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.

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 LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN .10 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 1.1 Tính tốn phụ tải chiếu sáng 11 1.2 Phụ tải thơng thống làm mát 12 1.3 Phụ tải động lực .13 1.3.1 Phân nhóm thiết bị 16 1.3.2 Tính tốn phụ tải: 19 1.3.3 Tổng hợp phụ tải động lực: .20 1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng 20 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 21 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 21 2.2 Lựa chọn phương án cấp điện phân xưởng .22 2.2.1 Các phương án cấp điện cho phân xưởng 24 2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn tính tốn loại tổn thất mạng điện27 2.2.3 Tính tốn tổn thất MBA .44 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 45 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 45 3.1 Tính tốn ngắn mạch .45 3.2 Chọn thiết bị bảo vệ đo lường .50 3.2.1 Chọn thiết bị cho tủ hạ tổng 50 Bảng Bảng điều kiện chọn máy biến dòng 53 3.2.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực 53 CHƯƠNG THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP .56 4.1 Tổng quan trạm biến áp .56 4.1.1 Điện áp .57 4.1.2 Phân loại trạm biến áp 57 4.1.3 Công suất máy biến áp 57 4.1.4 Các đơn vị cần quan tâm trạm 57 4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp .58 4.3 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp phân xưởng 58 CHƯƠNG TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT .60 5.1 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng 60 5.2 Tính tốn bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau bù đạt 0,9 60 5.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 61 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 5.4 Nhận xét 62 CHƯƠNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 62 6.1 Tính tốn nối đất 62 6.1.1 Lợi ích việc nối đất thiết bị điện 63 6.1.2 Tính tốn nối đất cho thiết bị điện 64 6.2 Tính chọn thiết bị chống sét .65 6.2.1 Thiết bị chống sét đường dây tải điện .65 6.2.2 Thiết bị chống sét cho TBA 65 6.2.3 Tính toán chống sét cho phân xưởng 67 CHƯƠNG DỰ TỐN CƠNG TRÌNH 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 DANH MỤC HÌNH ẢNH Thiết kế hệ thống cung cấp điện DANH MỤC BẢNG BIỂU Thiết kế hệ thống cung cấp điện LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi tất ngành kinh tế quốc dân nói chung ngành Cơng nghiệp nói riêng Đóng vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Nước ta bước xây dựng kinh tế công nghiệp đại, nhu cầu điện ngày tăng Việc xây dựng hệ thống điện lưới quốc gia chất lượng, an toàn, tiết kiệm hiệu yếu tố tiên Muốn làm điều hệ thống cấp điện cho đối tượng nhỏ phải thiết kế chi tiết, cụ thể, đạt chuẩn đại Do đó, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện”, đề tài gẫn gũi với thực tế Qua đề tài giúp em làm quen với hệ thống cấp điện, tiêu chuẩn thiết kế, an toàn điện rèn luyện kỹ tính tốn, lựa chọn thiết bị điện, nâng cao kỹ làm việc Sử dụng kiến thức học để thiết kế hệ thống cấp điện chi tiết Với giúp đỡ nhiệt tình thầy TS PHẠM TRUNG HIẾU thầy cô trường đến đồ án mơn học em hồn thành Em kính mong đóng góp ý kiến thầy để đồ án chúng em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2022 ĐỀ TÀI 36: “THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN” Thiết kế hệ thống cung cấp điện Dữ liệu phục vụ thiết kế 6000 36000 - Mặt bố trí thiết bị phân xưởng: - Ký hiệu công suất đặt thiết bị nhà xưởng: Số hiệu Tên thiết bị Hệ số Ksd cosφ sơ đồ Công suất đặt P, kW Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 15i Bể ngâm nước nóng 0,32 12i Bể ngâm tăng nhiệt 0,3 4i Tủ sấy 0,36 12i Thiết kế hệ thống cung cấp điện Máy quấn dây 0,57 0,80 1,2i Máy quấn dây 0,60 0,80 2,2i Máy khoan bàn 0,51 0,78 2,2i Máy khoan đứng 0,55 0,78 7,5i Bàn thử nghiệm 0,62 0,85 6,5i 10 Máy mài 0,45 0,70 4,5i 11 Máy hàn 0,53 0,82 5,5i 12 Máy tiện 0,45 0,76 8i 13 Máy mài tròn 0,4 0,72 3,2i 14 Cần cẩu điện 0,32 0,8 7,5i 15 Máy bơm nước 0,46 0,82 3,2i 16 Máy hàn xung 0,32 0,55 20i 17, 18 Bàn lắp ráp thử nghiệm 0,53 0,69 10i; 12i 19 Máy ép nguội 0,47 0,70 20i 20 Quạt gió 0,45 0,83 8,5i -Biết i tính theo cơng thức sau: i = - (số cuối msv) -Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 250m -Điện trở suất vùng đất xây dựng nhà xưởng đo mùa khô ρđ = 60Ωm Thiết kế hệ thống cung cấp điện NHIỆM VỤ CẦN THỰC HIỆN I Thuyết minh Tính tốn phụ tải điện 1.1 Phụ tải chiếu sáng 1.2 Phụ tải thơng thống làm mát 1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải nhóm, tổng hợp phụ tải động lực 1.4 Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng 1.5 Nhận xét đánh giá Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng (3 đến phương án, sơ chọn tiết dây dẫn, tính tốn loại tổn thất mạng điện) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện 3.1 Tính tốn ngắn mạch 3.2 Chọn kiểm tra dây dẫn 3.3 Chọn 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, cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch tay tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) Thiết kế hệ thống cung cấp điện 3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dịng, ampe mét, vol mét, cơng tơ v.v 3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động 3.7 Nhận xét đánh giá Thiết kế trạm biến áp 4.1 Tổng quan 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 trạm biến áp sơ đồ nối đất TBA 4.5 Nhận xét Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng 5.2 Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cosφ mong muốn sau bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 5.4 Nhận xét đánh giá Tính tốn nối đất chống sét 6.1 Tính tốn nối đất 6.2 Tính chọn thiết bị chống sét 6.3 Nhận xét đánh giá Dự tốn cơng trình 7.1 Kê danh mục thiết bị 7.2 Lập dự tốn cơng trình Nhận xét đánh giá Kết luận Thiết kế hệ thống cung cấp điện 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 tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng sơ đồ nối đất; Bảng số liệu tính tốn mạng điện: phụ tải, so sánh phương án; giải tích chế độ xác lập mạng điện; dự tốn cơng trình CHƯƠNG TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố như: cơng suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng Sau số phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện: Phương pháp dùng số thiết bị hiệu Phương pháp dùng hệ số Kđt ( thiết kế theo IEC ) Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện đơn vị diện tích… 10 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Trong đó: cosφ1: hệ số cơng suất ban đầu cosφ2: hệ số công suất mong muốn Hệ số công suất trước lúc nâng cosφ1 = 0,78 − cos ϕ12 − 0,782 tan ϕ1 = = = 0,8 cos ϕ 0,78  Hệ số công suất mong muốn nâng cosφ2 = 0,9 − cos ϕ22 − 0,9 tan ϕ2 = = = 0, 48 cos ϕ 0,9  Vậy công suất cần bù xí nghiệp để nâng cao hệ số cơng suất xí nghiệp lên 0,9 là: Qb = P ×(tan ϕ1 − tan ϕ ) = 124,565 ×(0,8 − 0, 48) = 39,86( kVAr ) 5.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng Sau sử dụng tụ bù công suất phản kháng, ta hệ số công suất cosφ mong muốn Nhưng thiết bị hoạt động không đồng thời nên giá trị cosφ thường xuyên thay đổi, cần phải tự động đóng cắt tụ bù đạt trị số yêu cầu giữ hệ số công suất Công suất biểu kiến phân xưởng sau bù là: S saubu = Ptt + j (Qtt − Qbu ) = 124,565 + j (96, 772 − 39,86) = 124,565 + j 56,912 (kVA) Giá trị của: S saubu = 124,5652 + 56,912 = 136,95 (kVA) Ta nhận thấy Ssaubu nhỏ so với giá trị tính tốn ban đầu (Stt = 157,74 kVA) Như tiết diện chọn ban đầu đảm bảo điều kiện phát nóng 61 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Sau đặt bù, tổn thất điện đoạn dây từ nguồn tới biến áp, từ biến áp tới tủ phân phối máy biến áp giảm Các tổn thất tính sau: Trên đoạn N – BA: ∆A N −BA = ∆PN − BA ×τ = 52, ×10−6 ×3421,875 = 0,18( kWh) Trên đoạn BA – PP: ∆A BA-PP = ∆PBA− PP ×τ = 0, 012 ×3421,875 = 41, 06( kWh) Trong máy biến áp:  S   136,95  ∆ABA = ∆P0 ×T + ∆PN × t ÷ τ =0,57 ×8760+1,978 × ÷ ×3421,875 = 8166,8kWh  200   S dm  Vậy hao tổn điện sau bù là: ∆Asaubu = 41, 06 + 0,18 + 8166,8 = 8208, 04 (kWh) Tổn thất điện trước bù là: ∆Atruocbu = 41, 24 + 9203,5 = 9244, 74 (kWh) Lượng điện tiết kiệm sau bù : δ A = ∆Atruocbu − ∆Asaubu = 9244, 74 − 8208, 04 = 1036, (kWh) Số tiền tiết kiệm năm : δ C = δ A ×c∆ = 1036, ×1000 = 1, 0367 (triệu đồng/năm) 5.4 Nhận xét Như việc đặt tụ bù có đem lại hiệu kinh tế không cao Các thiết bị hoạt động khơng đồng thời cần cho tụ bù vào hoạt động thích hợp để đem lại hiệu kinh tế cao CHƯƠNG TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 6.1 Tính tốn nối đất 62 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 6.1.1 Lợi ích việc nối đất thiết bị điện Mục đích việc nối đất mạng điện vấn đề an toàn Khi tất phận kim loại thiết bị điện nối đất chúng bị nhiễm điện không gây nguy hiểm cho người sử dụng có khả hư hỏng thiết bị điện Nếu dây có điện tiếp xúc với đất tượng đoản mạch xảy cầu chì bị nổ Khi cầu chì bị nổ điện áp nguy hiểm biến Nối đất cho thiết bị điện mang lại nhiều lợi ích: • Đảm bảo an tồn cho thiết bị, cơng trình xây dựng sống người Bảo vệ người tránh khỏi nguy hiểm cố điện giật khắc phục cố dòng điện Bảo vệ tòa nhà, máy móc thiết bị cố điện xảy Đảm bảo tất phần tiếp xúc với dịng điện khơng tiềm ẩn khả gây nguy hiểm cho người sử dụng Là phương pháp an toàn để làm tiêu tan sét tượng ngắn mạch dòng điện Tạo điều kiện hoạt động ổn định cho thiết bị điện tử nhạy cảm tức trì điện áp phận hệ thống điện giá trị định để ngăn chặn tải dòng điện điện áp vượt mức vào thiết bị • Hạn chế thiệt hại điện áp vượt mức Sét, dịng đột biến hay vơ tình kết nối với đường dây điện áp cao gây điện áp cao nguy hiểm cho hệ thống phân phối điện Nối đất phương án nhằm giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện • Ổn định điện áp 63 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Có nhiều nguồn điện Mỗi biến áp coi nguồn riêng biệt Nếu khơng có điểm quy chiếu chung cho tất nguồn điện áp khó khăn để tính tốn mối quan hệ chúng Mặt đất bề mặt dẫn điện có khắp nơi, đó, chọn làm điểm khởi đầu hệ thống phân phối điện tiêu chuẩn gần phổ quát cho tất hệ thống điện 6.1.2 Tính tốn nối đất cho thiết bị điện Vì xưởng có nhiều thiết bị điện, nối đất thiết bị tốn phức tạp ta nối đất chung tất thiết bị Tất thiết bị có cơng suất nhỏ 100kva nên Ryclx thỏa mãn yêu cầu bảo vệ Bước 3: xác định bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx: 2bx = 4.2,3 7.2.5 − 16 = 0.8m 14.2,5 − 16 Bước 4: kiểm tra phạm vi bảo vệ nhóm kim thu sét: D = 16 + 182 = 24m Điều kiện là: D ≤ 8.ha 24 ≤ 8.4,5 = 36 Vậy chiều cao hiệu dụng kim thu sét chọn cao 4,5m hợp lí 68 Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG DỰ TỐN CƠNG TRÌNH STT Tên thiết Mã sản Hãng sản Đơn Số bị phảm Máy ABB 320 biến áp – 22/0.4 Cáp hạ áp Cáp áp Cáp áp Vốn đầu tư xuất vị lượng 103 103(đ) ABB 228.850 228.850 m 39 19,234 750,12 m 6,5 27,618 179,5 m 76 38,262 2.907,9 điện m 14 54,303 760,3 CXV Cáp 3x1.5 Thượng điện Đình hạ CXV áp Cáp Đơn giá 3x2.5 hạ Cáp điện Thượng Đình Cáp điện CXV 3x4 Thượng Đình hạ CXV 3x6 Cáp Thượng 69 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Đình Cáp áp Cáp áp Cáp áp Cáp áp Tụ bù điện Thượng 3x16 m 14,5 126,690 1.836,9 m 72 268,959 19.365,1 m 43,5 520,045 22.622 m 2.288,404 6.865,21 Sino 5.500 5.500 Sino 6.800 6.800 Cái 4020 4.020 Cái 600 1.800 Cái 600 600 Cái 19 11.400 11.400 Đình Cáp hạ CXV điện Thượng 3x35 Đình Cáp hạ CXV điện Thượng 3x70 Đình Cáp hạ CXV điện Thượng 3x300 Tụ 10 Cáp hạ CXV Đình bù cosφ 30kvar Tụ bù 11 Tụ bù cosφ 40kvar 12 13 14 15 ATM tổng ATM nhánh ATM SA603-H EA203-G EA103-G Mitsubishi Nhật Bản Misumi Nhật Bản Misumi Nhật Bản EA103-G Misumi 70 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nhật Bản động 16 17 EA203-G ATM CS LM 18 19 EA53-G Misumi Nhật Bản Misumi Nhật Bản Tủ PPCT Vỏ tủ Tủ ĐL điện HEIJCO Tủ CS 20 LM Công Cái 600 600 Cái 400 400 Bộ 1.000 1.000 Bộ 1.000 4.000 Bộ 1.000 1.000 kg 10 60 600 Bộ 1200 1.200 300 900 400 2.000 ty TNHH 21 Đồng M,50x6 đầu tư, thương mại Gia Anh Công 22 ty Sứ cách OФ -35- TNHH điện 375 Điện HITEC TKM-0,5 23 C.ty cổ Máy phần chế biến tạo điện Bộ dòng HN (EMIC) 24 Ampekế Công điện ty Cái lực 71 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Hà Nội Vôn kế Công 25 điện ty lực Cái 350 1.750 600 600 2000 2.000 2.000 10 340 3.400 m 50 35.17 1.758.5 m 348 11,5 4.002 Hà Nội 26 Công Công tơ điện pha ty lực Hà Nội Công 27 Chống PCB- nhiệp sét van 22T1 Đông Hưng 28 Cọc nối 60x60x6 đất mm Công Quang Hưng c.ty 29 Thanh Nối đất 40x5mm ty xây dựng Thanh kiều 30 Thanh nối đất CT3 ɵ12 VinaSteel Tổng 351.47 72 Thiết kế hệ thống cung cấp điện KẾT LUẬN Trên tồn nội dung tính tốn sơ bộ, thiết kế cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện Nhận thấy, kết chọn lựa thiết bị chưa sát thực chưa thật tối ưu giá mang tính đảm bảo kỹ thuật Nếu đem kết so sánh với thiết kế các kỹ sư giàu kinh nghiệm cịn nhiều yếu kém, nhiều sai sót Tuy qua đề tài này, em bước đầu tập luyện, làm quen với việc thiết kế hệ thống cấp điện tương lai Vì trình độ, khả kinh nghiệm việc nghiên cứu tài liệu tham khảo nhiếu hạn chế, đề tài thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí có phụ tải phức tạp nên q trình tính tốn thiết kế khơng tránh khỏi sai sót Để đề tài đầy đủ xác áp dụng vào thực em mong đóng góp ý kiến quý báu thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn ! 73 Thiết kế hệ thống cung cấp điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngơ Hồng Quang, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2013 [2] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4500kV, NXB khoa học kỹ thuật, 2002 [3] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Giáo trình thiết kế cấp điện, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, 2009 [4] Giáo trình Vật liệu an tồn điện, Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội 74 Thiết kế hệ thống cung cấp điện [5] Giáo trình Cung cấp điện, Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội [6] PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình Cung cấp điện, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM 75 ... 36: “THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN” Thiết kế hệ thống cung cấp điện Dữ liệu phục vụ thiết kế 6000 36000 - Mặt bố trí thiết bị phân xưởng: - Ký hiệu công suất đặt thiết. .. đề tài ? ?Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện? ??, đề tài gẫn gũi với thực tế Qua đề tài giúp em làm quen với hệ thống cấp điện, tiêu chuẩn thiết kế, an toàn điện rèn... tổng hợp toàn phân xưởng 20 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 21 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 21 2.2 Lựa chọn phương án cấp điện phân xưởng .22