Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất xe đạp

Công suất định mức Công suất định mức của các thiết bị tiêu thụ điện thì được các nhà chế tạo ghi sẵn trênnhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy.Đối với động cơ, công suất định mức ghi

PHẦN MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TOÀN BỘ CÔNG TY 3

1.NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 3

2.ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 3

3.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 9

4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC NHÓM PHỤ TẢI 14

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP CHO CÔNGTY 30

1.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 30

2.CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM BIẾN ÁP 32

3.CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 38

4.PHƯƠNG ÁP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TY 38

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 53

1.GIỚI THIỆU CHUNG 53

2.YÊU CẦU KĨ THUẬT 53

3.VAI TRÒ CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT 54

4.TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 55

CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 60

1.GIỚI THIỆU CHUNG 60

2.YÊU CẦU ĐỐI VỚI CỘT CHỐNG SÉT VÀ DÂY THU SÉT 63

3.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 64

4.CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM VÀ NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN 68

CHƯƠNG V : HỆ THỐNG NGUỒN DỰ PHÒNG 76

1 GIỚI THIỆU CHUNG 76

2 CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG DỰ PHÒNG 76

CHƯƠNG 5:HỆ THỐNG BÁO CHÁY 81

1.KHÁI NIỆM CHUNG 81

2.CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 81

3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁO CHÁY 82

4.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÁO CHÁY 84

KẾT LUẬN 85

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất Trong tình hình kinh tế thịtrường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất điều phải hoạch toán kinh doanhtrong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm Điện năng thật sự đónggóp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp Ngày nay, điện năng đã đi vào mọi mặt củađời sống, trên tất cả các lĩnh vực, từ công nghiệp cho tới đời sống sinh hoạt Để xây dựng mộtnền kinh tế phát triển thì không thể không có một nền công nghiệp điện năng vững mạnh, do

đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khu công nghiệp, thì cần phải hếtsức chú trọng vào phát triển mạng điện, hệ thống điện ở đó nhằm đảm bảo cung cấp điện chocác khu vực đó Hay nói cách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì phải pháttriển điện năng phải đi trước một bước, thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt màcòn cho sự phát triển trong tương lai

Vì vậy, bên cạnh những kiến thức giảng dạy ở trên giảng đường, mỗi sinh viên ngànhđiện đều được giao bài tập dài về thiết kế một mạng điện cho một xí nghiệp, nhà máy nhấtđịnh Bản thân em được nhận đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất xe đạp

Nhưng do thời hạn và kinh nghiệm thực tế cũng chưa có nên không tránh khỏi nhữngsai sót Và qua đây em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn …… đã tận tình chỉ dẫngiúp đỡ để chúng em có thể hoàn thành đồ án môn học này

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TOÀN

BỘ CÔNG TY

1 NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.

Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ

đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng tốt Do đó nó có một số yêu cầu cơ bản khi cungcấp điện như sau:

+Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao

+Nâng cao chất lượng điện và giảm tổn thất điện năng

+An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa

+Phí tổn về chi phí hàng năm là nhỏ nhất

2 ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế

về mặt hiệu ứng nhiệt Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độbằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Như vậy nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn(về mặt phát nóng) cho các thiết bị điện đó trong mọi trạng thái vận hành Do đó phụ tải tínhtoán là một số liệu rất quan trọng và cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện

2.1. Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính toán

2.1.1. Công suất định mức

Công suất định mức của các thiết bị tiêu thụ điện thì được các nhà chế tạo ghi sẵn trênnhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy.Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãnhiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ.Công suất đặt là công suất đầu vào của động

cơ, vậy công suất đặt trên động cơ được tính như sau:

Trongđó:

: Công suất đặt của động cơ (KW) Công suất định mức của động cơ (KW) Hiệu suất định mức của động cơ

Trên thực thế hiệu suất của động cơ tương đối cao ( nên ta có thể xem

- Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất được ghi trên đèn Công suất nàybằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên mạng điện là điện áp định mức

- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại( như cầu trục, máy hàn v.v…) khi tínhtoán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn

- Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện

- Công thức quy đổi như sau:

+ Đối với động cơ:

+ Đối với máy biến áp hàn: =

ptb = ; qtb = (2.4)Trong đó:

, : Điện năng tiêu thụ trong khoản thời gian khảo sát, kW,kVAr

T: thời gian khảo sát, h

*Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:

Ptb = ; Qtb = Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụtải tính toán và tính tổn hao điện năng

2.1.3. Phụ tải cực đại :

Phụtải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoản thời gian tươngđối ngắn ( từ 5 đến 30 phút) Thông thường lấy thời gian là 30 phút ứng với ca làm việc cóphụ tả lớn nhất trong ngày

Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, các dâydẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế

2.1.4. Phụ tải đỉnh nhọn :

Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoản thời gian rấ ngắn (1 ÷

2s) Thường xảy ra khi mở máy động cơ

Phụ tải này dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ,chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của role bảo vệ

Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị khác trong cùngmột mạng điện

2.1.5. Phụ tải tính toán :

Phụ tải tính toán được tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ tải giả thiết lâudài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện( máy biến áp, đường dây) tươngđương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn nhất Nói cach khác phụ tảitính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực tế thiết kế ta chỉ

sử dụng tải tính toán theo công suất tác dụng

Ptb Ptt Pmax

2.1.6. Hệ số sử dụng :

Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiếtbị

+ Đối với một nhóm thiết bị: : ksd =

+ Đối với nhóm thiết bị: : ksd = = Nếu có đồ thịp hụ tải thì hệ số sử dụng được tính toán như sau:

ksd =

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ sử dụng khai thác công suất của thiết bịđiện trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính toán

2.1.7. Hệ số phụ tải :

Hệ số phụ tải ( còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suấtđịnh mức Thường ta phải xét đến hệ số phụ tải trong khoản thời gian nào đó.

Nên: kpt = = = Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính toán như công thức sau:

2.1.9. Hệ số nhu cầu :

Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức

knc = = = kmax.ksd

Hệ số nhu cầu thường được dùng tinh cho các phụ tải tác dụng Trong thực tế hệ số nhucầu do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.

2.1.10. Hệ số thiết bị hiệu quả :

Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làmviệc.Chúng tôi đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế ( gồm các thiết

bị có chế độ làm việc khác nhau):

nhq = (2.12)Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5(n>5), thì tính nhqtheo công thức trênkhác phức tạp nên người ta tìm nhqtheo bảng hoặc đường cong

Trình tự tính như sau:

Trước hết tính: : n* = ; P* = (2.13)Trong đó:

n: Số thiết bị trong nhóm

n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của thiết bị có công suấtlớn nhất trong nhóm

P,P1là tổng công suất ứng với n và n1thiết bị

Sau khi tính được n* và P* tra bảnghoặc đường cong tìm đượcn*

hq, từ đó tính nhqtheocông thức sau:

nhq = n.n*

hq(2.14)

Số thiết bị hiệu quả là một trong nhưng số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : Công suất và số lượng các máy vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất vàtrình độ vận hành của công nhân ….Vì vậy việc xác định chính xác phụ tải tính toán là mộtnhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vậy nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực

tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện co khi dẫn tới cháy, nổ rất nguy hiểm.Còn nếu phụtải tính toán xác định lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đượcc chon quá lớn sovới yêu cầu gây lãng phí

Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán Nhưng phương pháp đơngiản tính toán thuận tiện nhưng thường có kết quả không thật chính xác Ngược lại, Nếu độchính xác được nâng lên thì phương phps tính lại phức tạp hơn Do vậy mà tuỳ theo yêu cầu

và giai đoạn thiết kế mà ta có phương pháp tính thích hợp

Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán

3.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt:

Phương pháp này thường được sử dụng khi thiết kế nhà xưởng lúc này mới chỉ biếtduy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt cuả từng phân xưởng Phụ tải tính toán của mỗiphân xưởng được xác định :

a. Phụ tải động lực

Trong đó: Knc : Hệ số nhu cầu , tra sổ tay kĩ thuật Cos : Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay , từ đó rút ra tgPđ: công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể coi gần đúng

Pđ ~ Pđm (kw)

b. Phụ tải chiếu sáng

Pcs =Po.S

Qcs = Pcs tg

Trong đó:

Pcs: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m ), trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo

số liệu tham khảo

S : diện tính cần đươc chiếu sáng (m2)

Vì là nhà máy sản xuất nên chỉ dùng đèn sợi đốt → cos =1 và Qcs=0

c. Phụ tải tính toán toàn phần mỗi phân xưởng

d. Phụ tải tính toán toàn nhà máy.

Trong đó :

Kđt :Hệ số đòng thời xét tới khả năng phụ tải của các nhóm không đồng thời cực đại Kđt = 0.9 ÷ 0.95 khi số nhóm thiết bị là n = 2 ÷ 4

Kđt = 0.8 ÷ 0.85 khi số nhóm thiết bị là n = 5 ÷ 10

* Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện Vì vậy nó

là một trong những phương pháp được dung rộng rãi trong tính toán cung cấp điện

3.2. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình

*Trình tự tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhq

• Xác định là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất cuảthiết bị có công suet lớn nhất trong nhóm:

Xác định là công suất của thiết bị điện trên

Từ n* và P* tra bảng ; tài liệu 1 – phụ lục 1.5 Ta được * Xác định theo công thức : =*.n

Tra bảng theo và ta tìm được

• Cuối cùng tính được phụ tải tính toán phân xưởng:

=+=*+

==* Σ3.3. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản

suất:

Phụ tải tính toán được xác định bằng biểu thức:

.F Trong đó:

_ suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất (kW/m2) Giá trị P0 có thể tra được trong sổtay,

F _ Diện tích sản xuất (m2) tức là diện tích đặt máy sản xuất

* Nhận xét : phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó thường được dùngtrong trường hợp thiết kế sơ bộ Nó cũng được dùng để tính toán phụ tải cho các phân xưởng

có mật độ máy móc phân bố tương đối đồng đều : Như gia công cơ khí, sản xuất ôtô , vòngbi………

3.4. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm:

Phụ tải tính toán được xác định bằng công thức:

= Trong đó :

M _ Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng)

_ Suất tiêu hao điẹn năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp)

_ Thời gian sử dụng công suất lớn nhất

*Nhận xét: Phương pháp này thường được sử dụng để tính toán cho các thiết bị điện

có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: Quạt gió, bơm nước, máy nén khí

Xác định phụ tải tính toán cho nhà xưởng sản xuất

Trong một phân xưởng có nhiều loại thiết bị có công suất và chế độ làm việc khácnhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác thì cần phải phân nhóm thiết bịđiện.Việc phân nhóm cần tuân theo những nguyên tắc sau:

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

Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau, nhờ đóviệc xác điịnh phụ tải tính toán được chính xác và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thứccung cấp điện cho nhóm

Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chũng loại tủ động lực cần dùngtrong một phân xưởng

4. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC NHÓM PHỤ TẢI

4.1 Tính toán phụ tải động lực cho nhà xưởng

a Tính toán cho nhóm 1:

Số liệu phụ tải của nhóm 1 được cho trong bảng 2.1

Bảng 2-1 –Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1

hiệutrênmặtbằng

Sốlượng

Pđm(kW) Iđm

(A)Một

máy

Toàn bộ

01 Máy mài trong 11 1 4,5 4,5 11,4

07 Máy mài sắc mũi

phay

Các thông số của nhóm thiết bị khu vực 1 cho trong bảng 2.1

Với ksd= 0,2; cosφ =0,6 suy ra tgφ = 1,33

Dòng điện định mức của mỗi máy được xác định:

-Thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm là:

Với ksd = 0,2 và nhq = 9,52 tra bảng được kmax = 1,87

Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

+Công suất tác dụng tính toán:

+Dòng điện tính toán:

Itt = = = 25 (A)

b Tính toán cho nhóm 2:

Số liệu phụ tải của nhóm 2 cho bảng 2.2

Bảng 2-2 –Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 2

hiệutrênmặtbằng

Sốlượng

Pđm (kW) Iđm

(A)Một

máy

Toàn bộ

Nhóm thiết bị khu vực 2 gồm có các thông số như bảng trên

Với ksd = 0,2; cos = 0,6 suy ra tg = 1,33

Với ksd = 0,2 và nhq = 8,1 tra bảng có kmax = 1,99

Phụ tải tính toán của nhóm 2 là :

+Công suất tác dụng tính toán

Số liệu phụ tải của nhóm 3 cho trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 3

STT Tên thiết bị Kí hiệu

trên mặtbằng

Số lượng Pđm (kW) Iđm

(A)Một

máy

Toànbộ

Từ ksd và nhq tra bảng ta tìm được kmax = 1,87

Phụ tải tính toán của nhóm 3 là:

+ Công suất tác dụng tính toán:

Số liệu phụ tải của nhóm 4 cho trong bảng 2-4

Bảng 2-4: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 4.

STT Tên thiết bị Kí hiệu

trên mặtbằng

Sốlượng

Pđm (kW) Iđm

(A)Một

máy

Toànbộ

Số liệu phụ tải nhóm 5 cho trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 5

hiệutrênmặtbằng

Sốlượng

Pđm(kW) Iđm

(A)Một

4 Máy bào ngang 54 1 10 10 25,32

P* = = = 0,488Tra bảng ta tìm được n*

hq = 0,75

nhq = n.n*

hq = 8.0,75 = 6

Từ ksd và nhq Tra bảng ta tìm được kmax = 2,24

Công suất tác dụng tính toán là:

Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỉ lệ với diện tích nên phụtải chiếu sáng của toàn công ty được xác định theo công thức sau:

Trong đó: F là diện tích của toàn công ty, đơn vị (m2 )

P0: Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/m2)

a. Xác định phụ tải chiếu sáng cho nhà xưởng:

Đối với nhà xưởng sản xuất loại này thường có p0= 15 (W/m2), đền chiếu sáng trongnhà xưởng là đèn sợi đốt có cos.Diện tích nhà xưởng là Fnx=3150 m2

Vậy phụ tải chiếu sáng cho phân xưỡng là:

=0,015.3150=47.25(kW)

Ittcs==

Chọn đèn Sodium cao áp có Pđèn = 250W

Vậy số đèn cần dùng cho nhà xưởng là n =

b. Phụ tải chiếu sáng cho văn phòng:

Tương tự như nhà xưởng ta cũng chọn p0= 15 (W/m2) cho việc tính toán.Các loại đèn

sử dụng là tương đương nhau nên cos

Văn phòng của công ty có diện tích là Fvp=596.7 (m2)

Vậy phụ tải tính toán cho phân văn phòng là:

=0,015.596.7=8,95 (kW)

Ittcs==

Chọn bộ đèn Hàn Quốc 2 bóng 36W nên Pbộ đèn = 72W

Vậy số hộp đèn cần dùng cho văn phòng là n =

c. Phụ tải chiếu sáng cho bãi xe:

Bãi xe 1 có diện tích F1=57,3.12,5 (m2)

Bãi xe 2 có diện tích F2=17.26,9 (m2)

Bãi xe 3 có diện tích F3=71.12,5 (m2)

Nên bãi xe có tổng diện tích là Fbx= F1+ F2+ F3=2061,05 (m2)

Vậy phụ tải chiếu sáng cho bãi xe là:

=0,015.2061,05=30,092 (kW)

Ittcs==

Chọn đèn Sodium cao áp có Pđèn= 250W

Vậy số hộp đèn cần dùng cho bãi xe là n =

d. Phụ tải chiếu sáng cho nhà xe:

Chọn bộ đèn Hàn Quốc 2 bóng 36W nên Pbộ đèn = 72WVậy số hộp đèn cần dùng cho văn phòng là n =

e. Phụ tải chiếu sáng cho các khu vực khác:

Các khu vực khác như nhà bảo vệ, trạm điện, trụ quảng cáo Loại này chiếm diện tíchnhỏ, không đáng kể nên có thể gộp tất cả lại để tính toán chung,

Diện tích: F=48 (m2)Vậy phụ tải chiếu sáng cho khu vực này là:

=0,015.48=0.72 (kW)

Ittcs==

Chọn bộ đèn Hàn Quốc 2 bóng 36W nên Pbộ đèn = 72WVậy số hộp đèn cần dùng cho văn phòng là n =

 Tổng công suất chiếu sáng cho toàn bộ công ty là:

==47.25+8,95+30,092+2,34+0.72=89,352 (kW)

QcsCT==0 (kVAr)

 Tổng công suất sinh hoạt cho toàn bộ công ty là

Psh =Pcs+Pmáy lạnh=89,352+30 = 119,352 (kW)4.3. Tính toán phụ tải cho toàn bộ công ty:

• Phụ tải tác dụng của công ty là :

Psh = 0,8.162,205+119,352=249,116 (kW)

• Phụ tải tính toán phản kháng của công ty

Psh = 130,6 (kVAr)Trong đó là hệ số đồng thời và ta chọn

• Phụ tải tính toán toàn phần của công ty

Biểu đồ phân bố phụ tải Tỉ lệ 1 : 1000

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP CHO CÔNG TY

1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP:

1.1. Khái niệm:

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống điện Nó cónhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cách thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải vàcung cấp điện đến tải tiêu thụ Trạm biến áp tăng nâng điện áp lên cao để truyền tải điệnnăng đi xa nhằm giảm bớt tổn thất Ngược lại trạm biến áp hạ áp lại có nhiệm vụ giảm điện

áp xuống cấp thích hợp để cung cấp cho phụ tải tiêu thụ

1.2. Phân loại:

Trạm biến áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm.1.2.1. Theo điện áp thì trạm được phân thành hai loại:

- Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện cso nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phátlên cao,

- Trạm hạ áp : thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống truyền tải sau đógiảm điện áp xuống một cấp thích hợp để cung cấp cho các phụ tải

1.2.2. Theo quy mô của trạm thì người ta cũng chia thành hai loại sau:

- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện áp cấp lớn, cungcấp điện cho một khu vực có phụ tải lớn như ở các vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệplớn…Điện áp ở phía sơ cấp thường là 500; 220; 110 kV Điện áp thứ cấp thường là 110; 66;35; 22; 15 kV

- Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương: nhận điện từ các trạm biến

áp trung gian để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư…qua cácdduocwgf dây phân phối

1.2.3. Theo cấu trúc xây dựng thì cũng có hai loại:

- Trạm biến áp ngoài trời: phù hợp với các trạm khu vực và trạm địa phương có công suất lớn

- Trạm biến áp trong nhà phù hợp với các trạm địa phương và các xí nghiệp có công suất nhỏ

1.3. Các thành phần của trạm biến áp:

- Máy biến áp trung tâm

- Hệ thống thanh cái, dao cách li

- Hệ thống rơle bảo vệ

- Hệ thống nối đất, hệ thống chống sét

- Hệ thống điện tự dùng

- Khu vực phòng điều hành

- Khu vực phòng phân phối

1.4. Những vấn đề cần lưu ý khi thiết kế trạm biến áp:

- Trạm biến áp nên đặt gần các phụ tải

- Thuận tiện giao thông để dễ dàng chuuyên chở các thiết bị xây dựng trạm

- Không nên đặt ở vị trí trung tâm thành phố vì sẽ làm tăng chi phí đầu tư cũng như làm mất mĩquan đô thị

- Nên đặt trạm ở những nên hkhô ráo, tránh những khu vực ẩm ướt hoặc khu vực có mực nướcngầm cao hơn đáy móng

- Tránh đặt trạm ở các vùng đất dễ sạt lở

- Tránh xa các khu vực dể cháy nổ

 Tóm lại việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp là khá quan trọng vì nó sẽ quyết định về chiphí, tính an toàn và thuận tiện khi vận hành

1.5. Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp:

Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ là phải đảm bảp đủ điện năng với chấtlượng nằm trong phạm vi cho phép Ngoài ra phải đảm bảo về mặt kinh tế, an toàn, mộtphương án được xem là hợp lí khi thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo độ tin cậy (tùy theo tính chất loại phụ tải)

- Vốn đầu tư thấp

- Đảm bảo cho người và thiết bị

- Phụ tiện sữa chữa, vận hành

- Có tính khả thi

2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM BIẾN ÁP:

2.1. Máy biến áp:

2.1.1. Khái niệm:

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện

từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điệnxoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máybiến áp hai dây quấn Dây quấn nối với nguồn điện để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơcấp Dây quấn nối với tải để đưa điện năng ra gọi là dây quấn thứ cấp Dòng điện, điện áp,công suất của từng dây quấn theo tên sơ cấp và thứ cấp tương ứng Dây quấn có điện áp caogọi là dây quấn cao áp Dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp Nếu điện áp thứ cấp

bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấpgọi là máy biến áp tăng áp

Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có dây quấnthứ ba với điện áp trung bình Máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều một phagọi là máy biến áp một pha, máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha gọi

là máy biến áp ba pha Máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máy biến dầu, máy biến áp khôngngâm trong dầu gọi là máy biến áp khô, máy biến áp có ba trụ nằm trong một mặt phẳng gọi

là máy biến áp mạch từ phẳng, máy biến áp với ba trụ nằm trong không gian gọi là máy biến

áp mạch từ không gian

2.1.2. Đặc điểm chung:

- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện nang từ điện áp này đến điện áp khác Điện năng đựơctruyền tải từ nhà máy sản xuất điện đến hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110, 250,

500 KV,…thường qua máy biến áp tăng áp lên điện áp tương ứng

- Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm áp về điện áp thích hợp với mạng điệnphân phối, vd: 25, 15, 0,4 KV…

- Trong hệ thống nguồn thường phải qua nhiều lần tăng giảm mới đưa dược điện áp từ nguồnđến người tiêu thụ Vì vậy tổng cong suất trong nhà máy điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổngcông suất của các máy phát điện

- Mặt dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện áp qua máy biến áphằng năm vẫn rất lớn.

 Sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm sau:

- Máy biến áp là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền điện năng Trong hệ thống điệnchỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q

- Máy biến áp thường tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo rời ra trong khi chuyênchở chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 10%), cho nên trọng lượng, kích thước chuyên chở rất lớn vìvậy khi thiết kế cần chú ý đến phương tiện và khả năng chuyên chở khi xây lắp

- Cấu tạo khoa học (chủ yếu về vật liệu cách điện, thép từ) tiến bộ rất nhanh, cho nên các máybiến áp chế tạo càng về sau cấu tạo, kích thước, trọng lượng, tổn hao và cả giá thành đều nhỏhơn Do đó, khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng tận dụng tối đa (xét khảnăng quá tải cho phép) tránh sự vận hành non tải máy biến áp dẫn đến tổn hao không tải lớn,kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết

- Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận hành Nhiệt

độ các phần tử của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất của máy biến áp mà cònphụ thuộc vào môi trường xung quanh và phương pháp làm mát

- Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của mỗi nước,thường cách nhau lớn, nhất là khi công suất lcàng lớn điều này đưa dến nếu tính toán khôngchính xác có thể phải chọn máy biến áp lơn không cần thiết

- Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển của phụ tải, tránhtrường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy biến áp vìphụ tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới chọn được công suất tối ưuthỏa mãn tất cả các điều kiện đã nêu ở trên

- Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

+ Máy biến áp một pha, ba pha

+ Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây+ Máy biến áp có dây phân chia

+ Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha

+ Máy biến áp tăng áp, hạ áp

+ Máy biến áp có và không có điều áp dưới tải

- Máy biến áp lại do nhiều nước chế tạo theo tiêu chuẩn khác nhau, điều kiện làm việc cũng cóthể khác nhau khi thiết kế cũng cần chú ý đến khía cạnh này

Hê thống làm mát máy biến áp:

- Có nhiều phương pháp, mổi phương pháp làm mát yêu cầu điều kiện vận hành nhất định, khikhông thực hiện đúng quy định có thể làm tăng nhiệt độ máy biến áp, đưa đến giảm tuổi thọ,thậm chí dẫn đến cháy máy biến áp Làm mát máy biến áp có các phương pháp sau:

+ Làm mát máy biến áp theo quy luật tự nhiên

+ Làm máy biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt

và tản nhiệt

+ Làm mát bằng phương pháp tuần hoàn cưỡng bức dầu và có tăng thêm quạt.+ Làm mát dầu bằng nước

+ Làm mát kiểu khô

2.2. Tính toán công suất máy biến áp:

2.2.1. Những điểm cần lưu ý khi chọn máy biến áp:

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất cácmáy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện,

Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Người ta mong muốn chọn sốlượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn bảo đảm an toàn cung cấp cho các hộ tiêu thụ

Chọn máy biến áp trong trạm biến áp là chọn loại, số lượng, công suất định mức, và hệ sốmáy biến áp.

Khi chọn công suất định mức của máy biến áp nên tính khả năng quá tải của chúng:quá tải thường xuyên và quá tải sự cố

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như các cấp điện áp của chúng đượctiến hành thro nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho các máy biến áp trong sơ đồ bộ máyphát điện và máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần còn lại thừathiếu do máy biến áp liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằngcông suất thu (công suất phụ tải), không xét đến tổn thất trong máy biến áp Nguyên tắc đượcđưa ra đẻ đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phátđiện và máy biến áp hai cuộn dây loai không đồng đều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đángkể

2.2.2. Phương pháp tính toán:

- Chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố

- Khi hai máy biến áp làm việc song song mà một trong hai máy bị sự cố phải nghĩ, máy biến

áp còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn định mức không phụ thuộc nhiệt độ môi trườngxung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày, đêm nếu thỏa mãn các điều kiện:

Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc, trong đó <0,93, <1,4 đối với máy biến áp đặtngoài trời và <1,3 nếu máy biến áp đặt trong nhà, 6 giờ, chú ý theo dỗi nhiệt độ cuộn dâykhông được vượt quá C và tôt nhất là tăng cường đối với các biện pháp làm mát máy biến áp

- Chế độ quá tải sự cố là chế độ cho phép làm việc của máy biến áp trong điều kiện sự cố nên

ta chọn máy máy áp theo điều kiện quá tải sự cố:

.>>, với:

+ =1,4(máy biến áp đặt ngoài trời)

+ là công suất định mức của máy biến áp

+ là công suất cực đại của tải qua máy biến áp

2.2.3. Chọn công suất máy biến áp:

Để đảm bảo cung cấp điện 100% cho phụ tải, ta chọn máy biến áp theo điều kiện quátải sự cố vì các trạm theo phương án đã chọn điều có hai máy biến áp mắc song song nên khimột máy gặp sự cố thì máy còn lại có thể làm việc quá tải them 40% trong 5 ngày đêm, mỗingày không quá 6 giờ Khi phụ tải của máy biến áp trước khi quá tải không vượt quá 0,93 sovới công suất danh định, ta chọn theo điều kiện:

Căn cứ vào đã chọn tính hệ số tại của các bậc đồ thị phụ tải

công thức:

=Trường hợp nếu có nhiều vùng không liên tục có >1 thì lấy vùng nào có tổng lớn nhất

để tính như trên, các vùng còn lại xem xét để xác định

Nếu xác định chỉ cần đẳng trị đồ thị phụ tải trong khoảng thời gian 10 giờ trước vùng

đã tính (kể cả phần có >1 không xét trong trường hợp trên trong khoảng 10 giờ theo côngthức:=

Nếu chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố <0.93;<1,4; <6 giờ Chú ý theo dõinhiệt độ của cuộn dây không được vượt quá C và tốt nhất là tăng cường tối đa các biện pháplàm lạnh máy biến áp để máy biến áp vận hành đạt hiệu quả cao nhất.

3. CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP:

Số lượng và tiêu chuẩn của máy biến áp đựơc xác định theo các tiêu chuẩn kĩ thuật sau:

- An toàn, cung cấp điện

- Vốn dầu tư bé nhất

- Chi phí vận hành hàng năm thấp nhất

- Ngoài ra còn chú ý đến việc tiêu tốn kim loại màu bé nhất, các khí cụ và thiết bị điện phải cóthể thây thế dễ dàng, dung lượng máy biến áp trong một trạm nên đồng nhất…

4. PHƯƠNG ÁP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TY:

• Phụ tải tác dụng của công ty là :

- Đặt 1 trạm biến áp gần phân xưởng, đặt trong trạm biến áp một tủ phân phối, trong tủđặt 1 aptomat chính và 6 aptomat nhánh, trực tiếp cấp điện cho tủ động lực đặt 6 tuyến cápngầm cấp điện cho tủ động lực.

- Chọn máy biến áp 320 KVA

- Chọn tủ pân phối kích thước 2200*700*450 mm, trong tủ đặt 1 công tơ tổng ba phabốn dây, có biến dòng TI

PHÂN XƯỞNG

Vị trí tâm phụ tải thường đặt gần ở những phụ tải hoặc các thiết bị có công suất lớn,tâm phụ tải được xác định như sau:

Ta có thể xác định vị trí đặt trạm biến áp ta chọn vẽ một hệ trục tọa độ Oxy trên mộtmặt phẳng của phân xưởng có vị tí trọng tâm là: M(x.y) Đặt máy biến áp tại vị trí này:

Trong đó :

XM=

YM=Xác định vị trí phụ tải chung cho công ty.

XM= = 8,19

YM== = 5,03Vậy MBA đặt tại tọa độ M(8,19 ; 5,03)

-Chọn dung lượng máy biến áp:

Vậy ta chọn máy biến áp 320 KVA

4.1.2. Sơ đồ cấp diện :

• Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ trong xưởng ta đặt một tủ phân phối nhận điện từTBA về và cấp điện cho 5 tủ động lực đặt trong phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện chomột nhóm phụ tải

• Đặt tại tủ phân phối của TBA một aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp điện cho tủ động lực

• Lựa chọn các phần tử cấp điện của hệ thống

Cáp từ trạm biến áp và tủ phân phối

S=

===427.346(A)Dây cáp đồng kiểu XLPE sẽ đucợ dùng Mỗi pha sẽ dùng 3 dây cáp đơn và được đặttrong khay cáp thích ứng với cách đặt F,các hệ số K sẽ là

K1=1

K2=0,82 ( 3 nhóm dây 3 pha sẽ được đặt trong một rãnh)

K3=1 (nhiệt độ 300 C)

Có =427.346A Suy ra =/(K1.K2.K3)=521.154 AVậy mỗi dây sẽ mang dòng 173,718 A

Tra bảng cho ta tiết diện dây là 185 mm2

Chọn aptomat đầu nguồn đặt tại TBA loại A3140 có =427.346 ATra bảng chọn tủ phân phối loại: IIP-9322

-Cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1:

==83,3 (A)Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp đồng tiết diện 10 có CPT(3.10.1,6)-Tủ động lực 2:

=53,4A

==83,3 (A)Kết hợp công thức trên ta chọn cáp đồng 4 tiết diện 10có