ĐỒ án CUNG cấp điện

Trước nhu cầu cấp bách đó, các cán bộ kỹthuật viên trong và ngoài ngành điện lực đã không ngừng thi công và lắp đặt các côngtrình cung cấp điện để đáp ứng đủ nhu cầu góp phần thúc đẩy nề

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Hà Nội 2016

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển xã hội, con người luôn phải tìm mọi cách khai thác tiềm lựccủa tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu của mình Ngày nay, nền kinh tế nước ta đangkhông ngừng vươn lên mạnh mẽ, đời sống của nhân dân được cải thiện và ngày càngđược nâng cao một cách nhanh chóng Cuộc sống càng hiện đại thì vai trò của điệnnăng càng chiếm một vị trí quan trọng không thể thiếu trong nhu cầu của người dân,trong sản suất công nghiệp và dịch vụ Trước nhu cầu cấp bách đó, các cán bộ kỹthuật viên trong và ngoài ngành điện lực đã không ngừng thi công và lắp đặt các côngtrình cung cấp điện để đáp ứng đủ nhu cầu góp phần thúc đẩy nền kinh tế ngày càngvững mạnh hơn

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể thiếutrong bất kì lĩnh vực nào của một đất nước Nếu ví đất nước như một cơ thể sống thìđiện năng chính là những mạch máu chạy khắp cơ thể để nuôi dưỡng các bộ phận,

máu có cung cấp đầy đủ thì cơ thể ấy mới hoạt động tốt được Vì thế, chúng ta cần

đảm bảo ngành cung cấp điện luôn bền vững thì tin chắc rằng trong một tương laikhông xa nước Việt Nam có thể xứng danh với các cường quốc năm Châu Theothông kê khoảng 70% điện năng được sản suất ra dùng trong các xí nghiệp, nhà máycông nghiệp Vấn đề đặt ra cho chúng ta là phải làm thế nào để cung cấp điện cho cácphụ tải một cách hiệu quả và đáng tin cậy Với đề tài :

“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”

Thông qua đề tài, em đã bước đầu làm quen với việc thiết kế một lĩnh vực nhỏ trongchuyên ngành cung cấp điện của chúng em

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em

làm đồ án môn học này Tuy nhiên, do lượng kiến thức và kinh nghiệm thực tế của emcòn hạn chế nên bài đồ án của em không tránh khỏi những sai sót và hạn chế Em rấtmong nhận được sự chỉ đạo và hướng dẫn của các thầy cô, để em hoàn thiện thêmkiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn

2

A.Đề tài và yêu cầu Thiết kế cung cấp điện

c∆=1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth=8000 đ/kWh Đơn giá tụ bù là 110.103đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ ∆Pb=0,0025kW/kVAr Giá điện trung bình g=1250 đ/kWh Điện áp lưới phân phối là 35 kV

Thời gian sử dụng công suất cực đại TM= 4500 (h) Chiều cao phân xưởng h=5(m).Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=1800 (m)

Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

B C D E A

B Nội dung của bản thuyết minh gồm các phần chính sau:

I Thuyết minh

1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

2 Tính toán phụ tải điện:

2.1 Phụ tải chiếu sáng;

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

2.3 Phụ tải động lực;

2.4 Phụ tải tổng hợp

3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án)

4 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện:

4.1 Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng;

4.2 Tính toán ngắn mạch

4.3 Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường

5 Tính toán chế độ mạng điện

1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

2 Xác định hao tổn công suất

3 Xác định tổn thất điện năng

6 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất.

6.1 Xác định dung lượng bù cần thiết

6.2 Lựa chọn vị trí đặt tụ bù

6.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

6.4 Phân tích kinh tế-tài chính bù công suất phản kháng

3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp

4 Sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất

5 Bảng số liệu tính toán mạng điện

5

B.Nội dung bản thuyết minh bao gồm các phần chính sau:

Chương I : Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Do phân xưởng phân chia làm nhiều khu vực nên ta tính toán chiếu sáng của từng khuvực như hình vẽ sau :

I Tính toán chiếu sáng khu vực 1

Chiều dài 18m , rộng 12m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K

Quang thông của 1 đèn là:

50.216.1,5.1

46556.0,58

sd

ESkZ F

nk

( lm)

Ta chọn bóng đèn huỳnh quang cao áp 125W,có quang thông 6300 lm

II Tính toán chiếu sáng khu vực 2.

Chiều dài 8m , rộng 6m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K

50.8.6.1,3.1

39132.0, 42

sd

ESkZ F

nk

( lm)

Ta chọn bóng đèn huỳnh quang cao áp 125W,có quang thông 6300 lm

III Tính toán chiếu sáng khu vực 3.

Chiều dài 6m , rộng 4m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K

Với chiều dài là 6 m nên ta đặt mỗi dãy 1 đèn và cách tường là 3 m

Với chiều rộng là 4 m nên ta bố trí 1 dãy đèn và cách tường là 3 m

Quang thông của 1 đèn là:

50.6.4.1,5.1

50001.0,36

sd

ESkZ F

nk

( lm)

Ta chọn bóng đèn huỳnh quang cao áp 125W,có quang thông 6300 lm

IV Tính toán chiếu sáng khu vực 4.

Chiều dài 12m , rộng 6m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K.Khoảng cách từ mặt công tác đến đèn là 0,9 m

Khoảng cách từ trần nhà tới đèn là 0,6 m

Vậy H= 3,5 m

Tra bảng 10-7 ta chọn

L H

= 1,8, từ đó L= 6,3 m

Với chiều dài là 12 m nên ta đặt mỗi dãy 2 đèn và cách tường là 2,85 mVới chiều rộng là 6 m nên ta bố trí 1 dãy đèn và cách tường là 3 m.Chỉ số của phòng là : φ=

50.6.12.1,5.1

56722.0, 476

sd

ESkZ F

nk

( lm)

Ta chọn bóng đèn huỳnh quang cao áp 125W,có quang thông 6300 lm

V Tính toán chiếu sáng khu vực 5.

Chiều dài 6m , rộng 6m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K.Khoảng cách từ mặt công tác đến đèn là 0,9 m

Khoảng cách từ trần nhà tới đèn là 0,6 m

Vậy H= 3,5 m

Tra bảng 10-7 ta chọn

L H

= 1,8, từ đó L= 6,3 m

Với chiều dài là 6 m nên ta đặt mỗi dãy 1 đèn và cách tường là 3 mVới chiều rộng là 6 m nên ta bố trí 1 dãy đèn và cách tường là 3 m.Chỉ số của phòng là : φ=

50.6.6.1,5.1

62791.0, 43

sd

ESkZ F

nk

( lm)8

Ta chọn bóng đèn huỳnh quang cao áp 125W,có quang thông 6300 lm.

VI Tính toán chiếu sáng khu vực 6.

Chiều dài 30m , rộng 12m , cao 5m

Chọn độ rọi E=50 lux,tra biểu đồ Kruithof ta có nhiệt độ màu 3000°K.Khoảng cách từ mặt công tác đến đèn là 0,9 m

50.30.12.1,5.1

428610.0,63

sd

ESkZ F

Chương II : Tính toán phụ tải điện1.Tính toán phụ tải chiếu sáng

Từ thiết kế chiếu sáng ta tính được số bóng đèn chiếu sáng chung là 22 bóng huỳnh quang có công suất 300W

Công suất chiếu sáng chung là P= n.Po= 22.125 =2750 (W)

trong đó Pc là công suất chiếu sáng chung

n là số bóng đèn

Po là công suất 1 đèn

Vậy công suất dùng để chiếu sáng là Pcs = 2750 W = 2,75 KW

Do dùng đèn huỳnh quang =>cos φ = 0,85,tg φ = 0,62

=>Q=P.tg cos φ = 1,7(kVar)

2.Tính toán phụ tải thông thoáng và làm mát

Do yêu cầu nên ta sẽ sử dụng thông thoáng và làm mát tự nhiên với các cửa sổ được thiết kế trước

+ Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài

đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng

+ Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau

động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy Số thiết

bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các

tủ động lực thường là 8 ÷ 12

Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết

kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn

phương án tối ưu nhất

trong các phương án có thể

10

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thểchia các phụ tải động lực thành 4 nhóm Kết quả :

Bảng 1.1 Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng

STT Tên thiết bị

Số kí hiệu trên

CôngsuấtP(KW)Nhó

9 Máy quạt 19 0,45 0,67 5,5Nhóm

3

tb i

dm

dmi i

P P

Trong đó : ksd là hệ số sử dụng của thiết bị

Pi là công suất đặt của thiết bị

b) Xác định số thiết bị hiệu quả nhóm 1:

Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1 được xác định theo số thiết bị tươngđối n* và

công suất tương đối P* trong nhóm: Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1

12

được xác định theo số thiết bị tương đối n* và công suất tương đối P*trong nhóm:

trong đó:n là số thiết bị trong nhóm

n1 là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất

của thiết bị có công suất lớn nhất

P và P 1 là tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị

Thiết bị có công suất lớn nhất là Pmax = 55 kW => ½ P= 27,5 kW

n n

dmi i

Tính toán tương tự nhóm 1 ta được bảng sau :

Bảng 1.2: Kết quả tính toán số thiết bị hiệu quả của các nhóm

Nhó

125

10

Bảng 1.3: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm

1 trong đó kđt là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng Pttđlpx là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng

Ptt là công suất tác dụng tính toán nhóm

Phụ tải động lực : 262,5 (kw) với cos ϕ =0,78

Phụ tải chiếu sáng :2,75 kw với cos ϕ = 0,85

Phụ tải tính toán tác dụng toàn phân xưởng :

tan 265, 25.0,8 212, 2

ttpx ttpx px

(kVar)Công suất tính toán của toàn phân xưởng là :

Chương 3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng3.1 Xác định vị trí đặt TBA phân xưởng

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều

+ Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắpđặt, vận hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ khônggian để có thể dễ dàng thay máy biến áp, gần các đường vậnchuyển )

+ Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vậnchuyển vật tư chính của xí nghiệp

+ Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên(thông gió tốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thờiphải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính phânxưởng này có thể gây ra Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phíasát tường cao nhất bên trái, phía ngoài, góc trên của phân xưởng từtrái sang, từ trên xuống

1 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ Oxy

nh n

i i

S x X

nh n

i i

S y Y

Si : công suất của phụ tải thứ i

Ta cáo bảng công suất và tọa độ các phụ tải trong phân xưởng trên

hệ tọa độ Oxy:

Bảng 3.1 Kết quả xác định công suất và tọa độ các phụ tải trong phân xưởng

17

STT Tên thiết bị Hệ số Cos ϕ Pdm S(kva) X(m) Y(m) S.X S.YNhóm

Máy khoan

13,98

9 20,501 128,2325 187,925Nhóm

Tọa độ tâm của nhóm 1 là

nh n

i i

nh n

i i

Bảng 3.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng

1 2 3 4

5

8

9 10

Nhà Kho Van Phòng

X O

Y

Tâm N1

Tâm

N2

Tâm N3

Tâm N4

Tâm PX

Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trícác phụ tải trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp như hình sau

22

Hình 3.1 Vị trí đặt TBAPX

3.2 Chọn máy biến áp

3.2.1 Số lượng máy biến áp

Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện Các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt

1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ)

Do phân xưởng có số thiết bị loại I là 70% nên ta sẽ chọn 2 MBA đặt song song nhau

3.2.2 Chọn công suất MBA

Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất

đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dựa trên công suấttính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải,đồ thị phụ tải

+) Điều kiện chọn MBA:

- Trong điều kiện làm việc bình thường

n.kqt.SđmB ≥ Sttpx

Trong đó :

+ n: Số máy biến áp trong trạm

+ kqt: Hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4

+ Sttpx: Công suất tính toán phân xưởng

- Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy

để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

Vì vậy ta sẽ chọn 2 MBA có công suất :

339,7

169,9(kVA)2

(kW) (kW) (%) (106 đ)

7651495

190,5

24

3.3 Lựa chọn dây đến trạm biến áp hạ áp

1.Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây đường dây cáp lõi đồng,lộ kép.

Ta có dòng điện chạy trên đường dây :

Mật độ dòng kinh tế ứng với Tmax =4500 h là 3,1 (A/mm2 )

Vậy tiết diện dây cáp là :

22,8

0,9(mm )3,1

ttnm kt ttnm

I F J

Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FUdcRUKAWA chế tạo, tiết diện tối thiểu 50mm2 có r oDC= 0,387 (Ω

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây 2.Ilvmax =5,6<Icp =205

Vậy thỏa mãn điều kiện phát nóng

Vốn đầu tư mua dây là :V=2.L.V0=2.1,8.150.106=540.106 (đồng)

2 Tính toán tổn thất điện áp,công suất và tổn thất điện năng của dây cao áp và trạm biến áp phân xưởng

Tổn thất điện áp

.2

dm

P r Q x L U

U

+

∆ =

=Tổn thất △P trên đoạn cáp tới TBA là :

339,7.R 10 0,387.1,8.10 0,066( W)

3.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3.4.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết

bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng

Ta xét các phương án đi dây :

Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tại góc phân xưởng gần trạm biến áp từ đó kéo điện đến tủ động lực 1 và 2 được đặt sát tường còn TĐL 3 và TĐL 4 được đặt ở vị trí thích hợp.

26

Hình 3.2 Sơ đồ đi dây phương án 1từ TBA – TPP- TĐL.

27

1 2 3 4

5

8

9 10

31 33

25

27

28

29 32

A.Tính toán phương án 1

1.Tính toán chọn dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối

Ta có dòng điện chạy trên đường dây :

Mật độ dòng kinh tế ứng với Tmax =4500 h là 3,1 (A/mm2 )

Vậy tiết diện dây cáp là :

2258

83, 22(mm )3,1

ttnm kt ttnm

I F J

Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện PVC do hãng LENS chế tạo,tiết diện tối thiểu 95mm2 có r o= 0,193 (Ω

/km) ở nhiệt độ 20C,40

cp

I oC

=298 (A),

giá V0=250.106 (đồng/km)

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây 2Ilvmax =516>Icp =298

Vậy không thỏa mãn điều kiện phát nóng,để thỏa mãn ta chọn dây có tiết diện

Vốn đầu tư mua dây là :V=2.L.V0=2.3.10-3.400.106=2,4.106 (đồng)

2.Tổn thất đien áp, cong suat,dien nang trên đoạn cáp từ TPP đến TĐL 1 là :

(đồng)Vốn đầu tư mua dây là :V=2,4.106 (đồng)

29

Chi phí tính toán Ctt = k.V + C=0,245.2,4.106 + 259,5.106 =260.106(đồng).

3.Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1

Chọn đi dây cáp trong hộp đặt dưới mặt đất

Dòng điện chạy trong dây dẫn từ TPP đến TĐL 1 là :

4.Tính toán tổn thất điện áp, công suất và tổn thất điện năng của dây dẫn từ TPP đến TĐL1

Tổn thất điện áp trên đoan từ tủ phân phối đến TĐL1 là:

.2

6

C=DA.cD =577, 2.1500 0,87.10 =

(đồng)Vốn đầu tư mua dây là :V=2.L.V0=4,1.10-3.150.106=1,23.106 (đồng)

30

Chi phí tính toán Ctt = k.V + C=0,245.1,23.106 + 0,87.106 =1,17.106(đồng).

Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu:

31

Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

• Tổn thất cực đại từ TBA – TPP - TĐL1 – các phụ tải thuộc TĐL1:

max.N1 TBA TPP TBA TDL1 TDL tb1

B.Phương án 2 :Đặt TPP ở trung tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các TĐL ở sát tường

1 2 3 4

5

8

9 10

7

6

11 12 13

14

15

17 18

31 33

25

27

28

29 32

Đoạn dây P (kW) Q (kVAr) S (kV) I lvmax

Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

• Tổn thất cực đại từ TBA – TPP - TĐL1 – các phụ tải thuộc TĐL1:

max.N1 TBA TPP TBA TDL1 TDL tb1