BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI Thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ====o0o==== BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: Thiết kế cấp điện cho phân xưởng khí Giáo viên hướng dẫn: Ninh Văn Nam Họ tên: Nguyễn Quốc Đạt Mã Sv: 2018602437 Lớp Điện3-K13 Hà nội 2021 Mục Lục Lời nói đầu Chương I: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG .6 1.1 Yêu cầu mục đích 1.2 Trình tự thiết kế Chương : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA NHÀ MÁY 12 2.1 Khái quát chung 12 2.2 Phụ tải phân xưởng 13 2.3 Tính tốn phụ tải toàn nhà máy 14 Chương 3: SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN .16 3.1 Nhánh dạng kín 16 3.2 Các phương án dây 17 Chương 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 22 4.1 Khái quát chung .22 Chọn máy biến áp 22 4.1.1 Vị trí đặt MBA 22 4.1.2 Chọn số lượng, dung lượng MBA 23 4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 25 4.2.1Chọn cáp từ Tủ Phân Phối tới phân xưởng 25 4.2.2.Chọn cáp từ MBA đến TPP 26 Chương KIỂM TRA CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 31 5.1 Kiểm tra điều kiện sụt áp ∆� điều kiện làm việc bình thường 31 5.2 Tổn thất công suất ∆� 32 5.3 Tổn thất điện 33 Chương TÍNH TỐN NỐI ĐẤT 34 6.1 Tác dụng việc nối đất an toàn nối đất 34 6.1.2 Cách thực nối đất 35 6.2 Tính tốn nối đất .35 6.2.1 Tính tốn nối đất tự nhiên 35 6.2.2 Tính tốn nối đất nhân tạo 37 6.3 Áp dụng tính tốn thực tế với chúng em 40 Chương 7: TÍNH TỐN DUNG LƯỢNG BÙ 44 Chương DỰ KIẾN CƠNG TRÌNH ĐIỆN .47 CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ CÔNG THƯƠNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Số : 12………………… Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Đạt Lớp: Điện MSV: 2018602437 Khoa: Điện Giáo viên hướng dẫn: Ninh Văn Nam NỘI DUNG Nhà máy có Sơ đồ địa lý khoảng cách chúng hình vẽ: 120m N 260m 2.Nguồn điện(N) nguồn cung cấp: Điện áp định mức: Uđm = 10 kV Phụ tải: Số liệu tính tốn phụ tải cho bảng Tên phân xưởng Diện tích m Pdl (KW) Cosj phân xưởng 60 0,76 18x30 phân xưởng 80 0,78 25x60 phân xưởng Theo tính tốn Theo tính tốn 30x60 phân xưởng 100 0,65 25x40 phân xưởng phân xưởng 120 90 0,76 0,78 35x50 15x30 - Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax= 5000, Ksd = 0,2 Số liệu phân xưởng phân xưởng Tờn thiết bị Pdm (KW) Cos j Số lượng Máy 2,8 0,76 Máy 6,8 0,65 Máy 10,6 0,65 Máy 5,6 0,68 Máy 8,5 0,62 Máy 4,5 0,79 Máy 7,8 0,68 Máy 3,4 0,62 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Xác định phụ tải tính tốn nhà máy Xác định sơ đồ nối dây mạng điện Lựa chọn phương án tối ưu Lựa chọn thiết bị điện phương án tối ưu: Xác định tham số chế độ mạng điện: U, P, A, U2 … Tính tốn nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha), Tính tốn dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos2 = 0,95 Bản vẽ: Sơ đồ mặt mạng điện nhà máy Sơ đồ hai phương án – bảng tiêu kinh tế-kỹ thuật Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ninh Văn Nam Lời nói đầu Khi thiết kế cung cấp điện cho cơng trình nhiệm vụ xác định phụ tải điện, phụ tải gọi phụ tải tính tốn Người thiết kế phải biết phụ tải tính tốn để chọn loại thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ….để tính tốn tổn thất cơng suất, điện áp để chọn thiết bị bù… Như phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện, phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng máy, chế độ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ sản phẩm, trình độ vận hành cơng nhân… Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ quan trọng, phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn tới cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn xác định lớn phụ tải thực tế thiết bị điện chọn lớn so với yêu cầu gây lãng phí Do tính chất quan trọng nên từ trước đến có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính tốn Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản, tính tốn thuận lợi thường có kết khơng xác Ngược lại, nâng cao độ xác, lại phương pháp tính phức tạp Vì vậy, tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương án tính cho thích hợp Sau em trình bày số phương án xác định phụ tải tính toán thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện Chương I: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 1.1 Yêu cầu mục đích Phân xưởng 3: S= 30x60 (m2) Chọn độ rọi Eyc = 500Lx Ta giả sử thông số cần thiết: Phân xưởng có chiều cao trần H=7m Hệ số phản xạ là: Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa phân bố chiếu sáng hợp lý đảm bảo chi tiết kĩ thuật, đáp ứng nhu cầu tiện nghi ánh sáng thẩm mĩ không gian thiết kế Nội dung toán thiết kế chiếu sáng sau: - Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu không gian thường gặp, hội chiếu sáng quốc tế đưa khơng gian tiêu chuẩn hình hộp để cách tính tồn thực nghiệm đưa bảng tiêu chuẩn bảng tra - Thiết kế sơ đưa phương pháp chiếu sáng, cấp số lượng đèn Đưa tổng quang thông cần cấp chọn loại đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng với lưới bố trí đèn Thường bố trí đèn hình chữ nhật với chiều cao đèn ấn định, bước thực nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếp tục tính tốn Ở yếu tố thẩm mĩ cũnng cân nhắc thiết kế chiếu sáng - Kiểm tra thiết kế: bước cần phải thực việc tính tốn để tìm độ rọi trần tường mặt phẳng làm việc cách xác Sau dùng kết tính tốn để kiểm tra theo tiêu chuẩn đặt yêu cầu tiện nghi ánh sáng 1.2 Trình tự thiết kế 1.2.1 Thiết kế sơ đèn a, Xác định cấp chiếu sáng đèn B1: Theo đề ta có Dài a=60 m , rộng b=30m, cao H=7 m Độ rọi Eyc=500 Lx Hệ số phản xạ: B2: Theo TCVN 7114:2000 độ rọi yêu cầu Eyc=500 Lx phân xưởng lắp ráp máy có cấp quan sát mức B-C B3: Chọn loại đèn Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào yếu tố: - Phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu đèn theo biểu đồ Kioff - Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng yêu cầu chất lượng ánh sáng cho cơng việc diễn phịng - Tính kinh tế: hiệu suất phát quang Dùng đèn Metal halide có : = 27000 Lm B4: Sơ bố trí đèn + Bố trí đèn: -Tổ chức lưới hình chữ nhật trần -Giá trị m,n,p định đến việc bố trí đồng ánh sáng + Số đèn tối thiểu cho không gian Nmin Chọn khoảng cách từ đèn đến trần h’=0,5 m => h = H - h’ – 0,85 = 5,65 m Ta có số treo đèn j = ; số phịng � = �×� �×(�+�) =2,85 m Để đảm bảo độ rọi mặt phẳng làm việc đối vs loại đèn C: � ( )��� = 1,3 => nmax =1,3 h = 1,3 5,65 = 7,3 m ℎ Số tối thiểu theo cạnh a: �� = = � n ma x 60 7,3 = 8,2 =>> chọn đèn Số tối thiểu theo cạnh b: �� = = � n ma x 30 7,3 = 4,1 =>> chọn đèn Số lượng đèn tối thiểu nhà xưởng là: Nmin = 9.5=45 B6: Tính quang thơng tổng cần cấp : ɸtt Quang thông tổng thông số quan trọng dùng làm sở tính số đèn lưới phân bố - Tính quang thơng tổng cần cấp: Eyc S.dt ɸtt d = , chọn δdt= 1,3 hệ số dự trữ kld ksd=0,2 đầu cho, theo k=2,85m  chọn kld=0.595(hệ số lợi dụng quang thông) hiệu suất đèn η =0.58 =>> ɸtt = 3390321 lm -Số đèn cần đặt: ɸtt N=�.ɸb d = 125,6 =>> chọn 128 đèn = 3390321 2700 - Vì kích thước phân xưởng hình chữ nhật 60x30 mà có 16x8 đèn.Nên ta lấy theo phương a 16 theo phương b Gọi n khoảng cách đèn theo chiều rộng q khoảng cách từ đèn cuối đến mép tường chiều rộng m khoảng cách giũa đèn theo chiều dài p khoảng cách từ đèn cuối đến mép tường chiều dài n.8+n =30 => chọn n=3,2 m => q=2,2 m 16m+2p=60 Giả sử : m=2p =>16m+m=60 =>m=3,5 m => p=2m 1.3 Thiết kế mạng điện hệ thống chiếu sáng Vậy n.8 +2.q = 30 Giả sử : n=2p ta có : Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng phân xưởng ta đặt tủ chiếu sáng cho phân xưởng gồm áp tô mát tổng pha cực áp tô mát nhánh pha cực , áp cấp cho dãy 16 bóng đèn  Chọn áp tơ mát tổng : Aptomat tổng chọn theo điều kiện : Điện áp định mức Trong rãnh chơn nhiều cáp điện trở khuếch tán tất vỏ cáp phải xét tới ảnh hưởng màng che xác định theo công thức : Rc  R1C n Trong : R1c- điện trở khuếch tán cáp n - số cáp chôn rãnh Điện trở nối đất tự nhiên xác định theo công thức : R1 R2 R3 Rn Rtn  1tn tn tn tn3 Rtn  Rtn  Rtn  Rn tn Trong : R1 t n , R t n ,… , n điện trở khuếch tán vỏ cấp Rt n ống nước đặt riêng lẻ Rtn  R Nếu 6.2.2 Tính tốn nối đất nhân tạo điện trở nối đất nhân tạo tính theo cơng thức : Rnt R.Rtn Rtn  R Trong : R – điện trở nối đất cho phép lớn trang bị nối đất Rtn - điện trở nối đất tự nhiên Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc chôn thẳng đứng nằm ngang xác định theo công thức : Rd Rngang Rnt R  R d ngang Trong : R ngan : điện trở khuếch tán hệ thống chôn nằm ngang g Rd : điện trở khuếch tán hệ thống chôn thẳng đứng Thì điện trở khuếch tán tính theo cơng thức sau : Rcoc  Kcoc 0 2l 4htb  l 2 l (ln d  ln 4h  l ) tb Hay R .K  1C 0.366 (lg max l 2l  d lg 4t  l ) 4t  l Trong : 0 : điện trở suất đất ( .cm ) l : chiều dài cọc (cm) d : đường kính ngồi coc (cm) t : đọ chôn sâu từ mặt đất đến điểm cọc (cm) Đối với thép góc đường kính đẳng trị xác định theo cơng thức : 0, 366 2l R1tD  .Kmax lg () l bt R1tT  0, 366 l l2 Kmax lg dt () Trong : b- bề rộng thép dẹt (cm) d- đường kính thép trịn (cm) t- độ chon sâu tính từ mặt đất tới tiết diện ngang (cm) R1tT R1tD - điện trở khuếch tán thép tròn - điện trở khuếch tán thép dẹt Khi xác định nối đất tồn mạch vịng cần phải xét tới ảnh hưởng màng che cọc Trong trường hợp ta dung hệ số sử dụng cọc đứng ngang Điện trở khuếch tán n cọc có xét tới ảnh hưởng màng che tính theo cơng thức : Rd  Rtd   d Trong : Rt : điện trở cọc hay điện cực thẳng đứng d d : hệ số sử dụng điện cực chon thẳng đứng Điện trở khuếch tán nằm ngang nối guiwax điện cực đóng thẳng đửng có xét tới ảnh hưởng màng che Rngan g R'  ngang ngang Trong : ' Rngan : điện trở khuếch tán nối chưa xét tới ảnh hưởng màng che g ngang : hệ số sử dụng nằm ngang Với   t tra giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng cơng nghiệp d ngang 6.3 Áp dụng tính tốn thực tế với chúng em: - Ta có bảng điện trở suất đất sau : Loại đất (.cm.104 ) Trị số gần Nước biển 0,003-0,01 0,10 Than bùn 0,2 0,20 Đất sét 0,08-0,7 0,40 Đất vườn 0,4 0,40 Nước song , ao, hồ 0,1-0,8 0,50 Đất sét thành vỉa lớn 0,7 0,70 Đất pha sét 0,4-1,5 1,00 Đất pha sét khoang 50% sét 1,0 1,00 Đất đen 0,096-5,3 2,00 Đất pha cát 1,5-4 3,00 Cát 4,0-10 7,00 Đất vôi , đá vôi, hạt lấn đá vụn, sỏi 10-20 10-20 Đá , đá vụn 20-40 20-40 - Như biết điện trở nối tiếp cho phép trạm biến áp có cơng suất lớn 100KVA Rd  4 , để tiết kiệm ta sử dụng hệ thống móng nhà xưởng hệ thống ống nước làm nối đất tự nhiên , với điện trở nối đất đo Rtn  27,6 , điện trở suất đất   3.104 ( đất pha cát), điều kiện độ ẩm trung bình nên .cm hệ số điều chỉnh cọc nối đất Kcoc =2,0 : nối K ngan g =3, tra bảng sau với loại nối đất an toàn làm việc BẢNG HỆ SỐ K: Loại nối đất Hình thức nối đất Độ sâu đặt Hệ số thay đổi phận nối đất điện trở suất K Ghi (m) Chống sét Than đặt nằm 0,5 1,4-1,8 Trị số nhỏ ngang 0,8-1,0 1,25-1,45 ứng với loại ( nối đất bề mặt) đất khơ, lớn Cọc đóng thẳng 0,8 1,3-1,4 đứng đất ẩm An toàn làm Điện cực chon việc ứng với loại 0,5 4,5-6,5 nằm ngang 0,8 1,6-3 Điện cực chon 0,8 1,4-2 Như thẳng đứng - Trước hết ta xác định điện trở nối đất nhân tạo : R  nt  4,68 Rtn Rd  R  R 27,6.4 tn d 26,6  Chọn cọc nối đất thép tròn dài l=2,5 mét , đường kính d = 5,6cm , đóng cọc sâu cách mặt đất h=0,8 mét, Chiều sâu trung bình cọc htb  h  l  80  250  205(cm) Điện trở tiếp xúc cọc có giá trị : Rcoc  Kcoc 0 2l 4h  l (ln  ln tb ) 2 d 4htb  l l 2.3.104 (ln 2.250  2.3,14.250  5,6 ln 4.205 250 )  183,6 4.205 250 Sơ chọn số lượng cọc : n  Rcoc Rnt  183,6 39,2 4,68  , chọn n=40 cọc Số cọc đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi ( giả sử trạm biến áp có kích thước a=7m, b=8m ) L=2.(7+8)=30m Khoảng cách trung bình cọc : l a L  n 30  0,75(m) 40 Tra bảng ứng với tỉ lệ la 0,75   0,3 l 2,5 số lượng cọc 40 cọc Ta xác định hệ số lợi dụng cọc nối đất ( theo phương pháp nội suy tuyến tính tra bảng ứng với chu vi 30 ) : la / l ncoc nngang 0,3 X Y 0,43 0,24 0,6 0,3 - Tính X ( theo nội suy) : 0,43  X  (1 0,3)(0,6  X )  0,3  X = 0,311 - Tính Y : 0,24  Y  (1 0,3)(0,3  Y )  0,3  Y= 0,198 Chọn nối đất thép có kích thước b.c=80.8 cm Điện trở tiếp xúc nối ngang : 3.3.104 Rngang  Kngang 0 2L 2.3000 ln   48,9() 2L ln 2.3,14.3000 b 8.80 h Điện trở thực tế nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng ngang : ' Rngan  Rngang ngang g 48,9  247()  0,198 Điện trở cần thiết hệ thống nối đất có tính đến điện trở nối : R'  ' Rngan g n t  4,77 Rnt Rnt  Rnt  247.4,68 247  4,68 Số lượng cọc thức : nct nc Chon t R 183,6   coc R'  0,311.4,77 coc  124 cọc nt  123,7(coc) Chương 7: TÍNH TỐN DUNG LƯỢNG BÙ u cầu:Tính tốn dung lượng bù để hệ số công suất nâng lên giá trị cosφ1=0,73 lên cosφ2 = 0,95 - Hệ số cos φ trước bù cosφ1 = 0,73 dự định nâng lên cosφ2 = 0,95 - Dung lượng công suất phản kháng cần bù tồn nhà máy Qb∑ = P∑.(tgφ1-tgφ2) Trong đó: P∑ tổng P tác dụng nhà máy tgφ1: trước bù tgφ: sau bù cos1  0,73  tg1  0,936 cos2  0,95  tg2  0,329  Qb  144, 2.0,936  0,329  876 KVAr  Vậy chọn thiết bị bù tụ bù  Tính tốn bù cơng suất cho phân xưởng Phân xưởng 1: Qbpx1 = 126 (0,855- 0,329) = 136,76 (Kvar) Tương tự phân xưởng khác ta có Phân xưởng cos1 cos2 P  Kw Q  KVAr tg1 b   Loại tụ bù Phân 0,76 0,95 126 136,76 0,855 KC1-0,66-25-3 0,78 0,95 108 50,868 0,80 KC1-0,66-25-3 0,697 0,95 49 33,86 1,02 KC2-0,66-40-3 0,65 0,95 114 95,86 1,17 KC2-0,66-40-3 0,76 0,95 312 164,112 0,855 KC2-0,5-30-3 0,78 0,95 96 45,216 0,8 KC2-0,38-25-3 xưởng Phân xưởng Phân xưởng Phân xưởng Phân xưởng Phân xưởng 10 kv DCL cc 'I MBA % ATM tong 2,4KV X1 X2 X3 X4 X5 X6 Chương DỰ KIẾN CƠNG TRÌNH ĐIỆN Loại thiết bị Số Hãng sản xuất lượng Giá thành (VNĐ) Máy biến áp Cty TBĐ Đông Anh 2x 230.000.000 Máy phát điện DENYO DCA_1100SPM xuất 320.000.000 xứ từ Nhật Bản Máy cắt AS-40E3-40H hãng ABC 108.350.000 Metasol Attomat tổng ACB Metasol pha loại AS- 53.450.000 20E3-20H Attomat PX 1 Aptomat loại pha ABN 803 7.480.000 C Attomat PX Aptomat loại pha ABN 803 7.480.000 C Attomat PX Aptomat loại pha ABN 203 1.450.000 C Attomat PX Aptomat loại pha ABN 403 3.620.000 C Attomat PX Aptomat loại pha ABN 400 3.620.000 C Attomat PX Aptomat loại pha ABN 403 C 3.620.000 ……… Dây, cáp điện Trần Phú Cáp, dây dẫn, 103.000.000 cái, cọc nối đất… Tụ bù PX 1 KC1-0,66-25-3 100.000 Tụ bù PX KC1-0,66-25-3 100.000 Tụ bù PX KC2-0,66-40-3 100.000 Tụ bù PX4 KC2-0,66-40-3 100.000 Tụ bù PX KC2-0,5-30-3 100.000 Tụ bù PX KC2-0,38-25-3 100.000 Tổng dự tốn cơng trình 1.672.070.000 49