thiết kế ccd cho xưởng cơ khí

Trong đồ án này có các nội dung như: “tính toán chiếu sang cho 1 phân xưởng, xác định phụ tải tính toán cho 1 nhà máy, lựa chọn các thiết bị, xác định các tham số chế độ của mạng điện, t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Quang

Vũ Đức Quynh Nguyễn Văn Nguyên

PHỤ LỤC

N

2

NỘI DUNG ĐỀ BÀI

Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải:

1 Sơ đồ địa lý : dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định

được khoảng cách giữa chúng như hình vẽ:

120m

260 m

2 Nguồn điện (N): Nguồn cung cấp định mức : Uđm =10 KV

3 Phụ tải:Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng

Tên phân xưởng Pd (KW) Cosφ Diện tích m2

-Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5000h; Ksd =0,56; Knc= 0,98

4 Số liệu phân xưởng 3

3 Lựa chọn thiết bị điện : Máy biến áp ,tiết diện dây dẫn ,thiết bị phânphối ,thiết bị bảo vệ ,đo lường v v ,

4 Xác định các tham số chế độ của mạng điện :ΔU, ΔP, ΔA,U2……….(bằngtay và bằng phần mềm)

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha bằng tay và phần mềm)

6 Tính toán dung lượn bù để cải thiện hệ số công suất lên giá tri cosφ2=0,95(bằng tay và phần mềm)

7 Dự toán công trình điện

Bản vẽ :

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ hai phương án –bảng chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật

3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạng điện

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học – Công nghệ thế giới là

sự phát triển lớn mạnh về nền kinh tế Ở Việt Nam từ một nước nông nghiệp thủ công cũng đang xây dựng chuyển sang một nước công nghiệp hóa hiện đại hóa Đời sống cũng như nhu cầu của người dân được nâng lên.Hàng ngàn nhà máy

cho nhu cầu của nên kinh tế cũng như của mỗi người dân Vấn đề đặt ra chúng

ta cần và phải tính toán sử dụng, phân phối nguồn điện năng sản xuất được sao cho tiết kiệm, an toàn và hợp lý nhất.

Qua chương trình học ở trường chúng em được biết dến, được tìm hiểu và được nghiên cứu chuyên sâu về môn “Cung cấp điện” Với những nội dung cơ bản, những yêu cầu về tính toán và cách xây dựng thiết kế mạng điện là tiền đề để chúng em sau này ra làm việc giải quyết được nhiều vấn đề đặt ra của ngành điện, của nền kinh tế Bằng sự nỗ lực học hỏi, sự say mê tim tòi cũng như sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của giáo viên đã giúp chúng em hiểu rõ, hiểu sâu

về các nội dung, yêu cầu của môn học này và chúng em cũng đã biết đến các phần mềm ứng dụng phục vụ cho yêu cầu của môn học, yêu cầu của thực tế Để khẳng định chúng em đã được thầy giáo cho tự tìm hiểu nghiên cứu thêm và làm

đồ án kết thúc môn học Trong đồ án này có các nội dung như: “tính toán chiếu sang cho 1 phân xưởng, xác định phụ tải tính toán cho 1 nhà máy, lựa chọn các thiết bị, xác định các tham số chế độ của mạng điện, tính toán dung lượng bù dể cải thiện và dự toán công trình” Hay: “các bản vẽ sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy, sơ đồ nguyên lý, sơ đồ chiếu sang của các phân xưởng, sơ đồ nguyên lý, bảng chỉ tiêu kĩ thuật và sơ đồ nguyên lý của toàn mạng điện” Là những nội dung mà chúng em đã được biết đến được nghiên cứu tìm tòi trong quá trình học cũng như trong những bài giảng của thầy Đó là một vốn kiến thức giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này cũng như sau này ra thực tế làm việc.

Đồ án này là một bài kiểm tra kiến thức giúp chúng em tổng hợp và ôn lại cũng như tìm tòi thêm được nhiều kiến thức của môn học Sự hoàn thành nhanh chóng, thành công của đồ án này là sự nỗ lực, hợp tác chặt chẽ của tất cả các sinh viên trong nhóm và sự nhiệt huyết trong quá trình giảng dạy cũng như sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo.

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÀN NHÀ MÁY

1.1 Khái quát chung

Phụ tải tính toán là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi,tương đương vớiphụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện Nóicách khác ,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như sau :máy biến áp ,dây dẫn ,các thiết bị đóng cắt ,bảo

vệ

Tính toán tổn thất công suất ,tổn thất điện năng ,tổn thất điện áp,lựa chọn dunglượng bù công suất phản kháng …Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như:công suất ,số lượng ,chế độ làm việc của các thiết bị điện ,trình độ và phươngthức vận hành hệ thống …vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là mộtnhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác địnhđược nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện ,có khi dẫn tới

sự cố cháy nổ ,rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực thế thìgây lãng phí

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trìnhnghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải tínhphụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ơ trên nên cho đến nayvẫu chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phươngpháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác ,còn nếu nângcao được thì độ chính xác ,kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì phương pháptính lại phức tạp

Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế

hệ thống cung cấp điện :

• Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu Knc

• Phương pháp tính theo công suất trung bình

• Phương pháp tính theo công suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sảnphẩm W0

• Phương pháp theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất

• Phương pháp tính theo hệ số đồng thời Kđt

Trong thực tế thì tùy theo quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình thìtheo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật thì công mà chọn phương pháp tínhtoán phụ tải điện thích hợp

1.2Phụ tải phân xưởng 3

Phân xưởng 3 có cá thiết bị như sau

Tên thiết bị Máy 1 Máy

2

Máy3

Máy4

Máy5

Máy6

Máy7

Máy8

Cos ϕ 0,76 0,65 0,65 0,68 0,62 0,79 0,68 0,62

Tổng số thiết bị trong phân xưởng 3 là n = 8

Số thiết bị có công suất lớn hơn ½ cong suất của thiết bị có công suất lơn là n1 = 5

Tổng công suất của n = 8 thiết bị là:

Công suất chiếu sáng của phân xưởng 3:

Pcs = P0.S Trong đó P0 = 15 (W/m2 )là suất chiếu sáng

S = 30.60 = 1800 m2 Là diện tích phân xưởng

Pcs = 15.1800 = 27 (KW)

Công suất động lực của phân xưởng 3:

Với knc= 0,53

Pđl= Knc.Pmáy I = Knc(12,8+2,8+3,6+5,6+12,5+6,5+6,8+7,4)=0,53.58 =30,74 kW

Công suất tính toán của toàn phân xưởng:

Qtt = Ptt.tan φtb ta có cos φtb= 0,76 ⇒ tan φtb = 0,86

Bảng phụ tải tính toán các phân xưởng

Tên phân xưởng Pđm

kW

Pđl kW

Pcs kW

Ptt kW

Qtt kVAr

Stt kVA

Stt = =512 kVA

Itt = = 739,18 A

PX6 PX4

Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau

 Sơ đồ hình tia thì tổng chiều dài đường dây lớn ,các phụ tải vận hành độc lập nhau ,nên khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì chỉ phụ tải ở

đó bị mất điện còn các phụ tải còn lại vận hành bình thường sơ đồ hình tiadùng nhiều dây nên thiết bị phân phối cũng nhiều

 Sơ đồ phân nhánh thì tổng chiều dài đường dây ngắn hơn hình tia ,tiết diệnđường dây trục chính thường lớn ,các phụ tải vận hành phụ thuộc vào nhau vì khi xảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện

 Sơ đồ dạng kín có các đường dây nối liền với các phụ tải vận hành kín ,khixảy ra sự cố ở bất kì đoạn đường dây nào thì không phụ tải nào mất điếnnhưng tiết diện đoạn đương dây đầu nguồn thường lớn vì khi xảy ra sự cốmột đoạn đường dây gần nguồn thì các đoạn khác phải chịu toàn bộ phụtải

2.2 Các phương án đi dây cấp điện cho nhà máy

Đây là hai phương án đi dây theo hình tia và phân nhánh

Sơ đồ nguyên lý

10 kv

DCL CC

MBA

ATMtổng

A1 A2 A3 A4 A5 A6

PX6 PX4

PX2

PX1 PX3

PX5

PX1 PX2 PX3 PX4 PX5 PX6

Phương án 2:sơ đồ mặt bằng phân nhánh

Trong bài này nhóm em dùng một máy biến áp đặt tại vị trí nguồn Theo tínhtoán ta có :

Pttnm = 399,65 KW

ATMtổng

PX4 PX5 PX1 PX6 PX2 PX3

Bảng tọa độ các phân xưởng

CHƯƠNG 3 :LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

3.1 Khái quát chung

Trong điều kiện vận hành các khí cụ ,sứ cách điện và các bộ phận dẫnđiện khác có thể ở một trong ba chế độ :

Chế độ làm việc lâu dài :các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng đượcchọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức

Chế độ quá tải :dòng điện qua các thiết bị điện cao hơn bình thường ,thiết

bị còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giátrị cho phép

Chế độ ngắn mạch : các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọnthiết bị có xét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.Riêng đối với máy cắtđiện còn phải chọn thêm khả năng cắt của nó

3.2 Chọn máy biến áp :

- Sơ lược về trạm biến áp:

Do chưa biết đồ thị phụ tải của nhà máy vì chế độ làm việc giờ sản xuấtnên việc lựa chọn máy biến áp phụ thuộc vào Sttnm = 541 (KVA)

Do công suất nhà máy không lớn lắm và có thể sử dụng máy phát dựphòng Cho nên việc lụa chọn nhiều máy biến áp sẽ tăng vốn đầu từ và cũngkhông cần thiết lắm do đó ta sử dụng máy biến áp trong trạm biến áp

Vì không xác định được đồ thị phụ tải trong ngày một cách tương đối nênlựa chọn công suất máy biến áp sao cho đảm bảo về tính kĩ thuật vừa có lợi kinh

tế (không nên chọn máy biến áp quá lớn khi vận hành sẽ gây non tải gây lãngphí) Vậy ta chọn máy biến áp có S = 630 kVA>Sttnm = 541 kVA (để thuận lợisau này nếu có dùng thêm thiết bị trong nhà máy thì cũng không cần phải thiết

Tổn thất không tải

P0(W)

Tổn thất ngắn mạch

Pn(W)

UN%

Hệ thống ATS: do nhu cầu đảm bảo không được mất điện trong thời gian dài do

đó ta sử dụng hệ thống ATS kết hợp với nguồn dự phòng Hệ thống ATS sẽ kiếmtín hiệu điện áp và tự động cho khởi động và đóng nguồn điện dự phòng khi

nguồn điện chính bị sự cố, khi nguồn điện chính ổn định trở lại thì nguồn dựphòng được cắt ra

Chọn máy phát điện dự phòng cho nhà máy: máy phát điện DENYODCA-110CSPM xuất xứ từ Nhật Bản:( chọn công suất máy phát điện bằng 30%công suất tính toán của nhà máy )

-Công suất 165 KVA-Hệ số công suất 0,8-Tần số 50hz loại 3 pha-Trọng lượng 1338,55kg-Kích thước 6110x2350x2950-Nhiên liệu diesel

-Giá sản phẩm 60.106VND

3.3 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính

Chọn cáp dưới đất cho hợp mĩ quan, chon K1=1,0 Khi nhiện độ môi trường xungquanh là 250C, K2=1 (số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) (theo bảng 10 sách Lưới điện

và hệ thống điện)

Ta chọn khoảng cách từ tủ phân phối đến máy biến áp là 5 m

Ta chọn dây dẫn theo dòng cho phép Icp:

Icp ≥ ≈ ILv =

Icp ≥ = = = = 909(A)

Ta chọn cáp 3 pha 3 lõi gồm 3 sợi cáp, cáp ruột đồng cách điện PVC doLENS chế tạo loại 3G300 có tiết diện dây là F = 300mm2

Icp =3x621 = 1863(A) >909 (A)

r0 = = 0,02 Ω/Km

Do chiều dài dây cáp ngắn và là dây cáp hạ áp nên ta không cần kiểm trađiều kiện tổn thất điện áp

3.4 Chọn dây dẫn từ trạm phân phối chính đến các phân xưởng

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng

Thực chất là chúng ta sẽ chọn một loại dây có sẵn với F tc và Icp sao cho khi lắpđặt vào với dòng điện thực tế thì nhiệt độ của nó sẽ không vượt quá nhiệt độ chophép vậy để chọn dây ta có

Ivl max = Icp .K1 .K2

Trong đó : Ilv max là dòng điện cực đại lâu dài đi trong dây dẫn

Icf dòng điện cho phép tra bảng

K1 , K 2 các hệ số hiệu chỉnhChọn K1 .K2 = 1

Ta chọn loại cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hangFURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo

PX6 PX4

PX2

PX1 PX3

Đối với phân xưởng 2:

Ptt = 118,54 Kw

Itt = = = 219,12 (A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hang FURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 50 mm2 , r0 = 0,39 Ω, x0 = 0,087 Ω; Icp = 240 (A)

Tên cáp: XLPPVC( 3x50 + 1x40 )

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:

∆U = = 17 V

Ucf = 5% Uđm = 20 v

∆U = 17< Ucf = 20 (V) → cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

Đốivới phân xưởng 3:

Ptt = 57,74 Kw

Itt = = = 122,56 (A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hangFURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 35 mm2 , r0 = 0,52 Ω, x0 =0,09 Ω; Icp = 160(A)

Tên cáp: XLPPVC( 3x35 + 1x25 )

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:

Ucf = 5% Uđm = 20 v

∆U = 17,47< Ucf = 20 (V) → cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

Đối với phân xưởng 4:

Ptt = 69,88 Kw

Itt = = = 155,24 (A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hangFURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 35 mm2 , r0 = 0,52 Ω, x0 =0,09 Ω; Icp = 160(A)

Tên cáp: XLPPVC( 3x35 + 1x25 )

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:

∆U = = 17,59 V

Ucf = 5% Uđm = 20 v

∆U = 17,59< Ucf = 20 (V) → cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

Đối với phân xưởng 5

Ptt = 102,69 Kw

Itt = = = 195,49(A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hang FURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 50 mm2 , r0 = 0,39 Ω, x0 = 0,087 Ω; Icp = 240 (A)

Tên cáp: XLPPVC( 3x50 + 1x40 )

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:

∆U = = 19,58V

Ucf = 5% Uđm = 20 v

∆U = 19,58V < Ucf = 20 (V) → cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

Đối với phân xưởng 6

Ptt = 71,43 Kw

Itt = = = 132,04(A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hangFURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 35 mm2 , r0 = 0,52 Ω, x0 =0,09 Ω; Icp = 160(A)

Bảng kết quả chọn cápphương án 1

ĐIỂM

Thiết diện cáp F (mm 2 )

Chiêu dài (m)

Đơn giá

tiền( đ/m )

ĐIỆN TRỞ

R 0

Ω/km

ĐIỆN KHÁN

G X 0

Ω/km

Tổng trở đường dây Ω

U

Q

p +

R kW Trong đó:

∆P – tổn thất công suất tác dụng, KW

P– công suất truyền tải trên đường cáp,KW

Q – công suất phản kháng trên đường cáp, KVAR

U – cấp điện áp của lưới cáp,kV

R – điện trở của đường cáp ,Ω

•

Bảng kết quả tính toán ∆P phương án 1

PX6 PX4

PX2

PX1 PX3

Tên cáp: XLPPVC( 3x35 + 1x25 )

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:

∆U = = 8,1 V

∆U = 8,1< Ucf = 20 (V) → cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

• Chọn cáp từ TPP-PX2

Tuyến cáp này cấp điện cho 2 phân xưởng là PX2 và PX3

Imax= 3.0,4

723 , 83 81 , 151

Tên cáp: XLPPVC( 3x50 + 1x40 )

S S

= 350,73 A

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hangFURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 150 mm2 , r0 = 0,12 Ω, x0 =0,077 Ω; Icp = 380 (A)

→ Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hang FURUKAWA ( Nhật bản) chế tạo có thiết diện F = 50 mm2 , r0 = 0,39 Ω, x0 = 0,087 Ω; Icp = 240 (A)

∆P – tổn thất công suất tác dụng, KW

p – công suất truyền tải trên đường cáp, kW

Q- công suất phản kháng trên đường cáp; KVAR

U – cấp điện áp của lưới cáp,kV

R – điện trở của đường cáp ,Ω

Tổn thất trên đoạn cáp TPP-PX1

∆P = 0,52.0,102= 1,63 kW

Tổn thất trên đoạn cáp TPP-PX2

∆P == 0,1.0,128= 44,19 kW

-Phơng án nào thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đặt ra lại có vốn đầu t và chi phívận hành hàng năm rẻ nhất.

-Thông thờng tồn tại mâu thuẫn giữa kinh tế với kỹ thuật, cho nên phơng pháptính toán kinh tế - kỹ thuật nhằm mục đích phối hợp hài hòa các mặt mâu thuẫn,tìm giải pháp tối u

Ngời thiết kế cần thực hiện các bớc cơ bản sau:

- Vạch ra các phơng án sơđồđấu dây của mạng cung cấp điện;

- Phân tích và loại các phơng án không thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra;

- đa các phơng án đạt tiêu cầu kỹ thuật để tiến hành so sánh kinh tế:

− +

1) Tổng vốn đầu t:: K (đồng).

Chỉ kể đễn những thành phần cơ bản:

K = Ktram + Kdd + Kxd

Ktram - Vốn đầu về trạm (trạm BA PP tiền mua tủ PP, máy BA và các TB….)

Kdd - Tiền cột, xà, thi công tuyến dây

Kxd - Vốn xây dựng (vỏ trạm, hào cáp và các công trình phụ trợ…)

Ykh– Chi phí khấu hao (thờng tính theo % của vốn, phụ thuộc vào tuổi thọ của

TB và công trình)

Ykh = akh K akh = 0,1 đối với TB

akh = 0,03 đối với đờng dây

Ycn - Chi phí về lơng công nhân vận hành

Yphu - Chi phí phụ, dầu mỡ (dầu BA); sửa chữa định kỳ

Hai thành phần này khá nhỏ và ít thay đổi giữa các phơng án nên trong khi sosánh khi không cần độ chính xác cao có thể bỏ qua