(TIỂU LUẬN) bài tập dài hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO các tòa NHÀ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN -*** BÀI TẬP DÀI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC TÒA NHÀ Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng Nhóm : 01 Giảng viên hướng dẫn : TS Hồng Anh Hà Nội: 2/12/2019 Nợi dung A PHẦN LÝ THUYẾT Chương 1: Tính tốn phụ tải điện .3 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các đại lượng thông số thường gặp 1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Chương 2: Lựa chọn máy biến áp phương án cung cấp điện 12 2.1 Lựa chọn máy biến áp 12 2.2 Lựa chọn máy phát dự phòng 12 2.3 Cải thiện hệ số công suất 13 Chương 3: Chọn dây dẫn tính tốn sụt áp 14 3.1 Tổng quan 14 3.2 Các phương pháp xác định tiết diện dây dẫn 14 3.3 Tính tốn sụt áp 17 Chương 4: Tính tốn ngắn mạch máy cắt, cơng tắc 19 4.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp 19 4.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp 20 4.3 Lựa chọn thiết bị bảo vệ 21 B PHẦN TÍNH TỐN 23 Tính tốn phụ tải 23 Tính tốn chọn máy biến áp 25 Chọn dây dẫn tính tốn sụt áp 25 Tính tốn ngắn mạch 27 A Phần lý thuyết Chương 1: Tính tốn phụ tải điện 1.1 Đặt vấn đề Khi thiết kế cung cấp điện cho mộộ̣t công trình nhiệm vụ xác định phụ tải điện cơng trình Tùy theo quy mơ cơng trình mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển cơng trình tương lai năm 10 năm, lâu Như xác định phụ tải điện giải toán dự báo phụ tải dài hạn ngắn hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn tức xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào vận hành Phụ tải thường gọi phụ tải tính tốn Người thiết kế cần biết phụ tải để chọn thiết bị như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ… Để tính tổn thất điện áp, cơng suất, để chọn thiết bị bù Như phụ tải tính tốn mợộ̣t số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Nói phụ tải tính tốn mợộ̣t phụ tải giả thiết lâu dài, khơng đổi suốt q trình làm việc, gây mộộ̣t hiệu ứng phát nhiệt vật dẫn điện hệ thống với công suất thực tế gây suốt trình làm việc Phụ tải điện phụ thuộộ̣c vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng máy, chế độộ̣ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ sản xuất, trình đợộ̣ vận hành cơng nhân … Vì để xác định xác phụ tải tính tốn mợộ̣t nhiệm vụ khó khan quan trọng Bởi phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, dẫn tới cháy nổ, nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế gây lãng phí Do tính chất quan trọng nên từ trước đến có nhiều cơng trình nghiên cứu nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Hiên có mợộ̣t số phương pháp tính tốn hay sử dụng sau: - Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu; - Phương pháp tính theo suất trung bình; - Phương pháp tính theo suất phụ tải mợộ̣t đơn vị diện tích; - Tính theo suất tiêu hao điện cho mộộ̣t đơn vị sản phẩm; - Phương pháp tính theo hệ số đồng thời cơng suất thiết bị 1.2 Các đại lượng thông số thường gặp 1.2.1 Công suất định mức Công suât đinh mưc (Pđm) công suất điện đầu vào thiết bị dùng điện ứng với điện áp đặt vào thiết bị điện áp định mức Công suât đăt đươc tinh sau: Trong đo: Pđ: công suât đăt cua động điên, kW; Pđm: công suât đinh mưc cua động điên, kW; η: hiêu suât đinh mưc cua động điên.(Thông thương η = 0,8 – 0,95 nên đê đơn gian thiết kê coi Pđ = Pđm) 1.1.2 Phụ tải trung bình Phu tai trung binh (Ptb) la một đăc trưng tĩnh cua phu tai một khoang thơi gian nao đo Tông phu tai trung binh cua cac thiêt bi cho ta cư đê đanh gia giơi han cua phu tai tinh toan ; ; Trong đo: ΔP, ΔQ : điên tiêu thu khoang thơi gian khao sat, kW, kVAr; t : thơi gian khao sat Phu tai trung binh cua nhom thiêt bi đươc tinh theo công thưc sau: Phu tai trung binh thương đươc xac đinh vơi thơi gian khao sat la ca lam viêc, một thang hoăc một năm Phu tai trung binh la một sô liêu quan đê xac đinh phu tai tinh toan 1.2.3 Phụ tải cực đại Phu tai cưc đai (Pmax): la phu tai trung binh lơn nhât tinh khoang thơi gian tương đôi ngăn (5, 10 hoăc 30 phut) ưng vơi ca lam viêc co phu tai lơn nhât Đôi ta dung phu tai cưc đai đươc xac đinh đê lam phu tai tinh toan Ngươi ta dung phu tai cưc đai đê tinh tôn thât công suât lơn nhât, đê chon cac thiêt bi điên, chon dây dân va dây cap theo điêu kiên mât độ dong điên kinh tê… Phu tai đỉnh nhon (Pđn): la phu tai cưc đai xuât hiên khoang - 2s Phu tai đỉnh nhon đươc dung đê kiêm tra dao động điên ap, điêu kiên tư khơi động cua động cơ, kiêm tra điêu kiên lam viêc cua câu chi, tinh dong điên khơi động cua rơ le bao vê… Phu tai đỉnh nhon thương xay động khơi động Chung ta không chỉ quan tâm đên tri sô phu tai đỉnh nhon ma quan tâm đên tân suât xuât hiên cua no Bơi vi sô lân xuât hiên cua phu tai đỉnh nhon cang tăng thi cang anh hương tơi sư lam viêc binh thương cua cac thiêt bi dung điên khac cung một mang điên 1.2.4 Phụ tải tính tốn Phu tai tinh toan la một sô liêu rât ban dung đê thiêt kê cung câp điên Phu tai tinh toan (Ptt): la phu tai gia thiêt lâu dai không đôi, tương đương vơi phu tai thưc tê (biên đôi) vê măt hiêu ưng nhiêt lơn nhât Noi một cach khac phu tai tinh toan cũng lam nong dây dân lên tơi nhiêt độ lơn nhât phu tai thưc tê gây Như vây nêu chon cac thiêt bi điên theo phu tai tinh toan thi co thê đam bao an toan (vê măt phat nong) cho cac thiêt bi đo moi trang thai vân hanh Quan giưa phu tai tinh toan va cac phu tai khac đươc nêu bât dẳng thưc sau: 1.2.5 Hệ số phụ tải -Hê sô phu tai (kpt - goi la sô mang tai) la sô giưa công suât thưc tê vơi công suât đinh mưc Thương ta phai xét sô phu tai một khoang thơi gian nao đo Vi vây: Hê sô phu tai noi lên mưc độ sư dung, mưc độ khai thac thiêt bi điên thơi gian xét - Hê sô cưc đai: Hê sô cưc đai (kmax) la tỷ sô giưa phu tai tinh toan va phu tai trung binh khoang thơi gian xét Hê sô cưc đai thương đươc tinh ưng vơi ca lam viêc co phu tai lơn nhât Hê sô cưc đai phu thuộc vao sô thiêt bi hiêu qua nhp, vao sô sư dung ksd va cac yêu tô khac đăc trưng cho chê độ lam viêc cua cac thiêt bi điên nhom Công thưc đê tinh kmax rât phưc tap, thưc tê ta tinh k max theo đương cong kmax = f(ksd, nhq) hoăc bang tra cac sô tay Hê sô cưc đai k max thương tinh cho phu tai tac dung 1.2.6 Hệ số nhu cầu Hê sô nhu câu (knc) la tỷ sô giưa phu tai tinh toan vơi công suât đinh mưc Cũng sô cưc đai, sô nhu câu thương tinh cho phu tai tac dung Co knc đươc tinh cho phu tai phan khang, sô hiêu it đươc dung Trong thưc tê sô nhu câu thương kinh nghiêm vân hanh ma tông kêt lai 1.2.7 Số thiết bị hiệu Sô thiêt bi hiêu qua (n hq) la sô thiêt bi gia thiêt co cung công suât va chê độ lam viêc, chung đoi hoi phu tai băng phu tai tinh toan cua nhom phu tai thưc tê (gôm cac thiêt bi co chê độ lam viêc va công suât khac nhau) Công thưc tinh nhq sau: Khi sô thiêt bi dung điên nhom n > thi công thưc (2.11) kha phiên phưc, vi vây thưc tê ta thương tim nhq theo bang hoăc đương cong cho trươc Đâu tiên tinh: Trong đo: n: sô thiêt bi nhom; n1: sô thiêt bi co công suât không nho một nưa công suât cua thiêt bi co công suât lơn nhât; P va P1 : tông công suât ưng vơi n va n1 thiêt bi Sô thiêt bi hiêu qua la một sô liêu quan đê xac đinh phu tai tinh toan 1.2.8 Hệ số sử dụng lớn Hê sô sư dung lơn nhât ku la tỉ sô giưa công suât yêu câu lơn nhât P yc vơi công suât điên đinh mưc Pđm cua mỗi thiêt bi tiêu thu điên Hê sô cân đươc ap dung cho tưng phu tai riêng biêt, nhât la cho cac động vi chung it chay tai Hê sô sư dung noi lên mưc độ sư dung, mưc độ khai thac công suât cua thiêt bi điên một chu ky lam viêc Hê số ưs dung la một ốs liệu quan trọngđể inht phu tai tinh toan, thường tra sổ 1.2.9 Hệ số đồng thời Hê sô đông thơi (kđt) đươc dung đê tinh toan công suât cua một nhom thiêt bi điên Trong đó: sơ đơng thơi kđt cua nhom thiêt bi điên la tỉ sô giưa công suât tinh toan PttΣ cua nhom thiêt bi điên vơi tông công suât yêu câu cua tưng thiêt bi điên ΣP yci 1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.3.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu Công thức tính: Mợộ̣t cách gần lấy Pđ = Pđm đó: Trong đó: Pđi, Pđmi công suât đăt va công suât đinh mưc cua thiêt bi thư i (kW); Ptt, Qtt, Stt công suât tac dung, công suât phan khang, công suât biểu kiến tinh toan cua nhom thiêt bi (kW, kVAr, kVA); n sô thiêt bi nhom Nếu hệ số cơng suất cosφ thiết bị nhóm khơng giống phải tính hệ số cơng suất trung bình theo cơng thức trung bình sau : 1.3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích Cơng thức tính: Trong đó: p0 st phu tai 1m2 diên tich (W/m2); A diên tich (m2); Giá trị P0 tra bảng Phương pháp đơn giản thuận tiện kéé́m hiệu thường dùng để thiết kế sơ bộộ̣ công suất tính tốn Bảng 1.1a: Mật đợộ̣ cơng suất hệ số đồng thời theo chức Chức n Sản Than Phòng Ph Kho(k V T Ph 1.3.3 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản suất Cơng thức tính: Trong : - M sơ đơn vi đươc san xuât năm (san lương); - - w0 suât tiêu hao điên cho một đơn vi san phâm (kWh/dvsp); - Tmax thơi gian sư dung công suât lơn nhât (h) Phương pháp thường dùng để tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi quạt gió, bơm nước, máy néé́n khí, thiết bị điện phân phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tính tương đối chỉỉ̉nh xác 1.3.4 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại Kmax công suất trung bình Khi khơng có số liệu cần thiết để áp dụng phương pháp tương đối đơn giản nêu trên, cần nâng cao độộ̣ xác phụ tải tính tốn nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại Cơng thức tính: Trong đó: Pđm cơng st đinh mưc, kW; kmax, ksd sô cưc đai va sô sư dung, tra bang hoăc hinh ve sô tay Phương pháp cho kết tương đối xác xác định số thiết bị hiệu xéé́t tới mộộ̣t loạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng số lượng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn cũũ̃ng khác chế độộ̣ làm việc chúng Hệ số sử dụng Ksd: - Trong điều kiện bình thường, cơng suất tiêu thụ tải thực tế < công suất định mức - Hệ số sử dụng Ksd áp dụng cho phụ tải để điều chỉỉ̉nh công suất sử dụng thực tế Bảng 1.2a: Hệ số sử dụng Ksd 1.3.5 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải hệ số đồng thời Cơng thức tính: n Ptt =KđtH.Pđ = Kđt.∑ Pđmi Trong đó: kđt sơ đơng thơi sử dụng thiết bị, tra sô tay hoăc tiêu chuân, 0.55-0.65 (TCVN 9206-2012) Pđmi công suât đinh mưc cua thiêt bi điện thứ i, kW Pđ công suất đặt hộộ̣ Trong thực tế tất tải hoạt độộ̣ng đồng thời với Hệ số sử dụng ksđược áp dụng cho nhóm phụ tải Giá trị hệ số phụ thuộộ̣c vào thiết kế (lựa chọn) Bảng 1.3a: Hệ số đồng thời Kđt cho nhóm hộộ̣ tiêu thụ mộộ̣t chung cư Bảng 1.4a: Hệ số đồng thời Kđt tủ phân phối Trên 10 Kiểm nghiệm mợộ̣t phần 0.6 Chương 4: Tính tốn ngắn mạch máy cắt, cơng tắc 4.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp Khi tinh toan ngăn mach phia cao ap vi không biêt câu truc cu thê cua thông điên quôc gia nên cho phép tinh gân đung điên khang cua thông điên quôc gia thông qua công suât ngăn mach cua may căt đâu nguôn va coi thông co công suât vô cung lơn Hình 6-1: Sơ đồ nguyên lý Hình 4-1: Sơ đồ thay để tính ngắn mạch Điện kháng tính theo cơng thức sau (5.1) Trong đo: XHT : Điện kháng hệ thống quốc gia U: Điện áp đường dây (KV) SN: Công suất cắt máy cắt (kVA) Điên trơ va điên khang cua đương dây: Rđd = r0.l (Ω) Xđd = x0.l (Ω) Trong đó: r0 , x0 điên trơ va điên khang km dây dân, Ω/km l: chiêu dai đương dây, km Do ngăn mach xa nguôn nên dong điên ngăn mach siêu qua độ điên ngăn mach ôn đinh I∞ nên co thê viêt: băng dong Trong đo: : tông trơ tư thông tơi điêm ngăn mach (Ω); U: điên ap cua đương dây (kV) 4.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp Khi tinh toan ngăn mach phia ap co thê coi may biên ap ap la nguôn (vi đươc nôi vơi thông co công suât vô cung lơn), vi vây điên ap phia ap không thay xay ngăn mach, vây ta co: Điên khang cua thông : (Ω) Trong đo: Uđm: la điên ap đinh mưc cua đương dây (V); SN: la công suât ngăn mach cua thông (kVA) Ở mang ap, tinh toan ngăn mach phai xét đên điên trơ cua tât ca cac phân tư mang may biên ap, dây dân, cuộn dây sơ câp cua may biên điên ap BU, may biên dong điên BI, cuộn dong điên cua aptomat, điên trơ tiêp xuc cua cac tiêp điêm đong căt v.v Điên trơ va điên khang cua cac phân tư mang ap đươc tinh sau: - May biên ap: Trong đo: : tôn thât ngăn mach cua may biên ap, kW, tra đươc ly lich may; : tri sô tương đôi cua điên ap ngăn mach cua may biên ap, tra sô tay; : dung lương đinh mưc cua may biên ap (kVA); : điên ap đinh mưc cua may biên ap (kV), muôn quy đôi điên trơ va điên khang vê phia nao (cao ap/ha ap) thi dung điên ap đinh mưc phia đo - Thanh cái: Trở kháng bỏ qua, cảm kháng lấy giá trị 0,15Ω/km hay 0,15mΩ/m với tần số 50Hz Nếu tần số 60Hz giá trị cảm kháng 0,18Ω/km Khi khoảng cách tăng gấp đơi cảm kháng tăng khoảng 10% - CB: Trong lưới hạ áp, tổng trở CB nằm phía trước vị trí cố cần tính đến Trở kháng CB bỏ qua, cảm kháng mỗũ̃i CB lấy giá trị 0,15mΩ Điện trở dây dẫn: cho dây đồng Hoặc cho dây nhơm R = r.L X = x.L L tính theo km Chú ý: R bỏ qua tiết diện dây lớn 500mm2 Điện kháng dây dẫn Nếu khơng có thơng tin cụ thể lấy x = 0,08 (Ω/km) X bỏ qua tiết diện dây nhỏ 50 mm2 Điên khang va điên trơ cua cac phân tư khac co thê tim thây sô tay Dong điên ngăn mach mang ap đươc tinh sau: ( kA);(5.13) 4.3 Lựa chọn thiết bị bảo vệ - Máy cắt: Chọn máy cắt theo điều kiện Bảng 4.1a: Điều kiện chọn máy cắt STT Đại lượng chọn kiểm tra Điện áp định mức Dòng điện định mức Dòng điện ổn định lực điện đợộ̣ng Dịng điện ổn định nhiệt Công suất cắt định mức - Aptomat: Áptômát thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm hẳỉ̉n cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy an tồn, đóng cắt đồng thời ba pha khả tự đợộ̣ng hóa cao, nên áptơmát có giá đắt ngày sử dụng rộộ̣ng rãi lưới điện hạ áp Áptômát chế tạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V Áptômát chọn theo điều kiện: UđmA ≥ UđmLĐ ≥ IđmA Itt IcđmA≥ IN Trong đó: UđmA, IđmA - Điện áp định mức dòng điện định mức áptômát UđmLĐ - Điện áp định mức lưới điện Itt, IN - Dịng tính tốn lớn dòng điện ngắn mạch dây dẫn IcđmA – Dòng điện ngắn mạch lớn mà áptơmát cắt B PHẦN TÍNH TỐN Tính tốn phụ tải 1.1 Tính tốn phụ tải khơng ưu tiên i Phụ tải chiếu sáng Phòng E room T room CABLE CELLAR DD2STR D2 DD2 Loại đèn chiếu sáng chọn cho khu vực: E room: đèn đôi 36 W nhà, quang thông 3000 lm T room: đèn đơn 36 W, quang thông 3000 lm CABLE CELLAR: đèn đơn 36 W, quang thông 3000 lm DD2-STRL: đèn 36 W ngồi trời, quang thơng 3200 lm D2: đèn 36 W ngồi trời, quang thơng 2200 lm DD2: đèn 36 W ngồi trời, quang thơng 2200 lm ii Phụ tải tính tốn cho phân xưởng Tủ Lộộ̣ Lộộ̣ Lộộ̣ Lộộ̣ Sử dụng ổ cắm đôi chấu 10/16A/220V với cosφ=0.8 Ptt cho ổ cắm: Ptt=U*I* cosφ=16∗220∗0.8=1760 W Dùng ổ cắm đơi nên: Ptt=1760*2=3520 W Tính tốn máy lạnh: Cơng suất máy lạnh = m2 x 600BTU Công suất máy lạnh = V x 200BTU (V diện tích khơng gian lắp điều hịa) Pml=V*200/9000*750=4*93.965*200/9000*750=6.264 kW Tổng cơng suất đặt cho tồn nhà: Lợộ̣ Lợộ̣ Lợộ̣ Lợộ̣ Lợộ̣ Tính tốn chọn máy biến áp 2.1 Tính tốn lựa chọn máy biến áp Với cơng suất tính tốn tịa nhà Ptt = 16.6576 kW hệ số công suất sau bù cosφ =0.9  Công suất biểu kiến MBA 16.6576/0.9=18.5 kVA Do chọn MBA khơ 22/0.4 Kv - 30 Kva Thông số MBA theo tiêu chuẩn TCVN 1984:1994 Cơng suất 30 kVA Dịng điện khơng tải 2% , tổn hao không tải 130W, tổn hao ngắn mạch 600W , điện áp không tải 2% Tần số 50Hz Trọng lượng 3600kg 2.2 Cải thiện hệ số công suất Hệ số cơng suất cơng trình trước bù cosφ=0.8 →tgφ=0.75 Hệ số cơng suất cơng trình sau bù cosφ‘=0.9 → tgφ‘=0.48 Ta có Ptt=16.6576 kW  Q2buΣ =Ptt*(tgφ- tgφ‘)=16.6576*(0.75-0.48)=4.5 KVAr Sử dụng bộộ̣ tụ bù KVAr với cấp độộ̣ng 50 KVA Chọn dây dẫn tính tốn sụt áp 3.1 Chọn dây dẫn a) Dây dẫn từ máy biến áp đến tủ điện Stt =18.5 kVA  I tt= + Chọn dây dẫn: Iz=I lvmax=28.1 A Cáp đặt ấm ngầm âm tường dây bọc PVC đặt riêng mộộ̣t tuyến ống với: Cáp đặt ống cách điện chịu nhiệt : K1 = 0.77 Cáp có dây dẫn cho pha: K2 = 0.8 Nhiệt độộ̣ đất 20 ℃ : K3 = 1.12  K = K1*K2*K3 = 0.6899 Dòng điện làm việc cho phéé́p lâu dài dây dẫn: I cp= I lv K = 0.6899 28.1 =40.73 A Chọn cáp đồng hạ áp, lõi cách điện PVC Lens chế tạo, mỡũ̃i pha có sợi cáp đơn mang dòng 40.73A Tra bảng H1-17 trang H1-28 sách HDTKLĐĐ chọn dây cáp PVC2 có diện tích mm2 có dịng cho phéé́p 41 A + Chọn dây PE: Do Spha