Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa

Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng cơ khí sửa chữa lấy theo vần alphabe theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế Cao Thị Kim Oanh. Tỷ lệ phụ tải loại I và loại II là 85 %. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp là .Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,90. Hệ số chiết khấu i = 12%. Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h; công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; thời gian tồn tại dòng ngắn mạch tk, sec. Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng là L, m, chiều cao nhà xưởng là H,m. Giá thành tổn thất điện năng ; suất thiệt hại do mất điện gth = 7500 đkWh. Đơn giá tụ bù là 200.103 đkVAr,chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ . Gía điện trung bình g = 1000 đkWh. Điện áp lưới phân phối là 22 kV. Tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Tên đồ án: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa.

A.Dữ liệu:

Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng cơ khí sửa chữa lấy theo vầnalphabe theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế Cao Thị Kim Oanh Tỷ lệphụ tải loại I và loại II là 85 % Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp là

.Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,90 Hệ số chiết khấu i =12% Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h; công suất ngắn mạch tại điểm đấuđiện Sk, MVA; thời gian tồn tại dòng ngắn mạch tk, sec Khoảng cách từ nguồn điệnđến trung tâm phân xưởng là L, m, chiều cao nhà xưởng là H,m Giá thành tổn thấtđiện năng ; suất thiệt hại do mất điện gth = 7500 đ/kWh Đơn giá tụ

bù là 200.103 đ/kVAr,chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ

0,0025 W /

b

  Gía điện trung bình g = 1000 đ/kWh Điện áp lưới phân phối là

22 kV Tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

Theo vần a, b, c của tên ta tra bảng đề cho và được các số liệu tính toán như sau :

Bảng 1.1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

Bảng 1.2: Số liệu các phụ tải tính toán của phân xưởng N02

Số liệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số

Ksd

os

c  công suất đặt P,KW

1;2;3;4 Lò điện kiểu tầng 0,35 0,91 20+25+18+25 5;6 Lò điện kiểu buồng 0,32 0,92 40+40

B: Nội dung tính toán:

Chương I: Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Chương II: Tính toán phụ tải điện

Chương III: Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

Chương IV: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện

Chương V: Tính toán chế độ mạng điện

Chương VI: Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

Chương VII: Tính toán nối đất

Chương VIII: Dự toán công trình.

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và thương mại ngày càng tăng cao, đặc biệt là công nghiệp Vấn đề đặt ra là cần phải cung cấp điện như thế nào để đảm bảo được các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao và chất lượng điện năng nằm trong pham vi cho phép Trong quá trình học tập để trở thành một kỹ sư điện trong tương lai, em được giao làm đồ án môn học cung cấp điện với đề tài:

“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp - phân

xưởng cơ khí – sửa chữa”

Trong thời gian làm bài, sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ của các

thầy cô trong bộ môn cung cấp điện, đặc biệt là thầy Nguyễn Phúc Huy em đã hoàn thành đồ án của mình Song do thời gian làm bài ít, kiến thức có hạn, chưa có kinh nghiệm thưc tế không tránh khỏi những thiếu sót Em mong muốn nhận được những góp ý, chỉ bảo của thầy cô để có thêm được kinh nghiệm trong quá trình công tác saunày

Em xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên

Cao Thị Kim Oanh

B.Nội dung của bản thuyết minh.

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng cácyêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quảcủa chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lýcùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh Thiết kếchiếu 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 chiếusáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việcchính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra cácbóng 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 huỳnhquang 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, nguyhiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người ta thường sửdụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuônghoặc hình chữ nhật

1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa có kích thước a xb xH

Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảngcách giữa các đèn được xác định là L/h =1,8 (bảng 12.4) tức là:

L = 1,8 * h = 1,8 * 2,3= 4,14 mCăn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn trongcùng một hàng ngang là Ln = 4 mét và khoảng cách giữa các hàng đèn là Ld = 2 mét

=> q=2; p=2;Như vậy tộng cộng có 6 hàng đèn,mỗi hàng có 9 bóng

Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng ta có :

Lấy độ phản xạ của trần và đèn lần lượt là: tran  50% và tuong  30%

kết hợp với chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: k  sd 0,59

Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 và hệ số tính toán Z = 1,1 xác định được quangthông của mỗi đèn như sau :

(với đèn sợi đốt cos=1).

1 2 3

24, 61

25,91( ) 0,95.1.1

cs cp

k1: hệ số thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt, cáp treo trên trần; k1=0,95

k2: hệ số thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của các mạch đặt kề nhau, lấy k2 = 1

k3: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện

Do t o<30o nên k3 =1

Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC, tiết diện 3,5 mm2 có Icp = 27 A do CADIVI chế tạo

+ Chọn dây dẫn từ áp tô mát nhánh tới các nhóm đèn.

Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích

 Nhánh cấp cho nhón 8 bóng công suất 300W

Công suất tổng: P = 8.300 = 2400 W = 2,4 kW

10 , 9 A

22 , 0

4 , 2

max

.k k k

I

1 7 , 0 95 , 0

9 , 10



Trong đó :

k1 =0,95: Cáp treo trên trần

k2=0,7 (ví dụ tất cả 11 mạch cáp đi trong cùng máng cáp)

Chọn cáp đồng hai lõi vỏ PVC, tiết diện 1,5 mm2 có Icp= 21 A, do CADIVI chế tạo

 Nhánh cấp cho nhóm 4 bóng công suất 300W

Suy ra:

3 2 1

max

.k k k

Chọn cáp đồng hai lõi vỏ PVC, tiết diện 1 mm2 có Icp= 15 A, do CADIVI chế tạo

 Nhánh cấp cho nhóm 6 bóng công suất 300W

Công suất tổng: P = 6.300 = 1800 W = 1,8 kW

max

1,8 8,18 A

max

.k k k

Chọn cáp đồng hai lõi vỏ PVC, tiết diện 1 mm2 có Icp= 15 A, do CADIVI chế tạo

 Nhánh cấp cho nhóm 3 bóng công suất 300W

Công suất tổng: P = 3.300 = 900 W = 0,9 kW

max

0,9 4,09 A

max

.k k k

 Nhánh cấp cho nhóm 5 bóng công suất 300W

Công suất tổng: P = 5.300 = 1500 W = 1,5 kW

max

1,5 6,82 A

max

.k k k

CuPVC x 1)x(2 CuP 1) x (2 CuPVC 1) x (2 CuPVC

Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng

Sơ đồ đi dây mạng chiếu sáng phân xưởng

+ Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm= 20 A cùng loại

Bảng 1.2: Thông số Át-tô-mát được lựa chọn

Vị trí Loại Kiểu U dm (V)

Số cực I dm (A)

Áp tô mát

Áp tô mát

- Kiểm tra điều kiện chon dây kết hợp với áp tô mát

Điều kiện kiểm tra:

3 2

1 5 , 1

25 , 1

k k k

I I

20 25 , 1

5 , 1

25 , 1 A 25

3 2 1

I

cp

Thỏa mãn điều kiện

+ Không cần kiểm tra độ sụt áp của của đường dây vì đường dây ngắn, các dây

đều được chọn vượt cấp

Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó ta có

công suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là: 16,2 16,2

cs cs

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát.

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

m h

V n



n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m3) V a.b.h = 36.24.3,8 = 3283,2 m3

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)

H (m)– chiều cao của phân xưởng;

Vậy chọn số quạt hút là 9 cái

Bảng thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp

Thiết bị Công suất







n i đmqi

qh nc

2.3 Phụ tải động lực.

Vì phân xưởng có rất nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trên mặt bằng phân xưởng, nên để cho việc tính toán phụ tải chính xác hơn và làm căn cứ thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng, ta chia các thiết bị ra từng nhóm nhỏ, đảm bảo:

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làmviệc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

- Hệ số sử dụng nhóm 1:

1

0,335 169,5

i sdi sdn

i

P k k

169,5

i tbn

i

cos P

i hdn

i

P n

i sdi sdn

i

P k k

119,9

i tbn

i

cos P

i hdn

i

P n

i sdi sdn

i

P k k

75

i tbn

i

cos P

P n

i sdi sdn

i

P k k

40,1

i tbn

cos P





- Công suất toàn phần: Sđln4 = ln 4

i hdn

i

P n

i sdi sdn

i

P k k

i tbn

i

cos P

ni hd

ni

P n

ni sdni sd

- Tổng công suất phụ tải động lực:

P ttdl k nc P ni  0,67 300,02 201,01   kW

- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:

ni dl

300,02

tbni tb

ni

cos P

2.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

Kết quả tính toán phụ tải:

2 2 311,772 262,512 168,193

ttpx ttpx ttpx

CHƯƠNG 3

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

3.1 Lựa chọn công suất và số lượng máy biến áp

3.1.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng:

- Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Gần tâm phụ tải,thuận tiện cho hướng nguồn tới, cho việc lắp đặt các tuyến dây, vận hành, sửa chữamáy biến áp, an toàn và kinh tế Do các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhàxưởng nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà Vì vậy ta đặt máy phía ngoàixưởng, khoảng cách từ trạm tới phân xưởng là 216 m

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

25 25

(1 ) 0,12(1 0,12)

0,1275(1 ) 1 (1 0,12) 1

h h

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

Hệ số khấu hao trạm biến áp tra theo bảng 3.1, sách cung cấp điện kkh = 0,065

p là hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị;

p = atc + kkh = 0,1275 + 0,065 = 0,1925

Thời gian hao tổn cực đại:  (0,124 10 4T max) 87602

= (0,124 + 10-4.4880)2.8760 = 3281 (h)

Xét 3 phương án:

+ Phương án 1: 2 máy biến áp

+ Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng

+Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp

3.1.2 Phương án trạm biến áp

Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:

1) Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song

Hệ số điền kín của phụ tải:

8760

max max

T P

ttpx đmB

S S

S S

t P S

S P A

đmB

ttpx N

= 21673,21 (kWh)Như vậy, thiệt hại do mất điện khi sự cố:

th f ttpx

2, Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng

Công suất được chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB2  Sttpx và máy phát điện thỏa mãn điều kiện SđmMF  0,85 Sttpx

Vậy ta chọn SđmB2 = 315 kVA và máy phát điện SđmMF = 350 kVA

Sđm, kVA ∆P0 , kW ∆PN, kW

Thiệt hại do mất điện khi sự cố: Y th2  0 , 25 S ttpx cos  t f.g th

Với thời gian mất điện sự cố là tf = 24 (h/năm); gth = 7500 đ/kWh là suất thiệt hại domất điện

Yth2 = 0,25.311,77.0,842.24.7500 = 11,8127.106 (đ)

Vốn đầu tư máy biến áp: VB2 = m + n.SđmB2 = (24,18 + 0,18.315).106 = 80,88.106 (đ)Vốn đầu tư máy phát điện: VMF = 1,95.SđmMF.106 = 1,95.350.106 = 682,5.106 (đ)Tổn thất máy biến áp:

=

2 311,77 4,85 .3281 0,72.8760

3,Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Công suất máy biến áp được lựa chọn thỏa mãn điều kiện: S đmB2 S tt.px

Vậy ta chọn máy biến áp SđmB3 = 315 kVA

3.2.2 Tính toán chọn phương án tối ưu:

Tính toán cụ thể cho từng phương án:

+ Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp cách L = 210 m

+ Đối với đường dây cao áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm2 nên tachọn loại dây AC - 35 nối từ nguồn vào trạm biến áp.

.( 1) 0,12.(0,12 1)

0,127 ( 1) 1 (0,12 1) 1

h h

T T

i i i

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 0,04( tra bảng 3.1 )

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

p = atc + kkh = 0,127 + 0,04 = 0,167

Vốn đầu tư đường dây:

V0 = v0.L = 218.106.210.10-3 = 45,78.106 (đ)Chi phí quy đổi:

Z0 = p.V0 + C0 = 0,167.45,78.106 + 0,079.106 = 7,724.106 đ

+ Xác định dâydẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối

Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối là:

311, 77

473,685

tt px dm

S I

kt

I F J

Ta chọn cáp đồng 4 lõi XLPE.150 có r0=0,13 và x0 = 0,06  /km (bảng 24,pl)+ Xác định tổn hao thực tế:

+ Chi phí tổn thất điện năng:

C = ΔA*cA*cΔA*c = 1722,67*1000 = 1,723 *106 (đ/năm)

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 0,05 ( tra bảng 3.1 )

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

p = atc + kkh = 0,127 + 0,05 = 0,177

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 2007 *106 (đ/km),vậy:

V = v0*L = 2007*106*6*10-3 = 12,042 * 106 (đ)

- Chi phí quy đổi:

1, Phương án 1:

Chọn dây dẫn từ TPP đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát

Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (TPP →TĐL1)

Itt.đl1 = 3.tt đl 1 = 114, 293.0,38=173,65 A

đm

S U

Mật độ dòng điện kinh tế ứng với TM = 4880 của cáp đồng là jkt = 3.1 A/mm2(bảng 9A,pl,BT)

Vậy tiết diện dây cáp là: F = 1 114, 29 36,86 2

3.1

tt dl kt

+ Chi phí tổn thất điện năng:

C = ΔA*cA.cΔA*c = 1551,83.1000 = 0,95.106 (đ/năm)+ Vốn đầu tư đường dây:

V = v0.L = 892.106.8.10-3 = 7,136.106 (đ)Chi phí quy đổi:

Z=pV+C = (0,177.7,136 + 0,95).106 = 2,213 *106 (đ/năm)

 Các mạch khác được tính toán tương tự, kết quả thể hiện trong bảng

Đoạn Công suất

(kW, kVAr, kVA)

Dòng(A)

Tiết diện (mm2)

Chiều dài(m)

Thỏa mãn: Umax2< Ucp nên việc lựa chọn tiết diện dây dẫn là hợp lý.

tt dl kt

I F J

Ta chọn cáp đồng 4 lõi XLPE.150 có r0=0,13 và x0 = 0,06  /km (bảng 24,pl)+ Xác định tổn hao thực tế:

*8*10 0,38

233,52*0,13 115,6*0,06

*8*10 0,785( ) 0,38

+ Chi phí tổn thất điện năng:

C = ΔA*cA*cΔA*c = 1621,1*1000 = 1,621 *106 (đ/năm)

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 0,05 ( tra bảng 3.1 )

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

p = atc + kkh = 0,127 + 0,05 = 0,177

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 2007 *106 (đ/km),vậy:

5

DL

 Các mạch khác được tính toán tương tự, kết quả thể hiện trong bảng

Đoạn Công suất Dòng Tiết diện Chiều

(kW, kVAr, kVA) (A) (mm2) dài (m)

Thỏa mãn: Umax2< Ucp nên việc lựa chọn tiết diện dây dẫn là hợp lý

Bảng tổng hợp kết quả hai phương án:

I F J

Ta chọn cáp đồng 4 lõi XLPE.16 có r0 = 1,25 và x0 = 0,07  /km (bảng24,pl)

+ Chi phí tổn thất điện năng:

C = ΔA*cA*cΔA*c = 123,472*1000 = 0,1235*106 (đ/năm)+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 32,pl ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 485 *106 (đ/km),vậy:

V = v0*L = 485*106*9*10-3 = 4,365 *106 (đ)Chi phí quy đổi:

Tiết diện (mm 2 ) Chiều

Chọn dây cáp cấp điện cho các động cơ nhóm 2 từ TDL2

(kW, kVAr, kVA)

Dòng (A)

Tiết diện (mm 2 ) Chiều

Đoạn Công suất

(kW, kVAr, kVA)

Dòng (A)

Tiết diện (mm 2 ) Chiều

Chọn dây cáp cấp điện cho các động cơ nhóm 4 từ TDL4

(kW, kVAr, kVA)

Dòng (A)

Tiết diện (mm 2 ) Chiều

dài (m)

Chọn dây cáp cấp điện cho các động cơ nhóm 5 từ TDL5

(kW, kVAr, kVA)

Dòng (A)

Tiết diện (mm 2 ) Chiều

dài (m)

Kiểm tra chọn dây dẫn theo điều kiện dòng điện cho phép:

Theo phương thức mắc trong hào cáp, tra trong bảng 15pl – 17pl xácđịnh 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 dùng dây XLPE.150 có dòng điện cho phép ở điều kiệnchuẩn là: Icp = 371 A, Dòng điện hiệu chỉnh cho phép:

Ilv = 473,685 > k1 * k2 * k3 *Icp = 0,95*1*1*371 = 352,45 A, Nên tiết diệndây này là không thoả mãn

 Ta chọn lên dây có tiết diện là 240 mm2, Tra bảng có Icp = 500 A,