Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng

ĐỀ BÀI Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng 1,1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế, Tỷ lệ phụ tải điện loại I v

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN:

A ĐỀ BÀI

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng 1,1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế, Tỷ lệ phụ tải điện loại I và II là 85%, Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp

∆Ucp = 3,5%, Hệ số công suấtcần nâng lên là cos ϕ=0,92, Hệ số chiết khấu i=10%, Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h, Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk,MVA, Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk=2,5s, Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng L, m, chiều cao nhà xưởng H,m, Giá thành tổn thất điện năng C∆=1000đ/KMh, suất thiệt hại do mất điện gth=4500đ/KWh, Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện,

bảng 1,1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

alphabê số hiệu phương

- 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 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 cho phân xưởng

bảng 1,2: phụ tải các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Số liệu trên sơ

đồ

Tên thiết bị Hệ số Ksđ cosϕ công suất đặt P,KW theo

phương án C1,2,3,19,20,26,

27

Máy tiện ngang bán tự động

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1 Thiết kế chiếu sáng

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:

- 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 và chiếu sáng kết hợp, 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,

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang, Các phân xưởng sản xuất 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 tại nạn lao động, Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa

Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 0,8m,

Chiều cao tính toán h=H – h2=4,12 – 0,8=3,32m

Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn

Xác định tổng quang thông cần thiết

Số lượng đèn cần để đạt được độ rọi yêu cầu là

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

-Khi thiết kế điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta

là xác định phụ tải điện của công trình ấy, Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai, Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình sản xuất,,,, Vì vậy, việc xác định chính xác phụ tải là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng,

Một số phương pháp tính phụ tải thường 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,Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp,

Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt, và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu,

Qcs = 0 kVAr ,

2,2 phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xương se đươc trang bị 24 quạt trần mỗi quạt 120W và 10 quạt hút mỗi quạt công suất 80W

Hệ số nhu cầu của quạt hút :

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

* 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 chung được ksd, knc; cosϕ; ,,, )

* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ,

* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số

lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8), Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị, Vì 1 lộ ra

từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu

cầu cao về độ tin cậy CCĐ ), Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị,

* Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng,

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành 4 nhóm phụ tải,

Pdm (kW)

8 máy tiện ngang bán

Pdm (kW)

ϕ

Cos Ksd

Nhóm 2

7 máy tiện ngang bán

Pdm (kW)

TT Tên thiết bị số

lượng

ký hiệu trên mặt bằng

Pdm (kW)

ϕ

Cos Ksd

Nhóm 4

14 2,8 0,41 1,148 0,63 7,84 1,764 4,44 3,45

15 4,5 0,41 1,845 0,63 20,25 2,835 7,14 5,55

38 30,00 0,46 13,80 0,62 900,00 18,60 48,39 37,96

39 30,00 0,46 13,80 0,62 900,00 18,60 48,39 37,96

29 4,50 0,47 2,12 0,70 20,25 3,15 6,43 4,59

  3,68 = 18,43 ( kW )Vậy công suất tổng hợp của các phụ tải là :

0,0418,43

-Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện, Trạm biến áp dùng để biến đổii điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các

nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất,

Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng của các trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện,

Vì vậy, việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện,

3.1 – Vị trí của trạm biến áp

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân fphair tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật, Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân fphari sợ bộ xác định phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp, Trên cơ sở các phương

án đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp,

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới,

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng,

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,,,

- Tổng tổn thất công suất teen các đường dây là nhỏ nhất

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng,

Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí ăn mòn hoặc rung động, hoặc khi không tìm được vị trí thích howpjbeen trong hoặc cạnh phân xưởng,

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng

và ít ảnh hưởng tới các công trình khác,

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn, Khi sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm,Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án xây dựng trạm biến

áp liền kề với phân xưởng,

- Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức :

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp :

Ta chọn công suất và sô lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 3 phương án sau :Phương án 1 : dùng 2 máy 180 kVA

Phương án 2 : dùng 1 máy 315 kVA ,

Phương án 3 : dùng 1 máy 250 kVA

luc này hệ số quá tải

SBa , kVA ∆P0 kW ∆Pk kW Vốn đầu tư , 106đ

Đối với phương án 1 , khi có sự cố xảy ra ở 1 trong hai máy biến áp , máy còn lại

sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng , đối với phương án 2 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 ,

Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II ,

Với c∆ : giá thành tổn thất điện năng ,

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :

Th là tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm ,

Hệ số khấu hao của trạm biến áp lấy bằng 6,4 % ( tra bảng )

Do đó : pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,06 = 0,174 ,

Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại I và loại II thôi , vì

có thể coi phụ tải loại III ở các phương án là như nhau :

Phương án 1 :

Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức :

∆A

2 k1

3,15 296,52.0,53.8760 2866,13

tf : thời gian phục hồi tiêu chuẩn , lấy bằng 24 h ,

Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :

ZI = ( 0,174.152,7 + 21,534+ 5,73 ).106= 53,8 106 đ

Phương án 2 : dùng 1 máy công suất 315 kVA ,

Tổn thất trong máy biến áp là :

Thiệt hại do mất điện :

YII = Ath gth = 4330,3 4500 = 19,49 106 đ

Tổng chi phí qui đổi của phương án là :

ZII = ( 0,174 106,9 + 18,623 + 19,49 ) 106 = 56,71 106 đ

Phương án 3 : dùng 1 máy công suất 250 kVA ,

Tổn thất trong máy biến áp là :

1 Công suất trạm biến áp , kVA 2x180 315 250

2 Tổng vốn đầu tư, triệu đồng 152,7 188 96,4

Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất , Vậy ta đặt trạm biến áp gồm

3.3.2 Tính toán chọn phương án tối ưu :

Trong 2 phương án , vì khoảng cách từ nguồn đến trạm biến áp phân phối chính

là gan như nhau nên ta có thể không xét đến trong khi so sánh 2 phương án ,Coi như đặt tủ phân phối ở trung tâm phụ tải và từ đó kéo đến các tủ động lực ,

Ta đăt MBA ở góc của phân xưởng khoang cách từ MBA đến tủ phân phối là L=

Chi phí cho tổn thất điện năng :

C = ∆A c∆ = 680,51 1000 = 0,68.106 đ/năm ,

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :

atc =

h h

i(1 i) 0,1(1 0,1)

0,11(1 i) 1 (1 0,1) 1

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 3,6% ( bảng 31,pl ) [ tl 2 ] ,

Nên hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :

Xác định tiết diện từ tủ phân phối đến các tủ động lực ,

Ta làm cho đoạn dây từ tủ 1 đến tủ động lực đầu tiên :

Đoạn này có chiều dài là : 24 m , Công suất tác dụng và công suất phản kháng bằng công suất tác dụng và phản kháng tính cho nhóm phụ tải 1 , Do đó ta có dòng làm việc của dây dẫn là :

Bang 3,3

N-BA 204,15 215,02 296,05 7,77 2,51 150,0

BA-TPP 204,15 215,02 296,05 449,80 145,10 150,0 3,00 0,13 0,06 0,31 680,51 4,15 0,68 1,29 PP-dl1 108,89 113,72 157,44 239,21 77,16 95,0 25,00 0,21 0,06 1,95 2583,16 23,35 2,58 5,99 PP-dl2 36,17 41,25 54,86 83,35 26,89 25,0 37,00 0,80 0,07 3,10 1768,33 13,35 1,77 3,72 PP-dl3 45,99 53,30 70,40 106,96 34,50 35,0 25,00 0,57 0,06 1,94 1401,76 11,07 1,40 3,02 PP-dl4 78,80 92,87 121,80 185,06 59,70 70,0 13,00 0,29 0,06 0,97 1110,03 9,48 1,11 2,49Tổng chi phí qui đổi của phương án 1 là :

Z1 = 16,51

Phương án 2 : Đặt tủ phân phối ở giữa phân xưởng , Khi đó khoảng cách từ trạm

biến áp đến tủ phân phối là 32 m , Các khoảng cách từ tủ phân phối đến các tủ động lực được xác định theo sơ đồ bố trí đi dây hình 3,2 và tinh toán tương tự như phương án 1 , ta có kết quả ghi trong bảng sau :

Bang 3,4

N-BA 204,15 215,02 296,05 7,77 2,51 150,0

BA-TPP 204,15 215,02 296,05 449,80 145,10 150,0 3,00 0,13 0,06 0,31 680,51 4,15 0,68 1,29 PP-dl1 108,89 113,72 157,44 239,21 77,16 95,0 20,00 0,21 0,06 1,56 2066,53 18,68 2,07 4,79 PP-dl2 36,17 41,25 54,86 83,35 26,89 25,0 20,00 0,80 0,07 1,67 955,85 7,22 0,96 2,01 PP-dl3 45,99 53,30 70,40 106,96 34,50 35,0 15,00 0,57 0,06 1,16 841,05 6,64 0,84 1,81 PP-dl4 78,80 92,87 121,80 185,06 59,70 70,0 15,00 0,29 0,06 1,12 1280,81 10,94 1,28 2,88

Tổng chi phí qui đổi của phương án 2 là :

Z2 = 12,78

Như vậy xét về mặt kĩ thuật thì các phương án tương đương nhau còn về mặt kinh tế thì rõ ràng phương án 2 trội hơn hẳn , Như vậy ta chọn phương án 2 để tính tiếp ,

CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁCTHIẾT BỊ CỦA

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

-Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ sau:

- Chế độ làm việc lâu dài

- Chế độ làm việc quá tải

- Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch, Trong chế độ làm việc lâu dai, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức,

Trong chế độ quá tải, dòng điện qua thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện khác lớn hơn so với dòng điện định mức, Nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép thì các thiết bị điện vẫn làm việc tin cậy,

Trong tình 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 thong số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, Tất nhiên khi xảy ra ngắn mạch, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch,

Như vậy, dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết bị điện,

Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn còn phải kiểm tra khả năng cắt của chúng,

Tóm lại, việc lựa chọn đúng đắn các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là đẩm bảo cho hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn tin cậy và kinh tế

4,1, Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng động lực và mạng chiếu sáng :

4,1,1 , Chọn tiết diện dây cho mạng động lực :

Tiết diện dây cho đoạn từ nguồn tới trạm biến áp chính được chọn theo

phương pháp mật độ dòng điện kinh tế :

Dòng điện làm việc của dây là :

Ta sẽ cho cáp treo trên trần , tường , được lắp trên khay , Như vậy :

Theo phương thức lắp đặt cáp tra trong bảng 15pl – 17pl [ tl I ] , ta xác định được các hệ số hiệu chỉnh :

k1 = 0,95 ,k2 = 1 ,k3 = 1 ,

Ta tiến hành kiểm tra cho dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối : theo trên ta dùng dây XLPE,150 , có dòng điện cho phép ở điều kiện chuẩn là :

Icpn =371 A , Dòng điện hiệu chỉnh cho phép :

Icp = k1 k2 k3 Icpn = 0,95.1.1.371 = 352,45 A < 465,24 = IM là dòng làm việc chạy trên dây , Nên tiết diện dây này là không thoả mãn , Ta chọn lên dây có tiết diện là 240 mm2 Tra bảng ta có Icpn = 500,

Icp = k1 k2 k3 Icpn = 0,95.1.1.500 = 475 > 465,24 = IMlà dòng làm việc chạy trên dây , Nên tiết diện dây này thoả mãn , Ta chọn lên dây có tiết diện là 150

Ta kiểm tra tương tự cho các nhánh còn lại , kết quả ghi trong bảng 4,1 ,

Đối với các nhánh từ tủ phân phối tới các động cơ , ta chọn phương thức lắp đặt trong ống kẽm , chôn ngầm dưới đất , đi theo đường bẻ góc , Cũng theo phương thức lắp đặt mà ta tra ra các hệ số hiệu chỉnh như sau : k1 =1 , k2 = 1 , k3 = 1 ( giả thiết nhiệt độ trong xưởng hơi cao , khoảng 300C ) , Ta tính toán cho đoạn dây từ

tủ động lực 1 tới thiết bị 34 , Các dây khác chọn tương tự , ghi trong

bảng 4,1 :

N-BA 204,15 215,02 296,05 7,77 2,51 240,0 500,0 500,0 thoa manBA-

TPP 204,15 215,02 296,05 449,80 145,10 240,0 500,0 500,0 thoa manPP-dl1 108,89 113,72 157,44 239,21 77,16 95,0 279,0 279,0 thoa manPP-dl2 36,17 41,25 54,86 83,35 26,89 25,0 119,0 119,0 thoa manPP-dl3 45,99 53,30 70,40 106,96 34,50 35,0 147,0 147,0 thoa man