HUONG DAN DO AN THIET KE CUNG CAP DIEN 2017

Phân nhóm phụ tải.  Mục đích của việc phân nhóm phụ tải là để chọn tủ cấp điện.  Trong nhà máy nên phân nhóm phụ tải sao cho công suất của các nhóm thiết bị (TĐL) đều nhau để đơn giản hóa trong việc lựa chọn dây dẫn, thiết bị bảo vệ và thiết bị dự phòng.  Công suất mỗi nhóm phụ tải nên chọn: Pnh  300kW để chọn các thiết bị bảo vệ dễ dàng và giảm chi phí đầu tư, vì các thiết bị bảo vệ (CB…) có dòng cắt càng lớn thì chi phí đầu tư càng cao.  Số lượng thiết bị trong một nhóm thiết bị không quá lớn (n  20 thiết bị), tuy nhiên tùy vào sơ đồ bố trí phụ tải có thể chọn cho phù hợp.

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

XÍ NGHIỆP - CÔNG NGHIỆP

Writer: ThS Trần Nguyễn Nhật Phương Email: tnnphuong@bdu.edu.vn

1 Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện

Tác giả: Phan Thị Thanh Bình, Dương Hương Lan, Phan Thị Thu Vân NXB: Đại học Quốc gia TP.HCM

2 Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC

Nhóm tác giả dịch:

NXB: Khoa học và Kỹ thuật

3 Hướng dẫn chọn cáp điện theo TCVN 7447-5-52:2010 (IEC 5-52:2009

Tác giả: Trần Nguyễn Nhật Phương

Tài liệu: Lưu hành nội bộ

4 Tiêu chuẩn lắp đặt điện hạ áp TCVN 7447:2010 (IEC 60364:2009)

5 Schneider - Electrical Installation Guide 2015

1.1 Tổng quan về nhà máy 1.2 Tính toán phụ tải điện nhà máy 1.3 Bù công suất phản kháng và chọn MBA 1.4 Lựa chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp

1.5 Tính ngắn mạch và chọn thiết bị đóng cắt 1.6 Tính chọn nối đất an toàn cho nhà máy 1.7 Thiết kế, tính toán hệ thống chống sét

 Tên và vị trí địa lý của nhà máy

 Đặc điểm công nghệ, nhiệm vụ sản xuất của nhà máy

 Sơ đồ mặt bằng nhà máy, phân xưởng

 Sơ đồ bố trí máy công nghệ và phụ tải điện

 Đặc điểm tính chất của môi trường xung quanh khu vực sản xuất

 Đặc điểm cung cấp điện của khu vực

 Đặc tính phụ tải điện, hạng phụ tải

 Công suất lý lịch các thiết bị và các thông số của chúng

 Sơ đồ mặt bằng các xưởng và công suất các thiết bị

 Sơ đồ bố trí phụ tải động lực của phân xưởng, nhà máy theo kí hiệu mặt bằng (KHMB)

hoạt

Kho

Quản lý 0

STT Tên thiết bị KHMB P đm (kW) S.L K sd cos U đm (V)

1.2.1 Phân nhóm phụ tải

 Mục đích của việc phân nhóm phụ tải là để chọn tủ cấp điện

 Trong nhà máy nên phân nhóm phụ tải sao cho công suất của các

nhóm thiết bị (TĐL) đều nhau để đơn giản hóa trong việc lựa chọn dây dẫn, thiết bị bảo vệ và thiết bị dự phòng

 Công suất mỗi nhóm phụ tải nên chọn: Pnh  300kW để chọn các

thiết bị bảo vệ dễ dàng và giảm chi phí đầu tư, vì các thiết bị bảo vệ (CB…) có dòng cắt càng lớn thì chi phí đầu tư càng cao

 Số lượng thiết bị trong một nhóm thiết bị không quá lớn (n  20

thiết bị), tuy nhiên tùy vào sơ đồ bố trí phụ tải có thể chọn cho phù hợp

 Thông thường thì người ta sử dụng một trong hai phương pháp sau:

 Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất và tính chất công việc

Phương pháp này có ưu điểm là đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành cũng như bảo trì, sửa chữa

Chẳng hạn như khi nhà máy sản xuất dưới công suất thiết kế thì có thể cho ngừng làm việc một vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các dây chuyền khác, hoặc khi bảo trì, sửa chữa thì có thể cho ngừng hoạt động của từng dây chuyền riêng lẻ,…

Nhưng phương án này có nhược điểm sơ đồ phức tạp, chi phí lắp đặt khá cao do có thể các thiết bị trong cùng một nhóm lại không nằm gần nhau cho nên dẫn đến tăng chi phí đầu tư về dây dẫn, ngoài ra thì đòi hỏi người thiết kế cần nắm vững quy trình công nghệ của nhà máy

 Phân nhóm theo vị trí trên mặt bằng

Phương pháp này có ưu điểm là dễ thiết kế, thi công, chi phí lắp đặt thấp, tiết kiệm dây dẫn Tuy nhiên có nhược điểm là kém tính linh hoạt khi vận hành sửa chữa so với phương pháp thứ nhất

Do vậy mà tuỳ vào điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chon phương

án nào cho hợp lý

1.2.2 Xác định tâm phụ tải động lực

Mục đích:

 Xác định tâm phụ tải là nhằm xác định vị trí hợp lý nhất để đặt các tủ động lực (TĐL) và tủ phân phối (TPP) Vì khi đặt TĐL hoặc TPP tại vị trí

đó thì ta sẽ thực hiện được việc cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ, giảm chi phí kim loại màu

 Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: đảm bảo tính mỹ quan, thuận tiện và an toàn trong thao tác, v.v…

 Ta có thể xác định tâm phụ tải cho nhóm thiết bị (để định vị trí đặt TĐL), của một phân xưởng, vài phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy (để xác định vị trí đặt TPP) Nhưng để đơn giản công việc tính toán thì ta chỉ cần xác định tâm phụ tải cho các vị trí đặt TPP Còn vị trí đặt TĐL thì chỉ cần xác định một cách tương đối bằng ước lượng sao cho vị trí đặt tủ nằm cân đối trong nhóm thiết bị và ưu tiên gần các động cơ có công suất lớn

Xác định tâm phụ tải:

 Dựa vào kí hiệu mặt bằng (KHMB) trên sơ đồ bố trí phụ tải để xác

định vị trí tâm phụ tải của một thiết bị (TB)

 Xác định tâm phụ tải của các thiết bị (nhóm thiết bị: TĐL)

 Xác định tâm phụ tải của các nhóm thiết bị (phân xưởng: TPPPX)

 Xác định tâm phụ tải của các phân xưởng (TPPNM - TPPC)

Phương pháp xác định tâm phụ tải được trình bày ở tiểu mục 4.3.4,

mục 4.3, chương 4 môn Cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp

Kết quả tính tâm phụ tải của nhóm thiết bị thứ i:

1.2.3 Xác định phụ tải động lực

của thiết bị và tủ động lực, quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

.

P

iTB luoi

TB dm TB

đm

cos U

3

p I

.

tb k p P

.

Q

TDL đm

TDL tb n

sd

P

P p

p

p

p

cos cos

TB đm TB mm TB

.

Trong đó:

Kmm: là hệ số mở máy của thiết bị:

 Với động cơ KĐB rotor lồng sóc: Kmm = 2.5  7

 Đối với động cơ có công suất ≤ 10kW : Chọn Kmm = 4  7

 Đối với động cơ có công suất ≤ 30kW : Chọn Kmm = 3  4

 Đối với động cơ có công suất ≥ 30kW: Chọn Kmm = 2.5  3

 Động cơ DC hoặc KĐB rotor dây quấn: Kmm = 3.5  4

 Đối với MBA và lò hồ quang: Kmm  3

STT Tên thiết bị Pđmi

 Xác định công suất tính toán của nhóm thiết bị:

Đối với các nhà máy, xí nghiệp thông thường khi xác định công suất tính toán của nhóm thiết bị người ta thường dùng phương pháp tính toán

theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại K max vì phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác

 Khi n  3 thì:

Trong đó:

• Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i (đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn)

• cosi: hệ số công suất của thiết bị thứ i

 Xác định số thiết bị hiệu quả trong tủ động lực:

2

2 n

1

i đmi TDL

hq

đmi

p p n

 Khi số thiết bị trong nhóm n > 3 và n hq < 4:

Trong đó:

• n: số hộ tiêu thụ thực tế trong nhóm

• Kpti: hệ số phụ tải theo công suất tác dụng của hộ tiêu thụ thứ i

Khi không có các thông tin về kpt và có thể lấy giá trị trung bình của chúng như sau:

• Đối với hộ tiêu thụ có chế độ làm việc lâu dài lấy giá trị kpt = 0.9 và cos = 0,8

• Đối với hộ tiêu thụ có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại lấy kpt

max tb

khi Q

Q

10 n

khi Q

1 , 1 Q

hq tb

tt

hq tb

tt

sd

sd hq

max

K

K1

n

5,

11

K   

tb tt

dm sd

tb

 Xác định công suất biểu kiến và dòng điện tính toán, dòng điện đỉnh nhọn của tủ động lực:

2 TDL tt

2 TDL tt TDL

.

2 tt

2 tt

tt tt

tt TDL

tt

Q P

P S

P cos

2 tt luoi

tt TDL

tt

U 3

Q P

U 3

k

I ( I

Iđn.TDL  mm.max  tt.TDL  sd.max đm.max

• F: diện tích phân xưởng

• cosCS: hệ số công suất lưới chiếu sáng (0.75  0.8)

CS CS

CS CS

0

1.2.5 Xác định phụ tải sinh hoạt

Phụ tải sinh hoạt bao gồm phụ tải các ổ cắm 1 pha, 3 pha, máy lạnh, hệ thống quạt mát, hệ thống quạt thông gió…

OC SH

M AYLANH QUAT

OC SH

QQ

QQ

PP

PP

oc đm pha

oc

 Công suất ổ cắm 3 pha:

oc đm d

oc

oc oc

 Công suất hệ thống thông gió (quạt):

Trong đó:

• nquat: số quạt

• Pđm.quat – công suất định mức của quạt

• Ksd – hệ số sử dụng của quạt (0.4  0.9)

• Knc – hệ số nhu cầu (tra bảng theo tính chất phụ tải)

• cosquat – hệ số công suất lưới sinh hoạt (0.75  0.8)

nc quat

đm quat

quat quat

 Công suất hệ thống máy lạnh:

Trong đó:

• nquat: số máy lạnh

• Pđm.quat – công suất định mức của máy lạnh

• Ksd – hệ số sử dụng của máy lạnh (0.4  0.9)

• Knc – hệ số nhu cầu (tra bảng theo tính chất phụ tải)

• cosquat – hệ số công suất lưới máy lạnh (0.75  0.8)

nc mlanh

đm lanh

m lanh

.

lanh m lanh

m lanh

.

1.2.6 Xác định công suất tính toán của toàn phân xưởng

CS TPPPX

.

P

2 TPPPX

tt

2 TPPPX

tt TPPPX

tt TPPPX

tt

U 3

S

TPPPX

tt

TPPPX

tt TPPPX

tt

S

P cos  

) k

k ( I

CS TPPPX

.

Q

1.2.6 Xác định công suất tính toán của toàn nhà máy

SH CS

TPPNM

P

2 TPPNM

tt

2 TPPNM

tt TPPNM

tt TPPPX

tt

U 3

S

TPPNM

tt

TPPNM

tt TPPNM

tt

S

P cos  

) k

k ( I

SH CS

TPPNM

Q

1.3.1 Bù công suất phản kháng

 Mục đích

 Các thiết bị bù công suất phản kháng

 Các phương pháp bù công suất phản kháng

 Xác định dung lượng bù

Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

• Ptt.TPPNM: công suất tính toán của nhà máy

• tgtt.TPPNM: tính từ hệ số công suất của nhà máy trước khi bù

• tgyc: tính từ hệ số công suất theo yêu cầu của đơn vị quản lý điện (cosyc= 0.9  0.95)

) tg

tg ( P

QBU  tt.TPPNM tt.TPPNM  yc

 Công suất phản kháng sau khi bù

Trong đó:

• Qtt.TPPNM: công suất phản kháng tính toán của nhà máy

• ntubu: số tụ bù được sử dụng

• Qđm.tubu: công suất định mức của 01 bộ tụ

 Công suất biểu kiến và hệ số công suất sau khi bù

bu TPPNM

tt saubu

.

tubu đm

bu tubu

Q

Q

2 bu TPPNM

tt

2 TPPNM

tt saubu

.

saubu TPPNM

TPPNM

tt saubu

TPPNM

tt

S P

1.3.2 Lựa chọn máy biến áp

 Máy biến áp trong công nghiệp thường có dãi công suất 50, 100,

160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500kVA với điện áp phía cao thế là

35, 22kV và phía hạ thế là 0.4, 0.6 kV

 Theo số lượng máy biến áp trạm biến áp phân thành trạm một, hai hay ba máy biến áp

 Trạm một MBA cung cấp cho phụ tải loại 3 và một phần phụ tải loại

2, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa thay thế MBA

Lựa chọn MBA phải thoả mãn theo các điều kiện sau:

saubu

TPPNM

tt TPPNM

tt MBA

.

 Lập sơ đồ sa thải phụ tải khi nguồn lưới cung cấp bị mất điện

 Thiết kế sơ đồ nguyên lý vận hành đóng cắt giữa MBA và máy phát

dự phòng, hệ thống chuyển đổi nguồn tự động: ATS)

1.4.1 Điều kiện lựa chọn dây dẫn

 Đối với mạng hạ áp, người ta thường chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng

Trong đó:

• I’Z: Khả năng mang dòng tra bảng

• IZ: khả năng mang dòng thực tế của dây dẫn (A)

• Khc: hệ số hiểu chỉnh phụ thuộc vào các phương thức lắp đặt và đi

dây trong không khí hoặc chôn ngầm trong đất (xem tài liệu

Hướng dẫn chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn IEC)

hc

Z Z

K I

 Dòng điện lớn nhất chạy trong dây dẫn của các phân đoạn như sau:

 Đối với một thiết bị (TB)

 Đối với một nhóm thiết bị (TDL)

 Đối với nhiều nhóm thiết bị (TPPPX)

 Đối với nhà máy, máy biến áp (TPPNM)

TB đm max

.

I 

TDL

tt max

.

I 

TPPPX

tt max

.

I 

M BA

HA đm

M BA

đm

M BA

đm max

lv

U 3

S I

1.4.2 Kiểm tra điều kiện lựa chọn dây dẫn

 Để kiểm tra dây dẫn đã chọn có đảm bảo yêu cầu cung cấp điện hay không, người ta kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

 Theo điều kiện sụt áp: tổng sụt áp từ đầu thiết bị đến đầu MBA không lớn hơn giá trị cho phép:

 Công thức tính sụt áp:

 Pha/pha:

 Pha/trung tính:

 3 pha cân bằng:

 Sơ đồ thay thế đường dây của nhà máy

2 1

U        

%U

%

100U

 Tính sụt áp ở chế độ làm việc bình thường:

Với:

) sin

X cos

R ( L I

3

U4  đm.TB 4 0L4 đm.TB  0L4 đm.TB



) sin

X cos

R ( L I

3

U3  tt.TDL 3 0L3 tt.TDL  0L3 tt.TDL



) sin

X cos

R ( L I

3

U2  tt.TPPPX 2 0L2 tt.TPPPX  0L2 tt.TPPPX



) sin

X cos

R ( L I

3

U1  tt.TPPNM 1 0L1 tt.TPPNM  0L1 tt.TPPNM



) sin

X cos

R ( L I

3

U4  mm.TB 4 0L4 mm.TB  0L4 mm.TB



) sin

X cos

R ( L ) I

I ( 3

U3  tt.TDL  'mm.TB 3 0L3 tt.TDL  0L3 tt.TDL



) sin

X cos

R ( L ) I

I (

3

U2  tt.TPPPX  'mm.TB 2 0L2 tt.TPPPX  0L2 tt.TPPPX



) sin

X cos

R ( L ) I

I ( 3

U1  tt.TPPNM  'mm.TB 1 0L1 tt.TPPNM  0L1 tt.TPPNM



TB đm TB sd TB

mm

' TB

I  

r 0L4

x 0L4 Điểm ngắn mạch

1.5.2 Tính toán ngắn mạch

 Tham khảo mục 5.2 chương 5 bài giảng môn: Cung cấp điện xí

nghiệp công nghiệp

 Tính ngắn mạch 3 pha

 Tính ngắn mạch 1 pha:

) 1 (

) 1 ( 0 , 8

Ni

P Ni

* 3

20 )

3

PE

ph ph

SC

S

S m

L m

S

U kA

*

* 8 ,

0 )

1.5.2 Tính toán ngắn mạch

 Tham khảo mục 5.2 chương 5 bài giảng môn: Cung cấp điện xí

nghiệp công nghiệp

* 3

20 )

3

PE

ph ph

SCi

S

S m

L m

*

* 8 ,

) 1 (



1.5.3 Chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ

 Nếu khoảng cách từ thiết bị đến thiết bị đóng cắt có chiều dài lớn hơn 20m thì phải chọn CB đầu và CB cuối

 Tham khảo mục 5.3 chương 5 bài giảng môn: Cung cấp điện xí

nghiệp công nghiệp