Niên luận thiết kế cung cấp điện cho hội trường trường đại học tây đô

LỜI NÓI ĐẦUTrong sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật vấn đề tiết kiệm điện năng là vấn đề giữvai trò đặc biệt quan trọng được các nhà đầu tư đặc lên hàng đầu, hệ thống cung cấpđiện ngày

LỜI NÓI ĐẦUTrong sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật vấn đề tiết kiệm điện năng là vấn đề giữvai trò đặc biệt quan trọng được các nhà đầu tư đặc lên hàng đầu, hệ thống cung cấpđiện ngày càng phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp điện có nhiệm vụ đề ranhững phương hướng cung cấp điện hợp lý và tối ưu.Một phương pháp cung cấpđiện tối ưu sẽ giảm được chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện ,chi phí vận hành ,tổn thất điện năng và đồng thời vận hành đơn giản, thuận tiện trong việc bảo trì ,sửachữa

Nội dung trong đồ án là thiết kế hệ thống điện cho Hội Trường, trường Đại Học TâyĐô.Với đầy đủ các bước thiết kế cung cấp điện cho hội trường ,từ lựa chọn các phần

tử trong hệ thống cấp điện cho tới tính toán một số đặc trưng của lưới … với mụcđích là làm quen với việc thiết kế cung cấp điện ,biết vận dụng kiến thức đã họccũng như giúp nắm rõ hơn các vấn đề lý thuyết về hệ thống cung cấp điện

Đồ án này giúp chúng em hiểu biết và cũng cố sâu sắc hơn về kiến thức đã học Tuyvậy do mới tập làm quen trong việc thiết kế hệ thốn cung cấp điện cũng như kiếnthức còn chưa đủ nên vẫn còn sai sót Em xin đựoc thầy hướng dẫn đánh giá vànhận xét.Qua đây chúng em xin chân thành cám ơn các thầy trong bộ môn Điện –Điện Tử trường Đại Học Tây Đô trong quá trình học tập đã cung cấp những kiếnthức cơ bản cho chúng em để thực hiện đồ án này

Em xin cảm ơn Thầy Nguyễn Duy Ninh đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quátrình làm đồ án này

LỜI CẢM ƠNTrước hết em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Duy Ninh ,người đã nhiệttình giúp đỡ cung cấp thông tin cho em rất nhiều về định hướng nghiên cứu , khắcphục một số thông tin chưa chính xác và hướng dẫn cho em trong suốt thời gianthực hiện đề tài này.

Đề tài này được hoàn thành đúng theo thời gian yêu cầu của nhà trường cũng nhưcủa khoa….và để được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em

mà còn có sự giúp đỡ của gia đình,sự chỉ bảo của thầy cô giáo và các bạn sinh viên.Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã dạy chúng em , đặc biệt là các thầy

cô giáo trong khoa Điện-Điện Tử

Mình xin cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ tôi rất nhiều về mặtphương tiện ,sách vở và góp ý kiến để cho đề tài đựợc hoàn chỉnh

Trong quá trình thực hiện đề tài này mặc dù em đã rất cố gắng ,song cũng khôngtránh khỏi sai sót mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài của em đựocthành công hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ,ngày………tháng………năm

Giảng viên hướng dẫn

Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

I TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

1.Sơ lược:

Trong những năm gần đây,nước ta đạt được thành tựu to lớn trong pháttriển kinh tế- xã hội Nghành điện tuy rất phát triển nhưng vẫn chưa đáp ứng đượcnhu cầu sử dụng năng lượng điện ngày càng cao của các nghành khác.Vì vậy chúng

ta không những cần phải đầu tư phát triển thêm các nguồn sản xuất ra điện năng, màcần phải sử dụng có tính quy hoạch hợp lý.Trong đó đặc biệt là khâu thiết kế hệthống cung cấp điện –nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tối ưu nguồn năng lượngquan trọng này

Trong lĩnh vực cung cấp điện cho các nhà cao tầng hiện nay, đặc biệt là cáccao ốc văn phòng trường học, nói chung điều yêu cầu rất cao về chất lượng cũngnhư độ ổn định, tin cậy và an toàn trong cung cấp điện

2 Những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện:

Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là phải cung cấp điện là phải đảmbảo cho phụ tải tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vicho phép

Một phươmg án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn những yêucầu sau:

 Đảm bảo mức độ tin cậy cho từng loại phụ tải

 Đảm bảo mỹ quan và tuyệt đối an toàn cho người và thiết bị

 Đảm bảo điện năng cung cấp phải có chất lượng tốt

 Vốn đầu tư và các chi phí kim loại màu phải ít nhất

 Khả năng thuận tiện khi vận hành , sửa chữa

 Dự trụ hợp lý khả năng phát triển thêm của phụ tải trong tương lai

 Kinh tế- kỹ thuật

3.Các bước thực hiện thiết kế cung cấp điện:

Các bước chính của công việc thiết kế cung cấp điện cho hội trường, trường

 Thiết kế chiếu sang cho hội trường

 Xác định phụ tải tính toán cho hội trường

 Tính toán chọn máy biến áp , dung lượng tụ bù và nguồn dự phòng

 Chọn dây dẫn, CB, tính toán ngắn mạch và sụt áp cho tất cả các thiết bị

 Kiểm tra tính toán tổn thất trong cung cấp điện

 Nâng cao hệ số công suất

 Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn

II CÔNG TRÌNH CỦA HỘI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HOC TÂY ĐÔ

1.Các thiết bị tiêu thụ của hội trường

 Gồm các thiết bị như :đèn huỳnh quang (1.2m), quạt trần , máylạnh, hệ thống âm thanh (loa) ,ổ điện , máy chiếu , quạt thông gió, dây điện

2.Phương án phân phối hệ thống hệ thống điện

2.1 Nguồn điện lấy từ điện lưới

Trường Đại Học Tây Đô được cấp điện bởi trạm biến thế 15-2\0,4(KV),gồm một máy biến áp điện lực 150(KV)

2.2 Nguồn điện lấy từ máy phát:

Một máy phát dự phòng 3 pha ,380(v), 400 (KVA), đặt tại tủ điện chínhcấp điện cho trường khi sự cố máy biến áp hoặc cúp điện.Khi chạy máy phát dựphòng ta sẽ cắt bớt tải không quan trọng để tránh quá tải cho máy biến áp

2.3 Phương án đi dây phân phối :

Từ tủ điện chính đến các tủ phân phối và đến tủ điều khiển ta đi dây cáptreo với độ an toàn so với mặt đất có sứ cách điện cho các dây

Dây dẫn đến công tắc, các thiết bị và ổ cắm được đi vào ống nhựa chốngcháy PVC và được đi ngầm trong tường

2.4 Tủ phân phối , tủ điều khiển:

Các bảng điện được đặt ở vị trí và chiều cao hồi lý có lắp đèn báo phaVol kế, Ampe kế, ngắt điện tự động cho CB

Các bảng điện trong phòng học chọn loại âm tường và có cầu chì bảo vệcho từng bảng điện

2.5 Chiều cao treo các thiết bị:

Bảng điện , công tắc mắc cách sàn 1.4m Ổ cắm cách sàn 1.1m Các hộpbảng điện mắc cách sàn 1.4m tính đến đáy tủ

Chú ý: ta cần thực hiện nối đất cho bảng điện và các thiết bị đảm bảo an

toàn và giảm bớt thiệt hại khi gặp sự cố

III NHỮNG YÊU CẦU VỀ SỬ DỤNG ĐIỆN CỦA TRUỜNG

1.Độ tin cậy cung cấp cấp điện:

Là khả năng cung cấp điện liên tục cho các thiết bị ở đây độ tin cậy tùy thuộcvào tính chất quan trọng của các thiết bị cần phải hoạt liên tục khi điện khu vực bịmất phải đảm bảo an toàn cho hoạt động của mọi thiết bị trong máy như động cơbăng truyền đèn……

2.Chất lượng điện năng:

 Chất lượng điện năng được đánh giá bởi hai tiêu chí: tần số f và điện

áp U

 Tần số: do trung tâm điều độ điều khiển chỉ có nhữnh hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MVA) mới quan tâm đến chế độ vận hành của mình sau cho hợp lý đểgóp phần ổn định tần số của hệ thống

 Điện áp: là vấn đề cần phải quan tâm vì nó ảnh hưởng trưc tiếp đếnviệc vận hành và tuổi thọ của thiết bị Vì vậy phải luôn đảm bảo điện áp dao độngtrong khoảng 5% xung quanh điện áp định mức

3.An toàn:

Phải có biện pháp đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Vì vậy phải chọn

sơ đồ và cách đi dây phải rõ ràng, tránh trường hợp vận hành nhầm.Chọn thiết bịđúng tính năng sử dụng, phù hợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc

4 Kinh tế:

Thiết kế sao cho vừa đảm bảo nhu cầu sử dụng điện hợp lý cũng như phảixét đến tính kinh tế, tùy theo điều khiển cụ thể đòi hỏi phải có nhu cầu cầu riêng

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN

I PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.Đặt vấn đề:

Khi thiết kế cung cấp cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên là xácđịnh phụ tải điện của nó.Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải được xác địnhphụ tải thực tế hoặc còn kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai.Như vậy xác định phụ tải điện là giải bài toán dựa vào phụ tải ngắn hạn hoặc dàihạn Ở đây ta chỉ quan tâm đến phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn, dự báo phụtải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đi vàovận hành Lấy phụ tải đó làm phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,…tínhtổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn dung lượng bù côngsuất phản kháng,…Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, sốlượng chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương pháp vận hành hệthống,…Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảmtuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố cháy nổ,…Ngược lại, nếu phụtải được tính toán lớn hơn phụ tải thực tế, thì các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừacông suất làm ứ động vốn đầu tư…

2.Các phương pháp xác định phụ tải tỉnh toán

2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Ptt = knc Pd

Trong đó:

Knc: Hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

2.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình:

P tt =k hd P tb

Trong đó:

Khd : Hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kỹ thuậtPtb : Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhón thiết bị (KW)

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

P tt =P tb βσ

Trong đó :Ptb :Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (KW)Β: Hệ số tán xạ của σ

σ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

2.4 Phương pháp xác địmh PTTT theo công suất trung bình và hệ

số cực đại

P tt = K max P tb =K sd P d

Trong đó :

Ptb: công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (KW)

k max: hệ số cực đại ,tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ Kmax= f(nhq, ksd)

k sd: hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuậtnsq:số thiết bị dung điện hiệu quả

pd: công suất đặt của thiết bị

2.5 Phương pháp xác định PTTT theo công suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích:

3.Các đại lượng xác định phụ tải tính toán.

P’đm : công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn của động cơ (KW)

Pđm : Các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy

ΔP,ΔQ: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t (KW,KWAr)P,ΔP,ΔQ: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t (KW,KWAr)Q: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t (KW,KWAr)

t: thời gian khảo sát (h)

Phụ tải trung bình của nhóm có n thiết bị đuợc tính theo công thức sau:

P tb = ; Q tb =

Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn hao điện năng

3.4 Phụ tải tính toán P tt

Phụ tải tính toán (Ptt) là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tuơng tự với phụ tải thực tế ( biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên nhiệt độ cao nhất mà phụ tải thực tế gây ra Như vậy, nếu thiết bị theo phụ tải tính toán thì có thể an toàn (về mặt phát nóng) cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các tải phụ khác:

Ptt Ptt PmaxTrong thực tế thiết kế, nguời ta thường sử dụng phụ tải tính toán theo công thức tác dụng P:

3.5 Hệ số sử dụng (ksd)

Hệ số sử dụng (ksd) là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị trong một chu kỳ làm việc (giờ, ca, ngày đêm…) và đuợc xác định như sau:

Trong thực tế, nguời ta tính kmax theo đuờng cong kmax = f(ksd,nhq) hoặc có thể

sử dụng bảng tra các sổ tay kỹ thuật Bảng hệ số kmax thuờng cho phụ tải tác dụng

3.7 Hệ số nhu cầu k nc 1

Hệ số nhu cầu (knc) là tỷ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức:

K dm =

Đối với thanh cái của trạm hạ áp của xí nghiệp và các đuờng dây tải điện thì kđt = 0.9/1

3.9 Xác định phụ tải tính toán.

Mục đích của việc tính toán phụ tải địên nhằm:

- Chọn tiết điện dây dẫn của lứoi điện cung cấp và phân phối

- Chọn số luợng và công suất máy biến áp của trạm biến áp

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

Nguyên tắc chung để xác định phụ tải của hệ thống cung cấp điện là tính từ các thiết bị dùng điện nguợc trở về nguồn, tức là đuợc tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện

Một số phuơng pháp xác định phụ tải tính toán thông dụng:

 Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Phuơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng Nó đuợc dùng để tính toán phụ

tải của các phân xuởng có mật độ phụ tải (máy móc sản xuất) phân phốituơng đối đồng đều

Phụ thuộc vào dạng sản xuất và đuợc phân tích theo số liệu thống

kê khi đó công suất phụ tải tính toán đuợc định:

P tt = P 0 F

Trong đó:

F: diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m2)P0: công suất phụ tải trên một nhóm đơn vị 1m2, (KW/m2)

 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ sô yêu cầu k nc

Phuơng pháp này có ưu điểm là đơn giản và tính toán thuận tiện nên nó là phuơng pháp thuờng đựoc dùng Kết quả của phuơng pháp này phụ thuộc vào hệ số nhu cầu (knc) tra đuợc ở các quyển

sổ tay nên thuờng chỉ cho kết quả gần đúng Đây cũng là nhuợc điểm chính của phuơng pháp này

Phụ tải tính toán của một nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc đuợc tính toán theo công thức

Pd: Công suất đặt phụ tải (W)

Tan : ứng với cos , đặt trung cho nhóm thiết bị Nếu hệ số cos của các nhóm thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:

+ Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp:

S tt = k dt

Trong đó:

Kdt: Hệ số đồng thời, thuờng lấy kdt = 0,85/1

: Tổng phụ tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị.

: Tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm thiết bị.

3.10 Dự báo phụ tải tuơng lai.

Dự báo sự phát triển của phụ tải điện ( nhu cầu điện năng) trong tuơng lai là một nhiệm vụ rất quan trọng của con nguời quy hoạch và thiết kế cung cấp điện

Nếu chúng ta dự báo phụ tải điện quá thừa so với nhu cầu thì dẫn đến việc huy động vốn đầu tư lớn, nhưng thực tế thì không dùng hết công suất của chúng do

đó gây ra lãng phí Nếu dự báo phụ tải điện của chúng ta quá nhỏ so với nhu cầu thực tế dẫn đến trình trạng thiếu nguồn điện, ảnh huởng đến tốc độ phát triển của nền kinh tế

Thông thuờng có 3 loại dự báo chủ yếu:

 Dự báo tầm ngắn: khoảng 1-3 năm Tầm dự báo càng ngắn thì độ chính xác càng cao Các dự báo tầm ngắn sai số cho phép khoảng 5-10 năm

 Dự báo tầm vừa: khoảng 3- 10 năm Các dự báo tầm vừa sai số cho phép khoảng 10-20 năm

 Dự báo tầm xa: khoảng 10-20 năm và có thể dài hơn nữa Đối với

dự báo có tính chất chiến luợc thì chỉ nêu lên phuơng huớng phát triển chủ yếu mà không yêu cầu xác định các chỉ tiêu cụ thể.Một số phuơng pháp dự báo phụ tải điện thông dụng:

 Phuơng pháp hệ số vưọt

 Phuơng pháp tính trực tiếp

 Phuơng pháp ngoại suy theo thời gian

 Phuơng pháp tuơng quan

 Phuơng pháp đối chiếu và phưong pháp chuyên gia

II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ

1 Xác định phụ tải:

Phụ tải gồm các thiết bị: đèn huỳnh quang,quạt trần,quạt thông gió và ổ cắm với hệ số cos do nhà sản xuất đã cho sẵn đèn huỳnh quang cos = 0,7 còn các tải còn lại cos = 0,8

Đèn chiếu sáng

Ksd=0.8Cos =0.7Ptt=5654x0.8=4523.2W

Qtt=4523.2x

tan(arccos(0.7))=4617.59V Ar

Stt=6463.86V AĐÈN HUỲNH QUANG

Qtt=1290x

tan(arccos(0.7))=967.5V ArStt=1612.5V A

CÔNG NGHIỆP D600

Qtt=1350 x

tan(arccos(0.8))=1012.5V Ar

Stt=6463.86V A

 Công suất tính toán tác dụng của ổ cắm:

Qtt=30028.8 x

tan(arccos(0.8))=22521.6V Ar

Stt=37536V AMÁY LẠNH TREO