh cho MBA phải làm việc non tải do đú giảm được tổn thất

và nõng cao chất lượng điện

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối u

suất tính tóan của toàn phân xởng l 277.62 kVA, trong đó có 16.73 kW sử dụng choàm 5 nhóm Công

hệ thông chiếu sáng và hệ thống làm mát.Ta xem đây là một phân xởng nhỏ,khi đó đểcấp điện cho phân xỏng dùng sơ đồ hỗn hợp Hệ thống cấp điện cho xí nghiệp phân x-ởng loại này bao gồm một đờng dây trung áp nhận điện (trạm biến áp trung gian hoặc đ-ờng dây trung áp gần nhất), một trạm biến áp phân xởng (TBAPX đợc lắp đặt bên ngoàinhà ngay sát tờng ), một mạng lới điện hạ áp cấp điện cho các máy móc , thiết bị đặttrong phân xởng Điện năng từ trạm biến áp được đưa về tủ phân phối của phân xởng

Đặt tại tủ phân phối của TBA một áptômát đầu nguồn , từ dây dẫn điện về xởng bằng ờng cáp ngầm

đ-Trong tủ phân phối đặt một aptomat tổng v 6 aptomat nhánh càm 5 nhóm Công ấp điện cho 5 tủ động lực(ở mỗi nhóm 1 tủ) v 1 tàm 5 nhóm Công ủ chiếu sáng

Tủ động lực đợc cấp điện bằng đờng cáp hình tia ,đầu vào đặt dao cách ly _cầu chì ,cácnhánh ra đặt cầu chì

Mỗi động cơ máy công cụ đợc điều khiển bằng một khởi động từ (KĐT) đã gắn sắntrên thân máy,trong KĐT có rơ le nhiệt bảo vệ quá tải.các cầu chì trong tủ động lực chủyếu bảo vệ ngắn mạch ,đồng thời làm dự phòng cho bảo vệ quá tải của KĐT

Đây là sơ đồ nguyên lý mạng điện của phân xởng và 1 tủ động lực chiếu sáng

Trên cơ sở phân bố thiết bị ta so sánh 2 phơng án nối điện:

Phơng án 1: Đặt tủ phân phối tại góc xởng và kéo đờng cáp đến từng tủ động lực và thiếtbị

Phơng án 2: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo điện đến từng tủ độnglực và thiết bị

Ta so sánh 2 phơng án trên để chọn phơng án tối u:

a ,Phơng án 1:

Đặt tủ phân phối phân xởng ở tại góc xởng và kéo dây tới các tủ động lực và tủ chiếusáng ,các dây đợc cho đi ngầm theo sát tờng trong phân xởng Các tủ động lực và tủchiếu sáng đợc treo lên tờng của phân xởng và đặt tại trung tâm của nhóm phụ tải

lúc đó khoảng cách từ điểm đấu điện đến tủ phân phối sẽ là:

L=73.6-(18+12)=43.6 m

* Chọn dây dẫn từ trạm biến áp phân xởng tới tủ phân phối:

Chọn dây dẫn đến phân xởng là cáp đồng 3 pha đợc lắp đặt trong rãnh

Dòng điện chạy trong đờng dây là:

TPP MBAPX

A N Đờ́n tủ đụ̣ng lực 1

Đờ́n tủ đụ̣ng lực 2

Đờ́n tủ đụ̣ng lực 4 Đờ́n tủ đụ̣ng lực 3

Đờ́n tủ đụ̣ng lực 5

AT

A

U

S

8 421 38 0

* 3

62 277

*





Mật độ dòng điện tơng ứng với TM =4680 h của cáp đồng là jkt=3.1 A/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gmm2

Vậy tiết diện dây cáp là:

n

28 4 0436 0

* 38

0

06 0

* 28 196 13 0

* 28 196

* 0 13 * 0 0436 * 3070 * 10 9287 58 /

38 0

62 277

2

2 2

kWh L

r U

Q P

Chi phí tổn thất điện năng

C=ΔA*cΔ= 9287.58*1000=9.29*106 đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm

Vốn đầu t của đoạn dây

Chi phí quy đổi

* 3

58 33

*





Mật độ dòng điện tơng ứng với TM =4680 h của cáp đồng là jkt=3.1 A/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gmm2

Vậy tiết diện dây cáp là:

n

48 0 006 0

* 38

0

07 0

* 46 24 25 1

* 23

58 33

2

2 2

kWh L

r U

Q P

Chi phí tổn thất điện năng

C=ΔA*cΔ=179.8*1000=0.18*106 đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm

Vốn đầu t của đoạn dây

Chi phí quy đổi

Z=p*V+C=(0.225*0.5+0.18)*106 =0.29*106 đ

Ph¬ng ¸n 1:®¨t tñ ph©n phèi ë gãc ph©n xëng

Hao tổn điện áp cực đại :

ΔUM =ΔUP-0 + max {ΔUi}=4.28+4.35=8.63 V

Hao tổn điện áp cho phép:

tủ chiếu sáng đợc treo lên tờng của phân xởng và đặt tại trung tâm của nhóm phụ tải

* Chọn dây dẫn từ trạm biến áp phân xởng tới tủ phân phối:

Chọn dây dẫn đến phân xởng là cáp đồng 3 pha đợc lắp đặt trong rãnh

Dòng điện chạy trong đờng dây là:

A

U

S

8 421 38 0

* 3

62 277

*





Mật độ dòng điện tơng ứng với TM =4680 h của cáp đồng là jkt=3.1 A/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gmm2

Vậy tiết diện dây cáp là:

136 065 2

1 3

8 421

mm j

I F

n

22 7 0736 0

* 38

0

06 0

* 28 196 13 0

* 28 196

* 0 13 * 0 0736 * 3070 * 10 15678 12 /

38 0

62 277

2

2 2

kWh L

r U

Q P

Chi phí tổn thất điện năng

C=ΔA*cΔ= 15678.12*1000=15.68*106 đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm

Vốn đầu t của đoạn dây

Chi phí quy đổi

* 3

58 33

*





Mật độ dòng điện tơng ứng với TM =4680 h của cáp đồng là jkt=3.1 A/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gmm2

Vậy tiết diện dây cáp là:

16 46 2

1 3

02 51

mm j

I F

L V

U

x Q r P U

n

92 1 024 0

* 38

0

07 0

* 46 24 25 1 23

58 33

2

2 2

kWh L

r U

Q P

Chi phí tổn thất điện năng

C=ΔA*cΔ=719.21*1000=0.72*106 đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm

Vốn đầu t của đoạn dây

Chi phí quy đổi

Z=p*V+C=(0.225*2+0.72)*106 =1.17*106 đ

Tính toán tơng tự ta có kết quả bảng sau:

Phơng án 2:đặt tủ phân phối ở tâm phân xởng

Hao tổn điện áp cực đại :

ΔUM =ΔUP-0 + max {ΔUi}=7.22+1.93=9.15 V

Hao tổn điện áp cho phép:

Nh vậy ΔUM < ΔUCP tức là mạng điện đảm bảo yêu cầu về chất lợng

So sánh 2 phơng án trên thấy phơng án 2 có tổng chi phí quy đổi lớn hơn phơng án 1

Sự chênh lệch chi phí đợc xác định theo:

ΔZ= * 100 7 81 %

58 8

91 7 58 8 100

* 2

1 2

Nh vậy về chỉ tiêu về mặt kỹ thuật 2 phơng án tơng đơng nhau còn về mặt kinh tế thì

ph-ơng án 1 chiếm u thế rõ rệt

Chơng 4: chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện chính 4.1 dây dẫn của mạng động lực

* Tính toán chọn tiết diện dây dẫn từ tủ động lực đến các động cơ (phơng án 2 ):

_ Từ tủ động lực 1 tới các thiết bị thuộc nhóm 1:

* 3

48 4

*





Mật độ dòng điện tơng ứng với TM =4680 h của cáp đồng là jkt=3.1 A/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gmm2

Vậy tiết diện dây cáp là:

L V

U

x Q r P U

n

26 0 004 0

* 38

0

09 0

* 33 3 8

* 3

* 8 * 0 004 * 3070 * 10 13 67 /

38 0

33 3 3

0 2

2 2

kWh L

r U

Q P

Chi phí tổn thất điện năng

C=ΔA*cΔ=13.67*1000=0.014*106 đ/kWh;Suất thiệt hại do mất điện gnăm

Vốn đầu t của đoạn dây

Chi phí quy đổi

Z=p*V+C=(0.225*0.12+0.014)*106 =0.04*106 đ

Tính toán tơng tự ta có kết quả bảng sau: