ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Hiện nay, nƣớc ta đang trong quá trình phát triển công nghiệp hóa ,hiện đại hóa mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng cƣờng không ngừng. Một lực lƣợng đông đảo cán bộ kĩ thuật trong và ngoài nghành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình cung cấp cấp điện. Sự phát triển của nghành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nƣớc ta phát triển. Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng điện năng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng. Nó góp phần vào sự phát triển chung của nghành điện và làm cho kinh tế nƣớc ta phát triển. Trong ngành điện thì thiết kế hệ thống cung cấp điện là một nội dung hết sức quan trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp. Vì vậy khi sinh viên làm đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là một cơ hội để sinh viên làm quen với thực tế. Trong phạm vi đồ án này trình bày về thiết kế cung cấp điện cho một phân xƣởng sản xuất công nghiệp.Để thực hiện nội dung trên, đồ án phải sử lý các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch các phƣơng án và lựa chọn phƣơng án tôi ƣu nhất.

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Phúc Huy

Sinh viên thực hiện: Phạm Khắc Hiếu

Mã sinh viên:

Hà Nội, năm 2018

Hiện nay, nước ta đang trong quá trình phát triển công nghiệp hóa ,hiện đại hóa mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng nâng cao nhanh chóng Nhu cầu về điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng cường không ngừng Một lực lượng đông đảo cán bộ kĩ thuật trong và ngoài nghành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình cung cấp cấp điện Sự phát triển của nghành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nước ta phát triển

Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng điện năng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng Nó góp phần vào sự phát triển chung của nghành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển

Trong ngành điện thì thiết kế hệ thống cung cấp điện là một nội dung hết sức quan trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp

Vì vậy khi sinh viên làm đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là một cơ hội để sinh viên làm quen với thực tế Trong phạm vi đồ án này trình bày về thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp.Để thực hiện nội dung trên, đồ án phải sử lý các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương án tôi ưu nhất

Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Phúc Huy và các bài giảng của thầy trong chương trình học,về cơ bản em đã hoàn thành nội

dung đồ án môn học này Do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót,em rất mong được sự chỉ bảo ,giúp đỡ của các thầy, cô để bài làm này của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội ,tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện

Phạm Khắc Hiếu

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật điện đặc biệt là thầy

giáo TS Nguyễn Phúc Huy đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một

lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn cung cấp điện để em hoàn thành tốt bản đồ án này Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa Kỹ thuật điện nói riêng đòi hỏi nhiều về trình độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế em cũng có sự giúp đỡ và phối hợp rất tốt với bạn bè trong nhóm đồ án

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua

Hà nội ,tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện

Phạm Khắc Hiếu

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I và II là 75% Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp là Ucp 3,5 .Hệ số công suất cần nâng lên là cos 0,93 Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk 150 MVA;Thời gian tồn tại dòng ngắn mạch tk 2,5 Giá thành tổn thất điện năng C 1800 đ kWh Suất thiệt hại do mất điện gth  10000đ kWh Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn atc 0,125 Điện áp

lưới phân phối là 22kV

Thời gian sử dụng công suất cực đại TM 4500 (h) Chiều cao phân xưởng h 5,5m Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng là L 900(m)

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

34 28

30 36

16 26

25 24

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 Giảng viên hướng dẫn

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 1

1.1 PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG 1

1.1.1.Tính toán chọn công suất chiếu sáng 1

1.1.2.Tính toán chọn cáp, thiết bị bảo vệ cho mạch chiếu sáng 3

1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát 4

1.3.Tính toán phụ tải động lực 5

1.3.1 Nhóm 1 7

1.3.2 Nhóm 2 9

1.3.3 Nhóm 3 10

1.3.4 Nhóm 4 11

1.4 Phụ tải tổng hợp 13

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 15

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 15

2.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp 15

2.2.1.Phương án 1: 17

2.2.2.Phương án 2: 18

2.2.3 Chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng 19

2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu: 19

2.3.1 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng 19

2.3.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu 19

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ 25

3.1 Chọn dây dẫn mạng động lực 25

3.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 32

3.2.1.Tính ngắn mạch N1 33

3.2.2.Tính ngắn mạch N2 33

3.3.Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường 34

3.3.1.Chọn thiết bị cho tủ hạ thế tổng 34

3.3.2.Chọn thiết bị cho tủ động lực 35

3.3.3.Chọn át tô mát cho từng thiết bị 37

4.1.Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất 40

4.1.1.Nâng cao hệ số công suất tự nhiên 40

4.1.2.Nâng cao hệ số công suất bằng cách bù công suất phản kháng 40

4.2 Chọn thiết bị bù 40

4.2.1.Tụ điện 40

4.2.2 Máy bù đồng bộ 41

4.2.3 Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá 41

4.3 Xác định dung lượng bù 41

4.4 Vị trí đặt thiết bị bù 41

4.5 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 42

CHƯƠNG 5: HOẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH 43

5.1 Danh mục các thiết bị đầu tư chính 43

5.2 Xác định các tham số kinh tế 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

Bảng 1.1.Thông số quạt 5

Bảng 1.2.Bảng tổng hợp các thiết bị nhóm 1 7

Bảng 1.3.Bảng tổng hợp các thiết bị nhóm 2 9

Bảng 1.4.Bảng tổng hợp các thiết bị nhóm 3 10

Bảng 1.5.Bảng tổng hợp các thiết bị nhóm 4 11

Bảng 1.6.Bảng tổng hợp các nhóm 12

Bảng 1.7.Bảng tổng hợp các loại phụ tải 14

Bảng 2.1 Bảng số liệu các máy biến áp hãng ABB 16

Bảng 2.2 Bảng kết quả các phương án chọn MBA 18

Bảng 2.3 Chọn dây dẫn đến các tủ động lực của phương án 1 22

Bảng 2.4 Bảng tổng hợp chi phí của phương án 1 22

Bảng 2.5 Chọn dây dẫn đến các tủ động lực của phương án 2 24

Bảng 2.6 Bảng tổng hợp chi phí của phương án 2 24

Bảng 3.1 Chọn dây dẫn từ TĐL1 đến các động cơ 26

Bảng 3.2 Chọn dây dẫn từ TĐL2 đến các động cơ 27

Bảng 3.3 Chọn dây dẫn từ TĐL3 đến các động cơ 28

Bảng 3.4 Chọn dây dẫn từ TĐL4 đến các động cơ 30

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp giá trị các dòng ngắn mạch 34

Bảng 3.6.Bảng chọn aptomat cho các tủ 36

Bảng 3.7.Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 1 37

Bảng 3.8.Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 2 37

Bảng 3.9.Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 3 38

Bảng 3.10.Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 4 39

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí đèn trong phân xưởng 3

Hình 2.1.Vị trí đặt TBA 16

Hình 2.2 Sơ đồ đặt,đi dâytủ hạ thế tổng và tủ động lực phương án 1 20

Hình 2.3 Sơ đồ đặt,đi dâytủ hạ thế tổng và tủ động lực phương án 2 23

- 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 chiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng 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 huỳnh quang Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số

là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người 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 vuông hoặc hình chữ nhật

1.1.1.Tính toán chọn công suất chiếu sáng

- Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa có kích thước a xb xH là 36 x

24 x 5,5 m ,Coi trần nhà màu trắng , tường màu vàng , sàn nhà màu sám Chọn độ rọi

Eyc 100lux Căn cứ vào độ cao trần xưởng là 5,5 mét ,độ cao mặt công tác là h2 = 1

m và độ cao treo đèn cách trần là h1 là 1,5 mét ta có

Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là : H = h – h1 – h2 = 5,5 – 1 – 1,5 = 3 m

Vậy với diện tích là 36 x24= 864m2 do đó ta chọn 5 ổ cắm đơn

Poc = 5.500 = 2500 W= 2,5(kW) Tổng công suất chiếu sáng và ổ cắm là

Pcsoc = Pcs + Poc = 6 + 2,5 = 8,5(kW) Lấy chung hệ số cos của nhóm chiếu sáng, ổ cắm là 0,85

1.1.2.Tính toán chọn cáp, thiết bị bảo vệ cho mạch chiếu sáng

k2: hệ số thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của các mạch đặt kề nhau, lấy k2 = 1

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện Do t < 30 o o nên k3

=1.(bảng 17.pl)

Chọn cáp lõi đồng loại 2PVC, 6 mm2 có: Icp= 40Ado CADIVI sản xuất

Chọn dây dẫn từ áp tô mát nhánh tới các nhóm đèn

Bóng đèn được chia thành 6 nhóm, mỗi nhóm sẽ có 8 bóng, công suất mỗi bóng là P =

max

k k k

I

Icp  lv = 5, 7

9,372(A) 0,95.0, 64.1 

Trong đó : k1 =0,95: Cáp treo trên trần

Nhánh cung cấp điện cho 8 bóng:ta chọn áp tô mát Iđm= 10 A, 2 cực, kiểu EA-52G

1.2 PHỤ TẢI THÔNG THOÁNG VÀ LÀM MÁT

Lưu lượng gió cần cấp vào xưởng là:

SVTH: Phạm Khắc Hiếu – Lớp: Đ9-H3 5

ar = 6– tỉ số trao đổi không khí

V – thể tích của phân xưởng (m3) V a.b.Hvới a = 24(m), b = 36 (m),là chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài);h = 5,5(m)– chiều cao của phân xưởng

Suy ra : 24.36.5,5  3 

792 / 6

-Chọn quạt hút công nghiệp có q = 3000 m3/h

-Chọn quạt DLHC35-PG4S F với các thông số kỹ thuật như sau :

qu

Q N

-Các thiết bị 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 các đường dây hạ áp trong phân xưởng

-Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn cung cấp điện cho nhóm

Thiết bị P(W) Lượng gió

(m3/h)

ksd cos

SVTH: Phạm Khắc Hiếu – Lớp: Đ9-H3 6

-Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm không nên quá nhiều ,bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thường từ 8 đến 12 đầu ra

-Tuy nhiên thướng khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên ,do vậy người thiết

kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể điều kiện phụ tải để chọn phương án tốt nhất

- Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

P

k P





( 2.1 )

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd ( là 1 số qui đổi gồm có

nhd thiết bị giả định có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công suất đúng bằng công suất tiêu thụ của nhóm thiết bị thực tế )

nhd = 

2 i

2 i

P

P



 ( 2.2 )

- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :

cơ khí –sửa chữa thành 4 nhóm:

SVTH: Phạm Khắc Hiếu – Lớp: Đ9-H3 8

- Số lƣợng hiệu dụng nhóm 1:

nhdn1  2

2 2

76, 000

4,8301195,840

52, 270

0, 6887

P Cos

4,1233848,881

1 Máy tiện bu lông 4 1,2 0,3 0,65 1,440 0,780 0,360

2 Máy tiện bu lông 5 1,2 0,3 0,65 1,440 0,780 0,360

3 Máy phay 6 3,5 0,26 0,56 12,250 1,960 0,910

4 Máy phay 7 2,8 0,26 0,56 7,840 1,568 0,728

5 Máy tiện bu lông 12 22 0,3 0,58 484,000 12,760 6,600

6 Máy tiện bu lông 13 2,8 0,3 0,58 7,840 1,624 0,840

7 Máy tiện bu lông 14 2,8 0,3 0,58 7,840 1,624 0,840

8 Máy tiện bu lông 15 4,375 0,3 0,58 19,141 2,538 1,313

9 Máy tiện bu lông 16 5,5 0,3 0,58 30,250 3,190 1,650

10 Máy ép nguội 23 55 0,47 0,7 3025,000 38,500 25,850

11 Máy tiện bu lông 24 10 0,3 0,58 100,000 5,800 3,000

12 Máy tiện bu lông 25 12 0,3 0,58 144,000 6,960 3,600

13 Máy mài 26 2,8 0,45 0,63 7,840 1,764 1,260

0, 634125,975

5 Máy tiện bu lông 35 2,2 0,32 0,55 4,840 1,210 0,704

6 Máy tiện bu lông 36 2,8 0,32 0,55 7,840 1,540 0,896

Số lƣợng hiệu dụng nhóm 3:

nhdn3 = 2

2 2

59, 70

2,5451400,370

P Cos 34, 692 0,581

n

n

P S

1 Cần cẩu 21 12 0,25 0,67 144,000 8,040 3,000

2 Lò gió 31 5,5 0,53 0,9 30,250 4,950 2,915

3 Máy xọc ( đục) 32 4,5 0,4 0,6 20,250 2,700 1,800

4 Máy xọc ( đục) 33 7,5 0,4 0,6 56,250 4,500 3,000

5 Máy tiện bu lông 37 4,5 0,32 0,55 20,250 2,475 1,440

6 Máy tiện bu lông 38 7,5 0,32 0,55 56,250 4,125 2,400

7 Máy mài 39 5,5 0,45 0,63 30,250 3,465 2,475

Cos P

-Công suất phản kháng của nhóm 4 là:

Cos P





1.4 PHỤ TẢI TỔNG HỢP

Kết quả tính toán phụ tải:

STT Phụ tải Ksdni Cosφni Pni Pni2 Pni.Cosφni Pni.Ksdni

Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:

=> Qtt  S2tt Ptt2  356,3652241,3722 262,174(kVAr)

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn :

+An toàn và liên tục cấp

+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 năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

+Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

- Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng 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 hợp bên trong hoặc cạnh 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 áp liền

kề với phân xưởng Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tới

phân xưởng là L= 900 m

- Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức:

- Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng, vì ở góc phía cửa ra vào không có phụ tải, nên ta

có thể đặt trạm biến áp ở bên trong, ngay sát tường nhà xưởng, tiết kiệm được dây dẫn của mạng hạ áp

Hình 2.1.Vị trí đặt TBA 2.2 CHỌN CÔNG SUẤT VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP:

Ta chọn công suất và sô lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 2 phương án sau:

Phương án 1: Dùng 2 máy 2x250 kVA

Phương án 2: Dùng 1 máy 400 kVA

Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo (Bảng 21.pl [1]) cho trong bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng số liệu các máy biến áp hãng ABB

SVTH: Phạm Khắc Hiếu – Lớp: Đ9-H3 17

sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp, máy còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và

II của phân xưởng, đối với phương án 2 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng Để đảm bảo tương đồng về kỹ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp

ơng án:

Z = p.V + C + Yth đ năm C: thành phần chi phí do tổn thất C A.c

Với c : giá thành tổn thất điện năng

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

atc 0,125

Th là tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm

Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % tra bảng 31.pl [1]

n

267, 27S

Như vậy MBA có thể chịu được quá 40% tải trong thời gian xảy ra sự cố

Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:

Nếu xảy ra sự cố thì ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng

Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:

Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.2 Bảng kết quả các phương án chọn MBA

5 Thiệt hại do mất điện Yth, 106đ năm 43,447

6 Tổng chi phí qui đổi Z, 106đ năm 75,843 106,106

Ta thấy phương án 2 có chi phí qui đổi nhỏ nhất Vậy ta đặt trạm biến áp gồm

2 máy 250 kVA