Đồ Án môn học cung cấp Điện thiết kế cung cấp Điện cho phân xưởng công nghiệp

Căn cứ vào QCVN 12:2014/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thốngđiện của nhà ở và nhà công cộngTiết diện của dây pha trong các mạch xoay chiều không được nhỏ hơn các giátrị sau: - Ch

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

Tổng quan về công trình thiết kế

Phân xưởng có 45 phụ tải thiết kế chính với công suất và hệ số công suất khác nhau Kích thước và tỉ lệ phân xưởng như trong hình vẽ, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4200 (h) Nguồn điện 22kV, công suất ngắn mạch là 112.5 MVA, khoảng cách từ nguồn đến điểm đấu điện là 500m.

Hình 1 1 Mặt bằng phân xưởng nhiệm vụ 1B

Tính toán chiếu sáng và ổ cắm

1.2.1 Tính toán công suất đèn chiếu sáng và ổ cắm

Khoảng cách đèn đến mặt công tác: H = h - h1 - h2 ( m)

Theo đề bài, ta có h = 5 (m), khoảng cách từ sàn nhà đến mặt làm việc h2 = 0,8 (m), khoảng cách đèn cách trần nhà là h1 = 0,7 (m)

Khoảng cách giữa các đèn: L = 1,5.H ↔ L = 1,5x3.5= 5.25 (m).

Ta có chiều rộng phân xưởng = 24 (m); chiều dài = 36(m)

Số bộ đèn tối thiểu theo chiều rộng là: N n =a

Số bộ đèn tối thiểu theo chiều dài là: N d =b

→ Số bộ đèn: N =N n N d =5.75(bộ đèn) Mỗi bộ đèn có số đèn n=4

Bóng hàng ngang cách tường: q=a−N n L

Bóng hàng dọc cách tường: p = b− N d L

Lấy độ phản xạ của trần và đèn lần lượt là : σ tran P % và σ tuong 0 % kết hợp với chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: Ksd=0,59 Độ rọi yêu cầu Eyc 200 lux.

Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính toán Z=1,1 xác định được quang thông của mỗi đèn như sau:

Từ quang thông tổng F và số lượng bộ đèn đã có:

 Chọn được loại đèn: đèn LED chống cháy nổ 40W  chọn đèn LED chống cháy nổ có P đèn @W cosφ = 0,95

 Công suất chiếu sáng là: Pcs = kđt Nđèn Pđèn (kW) (kđt = 1)

 Qcs = P.tan(arccos φ) = 5.6.tan (arccos 0.95) = 1.84 kVAr

Nhóm ổ cắm: Đối với khu vực phân xưởng, mỗi 200 m 2 ta bố trí 01 ổ cắm đơn

500 W/ổ (Tối đa 6 ổ cho mỗi mạch ổ cắm  3000 W/mạch).

Ta có chiều rộng phân xưởng là 24m, chiều dài phân xưởng là 36m

P csoc = P cs+ P oc , lấy chung coscsoc=0,85  Scsoc

P csoc = P cs+ P oc = 5.6 + 2 = 7.6 lấy chung cosφ = 0,85

1.2.2 Chọn cáp và thiết bị bảo vệ mạch chiếu sáng và ổ cắm

Căn cứ vào TCVN 9206:2012 – Đặt thiết bị trong nhà và công trình công cộng

Căn cứ vào TCVN 9207:2012 – Đặt đường dẫn điện trong nhà và công trình công cộng - tiêu chuẩn thiết kế

Căn cứ vào QCVN 12:2014/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng

Tiết diện của dây pha trong các mạch xoay chiều không được nhỏ hơn các giá trị sau:

- Cho mạch chiếu sáng: 1,5 mm 2

- Cho mạch động lực và chiếu sáng và mạch dành riêng cho động lực: 2,5 mm 2

- Cho mạch tín hiệu và điều khiển: 0,5 mm 2

- Cho đường dẫn điện từ tủ điện tầng đến tủ điện của các căn hộ hoặc phòng:

- Cho đường dẫn điện trục đứng cấp điện cho một hoặc một số tầng: 6 mm 2 Qua sơ bộ tính toán ta có công suất ổ cắm:

Vậy dân dẫn cho ổ cắm và chiếu sáng ta chọn dây CU/PVC 2x2.5 + E2.5 có Icp = 27A

Dựa vào số liệu tính toán ta có thể chọn Áp tô mát bảo vệ cho mạch ổ cắm và chiếu sáng có thông số như sau:

Phụ tải Loại áp tô mát Số lượng Udm V Idm A Ic kA

Phụ tải thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió cần cấp là

- ar = 6– tỉ số trao đổi không khí

Chọn quạt có công suất Pquạt và lưu lượng gió Qquạt (m 3 /h)

Chọn quạt hướng trục DBH – AFT – 3 có Pquạt = 2,2kW; Qquạt = 3000-5000 m 3 / h

Số quạt cần lắp là: N = 60 Q Q gi ó qu at

 Chọn công suất làm mát Pquạt

 Plm = N.Pquạt = 8x2.2 = 17.6 kW, lấy coslm= 0,8

Tính toán phụ tải động lực

a Phân nhóm cho các phụ tải động lực

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.

+ Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.

+ Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12

Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể.

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau :

T Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ku cosφ Pdm,kW

Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ku cosφ Pdm,kW

T Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ku cosφ Pdm,kW

Nhóm 5 82.8 b.Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực:

Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 :

Nhóm 1 có 7 thiết bị → chọn ks1 = 0.78

P tt =k s 1 ∑ i=1 n k ui P dmi ¿0.78x¿ cosφ tb ∑ i=1 n cosφ i k ui P dmi

Tính tương tự với 4 nhóm phụ tải còn lại ta được bảng sau :

Bảng 1 7 Tính toán phụ tải các nhóm

Số thiết bị ks ∑ k u P ∑ cosφ k u P P tt kW Cosφ tb S tt kVA Q tt kVAr

5 0.622 88.375 69.234 c.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị động lực :

P tti =¿0.42.(52.962+69.74+24.232+25.874+54.925).648kW¿ cosφ tbdl ∑ i=1 n cosφ tbi P tti

Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

Công suất tác dụng toàn phân xưởng

: P ttpx =k s ( P tt đ l +P cs o c +P lm ) ( kW) ; Với ks=1

P ttpx =k s ( P ttdl +P csoc +P lm )=1.( 95.648+ 7.6+17.6)0.848kW

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng: cosφ tbpx =P csoc cosφ csoc +P ttdl cosφ tbdl +P lm cosφ lm

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 xưởng là:

TÍNH TOÁN VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG

Cơ sở tính toán bù công suất phản kháng

Công suất phản kháng hay gọi là công suất hư kháng, công suất ảo Q(kW) là năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong trong hệ thống điện xoay chiều AC.

Công suất phản kháng được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, được tạo ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t).

Nó là loại công suất không có lợi của mạch điện.

Trong thực tế công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

- Về kinh tế: Chúng ta phải trả chi phí tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ trong khi thực tế nó không đem lại lợi ích gì.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ:

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …)

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó Cũng tức là ta nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ.

2.1.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng tự nhiên: ta có thể nâng cao hệ số cosφ theo tự nhiên bằng những cách sau:

- Sắp xếp hợp lý qui trình công nghệ nhằm cải thiện chế độ sử dụng năng lượng của các thiết bị;

- Thay hế động cơ làm việc non tải bằng các động cơ có công suất thấp hơn;

- Hạn chế động cơ làm việc không tải;

- Thiết lập chế độ điện áp tối ưu đối với các động cơ non tải (đổi nối Δ  Y);

- Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ; - Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ;

- Thiết lập chế độ làm việc kinh tế của MBA;

- Dùng các thiết bị chỉnh lưu với hệ số công suất vượt trước

Bù công suất phản kháng nhân tạo (các phương pháp bù kỹ thuật):

Biện pháp này chỉ được tiến hành sau khi các biện pháp tự nhiên vẫn chưa đạt được cos yêu cầu, bằng cách đặt các thiết bị bù là máy bù đồng bộ hoặc tụ điện tĩnh

Máy bù đồng bộ: thực chất là loại ĐCĐB chạy không tải

- Có thể phát hoặc tiêu thụ được công suất phản kháng;

- Công suất PK phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt vào nó, mà chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ

- Lắp đặt vận hành phức tạp, dễ gây sự cố (vì có phần quay);

- Tiêu thụ công suất tác dụng khá lớn (cỡ 0,015 ÷ 0,02 kW/kVAr)

- Chỉ được sản xuất ra với dung lượng > 5 MVAr để đảm bảo kinh tế, thích hợp cho bù trung thế tại các TBA TG)

- Chỉ phát công suất PK và không có khả năng điều chỉnh;

- Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc điện áp đặt vào tụ;

- Lắp đặt và vận hành đơn giản, ít gây ra sự cố;

- Tiêu thụ công suất tác dụng khá ít (cỡ 0,003 ÷ 0,005 kW/kVAr)

- Giá tiền 1 đơn vị công suất bù hầu như không thay đổi theo dung lượng (thích hợp cho bù ở mạng hạ áp công nghiệp và dân dụng); Đối tượng của đồ án môn học là phân xưởng công nghiệp ở mạng hạ áp nên chúng ta sẽ chọn bù công suất bằng cách lắp đặt tụ điện tĩnh.

Tính toán và lựa chọn mạch tụ bù

2.2.1 Lựa chọn vị trí và công suất bù

Một số vị trí lắp đặt tụ bù và ưu nhược điểm:

- Đặt tập trung: Đặt ở thanh cái hạ áp TBA – phân xưởng(0,4kV) hoặc thanh cái t TBA trung tâm (6-10kV), ưu điểm dễ quản lý vận hành, giảm vốn đầu tư.

- Đặt phân tán: thiết bị bù được phân nhỏ thành từng nhóm đặt tại các tủ động lực trong phân xưởng Trường hợp động cơ công suất lớn tiêu thụ nhiều Q có thể đặt ngay tại các động cơ đó.

Do phân xưởng công nghiệp đề bài ra, phần lớn các động cơ đều có công suất vừa và nhỏ nên ta có thể chọn phương án lắp đặt tụ bù tại các tủ động lực trong phân xưởng.

Dung lượng bù được tính theo công thức:

Qbù = P(tgφ1 - tgφ2 ) Trong đó:

- tgφ1 :góc ứng vi hệ số cos φ1(trước khi bù )

- tgφ2 :góc ứng với hệ số cosφ2 muốn đạt được(sau khi bù)

Hệ số công suất cosφ2 do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt được ( đề bài yêu cầu phải nâng cosφ của phân xưởng lên 0.9)

Theo kết quả tính toán của CHƯƠNG 1 ta có:

Bảng 2 1 Thông số công suất

S kVA P kW Q kVAr Cosφtb

206.63 145.017 147.2 0.7 Áp dụng công thức ta có:

Q bù =Ptan( acos( 0.7)−acos (0.9 ))5.017 tan(0.793−0.451)Q.595kVAr

Hình 2 1 Catalog tụ bù Samwha

Với dung lượng Q = 51.595 kVAr ta chọn tụ bù hạ thế Samwha model SMS – 4050100KST có thông số:

Bảng 2 2 Thông số tụ bù

Loại tụ Qb kVAr Udm V Số lượng

2.2.2 Chọn dây và thiết bị bảo vệ cho mạch tụ bù

Chọn khởi động từ cho tụ bù:

Một số điều kiện cần và đủ khi lựa chọn khởi động từ lắp đặt cho tủ tụ bù có thể chọn khởi động từ của LS, Mitsubishi, Schneider:

- Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao.

- Khả năng đóng – cắt cao.

- Thao tác đóng – cắt dứt khoát.

- Tiêu thụ ít điện năng

- Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài (có Rơle nhiệt)

Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện hạ áp thông dụng có các cấp là: 9A, 12A, 18A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 130A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy cao hơn 10% vì làm mát kém, dòng điện cho phép qua Contactor còn phải lấy cao hơn nữa trong chế độ làm việc dài hạn Để chọn thiết bị cho tụ bù, ta sử dụng công thức sau:

Q: công suất phản kháng (kVar)

U: điện áp định mức của mạng điện (kV)

Ta chọn được thiết bị bảo vệ cho tụ bù với thông số sau:

Bảng 2 3 Thông số tụ bù

U (kV) Loại thiết bị Icđm (kA) Idm (A)

2.2.3 Đánh giá hiệu quả sau bù

S sau bù =√ P sau bù 2 +Q saubù 2 = √ 145.017 2 +( 147.19 −60) 2 9.21 kVA

Như vậy việc bù công suất phản kháng đã nâng cao hệ số công suất theo xác định phụ tải tính toán từ 0.7 lên 0.9 (theo yêu cầu của đề bài).

Việc nâng cao hệ số công suất sẽ cải thiện việc truyền tải điện năng, giảm các tổn hao trong quá trình truyền tải, cũng như giảm công suất toàn phần tính toán, qua đó, việc lựa chọn thiết bị như MBA, dây dẫn, các thiết bị bảo vệ…cũng sẽ giảm và tiết kiệm được một phần lớn chi phí.

Sttpx từ 206.63 , sau khi bù chúng ta có Sttpx = 169.21, từ đó là cơ sở để lựa chọnMBA cho đối tượng thiết kế với hệ số công suất = 0.9

LỰA CHỌN CÔNG SUẤT, VỊ TRÍ ĐẶT MBA VÀ PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG ĐIỆN

Lựa chọn phương án trạm biến áp

3.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt.

- Vị trí đặt trạm phải bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến đường dây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải đáp ứng cho sự phát triển trong tương lai.

- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.

- Vị trí của trạm phải bảo đảm các điều kiện khác như: cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất.

Phương thức đặt trạm biến áp:

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các trạm biến áp có thể lắp đặt theo các phương thức khác nhau: lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong nhà xưởng, gắn vào tường phía ngoài, đặt độc lập bên ngoài, đặt trên mái, dưới tầng hầm.

Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có nhận xét: có thể đặt trạm biến áp sát tường phía ngoài nhà xưởng cạnh lối ra vào Phương án này có thể tiết kiệm dây dẫn mạng hạ áp cũng như tiết kiệm được không gian của phân xưởng. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cũng như đảm bảo sự liên tục trong công việc của phân xưởng, ta chọn thiết kế dùng 2 MBA cấp điện cho phụ tải Để chọn máy biến áp ta áp dụng công thức:

SMBA: công suất định mức của máy biến áp.

Stt: công suất tính toán của phụ tải.

Theo đề bài ta có tỷ lệ phụ tải điện ưu tiên là 75%, nên ta chọn công suất 1 MBA = 100% công suất khu vực.

Tham khảo catalog thông số máy biến áp phân phối của Công ty cổ phần chế tạo thiết bị điện Đông Anh (EEMC), ta chọn máy biến áp cố công suất lớn hơn gần nhất với công suất đã tính toán

3.1.2 Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp

Chọn dây dẫn theo J kt, kiểm tra tổn thất điện áp, kiểm tra phát nóng cho phép

→ Đối với mạng điện trên 10kV với đường dây trên không để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn dây tối thiểu có tiết diện 35 mm 2 , vậy ta chọn dây AC – 35 Tra bảng “Thông số của đường dây trên không tính chính xác theo khoảng cách trung bình D” và bảng “ trong sách “Mạng lưới điện – Trần Bách” ta có:

Icp = 170 A Ta có: Isc = 2.I = 2x4.724= 9.448 A < 170 A (thỏa mãn)

Ta thấy ∆ U=3.53V < 770 V (3.5%Udm), vậy dây dẫn chọn đã thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp

Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phân xưởng

Xét các phụ tải trong phân xưởng đều là các phụ tải, máy điện có công suất lớn, và có các chức năng riêng biệt Ta chọn thiết kế đi dây mạng điện hình tia đến các phụ tải.

Mạng điện hình tia có các ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: đơn giản về thiết bị bố trí cũng như sơ đồ nối dây, các phụ tải không liên quan đến nhau, sự cố ở một đoạn đường dây sẽ không ảnh hưởng tới đoạn khác, tổn thất cũng sẽ nhỏ hơn so với sơ đồ liên thông

Nhược điểm: khảo sát thi công mất nhiều thời gian, tốn nhiều chi phí

Hình 3 1 Sơ đồ mặt bằng cấp điện

Tính toán chi tiết phương án

Chọn dây dẫn từ sau MBA tới các đầu cực thiết bị:

Chọn dây từ TBA tới tủ phân phối trạm:

Cáp đặt ngầm dưới đất ( có nhiệt độ 25 o C )

→ Ta chọn cáp có tiết diện (3x70)+E35 đặt cách nhau khoảng cách 100mm có

Chọn dây dẫn từ tủ phân phối trạm đến các tủ nhóm thiết bị (tủ động lực):

Từ nhiệt độ môi trường 30 o C tra sổ tay được k1 = 0.94 Có 1 cáp nên k2 = 1

→ Ta chọn 2 cáp có tiết diện (1x25)+E16 đặt cách nhau khoảng cách 100mm có Icp = 168 A , R0 = 0.74 Ω/km, X0 = 0.091 Ω/km

Tính tương tự cho 4 nhóm còn lại ta có bảng sau:

Bảng 3 2 Chọn dây dẫn các nhóm phụ tải động lực

Nhó m Stt kVA Ilvmax A Loại dây mm 2 Icp A

Sau khi đã xét tới trường hợp điều kiện làm việc phát nóng lâu dài cho phép, để đảm bảo tính kinh tế cũng như độ ổn định điện áp trong quá trình làm việc, ta kiểm tra tiếp các điều kiện về tổn thất điện áp với từng lộ dây của từng nhóm.

0.4 =1.068(V) Tính tương tự cho 4 nhóm còn lại ta được bảng sau:

Bảng 3 3 Kiểm tra tổn thất điện áp

Nhóm P kW Q kVAr L km R0 Ω/km X0 Ω/km R Ω/km X Ω/km ∆U V

Ta thấy ∆U < 14 V ( 3.5%.Udm) , vậy dây dẫn các nhóm đã thoả mãn

Chọn dây dẫn từ tủ nhóm thiết bị đến từng thiết bị:

Với số lượng thiết bị nhiều và nhiều thông số, ta dựa vào các công thức đã cho ở trên để tính mẫu 1 lộ đi dây tới 1 thiết bị, sau đó với các thiết bị tại các nhóm còn lại ta tính tương tự, áp dụng các công thức sau để tính chọn dây cho thiết bị, ta vẫn lựa chọn và kiểm tra dựa trên các yếu tố: dòng làm việc lớn nhất, dòng phát nóng lâu dài cho phép, tổn thất điện áp… Để thuận tiện trong quá trình tính toán cũng như khả năng làm việc lâu dài cho phép ta giả thiết tất cả các lộ dây đã chọn đều lấy dây (1x10)+E16 để tính toán, trong quá trình tính toán nếu có lộ nào không thoả mãn, ta sẽ tăng tiết diện dây dẫn và tính lại.

Tính toán chọn dây và kiểm tra dây dẫn cho lò gió tại nhóm 1:

Tính tương tự từng phụ tải cho các nhóm khác, ta được các bảng sau

Bảng 3 4 Thông số phụ tải nhóm 1

STT Tên thiết bị S kVA

Bảng 3 5 Tổn thất điện áp nhóm 1

STT Tên thiết bị L km

Bảng 3 13.Tổn thất điện áp nhóm 5

Ta thấy tổn thất điện áp của các lộ phụ tải ∆U < 14 V ( 3.5%.Udm) , vậy dây dẫn các phụ tải thuộc các nhóm đã thoả mãn.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC PHẦN TỬ TRÊN SƠ ĐỒ

Tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch, đoản mạch hay chập điện là một mạch điện cho phép dòng điện đi dọc theo một con đường ngoài ý muốn mà không có hoặc có trở kháng điện rất thấp Điều này dẫn đến một dòng điện có cường độ quá mức chạy qua mạch điện. Đối với sự cố đoản mạch cũng sẽ mang đến một số tai họa mà bạn cần quan tâm dưới đây

Khi ngắn mạch xảy ra sẽ làm phát sinh nhiệt độ cao rất dễ gây nên cháy nổ Đoản mạch có thể gây nổ, làm vỡ, biến dạng đối với thiết bị điện do ảnh hưởng của lực cơ khí giữa các phần tử bên trong từng thiết bị

Ngắn mạch còn làm sụt điện áp của lưới điện, thiết bị buộc ngừng hoạt động ảnh hưởng đến lao động sản xuất.

Bởi vậy, hiện tượng ngắn mạch vừa gây nên những tác hại đối với hệ thống và các thiết bị điện Đồng thời, đây cũng là mối nguy hiểm đe dọa trực tiếp đến an toàn và tính mạng của còn người

Nguyên nhân gây hiện tượng ngắn mạch

Ngắn mạch là hiện tường có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau Do vậy, bạn cần nắm được những nguyên nhân trực tiếp để trong quá trình sử dụng có thể phòng tránh

Tường nhà ẩm ướt trong khi dây dẫn nguồn có thể bị hở gây nên hiện tượng chập cháy

Thiết bị điện quá tải khiến mạch điện không đáp ứng được gây nên sự cố đoản mạch

Dòng điện tăng đột ngột cũng có thể gây nổ, xuất hiện tia lửa điện.

Các thiết bị điện như đèn, đồ gia dụng bị hỏng hóc, các công tác, ổ cắm điện, cầu chì, phích căm bị lỗi,

Tất cả những lý do trên đều có thể gây nên hiện tượng ngắn mạch Do vậy, bạn cần hết sức chú ý trong quá trình sử dụng điện cần đảm bảo đúng cách để hạn chế các sự cố hỏng hóc.

4.1.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Các dạng ngắn mạch thường xuyên xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch N 3 , N (1,1) , N 1 Trong đó ngắn mạch 3 pha là sự cố nghiêm trọng nhất vì vậy thường căn cứ vào ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thiết bị điện. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các thiết bị điện trong mạng cao áp cần xét đến 5 điểm ngắn mạch

- N1 - điểm ngắn mạch phía trung áp

- N2 đến N5 - điểm ngắn mạch phía hạ để kiểm tra cáp và các thiết bị hạ áp trong phân xưởng

Hình 4 1 Sơ đồ nguyên lý mạng điện

Hình 4 2 Sơ đồ thay thế

4.1.2 Tính dòng ngắn mạch tại các điểm

Tính toán ngắn mạch phía trung áp

Sơ đồ thay thế phía trung áp

Hình 4 3 Sơ đồ thay thế ngắn mạch phía trung áp

Tổng trở ngắn mạch hệ thống quy về phía hạ áp:

Dây dẫn và cáp: dây AC – 35 ; r0 = 0,85 Ω/km; x0 = 0,41 Ω/km

2 =0.205Ω Điện trở và điện kháng của dây quy về phía hạ áp:

→ Tổng trở ngắn mạch từ điểm N1 tới nguồn là:

→ Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 là:

→ Dòng xung kích: I xkN 1 =k xk √ 2 I N 1

Tính toán ngắn mạch phía hạ áp:

Theo tính toán lựa chọn máy biến áp ở chương 2 ta chọn hai máy biến áp làm việc song song có thông số như sau:

Thông số máy biến áp:

Cáp dẫn từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối, tủ phân phối tới tủ động lực 1, 2, 3, 4, 5 ta có:

Bảng 4 2 Thông số tính ngắn mạch đường dây các nhóm phụ tải

Nhóm L km R0 Ω/km X0 Ω/km R Ω/km X Ω/km

Tổng trở ngắn mạch từ nguồn đến điểm ngắn mạch N2:

Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N2:

Dòng xung kích: I xkN 2 =k xk √ 2 I N 2

Z N 3 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP =√ ( + R d ' + R B + R TBA−TPP ) 2 + ( X ' H + X d ' + X B + X TBA−TPP ) 2 =0.016 Ω

Ngắn mạch tại điểm N4: ta chỉ tính 1 trường hợp, sau đó lập bảng tương tự

Z N 3 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP +Z TPP−T Đ L1 =√ ( R ' d + R B + R TBA−TPP + R TPP−T Đ L1 ) 2 + ( X H ' + X ' d + X B + X TBA −TPP + X TPP−T Đ L 1 ) 2 =0.024 Ω

Ngắn mạch tại điểm N5: ta chỉ tính 1 trường hợp, sau đó lập bảng tương tự Tổng trở ngắn mạch từ nguồn đến điểm ngắn mạch N5:

Z N 5 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP +Z TPP−T Đ L1 +Z TDDL 1−Tbi =0.029Ω

Dòng xung kích: I xkN 2=k xk √2 I (3) N 5

Tính toán tương tự ta được bảng tổng hợp sau

Bảng 4 3 Tính ngắn mạch tại các điểm

STT Tên thiết bị R X Z I Ixk

Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.2.1 Lựa chọn thiết bị điện trung áp

Dao cách ly có tác dụng cách ly các bộ phận hoặc thiết bị cần sửa chữa ra khỏi mạng điện đang có điện áp để sửa chữa, bảo dưỡng DCL có thể là loại trong nhà hay ngoài trời, 1 pha hoặc 3 pha, thao tác bằng thay hay bằng điện

Bảng 4 4 Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly

→ Chọn dao cách ly DT-24/200 do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo ta có:

Bảng 4 5 Thông số dao cách ly

Hình 4 4 Dao cách ly DT – 24/200

2.Máy cắt điện cao áp

Máy cắt điện: là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao áp tại chỗ hoặc từ xa, khi lưới điện đang vận hành bình thường, không bình thường, hoặc khi bị sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện.

Bảng 4 6 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt điện

→ Chọn máy cắt loại 3AF do ABB sản xuất có thông số:

Bảng 4 7 Thông số máy cắt điện

Loại máy cắt Số lượng đmMC

Hình 4 5 Máy cắt điện cao áp

Cầu chì là thiết bị bảo vệ ngắn mạch cắt nhanh (t = 0,008 s), có cấu tạo đơn giản nhưng đặc tính làm việc không ổn định nên ĐCX làm việc không cao Cấu tạo

CC gồm phần vỏ và phần dây chảy, trong vỏ có bộ phận dập hồ quang Một cấp vỏ cầu chì có thể lắp cho nhiều loại dây chảy khác nhau

Bảng 4 8 Điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì

→ Chọn Cầu chảy cao áp KT do Nga chế tạo:

Bảng 4 9 Thông số cầu chảy

Hình 4 6 Cầu chì cao áp

Là khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện tránh bị hỏng hóc cách điện do quá điện áp dạng xung có nguồn gốc từ khí quyển tác động vào.

Trong tính toán thiết kế, điều kiện chọn CSV rất đơn giản

Phía trung áp ta có thể chọn loại 3EG1 của SIEMENS:

Bảng 4 10 Thông số CSV trung áp

Vật liệu Udm kV Ulvmax kV Dòng phóng kA

Phía hạ ạp ta có thể chọn loại 5SD7003 của SIEMENS

Bảng 4 11 Thông số CSV hạ áp

Vật liệu Udm kV Số cực Dòng phóng kA

4.2.2 Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện

Vì phần 3.1 chỉ chọn dây và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp, nên ở phần này, sau khi đã có kết quả tính ngắn mạch bên trên, tiến hành kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện Tiết diện cáp đã cần thỏa mãn điều kiện

I N : Dòng ngắn mạch chạy qua đoạn cáp cần kiểm tra, A; t c: thời gian tồn tại ngắn mạch, s; (theo đề bài tnm = 0.25s) ;

C t: hệ số hiệu chỉnh theo loại cáp, tra sổ tay Thường dung cáp Cu/PVC (C t7) và Cu/XLPE (C t3) Áp dụng công thức tính kiểm tra tiết diện của cáp ổn định nhiệt, ta có bảng sau:

Bảng 4 12 Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp

Tên thiết bị I tc Ct kq F Kiểm tra

Tủ hạ thế - Tủ phân phối nhóm 1

Tủ hạ thế - Tủ phân phối nhóm 2 9.818 0.707 117 0.059 1

Tủ hạ thế - Tủ phân phối nhóm 3 9.818 0.707 117 0.059 1

Tủ hạ thế - Tủ phân phối nhóm 4 9.818 0.707 117 0.059

Tủ hạ thế - Tủ phân phối nhóm 5 9.818 0.707 117 0.059

4.2.3 Lựa chọn thiết bị điện tủ hạ thế

1 Aptomat Áp tô mát hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch tùy thuộc vào cấu tạo của chúng

Các loại CB hạ áp có thể phân ra như sau:

- Các loại máy cắt lớn, là loại 3 pha: ACB, VCB

- Các loại CB đúc, có dòng cắt lớn, dòng định mức < 1000A: MCCB – 3 pha 3 cực hoặc 4 cực

- Các loại CB loại nhỏ, có dòng cắt nhỏ, dòng định mức thường < 100A: MCB – 3 pha 3 cực hoặc 4 cực, 1 pha 1 cực hoặc 2 cực

Bảng 4 13 Điều kiện chọn cơ bản

Phụ tải Loại áp tô mát Số lượng Udm V Idm A Ic kA

TBA – TPP MCCB Easypact CVS630 2 415 600 36

TPP – TĐL 1 MCCB Easypact CVS160 1 415 125 36

TPP – TĐL 3 MCCB Easypact EZC100 1 415 80 25

TPP – TĐL 4 MCCB Easypact EZC100 1 415 80 25

CS và OC MCB Schneider Easy9 2 230 16 4.5 Đối với các phụ tải động cơ ta chọn chung aptomat có thông số như sau

- Dòng cắt định mức: 4.5kA - 16kA

Dòng điện cũng như điện áp của các phần tử trong hệ thống điện thường có trị số rất lớn, không thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đo hoặc rơ le và các thiết bị tự động khác, vì vậy các dụng cụ và thiết bị này thường được đấu nối qua máy biến dòng.

Máy biến dòng mà chúng ta hay gọi thực ra có tên tiếng Anh là CurrentTransformer (CT) là một thiết bị đo dòng điện gián tiếp đi qua nguồn cung cấp cho tải hoặc dây động lực của tải Chức năng chính của nó là giám sát nguồn điện cấp vào cho tải đến từng thiết bị Nói một cách dễ hiểu thì máy biến dòng điện là thiết bị điện dùng để biến đổi dòng điện có trị số cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5A và 1A.

Bảng 4 15 Điều kiện chọn và kiểm tra biến dòng

Bảng 4 16 Thông số biến dòng

Phụ tải Loại BI Số lượng Udm V Idm A Tỉ số Cấp chính xác

Hình 4 8 Máy biến dòng điện hạ thế

Thanh cái đồng là thanh kim loại chất liệu bằng đồng có dạng hình khối bao gồm chiều dài chiều rộng và chiều cao ( dày) được gia công đột cắt uốn thành những hình dạng phù hợp để lắp trong tủ điện Bản thân thanh đồng khi chưa được gia công thì gọi là đồng thanh cái, còn nếu đã được gia công rồi thì gọi là thanh cái đồng Chức năng của thanh cái đồng trong tủ điện.

Thanh cái đồng có chức năng dẫn điện và phân chia dòng điện từ lưới điện hoặc máy phát điện tới các dây dẫn được kết nối với nó.

Ngoài ra nó còn là cầu nối trung gian để kết nối các thiết bị trong tủ điện, trạm điện như: đường dây, máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, biến điện áp, biến dòng. Độ dài và kích thước lớn nhỏ của một thanh cái phụ thuộc vào yêu cầu đấu nối như: số lượng đường dây cần đấu nối vào thanh cái đó, kích thước của tủ diện hay trạm biến áp, yêu cầu chịu tải và một số yếu tốt khác.

Chọn thanh cái theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: k 1 = 1; k 2 = 0.78 (xét

3 thanh cái 3 pha đặt cách nhau khoảng 100mm)

Vậy ta chọn thanh cái bằng đồng mỗi pha 1 thanh có thông số:

Bản đồng Số lượng thanh/pha Tiết diện mm 2 Icp

Sứ cách điện là thiết bị gá đỡ các bộ phân mạng điện, dẫn điện và đảm bảo cách điện (pha-pha) hoặc (pha - đất) Vì vậy sứ phải có đủ độ bền cơ học và độ bền cách điện tùy thuộc từng mạng điện.

Ta chọn sứ đỡ có thông số như sau

Thông số sứ đỡ thanh cái

Tên sản phẩm Mã hiệu Hãng sản xuất Đơn vị

Sứ đỡ thanh cái 3 rãnh đơn EL – 170 CEJIE/ CHINA Cái

Hình 4 10 Sứ đỡ thanh cái

XÂY DỰNG LẠI SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM

Giới thiệu phần mềm

AutoCAD là phần mềm ứng dụng CAD để vẽ (tạo) bản vẽ kỹ thuật bằng vectơ 2D hay bề mặt 3D, được phát triển bởi tập đoàn Autodesk Với phiên bản đầu tiên được phát hành vào cuối năm 1982, AutoCAD là một trong những chương trình vẽ kĩ thuật đầu tiên chạy được trên máy tính cá nhân, nhất là máy tính IBM Ngược lại, phần nhiều phần mềm vẽ kĩ thuật thời này được sử dụng trên thiết bị đầu cuối đồ họa (graphics terminal) nối với máy tính lớn hay máy trạm.

Hình 5 1.Giao diện phần mềm

Thiết kế trang web Ứng dụng Autocad được cài đặt bởi các nhà quy hoạch để dễ dàng tìm ra các vị trí phù hợp cho các phần như vườn cây, hàng rào, hiên nhà, và các chi tiết nhỏ nhặt khác

Autocad trong lĩnh vực nội thất

Thiết kế nội thất là vị trí để thiết kế bản vẽ về cách sắp xếp và bố trí đồ nội thất bên trong một dự án mà vẫn đảm bảo tối ưu không gian, tạo ra không gian đẹp và phù hợp với mục đích người sử dụng

Do đó, Autocad sẽ cho phép các nhà thiết kế nội thất mô phỏng các ý tưởng để trình bày với các khách hàng Từ đó, khách hàng dễ dàng góp ý và đưa ra các nhu cầu của bản thân và giúp các chuyên gia điều chỉnh kịp thời, tạo ra các bản vẽ nội thất hoàn chỉnh

Autocad trong lĩnh vực kiến trúc

Dân làm kiến trúc có lẽ cực kỳ quen thuộc với Autocad vì họ cần phải tiếp xúc với phần mềm này mỗi ngày để vẽ các bản dự án về các công trình xây dựng hay toà nhà, được trình bày dưới dạng 2D hoặc 3D Các tính năng trong Autocad cũng cho phép họ biết số liệu cụ thể về khối lượng hay các vật liệu sử dụng.

Autocad trong kỹ thuật, cơ khí

Phần mềm Autocad còn được sử dụng trong các dự án xây dựng các cơ sở hạ tầng dân dụng như xây cầu, khu công nghiệp hay các khu phức hợp và văn phòng. Ứng dụng Autocad trong ngành hàng không vũ trụ

Autocad đã giúp ngành hàng không vũ trụ tiết kiệm hàng triệu đô la Sự ra đời của Autocad đã cải thiện nền sản xuất của các tên lửa hay những chiếc máy bay khổng lồ

Việc sử dụng Autocad giúp các bản vẽ mô phỏng thiết bị hàng không được thiết kế chỉnh chu với các công thức được tính toán kỹ càng, trước khi gửi đến công đoạn sản xuất Điều này đã giúp các chuyên viên mô phỏng đỡ mất thời gian và tiết kiệm rất nhiều chi phí

Autocad được các chuyên gia trong ngành thiết kế ô tô sử dụng để xây dựng các chi tiết của mỗi chiếc xe Họ sẽ vẽ mô phỏng các phần như bệ xe, lốp xe, động cơ hay các bảng mạch xe, v.v.

Không chỉ ngẫu nhiên mà phần mềm Autocad được nhiều người lựa chọn sử dụng Ứng dụng Autocad có những ưu điểm riêng biệt nhất định.

Giao diện và các tính năng mới cho phép sử dụng Autocad dễ dàng và thân thiện với mọi loại thiết bị và các chuyên gia có thể làm việc mọi lúc mọi nơi giúp tiết kiệm thời gian di chuyển.

Autocad giúp tăng năng suất làm việc và thiết kế các quy trình làm việc hiệu quả, giúp tiết kiệm chi phí, thời gian cũng như giảm thiểu các rủi ro sai sót.

Truyền dữ liệu và nhập xuất các file dễ dàng

Sử dụng phần mềm Autocad hỗ trợ người dùng nhập các mô hình từ inventor và quản lý dễ dàng Việc chia sẻ các tệp với nhiều người cũng trở nên đơn giản khi bạn dùng Autocad.

Các mô hình thiết kế có thể được chia sẻ dưới dạng PDF, tải dữ liệu thiết kế lên internet, và xuất file phù hợp với các máy 3D trong quá trình phát triển dự án.

Autocad là một mô hình kỹ thuật động, kết hợp giữa thiết kế và phác thảo sản xuất với nhau Do đó, ứng dụng Autocad cho phép thay đổi các phần cần chỉnh sửa bất kỳ lúc nào trong quá trình làm dự án

Bên cạnh đó, người dùng cũng có thể vẽ các mô hình thiết kế một cách chính xác và chi tiết thông qua các công cụ, giúp các chuyên gia hạn chế tình trạng sai sót khi vẽ.

Khả năng tính toán ổn định

Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạng điện

CO,CP – Copy: sao chép đối tượng

LA – layer: tạo lớp và các thuộc tính

LE – Leader: tạo đường dẫn chú thích

M – move: di chuyển đối tượng được chọn

MI – mirror: lấy đối xứng quanh 1 trục

…và hàng trăm lệnh khác nhau phục vụ các mục đích vẽ, chuyên ngành thiết kế khác nhau.

Khi muốn dùng lệnh ta chỉ cần gõ chữ cái tượng trưng sau đó bấm SPACE hoặc ENTER để chọn lệnh, dùng con trỏ chuột bấm vào bắt điểm thi triển lệnh hoặc đối tượng cần dùng lệnh.

5.2.2 Sơ đồ nguyên lý Đối tượng được cấp điện: phân xưởng công nghiệp

Hệ thống cung cấp điện tới phân xưởng: đường dây trung áp, các thiết bị đóng cắt mạch điện, bảo vệ mạch, trạm biến áp cấp điện cho phụ tải, các đường dây ra phụ tải và các thiết bị đóng cắt bảo vệ cho phụ tải (phân xưởng).

Sơ đồ mặt bằng cấp điện

Hình 5 2 Sơ đồ mặt bằng cấp điện

5.2.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý chi tiết

Hình 5 3 Sơ đồ nguyên lý

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng công nghiệp
Tác giả	Nguyễn Hoàng Đức
Người hướng dẫn	T.S Đặng Việt Hùng
Trường học	Trường Đại học Điện lực
Chuyên ngành	Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	2,04 MB