THIẾT kế cấp điện CHO PHÂN XƯỞNG

Thiết kế hệ thống cung cấp điện BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện CBHD TS Phạm Trung Hiếu Hà Nội, 2022 MỤC LỤC 5LỜI NÓI ĐẦU 11CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 121 1 Tính toán phụ tải chiếu sáng 131 2 Phụ tải thông thoáng và làm mát 141 3 Phụ tải động lực 171 3 1 Phân nhóm thiết bị 201 3 2 Tính toán phụ tải 211 3 3 Tổng hợp phụ tải động lực 221 4 Phụ tải tổng hợp toàn.

Phụ tải động lực

Phân nhóm thiết bị

Từ dữ kiện của bài cho ta có thể phân các thiết bị trong xưởng thành 4 nhóm như sau:

Số ký hiệu trên sơ đồ

18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 12.36

1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 1 15.3E

17 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 10.3 0

Tính toán phụ tải

∑ = 3,17 Vậy nhq=3. ksdt= =0,43 knc 1 sd sd hq k k n

Tương tự, ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 2, 3, 4; kết quả được ghi trong bảng

Ksd Kmax Cos φ Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt

Bảng 1 1 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải

Tổng hợp phụ tải động lực

Pttdlpx : Phụ tải động lực tính toán của toàn phân xưởng kdt : Hệ số đồng thời cực đại phân xưởng, lấy kdt = 0,95

Ptti : Công suất tác dụng tính toán của nhóm thứ i

Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng là:

Hệ số công suất trung bình của phụ tải động lực:

Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng:

Pttpx = Pcs + Pttdlpx +Plm = 12,96 + 345,85 + 3,828 = 362,638(kW)

Hệ số công suất trung bình toàn nhà xưởng:

Công suất phản kháng của toàn nhà xưởng:

Qttpx = Pttpx.tanφtbpx62,638.0,69%0,22 (kVar)

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện)

2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn

3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)

3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v. 3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ

3.7 Nhận xét và đánh giá

4 Thiết kế trạm biến áp

4.1 Tổng quan về trạm biến áp

4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA

5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất

5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

6 Tính toán nối đất và chống sét

6.2 Tính chọn thiết bị chống sét

7.1 Kê danh mục các thiết bị

7.2 Lập dự toán công trình Nhận xét và đánh giá

1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;

2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;

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

4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;

5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình.

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải tính toán được định nghĩa là phụ tải giả thiết lâu dài và không thay đổi, đồng thời tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hủy hoại cách điện.

Phụ tải tính toán chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như công suất, số lượng và chế độ làm việc của thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng vô cùng quan trọng.

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:

Phương pháp dùng số thiết bị hiệu quả.

Phương pháp dùng hệ số Kđt ( thiết kế theo IEC ).

Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện

Tuỳ vào quy mô, đặc điểm của công trình, tuỳ vào giai đoạn thiết kế sơ bộ hay chi tiết mà chọn phương pháp thiết kế cho phù hợp.

1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng

Hinh 1 1 sơ đồ mặt bằng cần chiếu sáng

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến độ rọi và ảnh hưởng của ánh sáng đối với thị giác Bên cạnh độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng và sự bố trí hợp lý Việc lựa chọn thiết bị chiếu sáng phải đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và thẩm mỹ Thiết kế chiếu sáng cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đạt được hiệu quả tối ưu.

+ Phải có độ rọi đồng đều.

+ Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng dựa theo suất chiếu sáng P0 trên một đơn vị diện tích: chọn P0W/m2.

Trong đó: S là diện tích nhà xưởng (m2).

Phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn nhà xưởng:

Hinh 1 2 Mô phỏng phân xưởng bằng 3D trên Dialux

1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Để đảm bảo thông thoáng và ngăn ngừa quá nhiệt, các quạt cần được sắp xếp hợp lý Hai thiết bị quan trọng trong hệ thống này là quạt hút và quạt trần.

Dựa vào diện tích và chiều cao của phân xưởng, chúng tôi đã lắp đặt 24 quạt trần (4x6) và 10 quạt hút để đảm bảo thông thoáng cho không gian Tất cả các quạt đều có công suất 120w với hệ số cosφ là 0.8 Quạt trần sử dụng hệ số ksd = 1, trong khi quạt hút có ksd = 0.7 Thông tin chi tiết được tổng hợp trong bảng dưới đây.

Thiết bị Số lượng Công suất

(kW) ksd cosφ Tổng công suất(w)

Ta có : cosφ=0,8 suy ra tanφ=0.75 kncqh=ksd +

Tính toán phụ tải điện là bước quan trọng và bắt buộc trong mọi công trình cung cấp điện, giúp cung cấp số liệu thiết thực cho việc ứng dụng hiệu quả Qua đó, việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ sẽ được đảm bảo chính xác và an toàn.

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện, bao gồm hệ số nhu cầu và hệ số tham gia cực đại Đối với thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện, việc sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu (knc) là hợp lý do đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí và công suất Phương pháp này giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống điện, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

Để tối ưu hóa việc quản lý thiết bị trong phân xưởng, cần phân nhóm các thiết bị thành các nhóm từ 4 đến 8 thiết bị, mỗi nhóm được cấp điện từ một tủ động lực riêng lấy từ trạm biến áp Các thiết bị trong cùng một nhóm nên được đặt gần nhau để thuận tiện trong vận hành Hơn nữa, các thiết bị trong nhóm cần hoạt động ở cùng một chế độ để đảm bảo hiệu suất tối ưu Số lượng thiết bị trong một nhóm không nên quá nhiều nhằm tránh sự phức tạp trong quá trình vận hành và nâng cao độ tin cậy trong việc cung cấp điện.

 Xác định hệ số sử dụng theo tổng hợp của nhóm theo công thức sau: di d i s s i

 Xác định số thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd theo công thức sau:

 Hệ số nhu câu của nhóm:

 Tính cosφ cho toàn nhóm theo công thức:

 Phụ tải tính toán của cả nhóm:

1.3.3 Tổng hợp phụ tải động lực:

1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Vị trí trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:

- An toàn và liên tục cung cấp điện.

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến.

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.

- Phòng nổ, cháy, bụi bặm, khí ăn mòn.

Để tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành, việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp là rất quan trọng Chúng ta có thể đặt trạm biến áp bên trong phân xưởng, tại tâm phụ tải điện, hoặc bên ngoài phân xưởng Tôi chọn phương án đặt trạm biến áp bên ngoài phân xưởng để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động.

Hình 2 1 vị trí đặt trạm biến áp

Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phù hợp cho các nhà xưởng, giúp vận hành và sửa chữa dễ dàng, cung cấp điện liên tục và thực hiện các biện pháp bảo vệ hiệu quả Sơ đồ cần đảm bảo chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất Trong hệ thống điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ khác nhau.

Sơ đồ phân phối điện cho phép các phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn, thường được sử dụng để cung cấp cho các phụ tải phân tán trong các khu vực rộng lớn như xưởng cơ khí, lắp ráp, và dệt Các đường dây dẫn từ thanh cái của trạm biến áp đến tủ phân phối động lực và từ đó đến các phụ tải, mang lại độ tin cậy cao trong cung cấp điện Ưu điểm của loại sơ đồ này bao gồm dễ dàng kết nối dây, giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ tải, khả năng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa hiệu quả, cũng như dễ dàng trong vận hành và bảo trì.

Nhược điểm: vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị đóng cắt lớn.

Phạm vi ứng dụng: Thường dùng khi cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng (phụ tải loại I và II).

Sơ đồ này cho phép các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây kết nối với nguồn, mang lại ưu điểm nổi bật là vốn đầu tư thấp nhờ vào tổng chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm của hệ thống là độ tin cậy không cao, vì khi xảy ra sự cố, toàn bộ phụ tải sẽ bị ảnh hưởng Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên việc thiết kế và điều chỉnh bảo vệ rơle lại trở nên phức tạp.

Phạm vi ứng dụng: Chỉ dùng sơ đồ này để thiết kế cho các phụ tải ít quan trọng (phụ tải loại III).

Sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh mang lại những lợi ích nhất định Với vốn đầu tư không quá lớn, loại sơ đồ này cho phép người dùng tối ưu hóa chi phí Đồng thời, độ tin cậy của sơ đồ cũng được đảm bảo ở mức chấp nhận được, giúp người dùng yên tâm trong quá trình sử dụng.

Sơ đồ phân phối điện được ứng dụng rộng rãi trong thực tế, đặc biệt khi có sự kết hợp giữa các phụ tải quan trọng và ít quan trọng Các phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia, trong khi những phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại và cấp điện qua đường dây chính.

2.2.1 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

Để tối ưu hóa lắp ráp, vận hành và sửa chữa, chúng ta cần tính toán tâm phụ tải điện Trong xưởng, sẽ có 1 tủ phân phối (TPP) nhận điện từ trạm biến áp và cung cấp điện cho 4 tủ động lực cùng 1 tủ làm mát chiếu sáng, được bố trí rải rác dọc theo các cạnh tường Mỗi tủ động lực sẽ cấp điện cho các nhóm phụ tải đã được phân loại trước đó Dựa vào sơ đồ mặt bằng, chúng ta sẽ xem xét 3 phương án khác nhau để thực hiện.

Phương án 1: đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng:

Hình 2 2 đặt trạm biến áp và đi dây phương án 1

Phương án 2: đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 3 trạm biến áp và đi dây phương án 2

Phương án 3: đặt TPP ở sát tường gần trạm biến áp, đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 4 trạm biên áp và đi dây phương án 3

2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn và tính toán các loại tổn thất trong mạng điện

Chọn cáp từ biến áp về tủ phân phối và từ tủ phân phối đến tủ động lực.

Phương án 1 Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện như trong hình dưới đây.

Lựa chọn dây đẫn theo phương pháp Icp, lấy Tmax H00h, lưa chọn phương pháp đi dây trong đất.

Xét đường đây từ BA đến tủ TPP có Ittf9,39 (A)

= k k trong đó k1,k2 là hệ số hiệu chỉnh.

K1:hệ số liên quan đến nhiệt đô, lấy k1=1.

K2: hệ số xét đến làm mát khác tiêu chuẩn ( phụ thuộc vào số lượng đường cáp cạnh tranh nhau) K2=0,85( bảng 24pl tài liệu I)

Vậy chọn dây PVC-300 có F00 mm2 IcpR0(A) và (tra bảng 20.pl tài liệu 1 ) r0=0,07(Ω/km), x0=0,06(Ω/km)

∆ = Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây:

Vốn đầu tư cho đoạn dây cáp này

Vd= ( ad +bd F).L ( CT3.2.7 TL1)

Trong đó: ad, bd - hệ số kinh tế cố định và thay đổi của đường dây, nđ/km và nđ/(mm2.km).

Tra bảng lấy ad c,58.106 đ/km và bd =0,83.106 đ /(mm2.km).

Thay số ta được Vd=(63,58 +0,83.300).0,018.106= 5,63.106(đ)

Tổng chi phí cho đoạn dây là: Z 1 = ( a tc + k kh ) V d + C CT d ( 3.2.8 1) TL

Trong đó: atc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư, xác định theo biểu thức: atc 1

Thời gian thu hồi vốn (Tn) được xác định dựa trên hệ số chiết khấu (i), phụ thuộc vào lãi suất sản xuất, tỷ lệ lạm phát và lãi suất ngân hàng Đối với ngành điện, hệ số chiết khấu thường được lấy trong khoảng từ 0,1 đến 0,2, và trong bài viết này, i được chọn là 0,15.

10 = kkh :tỷ lệ khấu hao của thiết bị, ta bảng 3.2.1 TL1 lấy kkh =4% thay số ta được Z=(0,1+0,04).5,63.103+2,2.103)86,69 (Nđ)

Lưu ý đến điều kiện ổn định dòng ngắn mạch của các dây từ TPP đến từng tủ động lực.

Tính tương tự đối với các đoạn dây còn lại ta được kết quả trong bảng dưới đây: đoạn dây Đ ộ dà i

Bảng 2 1 các thông số dây dẫn của phương án 1

Tổng chi phí của phương án 1:

Tính tương tự như phương án 1, ta thu được kết quả trong bảng sau: Đoạn dây Độ dài

Tính tương tự như phương án 1, ta thu được kết quả trong bảng sau: đoạn dây Độ dài Stt Itt Icp

Chọn cáp từ tủ động lực đến phụ tải.

Hình 2 5 sơ đồ đi dây từ tủ động lực đến phụ tải

Tương tự tính như trên ta được kết quả các đường dây trong tủ động lực

Tủ động lực 1: đoạ n dây Đ ộ dà i

Tổng chi phí đi dây của các thiết bị trong tủ động lực 1:

Tủ động lực 2: đoạ n dây Đ ộ dà i

Tủ động lực 3: đoạn dây Đ ộ dà i

Tủ động lực 4: đoạn dây Độ dài Stt Itt Icp

2.2.3 Tính toán tổn thất trên MBA

Ta có tổng công suất đầu ra máy biến áp là 280.85 KVA,

Tra bảng 6.2, phụ lục 6 (giáo trình cung cấp điện), chọn MBA loại 22kv/0.4Kv,

Công suất 320kVA, có các thông số kỹ thuật như sau:

Tính toán các loại tổn thất trong MBA.

Tổng tổn thất trong máy biến áp.

Tổng công suất đầu vào của MBA là:

Tổn hao điện năng trong máy biến áp:

Tính toán tổn thất trên đường dây trung áp

Chọn dây trung áp là dây AC 35 có R0= 0.85 Ω/km và X0=0.403 Ω/km có chiều dài 250m,

Đánh giá và lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Trong việc so sánh giữa tủ động lực và máy biến áp, các thông số kỹ thuật và chi phí của chúng là tương đương, do đó không cần đề cập đến yếu tố này khi lựa chọn phương án tối ưu.

Dựa vào bảng số liệu, có thể nhận thấy rằng phương án 1 và phương án 2 có chi phí thấp hơn so với phương án 3.

Phương án 3 yêu cầu đảm bảo kỹ thuật và lựa chọn vị trí tủ phân phối phù hợp, nhằm không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và đảm bảo an toàn lao động cho công nhân.

Vậy chọn phương án đi dây cấp điện cho phân xưởng là phương án 3.

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

Tính toán ngắn mạch

3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn

3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)

3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v. 3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ

4 Thiết kế trạm biến áp

4.1 Tổng quan về trạm biến áp

4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

Phụ tải tính toán là một phụ tải giả định, ổn định và lâu dài, được sử dụng để đánh giá hiệu quả phát nhiệt và mức độ hư hại cách điện tương đương với phụ tải thực tế.

Phụ tải tính toán chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như công suất, số lượng và chế độ làm việc của thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng lại rất quan trọng.

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến độ rọi và ảnh hưởng của ánh sáng đến thị giác Bên cạnh độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, và sự lựa chọn hợp lý Việc bố trí chiếu sáng cần cân nhắc để vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật vừa đáp ứng yêu cầu mỹ quan Thiết kế chiếu sáng cần tuân thủ các yêu cầu cụ thể để đạt được hiệu quả tối ưu.

Để đảm bảo không khí lưu thông hiệu quả và tránh quá nhiệt, các quạt cần được bố trí hợp lý Việc sử dụng quạt hút và quạt trần là cần thiết để tạo ra độ thông thoáng tối ưu trong không gian.

Dựa vào diện tích và chiều cao của phân xưởng, chúng tôi đã bố trí 24 quạt trần (4x6) và 10 quạt hút để đảm bảo thông thoáng Tất cả các quạt đều có công suất 120w và hệ số cosφ = 0.8 Quạt trần sử dụng hệ số ksd = 1, trong khi quạt hút có ksd = 0.7 Thông tin chi tiết được tổng hợp trong bảng dưới đây.

Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên và cần thiết trong mọi dự án cung cấp điện, cung cấp số liệu quan trọng cho việc thiết kế thực tế Điều này đảm bảo việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ được thực hiện chính xác và hiệu quả.

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như hệ số nhu cầu và hệ số tham gia cực đại Đối với thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện, việc sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu (knc) là hợp lý do đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí và công suất Phương pháp này giúp xác định phụ tải điện một cách hiệu quả và chính xác.

Để tối ưu hóa hoạt động trong phân xưởng, cần thực hiện phân nhóm các thiết bị thành từng nhóm từ 4 đến 8 thiết bị, mỗi nhóm được cấp điện từ một tủ động lực riêng lấy từ trạm biến áp Các thiết bị trong cùng một nhóm nên được đặt gần nhau để thuận tiện cho việc vận hành Hơn nữa, các thiết bị trong nhóm nên hoạt động ở cùng chế độ để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong cung cấp điện Số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá nhiều nhằm tránh gây phức tạp trong quá trình vận hành.

Việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp có thể giúp tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành Có hai phương án đặt trạm biến áp: bên trong phân xưởng (tại tâm phụ tải điện) hoặc đặt bên ngoài phân xưởng Đặt trạm biến áp bên ngoài phân xưởng là lựa chọn hợp lý, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.

2.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phù hợp cho các nhà xưởng Sơ đồ này cần phải thuận tiện trong vận hành và sửa chữa, cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đồng thời đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tổn thất đến mức tối thiểu Trong mạng điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ khác nhau.

Sơ đồ phân phối điện trực tiếp từ nguồn đến các phụ tải là một hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải phân tán, bao gồm các đường dây từ thanh cái của trạm biến áp đến các tủ phân phối động lực, sau đó dẫn đến các phụ tải Hệ thống này có độ tin cậy cao, thường được áp dụng trong các khu vực rộng lớn như phân xưởng cơ khí, lắp ráp và dệt Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm việc kết nối dây dễ dàng, các phụ tải ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện cao, thuận lợi cho việc thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, cũng như dễ dàng trong vận hành và bảo trì.

Sơ đồ nối trực tiếp cho phép các phụ tải nhận điện từ một đường dây kết nối với nguồn, mang lại ưu điểm nổi bật là giảm thiểu vốn đầu tư nhờ vào chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm của hệ thống là độ tin cậy không cao, dẫn đến việc toàn bộ phụ tải bị ảnh hưởng khi xảy ra sự cố Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên, việc thiết kế và định bảo vệ rơle trở nên phức tạp hơn.

Sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh mang đến những ưu điểm nổi bật như vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy ở mức chấp nhận được Tuy nhiên, cũng cần lưu ý đến một số nhược điểm có thể phát sinh trong quá trình sử dụng.

Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường

3.2.1 Chọn thiết bị cho tủ hạ thế tổng

- Chọn áp tô mát tổng.

Dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax 257, 488

Vậy ta chọn aptomat loại NS 600E do Pháp chế tạo với dòng định mức là 600A, điện áp định mức là 500V, dòng cắt bảo vệ là 15kA.

• Chọn áp tô mát nhánh cấp cho các tủ động lực.

-Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA.

-Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 2:

-Vậy ta chọn aptomat loại ABS 103c do Hàn Quốc chế tạo với dòng định mức là 100A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 42kA.

Vậy ta có bảng kết quả chọn aptomat cho các tủ động lực như sau :

-Chọn máy biến dòng điện Điều kiện chọn như sau:

STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện

1 Vị trí đặt trong nhà hay ngoài trời

2 Điện áp định mức, kV U đmCT ≥ U đmMĐ

3 Dòng điện định mức sơ cấp, A I đm CT ≥ I lv max [ I tt ]

4 Dòng điện phía thứ cấp, A 5A

Bảng 3 1 bảng kết quả chọn aptomat nhánh cho các tủ động lực

6 Phụ tải phía thứ cấp, VA S 2 đm ≥ S 2 tt

Bảng 3 2 Bảng điều kiện chọn máy biến dòng

Công tơ làm việc bình thường nếu dòng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 10%: I10% = 0,1.5 = 0,5 A

Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất (bằng 25% phụ tải tính toán)

Dòng điện nhị thứ khi phụ tải cực tiểu/

Hệ số biến dòng k I @0/5; Cấp chính xác 10%

Dòng chạy trên đoạn dây tổng là: 239,3 A.Chọn máy biến dòng TKM- 0,5 có điện áp định mức là 0,5 kV

Vậy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu.

3.2.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực

Ta có bảng kết quả chọn aptomat:

Chọn át tô mát cho từng thiết bị Điều kiện chọn áp tô mát cho động cơ phải thỏa mãn :

UđmA: Điện áp định mức của áp tô mát.

UdmLD: Điện áp định mức của lưới điện.

IđmA: Dòng điện định mức của áp tô mát.

Ikd: Dòng điện phụ tải lớn nhất đi qua áp tô mát.

Icdm: Dòng điện cắt định mức của áp tô mát.

IN: Dòng điện ngắn mạch ổn định.

I = I = α -Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 3 ta có bảng kết quả sau :

Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A

Bể ngâm dung dịch kiềm 22,8 31,92 40 22 ABN103C 3

Bể ngâm nước nóng 18,2 25,48 30 22 ABN103C 3

Bảng 3 4 kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị nhóm 3

-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 4 ta có bảng kết quả sau :

Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A

Bàn lắp ráp và thử nghiệm 22,01 30,81 40 22 ABN103C 3

-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 2 ta có bảng kết quả sau :

Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd, A

-Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 1 ta có bảng kết quả sau:

Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A

1-3 Bể ngâm tăng nhiệt 6,07 8,5 10 6 BKN3P 3

1-18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 24,41 34,17 50 22 ABN103C 3

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

Tính toán nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng

Phụ tải tính toán là một loại phụ tải giả định, được xem như là không thay đổi trong thời gian dài, và nó tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hư hại cách điện.

Phụ tải tính toán chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm công suất, số lượng và chế độ làm việc của thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng vô cùng quan trọng.

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến yêu cầu độ rọi và tác động của ánh sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng và sự bố trí hợp lý Thiết kế cần đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Các yêu cầu thiết kế chiếu sáng phải được tuân thủ để đạt được hiệu quả tối ưu.

Để đảm bảo thông thoáng và ngăn ngừa quá nhiệt, quạt được bố trí một cách hợp lý Việc sử dụng quạt hút và quạt trần là cần thiết để tạo ra môi trường thoải mái và hiệu quả.

Dựa vào diện tích và chiều cao của phân xưởng, chúng tôi đã bố trí 24 quạt trần (4x6) và 10 quạt hút để đảm bảo thông thoáng không khí Tất cả các quạt đều có công suất 120w và hệ số cosφ = 0.8 Quạt trần sử dụng hệ số ksd = 1, trong khi quạt hút có ksd = 0.7 Thông tin chi tiết được tổng hợp trong bảng dưới đây.

Tính toán phụ tải điện là bước quan trọng và cần thiết trong mọi dự án cung cấp điện Quá trình này cung cấp dữ liệu thiết thực để đảm bảo hiệu suất sử dụng, từ đó giúp lựa chọn đúng dây dẫn và thiết bị bảo vệ phù hợp.

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện, bao gồm hệ số nhu cầu và hệ số tham gia cực đại Đối với thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện, việc sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu (knc) là hợp lý do đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí và công suất Phương pháp này giúp tối ưu hóa việc cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng.

Để tối ưu hóa hoạt động trong phân xưởng, cần thực hiện phân nhóm các thiết bị thành từng nhóm từ 4 đến 8 thiết bị, mỗi nhóm được cấp điện bởi một tủ động lực riêng từ trạm biến áp Các thiết bị trong cùng một nhóm nên được đặt gần nhau để thuận tiện trong việc vận hành Ngoài ra, các thiết bị trong nhóm cần hoạt động ở cùng một chế độ, và số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá nhiều nhằm giảm thiểu sự phức tạp trong quá trình vận hành và nâng cao độ tin cậy trong việc cung cấp điện.

Để tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành, việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp là rất quan trọng Có thể đặt trạm biến áp bên trong phân xưởng, tại tâm phụ tải điện, hoặc bên ngoài phân xưởng Trong trường hợp này, tôi chọn đặt trạm biến áp bên ngoài phân xưởng như hình vẽ.

2.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính phù hợp của các nhà xưởng Sơ đồ cần thuận tiện cho vận hành và sửa chữa, cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đồng thời đảm bảo chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất Trong mạng điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ khác nhau.

Sơ đồ cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải từ nguồn, thường được sử dụng cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái của trạm biến áp, dây dẫn kết nối đến tủ phân phối động lực, sau đó tiếp tục dẫn đến các phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao, thích hợp cho các khu vực rộng lớn như phân xưởng cơ khí, lắp ráp và dệt Ưu điểm của nó bao gồm việc dễ dàng kết nối dây, giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ tải, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, thuận tiện trong việc thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, cũng như dễ dàng trong vận hành và bảo trì.

Sơ đồ này cho phép các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây kết nối với nguồn, mang lại ưu điểm về vốn đầu tư thấp nhờ vào tổng chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm của hệ thống là độ tin cậy không cao, vì khi xảy ra sự cố, toàn bộ phụ tải sẽ bị ảnh hưởng Để khắc phục vấn đề này, người ta thường chia đường dây chính thành các dao phân đoạn Tuy nhiên, việc thiết kế và cài đặt bảo vệ rơle trong trường hợp này lại trở nên phức tạp hơn.

Sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh là một phương pháp hiệu quả trong việc tổ chức thông tin Phương pháp này có ưu điểm là vốn đầu tư không quá lớn, đồng thời độ tin cậy cũng ở mức chấp nhận được.

Sơ đồ này thường được áp dụng trong thực tế, nơi các phụ tải quan trọng và ít quan trọng đan xen Các phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia, trong khi những phụ tải ít quan trọng hơn được tập hợp thành một nhóm và nhận điện từ đường dây chính.

2.2.1 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Phân Xưởng
Người hướng dẫn	TS. Phạm Trung Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa Điện
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	4,79 MB