bài tập lớn tính toán thiết kế hệ thông cung cấp điện

Thiết bị trên sơ đồmặt bằng Tên thiết bị Hệ số k sd Công suất đặt kW Cosφ - I được tính bằng 2-- Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 300m - Điện trở suất c

Trang 1

A B C D E 1

36 00 0

35

36 37 21

42 43

44 45

23

13 5

14 15 6

16 7

24 25

26

31

ĐỀ TÀI NX1: “THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ”

Nhóm :.6 gồm các sinh viên: 1) Nguyễn Văn Hùng( nhóm trưởng)

2) Lê Trung Sơn ; 3) Cao Hoàng AnhLớp: Điện1 – K9

Thời gian thực hiện: Từ ngày 7/3/2017 đến ngày 10/5/2017

A Dữ liệu phục vụ thiết kế

- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng:

Trang 2

- Ký hiệu và công suất đặt của thiết bị trong nhà xưởng

Thiết bị trên sơ đồ

mặt bằng Tên thiết bị Hệ số k sd Công suất đặt (kW) Cosφ

10; 11; 19; 20; 29; 30 Máy khoan 0,27 0,8i+1,2i+0,8i+

Trang 3

Thiết bị trên sơ đồ

mặt bằng Tên thiết bị Hệ số k sd Công suất đặt (kW) Cosφ

- I được tính bằng

2 Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 300m

- Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là ρđ = 50Ωmm

B Nhiệm vụ cần thực hiện

I Thuyết minh

1 Tính toán phụ tải điện

1.1 Phụ tải chiếu sáng

1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp phụ tải động lực1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng

1.5 Nhận xét và đánh giá

2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện)

2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

3.1 Tính toán ngắn mạch

3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn

3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự độngđóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)

3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v

Trang 4

3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ

3.7 Nhận xét và đánh giá

4 Thiết kế trạm biến áp

4.1 Tổng quan về trạm biến áp

4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA

4.5 Nhận xét

5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất

5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;

2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;

Trang 5

3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;

4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;

5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạngđiện; dự toán công trình

Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

Trang 6

Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường (812).

Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên Do vậy người thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phương án tối ưu phù hợp nhất trong các phương

án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được

bố trí trên mặt bằng phân xưởng Trong đồ án này với phân xưởng cơ khí ta đã biết vị trí, công suấtđặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phânxưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán tính theo công suất trung bình và hệ sốcực đại

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng của phân xưởng ta chia các thiết bị thành 6 nhóm :

Trang 7

n*hq=(0,95)/((P*2/n*)+((1-P*)2/(1-n1)))= 1,1

Từ đây ta có :nhq=n*nhq*=9*1,1=9,9

Ksd∑=(Pi*ksdi)/

∑P=(22,05*0,35+0,32*8,82+0,5*22,05+0,32*8,82+0,27*9,26+0,27*9,26+0,27*9,26+0,41*19,11+0,53*13,97)/122,6=0,38

Suy ra ta có:kmax=1+1,3√n hq∗ksd∑+2 1−ksd ∑ =1,43

Ptt= kmax*ksd∑*∑Pdm =1,43*0,38*122,6=66,6 KW

Cosδtb=(22,05*0.67+8,82*0.68+22,05*0.67+8,82*0.68+0.68*9,26+9,26*0.66+9,26*0.66+19,11*0.63+13,97*0.9)/122,6=0.69

Trang 10

Sốhiệu Tênthiếtbị Ksd Pđặt Cosδ

Trang 11

6 1277,17 3,92 1950,42

1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phụ tải thông thoáng làm mát : =5% phụ tải động lực

Plm=(5*Pttdl)/100=(5*234.379)/100=11.71 Kw

Phụ tải tính toán phân xương cơ khí

Chọn kđt=0,9 Ta chọn hệ số kdt=0,9(theo tiêu chuẩn Việt Nam QCXD EEBC 0,9: 2013)

Px=kđt*∑Ptti=0.9*844,06=759,654 Kw

Qx=kđt*∑Qtti=0.9*947,16=852,444 KVAR

Trang 12

Phụ tải toàn phần (cả làm mát ,chiếu sáng)

Sx=√(Px +Plm+Pcs)2+Qx2=1158,371 KVA

Ittpx=Sx/(√3*Udm)=1158,371/(√3∗0.38)=1760 A

Cosδpx=∑P/Sx=(199.222+10.368+11.71)/310.65=0.677

2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Muốn xác định vị trí của trạm thì ta phải xác định tâm phụ tải của phân xưởng

- Xác định tâm phụ tải của từng nhóm

- Vị trí tối ưu của các tủ phân phối hay tủ động lực được xác định dựa theo tâm phụ tải và được

Xi,Yi:tọa độ của điểm tải thứ i;

Pi:công suất của điểm tải i.

X,Y :tọa độ của trạm biến áp phân phối.

Trang 13

5 Máy tiện bu lông 11,2 20 15

Trang 14

21 Cẩn trục 25,72 6 15

Xác định tâm phụ tải của phân xưởng

Sau khi xác định tâm phụ tải của từng nhóm ta xác định tâm phụ tải của phâm xưởng

Làm tương tự như trên ta có bảng

- Vậy vị trí cảu máy biến áp có tọa độ (x,y)=(10.2;16.1)

- Vị tri trên là lý tưởng nhưng trong thực tế nhà xưởng có nhiều thiết bị cao và nếu để máy biến

áp trong nhà xưởng rất nguy hiểm cho công nhân ( do điện áp cao 22kv ) nên đặt máy biến áp

ra khỏi nhà xưởng gần nhất với trung tâm phụ tải và có thể vận hành rễ nhất

Trang 15

Hình thể hiện tọa độ của máy biến áp và các tủ động lực của phân xưởng

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

*Sơ đồ mạng trục chính:

Trang 16

-Các phụ tải được đấu nối chung từ một đường trục.

-Chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành cao,độ tin cậy cung cấp điện thấp -Thường xảy ra sự cố trên đường dây

-Có nhiều mối nối các phụ tải phụ thuộc vào

*Sơ đồ mạng điện hình tia

-Mỗi phụ tải được cung cấp một đường dây riêng biệt

-Chi phí vận hành,bảo dưỡng, đầu tư cao

-Độ tinh cậy cung cấp điện cao

-Các phụ tải không phụ thuộc vào nhau

Trang 17

-Dễ lắp đặt them đường dây dự phòng.

*Sơ đồ mạch vòng

-Các phụ tải được cung cấp điện từ các nguồn khác nhau

-Các nguồn được nối thành vòng kín vận hành hờ

-Chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành cao

-Độ tin cậy cung cấp điên cao nhât

-Khó trong việc lựa chọn thiết bị

 Phân Tích Và Lựa Chọn Sơ Đồ Để Cấp Điện Cho Phân Xưởng

Mạng điện hạ áp ở đây được hiểu là mạng động lực hoặc chiếu sáng trong phân xưởng với cấp điện

áp thường là 380/220V

Sơ đồ nối dây của mạng động lực có hai dạng cơ bản là mạng hình tia và mạng phân nhánh

Ưu khuyết điểm của chúng như sau:

-Sơ đồ hình tia có ưu điểm là nối dây rõ rang ,mỗi máy dung điện được cấp từ một đường dây, do đóchúng ít ảnh hưởng lẫn nhau độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo

vệ và tự động hóa cao, dễ vận hành bảo quản

Khuyết điểm của nó là vốn đầu tư lớn,vì vậy sơ đồ nối dây hình tia được dung cung cấp điện cho các

hộ tiêu thụ loại1và loại2

Sơ đồ phân nhánh có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia vì vậy loại sơ đồ này được dungkhi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 2 và 3

Trang 18

Trong thực tế người ta thường kết hợp hai dạng sơ đồ cơ bản đó thành những sơ đồ hỗn hợp, để nâng cao độ tin cậy và linh hoạt của sơ đồ người ta thường đặt các mạch dự phòng chung hoặc riêng.

=>Với ưu nhược điểm của các loại sơ đồ như trên ta nhân thấy với những đặc điểm của phân xưởng

và để đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật ta lựa chọn phương án cung cấp điện bằng sơ đồ hình tia để cấp điện cho phân xưởng

2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Sơ đồ nguyên lý

Trang 19

Sơ đồ đi dây nhà xưởng

Trang 20

3 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

3.1 Chọn và kiểm tra dây dẫn

- Có nhiều phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn nhưng phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng chúng em thấy hợp láy và hiệu quả cho việc cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

-Lựa chọn loại dây tiết diện dây theo điều kiện dòng diện cho phép

K1*K2*I cp I tt

Trong đó:

K1:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ứng với môi trường đặt dây

K2:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rảnh

I cp:dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn

Trang 21

Với nhiệt độ môi trường xung quanh là 30o C

Nhiệt độ lớn nhất cho phép của dây là 80o C

Nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh là 25o C

Tra bảng 4.13 trong sổ tay tra cứu thiết bị điện tứ 0.4-500kv của NGÔ HỒNG QUANG trang 286 giá trị của k1 là 1

Với sô cáp đặt cùng 1 rãnh là 3 khoảng cách giữa các sợi cáp là 100mm Tra bảng 4.13 trong sổ tay tra cứu thiết bị điện từ 0.4-500kv của NGÔ HỒNG QUANG trang 286 giá trị của k2 là 0.85

Lựachọnloại dâychotoànphânxưởnglà cáplõiđồngcáchđiệnPVCloạinũamềmđặtcố

Với Icp ≥ 558,8 A tra bảng 4.11 sách CCD (NGô Hồng Quang)

Lựa chọn cáp đồng 1 lõi PVC do CADIVI sản xuất dòng cho phép I=568 A,tiết diện

250mm2 ,r0=0,073 Ωm/km.Lấy trung bình x0=0,08 Ωm/km

Trang 22

- Với Icp≥56,47 A tra bảng 4.11 sách CCD (NGô Hồng Quang)

Với Icp≥185,88A tra bảng 4.11 sách CCD (NGô Hồng Quang)

Lựa chọn cáp đồng 1 lõi PVC do CADIVI sản xuất dòng cho phép I=204 A,tiết diện 50mm2

Trang 23

∆U≤5% Uđm thỏa mãn điều kiện

- Với l3=52,43 m

Giá trị dòng tính toán Itt=53 A

Icp ≥ Itt/(K1*K2)=62,35 A

Với Icp≥62,35A tra bảng 4.11 sách CCD (NGô Hồng Quang)

Lựa chọn cáp đồng 1 lõi PVC do CADIVI sản xuất dòng cho phép I=66 A,tiết diện 8mm2

Với Icp≥141,83 A tra bảng 4.11 sách CCD (NGô Hồng Quang)

Lựa chọn cáp đồng 1 lõi PVC do CADIVI sản xuất dòng cho phép I=148 A,tiết diện 30mm2,r0=0,635Ωm/km.Lấy trung bình x0=0 Ωm/km

Trang 24

Icp ≥ Itt/(K1*K2)=55,29 A

∆U≤5% Uđm thỏa mãn điều kiện

+Lựa Chọn Tiết Diện Dây Cho Từng Máy:

-Lựa chọn dây cáp hạ áp hai lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo.-Ký hiệu: Vật liệu dẫn điện (C-F), C là số lõi của dây dẫn

Nhóm 1

Số

Trang 25

2 Máy mài nhẵn phẳng 8,82 0,68 3,41 4,02 M(2-1.0) Icp=15A

8 Máy mài nhẵn tròn 22,05 0,67 23,10 27,18 M(2-3.5) Icp=34A

Nhóm 3

Số

16 Máy tiện bu lông 52,63 0,58 20,02 23,55 M(2-2.5) Icp=27A

Trang 26

Nhóm 4

Số

Nhóm 6

Số

 tính toán tổng trở mạng điện.

Sx=310,65kVA

Tra bảng 1.1 sách sổ tay tả cứu thiết bị điện của tác giả Ngô Hồng Quang có:

Trang 27

SMBA=320 kVA do ABB chế tạo,mức chỉnh điện áp +

F là tiết diện dây dẫn tính bằng mm2

L là chiều dài dây dẫn tính bằng km

Vì là mạng hạ áp nên thành phần cảm kháng của đường dây rất nhỏ nên ta lấy gần đúng

x0=0 với đường dây có tiết diện F≤50mm2

x0=0,08 mΩm/km với đường dây có tiết diện F≥50mm2

-Tổng trở của MBA quy về phía hạ áp

Zlo=0,073.10+j.0,08.10=0,73+j.0,08 (mΩm)

-Tổng trở đoạn l1=73,21m

Zl1=3,08.73,21+j.0.73,21=225,48(mΩm)

-Tổng trở đoạn l2=64,869m

Trang 29

-Dòng ngắn mạch tại điểm N0

Tổng trở từ MBA đến điểm ngắn mạch N0:

INo= U đ m

√3 √¿ ¿ ¿

Với:U đ m là điện áp định mức tại điểm ngắn mạch

R BA,X BA là điện trở và trở kháng của MBA quy về phía hạ áp

R lo,X l 0 là điện trở và trở kháng của đường dây tính từ MBA đến điểm ngắn mạch

R CB,X CB là điện trở và trở kháng của CB

ZCB=RCB+j.XCB=(R1+R2)+j.XCB

R1:điện trở tiếp xúc của CB

R2,XCB:điện trở và điện kháng quá dòng của CB

Tra bảng 3.54 và 3.55 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV ta có:

Trang 30

3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp

Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA :

Để nâng cao độ tin cậy CCĐ cho nhà máy thì trạm phân phối trung gian được nhận điện từ 2 nguồn bằng đường dây trên không Vì dây dẫn cáp đều là những bộ phận truyền tải điện năng vì vậy chúng đều được chọn và kiểm tra giống nhau

Thông thường người ta chọn theo các điều kiện sau:

-Độ bền cơ học

-Mật độ dòng kinh tế

-Điều kiện phát nóng

-Điều kiện tổn thất điện áp

Ở đây ta chọn theo điều kiện phát nóng [ I ]  ILV max Khi nhiệt độ khác với môi trường tiêu chuẩn thìdòng điện cho phép được hiệu chỉnh lại [ I ] 

I LV max

K1 K2

K1: Hệ số khác với môi trường tiêu chuẩn K1 = 1 ở 30 0 C

K2: Với đường dây trên không K2 = 1

[ I ]: Dòng điện cho phép của dây ở điều kiện tiêu chuẩn

Trang 31

[ I ]  = 8,151∗1 =8,15(A) ; ILV max = √ 3 Udm Sttpx == 310,65

Thông số kỹ thuật dao cách ly

Kiểu Iôđ.đ ( KA ) Iô.đn 10 s

( KA )

Số lượng Khối lượng (kg)

IXK IXK

Chọn sứ đỡ cho thanh cái 22 kV:

Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ các bộ phận mang điện vừa làm vật liệu cách điện giữa các bộphận đó với đất vì vậy sứ phải có đủ độ bền, chịu được lực điện động do dòng ngắn mạch gây ra đồngthời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá tải

Điều kiện chọn: Uđm sứ  Uđm mạng = 35 KV ; Iđm sứ  ILV max

Ở đây là sứ đỡ thanh cái nên ta không quan tâm đến Iđm mà chỉ quan tâm đến điện áp củachúng

ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

( kg)

Trang 32

O-22-1250 22 110 1250 13,5

Chọn cầu chì cao áp cho đầu vào các MBA:

Do máy cắt có giá thành cao do đó nó chỉ sử dụng trong những trường hợp MBA có công suất tương đối lớn Với đề tài này do công suất MBA nhỏ do đó ta chỉ cần sử dụng cầu chì cao áp để bảo

vệ cho các MBA để giảm giá thành phương án CCĐ cho nhà máy:

Cầu chì được lựa chọn theo các điều kiện:

* Chọn CB cho phân xưởng:

Lựa chọn CB cho tủ phân phối

Trang 34

CB6 là CB tổng dòng phụ tải chạy qua là I=103,64A ta chọn CB loại NC100H125H do

MERLINGENIN chế tạo với các thông số:Uđm=415V,Iđm=125A,IN max=10kA

Trang 35

STT Tên thiết bị Pđặt Cosδ idm CB

1 Máy mài tròn 22,05 0,67 6,93 ABB S253-B10(Idm=10A)

2 Máy mài nhẵn phẳng 8,82 0,68 3,41 ABB S252-B6(Idm=6A)

3 Máy tiện bu lông 11,025 0,65 1,43 ABB S252-B6(Idm=6A)

8 Máy mài nhẵn tròn 22,05 0,67 23,10 ABB S253-B25(Idm=25A)

9 Máy mài nhẵn phẳng 8,82 0,68 9,11 ABB S253-B10(Idm=10A)

12 Máy tiện bu long 52,63 0,58 3,20 ABB S252-B6(Idm=6A)

19 Máy khoan 9,26 0,66 1,88 ABB S252-B6(Idm=6A)

21 Cẩn trục 25,72 0,67 30,04 ABB S253-B32(Idm=32A)

22 Máy ép nguội 110,25 0,7 88,46 NC100H 125 (Idm=125A) ( Merin Gerin)

23 Máy ép nguội 110,25 0,7 121,63 ABB S253-B10(Idm=10A)

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	689,2 KB