ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN "Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp" Giáo viên hướng dẫn: T.S PHẠM MẠNH HẢI Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Dũng- Đ7ĐCN2 Trường Đại Học Điện Lực Tháng 9 năm 2014 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 2 Mục lục 0.1 Dữ kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0.2 Thuyết minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.2 Tính toán phụ tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.4 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện . . . . . . . 7 0.2.5 Tính toán chế độ mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.6 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.7 Tính toán nối đất và chống sét . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.2.8 Dự toán công trình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0.3 Bản vẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 Tính toán phụ tải điện 11 1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 14 1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 19 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng . . . . . . . . . . . . 19 2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . 19 2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . 26 2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.3 Lưa chọn sơ đồ nói điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 Lựa chọn kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện 43 3.1 Chọn thiết bị bảo vệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.1.1 Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.1.2 Chọn máy cắt phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 3.1.3 Cầu chì cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.1.4 Thanh góp hạ áp của TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.1.5 Chọn Aptomat bảo vệ TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp của mạng điện . . . . . . . . . . . . . 46 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.2.2 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 47 3.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của mạng điện và kiểm tra . . . . . . . 49 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.3.2 Các thông số của sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.3.3 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 50 3.4 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.4.1 Khái quát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.4.2 Tiến hành bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.4.3 Đánh giá hiệu quả, tính toán kinh tế bù công suất phản kháng . 57 Đồ án Cung Cấp Điện 1 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 2 Lời nói đầu Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Nhu cầu điện ngày càng tăng. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trong việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu củaconngườitrongsinhhoạt và sản xuất, cung cấp điện năng cho các khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất cần thiết. Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ thể cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong số đó “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước. Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện. Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô trong trường đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành. Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 3 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ án Cung Cấp Điện 4 Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp 0.1 Dữ kiện Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp cho phéptrongmạngđiệnhạáp U cp =3,5%.Hệsố côngsuấtcần nânglênlà cos ϕ = 0, 9. Hệ số chiết khấu i = 12%. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k , MVA. Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k = 2,5s. Giá thành tổn thất điện năng c  = 1500 đ/kWh, suất thiệt hại do mất điện g th = 8000 đ/kWh. Đơn giá tụ bù là 110.10 3 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ P b = 0,0025 kW/kVAr.Giá điện trung bình g = 1250 đ/kWh. Điện áp phân phối lưới 22kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4500h. Chiều cao phân xưởng h = 4,7m. Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 150m. Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. 5 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí Đồ án Cung Cấp Điện 6 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 0.2 Thuyết minh 0.2.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 0.2.2 Tính toán phụ tải điện • Phụ tải chiếu sáng • Phụ tải động lực • Phụ tải thông thoáng và làm mát • Phụ tải tổng hợp 0.2.3 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng • Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng • Chọn công suất và số lượng máy biến áp • Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án) 0.2.4 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện • Tính toán ngắn mạch • Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường • Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng 0.2.5 Tính toán chế độ mạng điện • Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp • Xác định hao tổn công suẩt • Xác định hao tổn điện năng 0.2.6 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất • Xác định dung lượng bù cần thiết • Lựa chọn vị trí đặt tụ bù • Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng • Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng 0.2.7 Tính toán nối đất và chống sét • Tính toán nối đất • Tính chọn thiết bị chống sét Đồ án Cung Cấp Điện 7 [...]... =73,72 (kVAr) • Công suất tính toán toàn phân xưởng là: Sttpx = 2 Pttpx + Q2 = ttpx 115, 1952 + 73, 722 = 136,76(kVA) • Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là: cosϕpx = 3 Pttpx 115, 195 = = 0,11 Sttpx 136, 76 Tham khảo giáo trình Cung cấp điện - Trần Quang Khánh Đồ án Cung Cấp Điện 18 Chương 2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 2.1 2.1.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng Xác định... Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các Aptomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra +) Sơ đồ TĐL 8 Tra bảng 3.17 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 155 và bảng 31 sách bài tập cung cấp điện trang 461 Đồ án Cung Cấp Điện 33 ... của thiết bị - Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn • Chọn trạm phân phối: Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng +) Sơ đồ trạm phân phối: +) Chọn thanh góp của TPP: Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho. .. nằm trong nhà): Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ 5 Phụ lục B - bảng 7 Giáo trình cung cấp điện trang 291 Đồ án Cung Cấp Điện 26 SVTH: Nguyễn Văn Dũng... là số thiết bị hiệu quả của nhóm là số thiết bị sử dụng quy ước có công suất bằng nhau mà tổng công suất bằng với công suất tính toán nhq được xác định theo số thiết bị tương đối n∗ và công suất tương đối p∗ trong nhóm • Gọi Pnmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có :  ∗ n = n1 n p∗ = P1 P  Trong đó 1 - n1 : Số thiết bị có công suất lớn hơn 2 Pnmax 1 - P1 : Tổng công. .. 0,78 0,85 0,70 0,82 0,76 0,72 0,8 0,83 Công suất đặt P(kW) theo các phương án 12 18 1,2 2,2 2,8 8,5 8,5 4,5 5,5 8 3,2 7,5 3,2 7,5 3,2 20 10; 12 20 8,5 Bảng 1: Số liệu các thiết bị trong xưởng sản xuất Đồ án Cung Cấp Điện 9 SVTH: Nguyễn Văn Dũng Đ7ĐCN2 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 10 Chương 1 Tính toán phụ tải điện Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với... (đ) Khi đó Zdây = 0, 225.37, 44.106 + 27453, 5 = 8, 5.106 (đ) 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau: - Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng... sơ đồ phân nhánh dạng cáp: Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ loại III Kiểu sơ đồ phân nhánh... theo hệ số nhu cầu và công suất đặt • Phương pháp tính theo hệ số kM và công suất trung bình • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm • Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp 1.1... của phân xưởng cơ khí sửa chữa là: Pcs = 15.24.36 103 = 12,96 (kW) Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1 và tanϕ = 0 Qcs = 0 (kVAr) 1.2 1.2.1 Tính toán phụ tải động lực Phân chia nhóm thiết bị Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân