Đồ án thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rất quan trọng. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác (như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng...), dễ dàng truyền tải và phân phối... Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết 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 lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ... tăng lên không ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy. Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành Hệ thống điện. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp chúng ta có những hiểu biết tổng quan nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bị trong thiết kế hệ thống điện.

Đồ án môn học Cung cấp Điện Nội dung Trang I. Tính toán §1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 8 §2. Tính toán phụ tải điện 12 2.1. Phụ tải chiếu sang 13 2.2. Phụ tải thống thoáng và làm mát 13 2.3. Phụ tải động lực 14 2.4. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng 21 §3. Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng 23 3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp. 23 3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp 23 3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 27 §4. Lựa chọn và kiểm tra các thiêt bị của mạng điện 45 4.1. Tính toán ngắn mạch. 45 4.2. Chọn và kiểm tra thiết bị 48 4.2.1. Thiết bị phân phối cao áp 48 4.2.2. Thiết bị phân phối hạ áp 48 4.2.3. Cáp động lực và cáp chiếu sáng 50 4.2.4. Thiết bị đóng cắt bảo vệ 55 4.2.5. Thiết bị đo lường 62 4.3. Nhận xét 62 §5. Tính toán chế độ xác lập của mạng điện 63 1 Đồ án môn học Cung cấp Điện 5.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 63 5.2. Xác định hao tổn công suất 66 5.3. Xác định hao tổn điện năng 68 5.4. Nhận xét và đánh giá 71 §6. Bù nâng cao hệ số công suất 72 6.1. Xác định dung lượng bù cần thiết 73 6.2. Lựa chọn vị trí đặt tụ bù 73 6.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 73 6.4. Phân tích kinh tế - tài chính bù công suất phản kháng và nhận xét 74 §7. Tính toán nối đất và chống sét 76 7.1. Tính toán nối đất. 76 7.2. Tính chọn thiết bị chống sét 78 7.3. Nhận xét và đánh giá 78 §8. Dự toán công trình 79 8.1. Danh mục các thiết bị 79 8.2. Xác định các tham số kinh tế 81 Kết luận 82 II. Bản vẽ Bản vẽ sơ đồ nối điện toàn phân xưởng 83 Bản vẽ sơ đồ nối đèn và đi dây các thiết bị toàn phân xưởng 84 Bản vẽ trạm biến áp 85 2 Đồ án môn học Cung cấp Điện LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rất quan trọng. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác (như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng ), dễ dàng truyền tải và phân phối Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết 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 lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng lên không ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy. Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành Hệ thống điện. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp chúng ta có những hiểu biết tổng quan nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bị trong thiết kế hệ thống điện. Sau một thời gian thực hiện, với sự hướng dẫn của thầy giáo ThS. Phạm Anh Tuân, đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này 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 thầy giáo TS.Trần Quang Khánh đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, năm 2013 Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Hương 3 Đồ án môn học Cung cấp Điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Đồ án 3: “Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp” Họ và tiên sinh viên : Hoàng Thị Hương. Lớp : Đ6H4. A. Đề bài: Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng dl.3, lấy theo vần alphabe theo chữ cái đầu tiên của họ gồm các số liệu: số hiệu phân xưởng (cột 2), chiều cao nhà xưởng H,m (cột 3), tỷ lệ phụ tải điện loại I & II là k I&II , % (cột 4); tên đệm gồm: Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k , MVA (cột 5), khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L,m (cột 6), hệ số công suất cần nâng lên là cosφ 2 (cột 7) và tên người thiết kế, gồm: Thời gian sử dụng công suất cực đại T M ,h (cột 8), phương án lấy phụ tải (cột 9), điện trở suất của đất ρ đ (cột 10) và điện trở của hệ thống nối đất tự nhiên R tn (cột 11). Cụ thể, với tên người thiết kế là Hoàng Mạnh Linh, số liệu được cho như sau: H M L Số hiệu phân xưởng 4 Chiều cao nhà xưởng H,m 4,0 Tỷ lệ phụ tải điện loại I & II k I&II ,% 82 Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k ,MVA 9,44 Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L,m 269 Hệ số công suất cần nâng lên cosφ 2 0,92 Thời gian sử dụng công suất cực đại T M ,h 5050 Phương án lấy phụ tải C 4 Đồ án môn học Cung cấp Điện Điện trở suất của đất ρ đ 214 Điện trở của hệ thống nối đất tự nhiên R tn 167 Một số tham số khác: Tổng hao tổn điện áp cho phép trong mạng hạ áp ΔU cp 5% Hệ số chiết khấu i 10% Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k 5 s Giá thành tổn thất điện năng c Δ 1500 đ/kWh Suất thiệt hại do mất điện g th 7500 đ/kWh Đơn giá tụ bù 200.10 3 đ/kVAr Chi phí vận hành tụ 2% vốn đầu tư Suất tổn thất trong tụ ΔP b 0,0025 kW/kVAr Giá điện trung bình G 1500 đ/kWh Điện áp lưới phân phối U 22 kV Quy ước: Số liệu sử dụng trong đồ án trên được tra từ các nguồn tài liệu sau: TT Tên tài liệu nguồn Ký hiệu trong Đồ án 1 Giáo trình “Cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC” – TS. Trần Quang Khánh TL1 2 Sách bài tập Cung cấp điện – TS. Trần Quang Khánh TL2 3 Giáo trình “Mạng Lưới Điện” – TS. Nguyễn Văn Đạm TL3 4 Giáo trình “Bảo hộ LĐ & KTAT điện” – TS. Trần Quang Khánh. TL4 Phân xưởng cơ khí sửa chữa N 0 4 có sơ đồ mặt bằng: 5 Đồ án môn học Cung cấp Điện 6 Đồ án môn học Cung cấp Điện Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd cosφ Công suất đặt P, kW 1; 2; 3; 19; 20; 26; 27 Máy tiện ngang bán tự động 0,35 0,67 12+17+22+12+18+18,5+18, 5 4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5+3+7,5+12+10 6 Máy tiện xoay 0,30 0,65 8,5 11 Máy khoan đứng 0,26 0,56 3 9; 10; 12 Máy khoan đứng 0,37 0,66 5,5+8,5+6,3 13 Máy khoan định tâm 0,30 0,58 3 14; 15; 16; 17 Máy tiện bán tự động 0,41 0,63 2,8+4,5+5,5+7,5 18 Máy máy mài nhọn 0,45 0,67 3 21; 22; 23; 28; 29; 30; 31 Máy tiện ren 0,47 0,70 2,8+2,8+2,8+5,5+4,5+8,5+1 0 25; 32; 33 Máy doa 0,45 0,63 4+5,5+7,5 34 Máy hàn hồ quang 0,53 0,90 40 35 Máy biến áp hàn ε = 0,4 0,45 0,58 35 36 Máy tiện ren 0,40 0,60 18 37 Máy hàn xung 0,32 0,55 20 38; 39 Máy chỉnh lưu hàn 0,46 0,62 30+20 B.Nội dung tính toán :  Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng  Tính toán phụ tải điện  Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng  Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện  Tính toán chế độ mạng điện  Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất  Tính toán nối đất và chống sét  Dự toán công trình. §1. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 7 Đồ án môn học Cung cấp Điện Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của 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 chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:  Không bị loá mắt  Không loá do phản xạ  Không có bóng tối  Phải có độ rọi đồng đều  Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định  Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày. Các hệ thống chiếu sáng bao gồm • Chiếu sáng chung. • Chiếu sáng cục bộ. • 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. Có 2 loại bóng đèn chiếu sáng: • Bóng đèn sợi đốt • 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 thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật . 1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng: Thông số phân xưởng như sau: 8 Đồ án môn học Cung cấp Điện 1 Kích thước a x b x H 36 x 24 x 4 (m) 2 Độ rọi yêu cầu E yc 50 (lx) 3 Màu sắc Trần nhà Trắng Tường Vàng Sàn nhà Xám 4 Nhiệt độ cần thiết cho môi trường ánh sáng tiện nghi. (ứng với E = 60lux) θ m 3000 ( o K) 5 Công suất đèn P đ 200 (W) 6 Quang thong F d 3000 (lumen) Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m; Chiều cao mặt bằng làm việc là : h lv = 0,9 m; Chiều cao tính toán là : h = H – h lv = 4 – 0,9 = 3,1 m ; Hình 1.1: Sơ đồ biểu thị các chiều cao trong phân xưởng Tỉ số treo đèn: = = 0,139 < => thỏa mãn yêu cầu. Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách giữa các đèn được xác định là =1,5 (bảng 12.4): L đ = 1,5. h = 1,5.3,1 = 4,65 (m). Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn: • Khoảng cách giữa các đèn theo chiều ngang: L ngang = 4 m • Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dọc: L dọc = 4 m • Khoảng cách từ tường đến đèn gần nhất theo 2 chiều: q= p=2 m; 9 Đồ án môn học Cung cấp Điện Hình 1.2: Sơ đồ bố trí đèn chiếu sáng cho phân xưởng Kiểm tra điều kiện: và  2 4 2 3 4 ≤< và 2 4 2 3 4 ≤< => thỏa mãn Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý. Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là: N min = 54 (bóng) Hệ số không gian: = = = 4,645 Căn cứ vào đặc điểm của nội thất, tra số liệu trong các bảng phụ lục, ta có: Nội dung Ký hiệu Số liệu Nguồn Hệ số phản xạ Trần ρ 0,7 Bảng 2.12 trang 44 , TL4 Tường 0,5 Sàn 0,1 Hệ số lợi dụng k ld 0,625 Bảng 2.pl trang 312, TL4 10 [...]... chiếu sáng chung, cần trang bị thêm cho:  Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ  2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phòng 1 bóng 100W §2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN -Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ... dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo Một số phương pháp tính phụ tải dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:     Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu Phương pháp tính theo công suất chung bình Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất 11 Đồ án môn học Cung cấp Điện Trên thực tế,... vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện 2.1 Phụ tải chiếu sáng: Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1): Pcs chung = kđt N Pđ = 1.54.200 = 10800 (W) Chiếu sáng cục bộ: (39 bóng đèn cho mỗi máy, 2 bóng đèn phòng thay đồ, 2 bóng đèn... tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát: = 15,1 + = 18,429 (kW) • Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng: (( P∑ = 195,11+ • 18,429 0, 04 ) − 0,41).18,429 5 = 206,971 (kW) Hệ số công suất tổng hợp: cosφ∑ = = = 0,677 - Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng: S∑ = = = 305,89 (kVA) Q∑ = S∑ sinφ∑ = 305,89 = 225,237(kVAr) 20 Đồ án môn học Cung cấp Điện §3 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN... ta dựa vào nguyên tắc sau: 13 Đồ án môn học Cung cấp Điện • Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ) • Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra... Phương án 1: dùng 2 máy 2 x 160 kVA  Phương án 2: dùng 2 máy 2 x 180 kVA  Phương án 3: dùng 1 máy 315 kVA 21 Đồ án môn học Cung cấp Điện BẢNG 3.1 Bảng số liệu các máy biến áp: ∆P0 SB , kVA ; kW ∆Pk ; kW Vốn đầu tư , 106đ 2 x 160 0,5 2,95 78,4 2 x 180 0,53 3,15 152,7 1 x 315 0,72 4,85 106,9 Dưới góc độ an toàn kĩ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện Đối với phương án 1 và... 1 và phương án 2, khi có sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp, máy còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng Để đảm bảo tương đồng về kỹ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án: Z = pV... phí cho thành phần tổn thất là: C = 25049.1500 = 37,57.106 (đồng) Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 18% công suất của phụ tải loại III là: Pth2 = 0,18.206,971 = 37,255 (kW) Do đó thiệt hại do mất điện là: Yth2 = Pth2.gth.tf = 37,255.7500.24 = 6,705.106 đ, Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án : Z2 = (0,174.152,7+ 37,57 + 6,705).106 = 70,8448.106 đ * Phương án 3: 24 Đồ án môn học Cung cấp Điện. .. 89,0876 Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất Vậy đặt TBA gồm 2 máy 160 kVA 3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu: 25 Đồ án môn học Cung cấp Điện 3.3.1 Sơ bộ chọn phương án: Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo cáp đến từng tủ động lực • Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến từng tủ động lực • 3.3.2 Tính toán chọn phương án tối ưu: Ta chọn dây... 0,689 19 Đồ án môn học Cung cấp Điện • Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl∑ = knc∑ = 0,689 283,335 = 195,11 (kW) • Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp: = = = 0,648 2.4 Phụ tải tổng hợp BẢNG 2.7: Kết quả tính toán phụ tải: Số thứ tự Phụ tải P ; KW 1 Chiếu sáng 15,1 1 2 Thông thoáng, làm mát 5,6 0,8 3 Động lực 195,11 0,648 Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia: • Tổng công suất . Khánh đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, năm 2013 Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Hương 3 Đồ án môn học Cung cấp Điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Đồ án 3: Thiết kế cung cấp điện cho một. có sơ đồ mặt bằng: 5 Đồ án môn học Cung cấp Điện 6 Đồ án môn học Cung cấp Điện Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd cosφ Công suất đặt P, kW 1; 2; 3; 19; 20; 26; 27 Máy tiện ngang bán tự. toán :  Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng  Tính toán phụ tải điện  Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng  Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện  Tính toán chế độ mạng điện 