đồ án đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng x2 nghiêp công nghiê 4 p4

Các phương pháp xác định phụ tải t2nh toánHiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:Phương pháp xác định p

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện

cho nhà xưởng x2 nghiê 4p công nghiê 4p

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đức Thắng Lớp : 20231EE6051001 Mã sinh viên : 2021604246 G2áo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hùng

Hà Nội - 2023

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌCTHIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Thắng Lớp: Điện 05 - K16

4445

Ký hiệu và công suất đặt của thiết bị trong nhà xưởng

(Lưu ý: hệ số k của mỗi máy cộng thêm M/100, công suất mỗi máy cộng sd

thêm N/5 (kW) – với MN là hai chữ số cuối cùng của MSV)Thiết bị trên sơ đồ

mặt bằngTên thiết bịHệ số ksdCông suất đặt (kW)Cosφ

Máy khoan 0,27 0,6+0,8+0,8+

12; 13; 14; 15;16; 24; 25

Máy tiện bu long 0,30 1,2+2,8+2,8+3+7,5+

Thiết bị trên sơ đồ

mặt bằngTên thiết bịHệ số ksdCông suất đặt (kW)Cosφ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Xác định phụ tải tính toán cho nhà xưởng

2 Đề xuất các phương án cấp điện và so sánh kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn phươngán cấp điện

3 Thiết lập sơ đồ cấp điện và lựa chọn các phần tử trong sơ đồ4 Tính toán, lựa chọn hệ thống chống sét và nối đất.5 Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng cho nhà xưởng

Bản vẽ:

1 Sơ đồ mặt bằng cấp điện cho nhà xưởng2 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho nhà xưởng

3 Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất & chống sét cho nhà xưởng

Ngày giao đề: 16/09/2023 Ngày hoàn thành: 22/12/2023

HƯỚNG DẪN GIẢNG VIÊN

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ XƯỞNG1.1 Cơ sở l2 thuyết

1.1.1 Khái niệm về phụ tải t2nh toán

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấpđiện

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.

1.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải t2nh toán

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- K : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứuncPhương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.

a Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tảitrên một đơn vị diện tích sản xuất

Công thức tính :

b Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu haođiện năng cho một đơn vị thành phẩm :

Công thức tính toán :

Trong đó :

M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một nămWo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ )

(1.6)

c Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suấttrung bình và hệ số cực đại

Công thức tính :

Trong đó :

n : Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f ( n Khq, sd )

nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụtải thực tế (Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )Công thức để tính n như sau :hq

và Ksd ≥ 0,4 thì lấy n = nhq

Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm

+ Khi m > 3 và K ≥ 0,2 thì n có thể xác định theo công thức sau :sdhq

+Khi m > 3 và K < 0,2 thì n được xác định theo trình tự như sau :sdhq.Tính n - số thiết bị có công suất ≥ 0,5P1đm max

.Tính P - tổng công suất của n thiết bị kể trên : 11

.Tính ;

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :

(1.11)

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được n *hq = f ( , n* P* )Tính

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắnhạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính n theo công thức :hq

Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệuquả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :

Trong đó : là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :Kt

(1.15)

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.

d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suấttrung bình và hệ số hình dáng

Công thức tính :

Trong đó K : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tayhd

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.

e Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suấttrung bình và độ lệch trung bình bình phương

(1.19)

(1.20)

f Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau :

Trong đó :

Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.

Itt - dòng tính toán của nhóm máy

Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

1.2 Phụ tải chiếu sáng1.2.1 Những vấn đề chung

Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn để chiếu sáng nhân tạo Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cũng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài ra, chúng ta còn quan tâm tới màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phải đảm bảo mỹ quan

Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không lóa mắt: vì với cường độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giáclóa, thần kinh bị căng thẳng, thị giác mất chính xác

- Không lóa do phản xạ: ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh vàtrực tiếp do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh.

- Không có bóng tối: ở nơi sản xuất các phân xưởng không lên có bóng tối,mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng Muốnkhử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn - Độ rọi yêu cầu đồng đều: nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí

khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều gây mỏi mắt.(1.21)

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: để thị giác đánh giá đượcchính xác.

1.2.2 Phương án bố tr2 đèn

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta bố trí đèn cho chiếu sáng chung Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn Vấn đề đặt ra là phải xác định được vị trí hợp lí của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác Đối với chiếu sáng chung người ta hay sử dụng 2 cách bố trí đèn theo hình chữ nhật hoặc hình thoi.

1.2.3 Các phương pháp t2nh toán chiếu sáng được sử dụng khi t2nh chiếu sáng công nghiệp.

- Phương pháp hệ số sử dụng - Phương pháp từng điểm - Phương pháp tính gần đúng

- Phương pháp tính gần đúng đối với đèn ống - Phương pháp tính toán với đèn ống

1.3 Phụ tải động lực

1.3.1 Phân nhóm thiết bị phụ tải và t2nh toán phụ tải động lực

Phân nhóm thiết bị phụ tải ta dựa trên các yếu tố sau :- Các thiết bị trong cùng nhóm nên có cùng chức năng- Phân nhóm theo khu vực

- Phân nhóm cần chú ý đến sự phân bố công suất đều cho từng các nhóm Từ dữ kiện của bài cho ta có thể phân các thiết bị trong xưởng thành 6 nhóm như sau:

4445

nhq¿ = P∗¿2

n¿+¿¿¿¿ = 0,71Từ đây ta có nhq = n× nhq¿

Ksd = Pi× Ksdi

0,39×4,2+0,36 ×3,7+0,39×11,2+0,36×5,2 0,31 6,7+ ×+0,45 ×11,2+0,31×1+0,31 ×1+0,57×5,248,4

= 0,4

Kmax = 1+1,3√ 1−Ksdnhq× Ksd+2 = 1,47

0,682−1 =1,08Qtt= Ptt× tan❑ =28,46× 1,08 = 30,74 kVAr

Itt 1 = SttUđm√3 =41,89

0,38√3 ==63,6 A

Tính toán tương tự với nhóm khác ta thu được kết quả trong bảng dưới đây:

Tổng nhóm 257.204120.4 82.796

7 Máy phay0.340.56

17

1.4 Tổng hợp phụ tải

1.4.1 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng xí nghiệp công nghiệp xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = S.P0Trong đó :

S: Diện tích phân xưởng (m2

)P0 : Công suất phụ tải chiếu sáng (W)Lấy P0 = 12 W/m2

Sxưởng = 36 × 24 = 864 (m2

Ta có Pcs = 864× 12 =10368 (W)=10,368 kWChọn đèn sợi đốt Halogen: P= 150 W/bóngVậy số bóng đèn là n=70

1.4.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phụ tải thông thoáng làm mát = 5% Phụ tải động lực

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP

ĐIỆN2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Sơ đồ mạng trục ch2nh

 Các phụ tải được đấu nối chung từ một đường trục Chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành cao, độ tin cậy

cung cấp điện thấp

 Thường xảy ra sự cố trên đường dây

 Có nhiều mối nối, các phụ tải phụ thuộc vào nhau

2.1.2 Sơ đồ mạng điện hình tia

 Mỗi phụ tải được cung cấp một đường dâyriêng biệt

 Chi phí vận hành, bảo dưỡng, đầu tư cao. Độ tin cậy cung cấp điện cao.

 Các phụ tải riêng biệt, không phụ thuộc vàonhau.

 Dễ lắp đặt thêm đường dây dự phòng.

2.1.3 Sơ đồ mạch vòng

 Các phụ tải được cung cấp điện từ các nguồnkhác nhau

Hình 2 1 Sơ đồ mạngphân nhánh

Hình 2 2 Sơ đồ mạng hình tia

 Độ tin cậy cung cấp điện cao nhất. Khó trong việc lựa chọn thiết bị

2.2 Vạch phương án cấp điện cho máy

Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện.

Để lựa chọn phương án cấp điện an toàn, phải tuân theo các điều kiện sau : Đảm bảo chất lượng điện năng.

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu củaphụ tải.

 Thuận lợi cho việc lắp ráp, vận hành và sửa chữa, cũng như phát triển phụtải.

 An toàn cho người vận hành và máy móc. Có chỉ tiêu kinh tế hợp lý.

 An toàn và liên tục cung cấp điện.

 Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến. Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.

Hình 2 3 Sơ đồ mạng mạchvòng

Vị trí tâm phụ tải thường đặt gần những phụ tải hoặc thiết bị có công suất lớn, tâm phụ tải được xác định như sau :

Pđmi; Yo=

i =1n

Xo : Tọa độ của tủ động lực thứ n của phân xưởng theo trục hoành

Yo : Tọa độ của tủ động lực thứ n của phân xưởng theo trục tung Xác định tâm phụ tải của phân xưởng bao gồm việc xác định tâm phụ tải của từng nhóm thiết bị để chọn nơi chọn đặt tủ động lực, xác định tâm phụ tải của toàn phân xưởng để chọn nơi đặt tủ phân phối.

 Bảng xác định tâm phụ tải của từng nhóm thiết bị

Số

hiệuthiết bịTên Công

Nhóm 1

m 2

5 Máy tiện bu lông5.22015

12 Máy tiện bu lông2.41818

15 Máy tiện bu lông4.218816 Máy tiện bu lông8.719624 Máy tiện bu lông11.2151225 Máy tiện bu lông14.2159

Tổng nhóm 351.216.838.96

Nhóm 4

35 Máy tiện bu lông2.7322

Tổng nhóm 665.93.5628.46

Sau đó ta tìm tâm phụ tải của toàn phân xưởng ta làm tương tự như trên ta có :

 Bảng xác định tâm phụ tải cho tủ phân phối chính

- Vậy vị trí của máy biến áp có tọa độ (X,Y)=(7.04,16)

2.4 Lựa chọn các phương án cấp điện cho phân xưởng

Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâmphụ tải của nhóm thiết bị (gần nhất có thể) Các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ cấp cho mạch thông thoáng làm mát được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góctường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng Từ đây ta vạch ra các phương án:

 Phương án 1: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần TBA, tủ động lực ở sát tường

 Phương án 2: Đặt tủ phân phân phối tại góc phân xưởng và đi dây phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng

 Tính toán lựa chon các phương án tối ưu :

1, Phương án 1:

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁCPHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ

3.1 Cơ sở lý thuyết

Trong điều kiện vận hành của các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận cách điện khác có thể ở một trong ba chế độ sau: chế độ làm việc lâu dài, chế độ làm việc quá tải, chế độ làm việc ngắn mạch.

 Chế độ làm việc lâu dài: các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫnđiện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo dung điện áp địnhmức.

 Chế độ làm việc quá tải: trong chế độ làm việc quá tải dòng điện qua khí cụđiện, sứ cách điện và bộ phận dây dẫn điện khác sẽ sẽ có trị số lớn hơn giátrị định mức Sự làm việc tin cậy của các phần tử trên được đảm bảo bằngcác quy định giá trị và thời gian điện áp hay dòng điện tăng cao mà khôngvượt quá giá trị cho phép.

 Chế độ làm việc ngắn mạch: trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứcách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếuquá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định độngvà ổn định nhiệt.

Ngoài ra, còn chú ý đến vị trí dặt thiết bị, nhiệt độ mối trường xung quanh Mức độẩm ướt, mức độ ô nhiễm vv…

Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải dặt 2 máy biến áp.

Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị, thì phải tiến hành so sánh giữa các phương án cấp điện bằng 1 đường dây – 1máy biến áp với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm 2 máy Trong thực tế, với những hộ tiêu thụ loại này thường dùng phương án lộ đơn – 1 biến áp cộng với máy phát dự phòng.

Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, khu chung cư, trường học, thường đặt 1 trạm biến áp.

Sau khi đã xác định được số lượng máy biến áp đặt trong trạm, công suất 1 máy được xác định theo công thức sau:

Với trạm 1 máy:

Với trạm 2 máy:

Trong đó:

SdmB – công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho

S – công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải mà người tt thiết kế cần tính toán xác định nhằm lựa chọn máy biến áp và các thiết bị điện khác 1,4 – hệ số quá tải

3.1.2 Chọn máy cắt điện

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1000 V) Ngoài nhiệm vụ đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện.+ Máy cắt ít dầu: dầu làm nhiệm vụ sinh khí dập tắt hồ quang, cách điện là chất rắn

+ Máy cắt nhiều dầu: dầu vừa làm nhiệm vụ cách điện vừa làm nhiệm vụ dập hồ quang

+ Máy cắt tự sinh khí: dùng vật liệu cách điện tự sinh khí ở nhiệt độ cao để dập tắt hồ quang

+ Máy cắt điện từ: hồ quang bị lực điện từ đẩy vào khe hở hẹp và bị dập tắt trong đó

+ Máy cắt phụ tải: đó chính là dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu chì Dao cắt phụ tải có nhiệm vụ đóng cắt dòng phụ tải, còn cầu chì làm nhiệm vụ cắt ngắn mạch

Để đẩm bảo khả năng dập tắt hồ quang, người ta chế tạo trong buồng dập hồquang 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, v.v… chỗ cắt tùy ý theo cấp điện áp Cấp điện áp càng cao càng bố trí nhiều chỗ cắt.

Máy cắt điện được chọn và kiểm tra theo các điều kiện ghi trong các bảng sau:

Bảng 3 1 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt

Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiệnĐiện áp định mức, kV

Dòng điện định mức, ADòng điện cắt định mức, kVCông suất cắt định mức, MVA

Dòng điện ổn định động, kA

Dòng điện ổn định nhiệt, kA

Bảng 3 2 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải

Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiệnĐiện áp định mức, kV

Dòng điện định mức, ADòng điện ổn định động, kA