tiểu luận năng lượng tái tạo

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNGPhụ tải tính toán là một thông số quan trọng mà ta cần xác định trong việc tính toán, thiết kế cung cấp phụ tải điện tương tự phụ tải thực tế do đó n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - -

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS.Trương Việt Anh Sinh viên thực hiện:

TRẦN MINH KHÔI 19142181

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6, năm 2022

TIỂU LUẬN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Lời Nói Đầu

Cuộc sống quanh ta muôn màu muôn vẻ và con người là trung tâm của mọivấn đề bởi họ có bàn tay và khối óc, họ đã tạo ra biết bao điều kỳ diệu đổi đời.Không thể chê vào đâu được, họ biết cách chuyển hóa năng lượng để phục vụ nhânloại Nhu cầu của cuộc sống, nhu cầu của sản xuất kinh tế

Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ngày nay, yêu cầuđặt ra đối với các cơ sở sản xuất là phải trang bị hệ thống cơ cấu sản xuất hiện đại,

có mức độ tự động hoá cao Ngoài việc trang bị cho những hệ thống cơ hiện đạinày thì bộ nguồn của nó cũng đóng một vai trò vô cùng quan trọng Cần đáp ứng

cả yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu kinh tế

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phần mềm thiết kế hệ thống điện với sự

hỗ trợ của máy tính Nhưng muốn hiểu thiết kế hệ thống điện trên máy tính thì phảinắm vững kiến thức chuyên môn, hiểu rõ trình tự tính toán và thiết kế hệ thốngđiện, phương pháp tính toán lý thuyết và tối ưu hóa, thiết kế Phương pháp lựachọn hiệu quả nhất cho các công trình điện, đảm bảo chi phí thấp nhất về mặt kinh

tế, nhưng vẫn đảm bảo hội tụ đủ các khía cạnh kỹ thuật

Với tinh thần đó, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trương Việt Anh,

em đã thực hiện đồ án thiết kế cung cấp điện cho xưởng bảo dưỡng cơ khí Qua đồ

án này em đã hiểu rõ hơn về trình tự các bước cấp điện cho nhà xưởng, cách lựachọn và lắp đặt bảo vệ cho nhà máy để nhà máy hoạt động liên tục và tin cậy trongthời gian dài

Là một sinh viên, lần đầu tiên thiết kế một công trình điện chắc chắn khôngthể không có những sai sót Nhưng mong muốn làm quen với thiết kế, tích lũy kinhnghiệm học tập hữu ích và công việc trong tương lai Em rất mong được sự đónggóp ý kiến chỉ đạo của các thầy cô và ban tổ chức để đồ án được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin cảm ơn thầy Trương Việt Anh đã hướng dẫn, giúp đỡ em

hoàn thành đồ án môn học

Sinh viên thực hiện:

Trần Minh Khôi

NHẬN XẾT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2009

GVHD: Trương Việt Anh

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG 5

I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: 5

II THÔNG SỐ VÀ SƠ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG : 5

III PHÂN NHÓM PHỤ TẢI: 7

IV XÁC DỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG: 9

V CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG 12

VI XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI : 15

VII LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC: 21

CHƯƠNG II TÍNH CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY CHO PHÂN XƯỞNG 23

VẠCH PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY TRONG MẠNG PHÂN XƯỞNG 23

CHƯƠNG III TÍNH CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 28

I Chọn Cáp Và Dây Dẫn : 28

II CHỌN CB: 36

CHƯƠNG IV TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG 43

I TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT: 43

1) Tổn thất công suất của máy biến áp: 43

2) Tổn thất công suất từ máy biến áp đến tủ phân phối chính (MDB): 44

CHƯƠNG V THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 48

I Khái Niệm Chung 48

II Các Yêu Cầu Khi Thiết Kế Hệ Thống Chiếu Sáng 49

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 61

I QUÁ TRINH HÌNH THÀNH SÉT: 61

II THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 63

III THIẾT KẾ NỐI ĐẤT 68

CHƯƠNG VII NÂNG CAO HỆ SỐ COS VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN BÙ 74

I Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ : 74

II CHỌN THIẾT BỊ BÙ: 75

1 Tụ Bù: 75

2.Máy Bù Đồng Bộ: là loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải 75

III CHỌN PHƯƠNG ÁN BÙ VÀ TÍNH BÙ CHO PHÂN XƯỞNG 75

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG

Phụ tải tính toán là một thông số quan trọng mà ta cần xác định trong việc tính toán, thiết

kế cung cấp phụ tải điện tương tự phụ tải thực tế do đó nếu xác định chính xác thì sẽ chọn đượcthiết bị phù hợp đảm bảo được điều kiện kỹ thuật cũng như lợi ích kinh tế Phụ tải điện phụ thuộcvào những yếu tố quan trọng như: công suất máy, số lượng máy, chế độ vận hành của máy, điện

áp làm việc và quy trình công nghệ sản xuất Để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng

ta cần quan tâm đến những yêu cầu như: chất lượng điện năng, độ tin cậy cấp điện, mức độ antoàn, và kinh tế

I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG:

Đây là mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí, có dạng hình chữ nhật, phân xưởng có:-Chiều dài 54m

-Chiều rộng 18m

-Chiều cao 7 m

-Với diện tích toàn phân xưởng 972m2

Môi trường làm việc rất thuận lợi, ít bụi, nhiệt độ môi trường trung bình trong phân xưởng là

Trong phân xưởng có 37 động cơ, một phòng kho và một phòng KCS, ngoài ra phân xưởng còn

có hệ thống chiếu sáng Phân xưởng được lấy điện từ trạm biến áp khu vực với cấp điện áp là:220/380 (V)

II THÔNG SỐ VÀ SƠ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG :

1 S ơ đồ mặt bằng phân xưởng

2 Bảng phụ tải phân xưởng:

III PHÂN NHÓM PHỤ TẢI:

Căn cứ vào việc bố trí của phân xưởng và yêu cầu làm việc thuận tiện nhất, để làm việc cóhiệu 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 nhiềucác 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 phânnhóm 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 :

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có cùng một chức năng

- Phân nhóm theo khu vực gần nhau thì cho một nhóm

- Phân nhóm có chú ý đến phân đều công suất cho các nhóm (tổng công suất của cácnhóm gần bằng nhau)

- Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn

- Số nhóm không nên quá nhiều: 2,3 hoặc 4 nhóm

- Trong cùng một tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối thì không nên bố trí thiết bị cócông suất lớn ở cuối tuyến

Vì thế, với những máy móc trên sơ đồ mặt bằng, ta quyết định chia phụ tải thành bốnnhóm, đi cùng bốn nhóm là bốn tủ động lực và có một tủ phân phối chính cấp điện cho bốn tủđộng lực Ngoài việc cấp điện cho bốn nhóm thiết bị, ta còn phải cung cấp cho hệ thống chiếusáng

Số lượng, ký hiệu trên mặt bằng và tổng công suất của từng nhóm thiết bị được ghi ởbảng sau :

Tên nhóm Ký hiệu trên mặt

IV XÁC DỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG:

1 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm :

 Xác định phụ tải cho nhóm 1 :

Tên nhóm Ký hiệu trên mặt

Cosf

Staiđm(KVA)

Stai tt

Stt tủđiện(KVA)

I tt chotừng tai(A)

STT Tên thiết

bị

Ptảiđm(KW)

Cosf

Staiđm(KVA)

Stai tt

Stt tủđiện(KVA)

I tt chotừng tai(A)

Cosf

Staiđm(KVA)

Stai tt(KVA)

Kđt

Stt tủđiện(KVA)

I tt chotừng tai(A)

Cosf

Staiđm(KVA)

Stai t(KVA) Kđt

St tủ

đi nệ(KVA)

I t cho

t ng taiừ(A)

 phụ tải tính toán của 4 nhóm được thống kê ở bảng sau:

STT tên nhóm Ptải(đm) Stải(đm) S (tải)tt

Stt(tủ điện) (KW) (KVA) (KVA) (KVA)

2.Phụ tải chiếu sang của phân xưởng:

Pttcs = p o * f

với F : là diện tích chiếu sáng

Pttcs : công suất tính toán chiếu sang

P diện tích chiếu sáng / đơn vị diện tích.O :

 Chiếu sáng nhà kho: chiếu sáng nhà kho ta có thể chọn P = 10(W) / m (tra bảng phụ lục I.2 trang 253 sách O 2

Thiết Kế Cung Cấp Điện của tác giả :Ngô Hồng Quang,Vũ Vân Tẩm)

Ta có diện tích nhà kho là: F = 6*6 =36 m kho 2

→ ta có : P ttcskho = 10*36 = 360(w)

 Chiếu sáng phòng KCS: ta chọn chiếu sáng cho phòng KCS với P O =20(w)/m 2 (tra bảng phụ lục I.2 trang

253 sách Thiết Kế Cung Cấp Điện của tác giả :Ngô Hồng Quang,Vũ Vân Tẩm)

Ta có diện tích phòng KCS là: F = 8*6 =48 m kcs 2

→ ta có : P ttcs KCS = 20*48 = 960(w)

O trang 253 sách Thiết Kế Cung Cấp Điện của tác giả :Ngô Hồng Quang,Vũ Vân Tẩm)

Ta có diện tích xưởng sản xuất là: F = = 54*18 - (F + F ) = 888m sx kho kcs 2

V CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG

1 Chọn số lượng và công suất của trạm 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 việclàm rất quan trọng Để chọn trạm biến áp cần đưa ra một số phương án có sét đến các ràng buộc

cụ thể và tiến hành tính toán so sánh kinh tế, kỹ thuật để chọn phương án tối ưu.vì vậy việc lựachọn my biến p bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện.dung lượng v

cc thơng số my biến p phụ thuộc vo phụ tải của nĩ,vo cấp điện áp,váo phương thức vận hnh của

my biến p v.v

a) Chọn vị trí đặt trạm biến áp:

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

- Gần tâm phụ tải

- Thuận tiện cho các tuyến dy vo/ ra

- Thuận lợi trong qu trình thi cơng v lắp đặt

- Đặt nơi ít người qua lai,thơng thống

- Phịng chy nổ,ẩm ươt,bụi bẩn

- An toàn cho người v thiết bị

- Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp tấc cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do

đó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà ta đặt trạm sao cho hợp lý nhất

b) Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp:

- Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yều 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

+ xt đến khả năng mở rộng v pht triển vế sau.

 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 được chọn còn tuỳ thuộc vào việc sosánh hiệu quả về kinh tế- kỹ thuật

Tuy nhiên, để đơn giản trong vận hành, số lượng máy biến áp trong trạm biến áp không nên quá

3 và các máy biến áp nên có cùng chủng loại và công suất

- Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp đồng nhất (hay ít chủng loại) để giảm số lượngmáy biến áp dự phòng và thuận tiện trong việc lắp đặt, vận hành

c) Xác dịnh dung lượng của máy biến áp :

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

- Chọn theo điều kiện làm việc bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bìnhthường) Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gianxem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là 98 c Khi quá tải bìnhothường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưngkhông vượt quá 140 c và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 95o oc

- Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làm việcsong 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 ≥ STT phân xưởng

với : STT phân xưởng = STT tủ điện + SttCS + Sdự phòng

Sdự phòngphụ 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 – 10 năm.Do vậy ta chọn công suất dự phòng cho phân xưởng là 20%

SđmMBA ≥ STT tủ điện + SttCS + Sdự phòng = 381,872+76,4 =458,272(KVA)

Vậy ta chọn máy biến áp 3pha của hãng THIBIDI sản xuất tại việt nam với nhiệt đô môi trương của việt nam nên ta không cần xét đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.máy biến áp có

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY BIẾN ÁP

VI XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI :

1 Tọa độ tâm phụ tải của từng nhóm:

a) Tọa độ tâm phụ tải của nhóm 1:

 Khi thiết kế mạng điện cho phân xưởng, việc xác định vị trí đặt tủ phân phối hay trạmbiến áp phân xưởng là rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế,

kỹ thuật, tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất

 Tâm phụ tải được xác định theo công thức sau:

Trong đo :- P đmi là công suất định mức của thiết bị thứ i

-Xi, Yi là toạ độ của các thiết bị (nhóm) trong nhóm (phân xưởng)

Tổn hao không tải Po (W) 1000

Dòng điện không tải Io

HÌNH : Phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 1-2

b) phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 1và 5

phạm vi bảo vệ của cột thu sét thứ nhất có chiều cao,cao hơn cột thu sét thứ 5 thi cột thusét thứ 1 có phần cao hơn tạo thành cột thu sét đơn

r1 = 0,75 ( h – hx ) = 0,75 ( 9 – 7 ) = 1,5 (m)

r5 = 0,75 ( h – hx ) = 0,75 ( 7 – 5 ) = 1,5 (m)

giới hạn trên của bảo vệ

HÌNH : Phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 1và 5

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ

bx = 1,5 ( h0 – hx ) = 1,5 ( 5,7 – 5,65 ) = 0,075 (m)

c) phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 5và 6

r5 = r6 = 0,75 ( h – hx ) = 0,75 ( 7 – 5 ) = 1,5 (m)

giới hạn trên của bảo vệ

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ ở độ cao 5m

bx = 1,5 ( h0 – hx ) = 1,5 ( 5,15 – 5 ) = 0,225 (m)

HÌNH : Phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 5 và 6

d) phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 2và 6

phạm vi bảo vệ của cột thu sét thứ nhất có chiều cao,cao hơn cột thu sét thứ 5 thi cột thusét thứ 1 có phần cao hơn tạo thành cột thu sét đơn

r2 = 0,75 ( h – hx ) = 0,75 ( 9 – 7 ) = 1,5 (m)

r6 = 0,75 ( h – hx ) = 0,75 ( 7 – 5 ) = 1,5 (m)

giới hạn trên của bảo vệ

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ

bx = 1,5 ( h0 – hx ) = 1,5 ( 5,7 – 5,65 ) = 0,075 (m)

HÌNH : Phạm vi bảo vệ của cặp thu sét 2và 6

Xếp chồng phạm vi bảo vệ của từng cặp thu sét.được phạm vi bảo vệ của nhóm thu sét

III THIẾT KẾ NỐI ĐẤT

là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện giật,sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếpvào các thiết bị điện không những làm hư hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành,gây cháy nổ… do đó trong hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp an toàn có hiệu quả và tương đối đơn giản la thực hiện việc nốiđất cho thiết bị điện và các thiết bị chống sét

trang bị nôi đất bao gồm các điện cựcvà dây dẫn nối đất,các điện cựcnối đất bao gồm điện cực thẳng đứng được dóng sâu vào đất và điện cực ngang được chôn ngầm một

độ sâu nhất định,các dây nối đất dung để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất ,khi có trang bị nối đất,dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện của các thiết bị với vỏ bị hư hỏng ,sẻ chạy qua vỏ thiết bị theo dây dẫn nối đất xuống các điện cực và chạy tản vào trong đất

* Có hai loại nối đất

- Nối đất tự nhiên : sử dụng các vật tự nhiên làm nối đất như các ống nước chon

ngầm hay các vật kim loại đặt trên đất.Nối đất tự nhiên chỉ sử dụng làm nối đất bổ sung ,điện trở nối đất tự nhiên đươc đo trực tiếp tại điểm nối đất

- Nối đất nhân tạo: đươc thực hiện bằng các cọc thép,thanh thép dẹp hình chử nhật

hay thép góc dài 2 3m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 0,8m.Nối đất nhân tạo đươc sử dụng để đảm bảo điện trở nối đất nằm trong giới hạn cho phép và ổn định trong thời gian dài

2) tính toán nối đất

- Hệ thống nối đất bao gồm các đoạn cáp nối từ vỏ các thiết bị ta nối tới các bản đồngnối đất ,từ các bản đồng này sẽ nối xuống hệ thống cọc đất,các đoạn cáp nối đến các bản đồng có tiếp diện (s = 35mm²),các bản đồng dùng làm điểm nối trung gian cho các đoạn cáp với cọc nối đất

- ta chọn phương pháp nối đất mạch vòng với hệ thống cọc nối đất bao gồm 24 cọc thép bọc đồng với L = 3m ,d= 16mm,chôn sâu h = 0,8m so với mặt đất ,đặt bốn gốc công trình phân xưỡng và hai điểm giữa theo chiều dài,cách tường 1m các cọc được liên kết với nhau bằng cáp đồng trần 50mm²