Thiết kế hệ thống cung cấp Điện Đề tài thiết kế hệ thống cung cấp Điện cho nhà xưởng x2 nghiêp công nghiêp

Các phương pháp xác định phụ tải tính 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 yêu là: Phương pháp xác định

BO CONG THUONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CONG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

%

MÔN HỌC:

THIET KE HE THỎNG CUNG CÁP ĐIỆN

Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp

Sinh viên thựchiện : Nguyễn Đức Thắng

Lớp : Í03IEE6051001

Mã sinh viên : 10116016 Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hùng

PHIEU GIAO DO AN MON HOC THIET KE HE THONG CUNG CAP ĐIỆN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Thắng =‘ Lép: Dién 05 - K16

(Lưu ý: hệ số kạa của mỗi máy cộng thêm M/100, công suất mỗi máy cộng thêm N/5 (kW) — với MN là hai chữ số cuối cùng của MSV)

Thiết bị trên sơ đồ

30 0,8+1,2+1,2 > 12; 13; 14; 15;16; May tién bu long 0,30 1,2+2,842,84347,5+ 0.58

Thiết bị trên sơ đồ nN on * ^ RK A A ~ k

mặt bằng Tên thiết bị Hệ số k¿a | Công suất đặt (kW) | Coso

NHIEM VU THIET KE

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 phương

án cấp điện

3 Thiết lập sơ dé cap điện và lựa chọn các phần tử trong Sơ dé

4 Tính toán, lựa chọn hệ thông chống sét và nối đất

5 Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng cho nhà xưởng

Bản vẽ:

1 Sơ đỗ mặt bằng cấp điện cho nhà xưởng

2 Sơ đỗ nguyên lý cấp điện cho nhà xưởng

3 So dé bé tri hé thông nói đất & chống sét cho nhà xưởng

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

HƯỚNG DẪN GIẢNG VIÊN

CHUONG 1 XÁC DINH PHU TAI TINH TOAN CUA NHA XUONG 1.1 Cơ sở lí thuyết

1.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán

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

điện

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đôi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dân lên tới nhiệt độ băng nhiệt độ lớn nhật do phụ tải thực tế gây ra Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toàn thì có thê đảm bảo an toàn về mat phat nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thai van

hành

1.1.í Các phương pháp xác định phụ tải tính 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 yêu là:

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

Một cách gần đúng có thê lẫy Ps = Pam

P=K, NV (1.1)

O, =P 42g (1.2)

SN + ~C = (1) Khi đó

Trong đó :

- Pa, Pam ; công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ ¡ ( kW)

- Pa, Qạ, S¿ : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phân tính toán của

nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA )

-n: số thiết bị trong nhóm

Phương 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 sô tay là một số

liệu cô định cho trước, không phụ thuộc vào chê độ vận hành và số thiệt bị trong nhóm

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

M: Số đơn vị sản phâm được sản xuất ra trong một năm

W¿ : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )

T„ø„ : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ )

Phương pháp này được dùng đê tính toán cho các thiết bị điện có đỗ thị phụ tải ít biến đi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân Khi đó phụ tải tính toán gân bằng phụ tái trung bình và kết quả tính toán tương đôi chính xác

7

trung binh va hé sỐ cực đại Công thức tính :

Trong đó :

n: Sỗ thiết bị điện trong nhóm

Pam» Cong suất định mức thiết bị thứ ¡ trong nhóm

K„„ : Hệ số cực đại tra trong sỐ tay theo quan hệ

Kmax = f( ha; Kea)

nụ : sô 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 phụ tải thực tế (Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )

Công thức đê tính nụ, như sau :

+Khi m > 3 va Kya < 0,2 thi nn, duroc xac dinh theo trinh ty nhu sau :

Tinh n, - sé thiét bị có công suất > 0,5Pam max

Tinh P;- tổng công suất cua n, thiét bi ké trén :

Tinh Mig = Mig “0

Can chi yla néu trong nhom co thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đôi về chê độ dài hạn khi tính nụ¿ theo công thức :

Poi =Pain NK (1.13)

Ka : hệ số đóng điện tương đối phân trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

+ Nếu thiết bị 1 pha dau vao điện áp pha :

Pua = 3 Pamfa max

+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :

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 hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thê xác định phụ tải tính toán theo công thức :

P = K.P (1.15)

Trong đó : K, là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thê lấy như sau :

10

K,=0,9 đỗi với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

K,=0,75 đi với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

d Phuong pháp xác định phụ tải tính toản theo công suất trung bình và hệ số hình đáng

Công thức tính :

hB.=kK, h (1.16)

O, =P teg (1.17)

S, =P) +O (1.18) Trong d6 Kya : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sô tay

Py ; cOng suat trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

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

e Phương pháp xác định phụ tải tính toản theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương Công thức tính :

P.,=ñ,+ fo

(1.20) Trong do: PB: hệ số tán xạ

§ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giả trị trung bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết

bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiệt kê mới vì nó đòi hỏi khá nhiêu thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành

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 :

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

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

-_ Không lóa do phản xạ: ở một 86 vat công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp do đó khi bé tri 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 thê quan sát được toàn bộ phân xưởng Muốn khử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn

-_ Độ rọi yêu câu 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

chinh xac

1.í.í Phương án bố trí đèn

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta bố trí đèn cho chiều 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 Đồi với chiều sáng chung người ta hay sử dụng 2 cách bồ trí đèn theo hình chữ nhật

- Phuong phap tinh gan ding

-_ Phương pháp tính gần đúng đôi với đèn ông

- _ Phương pháp tính toán với đèn ống

1.3 Phụ tải động lực

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

Phân nhóm thiết bị phụ tải ta dựa trên các yếu tổ sau :

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

- Phân nhóm theo khu vực

- _ Phân nhóm cân chú ý đến sự phân bố công suất đều cho từng các nhóm

Từ dữ kiện của bài cho ta có thê phân các thiết bị trong xưởng thành 6 nhóm như sau:

Sá Tên Hệ số Công suất | Cos Q Ptt Qtt Stt Itt (A) | KsdX | Kmax Cos

hiệu thiết bị sử dụng đặt (kW) | (kVAr) | (kVA) @ TE

(kW) Nhóm 1 1 | Máy mài nhẫn tròn 0.39 42| 067] 2846 | 30.74 4189 | 6364 | 0.4 1.47 0.68

Nhóm í 3 | Máy tiện bu lông 0.34 1.8 | 0.65 | 86.68 | 88.43 | 123,83 | 1881 | 0.48 15 0.7

4 | Máy tiện bu lông 0.34 34|_ 0.65 4

5 | Máy tiện bu lông 0.34 52| 065

11 | Máy khoan 0.31 1| 066

12 | Máy tiện bu lông 0.34 24| 0.58

13 | Máy tiện bu lông 0.34 4| 0.58

18 | Cần trục 0.29 52| 0.67

22 | Máy ép nguội 0.51 412 0.7

23 | Máy ép nguội 0.51 56.2 0.7

Tổng nhóm í 57.10 1i0 81.796

14 | Máy tiện bu lông 0.34 3| 0.58

15 | Máy tiện bu lông 0.34 42| 058

16 | Máy tiện bu lông 0.34 8.7| 0.58

24 | Máy tiện bu lông 0.34 112| 0.58

25 | Máy tiện bu lông 0.34 142| 0.58

37 | Máy tiện bu lông 0.34 57| 0.55

38 | Máy tiện bu lông 0.34 67| 055

39 | Máy mài 0.49 57| 063

17

473 66.22 81.38 123,6

4 0.46 1.56

0.58

1 Tổng hợp phụ tải

1 1 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xướng

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:

P.s = 8.Po

Trong đó :

S: Diện tích phân xưởng (m’)

Po : Công suất phụ tải chiếu sáng (W)

1 Phụ tải thông thoáng và làm mắt

Phụ tải thông thoang lam mat = 5% Phụ tải động lực

Pu — 50x Dạ = 56x 313,53 = 15,66 kW

1 3 Tính toán cho toàn phần xưởng

Chon ka = 0,85

P.=Ky, X Pea = 0,85 x313,52 = 266,5 kW

Q.=Ka XQua =0.85 x317.5€ = 269,926 kVAr

Phụ tải toàn phần (cả làm mát và chiếu sáng )

CHƯƠNG í ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CÁP ĐIỆN VA

SO SÁNH KINH TẺ - KỸ THUẬT ĐẺ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CAP

ĐIỆN

í.1 Cơ sở lý thuyết

í.1.1 Sơ đồ mạng trục chính S MEA + Các phụ tải được đấu nổi chung từ một đường trục :

+ Chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành cao, độ tin cậy Trucchi ÂU Tp cung cấp điện thấp +

+ Mỗi phụ tải được cung cấp một đường dây NiBR

+ D6 tin cay cung cap dién cao

+ Các phụ tải riêng biệt, không phụ thuộc vào f f f f f f nhau ' : : : : :

+

- oe Hình 2 3 Sơ đồ mạng mạch Khó trong việc lựa chọn thiết bị `

vòng í.í Vạch phương án cấp điện cho máy

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

Đề 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 của phụ tải

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

Để lựa chọn máy biến áp cho nhà xưởng cân thỏa mãn những điều kiện sau:

+ VỊ trí trạm cần phải đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng như thay thế, tu sửa sau này (phải đủ không gian và gần các đường vận chuyên)

Vị trí của trạm biến áp không ảnh hưởng tới đường đi lại, vận chuyên của xưởng

Vị trí của trạm cần phải thuận tiện cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng phòng cháy tốt đồng thời phải tránh được các hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính nhà xưởng có thê gây ra

An toàn và liên tục cung cấp điện

Gần trung tâm phụ tái, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến

Tiết kiệm vốn đầu tư và chỉ phí vận hành

21

phụ tải được xác định như sau :

- _ Xác định hệ trục tọa độ phụ tải

- _ Xác định vị trí phụ tải hoặc thiết bị điện trên phụ tải

- _ Tọa độ tâm phụ tải có thể xác định theo công thức sau:

x,: Tọa độ của thiết bị thứ ¡ của nhóm thiết bị thứ ¡ theo trục hoành y¿ Tọa độ của thiết bị thứ I của nhóm thiết bị thứ ¡ theo trục tung Pạ„ ; Công suất tác dụng định mức của thiết bị thứ I của nhóm thiết bị thứi

X,: Tọa độ của tủ động lực thứ n của phân xưởng theo trục hoành Y,:; 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 đề chọn nơi đặt tủ phân phối

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

22

4 | Máy tiện bu lông 3.4 20 19

5 | Máy tiện bu lông 5.2 20 15

14 | Máy tiện bu lông 3 18 11

„ 15 | Máy tiện bu lông 4.2 18 8

Nne 16 | Máy tiện bulông | 8.7 19 §

24 | Máy tiện bu lông 11.2 15 12

25 | Máy tiện bu lông 14.2 15 9

m5 37 | Máy tiện bu lông 5.7 4 18

38 | Máy tiện bu lông 6.7 4 12

35 | Máy tiện bu lông 2.7 3 22

36 | May tién bu lông 4 3 19 Tổng nhóm 6 65.9 3.56 | 28.46

Sau do ta tim tam phụ tải của toàn phân xưởng ta làm tương tự như trên ta có :

¢ Bảng xác định tâm phụ tai cho tủ phân phối chính

[STTÌ Ténthiétbi | Pim@W)| x | Y |

23

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

í 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 gân 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 góctường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng Từ đây ta vạch

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP SƠ ĐỎ CÁP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC

PHẢN TỬ TRONG SƠ ĐỎ 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 thê ở một trong ba che độ sau: chê độ làm việc lau dai, ché độ làm việc quả tải, chê độ làm việc ngắn mạch

+ Chế độ làm việc lâu dài: các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo dung điện áp định mức

+ Chế độ làm việc quá tải: trong chế độ làm việc quá tải dòng điện qua khí cụ điện, sứ cách điện và bộ phận dây dẫn điện khác sẽ sẽ có trị số lớn hơn giá trị định mức Sự làm việc tin cay cua các phần tử trên được đảm bảo bằng các quy định giả trị và thời gian điện áp hay dòng điện tăng cao mà không vượt quá giá trị cho phép

+ Chế độ làm việc ngắn mạch: trong tỉnh trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ôn định động

và ôn định nhiệt

Ngoài ra, còn chú ý đến vị trí dặt thiết bị, nhiệt độ mối trường xung quanh Mức độ

âm ướt, mức độ ô nhiém vv