thiet ke dien truong

thiet ke cung cap dien trUong DHNT

- 1 - LỜI CẢM Ơ N Trong quá trình thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ TỐI ƯU MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG” cho em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến Thầy Mai Văn Công và Thầy Bùi Thúc Minh đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn đã giảng dạy, cung cấp cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Nha Trang. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Tiến Phức và các bác, các anh của phòng Quản trị thiết bị đã tạo điều thuận lợi nhất và giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt quá trình làm đồ án. Xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã dành thời gian, công sức của mình để giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Nha Trang, ngày 06 tháng 06 năm 2010 Sinh viên Đàm Quang Ngọc - 2 - MỤC LỤC Chương 1 MỞ ĐẦU 9 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG . 9 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 9 1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI . 10 1.3.1 Nhiệm vụ . 10 1.3.2 Phạm vi . 10 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 1.5 ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI . 10 Chương 2 . 11 THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 11 2.1 MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 11 2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG ĐHNT . 11 2.3 CÔNG SUẤT CÁC TRẠM BIẾN ÁP . 11 2.4 CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ĐIỆN 12 2.4.1 Xác định phụ tải điện . 12 2.4.2 Đồ thị phụ tải . 12 2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN . 16 2.4.1 An toàn điện 16 2.4.2 Chất lượng điện năng 16 2.4.3 Độ tin cậy cung cấp điện . 17 2.4.4 Tổn thất công suất . 17 2.4.4 Đánh giá chung . 23 2.5 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN . 23 2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện . 23 2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cos ϕ . 24 2.5.3 Các biện pháp khác 24 Chương 3 . 25 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN . 25 3.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN . 25 3.1.1 Đặt vấn đề . 25 3.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 25 3.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN . 29 3.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH . 29 3.3.1 Khái niệm chung . 29 3.3.2 Phương pháp tính dòng ngắn m ạc h . 31 3.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 31 3.4.1 Chọn loại dây và tiết diện dây dẫn . 31 3.4.2 Chọn phương án nối dây hợp lý về kinh tế và kỹ thuật 34 3.4.2 Chọn các thiết bị bảo vệ 38 3.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 41 3.5.1 Đặt vấn đề 41 3.5.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất c os ϕ tự nh iê n . 43 - 3 - 3.5.3 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao c os ϕ . 43 Chương 4 . 45 THIẾT KẾ MỚI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG . 45 4.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN . 45 4.1.1 Chọn phương pháp xác định phụ tải 45 4.1.2 Xác định phụ tải toàn trường . 46 4.1.3 Xác định tâm phụ tải điện 101 4.2 CHỌN DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP . 103 4.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . 103 4.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp . 103 4.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong máy biến áp 105 4.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN . 107 4.3.1 Chọn vị trí tủ . 107 4.3.2 Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp gồm 2 máy . 110 4.3.3 Phương án 2: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 116 4.3.4 Phương án 3: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 123 4.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 132 4.4.1 Chọn dây dẫn mạng cao áp 132 4.4.2 Chọn dây dẫn mạng hạ áp 132 4.4.3 Lựa chọn APTOMAT 136 4.5 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN . 140 4.5.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp . 140 4.5.2 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra lại aptomat đã chọn . 141 4.6 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 148 4.6.1 Đặt vấn đề . 148 4.6.2 Xác định dung lượng bù 148 Chương 5 . 151 THIẾT KẾ LẠI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 151 5.1 PHÂN PHỐI LẠI PHỤ TẢI VỚI CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÓ SẴN 151 5.1.1 Đặt vấn đề . 151 5.1.2 Xác định phụ tải cho các trạm biến áp . 151 5.2 TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ KIỂM TRA LẠI TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA CÁC TRẠM T120 VÀ T121 157 5.3 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ VỚI TBA T122 159 5.3.1 Chọn dây dẫn 159 5.3.2 Lựa chọn Aptomat . 160 5.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA APTOMAT ĐÃ CHỌN 160 5.4.1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của máy biến áp . 160 5.4.2 Tính toán ngắn mạch tại các tủ phân phối chính 162 5.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 163 5.5.1 Đặt vấn đề . 163 5.5.2 Xác định dung lượng bù 163 Chương 6 . 166 - 4 - KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ . 166 6.1 KẾT LUẬN . 166 6.2 ĐỀ NGHỊ . 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC - 5 - DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng tính toán tổng công suất của KTX theo các giờ 13 Bảng 2.2 Bảng tính toán tổng công suất max của KTX vào giờ cao điểm . 14 Bảng 2.3 Bảng tính toán tổng công suất của toàn trường theo các giờ 14 Bảng 2.4 Phụ tải tính toán trạm T120 18 Bảng 2.5 Phụ tải tính toán trạm T121 19 Bảng 2.6 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T120 22 Bảng 2.7 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T121 22 Bảng 3.1 Mật độ dòng điện kinh tế 32 Bảng 3.2 Khấu hao hàng năm về hao mòn và phục vụ. 35 Bảng 4.1 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G1 . 46 Bảng 4.2 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G2 . 47 Bảng 4.3 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G3 . 48 Bảng 4.4 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G4 . 49 Bảng 4.5 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G5 . 50 Bảng 4.6 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G6 . 51 Bảng 4.7 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G7 . 52 Bảng 4.8 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G8 . 53 Bảng 4.9 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K2 54 Bảng 4.10 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K3 55 Bảng 4.11 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K4 56 Bảng 4.12 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K5 57 Bảng 4.13 Bảng số liệu phụ tải hội trường A cũ 60 Bảng 4.14 Bảng số liệu phụ tải hội trường A mới 61 Bảng 4.15 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kỹ thuật tàu thủy . 62 Bảng 4.16 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kinh tế . 64 Bảng 4.17 Bảng số liệu phụ tải khu ban giám hiệu 65 Bảng 4.18 Bảng số liệu phụ tải khu nhà B3 . 66 Bảng 4.19 Bảng số liệu phụ tải khu nhà nuôi trồng . 71 Bảng 4.20 Bảng số liệu phụ tải khu thực hành máy lạnh khoa chế biến . 73 Bảng 4.21 Bảng số liệu phụ tải khu nhà quản trị thiết bị . 76 Bảng 4.22 Bảng số liệu phụ tải khu nhà truyền thống 77 Bảng 4.23 Bảng số liệu phụ tải thư viện (TV) 78 Bảng 4.24 Bảng số liệu phụ tải trung tâm tin học và ngoại ngữ (THNN) . 79 Bảng 4.25 Bảng số liệu phụ tải khu bảo tàng ngư cụ . 80 Bảng 4.26 Bảng số liệu phụ tải khu nhà bộ môn ô tô . 81 Bảng 4.27 Bảng số liệu phụ tải viện nghiên cứu công nghệ sinh học . 82 Bảng 4.28 Bảng số liệu phụ tải nhà thi đấu . 89 Bảng 4.29 Bảng số liệu phụ tải căn tin 90 Bảng 4.30 Bảng số liệu phụ tải quán cà phê Ph ượ ng . 91 Bảng 4.31 Bảng số liệu phụ tải KTX K1 92 Bảng 4.32 Bảng số liệu phụ tải xưởng cơ khí . 93 Bảng 4.33 Bảng phụ tải từ tủ phân phối gia công 94 - 6 - Bảng 4.34 Bảng phụ tải từ tủ phân phối hàn 95 Bảng 4.35 Bảng phụ tải từ tủ phân phối rèn và dập nguội . 96 Bảng 4.36 Bảng phụ tải từ tủ phân phối đèn chiếu sáng 97 Bảng 4.37: Bảng phụ tải tính toán của các khu nhà . 99 Bảng 4.38 Bảng số liệu tính toán tâm phụ tải trường Đại học Nha Trang . 102 Bảng 4.39 Thông số kỹ thuật của máy biến áp do ABB chế tạo 104 Bảng 4.40 Bảng số liệu công suất của các tủ . 108 Bảng 4.41 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 . 113 Bảng 4.42 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây . 114 Bảng 4.43 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 1 . 116 Bảng 4.44 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 2 . 117 Bảng 4.45 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 120 Bảng 4.46 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 121 Bảng 4.47 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 . 121 Bảng 4.48 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2 122 Bảng 4.49 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ phía b ắ c . 124 Bảng 4.50 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ bên phía nam . 125 Bảng 4.51 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 128 Bảng 4.52 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 129 Bảng 4.53 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 . 130 Bảng 4.54 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2 131 Bảng 4.55 Tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án 132 Bảng 4.56 Thông số dây cao áp . 132 Bảng 4.57 Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép của máy biến áp 1 133 Bảng 4.58 : Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép máy biến áp 2 134 Bảng 4.59 Bảng thông số dây dẫn từ các tủ phân phối chính đến các khu nhà . 135 Bảng 4.60 Bảng chọn các aptomat nhánh 137 Bảng 4.61 Bảng chọn các aptomat nhánh 137 Bảng 4.62 Bảng chọn các aptomat cho các khu nhà 138 Bảng 4.63 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 1 . 143 Bảng 4.64 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 2 . 145 Bảng 5.1 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T122 . 153 Bảng 5.2 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 . 155 Bảng 5.3 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 . 157 Bảng 5.4: Tính toán tổn thất trên các đường dâycủa trạm T120 158 Bảng 5.5: Tính toán tổn thất trên các đường dây của trạm T121 . 158 Bảng 5.6 Chọn lại tiết diện dây cho các nhánh chính 159 Bảng 5.7 Bảng chọn tiết diện dây dẫn 159 Bảng 5.8 Bảng chọn Aptomat cho các tủ điện 160 Bảng 5.9: Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm 162 Bảng 5.10: Bảng phụ tải tính toán của trạmT120 164 - 7 - GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT ĐHNT : Đại học Nha Trang MBA : Máy biến áp TBA : Trạm biến áp KTX : Ký túc xá TPPC1 ÷ TPPC17 : Các tủ phân phối chính TĐ_1.1 : Tủ điện giảng đường G1 TĐ_1.2 : Tủ điện giảng đường G2 TĐ_1.3 : Tủ điện khu nuôi trồng TĐ_2.1 : Tủ điện giảng đường G3 TĐ_2.2 : Tủ điện KTX K6 TĐ_3.1 : Tủ điện khu B3 TĐ_3.2 : Tủ điện bảo tàng ngư cụ TĐ_4.1 : Tủ điện viện công nghệ sinh học và môi trường TĐ_4.2 : Tủ điện hội trường A cũ TĐ_5.1 : Tủ điện khu thực hành máy lạnh khoa chế biến TĐ_5.2 : Tủ điện hội trường A mới TĐ_6.1 : Tủ điện giảng đường G4 TĐ_6.2 : Tủ điện giảng đường G5 TĐ_6.3 : Tủ điện giảng đường G6 TĐ_7.1 : Tủ điện giảng đường G7 TĐ_7.2 : Tủ điện KTX K7 TĐ_7.3 : Tủ điện cà phê Phượng TĐ_7.4 : Trung tâm tin học và ngoại ngữ TĐ_8.1 : Tủ điện thư viện TĐ_9.1 : Tủ điện khoa kỹ thuật tàu thủy - 8 - TĐ_9.2 : Tủ điện khu nhà bộ môn ô tô TĐ_10.1 : Tủ điện xưởng cơ khí TĐ_11.1 : Tủ điện KTX K2 TĐ_11.2 : Tủ điện KTX K8 TĐ_11.3 : Tủ điện Căn tin TĐ_12.1 : Tủ điện KTX K3 TĐ_12.2 : Tủ điện KTX K4 TĐ_12.3 : Tủ điện KTX K5 TĐ_13.1 : Tủ điện khu nhà quản trị thiết bị TĐ_13.2 : Tủ điện nhà truyền thống TĐ_14 : Tủ điện nhà thi đấu TĐ_15 : Tủ điện ban giám hiệu TĐ_16 : Tủ điện giảng đường G8 TĐ_17 : Tủ điện KTX K1 - 9 - 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Chương 1 MỞ ĐẦU Ngày nay điện năng là một thứ không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của cuộc sống từ công nghiệp đến sinh hoạt, bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ chuyển thành dạng năng lượng khác, dễ truyền tải…Chính vì vậy, điện được sử dụng rất rộng rãi. Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra điện năng thì làm thế nào để cung cấp cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy. Do đó, cung cấp điện trong công nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ góp phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện năng trong sản xuất công nghiệp, dịch vụ ngày càng tăng không ngừng. Khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, phải thỏa mãn nhu cầu điện năng trước mắt mà còn dự kiến phát triển trong tương lại. Điều này đòi hỏi phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy, để đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt. Chính vì vậy, việc cung cấp điện hợp lý và tối ưu là một điều rất cần được nghiên cứu, học, thực hành một cách cẩn thận đối với cán bộ và sinh viên ngành Điện. Trường ĐHNT bao gồm nhiều khu giảng đường, ký túc xá, thư viện và nhiều khu thí nghiệm, hành chính khác nên nhu cầu sử dụng điện là rất lớn Chính vì vậy việc tính toán, thiết kế tối ưu mạng điện trường ĐHNT là một vấn đề đang được nhà trường quan tâm. 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Qua kết quả đo các thông số như điện áp, dòng điện, cos ϕ , công suất bằng đồng hồ HIOKI 3286-20 thì nhìn chung hệ số công suất còn khá là thấp gây ra tình trạng tổn thất điện năng. Vì vậy cần thiết kế để bù công suất phản kháng nâng cao hệ số này. Hiện nay, trường ĐHNT đang sử dụng 2 trạm biến áp T120 và T121với dung lượng lần lượt là 400KVA, 630KVA. Mặt khác, cơ sở vật chất nhà trường ngày càng được mở rộng. Cụ thể là việc xây thêm các khu ký túc xá, nhà đa năng và các phòng thí nghiệm khiến cho nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao với phụ tải lớn. Hai trạm biến áp làm việc độc lập với nhau nên khi xảy ra sự cố một trạm nào đó thì tải của các khu trạm đó sẽ mất điện dẫn đến không đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục trong cung cấp điện. Từ những tình hình thực tế trên nên việc thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện cho trường là rất cần thiết. 1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1 Nhiệm v ụ Thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện trường Đại học Nha Trang 1.3.2 Phạm vi Đề tài thực hiện trong phạm vi trường Đại học Nha Trang 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C Ứ U - Tìm tài liệu và các bản vẽ thiết kế điện trường Đại học Nha Trang. - Khảo sát thực trạng lưới điện của trường, lấy số liệu đo dòng điện, điện áp, cos ϕ , vẽ lại mặt bằng hệ thống cấp điện. - Tính toán, thiết kế mạng cung cấp điện cho trường Đại học Nha Trang - Đánh giá kết quả đạt được. 1.5 ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế mạng cung cấp điện trường ĐHNT với mục đích nâng cao độ an toàn, sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện. Đề tài được nghiên cứu và ứng dụng ngay tại trường Đại học Nha Trang.