Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí HAUI

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁYI / PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG 3 1/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN.

Giáo viên hướng dẫn : Ninh Văn Nam

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO MỘT PHÂN XƯỞNG 3

Lời mở đầu:

Phân xởng là nơi thờng xuyên vận hành các máy máy móc, thiết bị

Vì vậy việc thiết kế phải đảm bảo độ sáng cho phân xởng

Mục đích của thiết kế chiếu sáng đa ra đợc một sự phân bố ánh sáng hợp

lý đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật đảm bảo đợc nhu cầu tiện nghi ánh sáng vàthẩm mĩ trong phân xởng

Thiết kế sơ bộ đa ra phơng pháp ánh sáng cấp, số lợng bộ đèn, đa ra tổngquang thông cầu cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lợng cùng vớilới bố trí đèn

Kiểm tra thiết kế: ở bớc này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm đợccác độ rọi trên tờng, mặt phẳng làm việc một cách chính xác

1) Xác định kiểu chiếu sáng và cấp độ đèn

Với phân xởng ta chọn hiểu kiểu chiếu sáng trực tiếp rộng và bàn trựctiếp thờng tạo đợc không gian có tiện nghi tốt, cả mặt phòng làm việc và tờng

đều đợc chiếu sáng theo một tỷ lệ thích hợp

Với việc đảm bảo cấp chiếu sáng yêu cầu độ rọi E = 500lux

Giả sử với số liệu

h’: K/c từ bộ đèn đến trần

2) Bố trí các bộ đèn và số bộ đèn tối thiểu

Các bảng tra đợc lập ra trên cơ sở các bộ đèn bố trí theo tiêu chuẩn tổchức lới chữ nhật trên trần

Giá trị m, n, p, q sẽ quyến định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng

Với 1 không gian có chiều cao 4,5m, kích thớc a = 60m; b = 30m thì saukhi chọn h và cấp của bộ đèn thì có thể xác định đợc số điểm đặt đèn ít nhất vẫn

đảm bảo đợc độ đồng đều ánh sáng làm việc

Từ cấp bộ đèn

max 1,5

n n

n

  

Chọn n 6( )m  q 3( )m

3) Tính quang thông tổng:tt với E yc =500 lux

Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra số

bộ đèn và lới phân bố

Tính quang thông tổng: .

H

a b Eyc Ksd

tt n

h ab

Chỉ số lưới:km= 2 2.2, 4.3,75

0, 45 ( ) 3,65(2, 4 3,75)

mn

Chỉ số tường:kp= 60.1, 2 30.1,875

0, 24 ( ) 3,65(60 30)

24 , 0

+ Với k=2,5 Xột km=0,5  KP=0,53.0,5=0,265

Cấp i

0,96762

49,76 219,9

4+độ rọi trên mặt hữu ích:

][

5) KiÓm tra l¹i thiÕt kÕ.

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

I / PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG 3

1/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tươngđương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoạicách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt

độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tínhtoán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong

hệ thống cung cấp điện như: 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 chọndung lượng bù công suất phản kháng … phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiềuyếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ

và phương thức vận hành hệ thống … Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏhơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, ngược lại nếu phụtải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất,làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất… cũng vì vậy đã có nhiều công trìnhnghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫnchưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương phápcho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và các thôngtin ban đầu về phụ tải lại quá lớn Ngược lại những phương pháp tính đơn giảnlại có kết quả có độ chính xác thấp

2/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

a/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu:

Ptt = knc.Pđ

Trong đó :

knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tínhtoán có thể lấy gần đúng Pđ Pdđ (kW)

b/ Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ

Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

c / Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :

M.a

e/ Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích:

Ptt = p0 FTrong đó :

p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2)

g/ Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuấthiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trongnhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max))

Trong đó:

Ikđ (max): là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhấttrong nhóm máy

Itt: là dòng điện tính toán của nhóm máy.

Iđm (max): là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

ksd: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệmthiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuynhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây dựng

trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quảchính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp.

Trong bài tập dài này với phân xưởng 3 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 phụtải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tínhtoán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng còn lại do chỉbiết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của cácphân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ sốnhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phươngpháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

h/ Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị biếtđược công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xác định phụ tảitính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Theo phương pháp này phụtải tính toán được xác định như sau:

ksd :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị tra sổ tay

kti : hệ số tải của thiết bị i

kti = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kti = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.

+ Phụ tải động lực phản kháng

Qtt = Ptt tgφTrong đó

Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay

 Thiết bị công suất lớn nhất : Máy 6 công suất 18,5 kW

→ Số thiết bị có công suất ≥ 9,25 : n1 = 3

 Công suất của các thiết bị đó : P1 = 41,7 kW

→ n* =

n

n1

= 8

96,79

sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính phụ tải tính toán các phân xưởng

2) Phụ tải tính toán động lực của mỗi phân xưởng

Ptt = knc Pđ

Qtt = Ptt tgφ

Trong đó

Knc : Hệ số nhu cầu, tra sổ tay

Pđ : công suất đặt của phân xưởng

Cosφ : hệ số công suất tính toán của mỗi phân xưởng, tra sổ tay

từ cosφ → tgφ

3) Phụ tải chiếu sáng của mỗi phân xưởng

a) Phụ tải tác dụng chiếu sáng của mỗi phân xưởng

Pcs = 9% Stt

Trong đó

Pcs : phụ tải chiếu sáng tác dụng của mỗi phân xưởng, W

Stt : phụ tải tính toán toàn phần của phân xưởng

b) Phụ tải chiếu sáng phản kháng của mỗi phân xưởng

5 /Tính toán phụ tải cho các phân xưởng

 Tương tự như vậy ta tính được Phụ tải tính toán cho các phân xưởng cònlại

 Sau khi tính toán ta lập được bảng sau:

P/xưởng P đ P tt Cos Tag Q tt S tt P cs P ttpx Q ttpx S ttpx P/xưởng 1 60 56,45 0,76 0,85 47,98 74,08 6,67 63,12 47,98 79,29 P/xưởng 2 76 71,44 0,78 0,8 57,15 91,49 8,23 79,67 57,15 98,05 P/xưởng 3 73 54,37 0,68 1,07 58,17 79,62 7,17 61,54 58,17 84,68 P/xưởng 4 64 60,16 0,65 1,17 70,39 92,6 8,33 68,49 70,39 98,21 P/xưởng 5 66 62,04 0,76 0,85 52,73 81,42 7,33 69,37 52,73 87,13 P/xưởng 6 86 80,84 0,78 0,8 64,67 103,52 9,32 90,16 64,67 110,96

III/ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY

a/ Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy

PttNM = kđt



p ttpxi

i P

Trong đó

Pttpxi : Phụ tải tính toán tác dụng của phân xưởng i , kW

P : số phân xưởng trong nhà máy

Kđt : hệ số đồng thời , xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồngthời cực đại

Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10

Vì nhà máy có 6 phân xưởng nên chọn kđt = 0,85

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xây dượng bằng đường cáp.Có thể so sánh 2 phương pháp nối dây như sau :

Phương án 1 : Từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng

theo hình vẽ, các tủ phân phối sẽ được đặt ngay tại đầu các nhà xưởng để cung cấp điện cho các thiết bị trong nhà xưởng.Phương án này không thuận tiện cho việc thi công, vận hành phát triển mạng điện, nên không có tính khả thi.Vì vậy

ta loại bỏ ngay phương án này

Phương án 2 : Từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng 1 ở

gần phân xưởng 2,4,5 ta đi chung 1 đường dây tới phân xưởng 2 rồi từ đó kéo dây tới phân xưởng 4 rồi từ đó kéo dây tới phân xưởng 5 Phân xưởng 3,6 ta đi chung 1 đường dây tới phân xưởng 3 rồi từ đó kéo dây tới phân xưởng 6.Như hình vẽ:

Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn, nhưng tiết diện dây dẫn cuả các đường trục chính sẽ lớn hơn ở phương án này ta thấy nó thuận tiện về thi công và tiết kiệm dây dẫn tới các phân xưởng nên ta chọn phương án này để thi công và tính toán.

CHƯƠNG IV LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

1 Chọn máy biến áp.

+ Số lợng MBA: Do lới đang xét cung cấp điện cho lộ phụ tải điện loại 2 nờn ta

chọn số mỏy biến ỏp cần sử dụng là 2 mỏy

+ Công suất MBA: Vì công suất MBA đợc chọn có xét đến khả năng quá

tải của MBA trong chế độ sự cố 1 máy





Trong đó:

K: là hệ số quá tải K= 1,4

n: số MBA tại mỗi trạm

( Trong nhiệm vụ của đồ án môn học không xét đến sự hiệu chỉnh công suấttheo nhiệt độ cho MBA )

Ta chọn tất MBA đều là MBA 3 pha 2 dây quấn với cấp điện áp định mức10/0.4 KV

Ta có Sđm của MBA nh sau: 1,4734(2,421) 338,16

+) Chọn cáp : Từ TPP về tủ động lực của PX1

 2

220,2296 1

Tra phụ lục 31 chọn cáp 4 lõi

Tra phụ lục 31 chọn cáp 4 lõi

Tra phụ lục 31 chọn cáp 4 lõi

3 Chọn Áptômát và thanh cái

+)Dòng điện lớn nhất qua Áptômát tổng máy 1000 kVA:

 max

Tra bảng 3.4 sổ tay lựa chọn và tra cứu trang 148 ta chọn

Aptomat được chọn phải thoả mãn điều kiện

IdmA≥ Imax

Tra bảng 3.6 và 3.7 sổ tay lựa chọn và tra cứu trang 150 ta chọn aptomat có các thông số được ghi trong bảng sau:

CHƯƠNG V XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN

1 Xác định tổn thất điện năng  A trong TBA:

= 2.6,4 8760 + 3747

5600

8 , 9497 39 2

* Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây :

Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức:

AD = PD  [kWh]

Ta đã tính được  = 3747 h

AD = PD  = 29,14 3747 = 109187,58 kWh

*Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây

A1 = AB + AD = 822197,65 + 109187,58= 931385,23 kWh

2.Tính toán sụt áp :

- Chia hệ thống ra làm 3 cấp lần lượt là :

 : Sụt áp trên đoạn MBA – tử phân phối.

 : Sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối – tủ động

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 : CVV-1×22 có thông số kỹthuật như sau

= 3.77+ 0.61 + 0.5 =4.88 (V) < 19 ( V) dây dẫn chọn đạt yêu cầu.

e)Sụt áp từ tủ phân phối đến tủ động lực số 5:

Với = 15 ( m)

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 : CVV-1×25 có thông số kỹthuật như sau

= 3.77+ 2 + 0.27 =6.04 (V) < 19 ( V) dây đã chọn đạt yêu cầu

3) Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây:

Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức:

2

2

10 

R U

n: Số đường dây đi song song

- Tổn thất P trên đoạn cáp TBA- ĐL 1:

2

2

10 

R U

2 ,

= kWCác đường dây khác cũng được tính tương tự, kết qủa cho trongbảng sau :

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP

1 Khái niệm về nối đất.

- Dòng điện đi qua cơ thể ngời ngây nên những tác hại nguy hiểm: gây bỏng, giật, trờng hợp nặng sẽ làm chết ngời, do đó tác dụng của nối đất là để tản dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các thiết bị đợc nối đất Hệ thống nối đất có hai chức năng : nối đất làm việc và nối đất an toàn

- Ngời bị tai nạn về điện là do chạm phải những phần tử mang điện, song cũng có thể chạm phải những bộ phận của thiết bị điện bình thờng không mang

điện nhng lại có điện áp khi cách điện bị hỏng Trong trờng hợp này, để đảm bảo an toàn có thể thực hiện bằng cách nối đất tất cả những bộ phận bình thờng không mang điện nhng khi cách điện bị hỏng có thể có điện áp.

- Khi có nối đất, qua chổ cách điện bị chọc thủng và thiết bị nối đất sẽ có dòng điện ngắn mạch một pha với đất và điện áp đối với đầu của vỏ thiết bị bằng :

Uđ = Iđ.Rđ

Trong đó :

+ Iđ : dòng điện một pha chạm đất

+ Rđ : điện trở nối đất của các trang bị nối đất

Trờng hợp ngời chạm phải vỏ thiết bị có điện áp, dòng điện qua ngời xác

định theo biểu thức : Ing Rng =Iđ Rđ

Vì Rđ << Rng nên Ing << Iđ, vì vậy I’đ = Iđ, khi đó

tn nd

nt R

1 R

1 R

1



 , từ đó nhậnthấy khi thực hiện nối đất với điện trở nối đất đủ nhỏ có thể đảm bảo cho dòng

In qua ngời không nguy hiểm đến tính mạng

- Trang bị nối đất bao gồm điện cực nối đất và các đờng dây dẫn nối đất,

điện cực nối đất đặt trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối các bộ phận

đợc nối đất với điện cực nối đất

- Khi có trang bị nối đất, dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện thiết

bị hỏng sẽ qua vỏ thiết bị theo dây dẫn nối đất xuống điện cực và chạy tản vào trong đất

- Có hai loại nối đất sau :

+ Nối đất tự nhiên : là các ống kim loại đặt trong đất, các kết cấu bằng kimloại của các công trình có nối với đất, khi xây dựng trang bị nối đất trớc hết cần phải sử dụng các vật nối đất tự nhiên có sẵn, điện trở nối đất tự nhiên đợc xác

định bằng đo lờng, nếu điện trở nối đất tự nhiên không đạt đợc trị số đã quy

định trong quy phạm thì ta mới thực hiện nối đất nhân tạo

+ Nối đất nhân tạo: thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanh thép chữ nhậthay thép góc dài 23m chôn xuống đất

Thờng các điện cực nối đất này đợc đóng sâu xuống đất sao cho đầu trêncủa chúng cách mặt đất khoảng 0,50,8m, nhờ vậy giảm đợc sự thay đổi điệntrở nối đất theo thời tiết Các điện cực đợc nối với nhau bằng cách hàn với thépnằm ngang đặt ở độ sâu 0,50,8m Để chống ăn mòn các ống thép trong đấtphải có bề dày không nhỏ hơn 3,5mm, các thanh thép dẹt, góc không đợc nhỏhơn 4mm, và dây nối đất cần có tiết diện thoã mãn độ bền cơ khí ổn định nhiệt

và chịu đợc dòng làm việc lâu dài

- Điện trở nối đất chủ yếu xác định bởi điện trở suất của đất, hình dáng kích thớc điện cực và độ chôn sâu trong đất Nối đất thờng bao gồm một số điệncực nối song song với nhau và đặt cách nhau một khoảng tơng đối nhỏ, vì vậy khi có dòng ngắn mạch chạm đất thể tích đất tản dòng điện từ mỗi cực giảm đi

do đó làm tăng điện trở nối đất, hệ số sử dụng điện cực nối đất sẽ giảm xuống khi tăng số điện cực và giảm khoảng cách giữa chúng, ngoài ra còn phụ thuộc vào hình dạng nối đất

- Điện trở suất của đất phụ thuộc vào thành phần, mật độ, độ ẩm và nhiệt

độ của đất và chỉ có thể xác định bằng đo lờng Điện trở suất không phải cố

định trong cả năm mà thay đổi do sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ của đất do đó

điện trở của trang bị nối đất cũng thay đổi, vì vậy trong tính toán nối đất phải dùng điện trở suất tính toán là trị số lớn nhất trong cả năm

tt =kmax.; kmax là hệ số tăng cao, phụ thuộc điều kiện khí hậu nơi sẽ xây dựng trang bị nối đất

2 Xác định điện trở nối đất nhân tạo.

Công thức tính :

tn nd

nt R

1 R

+ Rnt : điện trở nối đất nhân tạo

+ Rnđ : điện trở nối đất cho phép của hệ thống

+ Rtn : điện trở nối đất tự nhiên

- Đối với lới hạ áp có trung điểm nối đất trực tiếp, theo quy phạm của trang

bị điện thì Rnđ  4