Đồ án Cung cấp điện: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp gồm nhiều phân xưởng

LỜI NÓI ĐẦUTrong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nước nhà hiện nay thì ngànhCông nghiệp Điện năng đã thực sự trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, và vaitrò của nó đối với các

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nước nhà hiện nay thì ngànhCông nghiệp Điện năng đã thực sự trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, và vaitrò của nó đối với các ngành công nghiệp khác ngày càng được khẳng định Có thểnói, phát triển công nghiệp, đẩy mạnh công cuộc đổi mới đất nước đã gắn liền với sựphát triển của ngành công nghiệp Điện năng

Khi xây dựng một nhà máy mới, một khu công nghiệp mới hay một khu dân

cư mới…thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện đểphục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành công nghiệp nước tađang ngày một khởi sắc, các nhà máy, xí nghiệp không ngừng được xây dựng Gắnliền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng Xuấtphát từ yêu cầu thực tế đó, cùng với những kiến thức được học tại Trường đại họcHàng Hải Việt Nam, em đã nhận được đồ án môn học: Thiết kế cung cấp điện cho xí

nghiệp gồm 11 phân xưởng là các phân xưởng C, A, O, N, H, Â, T, U, Ư, Ơ, G Đây

là một đề tài thiết kế rất bổ ích, vì nó sẽ giúp em có thể hiểu hơn về môn học

Trong thời gian làm đồ án môn học vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản

thân, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Vũ Thị Thu, em đã hoàn

thành xong bài tập môn học của mình

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của cô Vũ Thị Thu

trong quá trình làm đồ án môn học với đề tài trên Mặc dù đã dành nhiều cố gắngnhưng cũng không tránh khỏi những sai sót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉbảo thêm của thầy, cô

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP………3

1.1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng ……… 3

1.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng……… 3

1.1.2 Kết quả xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng………4

1.2 Xác định phụ tải tính toán của xí nghiệp………5

1.3 Biểu đồ phụ tải của xí nghiệp……….6

1.3.1 Bán kính biểu đồ phụ tải và góc phụ tải chiếu sáng……….6

1.3.2 Vẽ biểu đồ phụ tải……….8

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP………8

2.1 Sơ đồ nguyên lý của phương án cung cấp điện cho xí nghiệp……….8

2.2 Lựa chọn trạm biến áp và sơ đồ đi dây……… 8

2.3 Lựa chọn dây dẫn trung áp……….9

2.4 Lựa chọn dây dẫn hạ áp……….10

2.5 Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên đường dây……….11

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN……….15

3.1 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện trung áp……… 15

3.1.1 Tính toán ngắn mạch trung áp……….15

3.1.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện trung áp……….17

3.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện hạ áp………17

3.2.1 Tính toán ngắn mạch hạ áp……… 17

3.2.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện hạ áp……….18

3.3 Lựa chọn các thiết bị khác……….19

3.4 Nâng cao hệ số cosφ……… 22

3.4.1 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ………22

3.4.2 Vị trí đặt thiết bị bù……… 22

3.4.3 Chọn thiết bị bù………23

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 25

2

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP

1.1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng

1.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng

+ Phụ tải tính toán tác dụng:

P TTPX = P Đl + P Cs (KW) (1.1)+ Phụ tải tính toán phản kháng:

Q TTPX = Q Đl + Q Cs (KVAR) (1.2)+ Phụ tải tính toán biểu kiến:

S TTPX = √P TTPX2

+Q TTPX2 (KVA) (1.3)a) Phụ tải động lực

- Xác định số thiết bị điện năng tiêu thụ hiệu quả n hq

+ Phân xưởng gồm N thiết bị

+ Thiết bị có công suất lớn nhất : P Đmmax (KW)

- Diện tích của phân xưởng F (m2).

- Phân xưởng sử dụng chiếu sáng, quạt:

=> Chọn P0 = 20 (W/m2) (P0: suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích)

- Áp dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán trình bày tại mục 1.1 và các thông

số phụ tải của xí nghiệp tại bảng 1, ta có kết quả xác định phụ tải tính toán trong bảng

P cs

(KW)

Q cs

(KVAR)

P TTPX

(KW)

Q TTPX

(KVAR)

S TTPX

(KVA)

Q TTPX = 373.06 (KVAR)

- Phụ tải tính toán biểu kiến:

1.3 Biểu đồ phụ tải của xí nghiệp

1.3.1 Bán kính biểu đồ phụ tải và góc phụ tải chiếu sáng

53.39

79.54

62.94

38

4

40.01

55.33

47.89

66.61

53.35

+ Phân xưởng có phụ tải lớn nhất: N(S TTPX = 79.54 (KVA))

+ Phân xưởng có phụ tải nhỏ nhất: A(S TTPX = 35.67 (KVA))

+ Phụ tải tập trung là các phân xưởng: C, T, U, G

+ Phụ tải phân tán là các phân xưởng: A, O, N, H, Â, Ư, Ơ

- Các phụ tải tập trung nhà máy:

+ Phụ tải loại 1: Phân xưởng: C, A, T (30%)+ Phụ tải loại 2: Phân xưởng: O, N, U, Ư (35%)+ Phụ tải loại 3: Phân xưởng: H, Â, Ư, G (35%)

8

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP

2.1 Sơ đồ nguyên lý của phương án cung cấp điện cho xí nghiệp

- Sơ đồ nguyên lý sử dụng phương án như trong Hình 03 - tập bản vẽ A3

- Tổng công suất của xí nghiệp: S XN = 579.3 (KVA)

=> Lựa chọn phương án cấp điện cho xí nghiệp là một trạm biến áp gồm hai máy biến

áp làm việc độc lập

+ MBA 1 cấp cho các phân xưởng: C, A, O, N, H, Â

+ MBA 2 cấp cho các phân xưởng: T, U, Ư, Ơ, G

2.2 Lựa chọn trạm biến áp và sơ đồ đi dây

+ Hướng nguồn điện đến:

Nguồn điện được lấy từ điểm đấu điện của lưới điện 22kV có tọa độ được lấy trong tọa

độ chữ cái đầu tiên của tên đệm của người thiết kế: N(29;157)

+ Lựa chọn sơ đồ mặt bằng và các dữ liệu bên trên

=> Lựa chọn vị trí trạm biến áp (112;77.31)

b) Dung lượng máy biến áp

- Sử dụng hai máy biến áp làm việc độc lập

- Phụ tải loại 1 của nhà máy: 30% phụ tải nhà máy

=> Dung lượng máy: S 1 MBA ≥ S XN

2 = 579.32 = 289.65 (MVA)

=> Chọn máy biến áp của hãng ONAN-630 ba pha có thông số như bảng 2.1

Bảng 2.1 Bảng thông số máy biến áp ONAN-630

Tổn hao không tải P0 ≤ 787W

Tổn hao ngắn mạch ở 75°C P k ≤ 5570W

Kích thước máy (mm) Cao H=1650; Dài L=1420; Rộng W=1110

Khối lượng tổng 2310 Kg

c) Cấu trúc của trạm biến áp (Trạm trong nhà)

d) Sơ đồ đi dây

- Chiều dài dây dẫn:

Tọa độ trạm biến áp TBA (112,77.31)

Tọa độ điểm đấu điện DDD (371,274)

=> Chiều dài dây dẫn từ điểm đấu điện đến trạm biến áp:

l = |XDDD – XTBA| + |YDDD – YTBA| = |371 – 112| + |274 – 77.31| = 456 (m)

- Lựa chọn tiết diện dây:

I cp ≥ I lvmax

10

- Loại dây dẫn: Dây cáp có lõi đồng.

Bảng 2.2 Kết quả lựa chọn dây dẫn hạ ápĐoạn dây Chiều dài (m) I lvmax (A) F (mm2) I CP (A) r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) ∆U

2.5 Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên đường dây

- Tổn thất công suất và tổn hao điện năng trên đường dây trung áp:

∆ A = ∆ P.T = ∆ P.(0,124 + Tmax.10-4)2 8760 = 0.23.(0,124 + 4000 10-4 ) 2 8760

= 560 (kWh)

- Tổn thất công suất và tổn hao điện năng trên các đường dây hạ áp:

Bảng 2.3 Kết quả tính toán tổn thất công suất và điện năng trên các đường dây hạ áp

Đoạn dây Tiết diện dây ∆ P (kW) ∆ Q (kVAR) ∆ A (kWh)

12

- Tổn thất công suất và tổn hao điện năng trạm biến áp:

+ Chia 11 phân xưởng làm 2 nhóm phụ tải:

Nhóm 1: Máy biến áp T1 gồm các phân xưởng sau:

+ Chọn dung lượng máy biến áp:

Tổng công suất phụ tải nhóm 1:

S1 = S pxC+ S pxA+ S pxO + S pxN + S pxH + S pxÂ

= 46.33 + 35.67 + 53.39 + 79.54 + 62.94 + 38.4 = 316.27 (kVA)

Tổng công suất phụ tải loại 1 của nhóm 1:

S '1 = S pxC+ S pxA= 46.33 + 35.67 = 82 (kVA)

Tổng công suất phụ tải nhóm 2:

S2 = S pxT+ S pxU+ S pxƯ + S pxƠ + S pxG

S đmBA 1 = S1 + S '2 = 316.27 + 40.01= 356.28 (kVA)

S đmBA 2 = S2 + S '1 = 263.19 + 82 = 345.19 (kVA)

Ta chọn 2 máy biến áp giống nhau có công suất lớn hơn hoặc bằng 356.28 (kVA), theo mục 2.2 của chương 2, ta đã chọn được máy biến áp của hãng ONAN-630 ba pha

có công suất là 630 (kVA)

+ Tổn thất công suất tác dụng các máy biến áp:

∆ P BA = ∆ P o +∆ P N(S pt

S đm)2

Trong đó:

Δ P0: Tổn thất không tải của máy biến áp (Δ P0 = 0.787)

Δ P N: Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (Δ P N = 5.57)

S dm: Dung lượng định mức của máy biến áp

14

Với máy biến áp T1: S pt = S1 = 316.27 (kVA)

=> ∆ P T 1 = ∆ P o +∆ P N(S pt

S đm)2= 0.787 + 5.57(316.27630 )2= 1.105 (kW) Với máy biến áp T2: S pt = S2 = 263.19 (kVA)

=> ∆ P T 2 = ∆ P o +∆ P N(S pt

S đm)2= 0.787 + 5.57(263.19630 )2= 0.765 (kW)+ Tổn hao điện năng các máy biến áp:

Với máy biến áp T1: S pt = S1 = 316.27 (kVA)

=> ∆ A T 1 = ∆ P0 8760 + ∆ P N(S pt

S đm)2.T = 0.787.8760 + 5.57(316.27630 )2.2405.29 = 11000 (kWh)

Với máy biến áp T2: S pt = S2 = 263.19 (kVA)

=> ∆ A T 2 = ∆ P0 8760 + ∆ P N(S pt

S đm)2.T = 0.787.8760 + 5.57(263.19630 )2.2405.29 = 9300 (kWh)

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN

3.1 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện trung áp

3.1.1 Tính toán ngắn mạch trung áp

- Hệ thống được cấp điện trực tiếp từ đường dây trung áp, dây dẫn từ nguồn đến trạm

biến áp có chiều dài l = 456(m), điện trở r0 = 0,74(Ω/km), điện kháng

x0=0,421(Ω/km) Lấy công suất ngắn mạch:

a) Cầu dao phụ tải:

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật dao cách ly 3CJ1561

Loại U đm (kV) I đm (A) Số lần cắt I Nmax (kA) I Nt (kA)

- Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly:

Bảng 3.3 Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly

Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Công thức để chọn và kiểm traĐiện áp định mức (kV) U đmDCL ≥ U đmmạng = 24 ≥ 22

Dòng điện định mức (A) I đmDCL ≥ I lvmax = 630 ≥ 15.2

Dòng điện ổn định lực điện động (kA) I Nmax ≥ i xk = 45 ≥ 15.04

Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian

t ôđn (A) I ôđn ≥ I N√ t¿

Bảng 3.5 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt điện

Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Công thức để chọn và kiểm traĐiện áp định mức (kV) U đmMCD ≥ U đmmạng = 35 ≥ 22

Dòng điện định mức (A) I đmMCD ≥ I lvmax = 600 ≥ 15.2

Dòng điện ổn định lực điện động (kA) I Nmax ≥ i xk = 17.3 ≥ 15.04

Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian

t ôđn (A) I ôđn ≥ I N√ t¿

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật cầu chì tự rơi C710-213PB

- Điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì tự rơi:

Bảng 3.7 Điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì tự rơi

Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Công thức tính toán

Điện áp định mức (kV) U đmcc ≥ U đmmạng = 27 ≥ 22

Dòng điện định mức (A) I đmcc ≥ I lvmax = 100 ≥ 15.2

Công suất cắt định mức (MVA) S đmcc ≥ S N = √3.22.12 ≥ 250 = 457 ≥ 250Dòng điện ổn định lực điện động (kA) I Nmax ≥ i xk = 20 ≥ 15.04

3.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện hạ áp

3.2.1 Tính toán ngắn mạch hạ áp

- Ta xét một điểm ngắn mạch V (Từ MBA1 đến thanh cái hạ áp):

18

Dựa vào bảng 2-43 [ tr 649,1], ta có: RAT1 = 0,25 (mΩ) = 0.00025 (Ω).

- Tra bảng 2-27 [tr 641,1] thông số kỹ thuật của aptomat kiểu AB do Liên Xô chế tạo:

Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật aptomat kiểu AB

Kiểu Uđm (V) Iđm (A) Ixk (kA) Thời gian cắt tức thời (s)

b) Aptomat trên trong các phân xưởng:

- Dòng điện làm việc bình thường của các phân xưởng được tính toán theo công thức:

I tt= S tt

√3 U (A)

Ta có kết quả tính toán theo bảng sau:

Bảng 3.9 Kết quả tính toán dòng điện làm việc bình thường của các phân xưởngPhân

I tt 70.3

9

54.19

81.12

120.85

95.63

58.34

60.79

84.07

72.76

101

2

81.07Vậy ta lựa chọn aptomat :

Bảng 3.10 Kết quả chọn loại aptomat cho các phân xưởng

- Lựa chọn máy biến dòng loại BD20:

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật máy biến dòng BD20

+ Thanh cái phía trung áp:

- Lựa chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế:

Tiết diện thanh cái: F = I lvmax J

kt = 15.22.5 = 6.08 (mm2)

- Tra bảng 2-56 [tr 655,1] ta chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 25x3(mm2), thiết diện một thanh là 75(mm2)

+ Thanh cái phía hạ áp:

- Lựa chọn hai thanh cái phía hạ áp có cùng tiết diện như nhau:

Dòng làm việc chạy qua thanh cái hạ áp:

I lvmax=S ttMBA 1

√3 U = 356.28

√3 0.38 = 541.31 (A) Tiết diện thanh cái: F = I lvmax J

kt = 541.312.5 = 216.52 (mm2)

Tra bảng 2-56 [tr 655,1] ta chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 50x5(mm2), thiết

4 Aptomat trong các phân xưởng A3110A3130 142

22

3.4 Nâng cao hệ số cosφ

3.4.1 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ

- Ta sử dụng phương pháp bù công suất phản kháng

- Dung lượng bù được tính theo công thức:

Q bù = P TT (tgφ1 - tgφ2) α (KVAR) Trong đó: P TT: Phụ tải tính toán tác dụng (KW)

φ1: góc trước khi bù, lấy cosφ1 = 0.75

φ2: góc sau khi bù, lấy cosφ2 = 0.9

α: hệ số tính đến nâng cao cosφ tự nhiên, lấy α = 1

=> Q bù = 443.182 (0,88 – 0,48) 1 = 177.27 (KVAR)

3.4.2 Vị trí đặt thiết bị bù

- Sử dụng bù tập trung ở hai thanh cái hạ áp

- Bù tập trung tại thanh cái hạ áp thứ nhất sau MBA1:

- Ta sử dụng tụ điện để bù công suất phản kháng:

- Dung lượng bù do tụ sinh ra được tính theo công thức:

Q tụ = ω.U2.C (KVAR) Trong đó: U: điện áp đặt trong tụ điện (KV)

C: điện dung của tụ điện (μAF)

- Ta thấy dung lượng bù trên hai thanh cái hạ áp khác nhau nên ta chọn hai tụ bù công suất phản kháng khác nhau:

Tra bảng 2-69 [tr 661,1], ta chọn tụ KM 2 – 0.5 cho thanh cái thứ nhất

tụ KM 0.5 cho thanh cái thứ hai

24

Bảng 3.13 Thông số kỹ thuật các tụ bù công suất phản kháng

Mã hiệu Số pha U đm(kV)

Điệndung C(μAf)

Dunglượng Q(KVAR)

Kích thước (mm)

Khối lượng(kg)Đáy

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 ThS Phạm Xuân Hổ - Ths Hồ Xuân Thanh (2014), Giáo trình Khí cụ điện,