thiết kế hệ thống cung cấp điện (repaired)

Trong đồ án này có các nội dung như: “tính toán chiếu sang cho 1 phân xưởng, xác định phụ tải tính toán cho 1 nhà máy, lựa chọn các thiết bị, xác định các tham số chế độ của mạng điện, t

ĐỀ TÀI VÀ NHỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải:

1 Sơ đồ địa lý : dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định được

khoảng cách giữa chúng như hình vẽ:

120

m

260 m

2 nguồn điện (N) : Nguồn cung cấp định mức : Uđm =10 KV

3 Phụ tải :Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng

63

2

54

Tên phân xưởng Pd (KW) Cosφ Diện tích m3

-thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5000h

-Độ rọi yêu cầu phân xưởng 3 là 500Lux, Ksd =0,56,Knc= 0,98

4 Số liệu phân xưởng 3

1 Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng 3

2 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

3 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

4 Lựa chọn thiết bị điện : Máy biến áp ,tiết diện dây dẫn ,thiết bị phân phối ,thiết bị bảo vệ ,đo lường v v ,

5 Xác định các tham số chế độ của mạng điện :ΔU, ΔP, ΔA,U2……….(bằng tay và bằng phần mềm)

6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha bằng tay và phần mềm)

7 Tính toán dung lượn bù để cải thiện hệ số công suất lên giá tri cosφ2=0,95

Bản vẽ :

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ nguyên lý ,Sơ đồ chiếu sang của phân xưởng 3

3 Sơ đồ hai phương án –bảng chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật

4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạng điện

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học – Công nghệ thế giới là

sự phát triển lớn mạnh về nền kinh tế Ở Việt Nam từ một nước nông nghiệp thủ công cũng đang xây dựng chuyển sang một nước công nghiệp hóa hiện đại hóa Đời sống cũng như nhu cầu của người dân được nâng lên Hàng ngàn nhà máy sản xuất, các xí nghiệp lớn nhỏ được mọc lên Các nhà máy sản xuất điện (thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, năng lượng tự nhiên…) cũng được xây dựng và phát triển mạnh Nhưng chúng không đáp ứng được một cách bền vững lâu dài cho nhu cầu của nên kinh tế cũng như của mỗi người dân Vấn đề đặt ra chúng ta cần và phải tính toán sử dụng, phân phối nguồn điện năng sản xuất được sao cho tiết kiệm, an toàn và hợp lý nhất.

Qua chương trình học ở trường chúng em được biết dến, được tìm hiểu và được nghiên cứu chuyên sâu về môn “Cung cấp điện” Với những nội dung cơ bản,

những yêu cầu về tính toán và cách xây dựng thiết kế mạng điện là tiền đề để chúng em sau này ra làm việc giải quyết được nhiều vấn đề đặt ra của ngành điện, của nền kinh tế Bằng sự nỗ lực học hỏi, sự say mê tim tòi cũng như sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của giáo viên đã giúp chúng em hiểu rõ, hiểu sâu về các nội dung, yêu cầu của môn học này và chúng em cũng đã biết đến các phần mềm ứng dụng phục vụ cho yêu cầu của môn học, yêu cầu của thực tế Để khẳng định chúng

em đã được thầy giáo cho tự tìm hiểu nghiên cứu thêm và làm đồ án kết thúc môn học Trong đồ án này có các nội dung như: “tính toán chiếu sang cho 1 phân xưởng, xác định phụ tải tính toán cho 1 nhà máy, lựa chọn các thiết bị, xác định các tham số chế độ của mạng điện, tính toán dung lượng bù dể cải thiện và dự toán công trình” Hay: “các bản vẽ sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy, sơ

đồ nguyên lý, sơ đồ chiếu sang của các phân xưởng, sơ đồ nguyên lý, bảng chỉ tiêu

kĩ thuật và sơ đồ nguyên lý của toàn mạng điện” Là những nội dung mà chúng em

đã được biết đến được nghiên cứu tìm tòi trong quá trình học cũng như trong những bài giảng của thầy Đó là một vốn kiến thức giúp chúng em hoàn thành tốt

đồ án này cũng như sau này ra thực tế làm việc.

Đồ án này là một bài kiểm tra kiến thức giúp chúng em tổng hợp và ôn lại cũng như tìm tòi thêm được nhiều kiến thức của môn học Sự hoàn thành nhanh chóng, thành công của đồ án này là sự nỗ lực, hợp tác chặt chẽ của tất cả các sinh viên trong nhóm và sự nhiệt huyết trong quá trình giảng dạy cũng như sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo.

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG I :TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3

1.1 Yêu cầu và mục đích

Phân xưởng 3 có: diện tích 30x60 m2

Độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx

Ta giả sử một số thông số cần thiết sau:

Phân xưởng 3 có chiều cao trần là H= 7m

Hệ số phản xạ là: [ρ 1 ρ 3 ρ 4]

= [ ]551

Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lý đảm bảo các chi tiết kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẫm mỹ trong không gian thiết kế

Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:

- Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiếu sáng quốc tế đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toán vàthực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra.

Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số lượng bộ đèn Đưa ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùngvới lưới bộ trí đèn Thường bố trí lưới hình chữ nhật với chiều cao đèn đã ấn định,bước này thường thực hiện nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương ántối ưu để tiếp tục tính toán Ở đấy yếu tố thẩm mỹ cũng được cân nhắc trong thiết

kế chiếu sáng

- Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm được các độ rọi trên trần tường, mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn Sau đó dung các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn đã đặt ra về yêu cầu… tiện nghi ánh sáng

Độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx

Dài a=60 m , rộng b=30 m , cao7 m

B2 :Theo TCVN 7114:2000 độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx đối với phân xưởng lắp ráp máy có cấp quan sát ở mức B-C

B3: Chọn loại đèn.

Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào các yếu tố

- Căn cứ đầu tiên phải phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff

- Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu và chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trong phòng

- Tính kinh tế : hiệu suất phát quang

- Thời gian khởi động, hiệu ứng nhấp nháy đặc biệt là cho những ứng dụng chiếu sáng dự phòng ở những nơi công cộng hoặc chiếu sáng cho những nơi quan sát chuyển động

Việc chiếu sáng cho phân xưởng ta dùng đèn Metal halide có

- Giá trị m, n, q sẽ quyết đến việc bố trí đồng đều ánh sáng aa

+) Số bộ đèn tối thiểu cho một không gian Nmin

Với một không gian có chiều cao 5m, kích thước a = 60m, b = 30m thì saukhi chọn h và cấp của bộ đèn có thể xác định được số điểm đặt đèn ít nhất trên trần để đản bảo được độ đồng đều ánh sáng trên mặt phẳng làm việc.

- Tính quang thông tổng cần cấp:

yc sd

yc

k

E S K

E b

= 2089285,7 lm

- Số bộ đèn cần đặt:

N =

9 , 122 17000

7 , 2089285

Gọi n là khoảng cách giữa 2 bộ đèn theo chiều rộng

q là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều rộng

m là khoảng cách giữa 2 bộ đèn theo chiều dài

p là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều dài

qpmn

Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng cho phân xưởng gồm một aptomat tổng 3 pha 4 cực và 8 aptomat nhánh một pha 2 cực, mỗi áp cấp cho một dãy 16 bộ bóng đèn.

Chọn atomat 3 pha 4 cực C60N do hãng Merin Gernin sản xuất có các thông

số kỹ thuật sau :

IdmA=63 A ,Uđm= 440 V, Icắt N=6 kV

Chọm cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng

Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép :

Khc.Icp IlvMax = 48,6 A

Trong đó:

Icp là dòng điện cho phép với từng loại dây

Khc Hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 1Chọn cáp 4G2,5 cách điện PVC của LENS có Icp = 41 (A)

Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptômat:

Vậy chọn 8 aptômat loại C60L loại 1 pha 2 cực do hãng Merin Gerin sản

xuất với các thông số sau:

IđmA = 16 (A); Uđm = 440(A); IcắtN = 20 (kA)

Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn:

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép:

Khc Icp≥ Ilvmax= 10,5 (A)

Chọn loại cáp đồng 2 lõi tiết diện 2.1,5 (mm2) có Icp = 26 (A) do

LENS chế tạo

CHƯƠNG 2 :XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÀN NHÀ MÁY

2.1 Khái quát chung

Phụ tải tính toán là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi,tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác ,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự như phụ

tải thực tế gây ra ,vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho 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 sau :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 chọn dung lượng bù công suất phản kháng …Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như :công suất ,số lượng ,chế độ làm việc của các thiết bị điện ,trình độ và phương thứcvận hành hệ thống …vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơnphụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện ,có khi dẫn tới sự cố cháy nổ ,rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực thế thì gây lãng phí

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiêncứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải tính phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ơ trên nên cho đến nay vẫu chưa

có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giảnthuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác ,còn nếu nâng cao được thì độ chính xác ,kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệthống cung cấp điện :

- Phương pháp theo hệ số yêu cầu

- Phương pháp tính theo công suất trung bình

- Phương pháp tính theo công suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất

Trong thực tế thì tùy theo quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình thì theo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp.

2.2 Phụ tải tính toán phân xưởng 1

CHƯƠNG 3:SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

3.1 Khái quát về các phương án đi dây trong mạng điện công nghiệp

Thông thường các sơ đồ đi dây cung cấp điện gồm có sơ đồ hình tia dạng phân nhánh và dạng kín

Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau

- Sơ đồ hình tia thì tổng chiều dài đường dây lớn ,các phụ tải vận hành độc lậpnhau ,nên khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì chỉ phụ tải ở đó bịmất điện còn các phụ tải còn lại vận hành bình thường sơ đồ hình tia dùng nhiều dây nên thiết bị phân phối cũng nhiều

- Sơ đồ phân nhánh thì tổng chiều dài đường dây ngắn hơn hình tia ,tiết diện đường dây trục chính thường lớn ,các phụ tải vận hành phụ thuộc vào nhau

vì khi xảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện

- Sơ đồ dạng kín có các đường dây nối liền với các phụ tải vận hành kín ,khi xảy ra sự cố ở bất kì đoạn đường dây nào thì không phụ tải nào mất điến

nhưng tiết diện đoạn đương dây đầu nguồn thường lớn vì khi xảy ra sự cố một đoạn đường dây gần nguồn thì các đoạn khác phải chịu toàn bộ phụ tải.

3.2 Các phương án đi dây

Đây là hai phương án đi dây theo hình tia và phân nhánh

X4

X1

X1

MBA

ATMtổng

CHƯƠNG 4 :LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

4.1 Khái quát chung

Trong điều kiện vận hành các khí cụ ,sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ :

- Chế độ làm việc lâu dài :các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức

- Chế độ quá tải :dòng điện qua các thiết bị điện cao hơn bình thường ,thiết bị còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giá trị cho phép

- Chế độ ngắn mạch : các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn thiết bị có xét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.Riêng đối với máy cắt điện còn phải chọn thêm khả năng cắt của nó.

4.2Chọn máy biến áp :

Sơ lược về trạm biến áp:

Do chưa biết đồ thị phụ tải của nhà máy vì chế độ làm việc giờ sản xuất nênviệc lựa chọn máy biến áp phụ thuộc vào Stt=1348,67 (KVA)

Vì không xác định được đồ thị phụ tải trong ngày một cách tương đối nên lựa chọn công suất máy biến áp sao cho đảm bảo về tính kĩ thuật vừa có lợi kinh tế.Vậy ta chọn 2 máy biến áp chạy song song có S=1000kVA ( để đảm bảo cấp điện cho phụ tải cũng như khi sảy ra sự cố trên 1 máy biến áp có thể dễ dàng sửa chữa )

Trên cơ sở đã chọn được công suất MBA ở trên ta chọn MBA do ABB sản xuẩt có thông số như sau:

Công suất

(KVA)

Điện áp(KV)

ΔP0 (KW) ΔPn (KW) UN% Kích thước (mm)

Dài, rộng, cao

Trọnglượng(KG)

Chọn cáp dưới đất cho hợp mĩ quan, chon K1=1,0 Khi nhiện độ môi trường xung quanh là 250C, K2=1 (số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) (theo bảng 10 sách Lưới điện và hệ thống điện)

4.3 Lựa chọn dao cách ly

Dao cách ly cao áp được lựa chọn theo các điều kiện định mức : dòng và áp cùng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt

Thứ tự Đại lượng kiểm tra Ký hiệu Công thức

2 Dòng điện định mức Iđm DCL Iđm DCL≥ Ilv max

3 Dòng điện ôđđ định mức Uôđđ DCL Uôđđ DCL≥ I xk

Chọn Uđm DCL≥ Uđm mạng = 10 kV → Uđm DCL = 15 kV

Iđm DCL≥ Ilv max ≈ = = 57 A

→ Chọn Iđm DCL = 60 A

Dòng điện ổn định lực điện động : Imax ≥ Ixk = 1,8 IN

Giả sử chọn dây AC -50 nối từ máy cắt đến hệ thống điện ,khoảng cách là 5 km có

4.4 Lựa chọn cầu chì cao áp.

Cầu chì là khí cụ để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch đơn giản ,rẻ tiền nhưng độ nhạy kém Nó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần

Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì được tóm tắt ở bảng sau :

Thứ tự Đại lượng lựa chọn vàkiểm tra Ký hiệu Công thức

Cách lựa chọn aptomat

Thứ tự Đại lượng lựa chọn vàkiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn

4.6 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính

Ta chọn khoảng cách từ tủ phân phối đến máy biến áp là 5 m

Chọn cáp dưới đất cho hợp mỹ quan ,chọn k1 = 1 Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 độ C ,K2 =1

Ta chọn dây dẫn theo dòng cho phép Icp:

Un%=5,5 giả sử dòng điện là j=1,8 (A/mm2)

Dòng điện lớn nhất qua thanh cái là dòng điện định mức của máy biến áp:

ILV= = = 1443 (A)

Tiết diện thanh cái tính theo công thức:

S= = = 801 (mm2)

Tra bảng phụ lục 7 sách cung cấp điện ta chọn thanh cái đồng kích thước

120x10 mm2 có khối lượng 10,65 kg/m2 mỗi pha 1 thanh có Icp = 2650 A

Cần tính toán dòng điện ngắn mạch để kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệtTổng trở:

Zb = + j 10=.103 + j.10 = 2,4.10-3 + j8,8.10-3 Ω

In= = 25 KA

Trị số dòng điện xung kích là Ixk =.1,8.In=63,6 KA

Dự dịnh đặt 3 thanh cái đặt cách nhau 15cm, mỗi thanh đặt trên khung tủ cách nhau 70cm

kiểm tra thanh cái ghi trong bảng sau

Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả

Dòng điện phát nóng lâu dài Icp=2650>Icp=1443

Khả năng ổn định động (kg/m2) σcp=1400> σtt=182,8

Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F=120.10=1200>6.In.=6.25.=106

Vậy dung thanh đồng M120x10 (mm2) là thõa mãn

4.8 Chọn dây dẫn từ trạm phân phối chính đến các phân xưởng

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng

Thực chất là chúng ta sẽ chọn một loại dây có sẵn với F tc và Icp sao cho khi lắp đặt vào với dòng điện thực tế thì nhiệt độ của nó sẽ không vượt quá nhiệt độ cho phép vậy để chọn dây ta có

Ivl max = Icp .K1 .K2

Trong đó : Ilv max là dòng điện cực đại lâu dài đi trong dây dẫn

Icf dòng điện cho phép tra bảng

K1 , K 2 các hệ số hiệu chỉnhChọn K1 .K2 = 1

Đối với phân xưởng 1