Hướng dẫn làm đồ án môn học đề 2_Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng tra theo số hiệu đề bài cho Tính theo suất phụ tải chiếu sáng của phân xưởng Pcs = p0 .A kWTrong đó: p0 = 15 W/m2: suất chiếu sáng.. Công suấ

HƯỚNG DẪN LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

1.1 Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng (tra theo số hiệu đề bài cho)

Tính theo suất phụ tải chiếu sáng của phân xưởng

Pcs = p0 A (kW)Trong đó:

p0 = 15 W/m2: suất chiếu sáng

A : diện tích phân xưởng (m2)

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số công suất của nhóm chiếu sáng, cos = 1

1.2 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

m h

V n

Q 3 /

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

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)h=5(m) là– chiều cao của phân xưởng;

Từ Q sẽ chọn được loại quạt và số lượng tương ứng (tham khảo bảng)

áp(V)

Tần số(Hz)

Lượnggió(m3/h)

Côngsuất(W)

Sải cánh(mm)

Ápsuất(Pa)

Tốc độ(rpm)

Độ ồn(dB)

Bảng : Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp





n i đmqi

qh nc

P

1 kW



cos

lm lm

- 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 làm việc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

 Quá trình tính toán cho từng nhóm (j = 1 N)

n i i

P k P

n i i n i i

PP

k 

 1

- Tổng công suất phụ tải động lực: 







n i i j nc

P c P



cos

- Công suất phản kháng: Qđlj = 2 2

đlj đlj P

S 

Ghi chú: Tính toán cụ thể cho nhóm 1 Các nhóm khác được tính toán tương tự như nhóm 1, lập bảng trình bày kết quả Trong trường hợp số thiết bị trong phân xưởng

là ít và tập trung, có thể coi đó là một nhóm, được cấp điện từ một tủ động lực tổng Lúc

đó chỉ cần tính toán một lần là ra phụ tải tính toán cho thiết bị động lực.

- Tổng công suất phụ tải động lực: 

P

P cos 

- Công suất toàn phần: Sttđl =

đl tb

đl tt

.

1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

đt ttpx k P P P

Với kdt=1

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

lm cs đl tt

tblm tlm

tbcs cs

đl tb đl

tt i

i i

P P P

P P

P P

P S

Hoặc có thể xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng theo phương pháp số gia.(Số liệu phụ tải tính toán của phân xưởng này, là phân xưởng theo đề mà có, sẽđược sử dụng để tổng hợp với phụ tải của các phân xưởng còn lại trong toàn xí nghiệp)

1.5 Phụ tải tổng hợp toàn xí nghiệp.

1.5.1 Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng:

- Phụ tải động lực của từng phân xưởng theo hệ số nhu cầu:

đi nci đli k P

- Phụ tải chiếu sáng tính theo suất chiếu sáng đơn vị

pxi csi csi p * A

P  0 trong đó Apxi là diện tích phân xưởng, tính toán được theomặt bằng

- Phụ tải của phân xưởng i:

csi đli tti P P

- Hệ số công suất trung bình của phân xưởng i:

đli csi

đli đli csi

csi tbi

P P

P

* cos P

* cos cos

P S

 cos

n i

tti tbi tbxn

P P

1

1

*coscos





tbxn

ttxn ttxn

P S

 cos

ttxn ttxn ttxn S P

1.6 Biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp.

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải được đặttại trọng tâm của phụ tải phân xưỏng, tính gần đúng ta có thể coi như phụ tải của phânxưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng Vì vậy trọng tâm của phụ tảiphân xưởng được xem như tâm hình học của phân xưởng

- Vòng tròn phụ tải được chia làm 2 phần : Phần phụ tải động lực là phần hìnhquạt được gạch chéo, phần còn lại không gạch chéo là phần phụ tải chiếu sáng

- Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định theo công thức tính :

+ Rpxi : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i , mm

+ Sttpx: Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, kVA

+ m : Hệ số tỉ lệ lựa chọn kVA/mm2 chọn m = 3

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng trònphụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực vì vậy ta có thể tính góc của phầncông suất chiếu sáng theo công thức

- Góc của phụ tải chiếu sáng trên bản đồ chiếu sáng :

csi 360. csi

TTi

P P

Trong đó: csi : góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

Pcsi Phụ tải chiếu sang của phân xưởng i

Ptti Phụ tải tính toán của phân xưởng i (Ptti =Pđli + Pcsi)Kết quả tính toán cho các phân xưởng được ghi trong bảng

Rpxi

1 1000

Số hiệu phân xưởng Công suất phân xưởng kVA

CHƯƠNG 2 Xác định sơ đồ cấp điện của xí nghiệp

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

Trong mạng phân phối phạm vi xí nghiệp, sử dụng cấp điện áp theo công thứckinh nghiệm của Zalesski:

P

U op  0  , 1 0 , 015

Trong đó: Uop [kV] – điện áp tối ưu của mạng điện;

P [kW] – công suất (tính toán) của xí nghiệp cần cấp điện;

L [km] – chiều dài của đường dây từ nguồn tới xí nghiệp

Từ kết quả tính được, lựa chọn cấp điện áp tiêu chuẩn gần nhất Trong trường hợp U op nằm giữa 2 cấp điện áp thì tiến hành so sánh các phương án cho từng cấp riêng.

Ví dụ: tính ra U op = 16 kV, thì tính so sánh các phương án ở cả 2 cấp điện áp 10kV và 22kV.

s

x

s x

1

1 0 1

1

Trong đó : Sttpxi : phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi,yi : toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục đã chọn

N là : số phân xưởng có phụ tải điện trong nhà máy

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.3.1 Trạm phân phối trung tâm

Vì xí nghiệp có tỉ lệ phụ tải loại I&II là rất cao nên để cấp điện cho xí nghiệp, taxây dựng đường dây trên không mạch kép, sử dụng dây AC, hạ ngầm ở hàng rào nhàmáy Mạng điện cao áp trong xí nghiệp là mạng cáp ngầm đi từ điểm hạ ngầm tới gianphân phối trung áp trong nhà và tới các trạm biến áp phân xưởng

(2-38)

Ví dụ về sơ đồ gian phân phối trung tâm sử dụng cấu hình hai thanh góp có máycắt liên lạc

2.3.2 Trạm biến áp phân xưởng

Lựa chọn số lượng trạm biến áp, chú ý:

- Mỗi một phân xưởng loại I&II được cấp từ 1 trạm biến áp có 2 MBA;

- Các phụ tải loại III có thể được cấp bằng 1 trạm có 1 MBA hoặc được cấp từ 1trạm loại I&II ở gần;

- Giảm thiểu số gam MBA trong xí nghiệp;

- Các phân xưởng ở xa có thể được cấp điện từ TBA của phân xưởng gần;

Ví dụ: Trạm biến áp B1 cung cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen (1).

- Phân xưởng đúc kim loại đen thuộc hộ tiêu thụ loại I, vì vậy trạm biến áp phânxưởng B1 cần đặt 2 máy biến áp

4 , 1

13 , 2163 0 , 1 4

, 1

-  Chọn 2 máy biến áp loại 1800 kVA của Nhà máy chế tạo thiết bị điện ĐôngAnh sản xuất tại Việt Nam ( không cần hiệu chỉnh nhiệt độ )

2.4 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

2.4.1 Sơ bộ chọn phương án

Phương án 1: Mỗi 1 trạm biến áp được cấp từ một mạch đơn

Phương án 2: Các trạm ở xa có thể đấu nối liên thông qua trạm ở gần

Ghi chú: Ở bước này, phải vạch được sơ bộ phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm, cấu trúc là 2 hệ thống thanh góp, sử dụng tủ máy cắt hợp bộ trong nhà cho 2

lộ đến và cho các lộ ra, kèm theo 1 tủ thanh góp và 1 tủ máy cắt để liên lạc 2 hệ thống thanh góp.

2.4.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu

 Lựa chọn dây từ điểm đấu về xí nghiệp theo hệ số Jkt (A/mm2)

A, kVA, kV

3 2

max

đm

ttxn lv

oAC ttxn oAC

ttxn

U

x Q r

P

- L NĐ là chiều dài từ điểm đấu tới nhà máy (xác định theo đề bài - L)

Kiểm tra về điều kiện sự cố 1 mạch

 A I

2 max  cp

 lv

sc I I

1) Phương án 1:

 Chọn cáp từ gian phân phối trung áp, cách L0-1 m, tới các trạm phân xưởng 1.Dòng điện lớn nhất trên dây dẫn A, kVA, kV

3 max

đm

ttpx lv

U n

S

- Nếu là mạch cáp đơn, n=1; Nếu là mạch cáp đôi n =2

Từ số liệu TM = ? h, tra bảng với cáp điện lực ta có Jkt (A/mm2)

max mm

kt

lv kt

J I

F 

Chọn cáp cụ thể có r0 , x0 (Ω/km) và dòng điện làm việc cho phép Icp (A) , (ví dụ24kV- Cu/XLPE/DSTA - 4x125mm2)

Hao tổn điện áp thực tế:

1 0 1 1 1

1 1

U

x Q r P U

đm

o ttpx o

ttpx

(L0-1 là chiều dài từ trạm PPTT tới TPX)

Kiểm tra về điều kiện sự cố 1 mạch (trường hợp mạch cáp đôi)

 A I

.

2 1 2 max  cp

 lv

sc k k I I

k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ <> 300C

k2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp

Hao tổn điện áp cực đại



L r U

S

o đm

px tt

Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm: C0-1 = A0-1 c [đ]

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc =

1)1(

)1.(

Hệ số khấu hao của đường dây kkh( tra bảng )

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

p = atc + kkh

Tra bảng 3.2, ta có a [đ/km] , b [đ/km]

Vốn đẩu tư cho đoạn dây:

V0-1 = (a + b.F0-1).L0-1 [đ]

Chi phí quy đổi: Z0-1 = p.V0-1 + C0-1 [đ]

Từ kết quả của bảng ta có chi phí qui dẫn tổng của phương án ZPA1

Các nhánh khác tính toán tương tự, lập bảng như sau:

Bảng Kết quả tính chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 1

kVAr

Li, km

n Ilvmax,A

Chú ý: nếu TPX 2 nối liên thông qua TPX 1 về trạm TT thì công suất trên đoạnlưới trạm TT → TPX1 là S.01 S. tt.px1S. tt.px2

Kết quả tính toán cũng trình bày như phương án 1, tính được ΔUUmax2 và ZPA2

(Lập bảng như phương án 1)

3) So sánh hai phương án

So sánh, hai phương án phải tương đương về kỹ thuật (tổn thất điện áp cho phép)rồi mới so sánh về kinh tế, chọn phương án có Zmin (thỏa mãn sai lệch > 10%)

Bảng Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản của các phương án so sánh nhau

CHƯƠNG 3 Tính toán chế độ mạng điện

3.1 Hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

Tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây của mạng như trong phần tính toán sosánh phương án là, ΔUUmax (lấy theo phương án tối ưu được chọn ở mục 2.4).

Tổn thất điện áp trong máy biến áp phân xưởng:

 V U

X Q R P U

đm

Bi ttpxi Bi

S

U P

S

U U X

nếu có hai máy, ' / 2 , ' / 2

Bi Bi Bi

Bi R X X

3.2 Tổn thất công suất và điện năng trong mạng

Tổng giá trị tổn thất trên đường dây mạng điện A ĐD được tính trong chương 2.Đối với trạm có n máy biến áp (n = 1,2):

kWh

t P n S

S n

P

Bi

ttpxi Ni

biến áp; SB (kVA) công suất định mức của máy biến áp

Tổn thất điện năng trong toàn mạng:

S (kVA)

F

L (m)

ΔUA (kWh)

ΔUP (kW)

N-Trạm TT

Tìm được ΔUUmax, ΔUP∑, ΔUA∑,

Tổn thất điện áp lớn nhất là tổng tổn thất điện áp lớn nhất của từng đoạn, phải thỏamãn điều kiện đề bài cho

Ghi chú: điểm N1 tại thanh cái cao áp trạm PPTT, N2 tại thanh cái cao áp trạm phân xưởng, N 3 thanh cái hạ áp trạm phân xưởng.

Điện kháng thay thế tính từ điểm đấu về: XH =  kV MVA

S

U S

U

k

đm k

2 2





Với Sk là công suất ngắn mạch tại điểm đấu

Tổng trở của các đoạn dây AC và cáp được tính như sau

S

U P

Bi

S

U U X

Tính ngắn mạch N1:

Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:

1 2

1 2

1 2 1

Z

U I

k

tb k

Dòng điện xung kích: ixk1 = 1,8 ( 3 )

1

2 1 2

2 2 2

Z

U I

k

tb k

Dòng điện xung kích: ixk2 = 1,8 ( 3 )

2

Dựa vào các giá trị này để chọn và kiểm tra thiết bị phía cao áp trạm phân phốiphân xưởng.

Tính ngắn mạch N3:

Tổng trở ngắn mạch tại điểm N3:

2 1 2

2 1 2

3 2 3

Z

U I

k

tb k

Qui đổi dòng điện ngắn mạch về phía hạ áp của MBA phân xưởng:

kA

U

U I I

đmHA

đmCA k

HA k

) 3 ( 3 )

3 (

3 

Dòng điện xung kích: ixk3 = 1,8 ( 3 )

3

Dựa vào các giá trị này (đã qui đổi) để chọn và kiểm tra thiết bị phía hạ áp trạmphân phối phân xưởng

Bảng (ví dụ) - Tính toán ngắn mạch đối với các “điểm” N 2:

Tuyến []R2 []X2 [kA]IN2 [kA]ixkN2

Bảng (ví dụ) - Tính toán ngắn mạch đối với các “điểm” N 3:

Tuyến []R3 []X3 [kA]IN3 [kA]ixkN3

4.2 Chọn và kiểm tra thiết bị bảo vệ và đo lường

4.2.1 Kiểm tra cáp trung thế đã chọn

 Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt

FFodn .I tqd

Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)

 - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng  = 6)

I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )

tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán, Thời gian quy đổi toàn phần tính theo biểu thức

tqđ = tqđck+ tqđkck

tqđck- thời gian quy đổi đối với thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch

tqđkck- thời gian quy đổi đối với thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch

Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên :

4.2.2 Chọn và kiểm tra thiết bị chính của trạm phân phối trung tâm

 Máy cắt trạm phân phối trung tâm

qđ đmMC

t I I

4.2.3 Chọn và kiểm tra thiết bị chính của trạm phân phối phân xưởng

Tính toán cho trạm điển hình

 Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ

- Dao cách ly được chọn theo các điều kiện :

qđ đmDCL

n

t

t I I

- Cầu chì cao áp: u chì cao áp:

I

I 

Bảng ví dụ- Thông số kỹ thuật của CC:3GD1 606-5D

max

.k k

I

I lv

cp 

Trong đó:

Ilvmax – là dòng điện cực đại lâu dài chạy trong dây dẫn, A;

Icp – là dòng điện cho phép của dây dẫn tiêu chuẩn, A;

k1 – là hệ số tính đến môi trường đặt dây;

k2 – là hệ số xét tới điều kiện ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau;Kiểm tra ổn định nhiệt

FFodn .I tqd

Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)

 - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng  = 6)

I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )

tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,(lấy = 0,3s hoặc 0,5s)

U k

k

S k I

3 21



Trong đó k1 - Hệ số hiệu chỉnh nếu thanh dẫn đặt đứng k1 = 1, Đặt ngang

k1 = 0,95

k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

Icp - Dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn khi t = 250C

kqtsc – hệ số quá tải sự cố của MBA

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (F = x = )

mm2, mỗi pha đặt thanh với Icp = A (nếu dòng nhỏ hơn 1000 A thì phải kiểm tra

ổn định động)

- Kiểm tra ổn định nhiệt thanh dẫn

FFodn .I tqd

Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)

 - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng  = 6)

I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )

tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,(lấy = 0,3s hoặc 0,5s);

- Kiểm tra ổn định động

a

l i l

F

10 76 , 1

l - chiều dài của thanh dẫn, lấy l = 125 cm;

a - khoảng cách giữa các pha, lấy a = 60 cm;

1 Điện áp định mức, kV U đmS U đmMĐ

a

l i k

đmMĐ

đmB qtsc đmA

3

đmCT

xktt đm

đ

I

i k

cp

2 2

10 88 ,



đm n đmCT

qđ đm

n

t I

t I k

.





Chọn máy biến điện áp, BU

5 Chọn dây dẫn từ VT đến meters

Chọn dây dẫn thứ cấp nhỏ nhất là 2,5 mm2 Không cần kiểm tra ổn định động và

ổn định nhiệt

CHƯƠNG 5 Tính toán chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

5.1. Xác định dung lượng bù cần thiết

Tiến hành bù để nâng hệ số công suất:

tg1 tg2

P

Q b  ttxn 

Pttxn - Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy, [kW]

tg1 - Tương ứng với hệ số cos1 trước khi bù (theo chương 1)

tg2 - Tương ứng với hệ số cos2 sau khi cần bù để đạt giá trị quy định

(ở đây ta lấy cos2 = 0,95)

5.2. Tính toán và lựa chọn loại tụ bù

Như đã phân tích ở trên và từ các đặc điểm trên ta có thể lựa chọn thiết bị bù làcác tụ điện tĩnh Nó có ưu điểm là giá đầu tư 1 đơn vị công suất bù không phụ thuộc vàodung lượng tụ bù nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm và đặt gần các phụ tải.Mặt khác tụ điện tĩnh tiêu thụ rất ít công suất tác dụng từ 0,003  0,005 kW và vận hànhđơn giản, ít sự cố

R

Q Q

.Rtđ Trong đó:

Qbi - Là công suất bù cần đặt ở thanh cái hạ áp trạm biến áp thứ i [kVAr]

Qi - Là công suất phản kháng lớn của phụ tải TBA thứ i [kVAr]

Qxn - Là công suất phản kháng toàn xí nghiệp [kVAr]

Rtđ - Điện trở tương đương toàn mạng

Ri - Điện trở nhánh thứ i ,với Ri = RCi+RBi

RCi - Điện trở của đường dây thứ i

RBi - Điện trở của trạm biến áp áp thứ i

R

1 R

1 R

1

2 1 td

Với trạm đặt hai máy biên áp : RBi = 10 ,Ω

S

.UPΔU.2

dm 2

2 dm

®o¹n tñ bï tñ ph©n phèi cho c¸c px tñ a tæng

CHƯƠNG 6 Tính toán nối đất trạm biến áp phân xưởng

Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện Nó có tác dụng tảndòng điện và luôn giữ mức điện thế thấp trên các vật liẹu nối đất, đảm bảo sự làm việcbình thường của thiết bị

Nối đất còn đảm bảo an toàn cho người vận hành và sửa chữa khi tiếp xúc vớicác bộ phận mang điện, như vỏ máy, tủ hạ thế,…tất cả các trạm biến áp của hệ thốngcung cấp điện phải có hệ thống nối đất với điện trở nối đất Rnd  4Ω

Để nối đất cho trạm biến áp phân xưởng, ta sử dụng các điện cực nối đất chôntrực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điệncực nối đất Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đấtlàm bằng thép góc L 60 x 60 x 6mm, dài 2,5m chôn sâu 0,8m Các cọc chôn cách nhau5m và được nối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòngnối đất Các thanh nối được chôn sâu 0,8m

- Xác định điện trở nối đất của một cọc

Điện trở suất  cm (tra theo loại đất) của đất biến đổi trong phạm vi rộng Trị

số mùa mưa và mùa khô khác xa nhau nên trong tính toán phải chỉnh theo hệ số mùa

Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =2,0)

Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7 (lấy =3,0)

Điện trở nối đất của 1 cọc: