Đồ án cung cấp điện Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm 10 phân xưởng

MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương Xác định phụ tải điện xí nghiệp 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng L 1.2 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng Ư 1.3 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng U 1.4 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng V 11 1.5 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng Ă 13 1.6 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng N 14 1.7 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng B 16 1.8 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng I 18 1.9 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng O 20 1.10 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng H 22 1.11 Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp 23 1.12 Xây dựng biểu đồ phụ tải xí nghiệp 24 Chương Xác định phương án cung cấp điện cho toàn xí nghiệp 26 2.1 Xác định vị trí, dung lượng trạm biến áp 26 2.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện phương án 27 2.3 Lựa chọn máy biến áp 27 2.4 Lựa chọn dây dẫn từ điểm đấu điện trạm biến áp 28 Chương Tính toán điện, lựa chọn kiểm tra thiết bị điện hệ thống cung cấp điện 30 3.1 Xác định tổn hao điện áp đường dây trung áp 30 3.2 Xác định tổn hao công suất, tổn hao điện đường dây trung áp máy biến áp 30 3.3 Lưạ chọn dây dẫn phía hạ áp 33 3.4 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất đường dây hạ áp 43 3.5 Lựa chọn kiểm tra thiết bị đóng cắt bảo vệ 50 Chương Tính toán nối đất chống sét nâng cao hệ số công suất hệ thống cung cấp điện 60 4.1 Tính toán nối đất 60 4.2 Tính toán chống sét 62 4.3 Nâng cao hệ số công suất 66 Kết luận 71 Tài liệu tham khảo 72 GHI CHÚ: [1] Sách “Cung cấp điện” [2] Sách “Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp, đô thị nhà cao tầng” [3] Sách “Thiết kế cấp điện” LỜI MỞ ĐẦU Ngày công nghiệp ngành mũi nhọn nước ta, chiếm vị trí lớn cấu kinh tế Theo thời gian phát triển công nghiệp gắn kèm với điện năng, nguồn lượng cung cấp cho tất hoạt động nhà máy, xí nghiệp, Một lượng lớn nhân lực nghành điện hoạt động lĩnh vực thiết kế, giám sát, thi công vận hành hệ thống điện nhà máy, xí nghiệp Phải có điện có nhà máy sản xuất, cung cấp điện phần quan trọng cần thiết với thực tế, cho nhu cầu tương lai Từ tính cấp thiết sinh viên học tập nghiên cứu ngành điện, việc trang bị kiến thức ngành điện nói chung môn cung cáp điện nói riêng cần thiết Những kiến thức thực công việc ngành công nghiệp khu vực sinh hoạt dân cư Một đồ án thiết kế tối ưu mang lại lợi ích thức tế sử dụng, lợi ích cho vốn đầu tư, sửa chữa bảo dưỡng Trong phần em xin trình bày đồ án thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp gồm 10 phân xưởng Trong trình thực đồ án, kiến thức chưa hoàn thiện nên đồ án nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Thị Thu giúp em hoàn thành đồ án Hải Phòng, ngày tháng 10 năm 2015 sinh viên Chương Xác định phụ tải điện xí nghiệp Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng * Phụ tải động lực Ta xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện hiệu Chọn thiết bị có công suất lớn nửa công suất P≥ thiết bị lớn nhóm n1 Tìm giá trị: n* = n P* = Pmax ∑P ∑P dmn1 (1.1) dmn đó: + n: số thiết bị + n1: số thiết bị có công suất không nhỏ nửa công suất thiết bị có công suất lớn Dựa vào bảng 3-3 [tr32, 2] ứng với giá trị n* P* vừa tìm ta tính được: nhq * hq n mà n hq = n * ⇒ nhq = n*hq n (1.2) Có n hq , k sd ta tìm k max cách tra bảng 3-2[tr30, 2] Nếu ksd thiết bị khác phải tính ksdTB n ∑ P k i i =1 sdi n ∑P KsdTB = i =1 n cos ϕtb = Tương tự : Từ ∑P i =1 dmi cos φi n ∑P i =1 ta i (1.3) => tgϕtb dmi tính (1.4) được: knc = kmax.ksdTB (1.5) Xác định phụ tải tính toán động lực : + Phụ tải tác dụng tính toán : Ptt = knc ∑ Pdmi (1.6) + Phụ tải phản kháng tính toán: Q tt = Ptt tgϕ tb + Công suất biểu kiến tính toán: Stt = (1.7) Ptt = cos ϕ Ptt + Qtt (1.8) * Phụ tải chiếu sáng Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp suất tiêu hao đơn vị diện tích Phụ tải tính toán phụ tải chiếu sáng tính theo công thức: P ttcs = F.p (1.9) + F : diện tích mặt bố trí thiết bị (m2) + p0 : suất phụ tải đơn vị diện tích (kw/m2) Lấy : p0c/s = 0,012 (kw/m2) cos ϕc / s = 0,8 Phụ tải phản kháng chiếu sáng : Qttcs = Pttcs tgϕ (1.10) Phụ tải biểu kiến tính toán chiếu sáng : Sttcs = P 2ttcs + Q 2ttcs (1.11) 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng L Bảng 1.1 Bảng số liệu phân xưởng L T T P X L Tọa độ x Dữ liệu y 21 P(kW ) Ksd cos ϕ Số máy 7.2 0.4 0.8 0.6 0.7 5.6 0.6 0.7 4.5 0.6 0.8 1.1.1.Phụ tải động lực Pmax 10 = =5 Ta có (kw) ⇒ n1 = (thiết bị) n = 11 (thiết bị) 5 10 11 10 7.5 10 2.8 7.5 6.3 0.4 0.6 0.5 0.6 0.6 0.7 0.8 0.8 0.8 0.7 0.3 0.6 0.45 0.7 ∑P = ∑P = 7,2 + + 5,6 + 4,5 + 10 + 7,5 + 10 +2,8 + + 7,5 + 6,3 = 72,4 (kw) dmn1 dmn 7,2 + + 5,6 + 10 + 7,5 + 10 + + 7,5 + 6,3 = 65,1 (kw) n1 = = → n* = n 11 0,82 ∑P ∑P dmn1 P* = = dmn 65,1 = 72, 0,9 Tra bảng 3-3[tr32, 2] ứng với n* P* ta xác định giá trị n*hq = 0,89 → nhq = n*hq n = 0,89.11 = 9,79 Vậy nhq = 10 (thiết bị) ∑ Pi ksdi = P = ∑ i KsdTB 7,2.0,49 + 6.0,67 + 5,6.0,65 + 4,5.0,62 + 10.0,46 + 7,5.0,56 + 10.0,68 + 2,8.0,87 + 5.0,83 + 7,5.0,38 + 6,3.0, 45 7,2 + + 5,6 + 4,5 + 10 + 7,5 + 10 + 2,8 + + 7,5 + 6,3 41,85 = 72, = 0,58 Tra bảng 3-2[tr30, 2] Với nhq = 10 , ksdTB = 0,58 → kmax = 1,28 ⇒ knc = kmax.ksdTB = 1,28.0,58 = 0,74 Pttđl = knc ∑ Pdmi = 0,74.72,4 = 53,58 (kw) n Có ∑ P cos ϕ i =1 i i = 7,2.0,83+6.0,76+5,6.0,78+4,5.0,81+10.0,68+7,5.0,64+10.0,79+2, 8.0,84+5.0,77+7,5.0,69+6,3.0,7 = 53,84 → cos ϕ = ∑ P cos ϕ ∑P i i i = 53,84 = 72, 0,74 → tgϕ = 0,9 ⇒ Qttđl = Pttđl tgϕ = 53,58.0,9 = 48,22 (kVAR) P 2ttdl + Q 2ttdl = Sttđl = 72,08 (kVA) 1.1.2 Phụ tải chiếu sáng Diện tích xưởng L là: F =16x20 = 320 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.320 = 3,84(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 3,84.0,75 = 2,88 (kVAR) P ttcs = 3,84 = 4,8 0,8 (kVA) Sttcs= cos ϕ 1.1.3 Tổng hợp phụ tải tính toán phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng phân xưởng P = P + P = 53,58+3.84 = 57,42 (kw) • Công suất tính toán phản kháng phân xưởng Qtt = Qđl + Qcs = 48,22+2,88 = 51,1 (kVAR) • Công suất tính toán toàn phần phân xưởng 2 2 Stt = P tt + Q tt = 57, 42 + 51,1 = 76,87 (kVA) cos ϕ = P S tt = 57, 42 = 0, 75 76,87 cos ϕ tt • Hệ số phân xưởng : 1.2 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng Ư Bảng 1.2 Bảng số liệu phân xưởng Ư Tọa độ TT PX x Dữ liệu P(kW) 4.5 6.5 10 0.4 0.6 10 0.3 4.5 0.6 0.7 3 y Số máy Ksd Ư 252 cos ϕ 0.56 0.62 0.7 0.7 0.65 1.2.1.Phụ tải động lực Pmax 10 = =5 Ta có (kw) ⇒ n1 = (thiết bị) n = (thiết bị) ∑P dmn1 = 6,5 + 10 + 10 + = 31,5 (kw) 0.7 0.8 0.75 0.63 0.75 0.76 ∑P dmn = 4,5 + 6,5 + 10 + + 10 + 4,5 + + = 47,5 (kw) n1 = = → n* = n 0,5 ∑P ∑P P* = 31,5 = 47,5 = dmn1 dmn 0,66 Tra bảng 3-3[tr32, 2] ứng với n* P* ta xác định giá trị n*hq = 0,87 → nhq = n*hq n = 0,87.8 = 6,69 Vậy nhq = (thiết bị) ∑ P k ∑P i KsdTB = sdi 4,5.0,56 + 6,5.0,62 + 10.0,41 + 4.0,66 + 10.0,37 + 4,5.0,67 + 3.0,75 + 5.0,63 4,5 + 6,5 + 10 + + 10 + 4,5 + + = i 25, = 47,5 = 0,53 Tra bảng 3-2[tr30, 2] Với nhq = , ksdTB = 0,53 → kmax = 1,41 ⇒ knc = kmax.ksdTB = 1,41.0,53 = 0,75 Pttđl = knc ∑ Pdmi = n Có ∑ P cos ϕ i =1 i i = 0,75.47,5 = 35,63 (kw) 4,5.0,76+6,5.0,73+10.0,65+4.0,7+10.0,8+4,5.0,73+3.0,75+5.0,76 = 34,8 → cos ϕ = ∑ P cos ϕ ∑P i i i = 34,8 = 47,5 0,73 → tgϕ = 0,94 ⇒ Qttđl = Pttđl tgϕ = 35,63.0,94 = 33,50 (kVAR) Sttđl = P 2ttdl + Q 2ttdl = 48,91 (kVA) 1.2.2 Phụ tải chiếu sáng Diện tích xưởng Ư là: F =14x28 = 392 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.392 = 4,70(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 4,70.0,75 = 3,53 (kVAR) P ttcs = 4.70 = 5,88 0,8 (kVA) Sttcs= cos ϕ 1.2.3 Tổng hợp phụ tải tính toán phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng phân xưởng P = P + P = 35,63+4,70 = 40,33 (kw) • Công suất tính toán phản kháng phân xưởng Qtt = Qđl + Qcs = 33,50+3,53 = 37,03 (kVAR) • Công suất tính toán toàn phần phân xưởng 2 2 Stt = P tt + Q tt = 40,33 + 37, 03 = 54,75 (kVA) P S cos ϕ = tt = 40,33 = 0, 74 54, 75 cos ϕ tt Hệ số phân xưởng : 1.3 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng U Bảng 1.3 Bảng số liệu phân xưởng U Tọa độ TT PX x U Dữ liệu P(kW) 8.5 4.5 6.5 10 0.4 0.6 0.6 10 0.3 0.7 0.8 4.5 0.6 0.7 y Số máy Ksd 73 cos ϕ 0.55 0.56 0.62 0.8 0.7 0.7 1.3.1.Phụ tải động lực Pmax 10 = =5 Ta có (kw) ⇒ n1 = (thiết bị) n = (thiết bị) ∑P = ∑P = 8,5 + 4,5 + 6,5 + 10 + + 10 + 4,5 + = 51 (kw) dmn1 dmn 8,5 + 6,5 + 10 + 10 = 35 (kw) n1 = = → n* = n 0,5 0.75 0.75 ∑P ∑P dmn1 P* = 35 = 51 = dmn 0,69 Tra bảng 3-3[tr32, 2] ứng với n* P* ta xác định giá trị n*hq = 0,87 → nhq = n*hq n = 0,87.8 = 6,96 Vậy nhq = (thiết bị) ∑ P k ∑P i KsdTB = sdi = i 8,5.0,55 + 4,5.0,56 + 6,5.0,62 + 10.0,41 + 4.0,66 + 10.0,37 + 4,5.0,67 + 3.0,75 8,5 + 4,5 + 6,5 + 10 + + 10 + 4,5 + 26,93 = 51 = 0,53 Tra bảng 3-2[tr30, 2] Với nhq = , ksdTB = 0,53 → kmax = 1,41 ⇒ knc = kmax.ksdTB = 1,41.0,53 = 0,75 Pttđl = knc ∑ Pdmi = 0,75.51 = 38,25 (kw) n Có ∑ P cos ϕ i =1 i i = 8,5.0,81+4,5.0,76+6,5.0,73+10.0,65+4.0,7+10.0,8+4,5.0,73+3.0,7 = 37,89 → cos ϕ = ∑ P cos ϕ ∑P i i i = 37,89 = 51 0,74 → tgϕ = 0,9 ⇒ Qttđl = Pttđl tgϕ = 38,25.0,9 = 34,43 (kVAR) Sttđl = P 2ttdl + Q ttdl = 51,46 (kVA) 1.3.2 Phụ tải chiếu sáng Diện tích xưởng U là: F =18x34 = 612 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.612 = 7,34(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 10 Tiết diện lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế: S= I bt J kt , (mm2) đó: Ibt – dòng điện làm việc bình thường dẫn, (A) Jkt – mật độ dòng điện kinh tế dẫn, (A/mm2) Lựa chọn đồng Tra bảng 8-6 [tr274, 1] có Jkt = 2,10(A/mm2) ⇒S= 778,74 2,10 = 370,83(mm2) Tra bảng 2-56 [tr665, 1] chọn có tiết diện 60x6 mm2 - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: S ≥ Sôđn Sôđn = α.I∞ t gt (mm2) Trong đó: I∞ - dòng điện ngắn mạch ổn định, (kA) tgt – thời gian giả thiết tính (gy), chọn tgt = 2(gy) α – hệ số tra bảng 8-8 [tr280, 1] dẫn đồng nên α = Sôđn = 6.13,58 = 115,23(mm2) ≤ 360(mm2) Thanh chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Do đồng nên σ tt ≤ σcp = 1400(kG/cm2) Trong đó: σ tt - ứng suất tính toán dẫn σcp - ứng suất cho phép dẫn, σcpCU = 1400(kG/cm2) Xác định lực Ftt tác động dòng điện ngắn mạch gây ra: l Ftt = 1,76.10−2 i 2xk ,(KG) a Trong đó: ixk – dòng điện xung kích ngắn mạch ba pha, (KG) l – khoảng cách sứ pha, (cm) a – khoảng cách pha, (cm) 59 chọn dẫn đặt sứ khung tủ cách l = 70 (cm) dự định đặt góp pha đặt cách 15 (cm) Ftt = 1,76.10−2 70 24,97 = 51,21(KG) 15 Xác định mômen uốn có nhịp: M= Ftt l 51,21.70 = = 358,47(kGcm) 10 10 Xác định ứng suất tính toán vật liệu dẫn: σ tt = M ,(kG / cm ) W đó: W – mômen chống uốn dẫn , tính cm3 theo bảng 8-7 [tr276, 1] σ tt = W= bh 6.602 = 6 = 3600(cm3) 358,47 3600 ≤ σcp = 1400(kG/cm2) Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo Chương Tính toán nối đất chống sét nâng cao hệ số công suất hệ thống cung cấp điện 4.1 Tính toán nối đất - Điện trở nối đất theo quy định nối đất an toàn làm việc Rđ ≤ 4(Ω) - Xác định điện trở nối đất cọc: R1c = 0,336 2L 4t + L ρ.k max (lg + log ) L d 4t − L Trong đó: + ρ : điện trở suất đất, Ω.cm Với đất ruộng ρ = 0,4.104 (Ω.cm) 60 (4.1) + kmax = 1,5 hệ số mùa + d: đường kính cọc, m + L: chiều dài cọc, m + t: độ chôn sâu cọc, tính từ mặt đất tới điểm cọc, cm Chọn thép góc L 60 x 60 x 6cm dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng thiết bị nối đất Với tham số cọc trên, công thức (4.1) tính gần sau: R1c = 0,00298 ρ = 0,00298.0,4.104 = 11,92(Ω) (4.2) Nhân với hệ số kmax ta : R1c = 1,5.11,92 = 17,88(Ω) - Xác định sơ số cọc Số cọc thường xác định theo kinh nghiệm, đồng thời xác định sơ theo công thức sau: n= R1c ηc R d (4.3) Trong đó: +R1c: điện trở nối đất cọc, Ω +Rđ: điện trở thiết bị nối đất theo quy định, Ω + ηc : hệ số sử dụng cọc Các cọc chôn thành mạch vòng cách 5m, khảng cách cọc a/L = Tra bảng PL 6.7 [tr413, 2] ta chọn ηc = 0,71 →n= 17,88 0,71.4 = 6,29 Ta chọn n = cọc chôn thành mạch vòng cách 5m - Xác định điện trở nối đất nằm ngang: 0,366 2l2 Rt = ρmax lg ,Ω l b.t (4.4) Trong đó: ρmax : điện trở suất đất độ sâu chôn nằm ngang, Ω.cm (lấy độ sâu= 0,8m) l: chu vi mạch vòng tạo nên nối, cm; 61 Thanh nối nối qua cọc Vậy chiều dài nối là: l = a* n = 5*8 = 40 m b: bề rộng nối, cm (lấy b = cm) t: chiều sâu chôn nối, t =0,8m → Rt = 0,366 2.4000 1,5.0,4.104.lg 4000 4.80 = 2,75 (Ω) Điện trở nối thực tế phải xét đến hệ số sử dụng , tra bảng PL 6.7[tr413, 2] ta = 0,43 R 't = R t 2,75 = n t 0,43 = 6,4(Ω) (4.5) - Xác định điện trở tính toán cọc chôn thẳng đứng Rc: Rc = R1c 17,88 = n.ηc 8.0,71 = 3,15(Ω) - Xác định điện trở thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc cá nối nằm ngang: R nd = R c R t 3,15.6,4 = R c + R t 3,15 + 6,4 = 2,11(Ω) < 4(Ω) Vậy thiết bị nối đất theo thiết kế thỏa mãn yêu cầu Hệ thống gồm cọc thép L60x60x6 dài 2,5m chôn thành mạch vòng nối với thép dẹt 40x4mm đặt cách mặt đất 0,8m 4.2 Tính toán chống sét 4.2.1 Chống sét đánh trực tiếp Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho thiết bị công trình khác đặt trạm biến áp thực cột thu lôi Cột thu lôi gồm kim thu lôi kim loại đặt cột cao vật bảo vệ để thu sét dây dẫn sét xuống đất với trang bị nối đất Sét đánh theo quy luật xác xuất, chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Do việc xác định xác khu vực hướng đánh sét khó khăn đảm bảo xác xuất 100% hướng sét đến thu lôi chống sét Nghiên cứu cho 62 thấy quan trọng chiều cao cột thu lôi hệ thống nối đất phải đảm bảo Người ta xác định vùng bảo vệ đặt khả bị sét đánh gọi vùng bảo vệ cột thu lôi Mô hình trạm biến áp sau: Hình 4.1 Mô hình trạm biến áp – máy biến áp – tủ hạ – tường rào trạm Máy biến áp có kích thước (mm):dài – 1620, rộng – 1055, cao - 1500 Bệ máy cao 300(mm) Tủ hạ có kích thước (mm): cao – 2000, rộng – 400, sâu 500 Khoảng cách đặt tủ máy biến áp 30cm, lấy sơ phạm vi cần phải bảo vệ khỏi sét đánh hình tròn bán kính r x = 2500mm Chiều cao cao h x = 2000mm lấy chiều cao tủ Phạm vi bảo vệ cột thu lôi xác định theo = 1,6 63 hx: chiều cao đối tượng bảo vệ nằm vùng baỏ vệ cột thu lôi; P : hệ số với h ≤ 30 P = , h > 30 P = 5,5 / h Hình 4.2 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi =h- Có = 2000 mm, = 2500 mm Biến đổi công thức ta được: h – 1,6 P +1,6 P.h = - Chọn P = Thay số ta phương trình: -1,6 + 5700.h + 5.106 = → h 4291 mm Vậy chiều cao cột thu lôi cần thiết để bảo vệ trạm BA 4,3m 4.2.2 Lựa chọn thiết bị chống sét điện áp 64 Các đường dây không dù có bảo vệ chống sét hay không thiết bị điện có nối với chúng chịu tác dụng sóng sét từ đường dây đến Biên độ điện áp khí lớn điện áp cách điện thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị mạch điện bị cắt Vì để bảo vệ thiết bị trạm biến áp tránh sóng qúa điện áp truyền từ đường dây vào phải dùng thiết bị chống sét Các thiết bị chống sét hạ thấp biên độ sóng điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần bảo vệ (cách điện máy biến áp thiết bị khác đặt trạm) Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp chống sét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) khe hở phóng điện Khe hở phóng điện thiết bị chống sét đơn giản gồm hai điện cực, điện cực nối với mạch điện điện cực nối đất Khi làm việc bình thường khe hở cách ly phần tử mang điện (dây dẫn) với đất Khi có sóng điện áp chạy đường dây, khe hở phóng điện truyền xuống đất Ưu điểm loại thiết bị đơn giản, rẻ tiền Song phận dập hồ quang nên làm việc bảo vệ rơle cắt mạch điện Vì khe hở phóng điện thường dùng làm bảo vệ phụ làm phận loại chống sét khác Chống sét ống (CSO) có sơ đồ nguyên lý cấu tạo bao gồm hai khe hở phóng điện Trong khe hở S1 đặt ống làm vật liệu sinh khí fibrôbakêlit vinipơlát Khi có sóng điện áp S1 , S phóng điện Dưới tác dụng hồ quang, chất sinh khí phát nóng sản sinh nhiều khí làm cho áp suất ống tăng tới hàng chục ata thổi tắt hồ quang Khả dập hồ quang chống sét ống hạn chế Ứng với trị số dòng điện giới hạn định, dòng điện lớn, hồ quang không bị dập tắt gây ngắn mạch tạm thời làm cho rơle cắt mạch điện Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đường dây không treo đường dây chống sét làm phần tử phụ sơ đồ trạm biến áp 65 Chống sét van (CSV) gồm có hai phần tử khe hở phóng điện điện trở làm việc Khe điện chống sét van chuỗi khe hở có nhiệm vụ xét Điện trở làm việc hở phóng điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế trị số dòng điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) chống sét van sóng điện áp chọc thủng khe hở phóng điện Dòng điện trì điện áp định mức mạng điện Cần phải hạn chế dòng điện kế tục để dập tắt hồ quang khe hở phóng điện sau chống sét van làm việc Nếu tăng điện trở làm việc làm cho dòng kế tục giảm xuống Nhưng cần ý sóng điện áp tác dụng lên chống sét van, dòng xung kích đạt tới vài ngàn ampe qua điện trở làm việc, tạo nên điện trở điện áp xung kích gọi điện áp dư chống sét van Để bảo vệ cách điện phải giảm điện áp dư, cần phải giảm điện trở làm việc Như vậy, trị số điện trở làm việc phải thoả mãn hai yêu cầu trái ngược nhau: cần phải có trị số lớn để hạn chế dòng kế tục lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư Chất vilit thoả mãn hai yêu cầu nên dùng làm điện trở chống sét van Điện trở giảm tăng điện áp đặt vào điện trở tăng điện áp giảm xuống điện áp mạng Bảo vệ chống điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp đạt cách đặt chống sét van biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm Sơ đồ bảo vệ chống sóng điện áp sau: Hình 4.3 Sơ đồ bảo vệ chống sóng điện áp 66 Tra bảng PL6.12 [tr416, 2] thiết bị chống sét van Liên Xô (cũ) chế tạo Loại Uđm, V PBC-35 35 Điện áp cho phép lớn Umax, kV 40,5 Điện áp đánh thủng tần số 50 hz, kV 78 Điện áp đánh thủng xung kích thời gian phóng điện đến 10s, kV 125 Khối lượng, kg 73 4.3 Tính toán nâng cao hệ số cos Nâng cao hệ số công suất Cosφ phương pháp bù công suất phản kháng Trong thiết kế sử dụng tụ để bù công suất phản kháng Tụ điện điện áp thấp (0,4kV) đặt theo ba cách: đặt tập trung phía điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm tủ phân phối động lực đặt phân tán thiết bị dùng điện Đứng mặt giảm tổn thất điện mà xét việc đặt phân tán tụ bù thiết bị điện có lợi Song với cách đặt thiết bị nghỉ tụ điện nghỉ theo, hiệu suất sử dụng không cao Phương án dùng để bù cho động không đồng có công suất lớn Phương án đặt tụ điện thành nhóm tủ phân phối động lực đường dây phân xưởng dùng nhiều hiệu suất sử dụng cao, giảm tổn thất mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp Vì tụ đặt thành nhóm nhỏ (khoảng 30 - 100 kVAr) nên chúng không chiếm diện tích lớn, đặt chúng tủ phân phối động lực xà nhà phân xưởng Nhược điểm phương án nhóm tụ điện nằm phân tán khiến việc theo dõi chúng vận hành không thuận tiện khó thực việc tự động điều chỉnh dung lượng bù Phương án đặt tụ điện tập trung điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng dùng trường hợp dung lượng bù lớn có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp mạng Nhược điểm phương án không giảm tổn thất mạng phân xưởng Ta chọn phương pháp bù tập trung a Xác định dung lượng bù 67 Xác định dung lượng bù tính giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng hệ số công suất xí nghiệp lên giá trị cos = 0,95 Ta tính với hạ áp sau MBA - Thanh sau máy biến áp 1: P1 = PpxL + PpxV + PpxU + PpxN + PpxH = 57,06+31,35+45,59+46,55+52,36 = 232,91(kW) Q1 = QpxL + QpxV + QpxU + QpxN + QpxH = 51,1+29,32+39,94+41,35+34,45 = 196,16(kVAR) tan ϕa = Q1 P1 = 196,16 = 0,84 ⇒ ϕ1 = 40o 232,91 Dung lượng công suất cần bù xác định theo công thức: Qbù = P(tan ϕ1 − tan ϕ2 ).α (kVAR) Trong đó: P- phụ tải tính toán hộ tiêu thụ điện, kW φ1- góc ứng với hệ số công suất trung bình (cosφ1) trước bù φ2 – góc ứng với hệ số công suất (cosφ2) muốn đạt sau bù α = 0,9÷1 - hệ số xét tới khả nâng cao cosφ phương pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù ⇒ Qbù1 = P(tan ϕa − tan ϕ2 ).α = 232,91.(0,84 – 0,33).1 = 118,78(kVAR) - Thanh sau máy biến áp 2: P2 = PpxO + PpxB + PpxI + PpxƯ + PpxĂ = 43,22+30,08+37,72+40,33+25,77 = 177,12(kW) Q2 = QpxO + QpxB + QpxI + QpxƯ +Q pxĂ = 39,61+25,91+30,03+37,03+20,33 = 152,91(kVAR) tan ϕb = Q2 P2 = 152,91 = 0,86 ⇒ ϕb = 40,7 o 177,12 Dung lượng công suất cần bù cái: Qbù2 = P(tan ϕb − tan ϕ2 ).α = 177,12(0,86 – 0,33).1 = 93,87(kVAR) b Chọn tụ bù 68 Tra bảng 2-69 [tr661, 1] chọn tụ bù Kích thước, mm Mã hiệu KM2-0,38 Số Uđm Điện Dung pha [kV] dung lượng µF Q(kVAR) 25 0,38 552 Đáy 318x145 Cao Có Không sứ sứ 930 860 Khối lượng 65 - Nhóm dùng tụ điện đấu song song với nhau: ⇒ Qbù = 5.Qtđ = 5.25 = 125(kVAR) Điện trở phóng điện xác định theo công thức: R pd = 15.10 U 2pha Q 0,222 15.10 = 5808 125 = (Ω) Trong đó: Q - dung lượng tụ điện, kVAR Upha- Điện áp pha mạng, kV Dùng bóng đèn 220V- 40W làm điện trở phóng điện Vậy điện trở bóng đèn là: U 2p 2202 R= = P 40 = 1210(Ω) Số lượng bóng đèn cần dùng là: n= 5808 1210 = 4,8 Như dùng bóng 220V- 40W, pha bóng làm điện trở phóng điện cho tụ điện - Nhóm dùng tụ điện đấu song song với nhau: ⇒ Qbù = 4.Qtđ = 4.25 = 100(kVAR) Điện trở phóng điện xác định theo công thức: R pd = 15.10 U 2pha Q 0,222 15.10 = 7260 100 = (Ω) Trong đó: 69 Q - dung lượng tụ điện, kVAR Upha- Điện áp pha mạng, kV Dùng bóng đèn 220V- 40W làm điện trở phóng điện Vậy điện trở bóng đèn là: U 2p 2202 R= = P 40 = 1210(Ω) Số lượng bóng đèn cần dùng là: n= 7260 1210 = Như dùng bóng 220V- 40W, pha bóng làm điện trở phóng điện cho tụ điện Chọn thiết bị đóng cắt tụ Tra bảng PL IV.8 [tr285, 3] thông số kỹ thuật aptomat kiểu AB Liên Xô chế tạo: Kiểu AB-4 Uđm,kV 400 Ixk , kA 42 400 Thời gian cắt tức thời, s 0,06 Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp thấp khác với tụ điện áp cao (loại tụ pha) ghép lại thành hình tam giác, có cầu chì bảo vệ riêng cho pha Tụ điện áp thấp 380V mà ta sử dụng loại tụ ba pha, ba phần tử ghép lại thành hình tam giác Sơ đồ điều chỉnh bao gồm: cầu dao đóng mở, máy biến dòng, aptomat, bóng đèn sợi đốt có công suất 40W làm điện trở phóng điện cho tụ điện Bóng đèn sợi đốt có ưu điểm chỗ điện áp dư tụ phóng hết đèn tắt, dễ theo dõi cần theo dõi kiểm tra tránh trường hợp đèn hỏng không hiển thị Điện trở phóng điện tụ điện phải thỏa mãn hai yêu cầu sau : - Giảm nhanh điện áp dư tụ điện đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp tụ điện phải giảm xuống 65V - Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất tác dụng điện trở phóng điện so với dung lượng tụ điện không vượt 1W/kVAR 70 Các bóng đèn làm điện trở phóng điện phải mắc thiết bị đóng cắt để sẵn sàng làm việc tụ cắt khỏi mạng Các bóng đèn nối theo hình tam giác Cách nối tam giác có ưu điểm pha điện trở phóng điện bị đứt ba pha tụ điện phóng qua hai pha lại điện trở KẾT LUẬN Với cố gắng nỗ lực em hoàn thành đồ án theo thời gian Một lần em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển, đặc biệt cô Vũ Thị Thu trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em mong nhận ý kiến nhận xét, góp ý thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2005 [2] Nguyễn Công Hiền (chủ biên) – Nguyễn Mạnh Hoạch Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp, đô thị nhà cao tầng Nhà xuất khoa hoc kỹ thuật, năm 2001 [3] Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm 72 Thiết kế cấp điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2005 73 [...]... phân xưởng là phụ tải loại I là: L, V, B Vì vậy ta chọn phương án một trạm biến áp gồm 2 máy biến áp Ta chia 10 phân xưởng ra làm 2 nhóm phụ tải: + Nhóm 1: Dành cho biến áp 1 gồm các phân xưởng sau: Phân xưởng L V U N H Loại 1 1 2 2 2 + Nhóm 2: Dành cho biến áp 2 gồm các phân xưởng sau: Phân xưởng O B I Ư Ă Loại 2 1 3 3 3 2.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 2 phương án 2.2.1 Phương án 1 27 Mỗi phân xưởng. .. biểu đồ phụ tải của xí nghiệp 1.12.1 Xác định bán kính và góc phụ tải chiếu sáng của phân xưởng Công thức tính bán kính phụ tải : R= S m.π (1.12) Trong đó : + S = Stt của từng phân xưởng + m là tỉ lệ xích Chọn m = 0,1 (kVA/mm2) Công thức tính góc chiếu sáng : α= Pcs 360 Ptt (1.13) Trong đó : + α : là góc chiếu sáng + Pcs : công suất chiếu sáng của từng phân xưởng + Ptt : công suất tính toán của từng phân. .. toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 38,25+7,34 = 45,59 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng Qtt = Qđl + Qcs = 34,43+5,51 = 39,94 (kVAR) • Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng 2 2 2 2 Stt = P tt + Q tt = 45,59 + 39,94 = 60,61 (kVA) cos ϕ = P S tt = 45,59 = 0, 75 60, 61 cos ϕ tt Hệ số của phân xưởng : 1.4 Xác định phụ tải tính toán của phân. .. (kVA) 1 .10. 3 Tổng hợp phụ tải tính toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 48,3+4,06 = 52,36 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng Qtt = Qđl + Qcs = 31,4+3,05 = 34,45(kVAR) • Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng ttcs = 2 2 2 2 Stt = P tt + Q tt = 52,36 + 34, 45 = 62,68 (kVA) 52,36 cos ϕ = P tt = = 0,84 62, 68 cos ϕ S tt Hệ số của phân xưởng. .. từng phân xưởng Bảng 1.12 Bảng tính bán kính của biểu đồ phụ tải và góc của phụ tải chiếu sáng Phân xưởng L Ư U V Ă N B R(mm) 15.65 13.20 13.89 11.69 10. 22 14.09 11.24 25 α (o) 21.96 41.95 57.96 42.49 80.47 28.61 51.70 I O H 12.39 13.66 14.13 27.49 44.81 27.91 1.12.2 Biểu đồ phụ tải Chương 2 Xác định phương án cung cấp điện cho toàn xí nghiệp 2.1 Xác định vị trí, dung lượng trạm biến áp 10 X BA = ∑... (kVAR) • Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng ttcs = 2 2 Stt = P tt + Q tt = Hệ số cos ϕ 43, 222 + 39, 612 = 58,63 (kVA) cos ϕ = của phân xưởng : P S tt tt = 43, 22 = 0, 74 58, 63 1 .10 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng H Bảng 1 .10 Bảng số liệu phân xưởng H TT PX 10 H Tọa độ x y 8 10 8 Dữ liệu Số máy 1 2 3 4 P(kW) 2.8 4.5 6.3 Ksd 0.54 0.56 0.4 7 22 5 7.2 6 0.49 0.6 7 6 7 8 5.6 4.5 10 0.65... chiếu sáng Diện tích xưởng O là: F = 16x28 = 448 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.448 = 5,38(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 5,38.0,75 = 4,04 (kVAR) P 5,38 = 6, 73 cos ϕ 0,8 Sttcs= (kVA) 1.9.3 Tổng hợp phụ tải tính toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 37,84+5,38 = 43,22 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng. .. chiếu sáng Diện tích xưởng V là: F = 14x22 = 308 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.308 = 3,7(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 3,7.0,75 = 2,78 (kVAR) P ttcs = 3, 7 = 4, 63 0,8 (kVA) Sttcs= cos ϕ 1.4.3 Tổng hợp phụ tải tính toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 27,65+3,7 = 31,35 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng. .. chiếu sáng Diện tích xưởng Ă là: F = 16x30 = 480 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.480 = 5,76(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 5,76.0,75 = 4,32 (kVAR) P ttcs = 5, 76 = 7, 2 0,8 (kVA) Sttcs= cos ϕ 1.5.3 Tổng hợp phụ tải tính toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 20,01+5,76 = 25,77 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng. .. chiếu sáng Diện tích xưởng N là: F = 14x22 = 308 m ⇒ Pttcs = p.F = 0,012.308 = 3,7(kW) Ta có cosϕ chiếu sáng là: cosϕcs = 0,8 → tgϕ = 0,75 ⇒ Qttcs = Pttcs.tgϕ = 3,7.0,75 = 2,78 (kVAR) P ttcs = 3, 7 = 4, 63 0,8 (kVA) Sttcs= cos ϕ 1.6.3 Tổng hợp phụ tải tính toán của phân xưởng • Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng P = P + P = 42,85+3,7 = 46,65 (kw) • Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng ... thực đồ án, kiến thức chưa hoàn thiện nên đồ án nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Thị Thu giúp em hoàn thành đồ án Hải... góc chiếu sáng : α= Pcs 360 Ptt (1.13) Trong : + α : góc chiếu sáng + Pcs : công suất chiếu sáng phân xưởng + Ptt : công suất tính toán phân xưởng Bảng 1.12 Bảng tính bán kính biểu đồ phụ tải... s = 0,8 Phụ tải phản kháng chiếu sáng : Qttcs = Pttcs tgϕ (1.10) Phụ tải biểu kiến tính toán chiếu sáng : Sttcs = P 2ttcs + Q 2ttcs (1.11) 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng L Bảng 1.1