Đồ án cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

Những lưu ý khi tính toán thiết kế:Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn công suất định mức ủa chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆNTHIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

Giảng viên hướng dẫn : TS.Nguyễn Nhân Bổn Nhóm sinh viên thực hiện :

1 Nguyễn Thúy Phượng 20142098

2 Trần Minh Quan 20142391

TP Hồ Chí Minh, thán g 3 năm 2023

Mã học phần: PRES411045

Nhận xét của giảng viên:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Page 2

Mã học phần: PRES411045

Mục lục

CHƯƠNG 1 4

I Đặc điểm của phân xưởng 4

II Tiêu chuẩn và yêu cầu thiết kế 4

III Thông số và sơ đồ mặt bằng của phân xưởng 5

1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí máy 5

2 Bảng phụ tải phân xưởng 5

CHƯƠNG 2 6

I Phân chia phụ tải 6

1 Phụ tải tính toán cho từng nhóm phụ tải 8

2 Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng được xác định theo công thức sau: 11

3 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: 12

4 Xác định phụ tải thông thoáng và làm mát của phân xưởng: 12

- Chọn diện tích tấm làm mát cooling pad 13

- Chọn diện tích tấm làm mát cooling pad 15

Vị tri lắp đặt quạt 16

5 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng: 17

III Xác định tâm phụ tải của từng nhóm và của phân xưởng 18

1 Tọạ độ tâm phụ tải của từng nhóm 18

2 Xác định tâm phụ tải phân xưởng 21

3 Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy và phân xưởng 22

Sơ đồ vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy và phân xưởng 22

CHƯƠNG 3 23

Yêu cầu thiết kế chiếu sáng 23

Kích thước phân xưởng : 23

Hệ số phản xạ : 24

Chọn bộ đèn : 24

Chọn độ cao treo đèn Hđ (m): 27

Xác định hệ số sử dụng đèn CU: 27

Xác định hệ số của đèn: 28

Phân bố các bộ đèn: 30

CHƯƠNG 4 34

I Chọn số lượng và công suất máy biến áp 34

Page 3

Mã học phần: PRES411045

1 Chọn vị trí trạm biến áp 34

2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp 34

3 Xác định dung lượng máy biến áp 35

CHƯƠNG 5 38

I Xác định phương án đi dây trong mạng phân xưởng 38

1 Vạch phương án đi dây 38

2 Phân tích phương án đi dây hình tia 39

3 Xác định phương án lắp đặt dây 40

II Chọn dây dẫn và cáp 42

1 Chọn loại cáp và dây dẫn 42

2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 45

3 Kiểm tra sụt áp cho từng phụ tải và tổn hao năng lượng 58

CHƯƠNG 6 63

Phương pháp xác định kích cỡ của dây dẫn/cáp và thiết bị đóng cắt bảo vệ mạng động lực phân xưởng 63

1 Trình tự chọn dây dẫn/cáp cho mạng điện động lực phân xưởng Tiêu chuẩn áp dụng 64

2 Chọn CB 64

II Tính ngắn mạch và chọn MCCB tổng cho tủ phân phối chính MDB 66

1 Ngắn mạch 3 pha tại đầu cực MBA phía hạ thế ( tại tủ MDB) 66

2 Máy biến áp được chọn là S = 320 kVA với các thông số sau: 67 mba Tính ngắn mạch và chọn MCCB cho tủ phân phối phụ DB: 69

Tủ phân phối phụ DB1: 69

Tủ phân phối phụ DB2: 70

Tủ phân phối phụ DB3: 70

Chọn CB cho các nhánh động cơ đặt trong tủ phân phối 71

Chọn CB cho tủ chiếu sáng 74

Chọn CB cho làm mát 75

CHƯƠNG 7 76

Xác định dung lượng bù cho phân xưởng 76

Lựa chọn phương án bù và thiết bị bù cho phân xưởng 76

1 Bù trên lưới điện áp: 77

2 Tụ bù nền: 77

I Các phương án bù 77

1 Bù tập trung 77

Page 4

Mã học phần: PRES411045

Bù nhóm 78

Bù riêng lẻ 78

VI Chọn thiết bị bù 79

Bộ điều khiển tụ bù Mikro 6 cấp PFR60-220-50 80

CHƯƠNG 8 83

I Thiết kế hệ thống nối đất cho phân xưởng 83

1 Mục đích và yêu cầu 83

2 Vật liệu thực hiện nối đất 84

3 Các kiểu nối đất 84

4 Công thức tính toán trị số điện trở nối đất 86

5 Chọn cọc và tính toán 88

II Thiết kế chống sét cho phân xưởng 91

1 Các phương án chống sét 91

2 Kỹ thuật thu sét tại điểm định trước 91

3 Dây thoát sét 95

4 Thiết kế nối đất cho hệ thống chống sét 97

CHƯƠNG 9 99

ƯỚC LƯỢNG CHI PHÍ: 104

DANH SÁCH BẢN VẼ 105

Page 5

Mã học phần: PRES411045

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ

I Đặc điểm của phân xưởng

Đây là phân xưởng cơ khí sửa chữa, mặt bằng hình chữ nhật, có các đặcđiểm sau:

Chiều dài : 54 m

Chiều rộng: 18 m

Chiều cao : 7 m

Diện tích toàn phân xưởng: 972 m2

Đặc biệt phân xưởng: mái tôn, tường gạch, quét vôi trắng

Phân xưởng làm việc hai ca trong một ngày

II Tiêu chuẩn và yêu cầu thiết kế

Một nhà xưởng cơ khí chất lượng phải đảm bảo các yêu cầu về thiết kếnhư sau:

Khả năng chịu tải cao, hệ khung vững chắc

Thiết kế thông thoáng

Không gian rộng rãi, tối ưu năng suất

Chống ăn mòn, chống cháy

Những lưu ý khi tính toán thiết kế:

Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn côngsuất định mức ủa chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suấtđịnhmức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũngtrùng nhau

Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất khôngđều của tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải.Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấpphải tiếnhành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn ra phương ántối ưu

Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậyđồng thờitiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổnthất điện năng…)

Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểukiến S(kVA), công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng Q(kVar), và dòngđiện I (A)

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người vàthiết bị, thuận tiện cho người vận hành, sửa chữa

Page 6

Mã học phần: PRES411045

III Thông số và sơ đồ mặt bằng của phân xưởng

1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí máy

2 Bảng phụ tải phân xưởng

Mã học phần: PRES411045

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN PHÂN CHIA PHỤ TẢI

I Phân chia phụ tải

Căn cứ vào việc bố trí của phân xưởng và yêu cầu làm việc thuận tiện nhất, đểlàm việc có hiệu quả nhất thông qua các chức năng hoạt động của các máy móc thiếtbị

Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật thì ta phải đạt yêu cầu về kinh tế, không nên đặtquá nhiều các nhóm làm việc đồng thời, quá nhiều các tủ động lực như thế sẽ khônglợi về kinh tế

Tuy nhiên một yếu tố quan trọng cần phải quan tâm là việc phân nhóm phụ tải

Vì phân nhóm phụ tải sẽ quyết định tủ phân phối trong phân xưởng, số tuyến dây đi

ra của tủ phân phối

Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào các yếu tố sau:

Số nhóm phụ tải không quá nhiều và không quá ít (3-5 nhóm)

Các phụ tải trong nhóm gần nhau

Công suất các nhóm có công suát tính toán gần bằng nhau

Dựa theo các yếu tố đó nhóm em sẽ chia thành 5 nhóm phụ tải sau:

Mã học phần: PRES411045

II Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

1 Phụ tải tính toán cho từng nhóm phụ tải

1.1 Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm phụ tải

Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm được xác định theo công thức sau:

Cos tbj =

∑i=1

n

cos ϕij Pñmij

∑i=1

1.2 Hệ số sử dụng trung bình cho từng nhóm phụ tải

Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm được xác định theo công thức sau:

Page 10

Mã học phần: PRES411045

Kutb=∑i=1

n

Kui×Pdmi

∑i=1

1.3 Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị điện và nhq

Giả thiết có một nhóm máy gồm n thiết bị có công suất định mức và chế độj

làm việc khác nhau Ta gọi nhq là số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả của nhómmáy đó, đó là một số quy đổi gồm có nhq thiết bị có công suất định mức và chế độlàm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ thực bởi n thiếtj

bị tiêu thụ trên Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả được xác định một cáchtương đối chính xác theo các bước như sau ( do các thiết bị của nhóm có công suấtđịnh mức khác nhau và tổng số thiết bị lớn hơn 5):

Bước 1: Xác định số thiết bị trong từng nhóm nj

Bước 2: Xác định thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Pmaxj

Bước 3: Xác định số n – là số thiết bị trong nhóm có: P ≥ 1j đmij

Bước 4: Tính tổng công suất thiết bị có trong nhóm: ∑

n1 j

P1dmj

∑i=1

nj

PdmijBước 6: Tra bảng đồ thị tìm nhq*j = f(n , P ) xác định giá trị n Từ đó ta tìm *j *j *j

được n = n nhqj *j j

Bước 7: Từ n , K tra bảng tìm được Khqj uj maxj

Bước 8: Xác định phụ tải tính toán nhóm j:

Page 11

Tổng công suất của thiết bị trong nhóm :

P1=∑

i=1

n 1

Pdmi1=7+12+ +1 5.3+3.9+3.16=110 (KW)Tổng công suất của n thiết bị :11

P11=∑

i=1

n 1

Pdmi1=12+3.9+3.16=87 (KW)Lập tỉ số :

Công suất phụ tải tính toán của nhóm 1 :

(*)(*) (Tra bảng 3-1 trang 36) sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú

**(**) (Hình 3-5 trang 32) sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú

Page 12

1.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 và 3

Xác định phụ tải tính toán nhóm 2 và 3 tương tự nhóm 1, ta được kết quả như bảng:

Bảng 2.4 Phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị

Nhóm nj Cos tbj K sdtbj K maxj P j

(KW)

Pttj (KW)

Qttj (KVAr)

Sttj (KVA)

Ittj (A)

n = 6 đến 10 thì K = 0.80 với n là số nhóm máy trong phân xưởng.đt

Trong phân xưởng chia thành ba nhóm nên n =3 Suy ra K = 0.9 Từ đó xác định đt

Hệ số công suất động lực trung bình toàn phân xưởng:

Đây là phân xưởng sửa chữa cho nên việc thiết kế chiếu sáng phải quantâm đến loại đèn dùng trong phân xưởng Với điều kiện phân xưởng đã cho, yêu cầu

Page 14

Mã học phần: PRES411045

WC:

Khu nghỉ:

Page 35

Mã học phần: PRES411045

CHƯƠNG 4

CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG

I Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn

đầu tư của hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mứccủa máy biến áp là việc làm rất quan trọng Để đạt được điều đó cần đưa ra cácphương án có xét đến các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh kinh tế, kỹthuật từ đó đề ra được phương án tối ưu Vì vậy việc lựa chọn máy biến áp bao giờcũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng và thông sốmáy biến áp phụ thuộc vào phụ tải, vào cấp điện áp, và phương thức vận hành củamáy biến áp

- Chọn vị trí trạm biến áp

Vị trí trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến

Thuận tiện trong quá trình vận hành, quản lý dễ dàng

An toàn, liên tục cung cấp điện

Thuận tiện cho các tuyến cáp vào/ra

Nơi thông thoáng ít người qua lại

Đảm bảo phòng chống cháy nổ

Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất

Tuy nhiên, trong thực tế việc trạm biến áp thỏa mản tất cả các yêu cầu trên là vôcùng khó khăn Do đó, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà ta đặt trạm biến áp chohợp lí nhất

- Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

Page 36

Mã học phần: PRES411045

Khi xác định số lương trạm của xí nghiệp, số lượng và công suất máy biến áptrong một trạm ta cần chú ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xínghiệp và tính chất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện

Có nhiều phương pháp để xác định số lượng và chủng loại máy biến áp, nhưngthường vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính sau:

Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp nên đồng nhất( hay ít chủngloại ), để giảm máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong quá trình lắpđặt và vận hành

Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:+ Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

+ Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

+ Yêu cầu về vận hành kinh tế

+ Xét đến khả năng mở rộng và phát triển trong tương lai

Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên

Đối với hộ phụ tải loại 2: số lượng máy biến áp tùy thuộc vào việc so sánh hiệu

quả kinh tế - kỹ thuật

Tuy nhiên, để hiệu quả trong vận hành, số lượng máy biến áp trong trạm khôngnên quá 3 và các máy nên có cùng chủng loại và công suất

- Xác định dung lượng máy biến áp

Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp.Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

Chọn theo điều kiện làm việc bình thường có xét đến quá tải cho phép (quátải bình thường) Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điệntrong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độcuộn dây là 98 C Khi quá tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây cóo

thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưng không vượt quá 140 C và nhiệt độo

lớp dầu phía trên không vượt quá 95 C o

Page 37

Mã học phần: PRES411045

Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áplàm việc song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện Thông thường ta chọn máy biến áp dựa vào đồ thị phụ tải bằng hai phương pháp

đó là:

Phương pháp công suất đẳng trị

Phương pháp 3%

Nhưng ở đây ta không có đồ thị phụ tải cụ thể,do đó chọn dung lượng máy biến

áp theo công thức sau:

Sđmmba ≥ Sxp

Sdự phòng phụ thuộc vào việc dự báo phụ tải điện của phân xưởng trong tương lai,giả sử phụ tải điện của phân xưởng dự báo trong tầm vừa từ 3 – 5 năm Do vậy tachọn công suất dự phòng cho phân xưởng là 10%

Mã học phần: PRES411045

Thông số máy biến áp Thibidi 320kVA

Page 39

Mã học phần: PRES411045

CHƯƠNG 5

CHỌN DÂY DẪN – KIỂM TRA SỤT ÁP

I Xác định phương án đi dây trong mạng phân xưởng

Các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật phụ thuộc rất nhiều vào phương án đi dây Vì vậyphương án đi dây được lựa chọn cần có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậycung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng theo yêu cầu của các tải tiêu thụ,thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát trong tương lai và tiếp nhận cácphụ tải mới Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hơp lý nếu thõa mãnnhững yên cầu sau:

Đảm bảo chất lượng điện năng

Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

An toàn trong vận hành

Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa

Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu

Sơ đồ nối dây đơn giản rõ ràng

1 Vạch phương án đi dây

Phương án cung cấp điện điển hình của phân xưởng cơ khí như sau:

Xây dựng trạm biến áp riêng cho phân xưởng dựa vào các chỉ dẫn sau:

II Nếu công suất của trạm biến áp xí nghiệp đủ cung cấp cho phân xưởng thìkhông cần xây dựng trạm biến áp phân xưởng, chỉ cần dùng đường cáp dẫn điện từtrạm biến áp xí nghiệp về cấp điện cho phân xưởng

III Nếu công suất của trạm biến áp xí nghiệp không đủ cung cấp cho phân xưởnghoặc vị trí trạm biến áp xí nghiệp xa phân xưởng thì cần xây dựng trạm biến áp phânxưởng

IV.Nếu sử dụng phương án cung cấp điện kiểu dẫn sâu thì đặt trạm biến áp chotừng phân xưởng hay từng nhóm phân xưởng (khi phân xưởng có công suất nhỏ)

Sử dụng tủ phân phối chính nhận điện từ trạm biến áp phân xưởng và cấp điệncho các tủ phân phối, tủ chiếu sáng Mỗi tủ phân phối điều khiển cấp điện cho mộtnhóm phụ tải

Sử dụng CB (hoặc cầu chì) đặt tại các lộ vào và lộ ra của tủ phân phối chính và

tủ phân phối để điều khiển đóng cắt / bảo vệ

Phương án nối dây mạng điện phân xưởng:

V.Từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối thường sử dụng phương án đidây hình tia

Page 40

Mã học phần: PRES411045

VI.Từ tủ phân phối đến các thiết bị thường dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bị

có công suất lớn, và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị có công suất nhỏ

VII Các nhánh đi từ phân phối không nên quá nhiều (thường nhỏ hơn 10),

và tải của các nhánh này nên có công suất gần bằng nhau

VIII Khi phân tải cho các nhánh nên chú ý đến dòng định mức của các CB chuẩn

Do đặc điểm của phân xưởng là phụ tải tập trung và phân xưởng thuộc hộ tiêuthụ loại hai nên ta chọn phương án đi dây theo sơ đồ hình tia từ tủ phân phối chínhđến các tủ phân phối phụ và từ tủ phân phối phụ DB đến các thiết bị như sau:

2 Phân tích phương án đi dây hình tia

Trong sơ đồ hình tia, các tủ phân phối phụ được cung cấp điện từ tủ phân phốichính bằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng cung cấp điện từ

Page 41