Đồ án cung cấp điện phân xưởng

Đồ án Môn cung cấp điện phân xưởng Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Nhu cầu điện ngày càng tăng. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trong việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấp điện năng cho các khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất cần thiết. Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ thể cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong số đó “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước. Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”giúp cho sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện. Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Th.s Phạm Anh Tuân cũng các thầy cô bộ môn đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Vì là lần đầu tiên em làm đồ án, kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến, điều chỉnh của các thầy cô trong khoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn

Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh Mục lục Chương 1: Tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng………………………………………… 07 1.1 Các u cầu chung…… ……………………………………………………………07 1.2 Tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng………………………………………………07 Chương 2: Tính tốn phụ tải điện…………………………………………………………….11 2.1 Phương pháp tính…………………………………………………………………… 11 2.2 Tính tốn phụ tải chiếu sáng……………………………………….………………….11 2.3 Tính tốn phụ tải thơng thống làm mát………….……………………………… 11 2.4 Tính tốn phụ tải động lực…………………………………………………………….13 2.5 Phụ tải tổng hợp……………………………………………………………………….19 2.6 Bù công suất phản kháng…………………………………………………………… 19 Chương 3: Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng……………………………………… 21 3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp(TBA) phân xưởng…………………………… 21 3.2 Xác định tâm nhóm phụ tải phân xưởng…………………………………….22 3.3 Chọn công suất số lượng máy biến áp…………………………………………….25 3.3.1 Chọn số lượng máy biến áp…………………………………………………25 3.3.2 Chọn công suất máy biến áp……………………………………………… 25 3.3.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng…….………………………………… 25 3.3.4 Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng …………………26 3.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 3.4.1 Sơ chọn phương án………………………………………………………27 3.4.2 Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án tối ưu…… ………… 28 Chương 4: Lựa chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ nối điện 4.1 Chọn dây dẫn mạng động lực,dây dẫn mạng chiếu sáng…………………………42 4.1.1 Dây dẫn mạng động lực………………………………………………………….42 4.1.2 Dây dẫn mạng chiếu sáng……………………………………………………….44 4.2 Tính tốn ngắn mạch 4.2.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp mạng điện…………………………….45 4.2.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp mạng điện kiểm tra……………… 47 Chương 5: Tính tốn chế độ mạng điện……………………………………………………….49 5.1 Xác định hao tổn điện áp đường dây máy biến áp……………………… 49 5.2 Xác định tổn hao công suất…………………………………………………………… 49 5.3 Xác định tổn thất điện năng…………………………………………………………… 51 Chương 6: Tính chọn bù nâng cao hệ số cơng suất………………………………………… 52 6.1 Ý nhĩa việc bù công suất phản kháng…………………………………… ……………52 6.2 Các biện pháp bù công suất phản kháng……………………………………………… 52 SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh 6.3 Xác định dung lượng bù…………………………………………………………………52 6.4 Chọn thiết bị bù vị trí bù…………………………………………………………….53 6.4 Phân tích kinh tế-tài bù cơng suất phản kháng………………………………… 53 SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân Nhu cầu điện ngày tăng Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn việc sử dụng trang bị kiến thức hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu người sinh hoạt sản xuất, cung cấp điện cho khu vực kinh tế trọng điểm, khu chế xuất, xí nghiệp nhà máy cần thiết Do đó, việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho ngành nghề cụ thể cần đem lại hiệu thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu tương lai Trong số “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” đề tài có tính thiết thực cao Nếu giải vấn đề góp phần khơng nhỏ cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí”giúp cho sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với hệ thống cung cấp điện Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức học để nghiên cứu thực nhiệm vụ tương đối toàn diện lĩnh vực sản xuất, truyền tải phân phối điện Với giúp đỡ nhiệt tình thầy Th.s Phạm Anh Tuân thầy cô môn đến đồ án môn học em hồn thành Vì lần em làm đồ án, kinh nghiệm lực hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận đóng góp ý kiến, điều chỉnh thầy cô khoa, nhà trường để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày….tháng… năm 2015 Sinh viên SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh ĐỀ BÀI: Thiết kế cung cấp điện Đề 46A “ Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” A.Dữ kiện: Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I 70% Hao tổn điên áp cho phép mạng điện hạ áp = 3,5% Hệ số công suất cần nâng lên cosφ=0,90 Hệ số chiết khấu i=12% Công suất ngắn mạch điểm đấu điện = MVA Thời gian tồn dòng ngắn mạch =2,5 Giá thành tổn thất điện =1500 đ∕kWh; suất thiệt hại điện =800đ∕kWh Đơn giá tụ bù 110.đ∕kVAr, chi phí vận hành tụ 2% vốn đầu tư, suất tổn thất tụ =0.0025 kW∕kVAr Giá điện trung bình g=1250 đ∕kWh Điện áp lưới phân phối 22 kV Thời gian sử dụng công suất cực đại =4500(h) Chiều cao phân xưởng h=4,7 (m) Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=150(m) Các tham số khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế cung cấp điện Số hiệu Công suất đặt P, Kw theo phương án Hệ số Tên thiết bị cosφ A ksd sơ đồ 1; 2; 3; 19; Máy tiện ngang 20; 26; 27 0,35 0,67 12+17+18+22+18+12+18 bán tự động 4; 5; 7; 8; Máy tiện xoay 24 Máy tiện xoay Máy khoan 11 đứng Máy khoan 9; 10; 12 đứng Máy khoan định 13 tâm 14; 15; 16; Máy tiện bán tự 17 động 18 Máy mài nhọn 21; 22; 23; Máy tiện ren 28;29; 30; SVTH:Trần Thành Trung 0,32 0,68 1,2+2,8+ 5,5+12+10 0,3 0,65 7,5 0,26 0,56 2,8 0,37 0,66 4+ 8,5 +5 0,3 0,58 2,2 0,41 0,63 +4,5 +4,5 +8,5 0,45 0,47 0,67 0,70 2,8 2,8 +4 +3+4+7,5+12+7,5 L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân 31 25; 32; 33 34 35 36 37 38; 39 Máy doa Máy hàn hồ quang Máy biến áp hàn ɛ=0,4 Máy tiện ren Máy hàn xung Máy chỉnh lưu hàn SVTH:Trần Thành Trung GVHD:Th.s Phạm Anh 0,45 0,63 + 5,5 + 0,53 0,9 33 0,45 0,58 40 0,4 0,32 0,46 0,60 0,55 0,62 12 22 24; 20 L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh Hình 1: Sơ đồ mặt phân xưởng khí - sửa chữa No4 B Nội dung thuyết minh gồm phần sau: I, Thuyết minh 1.Tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng 2.Tính tốn phụ tải điện: 2.1 Phụ tải chiếu sáng 2.2 Phụ tải thơng thống làm mát 2.3 Phụ tải động lực 2.4 Phụ tải tổng hợp 3.Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng 3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 3.2 Chọn công suất số lượng máy biến áp 3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh phương án) 4.Lựa chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ nối điện: 4.1 Chọn dây dẫn mạng động lực, dây dẫn mạng chiếu sáng; 4.2 Tính tốn ngắn mạch 4.3 Chọn thiết bị bảo vệ đo lường Tính toán chế độ mạng điện 5.34 Xác định hao tổn điện áp đường dây máy biến áp 5.35 Xác định hao tổn công suất 5.36 Xác định tổn thất điện 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 bù công suất phản kháng 6.4 Phân tích kinh tế-tài bù cơng suất phản kháng Tính tốn nối đất chống sét 7.1 Tính tốn nối đất 7.2 Tính chọn thiết bị chống sét Dự tốn cơng trình 8.1 Danh mục thiết bị 8.2 Xác định tham số kinh tế II Bản vẽ Sơ đồ mạng điện mặt phân xưởng với bố trí tủ phân phối, thiết bị Sơ đồ nguyên lý mạng điện có rõ mã hiệu tham số thiết bị chọn Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt mặt cắt trạm biến áp Sơ đồ chiếu sáng sơ đồ nối đất Bảng số liệu tính tốn mạng điện SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân SVTH:Trần Thành Trung GVHD:Th.s Phạm Anh L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân CHƯƠNG : GVHD:Th.s Phạm Anh TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 1.1 Các yêu cầu chung Thiết kế chiếu sáng đảm bảo u cầu sau: - Khơng bị lóa mắt - Khơng lóa phản xạ - Khơng có bóng tối - Phải có độ rọi đồng - Phải đảm bảo độ sáng đủ ổn định - Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 02 loại: bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường dùng bóng đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang có tần số 50 Hz thường gây ảo giác không quay cho động nguy hiểm cho người vận hành Do người ta thường dùng bóng đèn sợi đốt Bố trí đèn: thường bố trí theo góc hình vng hình chữ nhật 1.2 Tính tốn chiếu sáng Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất cơng nghiệp có kích thước HxDxW 36x24x4,7 m Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu xám với độ rọi yêu cầu Eyc = 50 (lux) Theo biểu đồ Kruitho ứng với độ rọi 50 (lux) nhiệt độ màu càn thiết = 3000 K cho môi trường ánh sáng tiện nghi Mặt khác phân xưởng sản xuất có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt có cơng suất 200 (W) với quang thông F=3000 (lm) ( bảng 45.pl.BT) Chọn độ cao treo đèn h’ = 0,5 (m) Chiều cao mặt làm việc = 0,9 (m) Chiều cao tính toán h = H = 4,7 0,9 = 3,8 (m) h h' H h'' Tỷ số treo đèn: SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh J = = = 0,116 Thỏa mãn yêu cầu Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách đèn xác định L’/h = 1,5 ( bảng 12.4 [TK2]) tức là: L’ = 1,5 h = 1,5 3,8 = 5,7 (m) Hệ số không gian: = = = 3,789 Căn đặc điểm nội thất chiếu sáng coi hệ số phản xạ trần tường 50 : 30 (bảng 2.12) Tra bảng 47.pl.[TK2] phụ lục ứng với hệ số phản xạ nêu hệ số không gian = 3,789 ta tìm hệ số sử dụng = 0,58 Hệ số dự trữ lấy =1,2 , hệ số hiệu dụng đèn η = 0,58 Xác định quang thơng tổng: = Trong : : Độ rọi u cầu S : Diện tích phân xưởng : Hệ số dự trữ (thường lấy 1,21,3 ) η : Hiệu suất đèn : Hệ số sử dụng quang thông đèn Thay số ta được: = = = 154102,259 (lm) Số lượng đèn tối thiểu : N= Với : Quang thông tổng : Quang thông đèn Thay số ta có : N = = = 51,367 Căn vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách đèn = 4,1 (m) = 4,1 (m), từ tính q = 1,6 , p = 1,75 SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh 24m 4.1m 36m 1.6m 4,1m 1.75m Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng ánh sáng điểm : q p Hay 1,6 1,75 Thỏa mãn Như bố trí đèn hợp lý Vậy tổng số đèn lắp đặt 54 bóng Ta bố trí 06 dãy đèn, dãy gồm 09 bóng, khoảng cách đèn 4,1 m theo chiều rộng 4,1 m theo chiều dài phân xưởng Khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần 1,75 m theo chiều rộng 1,6 m theo chiều dài Kiểm tra độ rọi thực tế: E= Trong đó: : Quang thông đèn N : Số lượng đèn η : Hiệu suất đèn SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 10 Đồ án Cung cấp điện Tuân GVHD:Th.s Phạm Anh pt29-22 4,08 5,714 8,682 2,8 10 73 66,58 1,83 0,109 0,041 2,395 69,7 T4-28 6,8 6,937 9,714 14,759 4,761 10 73 66,58 1,83 0,109 0,104 10,383 69,7 T4-29 11,5 11,733 16,429 24,961 8,052 10 73 66,58 2,8 1,83 0,109 0,164 27,720 69,7 T4-36 12 16 20 30,387 9,802 10 73 66,58 2,3 1,83 0,109 0,143 33,745 69,7 T4-37 22 33,407 40 60,774 19,6 25 125 114 8,2 0,73 0,095 0,415 191,965 99,2 T4-38 24 30,372 38,71 58,814 18,97 25 125 114 5,3 0,73 0,095 0,285 116,201 99,2 TPP-T5 46,9 53,816 71,385 54,229 17,49 25 125 228 28 0,73 0,095 1,45 1043,831 99,2 pt30-23 3,061 4,286 6,512 2,101 10 73 66,58 2,2 1,83 0,109 0,034 1,482 69,7 T5-24 10 10,775 14,7 22,334 7,205 10 73 66,58 6,1 1,83 0,109 0,313 48,348 69,7 T5-25 4,93 6,349 9,646 3,112 10 73 66,58 7,1 1,83 0,109 0,147 10,497 69,7 T5-30 15 15,304 21,714 32,991 10,64 16 95 86,64 6,9 1,15 0,101 0,341 74,988 83,5 T5-31 7,5 7,651 10,714 16,278 5,251 10 73 66,58 1,83 0,109 0,115 12,631 69,7 T5-32 13,5 16,642 21,429 32,558 10,5 16 95 86,64 2,7 1,15 0,101 0,122 28,578 83,5 pt32-33 9,849 12,698 19,293 6,223 10 73 66,58 2,4 1,83 0,109 0,099 14,194 69,7 T5-39 20 25,31 32,258 49,011 15,81 16 95 86,64 4,5 1,15 0,101 0,303 107,932 83,5 Tổng SVTH:Trần Thành Trung L ớp Đ7H4 41 Tính tổn hao điện áp tương tự phương án 1, ta tổn hao lơn mạng điện hạ áp phương án 2: ΔUmax = ΔU2 = 0,062 + 1,576 + 0,441 = 2,079 (V) ● Tổng kết lựa chọn phương án tối ưu - Xét tiêu kĩ thuật: Tổn thất điện áp cho phép: ΔU = = = 19 (V) Như hai phương án có ΔU max < ΔUcp = 19 (V) Nên hai thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật - Xét tiêu kinh tế: So sánh độ chênh lệch mặt kinh tế phương án, chênh lệch ≤ 5% coi tương đương mặt kinh tế Ta có bảng thống kê sau: Bảng 2.6: Bảng so sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật hai phương án Phương ΔUTBA-TPP ΔUmaxTPP-TĐL ΔUmaxTĐL-tb Z (.103 đ/năm) án 0,062 2,248 0,345 15023,9 0,062 1,579 0,441 14343,6 Sự chênh lệch chi phí xác định bởi: ΔZ = 100 = 100 = 4,528% < 5% nên hai phương án tương đương mặt kinh tế.Nhưng ta chọn phương án phương án có chi phí kinh tế nhỏ tổng tổn thất nhỏ Vậy phương án phương án tối ưu => Chọn sơ đồ dây phương án để cấp điện cho phân xưởng CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Các thiết bị điện, sứ cách điện phận dẫn điện khác hệ thống điện điều kiện vận hành 03 chế độ sau:  Chế độ làm việc lâu dài  Chế độ làm việc tải  Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch Trong chế độ làm việc lâu dài,các thiết bị điện,sứ cách điện phận khác làm việc tin cậy chúng chọn theo điện áp dòng điện định mức Trong chế độ tải, dòng điện qua thiết bị điện phận dẫn điện khác lớn so với dòng điện định mức Nếu mức tải khơng vượt q cho phép thiết bị điện làm việc tin cậy Trong tình trạng ngắn mạch, khí cụ điện,sứ cách điện phận dẫn điện khác đảm bảo làm việc tin cậy q trình chọn lựa chúng có thơng số theo điều kiện ổn định động ổn định nhiệt Tất nhiên ngắn mạch, để hạn chế tác hại cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch Như vậy, dòng điện ngắn mạch số liệu quan trọng để lựa chọn kiểm tra thiệt bị điện Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải cầu chì, lựa chọn cần phải kiểm tra khả cắt chúng Tóm lại, việc lựa chọn đắn thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn kinh tế 4.1 Chọn tiết diện dây dẫn mạng động lực, dây dẫn mạng chiếu sáng 4.1.1 Dây dẫn mạng động lực Việc tính tốn mạng điện để xác định tiết diện đoạn dây, chọn thiết bị bảo vệ tham số chúng, Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn thiết bị thiết phải tuân theo quy trình quy phạm hành, Các dây dẫn cung cấp điện cho thiết bị pha (dây pha dây trung tính) phải có tiết diện nhau, Việc chọn dây cáp bảo vệ phải thỏa mãn số điều kiện đảm bảo an toàn cho thiết bị người sử dụng, dây dẫn phải: - Có khả làm việc bình thường với phụ tải cực đại có khả chịu tải khoảng thời gian xác định; - Không gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc bình thường thiết bị có dao động điện ngắn hạn, ví dụ mở máy động cơ, đóng cắt mạch điện v v… Các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải: - Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dây cáp, v,v,) chống dòng điện (quá tải ngắn mạch) - Bảo đảm an tồn cho người sử dụng tình tiếp xúc trực tiếp tiếp xúc gián tiếp, Dây dẫn chọn cho mạng điện làm việc bình thường mà khơng gây q nhiệt, muốn giá trị dịng điện cực đại xuất mạch khơng vượt q giá trị dịng điện cho phép loại dây dẫn, Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây dẫn thiết bị bảo vệ mạng điện nhà thể hình 5,11, Dịng điện cho phép giá trị lớn mà dây dẫn tải vơ hạn định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, Ứng với tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào số tham số sau: - Kết cấu cáp đường dẫn (lõi Cu Al; cách điện PVC EPR v v số dây dẫn hoạt động); - Nhiệt độ môi trường xung quanh; - Phương thức lắp đặt dây dẫn; - Ảnh hưởng mạch điện lân cận, Dây dẫn mạng điện nhà sử dụng dây cáp dây cách điện, Tiết diện dây dẫn lựa chọn theo dịng điện cho phép: IM  Icp Trong đó: IM - giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy dây dẫn, xác định theo biểu thức: Trong đó: Ilv,i – dịng điện làm việc thiết bị thứ i; kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất số lượng thiết bị điện cung cấp; ntbi – số lượng thiết bị cung cấp đoạn dây xét, Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại dây dẫn chọn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng chúng, giá trị dịng cho phép tính biếu thức: Icp = khc Icp,n Trong đó: Icp,n – dịng điện cho phép lâu dài dây dẫn điều kiện bình thường; khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế: khc= k1 k2 k3 k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn mạch điện lắp đặt hầm cáp kín, nên ta chọn k1 = 0,95 k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung hào cáp k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế nơi lắp đặt 4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng Ta chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung chiếu sáng cục lấy điện chỗ qua mạng điện động lực Mạng chiếu sáng lấy điện từ tủ phân phối lấy điện từ tủ động lực mở máy gây sụt áp lớn, ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng cáp đồng pha, dây đến bóng dây đồng.Tủ điện chiếu sáng đặt cửa vào phân xưởng ( phía cửa với tủ phân phối ) để tiện cho việc bật tắt O Hình 4.1 Sơ đồ mạng điện chiếu sáng Mạng điện chiếu sáng xây dựng với rẽ nhánh, rẽ nhánh gồm bóng Như công suất mạch nhánh phải chịu 9.0,2 = 1,8 (kW) - Chọn dây dẫn từ TPP tới TCS Dòng điện chạy dây dẫn: (A) Vậy tiết diện cần thiết là: (mm²) Ta chọn cáp XLPE có =3,33 (Ω.km), = 0,09(Ω/km) theo bảng 24.pl.[TK1] =54 (A) theo bảng 18.pl[TK1] Kiểm tra điều kiện dòng điện cho phép Theo phương thức mắc hào cáp tra bảng 15.pl[TK1]- 17.pl[TK1] xác định hệ số hiệu chỉnh sau: : hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt ( = 0,95) : hệ số phụ thuộc vào số lượng mạch cáp (= 1) : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường ( = 0,96) Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: = 0,95.1.0,96.54 = 49,248 Tiết diện dây thoả mãn Chọn dây dẫn nhánh: Dòng điện chạy nhánh (A) Vậy tiết diện cần thiết là: (mm²) Ta chọn cáp XLPE 2,5 có =0,8 (Ω/km) , = 0,09 (Ω/km) theo bảng 24.pl[TK2] có = 30 (A) theo bảng 18.pl[TK2] Dòng điện hiệu chỉnh cho phép là: Tiết diện dây thoả mãn Bảng 4,1 Tiết diện dây chiếu sáng Đoạn TPP-TCS M1 M2 M3 M4 M5 M6 F (mm²) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Ngoài cịn cần phải chọn dây dẫn cho bóng đèn nhà vệ sinh phịng thay đồ Có tất 04 bóng, cơng suất chúng khơng lớn nên để đơn giản cần chọn dây đồng pha với tiết diện 1,5 (mm²) 4.2 Tính tốn ngắn mạch 4.2.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp Các dạng ngắn mạch thường xuyên xảy hệ thống cung cấp điện ngắn mạch (3) pha N , ngắn mạch pha – đất N(1,1) Trong ngắn mạch pha cố nguy hiểm thường vào ngắn mạch pha để lựa chọn thiết bị điện Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn thiết bị điện mạng cao áp ta cần xét đến điểm ngắn mạch: - N: Điểm ngắn mạch trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt góp (Ngắn mạch phía cao áp) - N1 – N3: Điểm ngắn mạch phía hạ áp để kiểm tra cáp thiết bị hạ áp phân xưởng - Sơ đồ thay Hình 3.4 Sơ đồ thay Khi tính tốn ta coi cơng suất cung cấp cho điểm ngắn mạch công suất định mức máy cắt đầu đường dây Khi điện kháng hệ xác định gần theo công thức: Xnguồn = = = = 266,805(Ω) (3.1) Thông số đường dây Nguồn – TBA: Dây D1, mã hiệu AC 35 có r0 = 0,85 (Ω/km) , x0 = 0,438 (Ω/km) , Icp = 175 (A), L=198 m RD1 = \f(r0.LD1,2 = = 0,064 () XD1 = \f(x0.LD1,2 = = 0,033()  Tính ngắn mạch N: R = RD1 = 0,064 () X = XNguồn + XD1 = 266,805 + 0,033 = 266,838 () Z= =   266,838 () IN = \f(U,.Z =  0,0476 (kA) Ixk.N = kxk.IN Với: kxk = 1,8 (Phụ lục A – Bảng 7.pl.BT)  Ixk.N = 1,8.0,0476  0,121 (kA) - Sơ đồ thay thế: - Thơng số nguồn quy phía hạ áp Xnguồn.hạ = Xnguồn.cao = 266,81 = 0,0796 (Ω) - Thơng số đường dây Nguồn –TBA quy phía hạ áp RD1.hạ = RD1.cao = 0,064 = 1,91.10-5 (Ω) XD1.hạ = XD1.cao = 0,033 = 9,845.10-6 (Ω) - Thông số TBA Có MBA, máy có Sđm = 160 (kVA), ΔPk= 2,95 (kW), ΔP0 = 0,5 (kW), Uk% = 4% RTBA = 106 = 106 = 8,32 (mΩ) XTBA = 104 = = 18,05 (mΩ) => ZTBA = = = 19,875 (mΩ) - Thông số đường dây phía hạ áp Dây D2 XPLE.70 có r0 = 0,27 (Ω/km), x0 = 0,083 (Ω/km), LD2 = 0,0008 (km) RD2 = r0 = 0,27 = 1,08.10-4 (Ω) XD2 = x0 = 0,083 = 3,32.10-5 (Ω) Dây D3 XPLE.16 có r0 = 1,15 (Ω/km), x0 = 0,101(Ω/km), LD3 = 0,017 (km) RD3 = r0 = 1,15 = 9,775.10-3 (Ω) XD3 = x0 = 0,101 = 8,585.10-4 (Ω) 4.2.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp ● Tính tốn ngắn mạch điểm N1 R1 = RTBA = 8,32 (mΩ) X1 = Xnguồn.hạ + XTBA = 79,6 + 18,05 = 97.65 (mΩ) => Z1 = = = 98,004 (mΩ) Dòng ngắn mạch: IN1 = = = 2,239 (kA) Dịng điện xung kích: Ixk.N1 = kxk.IN1 Với = = 11,779 => kxk = 1,88 tra Phụ lục A – bảng 6.pl.BT Vậy Ixk.N1 = 1,88.2,239 = 5,953 (kA) ● Tính tốn ngắn mạch N2 R2 = R1 + RD2 = 8,32 + 0,108 =8,428 (mΩ) X2 = X1 + XD2 = 97,65 + 0,0332 = 97,6832 (mΩ) Z2 = = = 98,046 (mΩ) Dòng ngắn mạch: IN2 = = = 2,238 (kA) Với = = 11,633 => kxk = 1,88 tra Phụ lục A – bảng 6.pl.BT Dịng điện xung kích: IxkN2 = 1,88.2,238 = 5,950 (kA) ● Tính tốn ngắn mạch N3 R3 = R2 + RD3 = 8,428 +9,775 = 18,203 (mΩ) X3 = X2 + XD3 = 97,6832 +0,8585 = 98,5417 (mΩ) => Z3 = = 100,209 (mΩ) Dòng điện ngắn mạch: IN3 = = = 2,189 (kA) Với = = 5,413 => kxk = 1,56 tra Phụ lục A – bảng 6.pl.BT Dịng điện xung kích: IxkN3 = 1,56.2,189 = 4,829 (kA) Tính tốn tương tự cho đoạn đường dây khác ta có bảng sau: Bảng 3.13: Bảng kết tính tốn ngắn mạch Đoạn dây Nguồn TĐL1 Nguồn TĐL2 Nguồn TĐL3 Nguồn TĐL4 Nguồn TĐL5 R1 X1 (mΩ) (mΩ) LD2 RD2 (m) (mΩ) XD2 (mΩ) 8,32 97,65 0,8 0,108 8,32 97,65 0,8 8,32 97,65 8,32 8,32 (mΩ (mΩ Z3 (mΩ) IN3 (kA) ) ) 0,0332 17 9,775 0,8585 18,203 98,542 100,209 2,189 0,108 0,0332 26 14,95 1,313 23,378 98,996 101,719 2,157 0,8 0,108 0,0332 3,84 0,998 0,173 9,426 97,65 0,8 0,108 0,0332 13,4 4,891 0,6365 13,319 98,32 97,65 0,8 0,108 0,0332 21,15 7,72 (m) 1,005 (mΩ) (mΩ) 97,856 98,309 99,218 16,148 98,688 100 2,232 2,211 2,194 CHƯƠNG : TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 5.1 Tổn hao điện áp lớn mạng điện Tổn hao điện áp mạng điện bao gổm tổn hao điện áp đường dây tổn hao điện áp máy biến áp Theo kết chương 3, tổn hao điện áp lớn đường dây hao tổn đường dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối, từ tủ phân phối tới tủ động lực tủ động lực tới động = 2,079 (V) Tổn hao điện áp máy biến áp: = = = 721,918(V) 5.2 Hao tổn công suất Hao tổn công suất bao gồm hao tổn công suất đường dây hao tổn công suất máy biến áp 5.2.1 Hao tổn công suất đường dây Hao tổn công suất tác dụng cho đoạn từ trạm biến áp tủ phân phối: (W) Hao tổn công suất phản kháng: ( VAr ) Bảng 5.1 Tổn hao coog suất đường dây Đoạn dây Ng- MBA TBA-TPP TPP-T1 pt6-1 T1-2 T1-6 T1-7 T1-8 T1-13 T1-14 pt14-15 TPP-T2 T2-3 pt11-4 pt12-5 pt16-9 P (kW) 164,303 164,3 39,127 12 17 19,5 5,5 12 2,2 7,5 4,5 36,335 18 1,2 2,8 Q (kVAr) 79,867 170,218 44,18 13,295 18,836 22,064 5,93 12,939 3,09 9,245 5,547 42,142 19,944 1,294 3,02 4,554 (Ω/km ) 0,85 0,15 1,15 1,83 1,15 1,15 1,83 1,83 1,83 1,83 1,83 1,15 1,15 1,83 1,83 1,83 (Ω/km ) 0,438 0,078 0,101 0,109 0,101 0,101 0,109 0,109 0,109 0,109 0,109 0,101 0,101 0,109 0,109 0,109 L (km) 150 0,8 17 1,7 2,3 5,8 1,3 2,3 1,1 26 4,6 2,3 1,7 1,7 ∆P (W) 4,396 23,256 235,764 6,910 35,890 41,432 1,907 22,890 0,237 4,131 0,711 320,553 26,441 0,091 0,365 0,792 ∆Q (VAr ) 2,265 12,09 20,71 0,412 3,152 3,639 0,114 1,363 0,014 0,246 0,042 56,31 2,322 0,005 0,022 0,047 pt17-10 T2-11 T2-12 T2-16 T2-17 T2-18 TPP-T3 T3-19 T3-20 T3-26 T3-27 T3-34 T3-35 TPP-T4 pt28-21 pt29-22 T4-28 T4-29 T4-36 T4-37 T4-38 TPP-T5 pt30-23 T5-24 T5-25 T5-30 T5-31 T5-32 pt32-33 T5-39 Tổng 8,5 7,8 8,5 17 2,8 93,92 22 18 12 18 33 40 46,848 2,8 6,8 11,5 12 22 24 46,9 10 15 7,5 13,5 20 9,676 5,436 8,711 10,1 20,153 3,102 98,794 24,376 19,944 13,295 19,944 15,983 56,181 59,91 2,857 4,08 6,937 11,733 16 33,407 30,372 53,816 3,061 10,775 4,93 15,304 7,651 16,642 9,849 25,31 1,83 1,83 1,83 1,83 1,15 1,83 0,52 0,73 1,15 1,83 1,15 0,73 0,52 0,73 1,83 1,83 1,83 1,83 1,83 0,73 0,73 0,73 1,83 1,83 1,83 1,15 1,83 1,15 1,83 1,15 0,109 0,109 0,109 0,109 0,101 0,109 0,09 0,095 0,101 0,109 0,101 0,095 0,09 0,095 0,109 0,109 0,109 0,109 0,109 0,095 0,095 0,095 0,109 0,109 0,109 0,101 0,109 0,101 0,109 0,101 1,1 5,2 11 1,8 5,1 9,4 5,7 6,6 2,9 3,2 3,2 18 2,7 2,8 2,3 8,2 5,3 28 2,2 6,1 7,1 6,9 2,7 2,4 4,5 2,312 3,002 19,060 3,975 5,536 1,129 314,491 31,069 37,938 11,788 18,394 21,750 17,128 263,161 0,548 0,827 3,588 9,578 11,659 66,328 40,149 360,656 0,512 16,706 3,627 25,234 4,364 9,874 4,897 37,293 2072,34 Tổn hao công suất tác dụng lên toàn mạng = 2072,34 (W) = 2,072 (kW) Tổn hao cơng suất phản kháng lên tồn mạng = 415,3 (VAr) = 0,415 (kVAr) 5.2.2 Tổn hao công suất biến áp Tổn hao công suất : (kW) 0,138 0,179 1,135 0,237 0,486 0,067 108,9 4,043 3,332 0,702 1,615 2,83 2,964 68,49 0,033 0,049 0,214 0,57 0,694 8,632 5,225 93,87 0,031 0,995 0,216 2,216 0,26 0,867 0,292 3,275 415,3 5.3 Tổn thất điện Theo tính tốn chương ta có, tổn thất điện đường dây = 6044,117 (kWh) Tổn thất điện máy biến áp bằng: (kWh) Tổn thất điện toàn mạng điện là: = = 6044,117+ 15479,700 = 21523,817(kWh) CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ, PHÂN TÍCH KINH TẾ TÀI CHÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 6.1 Ý nghĩa việc chọn bù công suất phản kháng Hệ số công suất cos tiêu để đánh giá phân xưởng có dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cos chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao q trình sảng suất, phân phối sử dụng điện Phần lớn thiết bị tiêu thụ điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt thiết bị điện, cịn cơng suất phản kháng cơng suất từ hóa sinh máy điện xoay chiều, khơng sinh công Truyền tải lượng công suất qua dây dẫn máy biến áp gây tổn thất điện áp, tổn thất điện lớn làm giảm khả truyền tải phần tử mạng điện Tổn thất điện áp, tổn thất điện tăng lượng công suất phản kháng truyền qua dây dẫn máy biến áp tăng Do để có lợi kinh tế kỹ thuật lưới điện cần nâng cao công suất tự nhiên đưa nguồn bù công suất phản kháng đến gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cos làm giảm công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện Việc bù công suất phản kháng đưa lại hiệu nâng cao hệ số cos, việc nâng cao hệ số cos đưa đến hiệu sau: - Giảm tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện - Giảm tổn thất điện áp mạng điện - Nâng khả truyền tải điện mạng điện - Tăng khả phát máy phát điện 6.2 Các biện pháp bù công suất phản kháng - Biện pháp tự nhiên: Dựa việc sử dụng hợp lý thiết bị sẵn có hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay thường xuyên động làm việc non tải động có cơng suất hợp lý - Biện pháp nhân tạo: Dùng thiết bị có khả sinh công suất phản kháng cách đặt thiết bị bù tụ bù tĩnh 6.3 Xác định dung lượng bù Phần tính tốn CHƯƠNG xác định hệ cố cơng suất trung bình tồn phân xưởng cos = 0,695 Hệ số cos tối thiểu nhà nước quy định phân xưởng 0,85 0.95, ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số công suất Theo yêu cầu thiết kế phân xưởng ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos =0,9 6.4 Chọn thiết bị bù vị trí bù - Vị trí đặt thiết bị bù Về nguyên tắc để có lợi mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện cho đối tượng dùng điện đặt phân tán tụ bù cho động điện, nhiên đặt phân tán khơng có lợi vốn đầu tư, quản lý, vận hành Vì việc lắp đặt tụ bù tập trung hay phân tán tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù phía hạ áp trạm biến áp, tủ phân phối tủ động lực Ta chọn đặt tụ bù phía hạ áp trạm biến áp - Chọn thiết bị bù Ta chọn thiết bị bù tụ bù tĩnh Nó có ưu điểm giá đầu tư đơn vị công suất bù không phụ thuộc vào dung lượng tụ bù nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm đặt gần phụ tải Mặt khác, tụ điện tĩnh tiêu thụ cơng suất tác dụng từ 0,003 0,005 (kW) vận hành đơn giản cố 6.5 So sánh hiệu kinh tế Yêu cầu hệ số công suất cần nâng lên cosφ = 0,9 Nên tgφ = 0,484 Có cosφ= 0,695 nên tgφ = 1,035 Do dung lượng bù cần thiết là: ( tg- tg) = 164,303.( 1,035 – 0,484 ) = 90,531 (kVAr) Theo dung lượng bù cần thiết tính trên, Tra bảng 40.pl[TK2] chọn tụ điện loại KC2-0,38-50-3Y3 có cơng suất định mức =50 (kVAr) Chi phí bù: = 90,531 150000 = 13,580 (đồng) Công suất phản kháng sau bù là: j( ) = j( 170,218 – 90,351) = 79,867j (kVAr) Công suất biểu kiến sau bù: = 164,303 +j 79,867 (kVA) = = = 182,686 (kVA) Tổn thất điện đoạn dây từ nguồn tới biến áp,từ biến áp tới tủ phân phối máy biến áp trước bù là:  Trên đoạn nguồn- TBA: (kWh)  Tổn thất điện máy biến áp trước bù: kWh Vậy tổn hao điện sau bù: =++= 12,687+120,838+15479,7 =15613,225 (kWh) Tổn hao điện trước bù : =++ = 21,277 +120,838+ 22164,259 =22306,374 (kWh) Lượng điện tiết kiệm sau bù là: (kWh) Số tiền tiết kiệm năm: (đồng) Vốn đầu tư ban đầu cho tụ bù là: = 2.50 =110.2.50 = 11 (đồng) Chi phí vận hành tụ là: =0,02.= 0,02 11 =0,22 (đồng) Chi phí quy đổi: =p() = 0,172.(11+ 0,22) =1,93 (đồng) P: hệ số sử dụng vốn khấu hao thiết bị, lấy MBA Tổng số tiền tiết kiệm đặt tụ bù hàng năm là: TK = = (10,04 -1,93) = 8,11 (đồng) Như việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu kinh tế cao Khơng giúp giảm tổn thất mà cịn giúp giảm chi phí cho phân xưởng ... phương án nối điện phân xưởng 3.4.2.2 Chọn phương án tối ưu Để cung cấp điện có nhiều phương án dây, dùng sơ đồ hình tia có độ cung cấp điện cao,có thể sử dụng sơ đồ đường trục hỗn hợp Với phân xưởng. .. Phương án 2:Đặt tủ phân phối góc trái cáo phân xưởng gần TBA 3.4.2 Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu 3.4.2.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng. .. Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” A.Dữ kiện: Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại