Đề 70 Bản FULL có bản vẽ CAD Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị 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 Sinh viên Hoàng Châu Tuấn Mã số sinh viên 2019606794 Hà Nội, 2022 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 11 1 1 Tính toán phụ tải chiếu sáng 12 1 2 Phụ tải thông thoáng và làm mát 13 1 3 Phụ tải động lực 14 1 3 1 Phân nhóm thiết bị 16 1 3 2 Tính toán phụ tải 19.

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải động lực

1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng

1.5 Nhận xét và đánh giá

2 Xác định sơ đồ cấp điện của 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 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…)

3.6 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

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 là một loại phụ tải giả định, được coi là không thay đổi trong thời gian dài Nó tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ ảnh hưởng đến khả năng cách điện.

Phụ tải tính toán chịu ảnh hưởng bởi 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 trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

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 suất tiêu hao điện năng có thể được thực hiện theo hai cách chính: tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện tích Các phương pháp này giúp đánh giá hiệu quả sử dụng điện năng trong sản xuất và quản lý tài nguyên một cách hiệu quả hơn.

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 yêu cầu về độ rọi và tác động của ánh sáng đối với thị giác Hiệu quả chiếu sáng không chỉ phụ thuộc vào độ rọi mà còn vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý và bố trí chiếu sáng sao cho vừa tiết kiệm chi phí kỹ thuật vừa đảm bảo tính thẩm mỹ Thiết kế chiếu sáng cần đáp ứng những yêu cầu này 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 tránh quá nhiệt, các quạt cần được bố trí hợp lý Thiết bị cần thiết bao gồm quạt hút và quạt trần.

Dựa vào kích thước và chiều cao của phân xưởng, chúng tôi đã lắp đặt 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 là 0.8 Quạt trần có hệ số ksd là 1, trong khi quạt hút có ksd là 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 + =0.7 + = 0.79

Tính toán phụ tải điện là bước quan trọng đầu tiên trong mọi dự án cung cấp điện, cung cấp số liệu cần thiết cho thiết kế kỹ thuật Phụ tải tính toán phản ánh chính xác phụ tải thực tế, giúp đảm bảo việc lựa chọn 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 Trong 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.

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

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

 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:

Sttn Cho toàn phân xưởng:

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

Ta có nhq Vậy nhq=3 i i1 = 3,17 ksdt= =0,43 knc k sd  1 k sd  k sd

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

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

(kVA) Itt (A) Nhóm 1 0,43 0,75 0,85 70,65 41,68 82,03 124,63 Nhóm 2 0,41 0,75 0,68 121,5 131 178,67 271,46 Nhóm 3 0,42 0,70 0,90 100,8 48,82 112 170,16

Bảng 1 1 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải

1.3.3 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

Phụ tải tính toán là một giá trị giả định lâu dài và không thay đổi, tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hư hại cách điện.

Phụ tải tính toán được xác định dựa trên 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.

Phương pháp tính suất tiêu hao điện năng có thể thực hiện theo hai cách: đầu tiên là tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm, và thứ hai là tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện tích Cả hai phương pháp này đều giúp đánh giá hiệu quả sử dụng điện năng trong sản xuất và quản lý tài nguyên.

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến 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 lựa chọn cũng như bố trí hợp lý để đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Thiết kế chiếu sáng cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể để mang lại hiệu quả tối ưu.

Quạt được sắp xếp hợp lý để tạo ra độ thông thoáng cần thiết, giúp ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt 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 ta 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 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.

Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên và cần thiết trong mọi dự án cung cấp điện, cung cấp dữ liệu quan trọng cho thiết kế kỹ thuật Phụ tải tính toán phản ánh chính xác phụ tải thực tế, giúp đảm bảo việc lựa chọn 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 tính toán theo hệ số nhu cầu (knc) là hợp lý, vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí và công suất.

Để tối ưu hóa hiệu suất trong phân xưởng, cần thực hiện phân nhóm các thiết bị thành các nhóm từ 4 đến 8 thiết bị, mỗi nhóm sẽ được cung cấp bởi một tủ động lực riêng lấy điện 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 tính đồng bộ Số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá nhiều nhằm tránh gây phức tạp trong vận hành và nâng cao độ tin cậy trong việc cung cấp điện.

1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA 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 Có thể đặt trạm biến áp bên trong phân xưởng, tại tâm phụ tải điện, hoặc bên ngoài phân xưởng Tôi chọn đặt trạm biến áp bên ngoài phân xưởng để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và giảm thiểu chi phí.

Hình 2 1 vị trí đặt trạm biến áp

Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

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 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 thiểu tổn thất Trong mạng điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ khác nhau.

Sơ đồ cung cấp điện trực tiếp từ nguồn cho các phụ tải phân tán, với các đường dây dẫn từ thanh cái trạm biến áp đến tủ phân phối động lực và sau đó đến các phụ tải Loại sơ đồ 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 nó bao gồm dễ dàng trong việc nối dây, hạn chế ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ tải, độ tin cậy cung cấp điện tốt, thuận tiện cho việc thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, 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 về vốn đầu tư thấp nhờ tổng chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Một trong những nhược điểm chính của hệ thống là độ tin cậy thấp, 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 đoạn phân đoạn Tuy nhiên, việc thiết kế và điều chỉnh bảo vệ rơle trong trường hợp này 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 đáng kể với vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy ở mức chấp nhận được.

Sơ đồ ứng dụng này thường được sử dụng trong thực tế, nơi các phụ tải quan trọng và ít quan trọng được kết hợp Các phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia, trong khi các phụ tải ít quan trọng hơn được tập hợp thành một nhóm và cấp điện qua đường dây chính.

2.2.1 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

Để tối ưu hóa việc lắp ráp, vận hành và sửa chữa, cần tính toán tâm phụ tải điện Trong xưởng, bố trí một 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, đặt 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 trên sơ đồ mặt bằng, cần xem xét 3 phương án khác nhau để đảm bảo hiệu quả và tiện lợi trong quá trình sử dụng.

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 lực

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

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)

I cp  I tt k 1 k 2 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 d (CT 3.2.8TL1)

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

Tn là thời gian thu hồi vốn, trong khi i là hệ số chiết khấu, được xác định dựa trên 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; trong bài viết này, giá trị i được chọn là 0,15.

1 thay số atc = 10  0,1 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 (m)

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 Stt Itt Icp

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 Stt Itt Icp

Tủ động lực 3: đoạn dây Đ ộ dà

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

Các thông số kỹ thuật và chi phí của tủ động lực và máy biến áp là tương đương, vì vậy khi so sánh để lựa chọn phương án tối ưu, chúng tôi sẽ không đề cập đến yếu tố này.

Bảng số liệu cho thấy rằng chi phí của phương án 1 và phương án 2 thấp hơn chi phí của phương án 3.

Phương án 3 yêu cầu đảm bảo kỹ thuật và xác định vị trí tủ phân phối sao cho không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, đồng thời bảo đảm 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

Phụ tải tính toán là một loại phụ tải giả định, được xác định là không thay đổi theo thời gian Nó tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ ảnh hưởng đến cách điện.

Phụ tải tính toán được xác định dựa trên 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 đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

Phương pháp tính suất tiêu hao điện năng có thể được thực hiện theo hai cách chính: tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện tích Cả hai phương pháp này đều giúp đánh giá hiệu quả sử dụng điện năng trong sản xuất và quản lý tài nguyên một cách hiệu quả.

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến yêu cầu về độ rọi và ảnh hưởng của chiếu sáng đến thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý và bố trí chiếu sáng sao cho vừa tiết kiệm kỹ thuật vừa đảm bảo tính mỹ quan Thiết kế chiếu sáng cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đạt hiệu quả tối ưu.

Để đảm bảo không khí thông thoáng và tránh tình trạng quá nhiệt, quạt cần được bố trí hợp lý Việc sử dụng quạt hút và quạt trần là rất cần thiết trong hệ thống thông gió.

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 với hệ số cosφ = 0.8 Quạt trần có 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 thiết yếu trong mọi dự án cung cấp điện, cung cấp dữ liệu quan trọng cho thiết kế kỹ thuật Phụ tải tính toán phản ánh chính xác phụ tải thực tế về mặt ứng hiệu, từ đó đảm bảo việc lựa chọn 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 Để 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, vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí và công suất.

Để tối ưu hóa hiệu suất trong phân xưởng, cần thực hiện phân nhóm các thiết bị, mỗi nhóm từ 4 đến 8 thiết bị, với nguồn 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 Ngoài ra, các thiết bị trong nhóm cần làm việc ở chế độ tương đồng, và số lượng thiết bị không nên quá nhiều để tránh gây phức tạp trong quá trình vận hành và đảm bảo độ tin cậy trong 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 để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và giảm thiểu chi phí.

2.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

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 cần thuận tiện trong vận hành và sửa chữa, cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tổn thất đến mức tối thiểu Trong hệ thống điện, thường sử dụng ba loại sơ đồ khác nhau.

Sơ đồ cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải từ nguồn là loại sơ đồ hiệu quả cho việc cung cấp năng lượng cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái của trạm biến áp, các đường dây dẫn đến tủ phân phối động lực, sau đó tiếp tục đến các phụ tải Loại sơ đồ 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 nó bao gồm việc dễ dàng 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 lợi ích về vốn đầu tư thấp nhờ vào chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm của hệ thống là độ tin cậy thấp, vì khi xảy ra sự cố, toàn bộ phụ tải sẽ bị ảnh hưởng Để khắc phục vấn đề này, các kỹ sư thường chia đường dây chính thành các đoạn phân đoạn, tuy nhiên, thiết kế bảo vệ rơle trong trường hợp này lại trở nên phức tạp.

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   239, 3

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

-Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 1:

-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

-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 :

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

-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

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

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 lv 3,5 2,5 -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

Loại aptomat Số cực 2-9 Bàn thử nghiệm 11,61 16,25 25 25 EA103G 3 2-16 Máy hàn xung 55,23 77,3 100 42 ABS103C 3 2-14 Cần cẩu điện 20,7 28,98 30 22 ABN103C 3

-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 57 CHƯƠNG 5 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ

Nhận xét

Phụ tải tính toán là phụ tải giả định ổn định trong thời gian dài, tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hư hỏng cách điện.

Phụ tải tính toán chịu ảnh hưởng bởi 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 cực kỳ quan trọng.

Phương pháp tính suất tiêu hao điện năng có thể thực hiện theo hai cách: tính theo đơn vị sản phẩm và tính theo đơn vị diện tích Việc áp dụng phương pháp này giúp đánh giá hiệu quả sử dụng điện năng trong sản xuất và quản lý tài nguyên.

Khi thiết kế chiếu sáng, cần chú trọng đến độ rọi và ảnh hưởng 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 lựa chọn hợp lý Bố trí chiếu sáng cần đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Thiết kế chiếu sáng phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đạt hiệu quả tối ưu.

Để đảm bảo không gian thông thoáng và ngăn ngừa quá nhiệt, việc bố trí quạt là rất quan trọng Hai thiết bị cần thiết trong hệ thống thông gió là quạt hút và quạt trần.

Dựa trên 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 có 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 thiết yếu trong mọi công trình cung cấp điện, cung cấp số liệu quan trọng cho thiết kế của kỹ sư Giá trị phụ tải tính toán phải tương đương với phụ tải thực tế về mặt ứng hiệu, đảm bảo việc chọn 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 Trong 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.

Để tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy trong phân xưởng, cần thực hiện 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 biệt kết nối với trạm biến áp Các thiết bị trong cùng một nhóm nên được bố trí gần nhau để thuận tiện trong vận hành Ngoài ra, các thiết bị trong nhóm cần hoạt động ở cùng chế độ, và số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá nhiều nhằm tránh gây phức tạp trong quá trình vận hành và giảm thiểu rủi ro trong cung cấp điện.

Việc tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành là rất quan trọng Do đó, chúng ta có thể lựa chọn đặt trạm biến áp ở 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.

2.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của nhà xưởng Sơ đồ cần phải thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tổn thất đến mức tối thiểu Trong hệ thống 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 phương pháp hiệu quả để cung cấp điện cho các thiết bị phân tán Các đường dây từ thanh cái của trạm biến áp dẫn đến tủ phân phối động lực, từ đó tiếp tục đến các phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao, thường được áp dụng trong các khu vực rộng lớn như xưởng cơ khí, lắp ráp và dệt Ưu điểm nổi bật của nó bao gồm việc nối dây dễ dàng, giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ tải, đảm bảo cung cấp điện ổn định, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, cũng như thuận tiện 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 nổi bật là vốn đầu tư thấp nhờ tổng chiều dài đường dây ngắn và số lượng thiết bị đóng cắt ít.

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

Sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh mang lại nhiều lợi ích Với ưu điểm là vốn đầu tư không quá lớn, loại sơ đồ này cũng đảm bảo độ tin cậy ở mức chấp nhận được.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

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

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	2,53 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1]. Ngô Hồng Quang, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2013	Khác
[2]. Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện từ 0,4- 500kV, NXB khoa học và kỹ thuật, 2002	Khác
[3]. Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Giáo trình thiết kế cấp điện, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009	Khác
[4]. Giáo trình Vật liệu và an toàn điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội	Khác
[5]. Giáo trình Cung cấp điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội	Khác
[6]. PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình Cung cấp điện, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM	Khác

Đề 70 Bản FULL có bản vẽ CAD Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải động lực

Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Đánh giá và lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

Tính toán ngắn mạch

Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

Tính toán nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng 57 CHƯƠNG 5 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ

Nhận xét

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

.2 Bảng điều kiện chọn máy biến dòng