Đồ án - Cung cấp điện - Nguyễn Ngọc Âu

ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 5 LỜI NÓI ĐẦU: Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệp điện năng đóng một vài trò cực kỳ quan trọng bởi nó cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động lao động sản xuất và sinh hoạt. Vì thế yêu cầu về sử dụng điện và các thiết bò ngày càng tăng. Cung cấp điện năng một cách an toàn và ổn đònh cho khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp, xưởng, nhà máy là rất cần thiết. Để đảm bảo được yêu cầu về chất lượng cung cấp và tiết kiệm điện thì chúng ta phải nắm vững về các thiết bò tiêu thụ điện, cách vận hành cũng như cách chọn thiết bò, dây dẫn, khí cụ bảo vệ và cách bố trí vò trí sao cho tối ưu nhất. Do đó việc khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp điện để từ đó đưa ra những lựa chọn, những phương pháp cung cấp điện tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng của một khu công nghiệp, khu dân cư, bến cảng…là một công việc cần thiết quyết đònh cho việc thành công của công cuộc đổi mới đất nước. Là một sinh viên khoa điện, thuộc bộ môn điện công nghiệp của trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM, người nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này với mong muốn nâng cao chất lượng cung cấp và tiết kiệm điện. Vì vậy, qua cuốn đồ án môn học này, người nghiên cứu đưa ra phương án cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí với khả năng đảm bảo về điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Với giới hạn là một sinh viên và khả năng tài chính, thời gian… nên đồ án này chỉ tìm hiểu mức độ đơn giản. Sau này, nếu mọi điều kiện khách quan cho phép thì sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đồ án này hơn nữa. Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2010 Sinh Viên Thực Hiện BÙI QUỐC ĐỨC ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 6 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN NGỌC ÂU đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong trường, đặc biệt là thầy cô trong khoa điện đã chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức cho em. Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã giúp đỡ và góp ý cho tập đồ án này hoàn thành đúng thời gian. Xin trân trọng cảm ơn. SV. BÙI QUỐC ĐỨC ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 7 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 23 tháng 12 năm 2010 Giáo Viên Hướng Dẫn ThS. Nguyễn Ngọc Âu ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 8 NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN: Nội dung của đồ án bao gồm 7 chương: · Chương 1: Xác đònh phụ tải tính toán cho phân xưởng, xác đònh tâm phụ tải. · Chương 2: Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng. · Chương 3: Chọn dây dẫn. · Chương 4: Chọn các phần tử đóng cắt, bảo vệ, tính ngắn mạch. · Chương 5: Tính bù công suất phản kháng · Chương 6: Thiết kế hệ thống chiếu sáng · Chương 7: Thiết kế hệ thống chống sét Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Âu MỤC LỤC: Phần giới thiệu: · Trang bìa ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 9 · Trang lời nói đầu 5 · Lời cảm ơn 6 · Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 7 · Nhiệm vụ của đồ án 8 Phần nội dung: · Chương mở đầu: 12 1. Đặt vấn đề 12 2. Mục đích 12 3. Giới hạn đồ án 12 · Chương 1: Xác đònh phụ tải tính toán cho phân xưởng, tâm phụ tải 13 1.1- Đặc điểm của phân xưởng 13 1.2- Thông số và mặt bằng phân xưởng 13 1.2.1- Thông số phân xưởng 13 1.2.2- Mặt bằng phân xưởng 14 1.2.3- Phân nhóm phụ tải 15 1.3- Xác đònh phụ tải tính toán cho phân xưởng 16 · Chương 2: Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng 28 2.1- Khái quát về tính chọn trạm biến áp 28 2.2- Chọn vò trí trạm biến áp 28 2.3- Lựa chọn máy biến áp 29 2.3.1- Chọn số lượng máy biến áp 29 2.3.2- Chủng loại máy biến áp 29 2.3.3- Xác đònh công suất máy biến áp 30 2.4- Đo lường và kiểm tra trong trạm 31 · Chương 3: Chọn dây dẫn 33 3.1- Chọn phương án đi dây 33 3.1-1 Yêu cầu: 33 3.1-2 Phân tích các phương án đi day 33 3.1-3 Vạch phương án đi day 34 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 10 3.1.4- Xác đònh phương án lắp đặt day 34 3.1.5- Sơ đồ nguyên lý 35 3.1.6- Sơ đồ đi day 36 3.2- Chọn dây dẫn và cáp 38 3.2-1 Chọn loại cáp và dây dẫn 38 3.2-2 Tính toán lựa chọn dây dẫn 40 1/ Từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính: 40 2/ Từ tủ phân phối tới tủ động lực: 41 3/ Từ tủ động lực đến các thiết bò 43 · Chương 4: Chọn dây dẫn và khí cụ bảo vệ 47 4.1-Đặt vấn đề 47 4.2- Chọn dây dẫn 48 +Chọn loại cáp và dây dẫn +Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng +Kiểm tra tổn thất điện áp 4.3- Chọn CB 49 4.4- Chọn tủ phân phối và tủ động lực 51 +Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xưởng · Chương 5: Tính ngắn mạch 53 5.1-Khái niệm 53 5.2-Tính toán ngắn mạch 54 · Chương 6: Tính bù công suất phản kháng 62 6.1-Khái quát 62 6.2-Ý nghóa của việc bù công suất phản kháng 63 6.3-Các biện pháp nâng cao hệ số cos j 64 6.4 Vò trí lắp đặt tụ bù và tính toán dung lượng bù 65 6.5 Tính toán bù công suất phản kháng cho phân xưởng 65 · Chương 7: Tính toán chiếu sáng 66 7.1-Dây dẫn và thiết Đặt vấn đề 66 7.2-Tính toán chiếu sáng 66 7.3-Chọn bò bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 72 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 11 · Chương 8: Chống sét và nối đất 76 8.1-Đặt vấn đề 76 8.2-Hệ thống nối đất 76 8.3-Hệ thống chống sét 80 · Kết luận 84 · Tài liệu tham khảo 84 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 12 Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác đònh phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo qui mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác đònh theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm,10 năm hoặc lâu hơn nữa. Ví dụ xác đinh phụ tải điện cho một phân xưởng thì chủ yếu là dựa vào máy móc thực tế đặt trong phân xưởng đó, xác đònh phụ tải cho một xí nghiệp thì phải xét tới khả năng mở rộng của xí nghiệp trong tương lai. Như vậy xác đinh phụ tải điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hay dài hạn. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác đònh phụ tải công trình ngay sau khi công trình vào khai thác vận hành. Phụ này được gọi là phụ tải tinh toán, trên cơ sở phụ tải tính toán để chọn các thiết bò điện cho phù hợp như máy biến áp, dây dẩn, các thiết bò đóng cắt, bảo vệ… Để tính toán các tổn thất công suất, điện áp, tụ bù … Do phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và biến động theo thời gian nên cho đến nay tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán nhưng vẫn chưa có một phương pháp tính một cách chính xác và tiện lợi. Vì vậy trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác đònh phụ tải điện thì cho phép sai số 10 0 0 . 2. MỤC ĐÍCH: Đồ án “ Thiết kế cung cấp điện cho Nhà máy cơ khí” trang bò cho người học những kiến thức cơ bản trong việc thiết kế cung cấp điện cho các công trình trong thực tế, giúp người học vận dụng những kiến thức chuyên nghành đã được học một cách triệt để. Tuy chỉ nằm trong phạm vi của một đồ án môn học, nhưng đề tài này rất có ý nghóa đối với sinh viên vì nó giúp sinh viênï có một hình dung tương đối về những công việc trong tương lai, từ đó tránh được những bỡ ngỡ ban đầu khi họ bước chân vào môi trường làm việc sau này. 3. GIỚI HẠN ĐỒ ÁN: Với giới hạn là một sinh viên và khả năng tài chính, thời gian… nên đồ án này chỉ tìm hiểu mức độ đơn giản, chỉ mới thực hiện ở mức độ lý thuyết và trong trường học, chưa áp dụng vào trong thực tế nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để ngày càng hoàn thiện hơn. Sau này, nếu mọi điều kiện khách quan cho phép thì sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đồ án này hơn nữa. CHƯƠNG I: ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 13 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG, XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 1.1- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÂN XƯỞNG: Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế một hệ thống cung cấp điện, nó có vai trò rất quan trọng bởi vì nếu ta xác đònh phụ tải tính toán dư thừa dẫn đến lãng phí, ứ đọng vốn đầu tư Nếu xác đònh thiếu sẽ dẫn đến mạng điện thường xuyên bò quá tải do đó vận hành không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Hơn nữa xác đònh phụ tải là cơ sở để lựa chọn công suất nguồn, tiết diện dây dẫn và lựa chọn CB. Do thấy được tầm quan trọng của việc xác đònh phụ tải tính toán nên trước khi đi vào tính toán phụ tải điện cho một phân xưởng ta phải thu thập đầy đủ các dữ liệu của phân xưởng. Diện tích toàn phân xưởng: 1250m 2 . Chiều dài phân xưởng: 50m. Chiều rộng phân xưởng: 25m. 1.2- THÔNG SỐ VÀ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG: 1.2.1-Thông số phân xưởng: STT Tên Máy Ký Hiệu SL Điện Áp Công Suất(KW) Số Pha Cos j Ghi Chú 1 1 1 4 220/380V 3 3 0.85 2 2 2 4 220/380V 9 3 0.9 3 3 3 4 220/380V 12 3 0.9 4 4 4 4 220/380V 1 3 0.8 5 5 5 4 220/380V 3 3 0.8 6 6 6 4 220/380V 7 3 0.85 7 7 7 4 220/380V 11 3 0.95 8 8 8 6 220/380V 14 3 0.8 9 9 9 4 220/380V 16 3 0.85 10 10 10 4 220/380V 7 3 0.9 11 11 11 4 220/380V 12 3 0.85 1.2.2- Mặt bằng phân xưởng: N MễN HC GVHD:ThS.NGUYN NGC U SVTH :BI QUC C MSSV : 09302010 14 1.2.3- Phaõn nhoựm phuù taỷi: [...]... 2.4.3-Sơ đồ trạm biến á p: SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 31 ĐỒ ÁN MƠN HỌC SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU 32 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 3 : CHỌN DÂY DẪN 3. 1- CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY 3. 1-1 Yêu cầu: Việc chọn ra phương án đi dây trong mạng phân xưởng ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện Phương án cung cấp điện. .. :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 35 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý 3.1.6.Sơ đồ đi dây SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 36 ĐỒ ÁN MƠN HỌC SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU 37 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU Hình 3.5: Sơ đồ đi dây 3.2 CHỌN DÂY DẪ N VÀ CÁP 3. 2-1 Chọn loại cáp và dây dẫn Cáp và dây dẫn do công ty điện lực Việt Nam CADIVI sản xuất... chiếu sáng lẫn động lực, hai loại thiết bò này không thể đi cùng một dây vì khi các động cơ mở máy hoặc gặp sự cố sẽ làm ảnh hưởng đến các thiết bò chiếu sáng Vì vậy tủ phân phối chính sau khi nhận điện từ trạm biến áp, được chia làm 4 nhánh: 3 nhánh đi tới 3 tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho các thiết bò chiếu sáng SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 34 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU. .. chiếu sáng DLB (Distribution Lighting Board) để cung cấp điện cho các thiết bò trong phân xưởng Người ta căn cứ vào sơ đồ đi dây trong công trình điện mà phân ra làm hai phương án đi dây để chúng ta lựa chọn phương án cho hợp lý a/ Sơ đồ hình tia (dùng cho nơi có hộ tiêu thụ tập trung) EPS T Hình 3.1: Sơ đồ hình tia v Ưu điểm : · Sơ đồ nối dây rõ ràng cho mỗi hộ tiêu thụ · Mỗi thiết bò được cung cấp điện. .. độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó - Với phụ tải loại 1: là phụ tải quan trọng không được phép mất điện thì phải đặt 2 máy biến áp, hoặc cấp nguồn từ hai nguồn độc lập - Với phụ tải loại 2: như xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, phân xưởng gia công sửa chữa, khách sạn, siêu thò v.v thì phải so sánh giữa phương án cấp điện bằng một đường dây – 1 máy biến áp Với phương án cấp điện bằng... biến áp dùng để biến điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện Vò trí đặt trạm, dung lượng, số lượng máy biến áp trong trạm, khả năng vận hành trạm có ảnh hưởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống điện Trạm biến áp trung gian: trạm này nhận điện từ hệthống điện cao áp 2 2-3 5KV biến đổi thành cấp điện áp 10KV hay 6KV,... - Tỷ số: n 2 = P2* = n12 12 = = 0,6 n 2 20 åP åP dmi max dmi 2 n * hq 2 = 120 = 0,88 136 Tra bảng đồ thò trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm * = f( n2 , P2* ) SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 19 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU * * Ta có: n2 = 0,6; P2* = 0,88 tra bảng được nhq 2 = 0,69 * Suy ra nhq2 = nhq 2 *n2 = 0,69*20 = 13,8 Từ nhq2 = 13,8; Ksd = 0,48; tra sách cung cấp. .. cung cấp điện cao, dễ áp dụng tự động hoá và bảo vệ · Dễ vận hành, xác đònh sự cố để sửa chữa, bảo quản, mở rộng sản xuất · Kích thước dây dẫn giảm dần về cuối mạch SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 33 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU v Nhược điểm : · Nhược điểm của sơ đồ này là sự cố xảy ra trong đường dây cấp điện thì sẽ cắt tất cả các mạch phía sau, vốn đầu tư ban đầu lớn b/ Sơ đồ phân nhánh... An toàn, liên tục cung cấp điện · Tiêu tốn kim loại màu ít nhất · Gần tâm phụ tải · Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa tới SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 28 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU · Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng · Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là bé nhất Thông thường thì việc lắp đặt trạm không đúng vò trí của tâm phụ tải mà ta tính toán trên bản vẽ Do... ta đang thiết kế: -Phụ tải của phân xưởng là phụ tải tập trung -Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại hai Vì vậy ta chọn phương án đi dây cho mạng điện phân xưởng là: -Từ tủ phân phối đến tủ động lực dùng phương án đi dây hình tia -Từ tủ động lực đến các thiết bò dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bò công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bò công suất nhỏ 3.1. 4- Xác đònh phương án lắp đặt dây Do . Chương 7: Tính toán chiếu sáng 66 7.1-Dây dẫn và thiết Đặt vấn đề 66 7.2-Tính toán chiếu sáng 66 7.3-Chọn bò bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 72 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH. dây dẫn 33 3. 1- Chọn phương án đi dây 33 3. 1-1 Yêu cầu: 33 3. 1-2 Phân tích các phương án đi day 33 3. 1-3 Vạch phương án đi day 34 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI. Ngày 23 tháng 12 năm 2010 Giáo Viên Hướng Dẫn ThS. Nguyễn Ngọc Âu ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:ThS.NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH :BÙI QUỐC ĐỨC MSSV : 09302010 8 NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN: Nội