Ccđ-Nguyễn Trung Hiếu- 20810170416 - D15Tdhhtd2.Docx

ĐỒ ÁN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên thực hiện NGUYỄN TRUNG HIẾU Mã sinh viên 2081017[.]

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Thiết kế chiếu sáng là yêu cầu cơ bản trong mọi công việc Vấn đề quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài ra hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: o Không bị loá mắt. o Không loá do phản xạ. o Không có bóng tối. o Phải có độ rọi đồng đều. o Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định. o Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp (kết hợp giữa cục bộ và chung) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp.

Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số làm việc là 50Hz gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật.

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước axbxh là 24x36x5,5 m Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu sám, với độ rọi yêu cầu là Eyc = 50 lux (theo bảng 18.pl.BT)

Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50 lux nhiệt độ màu cần thiết là θ m 00 0 0 K sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi. Mặt khác vì là xưởng sữa chữa có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn rạng đông với công suất là 200W với quang thông là F= 3000 lumen (bảng 45.pl trang 488 gt ccđ thầy hòa)

Chọn độ cao treo đèn là: h’ = 0,5 m ;

Chiều cao mặt bằng làm việc là: hlv = 0,8 m ;

Chiều cao tính toán là: h = H – hlv = 5,5-0,8 =4,7m;

Hình 1.1: sơ đồ tính toán chiếu sáng

Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld = 4 m và Ln = 4 m  q=2; p=2;

Sơ đồ chiếu sáng cho phân xưởng

Hình 1.2: sơ đồ bố trí bóng đèn trong phân xưởng

Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sang tại mọi điểm

Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là Nmin = 54;

Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần: tường: sàn là 70:50:30 (Tra bảng 47.pl trang 313 gt cung cấp điện sách thầy khánh) ứng với hệ số phản xạ đã nêu trên và hệ số không gian là kkg =4,8 ta tìm được hệ số lợi dụng kld = 0,598; Hệ số dự trữ lấy bằng kdt=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là η=0,58 Xác định quang thông tổng:

Số lượng đèn tối thiểu là:

Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 được bố trí như sau:

Kiểm tra độ rọi thực tế:

Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1),

Vậy tổng công suất chiếu sáng là:

Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 3900 = 14700 W = 14,7 kW

Vì đèn dùng nên hệ số cosφ của nhóm chiếu sáng là 1

Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Phụ tải động lực

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện.

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng

Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp.

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:

 Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

 Phương pháp tính theo hệ số k M và công suất trung bình

 Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

 Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.

+ Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.

+ Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12

Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ

Hệ số Cosφ Công suất

1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,85 0,77 15

6 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,85 0,77 27,5

2 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,85 0,77 27,5

10 Máy tiện bán tự động 17 0,81 0,75 7,5

4 Máy tiện ngang tự động 20 0,85 0,77 18

7 Máy tiện ngang tự động 27 0,85 0,77 27,5

Hình 1.3: Sơ đồ phân nhóm phụ tải

 Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1) a) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k

Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phụ tải nhóm I theo công thức: k sd ∑ ❑=∑ P i k sdi

Trong đó : ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị

Pi là công suất đặt của thiết bị Vậy hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: k sd ∑ ❑=∑ P i k sdi

Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i:

Pi – công suất định mức của thiết bị điện thứ i.

Nếu số lượng thiết bị điện n > 4 và giá trị của tỷ số k= Pmax/Pmin nhỏ hơn giá trị kb cho trong bảng sau, ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, thì có thể lấy giá trị nhd= n.

Bảng 1.2 Điều kiện để xác định n hd k sd∑ 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 >0,8 k b 3 3,5 4 5 6,5 8 10 Không giới hạn

- Hệ số nhu cầu nhóm thứ i: k ncn1 =k sdni +1−k sdni

- Tổng công suất phụ tải nhóm thứ i:

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm thứ i: cos ϕ ¿=∑ P i cosϕ i

Bảng 1.3 Bảng phụ tải nhóm 1

Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ

1 Máy tiện ngang bán tự động

- Hệ số sử dụng nhóm 1: k sd ∑ ❑ =∑ P i k sdi

- Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i: k=P max

P min = 2,8 30 ,71; ứng với k sd 1= 0,76 ta có k > kb, nên số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i:

- Hệ số nhu cầu nhóm 1: k ncn1 =k sdni +1−k sdni

- Tổng công suất phụ tải nhóm 1:

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm thứ i: cosϕ ¿ =∑ P i cosϕ i

2,735 131,3 = 0,78 Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải khác:

Bảng 1.4 Bảng phụ tải nhóm 2.

STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ

10 Máy tiện bán tự động 17 0,81 0,75 7,5 6,08 5,63 56,25

Tổng 95,55 81,01 71,16 1455,30 k sd ∑ ❑ = 0,85; K = 18,33 ; N hdni= 6,27 ; k ncn1 = 0,91 ; P n1 = 86,81 ; cos ϕ ¿ = 0,74

1 Máy tiện bán tự động

4 Máy tiện ngang tự động

Tổng 116,30 94,06 85,00 2310,27 k sd ∑ ❑ =0,8 ; K,64 ; N hdni =5,85 ; k ncn1 =0,88 ; P n 1 2,34 ; cos ϕ ¿ =0,73

Tổng 98,80 73,25 75,19 2081,84 k sd ∑ ❑ =0,74 ; K= 13,39 ; N hdni = 4,69 ; k ncn1 = 0,86 ; P n 1 = 85,05 ; cos ϕ ¿ = 0,76

*Tổng hợp phụ tải đông lực theo phương pháp hệ số nhu cầu

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải động lực

Stt Tên nhóm ksdni cosφni Pni, kW Pni.ksdni Pni.cosφni (Pni)^2

2 nhd.đl = 5,29 k sd = 0,87 knc.đl = 0,93

Pđộng lực = 364,52 cosφđộng lực = 0,75

* Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng theo phương pháp số gia.

Stt Phụ tải P Cosφ P.cosφ

Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia:

Bài toán yêu cầu tổng hợp 2 nhóm phụ tải có tính chất khác nhau: nhóm phụ tải Động lực (Pđl) ; nhóm phụ tải chiếu sáng (Pcs)

- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:

- Hệ số công suất tổng hợp: cosϕ ∑ ❑ =∑ P ∑ ❑ cosϕ ϕi

- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:

- Công suất phản kháng của phụ tải phân xưởng:

TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Xác định dung lượng bù cần thiết

Phần tính toán ở Chương I ta đã xác định được hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng là cos φ = 0,76 Hệ số cos φ tối thiểu do nhà nước quy định đối với các phân xưởng là 0,855 ÷ 0,95, như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cosφ Theo yêu cầu thiết kế của phân xưởng ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos φ đến 0,9.

Lựa chọn vị trí đặt tụ bù

Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành.Vì vậy việc đặt các thiết bị bù tập trung hay phân tán là tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt các thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối hoặc tại các tủ động lực Ta chọn vị trí đặt tụ bù là vị trí tại các tủ động lực của phân xưởng, và ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị(đ/kVA) tổn thất điện năng qua máy biến áp.

Tính toán phân phối dung lượng bù

+ Tính toán bù tại TĐL 1 cosφN1=0,78 => tanφN1=0,8 cos φN 2=0,93 => tan φN 2=0,4

Q bN 1 = P ttN 1(tan φ 1.N 1−¿ tan φ 2.N 1)= 112,64 (0,8-0,4) = 45,06(kVAr)

Vốn đầu tư cho tụ bù:

Bảng 2.1 bảng kết quả tính toán phân phối dung lượng bù

P ttNi cosφni tan φ 1.∋¿ ¿ Tan φ 2.∋¿ ¿ Q bNi

Sau khi bù ta chọn được tụ bù cho các vị trí cần bù công suất phản kháng

Bảng 2.2 chọn tụ bù cho các vị trí cần bù

Vị trí đặt tụ bù

Loại tụ bù U đm tụ

SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt.

- Vị trí đặt trạm phải bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến đường dây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải đáp ứng cho sự phát triển trong tương lai.

- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.

- Vị trí của trạm phải bảo đảm các điều kiện khác như: cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp.

- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất.

*Vị trí đặt trạm biến áp:

- Hệ số điền kín bản đồ được xác đinh theo công thức: kđk = S tb

 Máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian không quá 6h.

*Phương thức đặt trạm biến áp:

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các trạm biến áp có thể lắp đặt theo các phương thức khác nhau: lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong nhà xưởng, gắn vào tường phía ngoài, đặt độc lập bên ngoài, đặt trên mái, dưới tầng hầm.

Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có nhận xét: có thể đặt trạm biến áp sát tường phía trong nhà xưởng ngay sau lối ra vào Phương án này có thể tiết kiệm được dây dẫn mạng hạ áp cũng như tiết kiệm được không gian.

 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

- Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ xOy

Xnh; Ynh: toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng xi; yi: toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn

Si: công suất của phụ tải thứ i.

Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy

Bảng 3.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải

STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ cos φ

Tọa độ tâm của nhóm 1 là :

Tính toán tương tự cho các nhóm khác.

Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng:

Bảng 3.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng

Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp như hình vẽ.

Hình 3.1 : Vị trí đặt trạm biến áp

Chọn công suất và số lượng máy biến áp

Trong trường hợp này phụ tải loại I chiếm 75% nên ta có một số tiêu chuẩn để chọn máy biến áp sau:

 Khi hai máy vận hành bình thường:

 Khi một máy xảy ra sự cố:

Stt: là phụ tải tính toán của phân xưởng. n: là số máy biến áp của trạm. khc: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn máy biến áp do Việt Nam sản xuất nên hệ số hiệu chỉnh khc = 1. kqt: là hệ số quá tải Khi một máy bị sự cố thì máy còn lại phải chịu toàn bộ công suất của phụ tải Nên có thể cho phép máy biến áp quá tải 40% trong thời gian

5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ 5 ngày đêm chính là khoảng thời gian cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới và thử nghiệm, lắp đặt để đưa máy dự phòng vào làm việc (kqt = 1.4).

Ssc: là công suất sự cố (khi một máy biến áp gặp sự cố thì ta có thể bỏ một số phụ tải không quan trọng đi để giảm dung lượng cho máy biến áp còn lại).

Nên chọn máy biến áp cùng chủng loại và cùng công suất để thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành, sữa chữa và thay thế.

Sử dụng máy biến áp có tỉ số biến đổi 22/0,4 Kv

Công suất sự cố: S sc =S tt m 1 c8,88×0,75G9,16 (kVA)

Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện một máy xảy ra sự cố.

SdmBsc ≥ 479,16 1.4 = 342,26 kVA o Phương án 1: dùng 2 máy 400 kVA. o Phương án 2: dùng 2 máy 500 kVA.

Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau:

Bảng 3.3 Bảng số liệu các máy biến áp của hãng ABB.

Sba, kVA P 0 , kW P k , kW Vốn đầu tư, 10 6 đ

Các phương án khác nhau về độ tin cậy o Phương án 1 và 2: khi một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ gánh toàn bộ phụ tải loại I của toàn phân xưởng.

Vì vậy cần tính toán thiệt hại do ngừng cung cấp điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp, từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất.

Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án:

C: thành phần chi phí do tổn thất (C = ∆A.c∆) c∆: giá thành tổn thất điện năng.

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

Th: là tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm.

Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % (31.pl- gt.CCĐ )

Do đó: pBA = atc + kkh = 0,127 + 0,064 = 0,191

Có thể xem phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, chỉ xét theo phụ tải loại I

* Phương án 1 (Dùng 2 máy 400kVA)

Xét trong chế độ sự cố ở 1 máy biến áp, lúc này máy còn lại phải chịu toàn bộ phụ tải của phân xưởng.

Hệ số quá tải của máy biến áp: k qt =S sc

400 =1,2 thỏa mãn

+ Xác định tổn hao thực tế: ΔU=P r 0 +Q x 0

2 1 0 −3 =6,56 ( V) + Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

2 2886 1 0 −3 W3,9 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 5.pl.b trang 466 ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp v0 = 124,8(10 6 đ/km):

(vì đường dây đôi, lộ kép) + Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao đối với dây dẫn cao áp: p=i ¿ ¿

Th: thời hạn sử dụng của đường dây; lấy bằng 15 năm. akh: hệ số khấu hao.

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến trạm phân phối:

Ta chọn cáp XLPE.185 có r0=0,1 và x0 = 0,27 /km (bảng 37.pl) trang 484 gt thầy khánh, do hãng FURUKAWA (Nhật Bản chế tạo) điện áp 0,5 ÷ 3kv theo điều kiện phát nóng.

K hc ×I cp = (A) > I max = 2 × 485,34 = 970,68 (A) => thỏa mãn + Xác định tổn hao thực tế: ΔU=P r 0 +Q x 0

0,38 2,625.1 0 −3 =1,11 (kV) Với L = 200-197,4 = 2,625 km: chiều dài đường dây từ trạm biến áp đến trạm phân phối.

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng:

0,3 8 2 0,1.2,65 2886 1 0 −6 =2,162 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây XLPE ruột đồng 4 lõi mắc trong hào cáp v0 = 374,4.10 6 (đ/km), vậy:

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 là:

Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 50(mm 2), r 0 = 0,39(Ω/kmkm), x 0 0.087(Ω/kmkm) và

I cp = 190(A) theo điều kiện phát nóng

Ta có K hc ×I cp = 190(A) > I max = 2.I dm = 2× 109,7 = 219,4 (A)

0,38 13,42 1 0 −3 =1,83 (kV) Với L = 4,1: chiều dài đường dây từ trạm phân phối đến tủ động lực 1.

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng

0,3 8 2 0,39.13,42 2405,28.1 0 −6 18,07 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy Khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây XLPE ruột đồng 4 lõi, mắc trong hào cáp, v0 = 153,6.10 6 (đ/km), vậy:

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là:

Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 10(mm 2), r 0 = 1,83(Ω/kmkm), x 0 0,109(Ω/kmkm) và

I cp = 82 (A) theo điều kiện phát nóng.

0,38 10,07.1 0 −3 =0,76 (kV) Với L = 10,07 m: chiều dài đường dây từ tủ động lực 1 tới thiết bị 1.

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng

0,3 8 2 1,83 10,07.2886 1 0 −6 9,77(kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

Tra bảng 7.pl mắc trong hào ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 69,76.10 6 (đ/km), vậy:

Z=p.V+C = (0,183.0,7+0,18).10 6 = 0,31.10 6 (đ/năm) Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

Bảng 3.12 Bảng kết quả tính toán cho phương án 1 Đoạn dây

Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUUM1 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL1 + maxΔUUĐL1-cacmay=1,12+1,83+0,76 = 3,71 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUUM2 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL2 + maxΔUUĐL2- cacmay = 1,12+6,12+0,65 = 7,89 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUUM3 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL3 + maxΔUUĐL3-cacmay = 1,12+4,52+0,63 = 6,27 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUUM4 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL4 + maxΔUUĐL4-cacmay = 1,12+3,94+ 1,46 = 6,52 (V)

=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là ΔUUMax = ΔUUM2 =7,89 (V)

- Hao tổn điện áp cho phép: ΔU cp =ΔU cp % U dm

100.380,3 (V)Như vậy, ΔUUMax = 7,89 < ΔUUcp: mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật

Phuong án 2: Đặt tủ phân phối ở tâm phân xưởng (từ tâm các nhóm động lực ta đặt tủ ĐL sao cho gần tâm và đường đi dây là ngắn nhất)

Hình 3.10: Sơ đồ đi dây phương án 2

Bảng 3.13 Bảng kết quả tính toán cho phương án 2 Đường dây P(kW)

1.800 1.552 2.379 208 15.378 o Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUUM1 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL1 + maxΔUUĐL1-cacmay= 5,81+1,60+0,76= 8,17 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUUM2 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL2 + maxΔUUĐL2- cacmay = 5,81+1,86+0,65= 8,32 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUUM3 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL3 + maxΔUUĐL3-cacmay = 5,81+0,48+1,74= 8,03 (V)

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUUM4 = ΔUUTBA-TPP + ΔUUTPP-ĐL4 + maxΔUUĐL4-cacmay = 5,81+3,94+1,46= 11,21 (V)

=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là : ΔUUMax = ΔUUM4 = 11,21 (V)

- Hao tổn điện áp cho phép: ΔU cp =ΔU cp % U dm

100.380,3 (V) Như vậy, ΔUUMax = 11,21 < ΔUUcp: mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.

Từ kết quả tính toán nhận thấy: cả 2 phương án đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, nhưng chi phí quy đổi của phương án 1 (Z1 = 3614,02 đ/năm) nhỏ hơn chi phí quy đổi của phương án 2 ( Z2= 15.378 đ/năm).

Sự chênh lệch chi phí được xác định: ΔZ %= Z 2 Z −Z 1

Vì ΔZ % > 5% nên ta chọn phương án nào có hàm chi phí Z nhỏ nhất

Vậy ta chọn phương án 1

X HT Z N-TBA Z MBA Z TBA-TPP Z TPP-TĐL1 Z TĐL1-21

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN

Tính toán ngắn mạch

4.1.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lí từ nguồn vào trạm biến áp tới các tủ động lực và thiết bị.

Ta chọn U cb 1"(kV) và U hb1 = 0,4 (kV) => c = 1,1

Theo đề bài công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện là S k 0(MVA).

Ta xét các điểm để tính toán ngắn mạch trên mạch điện từ nguồn tới thiết bị 1, các điểm ngắn mạch như trên Hình 3.2 Từ đó ta có sơ đồ thay thế mạng điện như sau:

Hình 4.2: Sơ đồ thay thế mạng điện.

4.1.3 Tính ngắn mạch phía cao áp:

Sơ đồ thay thế phía cao áp của mạng điện:

Xác định thông số mạng điện:

Tổng trở ngắn mạch hệ thống là: c U 2 1,1.22 2

Tổng trở ngắn mạch hệ thống quy về phía hạ áp là:

Cáp dẫn từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng là cáp CXV/CWS-W - 35 có: l0(m); r 0=0,524(Ω/km); x 0=0,16(Ω/km) Điện trở và điện kháng của đoạn cáp từ nguồn tới trạm biến áp là:

2 =0,072(Ω) Điện trở và điện kháng của đoạn cáp từ nguồn tới trạm biến áp quy về phía hạ áp là:

=2,38.10 −5 Tổng trở ngắn mạch từ nguồn tới điểm ngắn mạch N1 là:

Dòng ngắn mạch ba pha tại điểm N1 là:

(Áp dụng công thức (5.13) trang 152 gtccđ TS.Ngô Hồng Quang).

Dòng xung kích: i xk (N 1 ) =k xk √2 I (3) N 1 =1,8.√2.3,489 =8,88 (kA )

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:

(Áp dụng công thức (6.36) trang 207 và tra bảng 6.3.2 trang 208 gtccđ TS.Trần Quang Khánh với mạng cao áp có được k xk =1,8; q xk =1,52).

4.1.4 Tính ngắn mạch phía hạ áp:

Theo tính toán lựa chọn máy biến áp ở chương 2 ta chọn hai máy biến áp làm việc song song có thông số như sau:

Bảng 4.1: Bảng thông số máy biến áp.

- Điện trở và điện kháng của máy biến áp là:

- Cáp dẫn từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối là cáp có:

- Điện trở và điện kháng đoạn cáp từ trạm biến áp đến tủ phân phối là:

- Tương tự cho các nhóm còn lại: Đoạn dây ro xo L D R D X D Ω/kmkm Ω/kmkm (m) (mΩ)) (mΩ))

- Tổng trở ngắn mạch từ nguồn đến điểm ngắn mạch N2 là:

- Dòng ngắn mạch ba pha tại điểm N2 là:

- Dòng xung kích: ixk.N2= 1,2.27,568  46,78 (kA)

- Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:

I xk(N2) = qxk IN2 (3) = 1,09.27,493= 30,05 (kA) (Tra bảng 6.3.2 trang 208 gtccđ TS.Trần Quang Khánh với mạng hạ áp có được k xk =1,2; q xk =1,09)

- Dòng xung kích: ixK = 1,2 18,180  33,53 (kA)

- Dòng xung kích: ixK = 1,2 4,204  9,78 (kA)

* Bảng tính toán tổng hợp ngắn mạch toàn phân xưởng:

Tính toán tương tự ta có bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch như sau:

Bảng 4.2: Bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch toàn phân xưởng. Điểm ngắn mạch

TBA (thanh cái phía cao áp) N 1 3,64 3,489 8,883 5,304

TBA (thanh cái phía hạ áp) N 2 8,38 27,568 46,784 30,049

Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.2.1 Lựa chọn thiết bị điện trung áp

* Chọn dao cách ly phía cao áp trạm biến áp: Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly:

+ Điện áp định mức: U đ mDCL ≥ U đ mHT

+ Dòng điện định mức: I đ mDCL ≥ I cb

+ Dòng điện ổn định động: I đ đ m ≥ I xkN

+ Dòng điện ổn định nhiệt: I n h đ m ≥ I N √ t n h đ m t k

Theo đề bài thời gian tồn tại dòng ngắn mạch.tk = 0,25s

Với phía cao áp phân xưởng ta có:

Iđm DCL ≥Icb = 2Ilv max =2 Sttpx

Inh.đm ≥IN1 √ t nhđm tk = 3,489 √ 0,25 3 = 1,01 (kA)

Vậy ta chọn dao cách ly loại 3DC do SIEMENS sản xuất có thông số như sau:

Bảng 4.3: Bảng thông số dao cách ly.

* Chọn máy cắt phía cao áp trạm biến áp: Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

+ Điện áp định mức: U đ mMC ≥U đ mHT

+ Dòng điện định mức: I đ mMC ≥ I cb

+ Dòng cắt định mức: I c đ mMC ≥ I N

+ Công suất cắt định mức: S c đ mMC ≥ S

+ Dòng điện ổn định động: I đ đ m ≥ I xkN

+ Dòng điện ổn định nhiệt: I n h đ m ≥ I N √ t n h đ m t k

Với phía cao áp phân xưởng ta có:

Iđm mc = ≥ Icb = 2Ilv max =2 638,88

S c đ m ≥ S= sqrt {3} {U} rsub {tb} {I} rsub {N} = sqrt {3} 22.3,4892,95 left (kVA right

Inh.đm ≥IN1 √ t nhđm tk =3,489 √ 0,25 3 = 1,01 (kA)Vậy ta chọn máy cắt loại 3AF do ABB sản xuất có thông số như sau:

Bảng 4.4: Bảng thông số máy cắt

* Chọn Cầu chảy cao áp

Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TBA:

Cầu chảy được chọn theo các điều kiện sau:

* Điện áp định mức: Uđm.CC Uđm.mạng = 22 (kV)

* Dòng điện định mức: Iđm.CC Ilv.max = \f(kqt.sc.SMBA,.Uđm = 1,4.180

Chọn Cầu chảy cao áp KT do Nga chế tạo

Bảng 4.5: Thông số Cầu chảy của dây dẫn Nguồn – TBA

Mục đích chọn chống sét van dùng để bảo vệ cho máy biến áp chống sét đánh lan truyền vào trạm gây hư hỏng thiết bị và tải động lực.

Vị trí đặt chống sét van tại thanh góp phía sơ cấp của máy biến áp để thuận tiện cho việc kiểm tra that thế bảo dưỡng chống sét van, mỗi pha ta đặt 1 CSV Điều kiện chọn: Uđm cs ≥Uđm lưới = 22 kV

Ta chọn chống sét van theo bảng sau:

Loại Số lượng Uđm (kV) Iđm (kA)

Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện

Vì phần 3.1 chỉ chọn dây và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp, nên ở phần này, sau khi đã có kết quả tính ngắn mạch bên trên, tiến hành kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện Tiết diện cáp đã cần thỏa mãn điều kiện

IN : Dòng ngắn mạch chạy qua đoạn cáp cần kiểm tra, A; tc: thời gian tồn tại ngắn mạch, s; (có thể lấy = 0,5s) ;

Ct: hệ số hiệu chỉnh theo loại cáp, tra sổ tay Thường dung cáp Cu/PVC (Ct7) và Cu/XLPE (Ct3)

Xét đoạn đường dây từ nguồn đến trạm biến áp:F 5mm 2

Vậy cáp đã chọn thoản mãn điều kiện ổn định nhiệt

Máy biến dòng điện dùng để đo lường, điều khiển máy cắt.

Vị trí đặt tại thanh cái của tủ phân phối Điều kiện chọn:

Uđm.BI Uđm.mạng = 0,38 (kV)

Vậy ta chọn loại biến dòng sau:

Máy biến dòng điện Số lượng Uđm.BI

Máy biến điện áp dùng để đo lường, điều khiển máy cắt

Vị trí đặt tại thanh cái của tủ phân phối Điều kiện chọn:

Usc.BI Uđm.mạng = 0,38 (kV)

Cấp chính xác dùng cho máy cắt: 3

Loại Số lượng Uđm sc

(kV) Công suất đm khi cấp chính xác

* Thanh cái hạ áp MBA: Điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp:

+ Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: I cp ≥ I cb k 1 k 2

Ta chọn thanh góp đặt nằm ngang và nhiệt độ môi trường là 30 o C nên hệ số k 1=0,95và k 2 =1.

Với phía hạ áp của phân xưởng ta có:

Vậy ta chọn ba thanh góp bằng đồng mỗi thanh có kích thước 40 × 5 (mm) và dòng điện cho phép Icp = 1250 (A)

* Chọn thanh góp hạ áp cho tủ phân phối:

Ta chọn thanh góp đặt nằm ngang và nhiệt độ môi trường là 30 o C nên hệ số k 1=0,95và k 2 =1.

Tủ phân phối phía hạ áp có:

Vậy ta chọn ba thanh góp bằng đồng mỗi thanh có kích thước 20 × 5 (mm) và dòng điện cho phép Icp = 400 (A)

SỬ DỤNG EDESIGN (HOẶC ECODIAL) THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN

KẾ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN

E-design là phần mềm do hãng ABB nghiên cứu và phát triển Với DOC là chương trình chính và các chương trình con đi kèm, E-design là một công cụ hữu hiệu để thiết kế và tính toán mạng phân phối trung và hạ áp, lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ và kiểm tra lại sự phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị

- Chức năng chính cảu chương trình:

+ Vẽ sơ đồ đơn tuyến của mạng điện.

+ Vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch phụ trợ.

+ Tính toán dòng điện và sụt áp.

+ Tính toán dòng ngắn mạch.

+ Định kích cỡ cáp trung và hạ áp

+ Chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ.

+ Tính toán quá nhiệt bên trong tủ.

+ Cài đặt và phối hợp các thiết bị bảo vệ.

+ Kiểm tra sự bảo vệ cáp.

+ Liên kết với phần mềm CAT để quản lý và thiết kế tủ phân phối.

+ In sơ đồ đơn tuyến và dữ liệu của dự án.

-Phần mềm cho phép tính toán mạng điện với các tính tăng dưới đây:

 Điện áp định mức Udm Calculate Option:

 Dạng tải: công suất cố định.

 Loại kịch bản: Tính toán tất cả.

 Tiêu chuẩn tính toán cho MCB: 60898.

 Nhiệt độ môi trường: 30 o C, Nhiệt độ trong tủ 40 o C.

 Cable – Busway: Chọn loại cáp nhiều lõi, dạng lõi đồng, cách điện XLPE, tổn thất điện áo cho phép = 3,5%

Hình 5.14 Tiêu chuẩn thiết kế

Chọn dạng bản vẽ thiết kế

 Chọn dạng bản vẽ thiết kế: A3 – Free drawing of diagrams

Hình 5.15 Chọn dạng bản vẽ

 Tổn thất điện áp cho phép: 3,5%

Lựa chọn dây dẫn, thiết bị từ thư viện Low- voltage symbols

 Chọn máy cắt đầu nguồn:

 Chọn dây dẫn từ biểu tượng Cable symbol

 Chọn tải từ biểu tưởng load

Nhấn biểu tượng Compute trên thanh công cụ Home để tiến hành tính toán Phần mềm sẽ tự động tính toán chọn thông số thiết bị, dây dẫn đối với những đối tượng chưa được cài đặt thông số, đồng thời chỉ ra các lỗi sai trong hệ thống.

Hình 5.16 Tính toán Kiểm tra sự làm việc của các thiết bị bảo vệ

Nhấn biểu tượng Curve trên thanh công cụ

Hình 5.17 Kiểm tra bảo vệ quá tải

Kiểm tra bảo vệ ngắn mạch

Hình 5.18 Kiểm tra bảo vệ ngắn mạch Kiểm tra tiếp xúc gián tiếp

Hình 5.19 Kiểm tra tiếp xúc gián tiếp

Hình 5.20 Sơ đồ sau khi tính toán trên Phần mềm E-design.

Kết quả kiểm tra qua E-design đều báo “OK” hoàn toàn thỏa mãn với các thống số cài đặt cố định.

5.4 So sánh việc tính toán bằng phần mềm E-Design với phương pháp tính toán thủ công

Sử dụng phần mềm E-design cho ra kết quả tính toán tương đương, trùng khớp với thông số đã tính toán bằng phương pháp thủ công,

Có sự sai khác Lý do:

Thông số cáp trong phần mềm không khớp với thông số đã chọn trong phần tính toán thủ công.

Việc chọn cáp đi kèm với nhiều tùy chọn nâng cao có ảnh hưởng đến kết quả tính toán em chưa khai thác hết được.

* Lựa chọn thiết bị bảo vệ.

Sử dụng phần mềm E- design cho phép người dùng có thể tùy chọn đầy đủ các chức năng của ATM với một câtlouge đa dạng hơn Hay nói cách khác là giúp người dùng chọn thiết bị một cách chuyên nghiệp Tuy nhiên đây chỉ là phiên bản do ABB phát hành miễn phí nên không đi kèm với giá thiết bị của nhà cung cấp.

* Đánh giá phần mềm E-design.

Lưa chọn thiết bị bảo vệ một cách chuyên nghiệp với đầy đủ các thông số, tính năng có thể có của thiết bị.

Khuyến cáo lựa chọn thiết bị theo tiêu chuẩn IEC, giúp lựa chọn chính xác, đúng chủng loại thiết bị.

Kiểm tra sự bảo vệ và phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị đóng cắt.

Dễ dàng tra sản phẩm mong muốn thông qua chương trình CAT.

Giao diện bát mắt, dễ sử dụng.

Tài liệu hướng dẫn đi kèm chi tiết.

Có thể xuất ra cả file CAD và file excel.

Cho phép người dùng thiết kế cấu hình tủ phân phối.

Kiểm tra nhiệt độ, thông thoáng tự nhiên, thông thoáng nhân tạo bên trong tủ, lựa chọn vị trí đặt tủ phù thông thông qua chương trình OTC.

Phân mềm liên tục được cập nhật và hoàn thiện.

- Nhược điểm Đây là phiên bản miễn phí nên không có giá thiết bị tham khảo từ nhà sản xuất.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công Nghiệp
Tác giả	Nguyễn Trung Hiếu
Người hướng dẫn	T.S Đặng Việt Hùng
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	1,53 MB