Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp sản xuất dây cáp điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT DÂY CÁP ĐIỆN Ngành: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn :TS NGUYỄN HÙNG Sinh viên thực :TRẦN THIÊN PHÚC MSSV: 1311020286 Lớp: 13DDC02 TP Hồ Chí Minh, 2017 Lời Cam Đoan Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng em sau nhiều tháng tìm hiểu học hỏi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Em xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Người cam đoan Trần Thiên Phúc TP.HCM , ngày tháng năm 2018 Mục lục Chương Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1.1- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP 1.2- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN VÀ QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP 1.2.1- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 1.2.2-QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ: 1.2.3-CÁC KHU VỰC CHÍNH CỦA XÍ NGHIỆP: .5 1.3- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4-XÁC ĐỊNH CÔNG XUẤT PHỤ TẢI LẠNH 1.4-1 VĂN PHÒNG 1.4-2 PHÒNG HỌP 1.4-3 PHÒNG GIÁM ĐỐC 1.4-4 PHÒNG Y TẾ 1.4-5 PHÒNG TIẾP TÂN 1.4-6 KHU VỰC SẢN SUẤT CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 12 2.1.TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO NHÀ VĂN PHÒNG 13 2.2.CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC SẢN XUẤT .14 2.3 CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC NGOÀI TRỜI 19 2.4.CHIẾU SÁNG CHO CÁC PHÒNG CÒN LẠI : 20 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CƠNG SUẤT TÍNH TỐN 21 3.1-PHÂN TÍCH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA XÍ NGHIỆP 22 3.1.1-XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 22 3.1.2 TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN CHO CÁC PHỤ TẢI .24 3.2 TÍNH CƠNG SUẤT TÍNH TỐN CỦA PHÂN XƯỞNG 34 i CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP, MÁY PHÁT DỰ PHỊNG VÀ TỤ BÙ 44 4.1.TỔNG QUÁT: .45 4.2.KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 45 4.2.1-QUÁ TẢI THƯỜNG XUYÊN: 45 4.2.2-QUÁ TẢI SỰ CỐ: 46 4.3.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO NHÀ MÁY 46 4.3.1-CHỌN MÁY BIẾN ÁP 46 4.3.2-CHỌN MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 47 4.4-CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN .48 4.5- TÍNH TỐN DUNG LƯỢNG BÙ CHO XÍ NGHIỆP 48 4.5.1-MỤC ĐÍCH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 49 4.5.2-XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ 51 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP CHỌN DÂY DẪN CHO PHÂN XƯỞNG .54 5.1-TÍNH TỐN CHỌN DÂY DẪN 55 5.1.1-ĐẶT VẤN ĐỀ 55 5.1.2-PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN DÂY DẪN CHO XÍ NGHIỆP .55 5.1.2.1-XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN DÂY DẪN CHO DÂY PHA 57 5.1.2.2-XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN DÂY CHO DÂY TRUNG TÍNH (N) VÀ DÂY BẢO VỆ PE 57 5.1.3-TÍNH TỐN CHỌN DÂY DẪN .59 5.1.4-CHỌN DÂY TỪ TỦ ĐỘNG LỰC TỚI CÁC THIẾT BỊ TRONG XÍ NGHIỆP: 63 5.2-TÍNH TỐN SỤT ÁP 69 5.2.1- MỤC ĐÍCH .69 5.2.2- PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ SỤT ÁP: 69 5.3-KIỂM TRA SỤT ÁP TRÊN CÁC TUYẾN DÂY CỦA XÍ NGHIỆP: .71 5.3.1KIỂM TRA SỤT ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY TỪ MÁY BIẾN ÁP ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH 71 5.3.2-KIỂM TRA SỤT ÁP TỪ MF ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH 72 ii 5.3.3-KIỂM TRA SỤT ÁP TỪ TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH TỚI CÁC TỦ ĐL 73 5.3.4-KIỂM TRA SỤT ÁP TỪ TỦ ĐL TỚI CÁC TB 73 5.3.5- KIỂM TRA SỤT ÁP TỪ MBA ĐẾN CÁC THIẾT BỊ 75 5.3.6-KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN SỤT ÁP .76 5.4-KẾT LUẬN 77 CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ .81 6.1.1 KHÁI NIỆM .82 6.1.2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BA PHA 83 6.1.2.1 NGẮN MẠCH BA PHA ( ) TẠI ĐIỂM BẤT KỲ CỦA LƯỚI HẠ ÁP 83 6.1.2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH 84 6.1.2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN KHÁNG TRONG CÁC PHẦN TỬ HẠ Áp .84 6.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 85 6.2.1 SƠ ĐỒ CÁC ĐIỂM TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 85 6.2.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TẠI TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH 85 6.2.3-TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TẠI CÁC TỦ ĐỘNG LỰC 87 6.3 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 91 6.3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 91 6.3.1.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA 92 6.3.1.2 NGUYÊN LÝ BẢO VỆ QUÁ DÒNG 93 6.3.2 CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT BẢO VỆ (CB) 94 6.3.2.1 KHÁI QUÁT 94 6.3.2.2 CHỌN CB 95 CHƯƠNG VII: TÍNH TỐN CHUNG VỀ AN TỒN ĐIỆN 99 7.1 TÍNH TỐN AN TỒN .100 7.1.1 KHÁI NIỆM .100 7.1.2 CÁC LOẠI NỐI ĐẤT THÔNG DỤNG 102 7.1.2.1 SƠ DỒ TT (TERRENCE – TERRENCE) 102 iii 7.1.2.2 SƠ ĐỒ TN (TERRENCE – NEUTRAL) 103 7.1.3 THIẾT KỀ BẢO VỆ AN TOÀN CHO NHÀ MÁY 107 7.1.4 KIỂM TRA ICHẠM VỎ 112 7.1.5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 120 7.2 BẢO VỆ CHỐNG SÉT .123 7.2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 123 7.2.2 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO NHÀ MÁY 124 7.2.2.1 SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP .124 7.2.2.1.1 CHỌN ĐẦU THU SÉT 125 7.2.2.1.2 CHỌN DAY THOAT SET 127 7.2.2.1.3 NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT .127 7.2.2.2 SÉT ĐÁNH LAN TRUYỀN 130 7.3 KẾT LUẬN 135 7.3.1 TÍNH TỐN AN TỒN 135 CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN TI ẾT KIỆM CHO NHÀ MÁY 139 8.1 GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY 140 8.2 LỢI ÍCH CỦA VIỆC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 140 8.3 CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 140 8.4 CÁC TẢI CHÍNH TRONG NHÀ MÁY 141 8.5 TÍNH TỐN TI ẾT KIỆM TRONG NHÀ MÁY S Ử DỤNG BIẾN TẦN 141 KẾT LUẬN` 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO 144 iv GVHD: Nguyễn Hùng LỜI NÓI ĐẦU Để thực đề tài này, em nhận nhiều dẫn, giúp đỡ quý báu nhiều người, mà thiếu giúp đỡ làm cho đề tài không đạt kết Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Nhờ có hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy suốt thời gian qua em thực hoàn thành đồ án hệ thống cung cấp điện Những lời nhận xét, góp ý hướng dẫn tận tình thầy giúp em có định hướng đắn suốt trình thực đề tài, giúp em nhìn ưu khuyết điểm đề tài bước hoàn thiện Đồng thời, em xin trân trọng cảm ơn thầy cô trường Đại học Công Nghệ TP HCM nói chung khoa Cơ – Điện – Điện Tử nói riêng trang bị, dạy cho em kiến thức cần thiết để thực đề tài Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn hỗ trợ giúp đỡ bạn lớp thời gian học tập trình thực đề tài Một lần nữa, xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến thầy cô bạn bè giúp đỡ ủng hộ q trình thực đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm TRẦN THIÊN PHÚC Sinh viên: Trần Thiên Phúc GVHD: Nguyễn Hùng CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Sinh viên: Trần Thiên Phúc GVHD: Nguyễn Hùng CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1.1- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP Là xí nghiệp chuyên sản xuất sản phẩm: ổn áp dây cáp điện.Xí nghiệp nằm khu công nghiệp NHƠN TRẠCH-tỉnh ĐỒNG NAI,được đưa vào hoạt động tháng 3/2008 Các loại phụ tải gồm có: Động lực,Chiếu sáng, Các thiết bị sản xuất,Thiết bị sinh hoạt Sử dụng cấp điện áp 220-380V dây không từ mạng điện 22KV qua máy biến áp xí nghiệp Đường dây cáp ngầm:có cấp điện áp 220-380V,từ máy biến áp tới tủ nhà máy Đường dây cáp:Có cấp điện áp 220-380V ,từ tủ tới tủ khu vực Chọn mạng điện phân nhánh hình tia,trong kích cỡ dây dẫn giảm dần nhánh tải.Cơng suất dự tính xí nghiệp khoảng:800KVA Sinh viên: Trần Thiên Phúc GVHD: Nguyễn Hùng 1.2- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN VÀ QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP 1.2.1- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Để đảm bảo sản xuất sinh hoạt nhà máy nhu cầu điện cần thiết, việc thiết kế cung cấp điện mạng hạ áp, dây dẫn, thiết bị bảo vệ chống sét có cố Cơng Ty đảm bảo an toàn Sau nhiệm vụ chi tiết: -Xác định phụ tải tính tốn cho Xí nghiệp (nhà máy) -Thiết kế trạm nguồn dự phòng -Thiết kế chọn dây dẫn khí cụ điện -Thiết kế chiếu sáng cho xí nghiệp -Thiết kế chống sét -Bảo vệ cho xí nghiệp -Phần chuyên đề 1.2.2-QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ: Quá trình thiết kế phải tiến hành việc kết hợp so sánh nhiều phương án theo trực quan hay tính tốn cách hợp lý, để từ chọn phương án tối ưu nhất, phương án cung cấp điện cho Xí nghiệp Đảm bảo chất lượng kỹ thuật, độ an toàn cao kinh tế dựa đặc điểm trình sản xuất phụ tải điện, để đảm bảo cho việc sản xuất an toàn liên tục Sinh viên: Trần Thiên Phúc GVHD: Nguyễn Hùng Rt  Rlt t  = 12.25 (  ) 0.62 Điện trở nối đất hệ thống: Rht  Rc Rt 5.1 * 12.25  = 3.6 (  ) Rc  Rt 5.1  12.25 Hình 7.9 Sơ đồ bố trí cọc 7.2.2.2 SÉT ĐÁNH LAN TRUYỀN Nếu cơng trình có hệ thống chống sét trực tiếp (đánh thẳng) chưa đủ để bảo vệ cách an tồn cho tồn khí tài, máy móc, thiết bị điện,điện tử sử dụng cơng trình Khi sét đánh vịng bán kính 2km bị ảnh hưởng dây dẫn điện nguồn (cao, trung, hạ thế), dây điện thoại, mạng, cáp truyền hình, ăng-ten Sinh viên: Trần Thiên Phúc 130 GVHD: Nguyễn Hùng cao, ngầm lòng đất dễ dàng bị đánh trúng hay bị cảm ứng dòng sét đánh thẳng từ xuống Dòng sét, xung sét theo dây dẫn từ phía bên ngồi cơng trình vào, lúc kim thu sét hệ thống chống sét vô tác dụng gây hậu quả, thiệt hại lớn như: cháy bảng điện, hỏng máy phát điện, hư máy biến áp, làm chập mạch gây cháy nổ làm hư hỏng thiết bị máy móc điện, điện tử, máy vi tính, mạng sử dụng với dịng điện áp thấp Để chặn đứng giảm thiểu thiệt hại sét lan truyền gây ra, cần phải lắp đặt thiết bị cắt, lọc sét đường dây dẫn vào cơng trình * Thiết bị chống sét lan truyền Phần tử cắt sét: Phần tử cắt sét lắp đặt song song với nguồn ngõ vào cơng trình Phần tử cắt sét thiết kế cho tốc độ đáp ứng cực nhanh ( Hệ thống nối đất đạt yêu cầu Sinh viên: Trần Thiên Phúc 137 GVHD: Nguyễn Hùng Hình 7.13 Sơ đồ bố trí cọc Sinh viên: Trần Thiên Phúc 138 GVHD: Nguyễn Hùng CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN TIẾT KIỆM CHO NHÀ MÁY Sinh viên: Trần Thiên Phúc 139 GVHD: Nguyễn Hùng CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN TIẾT KIỆM CHO NHÀ MÁY 8.1 GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY Hiện nay, quốc gia phát triển, việc tiết kiệm lượng nói chung tiết kiệm điện nói riêng quốc sách, việc làm đương nhiên người Ngược lại, nước phát triển nước ta, thực tế cho thấy việc sử dụng điện cịn lãng phí, nhiều hộ gia đình chưa có thói quen tắt thiết bị điện khơng có nhu cầu sử dụng, máy móc thiết bị thường xuyên để chế độ chờ phận khách hàng dùng điện cịn sử dụng bóng đèn sợi đốt cho việc chiếu sáng Các cơng sở cịn có tình trạng sử dụng thiết bị văn phòng, đèn chiếu sáng, máy lạnh, máy nước nóng thiết bị điện khác lãng phí Theo nghiên cứu phạm vi tòa nhà, số tiêu thụ điện 1m2 sàn Việt Nam cao từ 30 đến 50% so với cơng trình loại nước châu có áp dụng biện pháp tiết kiệm lượng 8.2 LỢI ÍCH CỦA VIỆC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Đối với nhà máy, xí nghiệp: gỉam chi phí lượng, tăng suất sản xuất, nâng cao chất lượng hàng hố, giảm giá thành, tăng lợi nhuận, tăng tính cạnh tranh Đối với quốc gia: giảm nhập lượng, tiết kiệm nguồn tài nguyên quốc gia Đối với toàn cầu: giảm phát thải khí nhà kính, trì ổn định môi trường bền vững 8.3 CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Tiết kiệm lượng giảm lượng tiêu tốn khơng cần thiết q trình sử dụng Sinh viên: Trần Thiên Phúc 140 GVHD: Nguyễn Hùng Tổng lượng tiêu tốn cho sản xuất = Năng lượng hữu ích để vận hành hệ thống + Năng lượng hao phí & Năng lượng khơng cần thiết 8.4 CÁC TẢI CHÍNH TRONG NHÀ MÁY: Máy Bơm Máy ép Máy nén Hệ thống chiếu sáng Hệ thống Lạnh, Máy thổi V.v.v 8.5 TÍNH TỐN TIẾT KIỆM CHO NHÀ MÁY SỬ DỤNG BIẾN TẦN Ta có bảng danh sách liệt kê motor gắn biến tần để điều chỉnh tốc độ động nhằm giảm thiểu điện tiêu thụ khơng có nhu cầu sử dụng: STT TÊN TB ĐIỆN CÔNG ÁP SUẤT V KW 0.7 380 30 KÝ HỆ SỐ HIỆU Cos μ MN SL TB B-PHỊNG MÁY NÉN Máy nén khí C-PHỊNG BƠM Tháp giải nhiệt TGN 0.75 380 0.75 Bơm nước lạnh BN 0.8 380 2.2 Bơm chữa cháy BCC 0.86 380 11 Bơm cấp nước BCN 0.8 380 2.2 Bơm nước thải BNT 0.75 380 0.75 Tổng công suất: Sinh viên: Trần Thiên Phúc 112.05 141 GVHD: Nguyễn Hùng Tiền điện phải trả động vận hành 100% tốc độ năm ( giả thiết động hoạt động năm 300 ngày, ngày 20 tiếng nên tổng thời gian hoạt động 6000h) là: (112,05 kW) * (6000h) * 1500 đ/kWh = 1.008.450.000đ So sánh với chi phí năm sử dụng biến tần điều chỉnh tốc độ 100% tốc độ 25% thời gian: 112,05 * 6000 * 25% * 1500 = 252.112.500đ 80% tốc độ 50% thời gian:112,05*80%*6000*50%*1500 = 403.380.000đ 60% tốc độ 25% thời gian:112,05*60%*6000*25%*1500 = 151.267.500đ Tổng tiền điện phải trả là: 806.760.000đ Tổng tiền điện tiết kiệm năm sử dụng biến tần so với không sử dụng là: 1.008.450.000đ - 806.760.000đ = 201.690.000đ Sinh viên: Trần Thiên Phúc 142 GVHD: Nguyễn Hùng KẾT LUẬN Trong trình học tập trường Đại Học Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh em thầy cô giáo viên trường quan tâm giúp đỡ nhiệt tình giảng dạy Nhờ trang bị cho em kiến thức chuyên môn kỹ thuật Tuy nhiên kiến thức cần phải trải nghiệm qua thực tế ứng dụng Đây hai trình song song bổ sung cho giúp em hiểu sâu sắc vấn đề chuyên môn học Sau tháng nghiên cứu thực đề tài tốt nghiệp, với hướng dẫn Thầy Nguyễn Hùng nỗ lực thân Đến em hồn thành đầy đủ cơng việc đề tài giao, qua thu kết mong muốn sau: Xác định phụ tải tính tốn : •Thiết kế chọn máy biến áp trạm biến áp cho phân xưởng •Phân tích phương án cung cấp điện chọn phương án cung cấp tối ưu cho mạng điện phân xưởng •Tính tốn ngắn mạch mạng hạ áp •Lựa chọn chi tiết thiết bị điện cho phân xưởng •Tính tốn tiết kế chiếu sáng chung cho phân xưởng •Thiết kế lắp đặt tụ bù cho máy biến áp nhằm giảm chi phí tổn thất điện phân xưởng Một lần em xin cảm ơn thầy Nguyễn Hùng, thầy cô Viện Kỹ Thuật hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Nếu có điều kiện, em tiếp tục nghiên cứu giải vấn đề hướng phát triển đề tài Sinh viên: Trần Thiên Phúc 143 GVHD: Nguyễn Hùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn đồ án môn học Thiết kế cung cấp điện – NXB ĐHQG [2] Bài giảng Hệ thống cuung cấp điện [3] Bài giảng An toàn điện [4] https://sites.google.com/site/thietbidienschneiderdongcat/home/catalogue-abb Sinh viên: Trần Thiên Phúc 144 ... phụ tải tính tốn cho Xí nghiệp (nhà máy) -Thiết kế trạm nguồn dự phịng -Thiết kế chọn dây dẫn khí cụ điện -Thiết kế chiếu sáng cho xí nghiệp -Thiết kế chống sét -Bảo vệ cho xí nghiệp -Phần chuyên... ÁN VÀ QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP 1.2.1- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Để đảm bảo sản xuất sinh hoạt nhà máy nhu cầu điện cần thiết, việc thiết kế cung cấp điện mạng hạ áp, dây dẫn, thiết bị bảo vệ... cần phải làm thiết kế hệ thống cung cấp điện nào, cung cấp điện cho đô thị, cho nông thôn… Chúng ta xác định phụ tải điện sở để giải đắn toàn vấn đề kinh tế – kỹ thuật Vì phụ tải điện số liệu