Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Bởi vì trước khi một nhà máy hay xí nghiệp mọc lên đòi hỏi phải có một cơ sở hạ tầng nhất định, trong đó một nguồn điện dảm bảo chất lượng rẻ, điện ổn định, cung cấp liên tục… điện là y

Trang 1

ĐỒ ÁN : CUNG CẤP ĐIỆN

Đề tài: Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Giáo viên hướng dẫn : PHẠM TRUNG HIẾU

Sinh viên thực hiện : Lê Văn Toàn

Lớp : ĐIỆN 4 – K13

Hà Nội: 6/10/2013

Trang 2

CUNG CẤP ĐIỆN

Lời nói đầu

Việt Nam đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hoán đất nước Chính vì vậy công nghiệp đóng vai trò rất quan trong Trong đó điện đóng vai trò cực kì quan trọng trong các nhà máy và xí nghiệp Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế khác ngành công nghiệp năng lượng, đặc biệt là điện đóng vai trò tiên phong

Đi đâu trên đất nước hình chữ S này cũng thấy các nhà máy điện, các trạm biến áp, đường dây…phân phối điện năng hiệu quả và hợp lý nhất

Để xây dựng một đất nước giàu mạnh, an ninh, phát triển… thì ngành cung cấp điện phải đi trước một bước Bởi vì trước khi một nhà máy hay xí nghiệp mọc lên đòi hỏi phải có một cơ sở hạ tầng nhất định, trong đó một nguồn điện dảm bảo chất lượng (

rẻ, điện ổn định, cung cấp liên tục…) điện là yếu tố quan trong nhất

Vì vậy việc tính toán, thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp là việc làm rất quan trọng trước khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp Trong quá trình thực hiện tuy đã tham khảo nhiều bài làm của anh, chị khóa trước, tài liệu tham khảo nhưng do đây là lần đầu tiên làm đồ án nên không thể tránh được sai sót Mong được sự góp ý của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy PHẠM TRUNG HIẾU

Đồ án môn học Lê Văn Toàn ĐIỆN 4 K13

Trang 3

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 :TÍNH TOÁN PHỤ TẢI . 9

Phụ tải của các phân xưởng

Xác định phụ tải toàn xí nghiệp

CHƯƠNG2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN . 11

Vị trí đặt trạm biến áp

Chọn dây dẫn rừ nguồn đến trạm biến áp

Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng

Chọn công suất và số lượng máy biến áp

CHƯƠNG 3 : CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ 45

Hao tổn điện áp lớn nhất trong mạng điện

Hao tổn công suất

Tổn thất điện năng

Lựa chọn thiết bị điện

CHƯƠNG 4 : NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 49

hệ số công suất và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất Các giải pháp bù cosφ tự nhiên

Phân phối tối ưu công suất bù trên lưới điện xí nghiệp

Xác định dung lượng bù

Đánh giá hiệu quả bù

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 54

Cơ sở lí thuyết

Tính toán nối đất

Trình tự tính toán nối đất

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO MỘT PHÂN XƯỞNG

Trang 4

Giới thiệu chung……… 55

Đặc điểm chung………

Thiết kế chiếu sáng………

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng K………

Chiếu sáng sự cố………

CHƯƠNG 7 : HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH 57

KẾT LUẬN ………

BÀI TẬP:

1 Tên đề thiết kế: -Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

- Mô hình thực tế

2 Giảng viên hướng dẫn : PHẠM TRUNG HIẾU

3 Họ và tên sinh viên : Lê Văn Toàn Lớp : ĐIỆN 4 – K13

Nhiệm vụ thiết kế

1 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

3 Lựa chọn thiết bị điện: Máy biến áp , tiết diện dây dẫn , thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ, đo lường…

4 Xác định các tham số chế độ của mạng điện: ∆U, ∆P, ∆A,U2…

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên đệm (với đất cát pha)

6 Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos ϕ2

7 Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng

8 Dự toán công trình điện

Bản vẽ :

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng

Trang 5

3 Sơ đồ hai phương án- bảng chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật.

4 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

Yêu cầu chung:

Thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy gồm các phân xưởng với công suất và toạ độ cho trong bảng, lấy theo alphabê của Họ tên người thiết kế

+ Nguồn điện áp 110KV, thời gian sử dụng công suất cực đại 2500h

Giải mã: Các số liệu được lấy theo vần alphabê của họ tên người thiết kế; Tổng số chữ

cái của họ , tên đệm và tên là tổng số phân xưởng ứng với số liệu từ cột 2 đến cột 5 ; (trường hợp có chữ cái trùng thì lấy theo dòng tiếp theo) Ví dụ học sinh PHẠM

TUẤN ANH sẽ phải thiết kế cho nhà máy có 11 phân xưởng:

P+H+A+M+T+U+Â+N+O+Ơ+Ô

Số liệu về nguồn điện lấy theo chữ cái đầu tiên của tên họ

Số liệu về thiết kế chiếu sáng lấy theo chữ cái cuối cùng của tên

Số liệu của cos ϕ2 lấy theo chữ cái đầu tiên của tên đệm

thiết bị của các phân xưởng

Toạ độ , công suất cắt

và độ lệch điện áp của nguồn điện

Kích thước

và độ rọi yêu cầu của phân xưởng

hệ

số công suất

X,m Y,

m

P, kW

Scắt,MVA

Trang 6

Nguồn điện áp 110KV, thời gian sử dụng công suất cực đại 2500h

Sinh viên:LÊ VĂN TOÀN = LÊVĂNTOAƠ sẽ thiết kế cho xí nghiệp có 9 phân xưởng với các số liệu như sau:

Trang 7

Bảng 2.2 Số liệu thiết kế cung cấp điện cho các phân xưởng

Trang 8

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Mục đích xác định phụ tải tính toán: xác định phụ tải tính toán là một công đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện

1.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

Tính đại diện cho phân xưởng L

K

hd

sd sd

nc

∑

− +

Trang 9

1.1.2 Phụ tải chiếu sáng: Cho Po = 15

Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo công suất tiêu thụ :Po

Pcs = Po.a.b = 15.16.20 = 4800(W) = 4,8 (kW)

1.1.3.Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng L:

Hệ số công suất của toàn phân xưởng L:

Cosφx =

cs x

cs x x

P P

P Cos

P

+

⋅ +

Pcs (k W)

Ptt (Kw)

Cos

i

ϕ

Qtt (kVAr)

Stt (kVA)

Trang 10

1449,5 95

S

1

=0,8.1926,26=1541,008 kVA

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

2 Sơ đồ nối dây:

2.1 Vị trí đặt trạm biến áp:

Tọa độ của trạm biến áp đặt theo công thức sau:

+ X = ∑ ∑ i

i i S

.x S

=213421,841926, 26 =110,8

Trang 11

+ Y = ∑ ∑ i

i i S

.y S

= 197046,31926, 26 = 102,3

2.2 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp:

Chiều dài đường dây được xác định theo biểu thức:

2

BA ng BA

F =

kt J

I

= 10,111,3 =7,78 (mm2)Vậy ta chọn dây dẫn AC_25 (Cáp dây nhôm, lõi thép)

2.3 Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng:

2.3.1 Sơ bộ vạch các tuyến dây:

Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xây dựng bằng

đường cáp

Có thể so sánh theo 2 phương án sau:

•

Phương án1: Từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng theo đường thẳng ,

các tủ phân phối được đặt ngay tại đầu các xưởng để cung cấp điện cho các thiết bị trong xưởng

Trang 12

Phương án này có ưu điểm là độ tin cậy cao khi có sự cố đường dây nào đó thì chỉ phụ tải

đó bị ảnh hưởng còn các phụ tải khác ít bị ảnh hưởng

* Phương án2: Từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính , các phân xưởng

ở gần các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các tủ

phân phối trung gian Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt

các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định , nên trong phương

án này ta chỉ cần đặt 2 tủ phân phối tại điểm 1 và điểm 2 Tủ phân phối 1

cung cấp cho 1 phân xưởng là : L, N ,V,.Còn tủ phân xưởng 2 cung cấp cho 3

phân xưởng là : A, Ơ, Ê

Các phân xưởng còn lại lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp

Phương án này sẽ giảm được lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn, nhưng

tiết diện dây dẫn của các đường trục chính vẫn lớn

Trang 13

2.3.2 Sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn :

Khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây theo phương pháp đơn giản nhất

theo dòng điện đốt nóng cho phép , nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưu nhất thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra theo hao tổn điện áp cho phép , vì đối với dòng điện hạ áp , chất lượng điện phải được đặt lên hàng đầu Ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép , lấy giá trị hao tổn điện áp cho phép là ∆Ucp = 5% đối với cấp điện 380V và ∆Ucp = 19V Dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh , xây dựng ngầm dưới đất , do vậy có thể sơ bộ chọn giá trị điện trở kháng xo

= 0,07 Ω/ km

L

Ê V

TPP 2

Trang 14

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC- 70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức:

Trang 15

U .0 0. 108,1.0, 428 98, 25.0, 444 3

.71,6.10 16,94 0,38

V

Ta chọn cáp có tiết diện 70(mm2) AC-70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 155,35.0, 428 120,57.0, 444 3

.62,91.10 19,87 0,38

−

Trang 16

Vậy ta chọn dây AC-95.

P

U .0 0. 164,1.0, 428 158,17.0, 444 3

.27,31.10 10,1 0,38

Trang 17

P

U .0 0. 228,9.0, 249 201,87.0, 427 3

.81,93.10 30,87 0,38

P

U .0 0. 180,5.0, 428 125,99.0, 444 3

.60,12.10 21, 07 0,38

Trang 18

U .0 0. 181, 22.0, 428 159,83.0, 444 3

.41,77.10 16,33 0,38

P

U .0 0. 226,01.0,198 193, 27.0, 420 3

.118, 7.10 39,33 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC-185

Trang 19

U .0 0. 107,15.0, 428 100,32.0, 444 3

.100,3.10 23,86 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC-95

Kết quả tính tiết diện của phương án 2:

mm 2 r 0 ,Ω/km x 0 , Ω/km ∆U,Kv

O-L 105,9

4

98,26 5

Trang 20

O-O 159,8

3

181,2 2

41,77 1,23 17,77 35,03 70 0,428 0,444 16,33

O-A 193,2

7

226,0 1

118,7 4,23 14.77 149,4 150 0,198 0,420 39,33

O-Ơ 100,3

2

107,1 5

Q2 = QA+ QÊ +Qơ= 193,27 + 98,25+100,32= 391,84 (kVAr)

Sau khi đặt trạm ta chia trạm ra thành 2 trạm là trạm 1 và trạm 2

Ta xác định được toa độ của từng trạm sau khi đặt chúng là:

Trạm 1 có toạ độ i i 34,3

i

x P X

Trang 21

0,79 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 70(mm2) AC-70 có: : r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

P

U .0 0. 164,1.0, 428 158,17.0, 444 3

.27,31.10 10,1 0,38

Trang 22

1, 4 0,38

P

U .0 0. 180,5.0, 428 125,99.0, 444 3

.60,12.10 21,07 0,38

1, 23 0,38

Trang 23

U .0 0. 181, 22.0, 428 159,83.0, 444 3

.41,77.10 16,33 0,38

7, 2 0,38

P

U .0 0. 482,515.0,075 428,38.0, 4 3

.90,89.10 49,64 0,38

Trang 24

1,16 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC- 70 có: : r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

Trang 25

U .0 0. 228,9.0, 428 201,87.0, 444 3

.7,73.10 3,82 0,38

1,05 0,38

P

U .0 0. 155,35.0, 428 120,57.0, 444 3

.47, 4.10 14,97 0,38

6,93

Trang 26

Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp:

P

U .0 0. 441, 26.0,1 391,84.0, 4 3

.96,02.10 50,75 0,38

Ta chọn cáp có tiết diện 70 (mm2) AC- 70 có: r0 = 0,428(Ω km), x0 = 0,444(Ω km)

Hao tổn điện áp thực tế:

Trang 27

U .0 0. 226,01.0, 428 193, 27.0, 444 3

.37, 2.10 17,87 0,38

−

= (V)Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp:

P

U .0 0. 108,1.0, 428 98, 25.0, 444 3

.28,84.10 6,82 0,38

2 2

1,03 0,38

Trang 28

Vậy tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

P

U .0 0. 107,15.0, 428 100,32.0, 444 3

.55,79.10 13, 27 0,38

−

Vậy ta chọn dây AC – 70

mm 2 r 0 ,Ω/km x 0 km, Ω ∆U,kV

Chọn Dây

Chúng ta tiến hành tính toán so sánh các chỉ tiêu kinh tế của phương án 1 và 2

Các phương án so sánh theo chỉ tiêu chi phí quy đổi

Z = p.V + C = pV+ ∆A.c∆ = (atc + kkh).V + ∆A.c∆

Trang 29

V vốn đầu tư thiết bị

atc hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư atc = 1/Ttc

∆A tổn thất điện năng

c∆ giá thành tổn thất điện năng đ/kWh

kkh hệ số khấu hao đường cáp

Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư là 8 năm Hệ số khấu hao đường cáp là 6% tức là : Kkh = 0,06

τ = + −

 Thời gian tổn hao cực đại τ có thể xác định theo công thức sau :

4 2 (0,124 2500.10 ) 8760

2

BA L

Q P

(kW)

Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây

2 2

2

BA L

Q P

Trang 30

• Tính cho đoạn BA-Ê

Hao tổn tác dụng trên đoạn đường dây :

2 2

2

BA

Q P

(kW)

2 2

2

BA

Q P

• Tính cho đoạn BA-V

2 2

2

BA V

Q P

(kW)

Trang 31

2 2

2

BA V

Q P

• Tính cho đoạn BA-Ă

2 2

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

Trang 32

Z = pV + C = (0,185.5,9+5,2) 106= 6,3 106 ( đ/năm)

• Tính cho đoạn BA-N

2 2

2

BA N

Q P

(kW)

2 2

2

BA N

Q P

• Tính cho đoạn BA-T

2 2

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

(kVAr)

Tổn thất điện năng trên đoạn dường dây được xác định theo biểu thức:

Trang 33

• Tính cho đoạn BA-O

2 2

2

BA O

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

• Tính cho đoạn BA-A

Trang 34

2 2

2

BA A

Q P

(kW)

2 2

2

BA A

Q P

• Tính cho đoạn BA-Ơ

2 2

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

Vốn đầu tư của đường cáp , suất vốn đầu tư vo ta tra bảng:

Trang 35

V = vo.L = 257970.100,3.= 25,87.106 ( đ )

 Chi phí quy đổi Z:

Z = pV + C = (0,185 25,87+5,6) 106= 10,38 106 ( đ/năm)

N Q,kVAr P ∑ ,Kw L BA-I ,m Chọn dây ∆P,Kw ∆Q ,kWAr ∆A,kWh C,.10 6 đ V,.10 6 đ Z, 10 6 đ/năm

Trang 36

Tương tự như phương án 1 ta tính được hao tổn tác dụng và phản kháng, vốn đầu tư và chi phí quy đổi trên đoạn đường dây: Ă, T, O

• Tính cho đoạn 1

2 2

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

L

Q P

(kVAr)

Trang 37

(kW)

2 2

2

N

Q P

Trang 38

2 2

(kW)

Hao tổn phản kháng trên đoạn đường dây11

2 2

2

V

Q P

2

BA i

Q P

(kW)

2 2

2

BA i

Q P

Vốn đầu tư của đường cáp , suất vốn đầu tư vo ta tra bảng:

Trang 39

V = vo.L = 1220450.96,02= 117,19.106 ( đ )

 Chi phí quy đổi Z:

Z = pV + C = (0,185 117,19+21,3).106= 42,98 106 ( đ/năm)

• Tính cho đoạn 2-A

2 2

(kW)

2 2

2

A

Q P

• Tính cho đoạn 2-Ê

2 2

(kW)

2 2

(kVAr)

Trang 40

• Tính cho đoạn 2-Ơ

2 2

(kW)

2 2

2

i

Q P

Trang 41

N Q,kVAr P,Kw L X-I ,m Chọn Dây ∆P,Kw ∆Q, kWAr ∆A,kWh C, 10 6 đ V, 10 6 đ Z, 10 6 đ/năm

Các chỉ tiêu kinh tế của các phương án so sánh:

Phương án 1 có vốn đầu tư lớn hơn phương án 2, tổn thất điện năng nhỏ hơn nhiều

vì vậy tổng chi phí quy đổi nhỏ hơn phương án 2 => Phương án 1 chính là phương

án tối ưu nhất mà ta cần lựa chọn

• Chọn công suất và số lượng máy biến áp:

Từ kết quả tính toán hao tổn công suất ∆S= ∆P+j∆Q

Ta có công suất tính toán có kể đến hao tổn công suất trên đường dây:

S∑ = SSN + ∆S =1541,008+115,83

= 1656,838 (KVA)

Công suất trung bình :

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	1,77 MB