ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy. Phân xưởng thứ nhất T: TT Tên máy Pdm(kW) Số lượng 1 1 81.87 1 2 2 63.05 1 3 3 66.74 1 Tổng số thiết bị và tổng công suất trong phân xưởng T: n = 1 + 1 + 1 = 3 P = 81.87 + 63.05 + 66.74 = 211.66 (kW) Máy có công suất lớn nhất là máy 1 với công suất là 81.87 (kW), một nữa của công suất là 40.94 (kW). Vậy số thiết bị có công suất lớn hơn một nữa là 40.94 và tổng công suất là: P1 = 81.87 + 63.05 + 66.74 = 211.66 (kW) Xác định n và P: n= n1 : n = 3 : 3 = 1; P= P1: P =211.66 : 211.66 =1 Từ n= 1 và P= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq= 0.95 Tính được nhq = 3 x 0.95 = 2.85 Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46 Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là : Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 211.66 =185.41 (kW)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN Tên đề tài thiết kế: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN ĐÔNG

Giáo viên hướng dẫn:PHẠM TRUNG HIẾU

Ngày giao đề tài: 5/10/2013 Ngày hoàn thành: 28/12/2013

I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy.

Phân xưởng thứ nhất T:

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 211.66 =185.41 (kW)

Phân xưởng thứ hai R:

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 220.03 =192.75 (kW)

Phân xưởng thứ ba Â:

TT Tên máy Pdm(kW) Số lượng

n1= 4; P1= 62.17 + 68,6 + 84.3 + 77.2 = 292.27 (kW)Xác định n* và P*:

n*= n1 : n = 4 : 4 = 1; P*= P1: P =292.27 : 292.27 =1 Từ n*= 1 và P*= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq*= 0.95

Tính được nhq = 4 x 0.95 = 3.8

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 292.27 = 256.03 (kW)

Phân xưởng thứ tư N:

P = 70.15 + 85.44 + 62.59 + 62.17 = 280.35 (kW)Máy có công suất lớn nhất là máy 2 với công suất là 85.44 (kW), một nữa của công suất là 42.72 (kW) Vậy số thiết bị có công suất lớn hơn một nữa là 42.72 và tổng công suất là:

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 280.35 =245.59 (kW)

Phân xưởng năm V:

n1= 3; P1= 57.06 + 57.79 + 66.74 = 181.59 (kW)Xác định n* và P*:

n*= n1 : n = 3 : 3 = 3; P*= P1: P =181.59 : 181.59 =1

Từ n*= 1 và P*= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq*= 0.95

Tính được nhq = 3 x 0.95 = 2.85

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 181.59 = 159.07 (kW)

Phân xưởng thứ sáu Ă:

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 193.36 = 169.38 (kW)

Phân xưởng thứ bẩy O:

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 210.2 = 184.14 (kW)

n1= 3; P* = 85.44 + 62.59 + 62.17 = 210.2 (kW)

Xác định n* và P*:

n*= n1 : n = 3 : 3 = 1; P*= P1: P =210.2 : 210.2 = 1

Từ n*= 1 và P*= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq*= 0.95

Tính được nhq = 3 x 0.95 = 2.85

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 210.2 = 184.14 (kW)

Phân xưởng thứ tám Đ:

n1= 2; P1 = 64.49 + 62.59 = 127.08 (kW)Xác định n* và P*:

n*= n1 : n = 2 : 3 = 0.67; P*= P1: P =127.08 : 158.23 =0.8

Từ n*= 1 và P*= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq*= 0.86

Tính được nhq = 3 x 0.86 = 2.58

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 158.23 = 138.61 (kW)

Phân xưởng thứ chín : Ơ

n1= 2; P1= 62.59 + 62.17 = 124.76 (kW)Xác định n* và P*:

n*= n1 : n = 2 : 2 = 1; P*= P1: P = 124.76 : 124.76 =1Từ n*= 1 và P*= 1 tra bảng phụ lục 1 ta tìm được nhq*= 0.95

Tính được nhq = 2 x 0.95 = 1.9

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 124.76 = 109.29 (kW)

Phân xưởng thứ mười hai G:

Tổng số thiết bị và tổng công suất trong phân xưởng G :

n = 1 + 1 + 1 = 3

P = 56.21 + 65.18 + 62.17 = 210.2 (kW)Máy có công suất lớn nhất là máy 1 với công suất là 85.44 (kW), một nữa của công suất là 42.72 (kW) Vậy số thiết bị có công suất lớn hơn một nữa là 42.72 và tổng công suất là:

Ta có ksd= 0.6 rồi tra bảng ta có kmax= 1.46

Vậy phụ tải tính toán của nhóm máy là :

Ptt= kmax.ksd đmi = 1.46 x 0.6 x 180.97 = 158.3 (kW)

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Phụ tải tính nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung

lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và

phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự

cố, cháy nổ … Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất … Cùng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại Trong thực tế tuỳ theo đặc điểm và quy mô của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp

thích hợp

Công suất định mức P đm

Công suất định mức của các thiết bị điện thường được nhà chế tạo ghi sẵn trong

lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ

Công suất đầu vào hay công suất đặt của động cơ được tính như sau :

Pđ =

dc dm

Pηtrong đó:

Pđm - công suất định mức của động cơ, kW ;

ηđc - hiệu suất định mức của động cơ

Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tương đối cao nên có thể coi Pđ≈ Pđm

2.1.1 Phụ tải trung bình P tb

Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính toán Trong thực tế phụ tải trung bình được tính toán theo công thức sau:

∆P, ∆Q - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr ;

t - thời gian khảo sát, h

Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:

Ptb = ∑

=

n 1

i tbi

p ; Qtb = ∑

=

n 1

i tbiqBiết được Ptb ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị Ptb là một

số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn thất điện năng

2.1.2 Phụ tải cực đại P max

Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian tương đối ngắn (từ 5-30 phút), ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại được xác định như trên để làm phụ tải tính toán

tế gây ra Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được nêu trong bất đẳng thức sau: Ptb≤ Ptt≤ Pmax

• Đối với nhóm thiết bị: ksd =

∑

∑

=

= n 1

i dmi

n 1

i tbiPP

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được xác định theo công thức:

ksd = PPt. .(tP t.t Pt t.)

n 2

1 dm

n n 2

2 1 1

+++

+++

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc và là một số liệu để tính phụ tải tính toán

P

= dm

tbPP

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số phụ tải được xác định như công thức tính

ksd ở trên Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, khai thác thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét

Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu quả

nhq và hệ số sử dụng ksd, nên trong quá trình tính toán thường tra theo đường cong kmax = f(nhq,ksd)

2.1.8 Hệ số nhu cầu k nc

Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức:

knc =

dm

ttP

P

P

Ptb

tt dm

tbP

P

= kmax.ksd

2.1.9 Hệ số thiết bị hiệu quả nhq

Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau)

2 dm

n 1 i

2 dm)P(

)P(

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán khác nhau với độ chính xác cũng khác nhau Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà ta áp dụng phương pháp thích hợp Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng

2.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Công thức tính:

Ptt = knc ∑

=

n 1

cos

PQ

i dmiPtrong đó:

Pđi ,Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW;

knc - hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật;

Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng, phản kháng, toàn phần tính toán của

nhóm thiết bị, kW, kVAr, kVA;

1

n 1

2 2

1 1

P

PP

cos.P

cos.Pcos

.P

+++

ϕ+

+ϕ+

ϕ

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện, tuy nhiên

có nhược điểm là độ chính xác không cao vì hệ số knc là cố định được tra trong

sổ tay kỹ thuật, do đó nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy thực tế

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

Công thức tính:

Ptt = p0.F (kW)trong đó:

p0 - suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất, kW/m2;

F - diện tích sản xuất, m2

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều

2.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn

w.M

(kW)trong đó:

M - số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong một năm (sản lượng);

w0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm,

kWh/đơn vị sản phẩm;

Tmax - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h

Phương pháp này thường được dùng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải

ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước… khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả khá chính xác

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình

(còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả).

Công thức tính:

Ptt = kmax.ksd.∑

=

n 1

i dmi

P (kW)trong đó:

Pđmi - công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm, kW;

n - số thiết bị trong nhóm;

ksd - hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật;

kmax - hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ kmax= f(nhq,ksd);

nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả,

2 dm

n 1 i

2 dm)P(

)P(

Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính nhq theo công thức trên khá phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc đường cong cho trước Trình tự tính như sau:

Sau khi tính được n* và P* tiếp theo tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được

nhq* = f (n*,P*) từ đó tính nhq theo công thức nhq = n nhq*

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq , trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

• Nếu n ≤ 3 và nhq ≤ 4, phụ tải tính toán được tính theo công thức:

Ptt = ∑

=

n 1

i dmiP

• Nếu n >3 và nhq < 4, phụ tải tính toán được tính theo công thức:

Ptt = ∑

=

n 1

i pti dmiPkDựa vào số liệu của bài ta tính toán được như sau :

Phụ tải của các phân xưởng

Phụ tải động lực: ta có tỉ lệ giữa thiết bị có công suất lớn nhất và thiết bị nhỏ nhất là:K=

44 , 85

0.6+

4

6 0

1 −

=0.8Công suất tinh toán của phân xưởng:

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

Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp

Hệ số sử dụng tổng hợp của xí nghiệp xác định tương tự theo biểu thức :Ksd∑xn=

∑

Si

i SiKsd

R

0 50 100 150 200Chương 3

Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

I.yêu cầu chính đối với mạng điện

1 Cung cấp điện liên tục

2.đảm bảo chất lượng điện

3.đảm bảo tính linh hoạt cao

4 đảm bảo an toàn

II lựa chọn dây dẫn:

dây đồng: dây đồng là dây dẫn được chế tạo bằng kim loại đồng, là vật liệu dẫn điện tốt nhất đồng có điện trở suất nhỏ, có ứng suất kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình công nghệ chế tạo và có thể đạt được ứng suất cao, ngoài ra đồng có bề mặt bao bọc bởi 1 lớp oxit đồng, do đó dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng đồng là kim loại quý hiếm và đắt tiền vì vậy dây đồng chỉ dung trong các mạng điện đặc biệt

dây nhôm: là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên Điện trở suất lớn hơn của đồng khoảng 1,6 lần, nhôm cũng có lớp oxit nhôm bên ngoài lên cũng có tác dụng chống ăn mòn trong khí quyển nhược điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền cơ tương đối nhỏ Do dó người ta không sản suất dây nhôm trần 1 sợi dây nhôm nhiều sợi được dung trong các mạng phân phối điện áp đến 35kv

dây nhôm lõi thép: là dây nhôm có lõi là dây thép để khắc phục nhược điểm về

độ bền cơ của dây nhôm và đây là dây dẫn được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên không điện áp từ 35kv trở lên

III xác định sơ đồ nối điện

Thay số ta được:

Xba =

2502

138 218 110 200 48 188 18 214 6 191 29

24

.

Tính tương tự ta xác định được Yba =113

Vậy tọa độ của trạm biến áp là :0 ( 70,5 ; 113)

chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp

chiều dài được xác định theo biểu thức :

L = (Xng−Xba)^ 2 + (Yng−Yba)^ 2 = ( 457 − 70 , 5 )^ 2 + ( 57 − 113 )^ 2

= 390,54 m

Dòng điện trên dây dẫn được xác định :

sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng

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 thẻ so sánh 3 phương án nối dây như sau :

Phương án 1 :(hình 2) từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng

theo đường thẳng, các tủ phân phối sẽ được đặt ngay tại các nhà xưởng để cung cấp điện cho các thiết bị trong xưởng Phương án này có tổng chiều dài hình học nhỏ nhất, nhưng không thuận tiện cho việc thi công, vận hành và pháy triển mạng điện,nên không có tính khả thi,vì vậy ta loại bỏ ngay phương án này

Phương án 2 :(hình 3) cũng kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp đến các phân

xưởng, nhưng theo đường bẻ góc, các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các mép đường và nhà xưởng,như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng,vận hành và phát triển mạng điện, tuy nhiên chiều dài của các tuyến dây sẽ tăng hơn so với phương án 1

Phương án 3 ;( hình 4) từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính, các

phân xưởng ở các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các

tủ điện phân phối trung gian Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt các tủ điện 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 2 điểm 1 và 2 Tủ phân phối 1 cung cấp cho 4 phân xưởng :

Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyên dây và tổng chiều dài dây

dẫn,nhưng tiết diện dây dẫn của các đường trục chính sẽ lớn hơn Như vậy

chúng ta chỉ tính toán cho 2 phương án 2 và 3

G

0 50 100 150 200Hình 2 : sơ đồ nối điện phương án 1

G

0 50 100 150 200Hình 3 sơ đồ nối điện phương án 2

G

0 50 100 150 200

Hình 4 sơ đồ nối điện cho phương án 3

sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn

khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp đơn giản nhất theo dòng điện đốt nóng cho phép,nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưu thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo tổn hao điện

áp cho phép, vì đối với mạng điện hạ áp, chất lượng điện phải được đặt lên hàng đầu ta tiến hành chọn tiết diện theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép,lấy giá trị tổn hao điện áp cho phép là ∆Ucp = 5% (đối với cấp điện áp 380v, ∆Ucp

=19v ) Dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh,xây dựng ngắm dưới đất, do vậy có thể sơ bộ chọn giá trị diện trở kháng Xo=0.07

km

Ωphương án 2