Đề 22 bản FULL Thiết kế cấp điện cho phân xƣởng sửa chữa thiết bị điện

1 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG 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 xƣởng sửa chữa thiết bị điện CBHD TS Phạm Trung Hiếu SVTH Mai Ngọc Duy MSSV 2019606827 LỚP EE6051 3 Hà Nội, 2022 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƢỞNG 11 CHƢƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƢỞNG 13 1 Tính toán phụ tải điện 13 1 1 Yêu cầu chung 13 1 2 Phụ tải chiếu sáng 13 1 3 Phụ tải thông gió và làm mát 14 1 3 1 Yêu cầu chung 14 1 3 2 Tính toán.

1 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG 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 xƣởng sửa chữa thiết bị điện CBHD: TS Phạm Trung Hiếu SVTH: Mai Ngọc Duy MSSV: 2019606827 LỚP: EE6051.3 Hà Nội, 2022 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƢỞNG 11 CHƢƠNG 1:TÍNH TỐN PHỤ TẢI PHÂN XƢỞNG 13 1:Tính tốn phụ tải điện 13 1.1: Yêu cầu chung 13 1.2: Phụ tải chiếu sáng 13 1.3: Phụ tải thơng gió làm mát 14 1.3.1: Yêu cầu chung 14 1.3.2: Tính tốn lƣu lƣợng chọn số lƣợng quạt 15 1.4: Phụ tải động lực 16 1.4.1: Các thiết bị phân xƣởng 16 1.4.2: Phân nhóm thiết bị 17 1.4.3: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm 20 1.4.4: Tính phụ tải tồn phân xƣởng 21 CHƢƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỞNG 23 2.1: Xác định vị trí đặt trạm biến áp 23 2.2: Các phƣơng án cấp điện cho phân xƣởng 24 Chọn tiết diện dây dẫn tính tốn loại tổn thất mạng điện 27 CHƢƠNG 3:Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện 41 41 3.1: u cầu chung 3.2:Tính tốn ngắn mạch 41 3.3:Kiểm tra điều kiện chọn dây cáp 46 3.4: Chọn kiểm tra thiết bị trung áp 47 3.5: Lựa chọn thiết bị đo lƣờng 54 3.6: Đánh giá nhận xét 55 CHƢƠNG 4: Thiết kế trạm biến áp 56 4.1:Tổng quan trạm biến áp 56 4.2: Chọn phƣơng án thiết kế xây dựng trạm biến áp 57 4.3:Tính tốn nối đất cho trạm biến áp phân xƣởng 59 4.4: Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt trạm biến áp sơ đồ nối đất CHƢƠNG 5:Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 64 5.1: Ý nghĩa việc bù cơng 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 66 5.3.1:Tính tốn tổn thất từ Ng-TBA 66 5.3.2:Tính tốn tổn thất TBA 67 5.3.3:Tính tốn tổn thất từ TBA-TPP 67 5.3.4: Đánh giá 67 5.4: Nhận xét đánh giá 67 CHƢƠNG 6: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 69 6.1: Tính tốn nối đất 69 6.2:Tính chọn thiết bị chống sét 70 6.3:Nhận xét đánh giá 72 CHƢƠNG 7: Dự tốn cơng trình 73 7.1: Kê danh mục thiết bị 73 7.2:Nhận xét đánh giá 74 KẾT LUẬN 75 PHẦN 2: BẢN VẼ 76 Tài liệu học tập 77 LỜI NÓI ĐẦU Điện yếu tố quan trọng quốc gia Nền sản xuất đại phát triển nhờ tồn hệ thống điện Là động lực cho ngành kinh tế, điện đƣợc coi nhƣ phận quan trọng hệ thống sở hạ tầng sản xuất Việc phát triển hệ thống cung cấp điện kéo theo hàng loạt ngành công nghiệp khác nhƣ công nghiệp thiết bị điện, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim màu, chế biến kim loại, chế biến thực phẩm, hoá chất,dệt,…phát triển Trong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc, yêu cầu đặt cho sở sản xuất phải trang bị hệ thống cấu sản xuất đại, với mức độ tự động hóa cao Để việc trang bị hệ thống máy móc đại việc cung cấp điện cho giữ vai trị quan trọng Khơng phải đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật mà phải đảm bảo đƣợc yêu cầu mặt kinh tế Một phƣơng án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hài hòa yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an tồn, thẩm mỹ, Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sữa chữa hƣ hỏng phải đảm bảo đƣợc chất lƣợng điện nằm phạm vi cho phép Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tƣơng lai Xuất phát từ yêu cầu kết hợp với kiến thức đƣợc học nên em nhận Đồ án cung cấp điện với đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho phân xƣởng sửa chữa thiết bị điện” để từ làm sở vững mặt lý thuyết phƣơng thức tính tốn nhƣ phƣơng pháp lựa chọn tối ƣu đạt hiệu cao cho cơng trình điện thấp mặt kinh tế, nhƣng đảm bảo hội tụ đầy đủ mặt kỹ thuật Trong trình thực đề tài đề tài với cố gắng thân đồng thời em nhận đƣợc hƣớng dẫn tận tình thầy cô khoa, đặc biệt thầy Phạm Trung Hiếu- ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em thực đề tài ĐỀ TÀI SỐ 22: “THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN” Dữ liệu phục vụ thiết kế - Mặt bố trí thiết bị phân xƣởng: B 6000 24000 mm D E 1 18 11 12 20 15 10 16 17 13 14 19 Văn phịng xưởng - Ký hiệu cơng suất đặt thiết bị nhà xƣởng: 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 nƣớc nóng 0,32 12i Bể ngâm tăng nhiệt 0,3 4i Tủ sấy 0,36 12i 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 nƣớc 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 - i chữ số cuối MSV: I=7 - Nguồn cấp điện cho nhà xƣởng lấy từ đƣờng dây 22kV cách nhà xƣởng 250m - Điện trở suất vùng đất xây dựng nhà xƣởng đo đƣợc mùa khô ρđ = 60Ωm 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 xƣởng 1.5 Nhận xét đánh giá Xác định sơ đồ cấp điện phân xƣởng 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xƣởng 2.2 Các phƣơng án cấp điện cho phân xƣởng (3 đến phƣơng án, sơ chọn tiết dây dẫn, tính tốn loại tổn thất mạng điện) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ƣu 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…) 3.5 Chọn thiết bị đo lƣờng: 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 phƣơng án thiết kế xây dựng trạm biến áp 4.3 Tính tốn 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 cơng suất phản kháng 5.2 Tính tốn bù công 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 II Bản vẽ Sơ đồ mạng điện mặt phân xƣởng với bố trí tủ phân phối, thiết bị; Sơ đồ nguyên lý mạng điện có rõ mã hiệu tham số thiết bị đƣợc 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; 10 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh phƣơng án; giải tích chế độ xác lập mạng điện; dự tốn cơng trình 63 2: Tủ điện cao 7: Thơng gió 3: Cáp cao sang MBA 8: Rãnh cáp 4: Hộp đấu cáp cao áp 9: Hố dầu cố 5: Cáp hạ 10: Ống cáp cao áp 11: Ống cáp hạ áp Nhận xét: Hệ thống máy biến áp thiết kế phù hợp với xƣởng khí cỡ nhỏ Hệ thống nối đất tốn nhƣng phù hợp với yêu cầu đề 64 CHƢƠNG 5:Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1: Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng Việc bù công suất phản kháng dẫn tới việc làm tăng hệ số cos, qua đó: - Về mặt kính tế: + Giảm giá tiền điện tránh bị phạt tiền vƣợt hệ số cos mà nhà nƣớc quy định - Về mặt kỹ thuật: +Giảm kích cỡ dây dẫn giảm dịng điện +Giảm tổn thất công suất (P,kW) cáp điện tổn hao dây dẫn tỉ lệ bình phƣơng với dòng điện Khi giảm Q ta giảm đƣợc thành phần tổn thất ∆P(P) Q gây +Giảm sụt điện tụ điện điều chỉnh hệ số công suất làm giảm chí khử hồn tồn dịng phản kháng dây dẫn vị trí trƣớc bù, làm giảm bớt khử bỏ hẳn sụt áp Tuy nhiên việc bù dƣ gây nên tƣợng tăng điện áp tụ bù Khi giảm Q ta giảm đƣợc thành phẩn tổn thất ∆U(Q) Q gây + Tăng khả mang tải: cách tăng hệ số công suất tải đƣợc cấp từ nguồn vào máy biến áp, dòng điện qua máy biến áp giảm, cho phép việc thêm tải vào máy biến áp Do đó, việc nâng cao hệ số cơng suất đỡ tốn việc thay máy biến áp lớn có u cầu tăng cơng suất phụ tải Tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng: √ √ 65 5.2: Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cosφ mong muốn sau bù đạt 0,9 Tụ tĩnh điện  Ƣu điểm: - Nó khơng có phần quay nên khơng gây tiếng ồn vận hành quản lý đơn giản - Tổn thất công suất tác dụng tụ bé - Tụ ghép nối tiếp song song để đáp ứng với dung lƣợng bù cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV  Nhƣợc điểm: - Rất khó điều chỉnh trơn - Tụ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng - Tụ nhạy với điện áp đầu cực (công suất phản kháng phát tỉ lệ với bình phƣơng điện áp đầu cực) - Điện áp đầu cực tăng 10% tụ bị nổ  Khi xảy cố tụ dễ bị hỏng Máy bù đồng  Ƣu điểm: - Có thể điều chỉnh trơn cơng suất phản kháng - Có thể tiêu thu bớt công suất phản kháng hệ thống thừa công suất phản kháng - Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đầu cực nên bị nhạy cảm  Nhƣợc điểm: - Giá thành đắt, có phần quay nên gây tiếng ồn - Tổn hao công suất tác dụng lớn - Không thể làm việc cấp điện áp - Máy bù đồng đặt phụ tải quan trọng có dung lƣợng bù lớn Tính tốn bù cơng suất Ta có cơng thức xác định dung lƣợng bù: 66 Qb = P(tgφ1 - tgφ2) Trong đó: cosφ1: hệ số công suất ban đầu cosφ2:là hệ số công suất mong muốn hệ số công suất trƣớc lúc nâng cosφ1=0,82 √ √ => hệ số công suất mong muốn nâng cosφ2=0,9 √ √ => Vậy cơng suất cần bù xí nghiệp để nâng cao hệ số cơng suất xí nghiệp lên 0,9 là: Qb = P(tgφ1 – tgφ2) = 720,4.(0,70-0,48)=158,48 kVAr Sau tính toán ta chọn Tụ bù lắp đặt tủ phân phối phân xƣởng Chọn tủ bù DAE YEONG chế tạo có thơng số nhƣ sau: Bộ điều khiển PFC: để điều khiển tụ bù công suất 6.7 - tr 345 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện - Ngơ Hồng Quang) (Bảng Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) Giá (x10^6đ) DLE3H175K6T 380 175 265,9 6,8 5.3:Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng Công suất biểu kiến nhà xƣởng sau bù: Snx = 720,4 + j.(559,08-175) = 720,4 + j.384,08 (kVA) 5.3.1:Tính tốn tổn thất từ Ng-TBA  Tổn thất điện đoạn Ng-TBA sau bù: ∆ANg-TBA = r0 29132=29,132(kW) = 0,047 .10-3 2886,21= 67  Tổn thất điện trƣớc bù bằng:32,18 (kWh)  Số tiền tiết kiệm đƣợc giảm tổn thất điện đƣờng dây bằng: ∆C = (32,18-29,132).1000 = 3.048đ 5.3.2:Tính toán tổn thất TBA  Tổn thất điện sau bù: RB = 0,04 (Ω) ∆P0 = 0,08 (kW) ∆PB = ∆P0 + ∆PN = 0,08 + 0,235 = 1,98(kW) ∆ATBA = ∆P0.8760 + ∆PB = 0,08.8760 + 1,98.2886,21 = 6415(kWh)  Tổn thất điên trƣớc bù: 14.761 (kWh)  Số tiền tiết kiệm đƣợc: ∆C = (14.761-6415).1000 = 8,346.106 đ 5.3.3:Tính tốn tổn thất từ TBA-TPP  Tổn thất điện sau bù: ∆ATBA-TPP = r0 = 0,0223 .10-3 2886,21= 3010,51(kW)  Tổn thất điên trƣớc bù: 3010,52(kW)  Số tiền tiết kiệm đƣợc: ∆C = (3010,52-3010,51).1000= 10 đ 5.3.4: Đánh giá  Tổng số tiền tiết kiệm đƣợc: ∆C∑ = 8,35.106 đ Chi phí vận hành tủ bù: Zb = ( +avh).Vb + ∆Ab.c  Thời gian thu hồi vốn lấy năm, lấy avh= 0,02, bỏ qua tổn thất điện tủ bù: Zb = ( +0,02 ).3,8.106 = 0,55.106 đ 5.4: Nhận xét đánh giá Ta thấy tổng số tiền tiết kiệm đƣợc lớn nhiều so với chi phí vận hành 68 - Việc lắp đặt tụ bù giúp giảm tổn thất công suất, điện tổn thất điện áp tất phần tử mạng, đồng thời làm tăng khả truyền tải phần tử Vì việc bù cơng suất phản kháng có hiệu kinh tế 69 CHƢƠNG 6: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 6.1: Tính tốn nối đất Mục đích việc nối đất mạng điện vấn đề an toàn Khi tất phận kim loại thiết bị điện đƣợc nối đất chúng bị nhiễm điện không gây nguy hiểm cho ngƣời sử dụng nhƣ có khả hƣ hỏng thiết bị điện Nếu dây có điện tiếp xúc với đất tƣợng 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: Ta nối đất thiết bị nhƣ trạm biến áp:  Phƣơng pháp : dùng ngang đan thành lƣới chữ nhật (10m x7,5m), đóng 20 cọc cạnh ngồi lƣới, cách 2,5m Chọn điện cực ngang thép tròn CT3 Ф16, cọc thép góc 60x60x6 dài 5m Điều kiện tính tốn nối đất Có Ryc