Bài tập lớn học phần thiết kế cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng nhôm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN Học Phần: Thiết kế cung cấp điện Mã học phần: 13468 Tên đề tập lớn: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng nhôm Sinh viên: Hoàng Văn Cầu Lớp: TĐH58ĐH Mã sinh viên :73572 Nhóm học phần: N02 Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Hữu Quyền HẢI PHÒNG, 2020 MỤC LỤC Chương 1: Giới thiệu chung đối tượng thiết kế 1.1 Giới thiệu chung đối tượng 1.2 Thiết bị phân xưởng 1.3 Sơ đồ mặt phân xưởng Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng 2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm .5 2.2 Công suất tính tốn tồn phân xưởng Chương Thiết kế cung cấp điện .7 3.1 Mạng trung áp 3.2 Mạng hạ áp .7 Chương Tính tốn tổn thất .8 4.1 Tổn thất công suất 4.2 Tổn thất điện áp 10 4.3 Tổn thất điện 11 Chương : Tính tốn ngắn mạch 12 5.1 Phía trung áp 5.2 Phía hạ áp 14 Chương 6: Kết luận .17 Chương 1: Giới thiệu chung đối tượng thiết kế 1.1 Giới thiệu chung đối tượng Phân xưởng khí chuyên sản xuất loại cửa nhôm khung bao cửa nhôm số vật dụng khác liên quan đến nhơm Phân xưởng có diện tích 200m2 ( chiều dài 20m, chiều rộng 10m) với đầy đủ thiết bị đại chuyên dùng Phân xưởng với cửa vào, có kho riêng tách biệt phần mặt để đặt thiết bị sản phẩm hoàn thành Nguồn điện cấp cho phân xưởng lấy từ trạm biến áp 10kV cách phân xưởng 200m 1.2 Thiết bị phân xưởng Phân xưởng gồm loại máy sử dụng động pha với công suất 2,213,7KW hệ thống quạt làm mát đèn chiếu sáng STT Kí hiệu Tên máy Số lượng Tổng công suất (W) 3000 Udm (V) Fđm (Hz) Máy Máy Máy Máy Máy Quạt Đèn Máy cắt 380 50 nhôm đầu Máy ép góc 2200 380 50 Máy phay đố 2200 380 50 Máy nén khí 13700 380 50 Máy phay ổ 1100 380 50 khóa Quạt cơng 1400 220 50 nghiệp Đèn led nhà 800 220 50 xưởng Bảng 1: Bảng thiết bị phân xưởng N Cosφ (vòng/p) 2800 0.8 9940 0.85 0.9 0.9 0.85 1350 0.9 2840 0.8 1.3 Sơ đồ mặt phân xưởng Hình 1.1 Sơ đồ mặt phân xưởng Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng 2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm a) Nhóm động sử dụng điện pha  Xác định hệ số thiết bị hiệu nhq nhq =¿ ¿ ¿ = (3+2,2+2,2+13,7+ 1,1)2 32+ 2,22+ 2,22+1 3,72 +1,12 = 2.4  Xác định hệ số Cosφtb Hệ số sông suất thiết bị nhóm khơng giống nên ta xác định hệ số Cosφtb theo cơng thức: P ×Cosφ1 + P2 ×Cosφ +…+ Pn ×Cosφ n P1+ P2+ …+ Pn × 0,8+2,2 ×0,85+2,2 ×0,9+13,7 × 0,9+1,1× 0,85 Cosφ tb= = 3+2,2+2,2+13,7+ 1,1 Cosφtb = 0,9  Xác định phụ tải tính tốn Do n > nhq < thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại nên ta lấy k pt =0,75 Phụ tải tính tốn xác định sau: n Ptt =∑ k pt × Pđm = 0,75 × (3+2,2+2,2+13,7+1,1) = 16,65 (kW) i=1 P tt 16.65 = = 18,5 (kVAr) 0.9 Cosφ Stt =√ Ptt +Qtt = √ 16,652+ 18,52 = 24,9 (kVA) Qtt = b) Nhóm thiết bị sử dụng điện pha n Ptt =∑ k pt × Pđm=0,75× ( 1400+800 ) =1,65(kW ) i=1 P tt 1,65 = 0.9 = 1,83 (kVAr) Cosφ Stt =√ Ptt +Qtt = √ 1,652 +1,832 =2,46 (kVA) Qtt = 2.2 Cơng suất tính tốn tồn phân xưởng Phân xưởng có nhóm thiết bị nên lấy K đt =0,9 n Pttpx =K đt ∑ Ptti = 0,9 × (16,65 + 1,65) = 16,47 (kW) i=1 n Qttpx =K đt ∑ Qtti = 0.9 × (18,5 + 1,83) = 18,29 (kVAr) Sttpx= √ P i=1 ttpx +Q ttpx = √ 16,472 +18,292 = 24,61 (kVA) Chương Thiết kế cung cấp điện 3.1 Mạng trung áp hình 3.1 Sơ đồ mạng trung áp  Trong đó: MC1 : máy cắt MC2 : máy cắt TBATG : trạm biến áp trung gian TBAXN : trạm biến áp xí nghiệp 3.2 Mạng hạ áp Hình 3.2 Sơ đồ mạng hạ áp  Trong đó: MC1 : máy cắt MC2 : máy cắt P1 : cầu chì B1 : biến áp B2 : biến áp TG1 : góp TG2 : góp TG3 : góp TG4 : góp TA : áp tơ mát Chương Tính tốn tổn thất Hình 4.1 Sơ đồ tương đương 4.1 Tổn thất điện áp Chọn dây dẫn cáp M-50 có : r0 = 0,35 Ω/km ; x0 = 0,37 Ω ; Ucp = 5%  Đoạn 13 Có P2 = 16,65 kW ; Q2 = 18,55 kVAr ΔU13= P R+Q X 16,65∗0,35∗0,02+18,5∗0,37∗0,02 = =¿ 0.63 (V) U 0,4  Đoạn 1’2 Có P1 = 1,65 kW ; Q1 = 1,83 kVAr ΔU1’2 = P R+Q X 1,65 0,35 0,02+ 1,85 0,37 0,02 = =¿ 0,12(V) U 0,22  Đoạn 01 Có P = P1 + P2 = 16,65 + 1,65 = 18,3 kW Q = Q1 + Q2 = 18,5 + 1,85 = 20,35 kVAr ΔU01 = P R+Q X 18,3 0,35 0,2+ 20,35 0,37 0,2 = =¿6.9(V) U 0,4  Trên toàn đường dây ΔUdd = ΔU01 + ΔU12 + ΔU13 = 7,65 (V) ΔUmax% = ΔU 100 U 1000 = 1.9125 < Ucp 4.2 Tổn thất công suất  Tổn thất công suất đường dây - Tổn thất đoạn 1’2 2 2 P +Q 1.65 + 1.85 × 0,35 × 0,02 = 0,001 (KW) × Rd = ΔP1’2 = 2 U 0,22 P 2+Q 1.652+ 1.852 × 0,37 × 0,02 = 0,0013 (kVAr) × Xd = ΔQ1’2 = U2 0,222 ΔS1’2 =√ Δ P2 + ΔQ2= √ 0,0012+ 0,0012 = 0,001 (kVA)  Từ Sttpx ΔSdd ta lựa chọn MBA cho phụ tải pha theo công thức: SBA2 = 1,2 × (Stt + ΔS1’2) = 1,2 × (2,46 + 0,001) = 2,95 (kVA) Chọn MBA ΤДⱧ6300/220 có thơng số: Sđm kVA 6,3 ΔP0 W 10 ΔPN UN I0 ΔQ0 RB W % % kVAr Ω 50 10,5 1,0 63 16,60 Bảng 4.1 Bảng thông số máy biến áp XB Ω 220 - Tổn thất máy biến áp phụ tải ΔPBA2 = ΔP0 + ΔPN × ¿ = 0,01 + 0,05׿ = 0,017 (KW) ΔQ0BA2 = I o % Sđm 100 ΔQnBA2 = U n % × Sđm 100 = 1× 6,3 = 0,063 (kVAr) 100 = 10,5× 6,3 = 0,66 (kVAr) 100 S pt 2,46  ΔQBA2 = ΔQo + ΔQn × ( S )2 = 0,063 + 0,66× ( 6,3 )2 = 0,73 (kVAr) đm  ΔSBA2 = √ P2b +Q2b= √0,017 2+ 0,732 = 0,73 (kVA) 10 - Tổn thất đoạn 13 ΔP13 = 2 2 P +Q 16,65 +18,5 × 0,35 × 0,02 = 0,27 (KW) × Rd = 2 U 0,4 2 P +Q 16,65 +18,5 × 0,37 × 0,02 = 0,028 (kVAr) × Xd = ΔQ13 = U 0,4 - Tổn thất toàn đường dây ΔPdd = 0,001+0,017 + 0,27 = 0,28 (kW) ΔQdd = 0,0013 + 0,028 = 0,029 (kVAr) ΔSdd =√ Δ P2 + ΔQ2 = √ 0,282 +0,0292 = 0,281 (kVA)  Từ Sttpx ΔSdd ta lựa chọn MBA cho tồn phân xưởng theo cơng thức: SMBA1 = 1,2 × (Stt + ΔSdd) = 1,2 × (24,61 + 0,281) = 29,868 (kVA) Chọn MBA dầu HEM pha 10/0,4 kV – 50kVA Hình 4.2 Hình ảnh máy biến áp dầu hãng HEM Thông số MBA: Mức điện áp 10/0,4 Sđm ΔP0 ΔPN UN kVA W W % 50 235 1000 Bảng 4.2 Bảng thông số máy biến áp I0 % - Tổn thất cơng suất MBA chính: 11 ΔPBA2 = ΔP0 + ΔPN × ¿ = 0,235 + 1׿ = 0,48 (KW) ΔQ0BA2 = I o % × S đm 100 = 2× 50 =1 (kVAr) 100 ΔQnBA2 = U n % × Sđm 100 = × 50 = (kVAr) 100 S 24,9 pt  ΔQBA2 = ΔQo + ΔQn × ( S )2 = + ( 50 )2 × = 1,496 (kVAr) đm  ΔSBA2 = √ P2b +Q2b= √0,48 2+1,496 = 1,571 (kVA) 4.3 Tổn thất điện  Trong MBA:  Tổn thất điện MBA pha Xưởng làm việc ca nên ta chọn T max=3500 Mà −4 τ =(0,124+T max ×10 ) ×8760 τ =(0,124+3500 ×10−4 )2 × 8760=1968 S ∆ A BA=∆ P0 × t+ ∆ PN ×( pt ) × τ S dm = 0,235 ×8760+ 1× ¿  Tổn thất điện MBA pha Xưởng làm việc ca nên ta chọn T max=3500 Mà −4 τ =(0,124+T max ×10 ) ×8760 τ =(0,124+3500 ×10−4 )2 × 8760=1968 S pt ∆ A BA=∆ P0 × t+ ∆ PN ×( ) ×τ S dm = 0,01 ×8760+ 0,05× ¿  Trên đường dây ∆ A=∆ P × τ (kWh) 12  Trong đó: ∆ P−Tổnthất công suất lớn đường dây , Kw τ - Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, h, tra bảng 4-1 τ =f ¿  Nhà máy làm việc ca Tmax = 3500h  τ = 1600h ( tra bảng 4.1 trang 49 giáo trình “thiết kế cung cấp điện” ) ΔAdd = ΔPdd × τ = 0,28 × 1600 = 448 kWh 13 Chương : Tính tốn ngắn mạch 5.1 Phía trung áp Hình 5.1 Sơ đồ tính ngắn mạch trung áp  Trong đó: MC1 : máy cắt TBATG : trạm biến áp trung gian MC2 : máy cắt MBA1 : máy biến áp  Chọn máy cắt phía trung áp TBAXN : trạm biến áp xí nghiệp N : điểm ngắn mạch S∑ = ΔSdd + ΔSBA1 + Stt = 0,281+ 1,571 + 24,9 = 26,752 kVA - Cơng suất máy cắt : SN = 1,2× S∑ = 1,2× 26,752 = 32,102 kVA - Ta có : U = 10 KV S N =32,102 kVA - Dây dẫn phía trung áp dài l= 2,5km có: R0= 0,35 Ω/km, X0= 0,37 Ω/km - Điện kháng hệ thống : 2 U 10 X HT = = =3,115(Ω) S N 32,102  Dòng điện ngắn mạch điểm N : IN= U 10 = =1,384 (KA ) √ × Z √ × √ ( 0,35 ×2,5 ) +(0,37 ×2 , 5+3,155)2  Dịng điện xung kích 14 i xkN =√2 ×1,8 ×1,384=3,523( KA) 5.2 Phía hạ áp Hình 5.2 Sơ đồ tính ngắn mạch hạ áp  Trong đó: MC1 : máy cắt MC2 : máy cắt P1 : cầu chì B1 : biến áp B2 : biến áp TG1 : góp TG2 : góp TG3 : góp TG4 : góp 15 TA N1,2,3 : áp tô mát : điểm ngắn mạch 1,2,3 a) Ngắn mạch điểm N1 - Ta chọn góp (TG-0,4kv) đồng tiết diện 6,6 mm2 r TG−1= 0,056 (mΩ) x TG−1 = 0,189 (mΩ) - Điện trở điện kháng máy biến áp B1 : r BA= ∆ P N ×U đm2 S đm2 ×10 = 1× 4002 = 64 (mΩ) 502 2 U N % × U đm 0,04 × 400 = 128 (mΩ) x BA = ×10 = Sđm 50 - Điện trở điện kháng TG-1, l= 6m tra sổ tay có : a tb =1,26× a=1,26 ×240=300¿ m) r TG−1=6 × R 0=6 ×0,056=0,336 (mΩ) x TG−1=6× X =6 ×0,189=1,134(mΩ) - Điện trở tiếp xúc cầu dao P-1 tra sổ tay r P−1=0,15( mΩ) - Tổng điện trở điểm ngắn mạch N1 : r ∑ 1=r BA +r TG−1+ r P−1=64+0,336+ 0,15≈ 64,186 (mΩ) - Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N1 : x ∑ =x BA + x TG−1=128+ 1,5=129,5(mΩ) - Tổng trở tổng hợp điểm ngắn mạch N1 2 2 Z∑ 1= r ∑ + x∑ =√ 64,186 +129,5 =144,53( mΩ) √ - Dòng điện ngắn mạch N1 : 16 I N 1= U 400 = =1,59(KA) √ × Z∑ √3 × 144,53 - Dòng điện xung kích i xkN 1= √2 ×1,3 ×1,59=2,92(KA) b) Ngắn mạch điểm N2 - Ta chọn góp (TG-2) đồng tiết diện 6,6 mm2 , l=2m Tra sổ tay có điện trở điện kháng TG-2 ứng với atb=300mm r = 0,056 (mΩ) x 0= 0,189 (mΩ) - Ta chọn góp (TG-4) đồng tiết diện 4,4 mm2 , l=3m Tra sổ tay có điện trở điện kháng TG-4 ứng với atb=300mm r = 0,125 (mΩ) x 0= 0,214 (mΩ)  Điện trở điện kháng TG-2 r TG−2=2 × R0 =2× 0,056=0,112 ( mΩ ) x TG−2=2× X 0=2 ×0,189=0,378(mΩ)  Điện trở điện kháng TG-4: r TG−3=3 × R 0=3 ×0,125=0,375 ( mΩ ) x TG−3 =3× X =3× 0,214=0,642(mΩ) - Điện trở, điện khág cuộn dây dòng điện aptomat tra phụ lục PL 3.12: r A =0,12 (mΩ) x A=0,094 (mΩ) - Điện trở tiếp xúc điểm aptomat tra bảng phụ lục PL3.13: r TA =0,25 (mΩ ¿ - Tổng điện trở điểm ngắn mạch N2 : r ∑ 2=r ∑ +r TG−2+ r TG−3 +r A + r TA = 64,186 + 0,112 + 0,375 + 0,12 + 0,25 = 65,043 ( mΩ ) - Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N2 x ∑ =x∑ + x TG−2 + x TG−3 + x A 17 ¿ 129,5 + 0,378 + 0,642 + 0,094 = 130,614 (mΩ) - Tổng trở tổng hợp điểm ngắn mạch N2 2 2 Z∑ 2= r ∑ + x∑ =√ 65,043 +130,614 =143,754(mΩ) √ - Dòng điện ngắn mạch N2 : I N 2= U 400 = =1,606( KA) √3 × Z∑ √3 × 143,754 - Dịng điện xung kích i xkN 2= √ ×1,3 ×1,606=2,952( KA) 18 Chương 6: Kết luận Với kiến thức trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn T.S.Nguyễn Hữu Quyền bảo với nỗ lực thân đến em hồn thành tập lớn “ thiết kế cung cấp điện cho xưởng nhôm” Trong tập lớn em kết hợp kiến thức lí thuyết thực tế nhiên cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý bổ sung thầy để tập lớn hoàn thiện 19