đồ án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyểnhóa thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…, dễ dàngtruyền tải và phân phối… Do đó ngày n

BÁO CÁO TH C T P ỰC TẬP ẬP

Đ án Thi t k cung c p đi n ồ án Thiết kế cung cấp điện ết kế cung cấp điện ết kế cung cấp điện ấp điện ện

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

Sinh viên thực hiện 5

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 6

Đồ án 1 6

Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp 6

Sinh viên: NGUYỄN DANH ĐỨC 6

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG N 0 3 6

Hình I 7

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 7

1.1 Tính toán lựa chọn đèn 8

5 5 2 3  2 và 4,5 4,5 2, 25 3   2 8

Chọn đèn sợi đốt halogen : P= 150W/ bóng, Fd=11200 lm/bóng 9

SƠ ĐỒ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG 9

Hình 1.2 9

1.2 Chọn cáp từ tủ phân phối chiếu sáng 9

Trong đó : k1 = 0,95: Cáp treo trên trần 10

Ics = 16,575 A => chọn aptomat tổng EA103G 3 cực Iđm= 20A 10

I= 4,9 A => chọn aptomat EA52G 2 cực Iđm = 10A 10

I= 2,72 A => chọn aptomat EA52G 2 cực Iđm = 10A 10

Hình 1.3 11

Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ 1 2 3 1,25 1,5 dmA I k k k    12

Hình 1.4 12

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 12

2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng 13

2.2 Phụ tải tính toán nhóm thôn thoáng làm mát 13

Ta chọn q= 4500 m3/h => số quạt: Nq = 5 quạt 13

Hệ số nhu cầu: kncqh = ksd+1 ksd n  = 0,7 + 5 1 0,7 = 0,834 13

2.3 Phụ tải tính toán nhóm động lực : 13

Hình 2.1 15

2.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng 20

Pttpx= kđt (Pttđl+ Pcs +Plm) =1(140 + 6 +1,251)= 147 (kW) 20

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 21

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất 22

1 ) 1 ( ) 1 (     h h T T tc i i i a = 25 25 0,12(1 0,12) (1 0,12) 1    = 0,1275 22

Như vậy hệ số pB= 0,1275+0,065= 0,1925 22

Ta xét 3 phương án 22

1

2

0,85

1,4

ttpx

dmB

ttpx dmB

S

S

S S





















1 1

260 130

158

2 0,85 260 1,4

dmB

dmB

S S

















=> SđmB1= 160 kVA 23

∆AB1= 2 × ∆P0 × t + 2 1 2 ttpx k dmB P S S        × ح 23

Thiệt hại do mất điện khi sự cố: Yth1= 0,25 × Sttpx × cosφ × tf × gth 23

Với thời gian mất điện sự cố là tf = 24 (h/năm) 23

Hàm chi phí qui dẫn của phương án 1 23

SđmB2 ≥ Sttpx 23

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85× SđmMF 23

Thiệt hại do mất điện khi sự cố: Yth1= 0,25× Sttpx × cosφ × tf × gth 24

∆AB2= ∆P0 × 8760 + 2 2 ttpx k dmB P S S        × ح 24

ZB2 = pB ×(VB2 + 1,1 × VMF) + ∆AB2 × c∆ + Yth2 24

SđmB3 ≥ Sttpx 24

Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 315 (kVA) 24

∆AB3= ∆P0 × 8760 + 2 3 ttpx k dmB P S S        × ح 24

Hình 3.1 26

Xác định hao tổn điện áp thực tế 26

Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật 28

Đoạn A1: Từ tủ phân phối về tủ động lực 1 28

Chi phí tổn thất điện năng 28

Vốn đầu tư của đoạn dây 28

Chi phí quy đổi 28

= 0,1775×0,6339×106 +0,36813106 = 0,4806×106 đ 29

Hình 3.2 32

Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật 34

Bảng 4.25 37

Nhận xét: 37

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ 37

4,,1,1 Kiểm tra tiết diện dây dẫn của mạng động lực 38

Icp = k1 k2 k3 Icpn 39

Tính toán chính xác 39

Xét đoạn dây từ tủ động lực số 2 đến tủ động lực số 1 39

Nhóm 3 40

Dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax= 396, 25 600 3 3 0,38 ttpx dm S U    (A) 42

- Kiểm tra ổn định nhiệt thanh dẫn 43

Mô men uốn: M u =F tt  l= 1,76×10 -2 ×i xk × 2 l a = 1,76×10 -2 ×23,33× 2 125 60 = 107 44

Ikđ = 







1

1

max n

i ni

I

 44

max mm I - dòng mở máy lớn nhất: max mm I = Imax ×kmm 44

α - hệ số phụ thuộc chế độ mở máy của động cơ, Do động cơ khởi động nhẹ nên lấy bằng 2,5 44

Ta chọn aptomat loại EA103G với dòng định mức là Iđm = 200A 44

Uđm ≥UđmLD 45

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 46

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHỌN BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 49

Xác định dung lượng bù cần thiết 49

Đánh giá hiệu quả bù 49

2 2 3 3 1 191 10 0,122 10 30,82 0,38 Q P R U                     kW 50

2 2 191 160 3 3 10 0,122 10 0,8119 2 0,38 Q Q b P R U                          kW 50

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 50

Điện trở của toàn bộ số cọc 51

Số cọc thực tế phải đóng 51

Kiểm tra lại: Điện trở của hệ thống nối đất 51

Vậy điện trở hệ thống nối đất thỏa mãn 51

CHƯƠNG 8: DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH 52

Tổng giá thành công trình có tính đến công lắp đặt là 53

CHƯƠNG 9: CÁC BẢN VẼ 53

TỔNG KẾT 58

Chương 4: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị sơ đồ 58

Chương 6: Tính toán bù nâng cao hệ số công suất 58

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đangdiễn ra một cách mạnh mẽ Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rấtquan trọng Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyểnhóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…), dễ dàngtruyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầuhết các lĩnh vực của đời sống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế,đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnhvực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lên không ngừng Để đảm bảo nhữngnhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy.Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí”, sau một thời gian làm

đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Th.s Nguyễn Phúc Huy và tài liệu tham khảo không thể thiếu của TS Trần Quang Khánh :

Đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này Do trình độ và thờigian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, châm chước, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của em được hoàn thiện hơn Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này

Em xin chân thành cảm ơn !

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Đồ án 1

Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

Sinh viên: NGUYỄN DANH ĐỨCLớp : Đ3-H1

Thời gian thực hiện:

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xương cơ khí vói số liệu sau:

Tỉ lệ phụ tải điện I & II là 85% Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp

nguồn đến phân xưởng L= 73,6 m Chiều cao nhà xưởng H= 4,3 m Giá thành tổn thất

22kV

6 7

29

30 25

26 15

24000

19

Hình I

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng các yêucầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả của

h1

H h Hình 1.1

h2

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 chiếusáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

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.Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số

là 50Hz thường 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

1.1 Tính toán lựa chọn đèn

Độ cao mặt công tác là h2= 0,8 m

Độ cao treo đèn cách trần là h1= 0,7 m Vậy khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là:

h= H- h1- h2= 4,3- 0,7- 0,8= 2,8 (m)Khoảng cách tối đa giữa 2 đèn là :L= 1,8×h= 2,8×1,8= 5,04 (m)Căn cứ vào kích thước nhà xưởng:

Khoảng cách giữa các đèn là

Ln= 5 m q= 2 m

Ld= 4,5 m p= 2,25 m Như vậy tổng số đèn là 40 đèn;

Lấy độ phản xạ của trần và đèn lần lượt là: tran= 50% và tuong = 30% kết hợp với chỉ

1.2 Chọn cáp từ tủ phân phối chiếu sáng

 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng

k1: hệ số thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt, cáp treo trên trần k1= 0,95

k2: hệ số thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của các mạch đặt kề nhau, lấy k2 = 1

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện, Do t o<30o nên k3 =1

=> Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC, tiết diện 1,5 mm2 có: Icp= 28 A, do CADIVI chế tạo

 Chọn dây dẫn từ aptomat nhánh tới các đèn

Nhánh 6 bóng : P= 150×6= 900 (W) = 0,9 (kW)

Sơ đồ đi dây mạng đèn phân xưởngnhư sau:

Hình 1.3

 Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp aptomat

Điều kiện kiểm tra: Icp ≥

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấpđiện, giúp cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trịtương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt, do đó việc chọn dây dẫn haycác thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo.

2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của phânxưởng

Pcs= kđt×N×Pđ= 1×40×150 = 6000 (W)= 6 (kW)

Trong đó: kđt : hệ số đồng thời của phụ tải chiếu sáng

N : số bóng cần thiết

Pđ : công suất mỗi bóng đèn được lựa chọn

Vì dùng đèn sợi đốt halogen nên hệ số cosφ= 1 Do đó, ta có công suất toàn phần củanhóm chiếu sáng là:

Scs= cosP cs

 = 6

1= 6 (kW) Qcs = 0 kVAr

2.2 Phụ tải tính toán nhóm thôn thoáng làm mát

Plm= kncqh 1

n dmqi i

Vì phân xưởngcó nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực tên mặt bằng phân xưởng, nên để cho việc tính toán phụ tải được chính xác hơn và làm căn cứ thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng, ta chia các thiết bị ra từng nhóm nhỏ, đảm bảo:

xưởng

6 7

29

30 25

26 15

Số hiệu Tên thiết bị Hệ số K sd Cosφ Công suất (kW)

1

n

i sdi i

n i i

P k P

n i i n i i

P P

P c P

S U

 = 61,12

3 380  = 0,09286 (kA)= 92,86 (A)

 Nhóm 2: Bao phồm các phụ tải thuộc phần tư thứ II

Số hiệu Tên thiết bị Hệ số ksd Cosφ Công suất(kW)

n i i

P k P

n i i n i i

P P

P c P

S U

 = 104,369

3 380  = 0,1586 (kA) = 158,6 (A)

 Nhóm 3: Bao phồm các phụ tải thuộc phần tư thứ III

Hệ số Tên thiết bị Hệ số ksd Cosφ Công suất (kW)

n i i

P k P

n i i n i i

P P

P c P

S U

 = 54,692

3 380  = 0,0831 (kA) = 83,1 (A)

 Nhóm 4: Bao phồm các phụ tải thuộc phần tư thứ IV

n i i

P k P

n i i n i i

P P

P c P

S U

 Hệ số sử dụng: ksd  = 1

1

n

j sdj i

n j i

P k P

n j i n j i

P P

P c P



 = 217,78

3 380  = 0,33088 (kA)= 330,88 (kA)

2.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởnglà:

Pttpx  = 1,2×Pttpx= 1,2×147= 176,4 (kW)

ttpx osttpx 0,678176, 4 260

ttpx

P S

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG

3.1 Lựa chọn công suất và số lượng máy biến áp

3.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh kinh

tế - kỹ thuật Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân phải sợ bộ xác định phương

án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp Trên cơ sở các phương án đã được chấp thuậnmới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số lượng trạm biến áptrong xí nghiệp

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnhcải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng.Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng khitrạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí ăn mònhoặc rung động; hoặc khi không tìm được vị trí thích hợp bên trong hoặc cạnh phânxưởng

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ít ảnhhưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn Khi sử dụngtrạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án Xây dựng trạm biến áp liền kềvới phân xưởng Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tới phân

xưởng là L= 73,6 m.

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

1 ) 1 (

) 1 (

i

i i

25 25

5.1.1 Phương án trạm biến áp

Do phụ tải có 85% phụ tải loại I & II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

1 1

20,851,4

ttpx dmB

ttpx dmB

S S

S S

260 130

158

20,85 2601,4

dmB

dmB

S S

- Tính được hàm chi phí qui dẫn của phương án:

= 84,768 (106 đ) Tổn thất 2 máy biến áp:

∆AB1= 2 × ∆P0 × t +

2 1

2

ttpx k dmB

Với thời gian mất điện sự cố là tf = 24 (h/năm)Hàm chi phí qui dẫn của phương án 1

ZB1  pB VB1  AB1 c  Yth

= 0,1925×84,768+20717×1000×10-6+7,9326 = 45 (106 đ)

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB2 ≥ Sttpx

Thiệt hại do mất điện khi sự cố: Yth1= 0,25× Sttpx × cosφ × tf × gth

= 0,25×260×0,678×24 ×7500 = 7,9326 (106 đ)

Vốn đầu tư máy biến áp: VB2 = m + nSđmB2 = 24,18+0,18×300 = 80,88 (106 đ)

260 315

4.85 

(Bỏ qua tổn thất trong Máy phát điện và coi MPĐ như một phần tử của trạm biến áp)

Tính được hàm chi phí qui dẫn của phương án:

ZB2 = pB ×(VB2 + 1,1 × VMF) + ∆AB2 × c∆ + Yth2

= 184,5 (106 đ)

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB3 ≥ Sttpx

Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA:

Yth1= Sttpx,cosφ,tf,gth = 260×0,678×24×7500= 31,73 (106 đ)Tổn thất máy biến áp:

∆AB3= ∆P0 × 8760 +

2 3

ttpx k dmB

2

260 315

Phương án 2 763,38 7,9326 184,5

Nhận xét: + Vốn đầu tư ở phương án 2 lớn hơn ở hai phương án kia

+ Tổn thất ở phương án 1 là lớn nhất

+ Thiệt hại do mất điện ở phương án 3 là lớn nhất

+ Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 2 và 3

+ Phương án 1 có độ tin cậy cung cấp điện cao hơn

+ Mặt khác việc lựa chọn phương án dùng 2 máy biến áp còn có lợi là cóthể cắt bớt một máy khi phụ tải quá nhỏ, điều đó tránh cho máy biến áp phải làm việcnon tải, do đó giảm được tổn thất và nâng cao chất lượng điện Với cách chọn máybiến áp như thế ở những năm cuối của chu kỳ thiết kế, máy có thể làm việc quá tảitrong một khoảng thời gian nhất định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy Vậy ta chọn phương án 1 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song, mỗi máy

có công suất S = 315 kVA

3.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

3.2.1 Sơ bộ chọn phương án

Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâm phụ 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 góc tường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng Từ đây ta vạch ra các phương án:Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng

Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các các mạch riêng, Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần

1) Phương án 1:

Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phân xưởng (tới tủ hạ thế tổng(THT) là 12 m

Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật

Đoạn A1: Từ tủ phân phối về tủ động lực 1

xác định hao tổn điện áp thực tế

0

P r Q x U

× L = 39,556 0,57 47,25 0,06 0,38  ×8×10-3= 0,534(V)Tổn thất điện năng:

2 2

0 2

p là hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị, và được tính là:

p = atc + kkh , Như vậy hệ số pB= 0,1275 + 0,05= 0,1775

Chi phí quy đổi

Z = p × V + C = (atc + kkh) × V + C

∆Umax1 = ∆UA1+max(∆UA1-i) = 0,533+1,137= 1,67 (V) < 13,3% = 3,5% U (Thỏa mãn)