Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệpNguyễn HỮu Quân

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 MẠNHHẢI Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Quân - D7DCN2 Đại Học Điện Lực, Tp. HN Tháng 11 năm 2014 SVTH:NGUYỄN HỮUQUÂN -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ ánCung Cấp Điện 2 Mục lục 0.1 Dữ kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2 Thuyết minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0.2.1 Tính toán phụ tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0.2.2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . 9 0.2.3 Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện . . . . . . . . . . . . . . 9 0.2.4 Tính toán chế độ mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0.2.5 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . 9 0.3 Bản vẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 Tính toán phụ tảiđiện 13 1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 16 1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 Xácđịnh sơ đồcấp điện của phân xưởng 23 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng . . . . . . . . . . . . 23 2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . 23 2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng . . . . . . . . . . . . . 29 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . 31 2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.3.3 Lưa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3 Lựa chọnkiểm tra các thiết bị của sơ đồnối điện 51 3.1 Chọn thiết bị bảo vệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.1 Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.2 Chọn máy cắt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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:NGUYỄN HỮUQUÂN -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 . 54 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.4.1 Khái quát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.4.2 Tiến hành bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.4.3 Đánh giá hiệu quả, tính toán kinh tế bù công suất phản kháng . 64 Đồ ánCung Cấp Điện 4 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 củaconngườitrongsinhhoạt 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 thựchiện một nhiệm vụtương đối toàn diện vềlĩnh 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,. 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! 5 SVTH:NGUYỄN HỮUQUÂN -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ ánCung Cấp Điện 6 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. 7 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí Đồ án Cung Cấp Điện 8 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - 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 9 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI • Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng, mặt cắt trạm biến áp • Sơ đồ nối điện • Bảng số liệu tính toán mạng điện Đồ án Cung Cấp Điện 10 [...]... tính toán toàn phân xưởng là: Sttpx = 2 Pttpx + Q2 = ttpx 194, 0762 + 193, 7942 = 274,266(kVA) • Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là: cosϕpx = Đồ án Cung Cấp Điện Pttpx 194, 076 = = 0,707 Sttpx 274, 266 21 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 22 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 Xác định... phụ tải và tâm phân xưởng Đồ án Cung Cấp Điện 25 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - 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 26 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - 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... toán phân xưởng • Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng: 3 Tham khảo giáo trình Cung cấp điện - Ngô Hồng Quang Đồ án Cung Cấp Điện 20 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Pttpx = Pcs + Pttđlpx = 12,96 + 181,116 = 194,076 (kW) • Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng: Qttpx = Ptti tanϕi = Pttđl tanϕđl + Pcs tanϕcs = 181,116.1,07 + 12,96.0 = 193,794 (kVAr) • Công. .. các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin Đồ án Cung Cấp Điện 31 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Hình 2.3: Sơ đồ hình tia Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp Đồ án Cung Cấp Điện 32 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN -... đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu và công suất đặt • Phương pháp tính theo hệ số kM và công suất trung 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 Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công. .. Ngoài ra cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế 1 trang 165 Giáo trình Cung cấp điện - Ngô Hồng Quang Đồ án Cung Cấp Điện 28 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 2.2.3 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Chọn máy biến áp cho phân xưởng • Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc song song, ta có:... 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 - Ngô... 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: +) Chọn thanh góp của TPP: Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho. .. 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 4 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau Đồ án Cung Cấp Điện 14 SVTH:NGUYỄN HỮU QUÂN - D7DCN2 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 Tên thiết bị Số hiệu trên... (đ) Khi đó Zdây = 0, 225.49, 92.106 + 29385 = 11, 26.106 (đ) 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau: - Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng