đồ án cung cấp điện

Là sinh viên ngành điện sau khi được trau dồi kiến thức trong nhà trường em được giao đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ Khí và toàn bộ nhà mấy cơ khí 01” Sau th

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay nền kinh tế nước ta đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽ theo đường lối công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước , vì vậy nhu cầu sử dụng điện trong lĩnh vực công nghiệp ngày một tăng cao Hàng loạt khu chế xuất , khu công nghiệp cũng như các nhà máy , xí nghiệp công nghiệp được hình thành

và đi vào hoạt động Từ thực tế đó , việc thiết kế cung cấp điện là một việc vô cùng quan trọng và là một trong những việc đầu tiên cần phải làm

Việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện là không đơn giản vì nó đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức tổng hợp về nhiều chuyên ngành khác nhau như cung cấp điện , thiết bị điện , an toàn điện , Ngoài ra còn phải có sự hiểu biết nhất định về những lĩnh vực liên quan như xã hội , môi trường , về các đối tượng

sử dụng điện và mục đích kinh doanh của họ Vì vậy đồ án môn học Cung cấp điện là bước khởi đầu giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu được một cách tổng quát những công việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và về chuyên ngành Cung cấp điện

Là sinh viên ngành điện sau khi được trau dồi kiến thức trong nhà trường

em được giao đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ Khí

và toàn bộ nhà mấy cơ khí 01”

Sau thời gian làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng sự giúp đỡ của bạn bè nay bản đồ án của em đã hoàn thành đầy đủ nội dung yêu cầu

Với khả năng có hạn về kiên thức và tài liệu tham khảo, đồ án của em khó tránh khỏi những thiếu sót vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hàm thiện hơn

Em xin trân thành cảm ơn!

Phú Thọ, ngày… tháng… năm 2015

Sinh viên thực hiện

La Văn Hành

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỦ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN

XƯỞNG VÀ TOÀN BỘ NHÀ MÁY

I Đặt vấn đề

Để cung cấp điện cho một hộ tiêu thụ điện thì ta sẽ cần phải xác định được tải tính toán của hộ tiêu thụ đó Đó là cơ sở để thiết kế cho sơ đồ cung cấp điện, chon lựa các thiết bị trong sơ đồ điện, tính toán tổn thất công suất điện áp trong mạng

 Phụ tải tính toán có thể xác định theo nhiều phương pháp đã học như sau+ Xác định phủ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

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

vị Ptt =Kmax× Ksd×Pđm

Mỗi phương pháp tính toán có độ chính xác khác nhau Đây là một thiết kế cung cấp điện hàn chỉnh từ khâu khảo sát đến thiết kế và lắp đăt hoàn thành đưa vào khai thác vận hành đòi hỏi chế độ chính xác cao nên ta phải chọn phương pháp “số thiết bị có hiệu quả” để xác định phủ tải tính toán cho phân xưởng và toàn nhà máy

II Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

Đối với một phân xưởng cùng nhà máy ta phân thành hai loại phụ tải là phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng để tính toán phụ tải tính toán theo hai cách khac nhau

1.1 Xác định phụ tải động lực

Dựa theo các dạng sơ đồ nguyên lí cơ bản của mạng điên phân xưởng ta dùng sơ đồ hình tia thì ta có thể chia các máy trong phân xưởng ra thành các nhóm để tính toán phụ tải tính toán cho phân xưởng đồng thời xác định cho sơ

đồ mạng điện phân xưởng phục vụ cho bước thiết kế tiếp theo

1.1.1 Chia nhóm thiết bị

Một phân xưởng được chia thành các nhóm số tiết bị trong mỗi nhóm có thể từ 6 đến 8 hoặc nhiều hơn là tùy thuộc vào ý chủ quan của người thiết kế

Cụ thể với phân xưởng ta chia thành các nhóm như sau

GVHD:ThS Lê Phong Nam

P P

P

Qtt2 = Ptt2.tgϕ

P P

P P

⇒ n* = n1

n =5

7 = 0,71P* = P1

dmi

P P

1.2 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí là tổng hợp của hai thành phần phụ tải chiếu sáng và phụ tải động lực

Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức : Pttcs = P0.F

Trong đó :

+ P0 chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

Ta có : Kđt hệ số đồng thời xét đến sự làm việc đồng thời của nhóm thiết bị phân xưởng Kđt = 0,85 ÷ 1, chọn Kđt = 0.9

Ta thấy hệ số công suất của phân xưởng là

Cos ϕpx = 0.729< 0,85 nên ta phải bù công suất cho phân xưởng

Sau khi bù công suất cho phân xưởng bù vào là Q = 50 kVAr

Công suất của phân xưởng trên thực tế là

Qtt = Qttpx - Qbù = 86.896 – 50 = 36,896 (kvar) mà Pttpx = 92,6469 (kw)

⇒ Sttpx sau bù= Ptt px2 + (Qtt px−Q bu) 2 = 2 2

92,6469 + (86,896 50) − =89,74 (kva)

Hệ số công suất bù sau khi đặt tụ bù

1.3 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy

Ta chọn hệ số đồng thời của nhà máy là

Kđt nm = 0,9

Hệ số phát triển của nhà máy là: Kpt nm = 1,05

1.3.1 Xác định phụ tải tính toán trong phân xưởng

Ptttrong px = Kđt nm Kptnm

1

n px

Qtt

∑

= 0,9 1,05.(36,896+55+55+350+200+80+140+80+70) = 1008,22 (kVAr)Gara và phòng bảo vệ tính theo Pcs

Tổng diện tích các phân xưởng được cho trong bảng sau:

STT Tên phân xưởng F (m 2 ) STT Tên phân xưởng F (m 2 )

Tổng diện tích các phân xưởng là

GVHD:ThS Lê Phong Nam

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG

I Sơ đồ mạng điện phân xưởng

Việc thiết kế sơ đò đi dây trong phân xưởng cần đảm bảo một số yêu cầu như sau:

lạc,thuận lợi cho công tác thi công lắp đặt và sửa chữa hoặc hỏng hóc khi sự cố xảy ra trong quá trình vận hành

Để thiết kế mạng điện phân xưởng có thể ứng dụng những kểu sơ đồ nguyên

Ta thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho các phụ tải động lực là kiểu sơ đồ hình tia

Cấu trúc của sơ đồ hình tia mạng điên phân xưởng cơ khí 01 được mô tả như sau: xuất phát nguồn là một tủ phân phối trung gian của phân xưởng từ

đó có thể đường dây hình tia cung cấp diên cho các tủ động lực, mỗi tủ động lực cung cấp cho mõi nhóm máy Trong mỗi nhóm máy tủ động lực có các đường dây cấp điện chiếu sáng đến từng máy gia công

GVHD:ThS Lê Phong Nam

1 Sơ đồ nguyên lí cung cấp điện phân xưởng cơ khí 01

2 Sơ đồ đi dây cung cấp điện cho phân xưởng

Cấu trúc sơ đồ đi dây dược thiết kế như sau

II Trọn các thiết bị trong mạng điện phân xưởng

1 Tính chon aptomat bảo vệ

Dường đây cáp từ tủ động lực tới các nhóm

2 Chon aptomat cho từng máy trong phân xưởng

Tương tự các máy khác ta có trong bảng sau

3 Tính chọn ATM bảo vệ cho cáp đến từng tủ động lực

Iđa ≥ 1,2 (I mm + I’pt) ;I’pt = Itt –Iđm TBmmmax

IN min dòng NM nhỏ nhất của cuối vùng bảo vệ của ATM

Dòng điện định mức của phần tử tháo móc của ATM bảo vệ cho cáp đến từng

N 2

N 3

N 4

Aptomat tủ phân phối

Aptomat tủđộng lực

cspx

GVHD:ThS Lê Phong Nam

 Tính cho chiếu sáng phân xưởng

Ta chọn : ATM mitsubishi NF30-CS 2P Iđm =20A, Icắt = 2.5KA

4 Chọn các tiết diện dây dẫn cho các tiết bị trong phân xưởng

Dây dẫn hạ áp được lựa chọn theo dòng diện cho phép, điều đó đảm bảo nhiệt độ của dây dẫn không đứt, tác dụng nhiệt độ nguy hiểm cho cánh điện của dây Vì vậy việc lựa chọn dây dẫn cho các máy hạ áp có lên quan chặt chẽ đến việc lựa chon dây chảy cầu chì

5 Chon dây dẫn cung cấp cho từng máy và từng nhóm

Dây dẫn hạ áp được chia lựa chọn theo dòng điện lâu dài cho phép điều đó phải đảm bảo cho nhiệt độ

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng căn cứ vào đk

Trong đó: + Icp: là dòng cho phép của dây dẫn được chọn ở đk chuẩn

+ Ilvmax: dòng làm việc lâu dài lớn nhất của thiết bị lấy bằng dòng định mức Ilmax =Iđm

+ k1 hệ số xét đến nhiệt độ môi trường lắp đặt dây dẫn khác với nhiệt

độ tiêu chuẩn

− cáp dây dẫn trong không khí t°t/c= +25°c

− cáp dây dẫn trong đất t°t/c= +15°c

k2 có nhiều cáp đặt sát nhau k2 = 1

k3 hệ số xét đến thiết bị làm việc ỏ chế độ ngắn hạn hay dài hạn k3 = 1

Đối với thiết bị làm việc ỏ chế độ ngắn hạn như MBA hàn 3 pha

Chọn dây dẫn cho chiếu sáng phân xưởng

Ta chọn Chọn cáp đồng 2 lõi cách điệnCADIVI chế tạo:

CVV - 2× 1,5- 300-500 V ,Icp = 32 (A)

 Chọn dây dẫn cho từng nhóm máy

Ta chọn dây dẫn theo điều kiện

Ta chọn tủ động lực ICE/EN 61439-1,Uđm = 220~230/380~415 vac, Iđm

Iđm (đầu ra tủ)≥ Iđm mc (A) = 212,27A

= 30-1250 A kích thước 2200-800-600

CHƯƠNG 3 : LỰA CHON PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG

ĐIỆN CHO NHÀ MAY

I Cấu trúc của mạng điện nhà máy

Một mạng điện nhà máy có thể phân biệt theo điên áp thành 3 phần chính

1 Mạng điện cao áp phía ngoài nhà máy

2 Trạm biến áp

+ Phía cao áp gòm các thiết bị chính là hệ thống thanh cái phân phối cao áp, các thiết bị chuyển mạch dống cắt

tổng

3 Mạng điện hạ áp trong nhà máy

Đó là toàn bộ mạng điện đọng lực và mạng điện chiếu sáng từ TBA đến các thiết bị sử dụng điện của nhà máy

II Các phương án cung cấp điện cho nhà máy

1 Xác định vị trí đặt TBA

Vị trí đặt TBA được xác định dựa trên các yếu tố sau

điện

2 Chọn biến áp và số lượng máy biến áp trong trạm biến áp nhà máy

Việc lựa chọn vị trí và số lượng MBA trong trạm biến áp của phân xưởng nhà máy cần phải tiến hành so sánh chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Vị trí máy biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau :

∗ Xác định loại hộ phụ tải của nhà máy

Loại hộ 1 có 3 phân xưởng

Ptt1 = 810 kw

GVHD:ThS Lê Phong Nam

2.1 Chọn số lượng công suất cho máy biến áp

Về kĩ thuật dung lượng các máy biến áp được chọn phải thỏa mãn 2 hai điều kiện sau

 Điều kiện 1:

Aj 1

n dmB

việc với khả năng quá tải lớn nhất cho phép phải đảm bảo cấp điện

đủ cho các hộ phui tải quan trọng trong nhà máy1,4(n-1) Sđm BA ≥ Sttquan trọng

Trong đó: Sttquan trọng tổng công suất tính toán của hộ phụ tải quan trọng

+ k = 1,4 hệ số quá tải cực đại

+ SđmBA công suất định mức máy BA

Sđm BA = ( )

, 4 1

1

quan trong

Stt loai

=918, 41, 4 = 655,74 kvAChia máy biến áp cho các phân xưởng

quan trong

Stt loai

=918,041, 4.2 = 327,87 kvAChia máy biến áp cho các phân xưởng

 Máy biến áp 1

GVHD:ThS Lê Phong Nam

1 Đúc thép 2 Cơ khí 3 Kho vật tư

n

dmB

S

Xét khả năng mang tải từng MBA

SđmBA= 1000 kVA ≥ Stt1 = 994 kVA

SđmBA= 1000 kVA ≥ Stt2 = 950,2 kVA

 Phương án 2

Xét khả năng mang tải của trạm

A 1

n

dmB

S

Xét khả năng mang tải từng MBA

SđmBA= 750 kva ≥ Stt1 = 671,1 kVA

SđmBA= 750 kva ≥ Stt2 = 651,279 kVA

Trong đó: n số máy biến áp trong trạm

K = khq+ kkh + kbq hệ số vốn đầu tư của trạm biếm áp K = 0,273

CA chi phí hàng năm do tổn thất điện áp trong các MBA gây nên

CA = (

1

n BAi

A

∆

∑ ).gTrong đó: n số máy biến áp trong trạm

g giá thành 1kw điện năng = 2000 đồng

Tổn thất điện năng trong 1MBA là

ABA = P0’.t+ PN’( i

dmBA

Stt

S )2.TTrong đó: P0’= P0 + k Q0 tổn thất công suất tác dụng không tải kể tới thành phần phản kháng gây nên

t: thời gian làm việc vận hành MBA/ năm t= 8760 h

T: thời gian máy biến áp chịu tổn thất công suất cực đại

Tmax = 6000 h theo công thức tính toán gần đúng

 Vậy với phương án 2:

Qua đó ta thấy Z1< Z2 vậy ta lựa chọn phương án 1 là sử dụng hai MBA

Vậy phương án này đẻ có số liệu chính xác cho việc tính toán thiết bị điện trong mạng điện nhà máy ta phải kể đến tổn thất trong máy biến áp

III Chọn các thiết bị điện trong mạng điện nhà máy

1 Chon aptomat cho các phân xưởng

Với phân xưởng cở khí ta có

Uđm ATM≥ 0,38

Idòng ATM ≥ 225,6 A

Ta chọn ATM mitsubishi NF250-CW , Iđm =250 A , Icắt = 18ka

GVHD:ThS Lê Phong Nam

Tương tự ta chọn các phan xưởng khác có bảng sau

Tên phân xưởng Itt px I lv max px Kiểu ATM I đm (A) I cắt

2 Chọn cáp tải điện từ trạm BA đến các phân xưởng

cáp được chọn theo điều kiện phát nóng

Trong đó : [I] dòng cho phép của cáp chọn trong điều kiện định mức

k1 hệ số xét tới nhiệt đọ môi trường đặt cáp với nhiệt độ quy đỏi chuẩn

k2 hệ số xét tới tình hình nhiều cáp đặt sát nhau

Phân xưởng cơ khí

Tương tự các phân xưởng còn lại ta có bảng sau

dây

Kho vật tư 159,76 200,55 234,56 CVV 3 × 120+1 × 30, 0,6/1kv PVC 317A

 chọn dao cách li điên áp cao 35kv

−Chọn dao cách li đầu vào trạm biến áp

Tra bảng ta chọn dao LV429634 Schneider 40A

Chọn dao cánh li đầu vào máy biến áp

Uđm ≥ Uđm mạng = 0,38 kv

Iđm DCL≥ Ilv max

GVHD:ThS Lê Phong Nam

Tra bảng ta chọn dao LV429635 Schneider 32A

 Chọn máy cắt và máy cắt liên lạc

Điều kiện

Uđm ≥ Uđm mạng = 35kv

IđmMC ≥ Ilv max

Ta có: Ilv max(Mc1,Mc2)= Ilv max(DCL1,DCL2)= 23,09 A

Vậy ta chọn loại máy cắt 36GI-E16 có Uđm = 36 kv Iđm= 630 A, IN33= 16ka

IN= 16ka, INmax= 40ka

+, Dây cao áp đưa vào mạng

=> Chọn dây cao áp loại dây trần nhôm lõi thép :Sp của THIPHA COBLE có

kéo đứt tối thiểu 9296N , Icp dây = 135 A

+, Chọn thanh cao áp theo mật độ dòng kinh tế

Sử dụng thanh cái bằng đồng theo tài liệu CCĐ với thanh cái bằng đồng

Jkt=2,25; kt lvmax

kt

I S

J

=

Trong đó: Ilvmax là dò ng làm việc lớn nhất , đó là trường hợp mất điện 1 nguồn

và 1 MBA của thanh cái bên kia hỏng, lúc đó thanh cái mang 2 tải là 2MBA đều làm việc ở chế độ quá tải 40%

max

2 max

dm

lv kt

kt

k S

U I

Ta chọn thanh dẫn nhôm hình máng có quét sơn F = 1010mm2 ,Iđm= 3500 A dài 6m.

+ Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc

k

U = 1, 4.1000

3.35 = 23,09 (A)Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc kiểu :

ứng nhiệt điện động rất lớn gậy nguy hiểm cho con người và thiết bị, thời gian ngắn mạch càng lướn càng nguy hiểm.

2 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch

Nhằm tạo cơ sở so sánh lựa chọn phương án thiết bị cung cấp điện một cách hợp lí nhất

Xác định chế độ làm việc của các hộ khi xảy ra sự cố

~

CL1 TC1 N1

II Tính toán ngắn mạch 3 pha

1 Tính toán ngắn mạch 3 pha ở phía cao áp

Với giả thiết nguồn có công suất vô cùng lớn dòng ngắn mạch 3 pha được xác định

tbdm dmBA

Điện trở điện kháng ATM cấp nguồn cho phân xưởng

+, Điện trở, điện kháng cuộn dây

+, Dòng ngắn mạch tại điểm N3 LÀ

' 3

+, Điện trở điện kháng dây dẫn

'

' ( )

IV Tính toán ngắn mạch 1 pha

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch 1 pha là để làm cơ sở cho việc lựa chọn

và kiểm tra độ nhạy của các máy cắt, rơ le bảo vệ,

Do vậy khi tính toán ngắn mạch 1 pha cần lưu ý

+, Phải xét đến điện trở của tất cả các thành phần

+, Nhận điện áp tính toán với hệ số nhỏ hơn 1(0,9÷0,93) để xét đến sự giảm áp bên sơ cấp của MBA khi ngắn mạch

+, Điện trở của dây trung tính trong mạng thứ tự không phải lấy bằng 3 lần giá trị điện trở thực tế của nó

+, Điện kháng thứ tự không của đường dây hạ áp có thể lấy bằng 2 lần điện kháng thứ tự thuận: X0d=2 X1d

Sau đó tính tổng của tất cả các phần tử, ta xác định dòng ngắn mạch 1 pha theo

S = 0,3x 0, 42

Trong đó, X’0BA = 0,3 -> 1 là hệ số tương đối của điện kháng thành phần thứ tự

+, Điện trở , điện kháng tổng đối với điểm ngắn mạch 1 pha N2 :

N

∑

+ R0ATM2 + R0dd = 8,34 + 0,96 + 924,6 = 933,74 (mΩ)

+, Điện trở, điện kháng tổng đối với điểm ngán mạch 1 pha tại N4 :

=> Điện trở , điện kháng đối với điểm ngắn mạch 1 pha N5 :

V Kiểm tra các thiết bị điện

1 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn

Máy cắt được lựa chọn theo tiêu chuẩn

Uđm ≥ Uđm mạng = 35kv

IđmMC ≥ Ilv max

Vậy ta chọn loại máy cắt 36GI-E16 có Uđm = 36 kv Iđm= 630 A, IN33= 16kA

IN= 16ka, INmax= 40kA

Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nống lâu dài

k1.k2Icp ≥ Icp

thanh dẫn dặt nằm ngang k1 = 0,95

k2 hệ số hiệ chỉnh theo nhiệt độ k2 = 0.88

Cho Icp theo điều kiện quá tải của MBA

Kiểm tra điều kiện ổn định động Spc≥Stt

Lực tính toán do tác dụng cho dòng điện ngắn mạch

GVHD:ThS Lê Phong Nam

Ftt = 1,76 10-8 l

a ixk2

Trong đó : l = 100 cm khoảng cách giữa các sứ

A= 50 cm khoảng cách giữa các pha

2 Chọn và kiểm tra sứ

Chọn sứ do liên xô chết tạo

chống sét van được chọn theo cấp điện áp Uđm = 35k

ta chọn loại PBC- 35 có Uđm = 36 kv, Umax = 40,5kA, Uxk = 78 kA

4 Lựa chọn và kiểm tra do cách li cao áp

Ta chọn theo điều kiện