Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Thầy NGUYỄN MẠNH QUÂN SV Thực hiện: Nguyễn Đức Trung - MSV: 0941040088 Vũ Văn Vỹ - MSV: 0941040039 Lê Đăng Thắng - MSV: 0941040010 ĐIỆN 1-K9 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN MỤC LỤC Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN LỜI MỞ ĐẦU Hiện nhu cầu sử dụng điện cần thiết tất người lĩnh vực đời sống hàng ngày từ việc sử dụng điện để chiếu sáng đến việc sử dụng điện phục vụ cho sản xuất,tất nhu cầu cho ta biết vai trò điện đời sống.Cùng với phát triện kinh tế-xã hội, khoa học kỹ thuật, thiết kế hệ thống cung cấp điện vấn đề quan trọng nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đât nước ta.Hệ thống cung cấp điện đóng vai trò lớn công xây dựng đất nước ta Cùng với nhu cầu sử dụng điện trang thiết bị ngày đại nên việc trang thiết bị kiến thức hệ thống cung cấp điện, cách thức sử dụng hệ thống xí nghiệp ,khu công nghiêp,nhà ở…là cần thiết Qua việc học môn cung cấp điện làm tập lớn cung cấp điện,với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho mạng phân xưởng giúp em có hội tổng hợp lại kiến thức học học hỏi thêm số kiến thức Em cố gắng phát huy sáng tạo nghiên cứu,tìm hiểu để lựa chọn thiết bị cho hệ thống tối ưu Tuy nhiên trình thiết kế có nhiều sai sót.Vì vây em mong giáo viên hướng dẫn đóng góp ý kiến giúp đỡ để hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN I.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải chiếu sáng Thiết kế chiếu sáng nhà xưởng ánh sáng quan trọng, phải quan tâm đến độ rọi hiệu phụ thuộc vào quang thông yêu cầu vừa đảm bảo kinh tế vừa đảm bảo yêu cầu nhà xưởng Căn vào sơ đồ mặt phân xưởng tỷ lệ sơ đồ ta xác định phụ tải chiếu sáng đơn vị diện tích sản xuất phân xưởng: Pcs = P0.F (W) Trong đó: F: diện tích chiếu sáng đo mặt nhà máy (m2) P0: Suất chiếu sáng đơn vị diện tích sản xuất Tra bảng 1.9 - Phụ lục (Trang 234 – Giáo trình CCĐ trường ĐHCNHN) ta chọn P0 = 15 (w/m2) Từ mặt bố trí thiết bị phân xưởng ta có: + Chiều dài phân xưởng: 36000mm = 36m + Chiều rộng phân xưởng : 24000mm = 24m + Chiều cao: 5m  Diện tích nhà xưởng : F=24.36=864 m2 Vậy Công suất chiếu sáng: Pcs = 15.864=12,96 (kW) Cosφ=0,65 nên Qcs = Pcs.tgφ = 12960.1,169=15,15 KVAR Scs = Pcs/cosφ = 12960/0,65= 19,938 KVA Sử dụng đèn huỳnh quang Philips T10 18/36W có công suất định mức 36W , điện áp nguồn 220V/50Hz , dài 1,2m Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN H1.1: Bóng đèn huỳnh quang Số lượng bóng đèn dùng cho phân xưởng: n = = = 360 bóng đèn Vậy ta dùng 180 máng đèn, máng chứa bóng đèn H1.2.máng đèn phân bố nhà xưởng Bố trí: + Chiều rộng phân xưởng gồm 15 dãy máng đèn (bóng đèn dọc theo chiều dài phân xưởng), dãy gồm 12 máng đèn + Máng đèn cách tường ngang 0,75m; cách tường dọc 0,75m + Mỗi dãy cách khoảng gần 1,5m; máng dãy cách 1.6m Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN H1.3.Sơ đồ bố trí máng đèn dây phân xưởng Lựa chọn dây dẫn bóng đèn nhóm đèn : Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích Bóng đèn chia thành 12 nhóm, nhóm có 30 máng (24 bóng), công suất bóng 36 W Suy Pnhóm = 36.30=1080 W I lv max = 1080 = 3,927 A 220 F= Suy ra: I lv max 3,927 = = 1,45 mm j kt 2,7 Vậy ta chon dây dẫn đồng có có F = 1,5 mm2 (các thông số r0=13,35(Ω/km), x0 =0,1 (Ω/km).( tra bảng PL25-Giáo trình Hướng dẫn Đồ án CCĐ –Lê Đình Bình) Các nhóm khác có số liệu nhóm nên kết giống nhóm 1.2 Phụ tải thông gió làm mát a,Phụ tải thông gió Nhà xưởng có chiều cao h = 5m Vậy thể tích nhà xưởng: V = h.F = 5.864 = 4320 m3 Ước lượng có lần làm tươi không khí xưởng nên lượng gió cấp vào xưởng là: Q = 6.4320= 25920 m3 Ta chọn quạt thông gió có công suất 4500 m3/h Vậy số quạt dung cho nhà xưởng Thiết bị Quạt thông gió Công suất Lượng gió 300 W 4500 m3/h Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Số lượng Ksd 0.7 Cosφ 0.8 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN Có Uđm = 380V; Iđm = 0,57 A; Ilvmax = 0,7 A (Tham khảo phần 2.4 chương giáo trình CCĐ ĐHCNHN) ta có : Knc = Ksd + =0,82 Vậy: Ptt = Knc = 0.82.300.6 =1480,45 W Qtt = Ptt.tgφ=1110,33 VAR Stt = Ptt/Cosφ =1850,56 VA b,Phụ tải làm mát Với đặc tính không gian rộng lớn, máy móc thiết bị nhiều nhà xưởng, nhà máy mà nhà xưởng cần hệ thống điều hòa không khí mạnh mẽ với công suất lạnh, lưu lượng gió lớn hoạt động ổn định Bên cạnh đó, việc lắp đặt cần tiết kiệm không gian phải linh hoạt, điều hòa cho nhà xưởng thiết làm mát phân xưởng, nhà máy phổ biến Ta có 1m3=200 BTU Thể tích nhà xưởng: V =4320 m3 Vậy diện tích phân bố công suất lạnh = 4320.200 = 864000 BTU Ta sử dụng ĐIỀU HÒA CHIỀU PANASONIC KC18QKH-8 - 18000BTU Ta có: 1HP = 9000BTU = 746 W Suy Công suất lạnh điều hòa: Plm = 18000.5=900000 BTU = 74600 W Cosφ =0,8 suy : Qlm= Plm.tgφ = 74600.0.75 = 55950 VAR Slm = Plm/ Cosφ =74600/0,8 = 93250 VA Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 1.3 Phụ tải động lực 2− (hệ số i = 8+9+0 = 1,433 10.3 ) 24000 mm A C B 6000 E D 6000 20 23 11 12 13 24 26 25 30 10 14 22 36000 mm 21 31 15 16 28 17 18 27 33 32 29 19 van phong xuong KHO H1.3.1.Sơ đồ mặt bố trí thiết bị phân xưởng a,Phân nhóm thiết bị Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán xác cần phải phân nhóm thiết bị điện.Việc phân nhóm phụ tải tuân theo quy tắc sau: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN + Các thiết bị điện nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp.Nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng + Chế độ làm việc thiết bị điện nhóm nên giống để xác định phụ tải tính toán xác thuận tiện việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm + Tổng công suất nhóm thiết bị nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ đông lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy.Số thiết bị nhóm không nên nhiều Tuy nhiên thường khó khan để thỏa mãn điều kiện trên,vì thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu phương án Căn vào vị trí, công suất máy công cụ bố trí mặt phân xưởng Quyết định chia làm nhóm phụ tải bảng 1: Tên Nhóm Thiết bị sơ đồ mặt phẳng Tên thiết bị Công suất đặt (kW) Cosφ Hệ số Ksd Hệ số Kđt I Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Bồn đun nước nóng Thùng 28,66 0,91 0,35 0,9 47,289 0,91 0,35 28,66 0,91 0,35 47,289 0,91 0,35 21,495 0,98 0,3 3,152 0,95 0,3 31,526 0,98 0,3 42,99 0,98 0,3 2,15 3,583 4,012 0,95 0,95 0,3 0,47 0,3 11 12 II 13 14 10 15 Bồn đun nước nóng Bồn đun nước nóng Thùng Bể khử mỡ Thùng Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 10 0,9 Tổng công suất nhóm 176,54 (kW) 177,40 (kW) Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN Như để đạt hệ số công suất cosφ= 0,9 phan xưởng phải bù thêm lượng công suất phản kháng 70,84 (KVAR) 22KV DCL 22/0.4 KV 250KVA Thi?t b? lu ?ng BI ATT AT1 AT2 DL1 DL2 AT4 AT3 DL3 AT6 AT5 DL4 CS PFC AT6 TG&LM Hình 5.1.Sơ đồ nguyên lí tụ bù công suất phản kháng 5.3, Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng *Hiệu việc lắp đặt máy biến áp : Công suất tính toán toàn phân xưởng trước sau bù : Strước bù = 452,124 (KVAr) Ssau bù = 418,615 (KVAr) Vậy không đặt tụ bù ta phải chọn máy biến áp công suất 315kVA 160kVA, sau lắp đặt tụ bù ta cần chọn máy biến áp công suất 250kVA 180kVA cấp điện cho phân xưởng *Hiệu giảm kích cỡ dây dẫn : Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 69 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN - Dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực thiết bị dây cao áp từ nguồn tới trạm biến áp không đổi, thay đổi dây từ trậm biến áp tới tử phân phối *Hiệu việc giảm tổn hao điện mạng điện 5.4.Nhận xét đánh giá -Việc lắp đặt tụ bù vừa giúp giảm tổn hao vừa giúp giảm chi phí mua dây biến áp công suất lớn cho phân xưởng VI.TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT Tính toán nối đất - Bảo vệ cách nối đất xem biện pháp bảo vệ cổ điển lại biện pháp hay dùng để bảo vệ điện giật tiếp xúc gián tiếp đơn giản đại đa số trường hợp lại tốn - Tác dụng nối đất để tản dòng điện giữ mức điện thấp vật nối đất - Việc tính toán nối đất để xác định số lượng số lượng cọc ngang cần thiết đảm bảo điện trở hệ thống nối đất nằm giới hạn yêu cầu Điện trở hệ thống nối đất phụ thuộc vào loại số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc hệ thống nối đất tính chất nới đặt tiếp địa - Trong tập lớn này, ta sử dụng phương pháp tính toán nối đất theođiện trở yêu cầu (Ryc) Phương pháp gồm bước sau : Xác định điện trở yêu cầu hệ thống nối đất Xác định điện trở nối đất nhân tạo có - Thông thường để tăng cường cho hệ thống nối đất tiết kiệm cho hệ thống nối đất nhân tạo, người ta vận dụng công trình ngầm ống dẫn kim loại, cấu kiện bê tông cốt thép, vỏ cáp, móng …Tuy nhiên cần lưu ý không sử dụng đường ống nhiên dẫn nhiên liệu Điện trở tất công trình kể điện trở nối đất tự nhiên Rtn Giá trị điện trở nối đất tự nhiên xác định phương pháp đo, thiết bị đo điện trở tiếp địa Nếu giá trị Rtn < Ryc không cần phải xây thêm hệ thống nối đất nhân tạo Trong trương hợp ngược lại cần tiến hành xác định điện trở tiếp địa nhân tạo Rn.tạo Chọn diện cực tiếp địa xác định điện trở chúng Xác định số lượng điện cực cần thiết chưc tính tới nối ngang Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 70 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN Xác định điện trở hệ thống nối đất nhân tạo có tính đến điện trở nối ngang Xác định số lượng điện cực thức Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt hệ thống nối đất - Tiến hành tính toán cụ thể cho nhà xưởng sửa chữa khí có công suất 452,124 (kVA) *Chon cọc thép (60x60x6 mm2), có độ dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,8m Điện trở suất đất =120 (Ω.m) Hệ số mùa cọc la Km =1,5 Điện trở cọc xác định sau: Rcọc = (Ω) Trong đó: + điện trở suất đất + Km hệ số mùa + d -đường kính cọc (m) Lấy d=0,06.0,95 = 0,057 (m) + l = 2,5(m) –chiều cao cọc + t= 0,7 + 2,5/2 = 1,95 Độ sâu cọc tính từ mặt đất tới giũa cọc Thay giá trị ta được: Rcọc = =55,07 (Ω) *Bố trí cọc theo vòng kín hình chữ nhật l1=36m l2 =24m, khoảng cách hai cọc gần a =2,5 m, tỉ số =1 Xác định số cọc sơ 24 Tra bảng 5.4 =0,4, = 0,21 Sử dụng ngang loại thép dẹt 40x5 mm có chiều dài L=24.2,5=120 (m), chôn sâu cách mặt đất 0,8 (m) Điện trở là: Rthanh = = = 4,24(Ω) Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 71 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN Trong đó: +d =b/2 = 0,004/2=0,002 (m) +K : hệ số phụ thuộc sơ đồ nối đất ( với l1/l2 =1,5 tra bảng 5.3 Giáo trình vật liệu điện an toàn điện K=5,81) Khi ta có điện trở điện cực hỗn hợp : R = = =2,5 (Ω) Ryc Vậy điện trở hệ thống nối đất thỏa mãn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 72 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN KẾT LUẬN Như vậy, toàn nội dung đồ án môn học trình bày chi tiết theo yêu cầu cụ thể đề tài Cụ thể,em phân nhóm, tính toán lượng phụ tải toàn phân xưởng Để xsác định cấp điện cho phân xưởng, em chọn trạm biến áp với kết cấu thích hợp với mỹ quan, đảm bảo tính an toàn cung cấp điện cho toàn phân xưởng Ngoài ra, yêu cầu lựa chọn tính toán chiếu sáng,hệ thống làm mát lắp đặt thiết bị phân phối bảo vệ đề cập chi tiết Em tính toán lắp đặt tụ bù để đảm bảo yêu cầu sử dụng điện nhà nước tiết kiệm chi phí tổn hao cho phân xưởng Chắc chắn, xét phương diện thực tế đồ án nhiều yếu tố thiếu sót, chưa tính đến giá nhân công thi công lắp đặt; việc bố trí thiết bị, bố trí dây dẫn hoàn toàn dựa phân tích vẽ mà theo mặt thực tế, giá thiết bị lấy dựa thông số có sẵn chưa phải bảng giá , nên đồ án nhiều thiếu sót Nhưng việc hoàn thành đồ án môn cung cấp điện giúp em hệ thống lại kiến thức chuyên ngành đ ã học, nâng cao kỹ trình bày tính toán toán lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác sau Em chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy giáo, mong nhận ý kiến đóng góp quý giá từ thầy hội đồng phản biện bạn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 73 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN II.BẢN VẼ 1.Sơ đồ mạng điện mặt phân xưởng với bố trí tủ phân phối,các thiết bị A C B 6000 TBA 6000 CS DL1 TPP 20 21 tg&lm 23 11 36000 mm E D DL3 12 13 10 14 22 24 26 25 30 31 DL2 15 33 16 28 17 18 27 DL4 32 29 19 van phong xuong KHO Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 74 Bài tập lớn Cung Cấp Điện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 75 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 2.Sơ đồ nguyên lý mạng điện 22KV DCL N1 22/0.4 KV 2x 250KVA N2 ATT AT1 AT5 AT2 AT4 AT3 AT5 AT6 AT3 DL1 CS 11 12 14 20 21 22 23 26 25 27 28 29 31 32 DL4 DL2 13 TG&LM DL3 AT3 10 15 16 17 18 19 24 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 76 30 33 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 3.Sơ đồ trạm biến áp *Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp: 22KV DCL 22/0.4 KV 2x 250KVA ATT TPP AT1 AT2 AT3 AT4 AT5 *Sơ đồ mặt trạm biến áp có MBA làm việc song song Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 77 AT6 Bài tập lớn Cung Cấp Điện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 78 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN *Sơ đồ mặt cắt TBA có MBA làm việc song song: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 79 Bài tập lớn Cung Cấp Điện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 80 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 4.Sơ đồ phân bố dây hệ thống chiếu sáng Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 81 Bài tập lớn Cung Cấp Điện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN 82 Bài tập lớn Cung Cấp Điện GVHD:NGUYỄN MẠNH QUÂN II.CÁC HÌNH VẼ Hình 1.3.Sơ đồ bố trí máng đèn dây đèn phân xưởng Hình 1.3.1.Sơ đồ mặt bố trí thiết bị phân xưởng 10 Hình 2.1.Sơ đồ mặt bố trí vị trí tủ phân phối động lực 20 Hình 2.3.1.Sơ đồ nguyên lí dây mạng điện phân xưởng 27 Hình 2.3.2.Sơ đồ mạng điện mặt phân xưởng với bố trí tủ phân phối,các thiết bị 28 Hình 3.1.Sơ đồ phân bố ngắn mạch 41 Hình 3.4.3.Sơ đồ nguyên lí tủ phân phối 53 Hình 4.2.Sơ đồ nguyên lí trạm biến áp 59 Hình 4.3.Sơ đồ mặt mặt cắt hệ thống nối đất 62 Hình 4.4.Sơ đồ mặt mặt cắt trạm biến áp 62-63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 –500kv TS.Ngô Hồng Quang Giáo trình Hướng dẫn đồ án Cung cấp điện Lê Đình Bình Giáo trình Cung cấp điện trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 83 ... điện, cách thức sử dụng hệ thống xí nghiệp ,khu công nghiêp,nhà ở…là cần thiết Qua việc học môn cung cấp điện làm tập lớn cung cấp điện, với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho mạng phân xưởng... đât nước ta .Hệ thống cung cấp điện đóng vai trò lớn công xây dựng đất nước ta Cùng với nhu cầu sử dụng điện trang thiết bị ngày đại nên việc trang thiết bị kiến thức hệ thống cung cấp điện, cách... điện để chiếu sáng đến việc sử dụng điện phục vụ cho sản xuất,tất nhu cầu cho ta biết vai trò điện đời sống.Cùng với phát triện kinh tế-xã hội, khoa học kỹ thuật, thiết kế hệ thống cung cấp điện