Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU2CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7 1.1. Giới thiệu chung 1.2. Đặc điểm chung 1.3. Thiết kế chiếu sáng 1.4. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng K 1.5. Chiếu sáng sự cố CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN PHỤ TẢI . Phụ tải của các phân xưởng . Xác định phụ tải toàn xí nghiệp

ĐỒ ÁN : CUNG CẤP ĐIỆN

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

nghiệp

Giáo viên hướng dẫn : PHẠM TRUNG HIẾU

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN QUANG HUY

Lớp : ĐIỆN 4 – K13

CUNG CẤP ĐIỆN

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 PHẠM TRUNG HIẾU

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7

1.1 Giới thiệu chung

1.2 Đặc điểm chung

1.3 Thiết kế chiếu sáng

1.4 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng K

1.5 Chiếu sáng sự cố

CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN PHỤ TẢI .

Phụ tải của các phân xưởng

Xác định phụ tải toàn xí nghiệp

BÀI TẬP DÀI

1 Tên đề thiết kế: -Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

- Mô hình thực tế

Nhiệm vụ thiết kế

1 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

3 Lựa chọn thiết bị điện: Máy biến áp , tiết diện dây dẫn , thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ, đo lường…

4. Xác định các tham số chế độ của mạng điện: ∆U, ∆P, ∆A,U2…

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên đệm (với đất cát pha)

6. Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos ϕ2

7 Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng

8 Dự toán công trình điện

Bản vẽ :

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng

3 Sơ đồ hai phương án- bảng chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật

4 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

Thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy gồm các phân xưởng với công suất và toạ độ cho trong bảng, lấy theo alphabê của Họ tên người thiết kế

+ Nguồn điện áp 10KV, thời gian sử dụng công suất cực đại 2500h

Giải mã: Các số liệu được lấy theo vần alphabê của họ tên người thiết kế; Tổng số chữ

cái của họ , tên đệm và tên là tổng số phân xưởng ứng với số liệu từ cột 2 đến cột 5 ; (trường hợp có chữ cái trùng thì lấy theo dòng tiếp theo) Ví dụ học sinh PHẠM

TUẤN ANH sẽ phải thiết kế cho nhà máy có 11 phân xưởng:

P+H+A+M+T+U+Â+N+O+Ơ+Ô

Số liệu về nguồn điện lấy theo chữ cái đầu tiên của tên họ

Số liệu về thiết kế chiếu sáng lấy theo chữ cái cuối cùng của tên

Số liệu của cos ϕ2 lấy theo chữ cái đầu tiên của tên đệm

Toạ độ X,Y(m); công suất P, hệ số cos ϕ,

hệ số sử dụng và số thiết bị của các phân

xưởng

Toạ độ , công suất cắt và độ lệch điện áp của nguồn điện

Kích thước và độ rọi yêu cầu của phân xưởng

hệ số công suất

Bảng 2.2 Số liệu thiết kế cung cấp điện cho các phân xưởng

14 Ă 110 75

Cos φ 0.67 0.78 0.69

1.xác định phụ tải tính toán của nhà máy

Tính đại diện cho phân xưởng N

K

hd

sd sd

nc

∑

∑

− +

=

1.1.2 Phụ tải chiếu sáng: Cho P o = 15

Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo công suất tiêu thụ :Po

Pcs = Po.a.b = 15*14*22 = 4620(W) = 4.62 (kW)

1.1.3.Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng N:

Hệ số công suất của toàn phân xưởng N:

Cosφ x =

cs x

cs x x

P P

P Cos

P

+

⋅ +

x P X

y P Y

Si - Công suất của điểm tải i;

X , Y - Tọa độ của trạm biến áp phân phối

1 Sơ đồ nối điện tối ưu

Xuất phát từ cơ sở của việc lựa chọn sơ đồ nối dây tối ưu, ta nghiên cứu về vấn đề

này đều có chung một mục tiêu là làm cho chi phí qui đổi của đường dây là cực tiểu Nhưng mỗi một phương pháp có hình thức thể hiện riêng với mức độ chính xác khác nhau

2.2 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp:

Chiều dài đường dây được xác định theo biểu thức:

2

BA ng BA

2.3 Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng:

2.3.1 Sơ bộ vạch các tuyến dây:

Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xây dựng bằng

đường cáp

Có thể so sánh theo 2 phương án sau:

Phương án 1: Từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng theo đường thẳng , các

tủ phân phối được đặt ngay tại đầu các xưởng để cung cấp điện cho các thiết bị trong xưởng Phương án này có ưu điểm là độ tin cậy cao khi có sự cố đường dây nào đó thì chỉ phụ tải đó bị ảnh hưởng còn các phụ tải khác ít bị ảnh hưởng

* Phương án 2: Từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính , các phân xưởng

ở gần các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các tủ phân phối

trung gian Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt các tủ phân phối

trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định , nên trong phương án này ta chỉ cần đặt 2 tủ

phân phối tại điểm 1 và điểm 2 Tủ phân phối 1 cung cấp cho 4 phân xưởng là : M ,N,

U, V Còn tủ phân xưởng 2 cung cấp cho 3 phân xưởng là : A, Â, O

- Các phân xưởng còn lại lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp

Phương án này sẽ giảm được lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn, nhưng tiết diện dây dẫn của các đường trục chính vẫn lớn

A

O N

Ă Ê

O N

2.3.2 Sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn :

Khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây theo phương pháp đơn giản nhất

theo dòng điện đốt nóng cho phép , nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưu

nhất thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra theo hao tổn điện áp cho phép , vì đối với

dòng điện hạ áp , chất lượng điện phải được đặt lên hàng đầu Ta tiến hành chọn tiết

diện dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép , lấy giá trị hao tổn điện áp

cho phép là ∆Ucp = 5% đối với cấp điện 380V và ∆Ucp = 19V Dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh , xây dựng ngầm dưới đất , do vậy có thể sơ bộ chọn giá trị điện trở kháng xo

Ta chọn cáp có tiết diện 150 mm2) AC- 150 có: r0 = 0,198(Ω km), x0 = 0,420(Ω km)

Ta chọn cáp có tiết diện 95 (mm2) AC- 95 có: r0 = 0,306(Ω km), x0 = 0,434(Ω km)

P

U .0 0. 158, 23*0,306 118,98*0, 434 3

.103,6.10 62, 49 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC 120

Ta chọn cáp có tiết diện70(mm2) AC- 70 có: : r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 159,96.0, 428 119,97.0, 444 3

.47,1.10 15,08 0,38

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 190, 62.0, 428 152,92.0, 444 3

.40,89.10 15,62 0,38

P

U .0 0. 108.14*0, 428 101, 24*0, 444 3

.71,98.10 17, 28 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC 70

O

LBA-T = ( ) (2 )2

BA i BA i

138 108, 07 − + 134-86,71 =55,96 mThành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức:

Ta chọn cáp có tiết diện 70(mm2) AC-70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)Hao tổn điện áp thực tế:

P

U .0 0. 187, 49.0, 428 170, 4.0, 444 3

.55,96.10 22.96 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC-70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 93,18.0, 428 84,8.0, 444 3

.7,99.10 1, 62 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC 95

A

LBA-A = ( ) (2 )2

BA i BA i

200 108, 07 − + 24-86,71 =117,19 mThành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 234,04*0,162 206, 4*0, 413 3

.117,19.10 37,98 0,38

U .0 0. 109, 28*0, 428 113,39*0, 444 3

.106,33.10 27,17 0,38

P

U .0 0. 210, 24*0, 249 179,79*0, 427 3

.102,3.10 34,76 0,38

−

= (V)Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp:

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 204,17 *0, 428 196,79*0, 444 3

.30, 48.10 14,01 0,38

P

U .0 0. 106, 79*0, 428 129,99*0, 444 3

.63,09.10 17,09 0,38

U .0 0. 169,89*0, 428 232,55*0, 444 3

.11,86.10 5, 48 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC 70

Kết quả tính tiết diện của phương án 2:

Q,kVAr P ∑ ,kW L BA-I ,m ∆U X ,V ∆U R, V F,mm 2 F chon

Dòng công suất chạy trên đoạn dây 1 và đoạn 2 được xác định bằng tổng công suất của các phân xương :

M,N,U,V => P1 = PN+ PU +PY+ PO=228,9 + 159,96 + 190,62 + 187,49 = 766,97 (kW)

A, Â ,O => P2 = PƯ+ PH+PI + PĂ =114,82 + 210,24 + 204,17+196,89 = 725,54 (kW)

Công suất phản kháng Q1 = 608,39 (kVAr)

Q2 = 776,44 (kVAr)

Sau khi đặt trạm ta chia trạm ra thành 2 trạm là trạm 1 và trạm 2

Ta xác định được toa độ của từng trạm sau khi đặt chúng là:

i i i

x P X

y P Y

x P X

y P Y

i BA

2 i

BA x Y y

93,1 162 − + 86, 4 62 − = 93,3( m )Xác định tiết diện dây dẫn của đường trục 1 và trục 2 : Hao tổn điện áp cho phép từ trạm biến áp đến các điểm xa nhất vẫn là 19(V)

Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp từ trạm biến áp đến phân xưởng G

Ê Q A Ơ V:

G

LBA- G = ( ) (2 )2

BA i BA i

108, 07 6 − + 86,71 69 − =103,6 mThành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 158, 23*0,306 118,98*0, 434 3

.103,6.10 62, 49 0,38

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 108.14*0, 428 101, 24*0, 444 3

.71,98.10 17, 28 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC-70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)Hao tổn điện áp thực tế:

P

U .0 0. 93,18.0, 428 84,8.0, 444 3

.7,99.10 1, 62 0,38

U .0 0. 234,04*0,162 206, 4*0, 413 3

.117,19.10 37,98 0,38

P

U .0 0. 109, 28*0, 428 113,39*0, 444 3

.106,33.10 27,17 0,38

−

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC-70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 106, 79*0, 428 129,99*0, 444 3

.63,09.10 17,09 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 400 (mm2) AC-400 có: r0 = 0,075(Ω km), x0 = 0,4(Ω km)

P

U .0 0. 766,97.0,075 608,39.0, 4 3

.80,7.10 63,9 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 95 mm2) AC-95 có: r0 = 0,306(Ω km), x0 = 0,434(Ω km)

−

Vậy ta chọn dây AC – 120

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC- 70 có: : r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 159,96.0, 428 119,97.0, 444 3

.37,5.10 12 0,38

1 1

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 190, 62*0, 428 152,92*0, 444 3

.61,05.10 24 0,38

1 1

P

U .0 0. 187, 49*0, 428 170,04*0, 444 3

.60,96.10 2,62 0,38

.o BA i

BA

Q U

13,3 0,3

Ta chọn cáp có tiết diện 400(mm2) AC- 400 có: : r0 = 0,075(Ω km), x0 = 0,4(Ω km)

P

.93,3.10 89,61 0

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 114,82*0, 428 89,1*0, 444 3

.111,74.10 26,08 0,38

2 2

P

U .0 0. 210, 24*0, 249 179,79*0, 427 3

.101,12.10 34,35 0,38

Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức:

2 2

P

U .0 0. 204,17 *0, 428 196,79*0, 444 3

.20,63.10 9, 48 0,38

2 2

U .0 0. 169,89*0, 428 232,55*0, 444 3

.6,5.10 3 0,38

−

Vậy ta chọn day AC 70

Kết quả tính tiết diện của phương án 3:

n Q,kVAr P,kW L BA-I ,m ∆U X ,V ∆U R, V F,mm 2 F chon

có dung lượng bằng 100% công suất của khu vực đó Ở chế độ làm việc bình thường, cả hai máy biến

áp làm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máy không sự cố.

Vậy ta chọn 2 máy biến áp hai cuộn dây 3 pha 110kv

I 0

%

R, om

X, om

Q 0,

kVAr cao Hạ

2,5

0 0

So sánh kinh tế các phương án:

Chúng ta tiến hành tính toán so sánh các chỉ tiêu kinh tế của phương án 1 và 2

Các phương án so sánh theo chỉ tiêu chi phí quy đổi

Z = p.V + C = pV+ ∆A.c∆ = (atc + kkh).V + ∆A.c∆

V vốn đầu tư thiết bị

atc hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư atc = 1/Ttc

∆A tổn thất điện năng

c∆ giá thành tổn thất điện năng đ/kWh

kkh hệ số khấu hao đường cáp

Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư là 8 năm Hệ số khấu hao đường cáp là 6% tức là :

Đường dây 6-10-22 kV dây

nhôm lõi thép Đơn vị tính Suất vốn đầu tư

AC-70 1000đ/km 216,13

AC-95 1000đ/km 257,97

AC-120 1000đ/km 229,81

• Tính cho đoạn BA-N

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA N

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA N

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-G

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA G

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA G

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-U

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA U

Q P

(kW)

Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA U

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

Vốn đầu tư của đường cáp , suất vốn đầu tư vo ta tra bảng:

V = vo.L = 216,13.47,1= 10,1.106 ( đ )

 Chi phí quy đổi Z:

Z = pV + C = (0,185 10,1+6,83) 106= 8,6 106 ( đ/năm)

• Tính cho đoạn BA-Y

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA Y

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA Y

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-Ê

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-O

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA O

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA O

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-Q

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA Q

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA Q

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-Ư

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA U

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA U

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

.

BA i

• Tính cho đoạn BA-A

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA A

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA A

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-Ơ

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA o

Q P

(kW)

Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA O

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-I

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA I

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA I

Q P

• Tính cho đoạn BA-H

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA H

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA H

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

• Tính cho đoạn BA-V

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA V

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA V

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

Vốn đầu tư của đường cáp , suất vốn đầu tư vo ta tra bảng:

V = vo.L = 216,13.63= 13,6.106 ( đ )

 Chi phí quy đổi Z:

Z = pV + C = (0,185 13,6+6,3) =8,82 106 ( đ/năm)

• Tính cho đoạn BA-Ă

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA A

Q P

(kW)Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA A

Q P

(kVAr)Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

N Q,kVAr P ∑ ,kW L BA-I ,m Chọn dây ∆P,kW ∆Q,kWAr ∆A,kWh C,10 6 đ V,10 6 đ Z,10 6 đ/năm