Đồ án cung cấp điện

Đồ án môn học Cung cấp điện: Cung cấp điện cho xưởng cơ khí Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM . Đồ án cung cấp cách thức tính toán, phương pháp chọn lựa thiết bị cho toàn bộ mạng điện cung cấp cho một phân xưởng bất kì.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh SVTH: Ngơ Minh Hải MSSV: 19142302 Nhóm: PRES316845_21_1_08 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh LỜI MỞ ĐẦU Nước ta đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện đóng vai trị mũi nhọn để thức đẩy ngành cơng nghiệp khác phát triển Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế nhu cầu điện tất lĩnh vực tăng không ngừng Để sử dụng nguồn lượng điện cách hợp lý ta phải thiết kế hệ thống cung cấp điện phù hợp với yêu cầu thực tiễn Tuy nhiên để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà, hay phân xưởng, bên cạnh kiến thức kĩ cần có thái độ làm việc nghiêm túc kinh nghiệm đúc kết từ thực tiễn để tối đa hóa việc sử dụng hiểu lượng điện an toàn tiết kiệm Để cố kiến thức tích lũy thêm kinh nghiệm thiết kế hệ thống cung cấp điện với khích lệ yêu cầu thầy Trương Việt Anh, em tiến hành thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xương khí Sau làm xong phần đồ án em cố kiến thức thống kê phụ tải phân xưởng, phân nhóm phụ tải chọn máy biến áp thích hợp cho phân xưởng cần cung cấp điện Mặc dù cố gắng hoàn thành đồ án q trình làm có phát sinh sai sót định, mong thầy bảo tận tình thiếu sót em Em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Việt Anh hướng dẫn tận tình giải đáp thắc mắc q trình làm đồ án SVTH: Ngơ Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG VÀ TÓM TẮT SỐ LIỆU I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: II.THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG : 1.Sơ đồ mặt phân xưởng Bảng phụ tải phân xưởng: Chương II: PHÂN NHÓM CÁC PHỤ TẢI Chương III: ƯỚC TÍNH CƠNG SUẤT TÍNH TỐN 11 I Xác định công suất tính tốn nhóm 11 II Xác định cơng suất tính tốn cho phân xưởng 13 III.Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng công suất tính tốn phân xưởng .14 IV.Lựa chọn máy biến áp 16 Chọn vị trí đặt máy biến áp 16 Chọn số lượng chủng loại máy biến áp 17 Xác định dung lượng máy biến áp .17 V Xác định tâm phụ tải 21 Tọa độ tâm phụ tải nhóm 21 Xác định tâm phụ tải phân xưởng: 25 CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN PHƯƠNG ÁN DI DÂY CHO PHÂN XƯỞNG 28 I VẠCH RA PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY TRONG MẠNG PHÂN XƯỞNG 28 Yêu cầu: 28 Phân tích phương án dây: 28 3.Vạch phương án dây 33 4.Sơ đồ nguyên lí dây phân xưởng: 35 CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 36 SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh I Chọn cáp dây dẫn 36 Chọn cáp dây dẫn: 36 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép:38 3.Kiểm tra tổn thất điện áp 45 II Chọn CB 49 1.Tổng quan CB: 49 Tính tốn chọn CB cho phân xưởng .51 Chương VI: TỔN HAO CÔNG SUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG 74 I TÍNH TỔN THẤT CƠNG SUẤT: 74 1.Tổn thất công suất máy biến áp: 75 2.Tổn thất công suất từ máy biến áp đến tủ phân phối (MDB): 76 Chương VII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 83 I Khái niệm chung : 83 II Tính tốn thiết kế chiếu sáng 87 Các đại lượng yêu cầu thiết kế chiếu sáng 87 Tính Tốn Chiếu Sáng 88 III Vạch phương án dây cho hệ thống chiếu sáng 113 CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 126 I HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 126 Hiện tượng sét 126 Phân cấp cơng trình cần bảo vệ 126 Phương pháp tính tốn chống sét 128 II TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT .132 III TÍNH TỐN NỐI ĐẤT AN TOÀN 133 Các hệ thống nối đất 133 SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Thiết kế hệ thống nối đất cho phân xưởng 136 Chương IX: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 139 I.Ý nghĩa việc nâng cao công suất phản kháng 139 II Các phương pháp bù công suất phản kháng 140 Nâng cao hệ số cos � tự nhiên 140 Nâng cao hệ số cos � nhân tạo 141 Những phương án sử dụng tụ bù 142 III Tính tốn bù cơng suất phản kháng cho phân xưởng 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG VÀ TĨM TẮT SỐ LIỆU Phụ tải tính tốn thông số quan trọng mà ta cần xác định việc tính tốn, thiết kế cung cấp phụ tải điện tương tự phụ tải thực tế xác định xác chọn thiết bị phù hợp đảm bảo điều kiện kỹ thuật lợi ích kinh tế Phụ tải điện phụ thuộc vào yếu tố quan trọng như: công suất máy, số lượng máy, chế độ vận hành máy, điện áp làm việc quy trình cơng nghệ sản xuất Để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng ta cần quan tâm đến yêu cầu : chất lượng điện năng, độ tin cậy cấp điện, mức độ an toàn, kinh tế I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: Đây mặt phân xưởng sửa chữa, gia cơng khí, có dạng hình chữ nhật, phân xưởng có: -Chiều dài: 54m -Chiều rộng: 18m -Chiều cao: m -Với diện tích tồn phân xưởng 972m2 Mơi trường làm việc thuận lợi, bụi, nhiệt độ mơi trường trung bình phân xưởng 30oC -Phân xưởng dạng hai mái tơn kẽm, xi măng, tồn phân xưởng có năm cửa vào cánh: cửa chính, bốn cửa phụ -Phân xưởng làm việc ca ngày: +Ca 1: từ 7h đến 14h +Ca 2: từ 14h đến 22h SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Trong phân xưởng có 37 động cơ, phịng kho phịng KCS, ngồi phân xưởng cịn có hệ thống chiếu sáng Phân xưởng lấy điện từ trạm biến áp khu vực với cấp điện áp là: 220/380 (V) II.THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG : 1.Sơ đồ mặt phân xưởng MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG TỈ LỆ 1/2000 SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Bảng phụ tải phân xưởng: SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương II: PHÂN NHĨM CÁC PHỤ TẢI Mục đích việc phân nhóm phụ tải nhằm thuận tiện cho việc tính tốn thiết kế, vận hành, bảo trì, sửa chữa thiết bị điện xưởng đồng thời tiết kiệm chi phí số lượng thiết bị nhiều Phân nhóm phụ tải dựa vào yếu tố sau: + Các phụ tải nhóm nên đặt gần để hạn chế chiều dài đường dây nối từ tủ động lực đến phụ tải nhóm phụ tải + Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc giống để xác định phụ tải tính tốn xác dễ lựa chọn phương thức cấp điện + Công suất tổng thiết bị nhóm khác nên xấp xỉ để hạn chế chủng loại tủ động lực dùng phân xưởng nhà máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, quản lý vận hành + Số thiết bị nhóm khơng nên q nhiều để hạn chế số đầu tủ động lực (12- 16 đầu) + Số nhóm phân khơng nên q nhiều (chỉ nên từ đến nhóm) + Trong tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối khơng nên bố trí thiết bị có cơng suất lớn cuối tuyến Do dựa theo quy định sơ đồ mặt ta định chia số phụ tải có phân xưởng làm nhóm, phân xưởng có tủ phân phối tủ động lực Ngồi ta cịn phải cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng Số lượng, ký hiệu mặt tổng cơng suất nhóm thiết bị ghi bảng sau: SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Rp = 5(2 ∗ 60 − 5) + 16.5(2 ∗ 60 + 16.5) = 53.17 m Vậy ta thấy với bán kính tồn phân xưởng nằm phạm vi bảo vệ kim chống sét II TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT Ta dùng cọc đồng lõi thép đường kính d=16mm, L=3m Hệ thống cọc nối đất gồm cọc chôn sâu 0.5m, cách a= 6m, nối đất tập trung Với điện trở suất ρ = 100 Ω.m đất đen, Tra bảng 3.4, chương Giáo trình An tồn điện thầy Quyền Huy Ánh ρtt = 100 ∗ 1.2 = 120 Ω m(1.2 hệ số mùa) Điện trở nối đất cọc là: ρ 4� 2ℎ+� 120 4∗3 2∗0.5+3 R = 2�� [ln(1.36∗�)]*4ℎ+� = 2�∗3 [ln(1.36∗16)]*4∗0.5+3 = 32.14Ω Ta có số cọc dùng 3, cọc cách a=6m, a/L=6/3=2 Suy ɳc= 0.86 Tra bảng 3.8, chương Giáo trình An tồn điện thầy Quyền Huy Ánh Điện trở hệ thống cọc nối đất tập trung 32∗14 Rc = 3∗0.86 = 12.45Ω Điện trở xung hệ thống cọc ac=0.75 dòng xung đỉnh 14.7 kA, Tra bảng 7.4, chương Giáo trình An tồn điện thầy Quyền Huy Ánh Rcx= ac∗ Rc= 0.75 *12.45 = 9.33 Ω SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 132 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Ta sử dụng dây đồng trần tiết diện 50mm2, đường kính d1=9mm, hãng CADIVI để nối cọc tiếp địa, nối tập trung nên tổng chiều dai dây đồng LT=(3-1)*a=2*6=18m, chôn sâu 0.5m ρ rt= ��� [ln( 4�� ℎ�1 )-1] = 120 18� [ln( Với số cọc 3, a/L=6/3=2 4∗18 )-1] = 12.86Ω 0,.5∗9 Suy ɳth= 0.92 Rth = 12.86 0.92 = 13.98 Ω Điện trở xung hệ thống nối dây đồng trần at=1.05 Rthx=13.98*1.05=14.67 Ω Điện trở nối đât xung toàn hệ thống 14.67∗9.33 RHT = 14.67+9.33 = 5.7 Ω < 10 Ω (thỏa) III TÍNH TỐN NỐI ĐẤT AN TỒN Các hệ thống nối đất  Hệ thống nối đất TT Trong hệ thống TT, phận cần nối đất (vỏ kim loại thiết bị) vật dẫn tự nhiên nối chung tới cực nối đất riêng biệt lưới thông qua dây PE Dây PE dây trung tính tách biệt với SVTH: Ngơ Minh Hải MSSV: 19142302 133 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Vì vậy, cần phải sử dụng thiết bị bảo vệ vận hành cố hai điểm hay lắp đặt thiết bị kiểm soát cách điện Thiết bị theo dõi cố thứ nhằm giúp định vị loại trừ • Hệ thống đối đất TN SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 134 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Hệ thống TN chia làm loại: TN-S (dây trung tính dây bảo vệ riêng biệt), TN-C (dây trung tính dây bảo vệ gộp chung gọi dây PEN) Ở hệ thống TN-S: dòng cố điện áp tiếp xúc lớn nên cần trang bị thiết bị bảo vệ tự động ngắt nguồn có cố hỏng cách điện, dây PE tách biệt với dây trung tính khơng nối đất lặp lại Ở hệ thống TN-C: Sử dụng nhiều điểm nối đất lặp lại để đảm bảo dây PEN tiếp đất trường hợp SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 135 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Trong điều kiện làm việc bình thường, vỏ thiết bị, đất trung tính có điện thế, tải không đối xứng dây PEN xuất dòng điện Thiết kế hệ thống nối đất cho phân xưởng Ta sử dụng hệ thống nối đất IT cho phân xưởng Ta dùng cọc đồng lõi thép đường kính d=16mm, L=3m Hệ thống 14 cọc nối đất mạch vịng gồm cọc chơn sâu 0.5m, cách a= 6m, nối đất mạch vịng, có sơ đồ sau: SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 136 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Với điện trở suất ρ = 100 Ω.m đất đen ρtt = 100 ∗ 1.2 = 120 Ω.m Điện trở nối đất cọc là: R= ρ 2�� [ln( 4� 2ℎ+� 120 4∗3 2∗0.5+3 )]*4ℎ+� = 2�∗3 [ln(1.36∗16)]*4∗0.5+3 = 32.14Ω 1.36∗� Ta có số cọc dùng 24, cọc cách a=6m, a/L=6/3=2 Suy ɳc= 0.64 Điện trở hệ thống 24 cọc nối đất mạch vòng Rc = 32.14 24∗0.64 = 1.34 Ω Dây đồng trần tiết diện 50mm2, đường kính d1=9mm, nối tập trung nên tổng chiều dài dây đồng LT=24*a=24*6=144m, chôn sau 0.5m rt= ρ ��� [ln( 4�� ℎ�1 )-1] = 120 [ln( 18� Với số cọc 24, a/L=6/3=2 Suy 4∗44 )-1] = 2.13Ω 0,.5∗9 Rtℎ = 0.32 Điện trở nối đất dây đồng trần là: SVTH: Ngô Minh Hải MSSV: 19142302 137 ĐAMH:Cung cấp điện_đề tài 13 GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Điện trở nối đất dây đồng trần là: Rth = 2.13 0.32 = 6.65Ω Điện trở nối đât xung toàn hệ thống: 6.65∗1.55 RHT = 6.65+1.55 = 1.26