Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho toà nhà c1 đại học hàng hải VN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Mã HP 13352 Học kỳ 2 – Năm học 2021 2022 Đề tài Thiết kế hệ thống cung.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Mã HP: 13352 Học kỳ: – Năm học: 2021 - 2022 Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà C1 – Trường ĐHHHVN SINH VIÊN NGUYỄN VĂN TUẤN NGUYỄN HUY CÔNG MSV LỚP NHIỆM VỤ 86688 88866 ĐTĐĐH ĐTĐĐH Nhóm trưởng Thành viên Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chun ngành Điện tự động cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Bộ môn: Khoa: ThS Điện tự động cơng nghiệp Điện – Điện tử HẢI PHỊNG - 05/2021 LỜI NÓI ĐẦU Cung cấp điện nghành quan trọng xã hội loài người, chình phát triển khoa học kĩ thuật nước ta đường cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Vì thế, việc thiết kế cung cấp điện vấn đề quan trọng khơng thể thiếu nghành điện nói chung sinh viên học tập, nghiên cứu lĩnh vực điện nói riêng Trong năm gần đây, nước ta đạt thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội, số lượng nhà máy công nghiệp, hoạt động thương mại dịch vụ gia tăng nhanh chóng Điều dẫn đến sản lượng điện sản xuất tiêu dùng nước ta tăng lên đáng kể dự báo tiếp tục tăng nhanh năm tới Do mà cần đội ngũ người am hiểu điện để làm công tác thiết kế vận hành, cải tạo, sửa chữa lưới điện, khâu thiết kế cung cấp điện quan trọng Nhằm củng cố kiến thức học việc thiết kế cụ thể, nhóm em giao đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà C1 – trường Đại học Hàng hải Việt Nam” Do kiến thức hạn hẹp nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế, nhóm em mong có góp ý từ để hồn thiện đề tài Nhóm em xin chân thành cảm ơn giáo ThS giúp đỡ nhóm em nhiều q chình tìm hiểu, thiết kế hồn thiện đồ án Hải Phòng, ngày 09 tháng 05 năm 2021 Nhóm sinh viên thực MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .7 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀ NHÀ C1 1.1 1.2 Thơng tin tồ nhà C1 hệ thống trạm biến áp 1.1.1 Thơng tin tồ nhà C1 .8 1.1.2 Hệ thống trạm biến áp Xác định phụ tải tính tốn tồ nhà C1 .9 1.2.1 Nhóm tải ưu tiên loại .9 1.2.2 Nhóm tải thường 10 1.2.3 Tổng phụ tải nhà 19 CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO TOÀ NHÀ C1 20 2.1 2.2 Sơ đồ nguyên lý phương án cấp điện cho nhà C1 .20 2.1.1 Phân chia pha cho tải 20 2.1.2 Thuyết minh nguyên lý sơ đồ vẽ .20 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây dẫn 25 2.2.1 C1 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây từ TBA đến tủ tổng nhà 25 2.2.2 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây tải ưu tiên .26 2.2.3 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây từ TĐT đến TĐ tầng 30 2.2.4 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây từ tủ điện tầng đến tủ điện phòng 31 2.2.5 thiết bị 2.3 Lựa chọn kiểm tra tiết diện dây từ tủ phịng đến 35 Tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện đường dây .47 2.3.1 Tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện đường dây từ TBA đến TĐT 47 2.3.2 Tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện đường dây từ TĐT đến TĐ tầng 47 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 54 3.1 3.2 Lựa chọn kiểm tra thiết bị tủ điện tổng 54 3.1.1 TBA đến tủ tổng .54 3.1.2 Tủ tổng tới tầng 54 3.1.3 Tủ tầng tới tủ phòng 55 3.1.4 Tủ phòng tới thiết bị 55 3.1.5 Tủ tổng đến thang máy .56 3.1.6 Tủ tổng tới bơm chữa cháy 56 3.1.7 Biến dòng đo lường 57 Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện tủ ATS 57 3.2.1 Nâng cao hệ số cos� .58 3.2.2 Phương pháp nâng cao hệ số cos� 58 3.2.3 Vị trí đặt tụ bù 58 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giảng đường C1 – ĐHHHVN .7 Hình 1.2 Máy biến áp nhà C1 .8 DANH MỤC BẢNG VẼ Bảng 3.1 Bảng tổng kết tiết diện dây 59 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu chữ viết tắt TBA TĐT TĐ ATS Chữ viết đầy đủ Trạm biến áp Tủ điện tổng Tủ điện Automatic Transfer Switches (bộ chuyển nguồn tự động) CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀ NHÀ C1 1.1 Thơng tin tồ nhà C1 hệ thống trạm biến áp 1.1.1 Thơng tin tồ nhà C1 Khu giảng đường C1 khánh thành đưa vào sử dụng từ ngày 14/09/2013 Khu giảng đường C1 có tổng diện tích sử dụng 13,200m2, gồm tầng, có tổng giá trị đầu tư 80 tỷ đồng, khởi công xây dựng từ ngày 15/07/2011 Công ty Xây dựng Bạch Đằng làm chủ thầu Sau hoàn thiện, tầng khu giảng đường sử dụng làm khu căng tin, photocopy; từ tầng đến tầng thiết kế với 52 phòng học đại, phòng từ 30-180 chỗ ngồi, đáp ứng nhu cầu làm việc cho khoảng 3500 sinh viên Hình 1.1 Giảng đường C1 – ĐHHHVN 1.1.2 Hệ thống trạm biến áp Hình 1.2 Máy biến áp nhà C1 Tồ nhà cung cấp điện từ lưới điện trạm biến áp số 2, điện áp hạ áp từ 22kV xuống 0,4kV công suất máy biến áp 560kVA, máy biến áp cơng ty Điện lực Hải Phịng – Điện lực Lê Chân cung cấp 1.2 Xác định phụ tải tính tốn tồ nhà C1 1.2.1 Nhóm tải ưu tiên loại Công suất thiết bị: Công suất tính tốn: Chọn = 44.0,3 + (0,189 + 5).0,1 = (kW) Còn thiết bị báo cháy còi báo cháy có hệ thống tích điện riêng 1.2.2 Nhóm tải thường a) Nhóm tải thường tầng  Hành lang: - Phụ tải chiếu sáng: Diện tích hành lang: 256 ( với  Phòng 901 908: - Phụ tải chiếu sáng: Diện tích phịng: 53 (m2) với → Tổng phụ tải chiếu sáng phòng 901 908: = 1,59(kW) - Phụ tải thiết bị lại (chọn ksd = 0,5 cos = 0.8): Tổng số thiết bị phòng là: n = + + + = (thiết bị) Có  n1 = (thiết bị) → = = Tổng công suất định mức thiết bị: Tổng công suất định mức thiết bị ( : → Tra bảng → 0,29 → 0,29 = (thiết bị) Tra bảng → 0,6 Phụ tải tính tốn phòng: 10 Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 23,21 2500 = 58025 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,02% mm) Tổn thất tủ tầng 13m TĐT 22,13 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,13 0,013) = 0,02 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,02 1225,31 = 24,51 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 22,13 2500 = 55325 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,04% nn) Tổn thất tủ tầng 17m TĐT 23,21 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,13 0,017) = 0,02 (kW) - Tổn thất điện 48 Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,02 1225,31 = 24,51 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 23,21 2500 = 58025 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,04% oo) Tổn thất tủ tầng 21m TĐT 22,13 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,17 0,021) = 0,04 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,04 1225,31 = 49,01 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 22,13 2500 = 55325 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,09% pp) Tổn thất tủ tầng 25m TĐT 22,18 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,17 0,025) = 0,04 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,04 1225,31 = 49,01 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 22,18 2500 = 55450 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,09% qq) Tổn thất tủ tầng 29m TĐT 21,76 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,17 0,029) = 0,05 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,05 1225,31 = 61,27 (kWh) 50 Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 21,76 2500 = 54400 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,11% rr)Tổn thất tủ tầng 33m TĐT 22,18 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,29 0,033) = 0,1 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,1 1225,31 = 122,53 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 22,18 2500 = 55450 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,22% ss) Tổn thất tủ tầng 37m TĐT 21,09 + j0 (KVA) - Tổn thất công suất: ∆P = (r0.l) = (0,29 0,037) = 0,1 (kW) - Tổn thất điện Vì phụ tải dân dụng nên ta chọn Tmax = 2500 (h) → τ = (0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = (0,124 + 2500 10-4)2 8760 = 1225,31 (h) Ta có tổn thất điện năm: ∆A = ∆P τ = 0,1 1225,31 = 122,53 (kWh) Đánh giá mức độ tổn thất: A = Ptt Tmax = 21,09 2500 = 52725 (kWh) → ∆A% = 100% = 100% = 0,23% 52 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 3.1 Lựa chọn kiểm tra thiết bị tủ điện tổng 3.1.1 TBA đến tủ tổng  Ta có:  Udm = 400V  Idm = = = 423 (A)  Máy biến áp có thơng số: = 6350(W); Udm = 400V; Sdm = 560KVA; = 4% → = 1000 = 1000 = 3,24.10-3(Ω) = 10 = 10 = (Ω) Tổng trở đến điểm nguồn ngắn mạch: Z= = = 0,036 (Ω) = = = 6415(A) = 1,3 = 11793,83 (A) → Chọn MCCB 3P 500A 45kA (dòng METASOL) 3.1.2 Tủ tổng tới tầng Do pha chia nên ta tính cho tầng pha từ suy tầng cịn lại Ta có tủ tổng tới tầng 1, 2, 3, 4:  Udm = 220V  Idm = = = 348 (A) → Chọn MCCB 2P LS ABN402 (400A; 50kA) → Tủ tổng tới tầng 5, 6, tủ tống tới tầng sử dụng MCCB tương tự 3.1.3 Tủ tầng tới tủ phòng Do phịng tương đồng nên ta tính cho phịng từ suy phịng cịn lại Ta có: Phòng 904 (3,3 + j0) KVA  Udm = 220V  Idm = = = 15 (A) → Chọn MCB 1P 30A 10KA 220VAC 3.1.4 Tủ phòng tới thiết bị Do phịng có số thiết bị cơng suất lớn có dịng Ikđ cao nên ta chia thành loại MCB để đáp ứng yêu cầu đóng cắt gặp cố khởi động: Tải điều hòa: o Udm = 220V o Idm = = = 9,09 (A) Do điều hịa có dịng khởi động nên ta cần chọn: (2,5-3) = 9,09 2,5 = 22,7(A) → Chọn MCB 1P 30A 10KA 220VA Chiếu sáng: o Udm = 220V o Idm = = = 1,9 (A) → Chọn MCB 1P 5A 10KA 220VAC Quạt: o Udm = 220V o Idm = = = 3,1 (A) → Chọn MCB 1P 5A 10KA 220VAC Máy Chiếu: o Udm = 220V o Idm = = = 0,9 (A) → Chọn MCB 1P 5A 10KA 220VAC 54 3.1.5 Tủ tổng đến thang máy Tủ tổng đến tủ thang máy: - Udm = 380V - Idm = = = 89,134 (A) - Do thang máy có dịng khởi động lớn nên ta cần chọn: (4-5) = 89,134 = 356,54 (A) → Chọn MCCB – EasyPact EZC, EZC400H3400N, 400A, 50kA, 3P Tủ thang máy đến thang máy:  Udm = 380V  Idm = = = 22,28 (A)  Do thang máy có dịng khởi động lớn nên ta cần chọn: (4-5) = 22,28 = 89,14 (A) → SCHNEIDER - MCB Breaker, Acti9 C120N, 3P, 100A,15KA 3.1.6 Tủ tổng tới bơm chữa cháy  Udm = 380V  Idm = = =7,6 (A)  Do thang máy có dịng khởi động lớn nên ta cần chọn: (4-5) = 7,6 = 30,38 (A) → Chọn MCB Schneider 3P 50A 10KA Do Bơm chữa cháy bơm sinh hoạt tương đương nên ta sử dụng loại MCB 3.1.7 Biến dòng đo lường - Trước tiên ta chọn đồng hồ đo dòng điện: Mebay Digital Frequency Hour Ampere Meter GV58VS Với thông số: Power Supply: DC8~36V Continuous Power Consumption: MAX1.5W AC Voltage Input: phase wire 100-500VAC (ph-N),10-75Hz AC Current Input: Secondary input of current transformer MAX 5A Vì dòng đầu vào tối đa đồng hồ 5A mà dịng định mức tồn nhà 423A → Ta chọn biến dòng đo lường sau: Biến dòng EMIC 500/5A CT0.6 3.2 Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện tủ ATS - Ta có: = 423 (A) = 400(V) Với thơng số tồ nhà ta chọn chuyển đổi ATS 500A3P KOREA – Tiêu chuẩn IEC 60947-6-1 với thông số sau: - Cơ cấu chuyển mạch: Motorise Switch Dòng chuyển nguồn định mức: 800A Chuyển nguồn áp định mức: 400V Tần số: 50Hz Dòng cắt: 35kA Tiêu chuẩn thiết bị: IEC 60947-6-1 Relay chuyển nguồn áp, cầu chì bảo vệ Hệ thống đèn báo, công tắc chức chuyển mạch vị trí - Đèn báo trạng thái: nguồn chuyển nguồn lưới, nguồn máy phát, nguồn lưới cấp tải, nguồn máy phát cấp tải 3.2.1 Nâng cao hệ số cos� Vì cosφ trung bình tồ nhà 0,78 < 0,8 nên ta bắt buộc phải nâng cao hệ số cosφ Mục tiêu đặt nâng hệ số cosφ 0,9 3.2.2 Phương pháp nâng cao hệ số cos� Ta sử dụng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ, thiết bị sử dụng tụ bù Ta có cấp tụ bù, cấp bù từ 0,78 lên 0,85, cấp bù từ 0,85 lên 0,9 - Tính tốn bù cơng suất phản kháng tụ điện: + Bù cấp 1: tanφ1 = 0,8; tanφ2 = 0,62 Qbù = P (tanφ1 – tanφ2) α = 228,75 (0,8 – 0,62) = 41,18(kVAr) + Bù cấp 2: 56 tanφ1 = 0,62; tanφ2 = 0,48 Qbù = P (tanφ1 – tanφ2) α = 228,75 (0,62 – 0,48) = 32,02(kVAr) 3.2.3 Vị trí đặt tụ bù - Ta đặt tụ bù phía hạ áp trạm biến áp bên tủ tổng - Bộ tụ để bù cosφ từ 0,78 lên 0,85 ta chọn tụ có công suất 50kVAr - Bộ tụ để bù cosφ từ 0,85 lên 0,9 ta chọn tụ có cơng suất 50kVAr Bảng 1.1 Bảng tổng kết tiết diện dây Từ Trạm Biến Áp Tủ tổng Tủ Thang Máy Tủ Tổng Tủ Tổng Tủ Công Cộng Tủ Công Cộng Tủ Điện Tổng Tủ Điện Tổng Tủ Điện Tổng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Tầng Tủ Phòng Tủ Phòng Tủ Phòng Tủ Phòng Tủ Phòng Tủ Phòng Tủ Phòng Tới Tủ Tổng Tủ Thang Máy Từng Thang Máy Bơm Chữa Cháy Tủ Công Cộng Bơm Sinh Hoạt Thiết Bị Công Cộng Tủ Tầng 1, 2, 3, Tủ Tầng 5, 6, Tủ Tầng 8,9 Các Phòng Các Phòng Các Phòng Các Phòng Các Phòng Các Phòng Các Phòng Các Phòng Đèn Từng Điều Hòa Quạt Máy Chiếu Ổ Điện Ti Vi Loa Tiết diện (dây đồng) 4x150mm2 4x50 mm2 4x50 mm2 4x6 mm2 4x16 mm2 4x6 mm2 2x2,5 mm2 2x150 mm2 2x120 mm2 2x70 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x25 mm2 2x6 mm2 2x1 mm2 2x2,5 mm2 2x1 mm2 2x1 mm2 2x1 mm2 2x1 mm2 2x1 mm2 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đồ án với với giúp đỡ cô giáo, thạc sĩ Vũ Thị Thu, đến đề tài nhóm em hồn thành Trong đề tài này, nhóm em nghiên cứu, tính tốn tìm hiểu vấn đề sau: - Xác định phụ tải điện nhà C1 - Xây dựng sơ đồ nối dây tính tốn tiết diện dây dẫn - Tính tốn tổn thất điện mạng điện Tuy nhiên tính tốn lý thuyết, thực tế cịn nhiều bất cập xảy ra, cần có nghiên cứu tính tốn sâu để bảo đảm độ tin cậy an tồn điện cho tồ nhà C1 Nhóm em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới giáo ThS Vũ Thị Thu giúp đỡ tận tình nhóm em thực đề tài Tuy nhiên hạn chế kiến thức, kinh nghiệm thực tế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót, nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp bạn lớp để đồ án hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, Cung cấp điện, Nhà xuất khoa học & kĩ thuật, 2006 ... điện, khâu thiết kế cung cấp điện quan trọng Nhằm củng cố kiến thức học việc thiết kế cụ thể, nhóm em giao đề tài ? ?Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà C1 – trường Đại học Hàng hải Việt Nam”... Vậy cần phải có bù Cos cho hệ thống * tanφ = 183,52 (kVAr) = 293,2 (KVA) CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO TOÀ NHÀ C1 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án cấp điện cho tồ nhà C1 Tịa nhà C1 cấp điện từ TBA... PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀ NHÀ C1 1.1 1.2 Thơng tin tồ nhà C1 hệ thống trạm biến áp 1.1.1 Thơng tin tồ nhà C1 .8 1.1.2 Hệ thống trạm biến áp Xác định phụ tải tính tốn tồ nhà C1