Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Việt Nam đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hoán đất nước. Chính vì vậy công nghiệp đóng vai trò rất quan trong. Trong đó điện đóng vai trò cực kì quan trọng trong các nhà máy và xí nghiệp. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế khác ngành công nghiệp năng lượng, đặc biệt là điện đóng vai trò 4tiên phong. Đi đâu trên đất nước hình chữ S này cũng thấy các nhà máy điện, các trạm biến áp, đường dây…phân phối điện năng hiệu quả và hợp lý nhất. Để xây dựng một đất nước giàu mạnh, an ninh, phát triển… thì ngành cung cấp điện phải đi trước một bước. Bởi vì trước khi một nhà máy hay xí nghiệp mọc lên đòi hỏi phải có một cơ sở hạ tầng nhất định, trong đó một nguồn điện dảm bảo chất lượng ( rẻ, điện ổn định, cung cấp liên tục…) điện là yếu tố quan trong nhất. Vì vậy việc tính toán, thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp là việc làm rất quan trọng trước khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp. Trong quá trình thực hiện tuy đã tham khảo nhiều bài làm của anh, chị khóa trước, tài liệu tham khảo nhưng do đây là lần đầu tiên làm đồ án nên không thể tránh được sai sót. Mong được sự góp ý của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy Ninh Văn Nam.

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Đề tài:Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Giáo viên hướng dẫn : Ninh Văn Nam

Sinh viên thực hiện : Nhóm 10

Lời nói đầu

Việt Nam đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hoán đất nước Chính

vì vậy công nghiệp đóng vai trò rất quan trong Trong đó điện đóng vai trò cực kì quan trọng trong các nhà máy và xí nghiệp Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế khác ngành công nghiệp năng lượng, đặc biệt là điện đóng vai trò 4tiên phong Đi đâu trên đất nước hình chữ S này cũng thấy các nhà máy điện, các trạm biến áp, đường dây…phân phối điện năng hiệu quả và hợp lý nhất

Để xây dựng một đất nước giàu mạnh, an ninh, phát triển… thì ngành cung cấp điện phải đi trước một bước Bởi vì trước khi một nhà máy hay xí nghiệp mọc lên đòi hỏi phải có một cơ sở hạ tầng nhất định, trong đó một nguồn điện dảm bảo chất lượng ( rẻ, điện ổn định, cung cấp liên tục…) điện là yếu tố quan trong nhất

Vì vậy việc tính toán, thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp là việc làm rất quan trọng trước khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp Trong quá trình thực hiện tuy đã tham khảo nhiều bài làm của anh, chị khóa trước, tài liệu tham khảo nhưng do đây là lần đầu tiên làm đồ án nên không thể tránh được sai sót Mong được sự góp ý của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy Ninh Văn Nam

ĐỀ TÀI:

1. Sơ đồ địa lí: Dựa vào sơ đồ phân phối giữa các phụ tải và nguồn ta xác định

được khoảng cách giữa chúng như hình vẽ

MỤC LỤC

260m

2. Nguồn điện N: Nguồn cung cấp : Điện áp định mức : = 10KV

3. Phụ tải: Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng sau:

- Thời gian sử dụng công suất cực đại : =5000h

- Độ rọi yêu cầu phân xưởng 3 là 500Lux , =0,56 và =0,98

4 Số liệu phân xưởng 3

Tên thiết bị Máy 1 Máy

2

Máy 3

Máy 4

Máy 5

Máy 6

Máy 7

Máy 8

Nhiệm vụ thiết kế

1. Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng 3

2. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

3. Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

4. Lựa chọn thiết bị: máy biến áp, tiết diện dây dẫn, thiết bị phân phối,thiết bị bảo vệ, đo lường…

5. Xác định tham số chế độ của mạng điện: U, P,A, ( bằng tay và phần mềm)

6. Tính toán nối đất cho trạm biến áp ( với đất cát pha ) ( bằng tay và phần mềm)

7. Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị =0,95 (bằng tay và phần mềm )

8. Dự toán công trình điện

Bản vẽ

1. Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2. Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ chiếu sáng phân xưởng 3

3. Sơ đồ 2 phương án - bảng chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật

4. Sơ đồ nguyên lý toàn mạng điện

LỜI MỞ ĐẦU 2

ĐỀ TÀI 3

Phần 1 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7

1 Đặc điểm chung

2 Xác định công suất, số lượng bóng đèn 7

3 Thiết kế mạng điện chiếu sáng 9

Phần 2 :TÍNH TOÁN PHỤ TẢI . 9

1. Phụ tải của các phân xưởng 3 9

2. Xác định phụ tải toàn nhà máy 10

Phần 3:XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 11

1 Vị trí đặt trạm biến áp 11

2 xác định vị trí, dung lượng biến áp tại PPTT 11

3 Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng 12

4 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT 14

Phần 4:LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 18

1 Lựa chọn máy biến áp 18

2 Lựa chọn dây dẫn 19

3 Lựa chọn thiết bị phân phối, đo lường, bảo vệ 19

Phần 5 :XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN 21

1. Hao tổn điện áp lớn nhất trong mạng điện 21

2. Hao tổn công suất 21

3. Tổn thất điện năng 21

Phần 6: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 22

Cơ sở lí thuyết 22

Tính toán nối đất 22

Trình tự tính toán nối đất 23

Phần 7 : NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 23

1. Nâng cao hệ số công suất cho toàn phân xưởng………… 23

2. Tính toán ngắn mạch……… 25

Phần 8 : HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐIỆN 26

KẾT LUẬN ……… 28

I. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3

1. Thiết kế chiếu sáng ta dựa vào các thông số sau:

a. Mặt bằng và mặt cắt phân xưởng để xác định vị trí theo đèn

b. Những đặc điểm của quá trình công nghệ và các tiêu chuẩn về độ rọi của cáckhu vực làm việc

c. Số liệu nguồn điện và nguồn vật tư

2. Xác định công suất, số lượng bóng đèn

Ta có số liệu của phân xưởng 3 như sau:

Tên thiết bị Máy

1

Máy 2

Máy 3

Máy 4

Máy 5

Máy 6

Máy 7

Máy 8

Cos ϕ 0,76 0,65 0,65 0,68 0,62 0,79 0,68 0,62

Độ rọi yêu cầu của phân xưởng là E=500Lux, ,

và Dựa vào diện tích của phân xưởng 3 ta có:

Xác định quang thông của đèn

Chọn độ rọi tiêu chuẩn E=30,hệ số dự trữ k=1,3 với đèn sợi đốt, hệ số tính toán Z=1,2 Xác định được quang thông của mỗi bóng đèn là

Chọn cáp đồng , 4 lõi vỏ PVC do LENS xản xuất , tiết diện 6mm2 có Icp=45A

Chọn dây đồng bọc tiết diện 2,5 mm2 có Icp=27A

II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

1. Tính toán phụ tải phân xưởng 3

Ta có bảng sau:

Tên thiết bị Máy

1

Máy 2

Máy 3

Máy 4

Máy 5

Máy 6

Máy 7

Máy 8

Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng :

2. Tính toán phụ tải của toàn nhà máy

Coi cả nhà máy là một phân xưởng cơ khí có P0=15(W/m2), knc=0,6

• Đối với phân xưởng 1

Coi công suất tính toán động lực :

Công suất tính toán chiếu sáng :

Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng :

Công suất tính toán toàn phần:

Công suất tính toán phản kháng:

Tương tự cho các phân xưởng khác ta có

Bảng 1 Các thông số tính toán của toàn nhà máy

488

6 146 0.6 0.78 15 87.6 67.5 155.7 124.3

6

198.8

 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

Phụ tải tính toán phản kháng của nhà máy

Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy

Hệ số công suất của nhà máy

III. XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Với quy mô của nhà máy với số liệu như trên ta cần đặt một trạm phân phối trung tâm nhận điện từ nguồn về rồi phân phối cho các phân xưởng

Tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau

Bảng 2 : kết quả chọn máy biến áp do ABB chế tạo cho các phân xưởng

STT Tên phân xưởng Stt , kVA SđmBA , kVA

3. Phương án đi dây mạng điện

Ta sẽ sử dụng đường dây trên không lộ kép dẫn điện từ nguồn về trạm PPTT của nhà máy Để đảm bảo mỹ quan và an toàn thì mạng cao áp trong nhà máy sẽ dùng cáp ngầm Từ trạm phân phối trung tâm đến các phân xưởng ta dùng cáp lộ đơn Căn cứ vào vị trí các phân xưởng và trạm PPTT trên mặt bằng , đề ra 2 phương

án đi dây trên mạng cao áp:

Phương án 1: các phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT

Phương án 2 : các phân xưởng xa trạm PPTT thì lấy điện thông qua các phân xưởng ở gần trạm PPTT hơn

a. Chiều dài dây dẫn từ nguồn về trạm PPTT

Ta sử dụng đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép

Dựa vào sơ đồ ta có N(250,110) và trạm PPTT ( 90,50) nên

b. Chọn dây dẫn

Dòng điện chạy trên dây dẫn

Tiết diện dây dẫn cần thiết

Ta chọn dây dẫn nhôm lõi thép tiết diện 120 mm2 , dây AC-120

- Kiểm tra dây theo điều kiện dòng sự cố

Tra bảng dây AC-120 có

Khi đứt một dây , dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất

- Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học D=1,26m tra bảng ta được

r0= 0,27 Ω/km và

Vậy ta chọn dây dẫn AC-120 là hợp lý

Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản

c. Phương án 1

Chọn cáp từ PPTT đến phân xưởng 1(PX1)

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16mm2

Chiều dài đường dây từ PPTT-PX1

Chọn cáp từ PPTT đến phân xưởng 5(PX5)- phân xưởng có công suất lớn nhất

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 mm2 có r0= 1,47 (Ωkm)

Với các đường cáp khác được tính toán và chọn tương tự, kết quả được ghi trongbảng vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo và Icp

Bảng 3 Kết quả chọn cáp cao áp 10kV theo phương án 1

Đường cáp F ( mm2) L (m) Đơn giá ( đ/m) Thành tiền (đ)

Tiếp theo, xác định tổn thất công suất tác dụng

Các thông số đường cáp và kết quả tính toán P được ghi trong bảng 4

Đường dây F(mm2) Số dây L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Stt(kVA) P ( kW)

Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1 là

Vậy chọn cáp tiết diện nhỏ nhất tiết diện 16 mm2 loại XLPE ( 3x16)

Các tuyến khác không phải chọn lại Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác

Tương tự như phương án 1 ta có bảng tính toán P bảng 6

Đường dây F(mm2) Số dây L (m) r (Ω/km) R (Ω) S (kVA) P (kW)

Trong đó là giá trị tổn thất hàng năm:

Qua bảng so sánh ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu mạng cao áp

4. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT

a. Sơ đồ trạm PPTT

Như đã phân tích ta chọn sơ đồ một hệ thống thanh ghóp có phân đoạn cho trạm PPTT Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh ghóp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh ghóp đều dùng máy cắt hợp bộ Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh ghóp Đặt trên mỗi phân đoạnthanh ghóp một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trêm cáp 10kV Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS , cách điệnbằng SF6 không cần bảo trì, loại 8DC11, hệ thống thanh ghóp đặt sẵn trong các tủ

có dòng định mức 1250A

Ta có thông số máy cắt tại trạm PPTT

Loại máy cắt Uđm ,kV Iđm ,A Icắt N,3s ,kA Icắt Nmax, kA Ghi chú

b. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng

Vì trạm PPTT rất gần các phân xưởng nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly Phía

hạ áp đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh

• Đặt một tủ đầu vào 10kV có dao cách ly 3 vị trí , cách điện bằng SF6 , khôngphải bảo trì loại 8DH10 có thông số sau

Loại tủ Uđm , kV Iđm , A Uchịu đựng, kV IN chịu đựng 1s, kA

Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo Vậy sẽ có 1 aptomat tổng và mỗi phân xưởng có 1 tủ aptomat nhánh

Chọn aptomat theo các thông số được tính toán như sau:

Dòng điện lớn nhất qua aptomat tổng máy 1800 kVA

Dòng điện lớn nhất qua aptomat máy ( PX6) 200 kVA

Dòng điện lớn nhất qua aptomat máy 315 (PX1,2)kVA

Dòng điện lớn nhất qua aptomat máy 400 ( PX3) kVA

Dòng điện lớn nhất qua aptomat máy(PX 4,5) 500 kVA

Chủng loại aptomat được ghi trong bảng

Bảng 7 aptomat đặt trong các trạm biến áp phân xưởng của hãng Merlin GerinTrạm biến áp Loại Uđm , V Iđm , A Icắt N , kA

Dòng điện chạy qua thanh :

Vậy chọn thanh cái dẹt bằng đồng lõi thép AC-120 có I=380 (A) khi đặt ngoài trời

d. Chọn cầu chì

- Cho từng phân xưởng:

Immmax là Imm của động cơ có dòng khởi động max

IV. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

Dựa vào thông số các phần đã tính toán ta lựa chọn các thiết bị có thông số sau:

1. Chọn máy biến áp

a. Chọn máy biến áp tổng

Vậy ta chọn máy biến áp TM-1800/35 có

do Nga sản xuất có thông số sau

lượng định mức, kVA

Điện áp giới hạntrên cuộn dâykV

Tổn thất, kW Điện áp

ngắn mạch

UN, %

Dòng điện không tải I0 %

Sơ cấp

Thứ cấp Khôn

g tải

Ngắn mạch

b. Chọn máy biến áp ở các phân xưởng ( máy biến áp nhánh)

Dựa vào công suất của các phân xưởng ta lựa chọn máy biến áp do ABB Việt Namsản xuất có các thông số sau

Tên PX SđmBA, kVA Uc , kV UH, kV P0, W PN, W UN %

lõi , dạng lõi lớp XLPE ngoài

trời

400C

dưới đất

250C

900C AC

Loại máy cắt Uđm ,kV Iđm ,A Icắt N,3s ,kA Icắt Nmax, kA Ghi chú

Điện dung danh địnhµF

Kiểu chế tạo

Chiều caoH

mm

Khối lượng

Lựa chọn chống sét van theo điều kiện

Vậy ta chọn chống sét van do Nga chế tạo : PBT-10 có thông số

Uđm, kV Umax, kV Uđánh thủng tại

f= 50Hz Uđánh thủng xungkích tại t=2-10s Khối lượngkg

Vậy tổn thất công suất tác dụng và P phản kháng là:

∆PBA= 54,94kW và ∆QBA =273,37 kVAr

3 Tính toán tổn thất điện năng

Vậy:

VI TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT

1 Tính toán nối đất cho phân xưởng

Chọn Rd = 14Ω với sơ đồ nối dây có trạm biến áp ≥ 100 kVA

Thiết bị nối đất như sau: ( nối đất lặp lại)

Điện trở khuếch đại 1 cọc là:

Trong đó: t là độ sâu của cọc (m)

d: đường kính cọc (m) và d=0,95b=4,75

Điện trở khuếch tán n cọc (n=30) và

Điện trở khuếch tán của thanh nằm ngang khi xét tới ảnh hưởng của màng che dùng thép dẹp b=0,5cm;l=2000cm;t=50cm

Điện trở khuếch tán của thanh nằm ngang khi xét tới ảnh hưởng của màng che là

Điện trở nối đất của phân xưởng:

(thỏa mãn) Vậy số lượng cọc chính là 30 cọc

2 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

Ta chọn 20 cọc phân bố theo mạch vòng và kích thước như đã chọn cho nối đất phân xưởng

Chọn thanh ngang dẹp có b=5cm;l=50m

Số cọc cần dùng là 20 cọc

Tính toán dung lượng bù để hệ số công suất nâng lên giá trị cosφ1=0,73 lên cosφ2 = 0,95

- Hệ số cos φ trước khi bù là cosφ1 = 0,73 dự định nâng lên cosφ2 = 0,95

- Dung lượng công suất phản kháng cần bù toàn nhà máy

Điện kháng và điện trở của đường dây

; l: là chiều dài dây dẫn.

Vậy trị số dòng ngắn mạch tại điểm

PPTT-B4 16 0,027 1,47 0,142 0,04

Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh cái trung tâm

Tính ngắn mạch tại N1 trên thanh ghép đến trạm B1

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

VIII Hoạch toán công trình

STT Thiết bị Quy cách Đơn vị Số lượng Đơn giá Thành tiền

3

KC2-0,5-36-3 Bộ 1 KC2-0,38-25-

2. Sơ đồ nguyên lí chiếu sáng của phân xưởng 3

3. Sơ đồ hai phương án chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

4. Sơ đồ nguyên lý toàn mạng điện

KẾT LUẬN

Từ những số liệu ban đầu về phân xưởng sản xuất, sơ đồ mặt bằng, công suất tiêu thụ và số lượng thiết bị điện yêu cầu của phân xưởng, đặc biệt là phân xưởng 3 Nhóm thực hiện đã tính toán thiết kế cung cấp điện và chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất với những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu Phù hợp với những tiêu chuẩn về điện của Việt Nam Bài tập lớn đã hoàn thành với những nội dung sau:

- Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

- Thiết kế mạng cao áp nhà máy

- Tính toán thiết bị điện phía hạ áp

- Tính toán dung lượng bù công suất

- Tính toán nối đất làm việc và nối đất bảo vệ cho trạm

Qua bài tập lớn chúng em đã biết tính toán thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất Từ những kết quả tính toán được chúng em đã biết cách chọn các thiết bị điện ( máy biến áp, dây dẫn, máy cắt, … ) phù hợp với những yêu cầu về

kỹ thuật và kinh tế của Việt Nam