ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT PHÂN XƯỞNG

Đề bài Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng1.1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế.. Các tham sốkhác lấy trong p

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

A Đề bài

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng1.1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế Tỷ lệphụ tải điện loại I và II là 85% Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp

∆Ucp = 3,5% Hệ số công suấtcần nâng lên là cos =0,92 Hệ số chiết khấu i=10%.Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện

Sk,MVA Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk=2,5s Khoảng cách từ nguồn điệnđến trung tâm của phân xưởng L, m, chiều cao nhà xưởng H,m Giá thành tổn thấtđiện năng C=1000đ/KMh suất thiệt hại do mất điện gth=4500đ/KWh Các tham sốkhác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

Bảng 1.1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

alphabê số hiệu phương

Bảng 1.2: phụ tải các phân xưởng sửa chữa cơ khí N03

Số liệu trên sơ

- Tính toán phụ tải điện

- Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

- Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện

- Tính toán chế độ mạng điện

- Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

- Tính toán nối đất và chống sét

- Dự toán công trình

26 25 8

6 7

13 14

12 4 6000

24000

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

-Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng cácyêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quảcủa chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lýcùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh Thiết kếchiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếusáng kết hợp Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bịcần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phânxưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnhquang Các phân xưởng sản xuất thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnhquang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ khôngđồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tại nạn lao động Do đóngười ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuônghoặc hình chữ nhật

Khái quát chung về phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Độ rọi yêu cầu chiếu sáng phân xưởng Eyc = 50 lux

Hệ thống làm mát và thông thoáng bằng quạt trần và quạt hút Hao tổn điện ápcho phép từ nguồn đến đầu vào của các thiết bị dùng điện ∆Ucp = 3.5%

Tỷ lệ phụ tải loại I và loại II là 85%

Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0.92

Kích thước của nhà xưởng: a×b×H (rộng,dài,cao) là: 24×36 ×4 m

Điểm đấu điện cách nhà xưởng: L = 73,6 m

Thời gian hoàn vốn: T = 8 năm

Hệ số khấu hao thiết bị: kkh = 6.5%

Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 4680h

Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện: Sk = 3,54 MVA

Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5s

Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với côngsuất 200W và quang thông F = 3000 lumen

Chọn độ cao treo đèn: h’ = 0,4m

Chiều cao của mặt bằng làm việc: h2 = 0,9m

Chiều cao tính toán: h = H - h2 = 4 – 0,9 = 3,1m

Tỷ số treo đèn:

' 0, 4

0,114' 0, 4 3,1

h j

1 4



3

1 4

Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng là: Trần 0.5; Tường: 0.3

Xác định hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với hệ số không gian 4,65 là: ksd =0,60 (bảng 47.pl) Lấy hệ số dự trữ là:  dt = 1,2; Hệ số hiệu dụng của đèn là  =0,58 Xác định tổng quang thông cần thiết:

24

1.6

1.75 4.1

4.1

Sơ đồ tính toán chiếu sáng

Ngoài chiếu sáng chung, cần trang bị thêm cho :

- Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

-Khi thiết kế điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta làxác định phụ tải điện của công trình ấy Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tảiđiện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triểncủa công trình trong tương lai Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất

và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình sản xuất, Vì vậy, việcxác định chính xác phụ tải là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng

Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cungcấp điện:

- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo công suất chung bình

- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sảnphẩm

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

Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạnthiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điệnthích hợp

Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt,

và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tảiđộng lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toántheo hệ số nhu cầu

Vậy tổng công suất chiếu sáng là: 10800 + 3900 = 14700 W = 14,7kW

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

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Căn cứ vào diện tích phân xưởng, phân xưởng sẽ được trang bị 21 quạt trần mỗiquạt 120 W và 4 quạt hút mỗi quạt 80 W; công suất trung bình của nhóm là 0,8.Tổng công suất thông thoáng và làm mát :

Plm = 21.120 + 4.80 = 2840 W

2.3 Phụ tải động lực

2.3.1 Phân nhóm phụ tải

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽthuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

* Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiệncho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc,tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cos; )

* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của cácnhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho cáctrang thiết bị CCĐ

* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ

ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủđộng lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tất nhiên điều này cũng không cónghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị Vì 1 lộ ra từ tủ động lực

có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ) Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trongvận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị

* Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng củaviệc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trongphân xưởng

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí,công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phânxưởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm phụ tải

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải

2.3.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1

Bảng 2.1

STT Tên thiết bị

Ký hiệutrênmặtbằng

Hệ số

ksd Cos 

Côngsuất đặt

n

i sdi i

n sd

Pk





i hd

i

P n

P P

34.927

55.289cos 0.632

tt tt

P S

Hệ số ksd Cos 

Côngsuất đặt

P, kW

i sdi i

n sd

i i

Pk k

P P

23.575 37.421cos 0.630

tt tt

P S

Hệ số

ksd Cos 

Công suấtđặt

P, kW

4 Máy tiện ren 15 0,3 0,58 5,5Tổng số thiết bị của nhóm 3 là 4, hệ số sử dụng

1

1

13.125

0.42331.000

n

i sdi i

n sd

i i

Pk k

P P

22.063

33.733cos 0.654

tt tt

P S

Hệ số ksd Cos 

Công suấtđặt

P, kW

i sdi i

i i

Pk k

i hd

i

P n

P P

28.917

40.589cos 0.712

tt tt

P S

i sdi i

i i

Pk k

P P

13.551

22.656cos 0.598

tt tt

P S

Hệ số

k sd Cos 

Công suất đặt

P, kW

i sdi i

i i

Pk k

i hd

i

P n

P P

23.264

38.407cos 0.606

tt tt

P S

hiệu trên mặt bằng

n

i sdi i

i i

Pk k

P P

52.091

74.680cos 0.698

tt tt

P S

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:

Tổng hợp phụ tải của 7 nhóm bằng phương pháp hệ số nhu cầu:

Phụ tải tổng hợp của các nhóm thiết bị cũng có thể được xác định theo biểuthức:

Ptt.= kncPtt.iTrong đó:

knc - hệ số nhu cầu tổng hợp của các nhóm thiết bị, được xác định theobiểu thức:

N

k k

n

i sdi i

n sd

i i

Pk k

n tti i

P P

án cung cấp điện.

3.1 – Vị trí của trạm biến áp

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân fphair tiến hành sosánh kinh tế - kỹ thuật Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân fphari sợ bộxác định phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp Trên cơ sở các phương án

đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí sốlượng trạm biến áp trong xí nghiệp

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năngđiều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

- Tổng tổn thất công suất teen các đường dây là nhỏ nhất

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phânxưởng

Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, đượcdùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí

ăn mòn hoặc rung động, hoặc khi không tìm được vị trí thích howpjbeen trong hoặccạnh phân xưởng

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và

ít ảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn Khi

sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án xây dựng trạm biến ápliền kề với phân xưởng

3.2 – Công suất và số lượng máy biến áp

Căn cứ vào số liệu tính toán, ta thiết lập 3 phương án sau:

- P/A 1: chọn 2 máy biến áp có công suất 2×180 kVA

- P/A 2: chọn 1 máy biến áp có công suất là 250 kVA

- P/A 3: chọn 1 máy biến áp có công suất là 315 kVA

Các tham số của máy biến áp như sau

sẽ gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng Đối với phương án 2 và 3, khi sự

cố xảy ra, sẽ ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

Để đảm bảo sự tương đồng về mặt kỹ thuật của các phương án cầ xét đếnt hànhphần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp Trước hết tacần kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi có sự cố

Xét 2 máy biến áp làm việc song song, khi xảy ra sự cố một trong 2 máy biến ápphụ tải bao gồm loại I và II:

Ssc = Stt × m1-2 = 192.655 × 0.85 = 163.756 (kVA)

Trong đó, m1-2 là tỷ lệ phụ tải điện loại I và II ( =85%)

Khi đó, hệ số quá tải 163.756

0.519 1.4315

qt

Như vậy, máy có thể chịu được quá tải trong thời gian sự cố

Xác định chi phí quy đổi của các phương án

- Đối với phương án 1: coi thiệt hại bằng 0, Y= 0

- Đối với phương án 2 và 3

Y2,3 = gth × Pth × tf

Trong đó: gth – suất thiệt hại do mất điện, gth = 4500đ/kWh

Pth – công suất tác dụng trong thời gian sự cố

tf - thời gian mất điện đẳng trị Tf = 24 với mạng điện hạ áp

Trong đó n là số máy biến áp

 = (0,124 + 10-4 × Tmax)2 × 8760 ,được gọi là thời gian tổn thất công suấtlớn nhất Thay Tmax = 4680 h, ta tính được  có giá trị như sau:

 = ( 0,124 + 10-4 × 4680)2 × 8760 =3070 (h)

 Tính chi phí bù tổn thất C = c∆ × ∆A

 Tính chi phí quy đổi của các phương án

Z = pV + C + Y

Trong đó p là hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị, và được tínhlà: p = atc + kkh

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

1 ) 1 (

) 1 (

T tc

i

i i

1 ) 1 , 0 1 (

) 1 , 0 1 ( 1 , 0

1 Công suất tram BA,kVA 2× 180 250 315

2 Vốn đầu tư MBA,× 106đ 152.7 96.4 106.9

3 Tổn thất điện năng,× 10kWh/năm 6 14.825 13.081 11.8767

4 Chi phí bù tổn thất,× 10đ/năm 6 14.825 13.081 11.8767

5 Thiệt hại do mất điện, ×106 đ/năm 0 24.115 24.115

6 Tổng chi phí quy đổi, ×106 đ/năm 41.5475 54.066 54.6992

Nhận xét: Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn 2 phương án 2 và 3 Rõ ràng

nếu không xét đến độ tin cậy cung cấp điện thì ta rất dễ chọn nhầm phương án vì cảvốn đàu từ và cả tổn thất ở phương án 1 đều lớn hơn ở hai phương án kia Việc lựachọn phương án dùng 2 máy biến áp còn có lợi là có thể cắt bớt một máy khi phụ tảiquá nhỏ, điều đó tránh cho máy biến áp phải làm việc non tải, do đó giảm được toornthất và nâng cao chất lượng điện Với cách chọn máy biến áp như thế ở những nămcuối của chu kỳ thiết kế máy có thể làm việc quá tải trong một khoảng thời gian nhấtđịnh mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy

Vậy ta chọn phương án 1 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song,mỗi máy có công suất S = 180kVA

3.3 – Tính toán từng phương án.

Để cung cấp cho động cơ máy công cụ, trong xưởng dự định đặt một tủ phânphối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 7 tủ động lực đặt rải rác cạnhtưởng phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phụ tải

Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp một aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấpđiện cho 7 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng và làm mát

3.3.1 – Tính toán chọn dây dẫn từ nguồn điện đến trạm biến áp

Ta có, khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng là 73.6m

Theo sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí-sử chữa N03

chọn vị trí máy biến áp đặt tủ phân phối như hình vẽ

Chọn khoảng cách từ MBA đền tâm phân xưởng là :21.63(m)

Khoảng cách từ máy biến áp đến tủ phân phối chính của toàn phân xưởng là:L=3m

26 25 8

6 7

13 14

12 4

Mật độ dòng điện kinh tế ứng với TM = 4680 của cáp đồng là 3,1 A/mm2 (bảng 9A.pl.BT)

Vậy tiết diện dây cáp là:

292.7089

94.4223,1

KT

I F j

0.21 0.003 3070.07 10 0.38

1 ) 1 (

) 1 (

T tc

i

i i

1 ) 1 , 0 1 (

) 1 , 0 1 ( 1 , 0

26 25

8

6 7

13 14

12 4

6000

24000 A1

A2

A3

A4

A5 A6

A7

Khoảng cách từ trạm biến áp về tủ phân phối là 3m

Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Dòng điện chạy trên đường dây:

192.655 292.078

S I

292.0783,1 94.422

KT

I F j

3.3.4 – Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật

Đoạn A1: từ tủ phân phối về tủ động lực

Xác định hao tổn điện áp thực tế

0.036 2.79 0.38

2 2

3 2

0, 74 0.036 3070.07 10 0.38

A2 - 11 2.5 11.5 0.74 56.13521 30.88 0.3551 0.056 0.1183A2 - 12 6 15 1.15 176.1435 61.12 0.9168 0.176 0.3366A2 - 16 6 8.5 0.58 85.28756 61.12 0.5195 0.085 0.1762A2 - 17 6 8 0.54 80.27064 61.12 0.489 0.08 0.1658A2 - 18 2.5 16.5 1.06 56.26624 30.88 0.5095 0.056 0.1454

mm2 kWh/năm V0, đ V,đ C,đ/năm Z,đA5 70 48 3.53 3555.65 188.8 9.06 3.56 5.14A5 - 19 10 3.5 0.212 43.92177 69.76 0.2442 0.044 0.0866A5 - 20 16 9.5 0.551 167.6478 83.52 0.7934 0.168 0.3065A5 - 26 16 4.5 0.268 83.88519 83.52 0.3758 0.084 0.1497A5 - 27 16 10.5 0.626 195.7321 83.52 0.877 0.196 0.3492A5 - 34 25 8 0.65 248.621 99.2 0.7936 0.249 0.3875A5 - 35 25 10 0.485 229.167 99.2 0.992 0.229 0.403

Tổng chi phí quy đổi

Z∑ = 0.771×106 + (3.864 + 3.043 + 4.955 + 6.824 + 6.719)× 106 = 26.175 × 106 đ

Tổng tổn thất điện áp

∆Umax  = ∆U0 + max {∆UA-i + max {∆Ui}}

Trong đó, max {∆UA-i + max {∆Ui}} = 4.18 V

Hao tổn điện áp cực đại là