Hướng dẫn làm đồ án cung cấp điện cho một phân xưởng

Hướng dẫn làm đồ án cung cấp điện cho một phân xưởng

HƯỚNG DẪN LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ 1: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SẢN

XUẤT CÔNG NGHIỆP

1.1 Tính toán lựa chọn đèn

Kích thước trên bản vẽ (được xác định theo số hiệu phân xưởng và phương án (tratheo ký tự Alphabe của Họ)):

Vì là xưởng sản xuất nên dự định dùng đèn sợi đốt Chọn độ rọi Eyc=100 lx Căn

cứ vào độ cao trần xưởng H m độ cao mặt công tác là h2=0,8 m độ cao treo đèn cách trần

là h1=0,7 m.Vậy khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là:

h = H - h1 - h2

Hình 1.1: Bố trí đèn theo mặt đứng

Tra bảng, với bóng đèn sợi đốt,bóng vạn năng L/h=1,5÷1,8

Suy ra: L=1,8.h = ? là khoảng cách tối đa giữa 2 bóng đèn

Căn cứ vào kích thước ta chọn khoảng cách giữa các đèn trong cùng một hàng

ngang là L n =? m (đèn gần tường nhất q m), khoảng cách các hàng đèn là L d =? m (đèn gần tường nhất p m) Như vậy tổng cộng có ? hàng đèn, mỗi hàng là ? bóng.

- Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:

2 3

Lấy độ phản xạ của trần và tường lần lượt là :tran=50 % và tuong=30 % kết hợpvới chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: Ksd (ví dụ = 0,59).

Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính toán Z=1,1 xác định được quang thông củamỗi đèn như sau:

(lumen)

.

sd

yc

Z S E k

F 

Chọn loại bóng đèn sợi đốt Halogen công suất là ? W, có F = ? ≥ F yc lumen

(Hình vẽ: Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng )

Ví dụ: Diện tích phân xưởng là 50x20 m2, chiều cao nhà xưởng là H = 5 m >h=5-0,7-0,8= 3,5 m

Chỉ số phòng :     4 , 08

20 50 5 , 3

20 50

b a K

Lấy độ phản xạ của trần và tường lần lượt là :tran=50 % và tuong=30 % kết hợpvới chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: Ksd = 0,59 (đèn sợi đốt chiếusâu_bảng 47.plBT)

Khoảng cách tối đa giữa 2 đèn là L = 1,8.3,5 = 6,3 m Bố trí các đèn cách nhau5m Sẽ được 4 hàng đèn, mỗi hàng 10 đèn > tổng cộng 40 đèn

Kiểm tra độ đồng đều về ánh sáng:

2

5 5 , 2 3

5 2

5 2

d

p L

40.0,59

00.1,1 1,3.1000.1

.

k n

Z S E k F

Chọn loại đèn sợi đốt halogen có Pđ = 300 W, F = 6400 lm

Tổng công suất đèn là Pcs = 40*300 = 12000 W = 12 kW

q

Ln

Ldp

1 k .k k

I

cp 

Trong đó :

k1: hệ số thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt, cáp treo trên trần k1=0,95

k2: hệ số thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của các mạch đặt kề nhau, lấy k2 = 1

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện Do t o<30o nên

k3 =1

Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC, tiết diện mm2 có: Icp= A, do CADIVI chế tạo

 Chọn dây dẫn từ áp tô mát nhánh tới các nhóm đèn.

Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích

+ Ví dụ nhánh cấp cho nhóm 8 bóng công suất 300 W:

Công suất tổng :P=8.300=2400 W=2,4 kW

10 , 9 A

22 , 0

4 , 2

max k k k

I

1 7 , 0 95 , 0

9 , 10

+ Tính toán tương tự cho các nhóm khác

Bảng 1.1: Thông số dây dẫn mạch chiếu sáng

Vị trí định mức Tiết diện Chiều dày cách điện

Chiều dày

vỏ bọc PLC

Đường kính tổng thể

Phụ tải dòng điện

Điện trở dây dẫn

ở 20 o C

Điện áp thử

Cáp tổng cs

Dây nhánh

Hình vẽ ví dụ: sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng

Hình vẽ ví dụ: sơ đồ đi dây mạng chiếu sáng phân xưởng

4 , 2

lv

I , ta chọn áp tô mát Icp= 20 A, 2 cực, do LG chế tạo + Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm= 20 A cùng loại

Bảng 1.2: Thông số Át-tô-mát được lựa chọn

Vị trí Loại Kiểu U dm (V) Số cực I dm (A)

 Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tô mát

Điều kiện kiểm tra:

3 2

1 5 , 1

25 , 1

k k k

40 25 , 1

5 , 1

25 , 1 A 47

3 2 1

20 25 , 1

5 , 1

25 , 1 A 25

3 2 1

I

cp

Thỏa mãn điều kiện

+ Không cần kiểm tra độ sụt áp của của đường dây vì đường dây ngắn, các

dây đều được chọn vượt cấp

CHƯƠNG 2 Tính toán phụ tải điện

2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của toànphân xưởng

Ví dụ:

Pcs = kđt N Pđ = 1.(64.300 + 3.40) = 19,32 kWTrong đó:

kđt : hệ số đồng thời của nhóm phụ tải chiếu sáng

N : số bóng đèn cần thiết

Pđ : công suất của mỗi đèn được lựa chọn

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó, ta có côngsuất toàn phần của nhóm chiếu sáng là:

Scs = 19 , 32 kVA

1

32 , 19

cs

P

Qcs = 0 kVAr

2.2 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

m h

V n

Q 3 /

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m3) V a.b.h

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)

h (m)– chiều cao của phân xưởng;

Từ Q sẽ chọn được loại quạt và số lượng tương ứng (tham khảo bảng)

áp(V)

Tần số(Hz) Lượnggió

(m3/h)

Côngsuất(W)

Sải cánh(mm) Ápsuất

(Pa)

Tốc độ(rpm)

Độ ồn(dB)

Bảng : Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp

qh nc

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

 Quá trình tính toán cho từng nhóm (j = 1 N)

n i i

P k P









- Số lượng hiệu dụng: nhd =

2 1 2 1

n i i n i i

n

k 

 1

- Tổng công suất phụ tải động lực: 







n i i j nc

P c P

Ghi chú: Tính toán cụ thể cho nhóm 1 Các nhóm khác được tính toán tương tự như nhóm 1, lập bảng trình bày kết quả Trong trường hợp số thiết bị trong phân xưởng

là ít và tập trung, có thể coi đó là một nhóm, được cấp điện từ một tủ động lực tổng Lúc

đó chỉ cần tính toán một lần là ra phụ tải tính toán cho thiết bị động lực.

- Tổng công suất phụ tải động lực: 

P

P cos 

- Công suất toàn phần: Sttđl =

đl tb

đl tt

P

.

cos

- Công suất phản kháng: 2

2

.đl tt đl tt đl

2.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

tblm tlm

tbcs cs

đl tb đl

tt i

i i

P P P

P P

P P

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:

ttpx ttpx P

tbpx

ttpx ttpx

P S

Hoặc có thể xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số gia bằng cách ghépnhóm từng cặp phụ tải

CHƯƠNG 3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

3.1 Lựa chọn công suất và số lượng máy biến áp

3.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Gần tâm phụ tải, thuận tiệncho hướng nguồn tới, cho việc lắp đặt các tuyến dây, vận hành, sửa chữa máy biến áp, antoàn và kinh tế Do các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể

bố trí máy biến áp trong nhà Vì vậy ta đặt máy phía ngoài nhà xưởng, khoảng cách từ

trạm tới phân xưởng là L m [trong bảng số liệu].

3.1.2 Phương án trạm biến áp

Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thểnhư sau:

1) Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song

Hệ số điền kín của phụ tải:

8760 max max

T P

1

1

ttpx đmB

px tt đmB

S S

S S

Tính được hàm chi phí qui dẫn của phương án:

th B

B B

t P S

S P A

đmB

ttpx N

Và máy phát điện thỏa mãn S đmMF  0 , 85 S tt.px

Như vậy, thiệt hại do mất điện khi sự cố:

th f ttpx

S P A

đmB

ttpx N

2

2 2

3) Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

px tt đmB S

Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA:

th f ttpx

S P A

đmB

ttpx N

2

3 3

So sánh ba phương án để lựa chọn phương án có Zmin.

3.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

3.2.1 Sơ bộ chọn phương án

Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâmphụ tải của nhóm thiết bị (gần nhất có thể) Các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ cấp chomạch thông thoáng làm mát được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc tường trongphân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng Từ đây ta vạch ra các phương án:

Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấpđiện bằng một mạch riêng

Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các cácmạch riêng Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần

3.2.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu

7

10 9 12 8

4

18 23 24 25

34 32

15 16 17 21

22 19

14 20

20

35

39 36 40 31

63 65

55 62

61 60

41 52

50

42

45 43 44 46 47 49

43 48

ng ng tô

29 28

33

6

36 37

LM TPP

Hình vẽ ví dụ: Sơ đồ đi dây phương án 1

1) Phương án 1:

 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L m, tới tủ hạ thế tổng (THT)

A, kVA, kV

3

max

đm

ttpx lv

ttpx

U

x Q r P

U (LN-0 là chiều dài từ trạm tới THT)

Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm máttheo điều kiện phát nóng của dây dẫn

Ghi chú: Không cần tính hàm chi phí qui dẫn cho đoạn cáp này, vì giống nhau giữa hai phương án nên có thể bỏ qua khi so sánh.

 Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)

Itt.đl1 = A, kVA, kV

3

1

đm

đl tt

U S

3 2 1

\ 1 k k k

k2: hệ số thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của các mạch đặt kề nhau [tra bảng]

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện

Chọn được dây dẫn cụ thể, (ví dụ 4x25mm2 có r0 , x0 (Ω/km)

Xác định hao tổn điện áp thực tế:

1 1 1

1

U

x Q r P

đm

o đl tt o

đl

(L0-1 là chiều dài từ THT đến TĐL1)Tổn thất điện năng: A0-1 = 2 1 0 1.

2 1



L r U

S

o đm

đl tt

Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm: C0-1 = A0-1 c [đ]

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc =

1)1(

)1.(

Hệ số khấu hao của đường dây kkh( tra bảng )

Do đó hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :

p = atc + kkh

Tra bảng 3.2, ta có a = 156,14.106 đ/km , b = 8,19.106 đ/km

Vốn đẩu tư cho đoạn dây:

V0-1 = (a + b.F0-1).L0-1 [đ]

Chi phí quy đổi: Z0-1 = p.V0-1 + C0-1 [đ]

 Các mạch khác được tính toán tương tự, kết quả thể hiện trong bảng

mm 2 Dài, m Thông số,

6 đ P,

kW Q,kVAr S,kVA I, A Ftính Fchọn L R0, X0 ΔUU ΔUA V C ZN-0

0-1

Từ kết quả của bảng ta có chi phí qui dẫn tổng của phương án ZPA1

 Hao tổn điện ỏp cực đại

Chỳ ý: nếu tủ động lực 2 nối liờn thụng qua tủ động lực 1 về THT thỡ cụng suấttrờn đoạn lưới THT → TĐL1 là S. 01 S.tt.đl1S. tt.đl2

63 65

55 62

61 60

41 52

50

42

45 43 44 46 47 49

43 48

Phòng sinh hoạt

Bộ phận đúc đồng

Phòng sinh hoạt

33

6

36 37

LM TPP

Hỡnh vẽ vớ dụ: sơ đồ đi dõy phương ỏn 2Kết quả tớnh toỏn cũng trỡnh bày như phương ỏn 1, tớnh được ΔUUmax2 và ZPA2

So sỏnh, hai phương ỏn phải tương đương về kỹ thuật (tổn thất điện ỏp cho phộp)rồi mới so sỏnh về kinh tế, chọn phương ỏn cú Zmin (thỏa món sai lệch > 10%)

CHƯƠNG 4 Lựa chọn và kiểm tra cỏc thiết bị của sơ đồ

3 2 1

1 1 k k k

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện.

Chọn được dây dẫn cụ thể, (ví dụ 4x25mm2 có r0 , x0 (Ω/km)

Tính toán toàn bộ cho các nhánh, lập bảng chi tiết

ΔUA kWh

N1 Z4

N1 N2 N2

Ghi chú: điểm N1 tại thanh cái THT, N2 tại thanh cái TĐL (thường là tủ gần nhất, có cáp lớn nhất), N3 tại đầu cực động cơ (gần nhất của TĐL có dòng ngắn mạch lớn nhất).

Điện kháng thay thế tính từ điểm đấu về: XHT = 0,4 m 

2 2

k k

cb

S S

U

Với Sk là công suất ngắn mạch tại điểm đấu

Tổng trở của các đoạn cáp Z1, Z2 và Z3 được tính như sau

1

Dòng điện ngắn mạch ba pha:  kA V m

Z

U I

IđmATIlvmax

I cdmAI N

Chọn áp tô mát loại có IđmA= A

 Chọn áp tô mát nhánh cấp cho các tủ động lực, làm mát, chiếu sáng

Dòng định mức của át-tô-mát bảo vệ cho nhánh thứ i:

dm

ttNi i

lv đmAi

U

S I

I

3 max 

U k

k

S I

3 2

1



Trong đó k1 - Hệ số hiệu chỉnh nếu thanh dẫn đặt đứng k1 = 1, Đặt ngang

k1 = 0,95

k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

Icp - Dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn khi t = 250C

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (F = x = )

mm2, mỗi pha đặt thanh với Icp = A (nếu dòng nhỏ hơn 1000 A thì phải kiểm tra

ổn định động)

- Kiểm tra ổn định nhiệt thanh dẫn

FFodn .I tqd

Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)

 - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng  = 6)

I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )

tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,(lấy = 0,3s hoặc 0,5s);

- Kiểm tra ổn định động

a

l i l

F

10 76 , 1

2 2

l - chiều dài của thanh dẫn, lấy l = 125 cm;

a - khoảng cách giữa các pha, lấy a = 60 cm;

 Chọn máy biến dòng điện

Điều kiện chọn như sau:

1 Vị trí đặt trong nhà hay ngoài trời

3 Dòng điện định mức sơ cấp, A I đm.CT I lv.max[I tt]

 Chọn át-tô-mát tổng bảo vệ cho nhóm động cơ

Kiểu

 Chọn át tô mát cho từng thiết bị

Điều kiện chọn áp tô mát cho động cơ:

U đmA U đmLD

I đmA I kd

I cdmAI N

Trong đó:

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

lv. mm lv2.,35,5

kd

I k I

Công suất cắt (MW) Nhóm 1

CHƯƠNG 5 Tính toán chế độ mạng điện

- Xác định hao tổn điện áp thực tế: L  V

U

x Q r

P U

đm

o o

1 1 11 1 1 11 1 1 1

2 1 1

2

2 1 1

S (kVA)

F (mm 2 )

L (m)

ΔUA (kWh)

ΔUP (kW)

N-THT 147,49 130,1 196,67 185 0,05 0,099 0,073 3,17 7480 1,326

Đoạn dây P

(kW)

Q (kVAr)

S (kVA)

F (mm 2 )

L (m)

ΔUA (kWh)

ΔUP (kW)

Tìm ΔUUmax, ΔUP∑, ΔUA∑,

Tổn thất điện áp lớn nhất là tổng tổn thất điện áp lớn nhất của từng đoạn, phải thỏamãn điều kiện đề bài cho

CHƯƠNG 6 Tính toán chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

6.1 Xác định dung lượng bù cần thiết

Tiến hành bù để nâng hệ số công suất lên cosφ2 = 0,95:

tg1 tg2

P

Q b  ttpx 

6.2 Lựa chọn vị trí đặt bù

Lựa chọn vị trí bù, sinh viên tự phân tích các trường hợp đặt bù cho phân xưởng

và lựa chọn phương án bù phân tán cho các tủ động lực Tiến hành phân bố dung lượng

bù theo sơ đồ cung cấp điện đã được chọn bên trên

6.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

Đánh giá thông qua lượng công suất tiết kiệm được do bù, và đương lượng bù

CHƯƠNG 7 Tính toán nối đất

Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện Đối với trạm biến ápphân phối, hệ thống nối đất có điện trở nối đất Rnd  4Ω

Để nối đất cho trạm biến áp, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn trực tiếp trongđất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất

Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đất làm bằngthép góc L 60 x 60 x 6mm, dài 2,5m chôn sâu 0,8m Các cọc chôn cách nhau 5m và đượcnối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất Cácthanh nối được chôn sâu 0,8m

- Xác định điện trở nối đất của một cọc

Điện trở suất  cm (tra theo loại đất) của đất biến đổi trong phạm vi rộng Trị

số mùa mưa và mùa khô khác xa nhau nên trong tính toán phải chỉnh theo hệ số mùa

Loại đất 10 4  cm Loại đất 10 4  cm

Tra bảng 2- 1 Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp của tác giảNguyễn Minh Chước, với nối đất an toàn và làm việc ta có:

Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =2,0)

Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7 (lấy =3,0)

Điện trở nối đất của 1 cọc:

tc

R

R n





Trong đó:

Rtc: Điện trở nối đất của 1 cọc, Ω

Rd: Điện trở nối đất của thiết bị nối đất theo quy định,Ω

ηc: Hệ số sử dụng của cọc, tra bảng ηc = 0,6

- Xác định điện trở của thanh nối

Điện trở của thanh nối được xác định theo công thức:

l l

k

R t

.

2 lg 366 ,

Trong đó:

Ρmax: Điện trở suất của đất ở độ chôn sâu thanh nằm ngang, Ω/km

l: Chiều dài mạch vòng tạo bởi các thanh nối, cm

b: Bề rộng thanh nối, cm Lấy b = 4cm

t: Chiều sâu chôn thanh nối, t = 0,8m

R R



 '





t

t c

c

R

R n

t c

R R R



.

1