tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

Căn cứ vào vị trí , công suất của các máy móc,các thiết bị trong phân xưởng được... Khá thấp vì vậy ta phải thựchiện việc bù công suất phản kháng cho phân xưởng.Chương 2: Xác định sơ đồ

MỤC LỤC

Lời mở đầ

u

Chương 1:Tính toán phụ tải điện 4

1.1 Phụ tải chiếu sang 4

1.2 Phụ tải thông gió và làm mát 5

1.3.Phụ Tải Động Lực 7

1.4.Phụ tải của toàn phân xưởng 12

1.5.Nhận xét và đánh giá 13

Chương 2: Xác định sơ đồ cấp điện cho phân xưởng 13

2.1:Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 13

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng 14

2.3 Đánh giá lựa chọ sơ đồ tối ưu Chương 3: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện 38

3.1: Tính toán ngắn mạch 38

3.2Chọn và kiểm tra dây dẫn 43

3.3 Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp 43

3.3.1:Lựa chọn dao cách ly 43

3.3.2:Lựa chọn máy cắt 44

3.3.3:Lựa chọn thanh cái cao áp 45

3.3.4:Chọn sứ cách điện 46

Chọn cáp động lực 47

3.4: Lựa chọn thiết bị hạ áp 47

3.5.Chọn thiết bị đo lường 54

3.6 Nhan xét và đánh giá 54

Chương 4: Lựa chọn trạm biến áp 55

4.1: Tổng quan về trạm biến áp 55

4.2: Chọn phương án xây dựng trạm biến áp 56

4.3:Tính toán nối đất cho trạm biến áp 60

4.4 SDNL,mặt bằng mặt cắt(Phần bản vẽ) 61

4.5.Nhận Xét 61

Chương 5: Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 61

5.1 :Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng 61

5.2:Tính toán bù công suất phản kháng đẻ cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0.9

5.3:Đánh giá hiệu quả sau khi bù 64

5.4.Nhận xét và đánh giá 64

Chương 6 : Tính toán nối đất và chống sét 65

6.1: Tính toán nối đất 65

6.2:Tính toán chọn thiết bị chống sét 66

6.3:Nhận xét và đánh giá 68

Chương 7;Dự Toán Công trình 68

7.1:Kê danh mục các thiết bị 68

7.2.lập dự toán công trình 69

II Bản vẽ 69

2

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hoá, hiện đại hoá Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng đi cùng với quá trình phát triển kinh tế Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung cấp điện Đặc biệt rất cần các công trình có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên tục, phục vụ tốt cho sự phát triển của các nghành trong nền kinh tế quốc dân

Trong đó có lĩnh vực công nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 Thiết kế cung cấp điện cho nghành này vì thế là 1 công việc khó khăn, đòi hỏi sự cẩn thận cao Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao Một phương án cung cấp điện hợp lý là một phương án kết hợp hài hòa được các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật, đảm bảo đơn giản trong sửa chữa

và vận hành thuận tiện, đảm bảo chất lượng điện năng Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùng các thiết kế hiện đại và có khả năng mở rộng trong tương lai

Với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Mạnh Quân chúng em đã thực hiện đề

tài :Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện Vì kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài còn nhiều thiếu xót rất mong thầy góp ý!

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh Viên thực Hiện:

Đỗ Văn Thu

Tạ ĐÌnh Phong Nguyễn Tất Quang Lớp:ĐIện 1-k9

Chương 1:Tính toán phụ tải điện.

1.1 Phụ tải chiếu sang

Phụ tải tính toán của được xác định theo phương pháp suất chiếu sángtrên một đơn vị diện tích:

Pcs = P0.a.b (W) (1.1)Trong đó:

P0 là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng P0 = 15 (W/m2)

S là diện tích chiếu sáng (m2)

a là chiều dài phân xưởng (m)

b là chiều rộng phân xưởng (m)

“Phân xưởng sửa chữa TBĐ” này có chiều dài a=36 m, chiều rộng b=24 m

Diện tích của xưởng là : F=a× b=36×24=864 m2

Chọn đèn huỳnh quang Philips có Pđm=36W

Vậy số lương bóng đèn cần phải lắp trên phân xưởng là :

N=Pđm P =1296036 =360 bóng đèn

Cần 180 máng đèn mỗi máng gồm 2 bóng

Chúng em sẽ thiết kế làm 180 máng đền này thành 15 hàng mỗi hàng sẽ có 12máng(tương đương 24 bong đèn) cóng đèn chạy dọc theo xưởng khỏa cách giẵcác đèn là 2m(chiều dọc) và 1,5 m(chiều ngang)

1.2 Phụ tải thông gió và làm mát

Với đặc tính không gian rộng lớn, máy móc và thiết bị nhiều của nhà xưởng, nhàmáy do vậy mà nhà xưởng cần một hệ thống điều hòa không khí mạnh mẽ vớicông suất lạnh, lưu lượng gió lớn và hoạt động ổn định Bên cạnh đó, việc lắp đặtcần tiết kiệm không gian và phải linh hoạt, vì vậy, điều hòa cho “Phân xưởng sửachữa TBĐ” là hợp lý vì phân xưởng này cần một không gian thoáng mát,sạch sẽ vàthoải mái cho người làm việc cần độ chính xác

Về mặt thẩm mĩ cũng như đảm bảo yêu cầu làm mát cho phân xưởng chúng em

sẽ chọn ĐIỀU HÒA GIẤU TRẦN NỐI ỐNG GIÓ ÁP SUẤT TĨNH CAO DAIKIN 1 CHIỀU

Công suất

Công suất

Đây là sản phẩm linh hoạt và tuyệt đối đáng tin cậy…

Lấy 1m3=200 BTU và chiều cao phân xưởng là h=5,5m

Vậy thể tích toàn phân xưởng là V=F.h=864.5.5=4752m3

Với diện tích trên công suất lạnh=4752.200=950400 BTU

Vậy số thiết bị cần là 950400/200000=4,7

Ta chọn 5 chiếc phân bố đều trên diện tích phân xưởng.cosφ=0,8

 1HP=9000BTU và 1HP=0,746 (kW)

6

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làmviệc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Do ta đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị ,biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên chúng em đã xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

Căn cứ vào vị trí , công suất của các máy móc,các thiết bị trong phân xưởng được

- Tổng công suất phụ tải động lực :

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :

1.4.Phụ tải của toàn phân xưởng

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

P ttpx =k đt(P tt.đl +P cs +P lm)=0,8⋅ (129,88+12,96+78,778 )=177 ,29 (kW) Với kdt=0,8

Coi tổn hao công suất làm mát cho phâ xưởng mỗi năm là 1kw

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

Thấy rằng cosφ toàn phân xưởng: cosφ=0,76 Khá thấp vì vậy ta phải thựchiện việc bù công suất phản kháng cho phân xưởng.

Chương 2: Xác định sơ đồ cấp điện cho phân xưởng

2.1:Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Vị trí của trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các tiêu chí kĩ thuật và kinh

tế của mạng điện Nếu vị trí của trạm biến áp đặt quá xa phụ tải thì có thể dẫn đến chất lượng điện áp bị giảm, làm tổn thất điện năng.Nếu phụ tải phân tán, thì việc đặt các trạm biến áp gần chúng có thể dẫn đến số lượng trạm biến ap tang,chi phí cho dây dẫn cung cấp lớn và như vậy hiệu quả kinh tế sẽ giảm

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng

* vị trí trạm biến áp cần phải thỏa mãn những yêu cầu sau :

 An toàn và lien tục cấp điện

 Gần tâm phụ tải , thuận tiện cho việc cung cấp đi tới

 Thao tác , vận hành quản lý dễ dàng

 Tiết kiệm vốn đầu tư chi phí vận hành nhỏ

 Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp …

 Tổng tổn thất công suất trên đường dây là nhỏ nhất

Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong các nhà xưởng nên không thể bố trí máy bến

áp trong nhà.Vì vậy nên dặt máy biến áp ngoài nhà xưởng ngay sát tường và cần chú ý điều kiện mỹ quan

Hình 2 Vị trí đặt trạm biến áp.

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

2.2.1:Xác định tâm phụ tải

Xác định tâm phụ tải để lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng, vị trí đặt

tủ điện thích hợp nhằm hạn chế tổn hao điện áp và tổn hao công suất,đảm bảo

mỹ quan cho phân xưởng

Tâm phụ tải xác định theo công thức sau:

Với : n số thiết bị trong nhóm, Pdmi công suốt định mức của thiết bị

 Các dạng phương án cấp điện cho PX đã biết:

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:

- Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp

từ các tử động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độclập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường đượcdùng ở các hộ loại I và loại II

Hình 2.3 Sơ đồ hình tia.

- Sơ đồ đường dây trục chính:

Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáo: Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường

cáp chính Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực còn cácthiết bị cũng nhận điện từ các TĐL Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loạicáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng

TÐL TÐL

TÐL TPP

đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ loạiIII.

TPP

TÐL

TÐL TÐL

TPP

Hình 2.5 Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây.

16

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không: Bao gồm các đường trục

chính và các đường nhánh Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tảibằng các đường cáp riêng Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân táncông suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời Kiểu

sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tảiloại III ít quan trọng

Hình 2.6 Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không.

- Sơ đồ thanh dẫn: Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn.

Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhómthiết bị Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổnthất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao Thường dùng cho các hộphụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao)

Hình 2.7 Sơ đồ thanh dẫn.

Sơ đồ hỗn hơp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu

cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải

=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng.

Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tâm của phân xưởng từ đó kéo điệnđến tủ động lực, trong đó TĐL2 và TĐL3 được đặt sát tường con TDDL1 đăt ở vịtrí thích hợp

Phương án 2:Đặt tủ phân phối tại tâm của phân xưởng nhóm 1từ đó

kéo điện đến tủ động lực2,3Phương án 2:Đặt tủ phân phối tại tâm Px2 Và Px3 rồikéo điện đến các tủ động lực

Phương án 3:Đặt TPPTT tại giưa 2 trung điểm TDL2 và TDL3 rồi từ đó kéo

về TDL1

Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ

Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những

nguyên tắc sau:

- Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng thì

điều kiên này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng

kể

- Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động: điều kiện này ta cũng cóthể bỏ qua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn

18

- Đảm bảo điều kiện phát nóng.

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính đảm bảo điều kiện phát nóng.Sau đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng

Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn:

(A)

Trong đó:

- k hc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi songsong trong rãnh

- I cp (A): Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được

- I lvmax (A): Dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị

điện đơn lẻ.

+) Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, k hc = 1 +) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh, k hc = 1.

+) Với cáp từ TĐL đến các thiết bị ta đi lộ đơn, cáp được đặt trong hào cáp và đi

riêng từng tuyến nên k hc = 1.

Các phương án cấp điện:

Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tâm của phân xưởng từ đó kéo

điện đến tủ động lực, trong đó TĐL2 và TĐL3 được đặt sát tường con TDDL1 đăt

ở vị trí thích hợp

Sơ đồ đi dây phương án 1 tủ động lực – phụ tải.

 Giả sử phân xưởng làm việc với T max =4500h và dùng cáp đồng tra bảng 4.1/237 sách cung cấp điện ta có J kt =3.1

Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là đường dây kép lõi đồng

 Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải lớn nhất:

Ilvmax=√3∗Udm Spx = 279,932√3∗22=¿ 3,67(A)

F=I lvmax

J kt =3,673,1 =1,18 (mm2)Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-RUKAWA chế tạo cấp điện áp 12/24 (kV), tiết diện 50 mm2 mã hiệu XPLE50 có

r o = 0,387 ( /km), x o = 0,124 ( /km), = 205 (A).(Tra bảng trang 307 sach thiết kế CCĐ)

 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Ta có: ki.k2.kcp=0,96*0,93*207=184,8(A)

Isc=2Ilvmax=2.3,67 =7,34 (A)

Vì I lvmax =3,67<184,8( A) và I sc =7,34<I cp =205( A) nên dây dẫn đã chọn thỏa mãnđiều kiện phát nóng

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

¿(212,748.0,387+181,93.0,124)

22 0,0252 =0,06 (V)

 Tổn thất điện năng:

a Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối (lộ kép)

 Dòng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối:

Ilvmax=n√Sttpx 3.Udm=2.279,93√3.0,38=212,66 (A)

 Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

Fkt=Ilvmax jkt =212,663,1 =68,6 (mm2)

 chọn cáp XLPE.300 cấp điện áp 0,6/10(kV) có thông số kỹ thuật: r 0 =

Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn đườngdây từ tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép.

 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

 Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

Ilvmax=n√Sttn1 3.Udm= 72,382√3.0,38= 55 (A).

 Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

Fkt=Ilvmax jkt =3,155 =17,74 (mm2)

Vậy ta chọn dây cáp XLPE.50 cấp điện áp 0,6/10(kV) có thông số kỹ thuật như

Q(k Var )

Điện trở L

( m

Tổn thất

r 0

(W/ x (W/ 0 ∆U (V) ∆A (kW

3 181,93 212,66

425 ,32 68,7 300 52 5 0.07 0 0.07 2 50 2.

81,6 7 TPP

–

TĐL2 60,28 81,46 54,8 50 100 18,8 50 19 0 0,39 0,08 7 8

0, 15 6

102, 67 TPP

–

TĐL3 49,82 67,3 45,25 58 116 16,7 50 19 0 0,39 0,08 7 10

0, 18 9

89,1 45

5.086

12,59

4.50 0

16

117

10,08

24.4 22

57.7 93

17.1 56

9.862

6.73 3

1.41 3

16.0 00

24

36.3 70

3.48 7

30.2 50

150 804

8,86

77.4 59

Tdd2

-19 26

16,54

11,12

133 335

13,9

233 336

33.6 39

153 523

9.963

1.60

7 10 82 1.83 0 0.10 9 8. 0

0.

09 6

2.74 8

62.7 73

25,99

78

679 157.35

25.3

80 10 10 5 1.15 0 0.10 1 3. 0 21 0. 64.5 02

84.0 01

+) Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

 Tổn thất cực đại từ TBA – TPP - TĐL1 – các phụ tải thuộc TĐL1:

Tổn thất điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp bằng:

Ta thấy nên phương án 1 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật

Phương án 2:Đặt tủ phân phối tại tâm của phân xưởng nhóm 1từ đó

kéo điện đến tủ động lực2,3Phương án 2:Đặt tủ phân phối tại tâm Px2 Và Px3 rồikéo điện đến các tủ động lực

Sơ đồ đi dây phương án 2 tủ động lực – phụ tải.

26

Kết quả thu được trong phương án 2

Q(k Var )

Điện trở L

( m )

∆A (kW h)

0

0.

05 4

20,5 6

3 181,93 212,66

425 ,32 68,7 300 52 5 0.07 0 0.07 2 4, 5

78,8 7 TPP

–

TĐL2 60,28 81,46 54,8 50 100 18,8 50 19 0 0,39 0,08 7 10

0, 17 6

105, 6 TPP

–

TĐL3 49,82 67,3 45,25 58 116 16,7 50 19 0 0,39 0,08 7 12

0, 19

5.086

12,59

4 00

16

117

10,08

20.4 2

tdd1

-3 5,2

6,1

9 3,36 07940. 15880. 12.929 10 82 1.83 0 0.10 9 3. 0 21 0. 50.7 3tdd1

-7

2,8

6 3,4

1,85

9.862

5.73 3

14.0 00

13,76

39.3 70

8,86

89.4 5

Tdd2

-19 26

16,54

11,12

276 336

39.6 39

167 52

3,78

78

679

157.357

25.3

80 10 10 5 1.15 0 0.10 1 5. 0

0.

32 8

72.5 0

89.0 9

+) Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

 Tổn thất cực đại từ TBA – TPP - TĐL1 – các phụ tải thuộc TĐL1:

Tổn thất điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp bằng:

phương án 2 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật

Phương án 3:Đặt TPPTT tại giưa 2 trung điểm TDL2 và TDL3 rồi từ đó kéo

về TDL1

32

Sơ đồ đi dây phương án 3 từ TBA – TPP- TĐL.

Sơ đồ đi dây phương án 3 tủ động lực – phụ tải.

34

 Kết quả thu được trong phương án 3

Q(k Var )

Điện trở L

( m )

∆A (kW h)

3 181,93 212,66

425 ,32 68,7 300 52 5 0.07 0 0.07 2 6

0.

78 48,4 4 TPP -

TĐL1 60,8 72,38 39,27 55 110 17,7 4 50 19 0 0.39 0 0.08 7 5 24 0. 80,0 9 TPP

–

TĐL2 60,28 81,46 54,8 50 100 18,8 50 19 0 0,39 0,08 7 5

0,

11 97,0 9 TPP

5.086

12,59

3,5 00

16

117

10,08

3,36

9.862

2.130

6,72

8.249

13,0 9

13,76

37,0 8

7,68

30,0 9

35,14

23,63

8,86

87.4 5

Tdd2

16,

54 11,12 75627. 51355. 8.954 10 82 1.83 0 0.10 9 8 85 0, 135. 67Tdd3

-8

9,7

5

20,6

13,9

20

11,

05 15 10 04422. 08744. 7.111 10 82 1.83 0 0.10 9 5. 0 25 0. 36.6 3Td3-

9.963

17

28,

6

38,65

25,99