Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệpTạ văn Bắc

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN "Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp" Giáo viên hướng dẫn: T.S PHẠM MẠNH HẢI Sinh viên thực hiện: Tạ Văn Bắc - D7DCN2 Đại Học Điện Lực, Tp. HN Tháng 12 năm 2014 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 2 Mục lục 0.1 Dữ kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0.2 Thuyết minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.1 Tính toán phụ tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.3 Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.4 Tính toán chế độ mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.5 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . 7 0.3 Bản vẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 Tính toán phụ tải điện 11 1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 14 1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 21 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . 21 2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng . . . . . . . . . . . . . 27 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . 29 2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.3 Lưa chọn sơ đồ nói điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3 Lựa chọn kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện 51 3.1 Chọn thiết bị bảo vệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.1 Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.2 Chọn máy cắt phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.3 Thanh góp hạ áp của TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.1.4 Chọn Aptomat bảo vệ TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp của mạng điện . . . . . . . . . . . . . 53 3 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.2.2 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 55 3.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của mạng điện và kiểm tra . . . . . . . 56 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.3.2 Các thông số của sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.3.3 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 58 3.4 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.4.1 Khái quát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.4.2 Tiến hành bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.4.3 Đánh giá hiệu quả, tính toán kinh tế bù công suất phản kháng . 65 Đồ án Cung Cấp Điện 1 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 2 Lời nói đầu Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Nhu cầu điện ngày càng tăng. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trong việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấp điện năng cho cá khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất cần thiết. Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ thể cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong số đó “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước. Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện. Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô trong trường đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành. Vì là lần đầu tiên em làm đồ án, kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 3 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 4 Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp 0.1 Dữ kiện Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 60%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp U cp = 5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos ϕ = 0, 9. Hệ số chiết khấu i = 12%. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k = 2 MVA. Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k = 2,5s. Giá thành tổn thất điện năng c  = 1500 đ/kWh, suất thiệt hại do mất điện g th = 10000 đ/kWh. Đơn giá tụ bù là 140.10 3 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ P b = 0,0025 kW/kVAr.Giá điện trung bình g = 1400 đ/kWh. Điện áp phân phối lưới 22kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4000h. Chiều cao phân xưởng h = 4,2m. Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 200m. Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. 5 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí N 0 - 3 Đồ án Cung Cấp Điện 6 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 0.2 Thuyết minh 0.2.1 Tính toán phụ tải điện • Phụ tải chiếu sáng • Phụ tải động lực • Phụ tải tổng hợp 0.2.2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng • Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng • Chọn công suất và số lượng máy biến áp • Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án) 0.2.3 Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện • Chọn dây dẫn của mạng động lực • Tính toán ngắn mạch • Chọn thiết bị bảo vệ 0.2.4 Tính toán chế độ mạng điện • Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp • Xác định hao tổn công suẩt • Xác định hao tổn điện năng 0.2.5 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất • Xác định dung lượng bù cần thiết • Lựa chọn vị trí đặt tụ bù • Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng • Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng 0.3 Bản vẽ • Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị • Sơ đồ nguyên lí của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn Đồ án Cung Cấp Điện 7 [...]... (kVAr) • Công suất tính toán toàn phân xưởng là: Sttpx = 2 Pttpx + Q2 = ttpx 164, 582 + 176, 32 = 241,18(kVA) • Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là: cosϕpx = Đồ án Cung Cấp Điện Pttpx 164, 58 = = 0,768 Sttpx 241, 18 19 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 20 Chương 2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 2.1 2.1.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng. .. nhóm phụ tải và tâm phân xưởng Đồ án Cung Cấp Điện 23 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Hình 2.1: Tọa độ tâm các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng Đồ án Cung Cấp Điện 24 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 2.1.2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Vị trí đặt TBA phân xưởng Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau: - Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt,... cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ loại III Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà): Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính Đồ án Cung Cấp Điện 30 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH... tác dụng tính toán của toàn phân xưởng: Pttpx = Pcs + Pttđlpx = 12,6+151,98 = 164,58 (kW) • Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng: 3 Tham khảo giáo trình Cung cấp điện - Trần Quang Khánh Đồ án Cung Cấp Điện 18 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Loại phụ tải Động lực Chiếu sáng Ptt (kW) cosϕtb 151,98 0,653 12,6 1 Bảng 1.5: Phụ tải tính toán phân xưởng Qttpx = Ptti tanϕi = Pttđl... 0,70 0,83 0,69 0,54 Công suất đặt P(kW) theo các phương án 3; 4; 5,5; 7,5; 7,5 6; 12 18; 20; 30 2,8; 7,5 1,5; 2,2; 5,5 2,2; 7,5 12; 18 5,5; 8,5; 10 2,8 10; 8 10; 12; 15; 17 4; 7,5 Bảng 1: Số liệu các thiết bị trong xưởng sản xuất Đồ án Cung Cấp Điện 9 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 10 Chương 1 Tính toán phụ tải điện Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không... ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị - Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn • Chọn trạm phân phối: Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng +) Sơ đồ trạm phân phối: Đồ án Cung Cấp Điện 33 ... Pnmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có :  ∗ n = n1 n p∗ = P1 P  Trong đó 1 - n1 : Số thiết bị có công suất lớn hơn 2 Pnmax 1 - P1 : Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn 2 Pnmax (kW) - n : Số thiết bị trong nhóm - P : Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm (kW) • Tính n∗ 1 : hq n∗ = hq 1 0,95 p∗2 (1−p∗ )2 + 1−n∗ n∗ Giáo trình Cung cấp điện - Trần... • 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... Bảng 1.1: Phân nhóm phụ tải cho xưởng cơ khí sửa chữa N 0 - 3 Đồ án Cung Cấp Điện 13 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: 1.2.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1 a, Xác định hệ số sử dụng tổng hợp ksd Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo công thức: ksd = Pi ksdi Pi Trong đó - ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị - Pi là công suất... 2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây kép cáp lõi đồng Ta có dòng điện chạy trên đường dây: Ilv = S √ ttpx (A) 2 3.Uđm Thay giá trị Sttpx = 241,18 kVA và Uđm = 22 kV vào công thức ta có: 1 Tra bảng phụ lục 12 (Giáo trình Cung cấp điện trang 293) và bảng giá máy biến áp ABB 2013 Đồ án Cung Cấp Điện 27 SVTH: Tạ Văn Bắc- D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Ilv = . kháng . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.4.3 Đánh giá hiệu quả, tính toán kinh tế bù công suất phản kháng . 65 Đồ án Cung Cấp Điện 1 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung. thiết bị trong xưởng sản xuất. Đồ án Cung Cấp Điện 9 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 10 Chương 1 Tính toán phụ tải điện Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu. trong khoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 3 SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 4 Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng