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 TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

THIẾT 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, tháng 3 năm 2023

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

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

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: 67mbaTính ngắn mạch và chọn MCCB cho tủ phân phối phụ DB: 69

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

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 đặc điểm 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 kế như 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 công suất định mức ủa chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất địnhmức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau.

Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều 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 cấp phải tiếnhành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu.

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

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

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết 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 xưởng1 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, để làm việc có hiệu quả nhất thông qua các chức năng hoạt động của các máy móc thiết bị.

Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật thì ta phải đạt yêu cầu về kinh tế, không nên đặt quá nhiều các nhóm làm việc đồng thời, quá nhiều các tủ động lực như thế sẽ không lợi 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 xưởng1 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:

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

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 nhóm máy đó, đó là một số quy đổi gồm có nhq thiết bị có công suất định mức và chế độ làm 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 cách tương đối chính xác theo các bước như sau ( do các thiết bị của nhóm có công suất định 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 ≥ 1jđmij

Bước 7: Từ n , K tra bảng tìm được Khqjujmaxj

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

Page 11

Thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nữa Pmax1 : n = 711

Tổng công suất của thiết bị trong nhóm :

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

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

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

Mạng điện phục vụ cho chiếu sáng thường được lấy từ một tủ riêng biệt (tủ chiếu sáng), tủ này được cung cấp điện từ tủ phân phối chính Mạng chiếu sáng của phân xưởng có thể lấy cùng một tuyến với tủ động lực Tuy nhiên để tránh chất lượng chiếu sáng bị giảm sút nên dùng một mạng khác thì tốt hơn.

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

Page 14

Mã học phần: PRES411045

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 mức của máy biến áp là việc làm rất quan trọng Để đạt được điều đó cần đưa ra các phương án có xét đến các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh kinh tế, kỹ thuật từ đó đề ra được phương án tối ưu Vì vậy việc lựa chọn máy biến áp bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng và thông số máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải, vào cấp điện áp, và phương thức vận hành của máy 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 vô cùng khó khăn Do đó, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà ta đặt trạm biến áp cho hợp 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 áp trong một trạm ta cần chú ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp 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, nhưng thường vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính sau:

Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp nên đồng nhất( hay ít chủng loại ), để giảm máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong quá trình lắp đặt 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 không nên 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 (quá tải bình thường) Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn 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 áp làm 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 ta chọn công suất dự phòng cho phân xưởng là 10%

Sđmmba ≥ 1,1Sxp

SđmMBA ≥ 316,107kVA

Vậy ta chọn máy biến áp 3 pha của hãng Thibidi có công suất định mức SđmMBA = 320kVA, máy được sản xuất tại Việt Nam nên phù hợp với các điều kiện môi trường và không cần phải hiệu chỉnh Thông số máy biến áp như hình dưới (Hình 1)

Page 38

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 vậy phương án đi dây được lựa chọn cần có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung 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 các phụ tải mới Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hơp lý nếu thõa mãn những 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 thì không cần xây dựng trạm biến áp phân xưởng, chỉ cần dùng đường cáp dẫn điện từ trạm 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 xưởng hoặc vị trí trạm biến áp xí nghiệp xa phân xưởng thì cần xây dựng trạm biến áp phân xưởng

IV.Nếu sử dụng phương án cung cấp điện kiểu dẫn sâu thì đặt trạm biến áp cho từng 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 điện cho các tủ phân phối, tủ chiếu sáng Mỗi tủ phân phối điều khiển cấp điện cho một nhóm 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 đi dây 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 tiêu thụ loại hai nên ta chọn phương án đi dây theo sơ đồ hình tia từ tủ phân phối chính đến 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 phối chính bằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng cung cấp điện từ

Page 41

Mã học phần: PRES411045

tủ phân phối phụ qua các tuyến dây riêng biệt Sơ đồ nối dây hình tia cĩ một số ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm

Độ tin cậy cung cấp điện cao.

Đơn gian trong vận hành, lắp đặt và bảo trì Sụt áp thấp.

Nhược điểm:

Vốn đầu tư cao.

Sơ đồ trở nên phức tạp khi cĩ nhiều phụ tải trong nhĩm.

Khi sự cố xảy ra trên đường cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ thì một số lượng lớn phụ tải bị mất điện.

Phạm vi ứng dụng: mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải tập trung (thường là các xí nghiệp, các phụ tải quan trọng :loại 1 hoặc loại 2).

3.Xác định phương án lắp đặt dây

Từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính ta chọn phương án đi dây trên khơng dọc theo tường và cĩ giá đỡ gắn sứ cách điện.

Từ tủ phân phối chính đến tủ đợng lực ta đi dây hình tia và đi trên máng cáp Tồn bộ dây và cáp từ tủ động lực đến các động cơ đều được đi ngầm trong đất Hệ thống chiếu sáng và làm mát được lấy nguồn từ tủ phân phối chính và đi trên máng cáp.

Cáp được chơn ngầm dưới đất cĩ những ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm: giảm cơng suất điện, tổn thất điện, khơng ảnh hưởng đến vận hành

và tạo thẩm mỹ cao.

Nhược điểm: giá thành cao, rẽ nhánh gặp nhiều khĩ khăn, khi xảy ra sự cố

khĩ phát hiện.

Bảng 5.1 Bảng phân bố thiết bị trên nhánh

Kí hiệu thiết bị trên mặt bằng Nhánh Cơng suất nhánh Page 42