Đồ án Môn học Cung cấp điện

NGUYỄN VĂN HẢI TRƯỜNG ĐHCNHN LỚP: ĐIỆN 7 KHOA ĐIỆN MSV:1131040725 GVHD:PHẠM TRUNG HIẾU ĐỒ ÁN MÔN HỌC:CUNG CẤP ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU ********** - Trong thời đại hiện ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật cộng với nên công nghiệp của nước ta đang trên đà phát triển cao. Để theo kịp với nên công nghiệp hiện đại của thế giới thì chúng ta phải học hỏi ,nghiên cứu và tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến trên thế giới.Muốn đạt được những thành tựu đó chúng ta phải trang bị cho mình một vốn kiến thức lớn bằng cách cố gắn học và tìm hiểu thêm một số kiến thức mới.Cung cấp điện là một môn học quan trọng,nó cung cấp cho chúng ta những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện. - Cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng, tòa nhà… là hết sức quan trọng. Nó đảm bảo cho quá trình vận hành của nhà máy, phân xưởng, xí nghiệp, tòa nhà… được an toàn, liên tục và đảm bảo tính kỹ thuật cao. - Qua việc học môn cung cấp điện và làm bài tập lớn cung cấp điện theo nhóm đã giúp chúng em có cơ hội tổng hợp lại các kiến thức đã học và học hỏi thêm một số kiến thức mới. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế sẽ có nhiều thiếu sót.Vì vậy chúng em rất mong giáo viên hướng dẫn và giáo viên phản biện đóng góp ý kiến và giúp đỡ để hoàn thiện hơn em thành thật cảm ơn I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy 2.Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 3.Lựa chọn thiết bị điện(máy biến áp,tiết diện dây dẫn,thiết bị phân phối,thiết bị bảo vệ,đo lường…..) 4.Xác định các tham số chế độ của mạng điện:∆U, ∆P, ∆A. 5.Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên đệm(với đất cát pha) 6.Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số lên giá trị cosⱷ2 7.Tính toán chiếu sáng cho một phân xưởng 8.Dự toán công trình điện II.BẢN VẼ 1.Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy 2.Sơ đồ chiếu sang phân xưởng 3.Sơ đồ 2 phương án,bảng chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật 4.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy NGUYỄN VĂN HẢI bao gồm 12 phân xưởng, với các số liệu cụ thể sau; Bang 1.1 số liệu thiết kế cung cấp điện cho các phân xưởng TỌA ĐỘ MÁY SỐ TT PX X Y T.SỐ 1 2 3 4 P,KW 70,15 85,44 62,59 62,17 1 N 29 157 Ksd 0,6 0,6 0,6 0,6 cosj 0,74 0,77 0,67 0,78 P,KW 56,21 65,18 62,17 2 G 6 69 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,8 0,82 0,78 P,KW 63,05 66,74 57,06 3 U 63 73 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,82 0,79 0,78 P,KW 66,74 143,2 4 Y 112 48 Ksd 0,6 0,6 cosj 0,79 0,78 P,KW 62,59 56,21 5 Ê 180 84 Ksd 0,6 0,6 cosj 0,67 0,8 P,KW 85,44 62,59 62,17 6 O 138 134 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,77 0,67 0,78 P,KW 57,06 57,79 66,74 7 V 48 106 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,78 0,77 0,79 P,KW 62,59 62,17 68,6 8 Ă 110 75 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,67 0,78 0,69 P,KW 62,59 62,17 9 Ơ 210 117 Ksd 0,6 0,6 cosj 0,67 0,78 P,KW 65,18 62,17 82,33 46,78 10 H 8 108 Ksd 0,6 0,6 0,6 0,6 cosj 0,82 0,78 0,75 0,68 P,KW 143,2 62,59 62,17 11 A 200 24 Ksd 0,6 0,6 0,6 cosj 0,78 0,67 0,78 P,KW 62,17 82,33 46,78 59,43 12 I 84 68 Ksd 0,6 0,6 0,6 0,6 cosj 0,78 0,75 0,68 0,65 CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ ... tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng ... Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống ... Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ … Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất … Cùng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại. Trong thực tế tuỳ theo đặc điểm và quy mô của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp thích hợp Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống (máy biến áp, đường dây…), tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải gây ra. Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm: + Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp dưới 1000V trở lên. + Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp. + Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối. + Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ. 2.1 phụ tải tính toán của phân xưởng N 2.1.1 phụ tải động lực; ► Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng xác định theo biểu thức ksd∑= ==0,6 ► Xác định hệ số trung bình của phân xưởng; cosj∑= ==0,74 Ta có ; ksd = ksd∑=0,6, cosj∑ = 0,74 Þ tgj∑ = 0,9 n = 4 ; n1 = 4Þ n* = = =1 ; P* = = 1 Tra bảng PL1.5 (TL1) nhq* = f(n*,P*) tìm được nhq* = 0,95 Số thiết bị sử dụng hiệu quả nhq = nhq*.n = 0,95. 4 = 3,8 Þ nhq =4 ► xác định hệ số nhu cầu theo biểu thức; Knc= =0,6+=0,8 ► công suất tính toán của phân xưởng; Pn=knc.∑pi =0,8.280,35=224,28 kw 2.1.2 phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sang của phân xưởng được xác định theo công suất tiêu thụ p0 Pcs=p0.a.b =12.14.22. =3,7 kw 2.1.3 xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng N ► Tổng công suất tác dụng của phân xưởng p∑N=PN + PCS =224,28+3,7=228 KW ► Hệ số công suất của toàn phân xưởng cosjN==0,744 Þ tgjN=0,89 ► Công suất biểu kiến S= ==306,4 KVA ► Xác định công suất phản kháng QN=PN. tgjN=228.0.89=203 KVAR Vậy ; S=228+J203 KVA Tương tự như trên ta tính được phụ tải tính toán của các phân xưởng. Bảng 1.2. kết quả tính toán phụ tải của các phân xưởng. n ksd∑ M KNC ∑Pi Pđl,kw cosj Q,KVAr pcs p∑,kw S,kva N 0,6 4 0,8 280,35 224,28 0,89 203 3,7 228 306 G 0,6 3 0,83 183,5 152,3 0,81 113,6 4,7 157 194 U 0,6 3 0,83 186,85 155 0,79 123,3 4 159 201 Y 0,6 2 0,96 210 201,6 0,78 165,5 4,7 206,3 264 Ê 0,6 2 0,88 119 104,7 0,73 104,3 2,88 111,5 153 O 0,6 3 0,83 210 174,3 0,74 163,2 5,3 179,6 243 V 0,6 3 0,83 181,5 150,6 0,78 123,7 3,7 154,3 198 Ă 0,6 4 0,8 193 154,4 0,71 156 2,88 157,2 221 Ơ 0,6 2 0,88 124,7 109,7 0,72 122,8 2,88 127,5 177 H 0,6 4 0,8 256 204,8 0,76 178,5 4 208,8 275 A 0,6 3 0,99 268 265,3 0,75 228,4 2,88 259 345 I 0,6 4 0,8 250,7 200,56 0,72 196 2,88 203,44 282 ∑ 2859 Bảng 1.3 Vị trí đặt các phân xưởng; N G U Y Ê O V Ă Ơ H A I X 29 6 63 112 180 138 48 110 210 8 200 84 Y 157 69 73 48 84 134 106 75 117 108 24 68 ► Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải phân xưởng N r = ;chọn m = 5 ta có r ==4,4 tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau : bảng 1.4 bán kính tỉ lệ của biếu đồ phụ tải N G U Y Ê O V Ă Ơ H A I r 4,4 3,5 3,57 4,1 3,1 3,9 3,55 3,75 3,35 4,18 4,68 4,23 ► Vòng tròn phụ tải Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải được xác định theo công thức : trong đó : :góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong phân xưởng Pcs:phụ tải chiếu sáng của phân xưởng thứ i Ptti:phụ tải tác dụng tính toán của phân xưởng thứ i ==5,8(độ) 2.2 phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp ► Hệ số sử dụng của toàn xí nghiệp xác định tương tự theo biểu thức Ksd∑XN===0,6 ► Hệ số nhu cầu của xí nghiệp KncXN=1+=0,71 ► Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp cosjXN===0,78 ► Tổng công suất tính toán của toàn xí nghiệp SXN= KncXN∑ Si=0,71.2859=2023 KVA PXN= SXN. cosjXN=2023.0,78=1578 KW QXN= SXN.xn=2023.0,62=1254 KVAr SXN=1578+j1254 KVA 250 220 Ơ 200 A 180 Ê 160 140 O 120 Â 100 Y TBA Ă 80 60 U 40 V N 20 H G 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hinh 1.1 Biểu dồ phụ tải của toàn xí nghiệp CHƯƠNG 3.XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Xác định tâm phụ tải của nhà máy Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu, nghĩa là ® min trong đó: Pi và li - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải. Tâm phụ tải điện được xác định theo công thức sau: x0 = ; y0 = ; z0 = trong đó: x0, y0, z0 - toạ độ của tâm phụ tải điện; xi, yi, zi - toạ độ phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn; Si - công suất của phụ tải thứ i. Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện. Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ toạ độ XOY. Vậy tâm phụ tải của nhà máy M(x0,y0) được xác định theo công thức: x0 = ; y0 = trong đó: x0, y0 - toạ độ tâm phụ tải điện của nhà máy; xi, yi - toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i. Thay số vào ta được ; XBA=+ +=97,6 M Tưng tự ta tính được YBA=87,3 M Vậy tọa độ của trạm biến áp là 0(97,6 ;87,3) 3.2 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp Chiều dài đường dây được xác định theo biểu thức L===360,6 M Tiết diện dây dẩn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.căn cứ vào số liệu ban đầu ứng với day nhôm theo bảng ta tìm đươc jkt=1,3 A/mm2. Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định I===10,5 A Tiết diện day dẫn cần thiết F===8 mm2 Đối với đường dây cao áp tiết diện không nhỏ hơn 35mm2 do đó ta chọn dây dẫn AC-35 nối từ nguồn vào trạm biến áp. sơ đồ nối dây từ trạm biến áp tới các phân xưởng sơ bộ vạch các tuyến dây Để đảm bảo độ an toàn và thẩm mĩ trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xây dựng bằng đường cáp.có thể sử dụng 3 phương án nối dây như sau; Phương án 1: từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng theo đường thẳng,các tủ phân phối sẽ được đặt ngay tại các đầu xưởng để cung cápđiện cho các thiết bị trong xưởng. phương pháp này có tổng chiều dài hình học nhỏ nhất, nhưng không thuận tiện cho việc thi công ,vận hành và phát triển mạng điện ,nên không có tính khả thi ,vì vạy ta loại bỏ ngay phương án này. 250 220 Ơ A 200 Ê 180 160 140 O 120 Â Y 100 TBA Ă 80 U 60 V 40 N 20 G H 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 1.2 sơ đồ nối điện phương án 1 Phương án 2: cũng kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp đến các phân xưởng, nhương theo đường bẻ góc , các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các đường và nhà xưởng ,như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng ,vận hành và phát triến mạng điện,tuy nhiên chiều dài của các tuyến dây sẽ tăng hơ so với phương án 1 250 220 Ơ A 200 Ê 180 160 140 O 120 Â Y 100 TBA Ă 80 U 60 V 40 N 20 G H 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 1.3 sơ đồ nối điện phương án 2 Phương án 3:từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính , các phân xưởng ở gần đương trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các tủ phân phối trung gian. Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định , nên trong phương án này ta chỉ càn đật 2 tủ phân phối tại điểm 1 và điểm 2 . tủ phân phối 1 cung cấp cho 4 phân xưởng ; N,V,H,G . còn tủ 2 cấp điện cho 3 phân xưởng A ,E,Ơ .các phân xưởng còn lại lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp nhưng vẫn đi dây bẻ góc theo đường trục. Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn ,nhương tiết diện dây dẫn của các đường trục sẽ lớn hơn .như vậy chúng ta chỉ tính toán so sánh 2 phương án 2 và 3. 250 220 Ơ A 200 Ê 180 160 2 140 O 120 Â Y 100 TBA Ă 80 U 60 1 V 40 N 20 G H 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 1.4 sơ đồ nối điện phương án 3 sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây dẫn theo huwownh pháp đơn giản nhất theo dòng điện đốt nóng cho phép, nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưu thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo hao tổn điện áp cho phép, vì đối vối mạnh điện hà áp,chất lượng điện phải được đặt lên hành đầu. ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép, lấy giá trị tổn hao điện áp cho phép là cp = 5% (đối với cấp điện áp 380v, cp = 19%) . dự định sẽ đật cáp trong các rãnh, xây dựng cáp ngầm dưới đất, do vậy có thể sơ bộ chọn giá trị điện trở kháng x0=0,07 Ω/km. ► phương án 2: Sơ đồ nối dây của mạng điện .chiều dài đường dây tù trạm biến áp đến các phân xưởng theo đương bẻ góc được xác định theo biểu thức L0-N= ==97.7 m Thành phần điện kháng được xác định theo biểu thức ΔUx===3,65 V Thành phần tác dụng của hao tổnđiện áp ΔURN=cp- ΔUxN=19-3,605=15,35 V Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức F===119 mm2 Tính toán tương tự ta có bảng sau Bảng 1.5 kết quả tính tiết diện dây dẫn theo phương án 2 n Q KVAr P∑ KW L0i m ΔuX V ΔuR V F mm2 Fch Mm2 R0 Ω/km X0 Ω/km Δu V 0N 203 228 97,7 3,65 15,35 119 120 0,28 0,06 19,5 0G 113,6 157 93 1,95 17 70 70 0,48 0,06 20,1 0U 123,3 159 37,4 0,84 18,16 26,9 35 0,95 0,06 15,5 0Y 165,5 206,3 42 1,35 40,65 17,5 25 1,33 0,07 31,6 0Ê 104,3 111,5 82,4 1,58 80,98 9,3 10 3,33 0,07 82 0O 163,2 179,6 61,7 1,85 59,85 15,2 25 1,33 0,07 40,6 0V 123,7 154,3 53 1,2 51,8 12,7 25 1,33 0,07 29,8 0Ă 156 157,2 17,4 0,5 16,9 13,3 25 1,33 0,07 10 0Ơ 122,8 127,5 116 2,6 113,4 10,7 25 1,33 0,07 54,3 0H 178,5 208,8 92 3 89 17,7 25 1,33 0,07 70,2 0A 228,4 259 120 5 115 22,2 25 1,33 0,07 113,8 0I 196 203,44 24,7 0,89 23,99 17,2 25 1,33 0,07 18,4 Tính toán kinh tế cho phương án 2: Phương án 2 được tính theo chi phí quy đổi Z= PV + C = PV +ΔA.CΔ Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn là 4 năm. Hệ số khấu hao đường cáp la 6%, tức kkh là 0,06 khi đó p=1/8+0,06=0,185; giá thành tổn thất cΔ=1000 đồng/kwh. Tổn thất điện năng trên đoạn dây được xác định theo biểu thức ΔA=ΔP.τ = .r0.l. τ Thời gian hao tổn cực đại τ được xác định theo biểu thức sau τ = =(.8760=1225 h tính chọn cho đoạn 0-N ΔA0-N= =21627,4 KWh C0-N= ΔA0-N.CΔ =21627,4.1000=21,6. đ Vốn đầu tư của đường cáp, suất vốn đầu tư v0 tra bảng ta có V0=131,76 => V0-n= V0.l=131,76 .97,7.=12.8. đ Chi phí quy đổi Z0-N=( =23,9. đ Tính toán tương tự ta có bảng sau Bảng 1.6 kết quả tính toán phương án n Q KVAr P∑ KW L0i m F V0 đ ΔA KWh V đ PV đ C đ Z đ 0N 203 228 97,7 120 131,76 21627 12,8 2,36 21,6 23,9 0G 113,6 157 93 70 93,16 14221 8,6 1,59 14,2 15,79 0U 123,3 159 37,4 35 81,34 12202 3 0,56 12,2 12,76 0Y 165,5 206,3 42 25 70,24 4778,1 2,9 0,5 4,77 5,27 0Ê 104,3 111,5 82,4 10 53,44 54262 4,4 0,81 54,2 55,01 0O 163,2 179,6 61,7 25 70,24 40996 4,3 0,79 40,9 41,69 0V 123,7 154,3 53 25 70,24 23398 3,7 0,68 23,3 23,98 0Ă 156 157,2 17,4 25 70,24 9629,1 1,2 0,22 9,6 9,82 0Ơ 122,8 127,5 116 25 70,24 41013 8,1 1,49 41 45,49 0H 178,5 208,8 92 25 70,24 6534,8 6,4 1,18 6,5 7,68 0A 228,4 259 120 25 70,24 161454 8,4 1,55 161,4 162,9 0I 196 203,44 24,7 25 70,24 22240 1,7 0,31 22,2 22,51 ► Hao tổn công suất trên đương dây Hao tổn công suất tác dụng trên đoạn dây 0-N đươc xác định theo biểu thức Δp0-N= .r0.l = =17,6 KW Hao tổn công suất phản kháng trên đoạn dây 0-N đươc xác định theo biểu thức ΔQ0-N= .X0.l= =3.1 KVAr Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác,ta có bảng sau Bảng 1.7 hao tổn công suất trên đường dây n Δp ΔQ ΔS 0N 17,6 3,1 1,76+j3,1 0G 11,6 1,45 11,6+j1,45 0U 9,9 0,62 9,9+j0,62 0Y 3,9 0,2 3,9+j0,2 0Ê 44,2 0,93 44,2+j0,93 0O 33,4 1,76 33,4+j1,76 0V 19 1 19+j1 0Ă 7,8 0,4 7,8+j0,4 0Ơ 33,4 1,7 33,4+j1,7 0H 5,3 0,28 5,3+j0,28 0A 131,7 6,9 131,7+j6,9 0I 18,1 0,95 18,1+j0,95 335,9 19,29 Chọn các phương án cung cấp điện cho nhà máy Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Có 3 phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu Đưa đưòng dây trung áp từ trạm biến áp khu vực vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưỏng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, sơ đồ nối dây đơn giản, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng. Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao. Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không xét đến phương án này. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) Nguồn từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống một cấp điện áp để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Phưong án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) Nguồn từ hệ thống cung cấp điện cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT. Nhờ vậy việc quản lý, Nguồn từ hệ thống cung cấp điện cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT. vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng. Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao, nhỏ hơn 22 kV, công suất các phân xưởng tương đối lớn. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng Các TBA được lựa chọn theo các nguyên tắc sau: Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế. Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 MBA, hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA. Dung lượng của MBA trong nhà máy nên đồng nhất (ít chủng loại) để giảm số lượng và dung lượng MBA dự phòng trong kho. Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện: n. khc. SđmB ≥ Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA ( trong trạm có nhiều hơn một MBA): (n-1). khc. kqt . SđmB ≥ Sttsc trong đó: n - số máy biến áp có trong TBA. ; khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ, khc = 1 ; kqt - hệ số quá tải sự cố kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện phụ tải MBA trước sự cố không vượt quá 0,93 Sđm , MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h ; Sttsc - công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc = 0,7Stt. ► Chọn công suất và xố lượng máy biến áp Từ kết quả tính toán hao tổn công suất Δs=Δp +ΔQ trong bảng 1.7 ta có tổng công suất tính toán có kể đến hao tổn công suất trên đường dây. S∑=SXN+ΔS=1578+335,9+j( 1254+19,29)=1913,9+j1273,2 kva Hay S∑= 2298,7 KVA công suất trung bình Stb===656 KVA Hệ số điền kín đồ thị phụ tải : Kdk===0,28<0,75 Như vậy MBA có thể làm việc quá tải 40% trong một thời gian xác định. Bảng 1.8 MBA và các tham số của MBA n Công suất định mức,kva Hao tổn công suất,kw Điện áp nm Δp0 Δpk uk 3 800 1,4 10,5 5 Tổn thất công suất trong máy biến áp ΔABA=(3.ΔP02.8760+.1225) =(3.1,4.8760+)=353.10^6 kwh Chi phí tổn thất C1=353.10^6.10^3=353.10^9 đ Chương 4 chọn và kiểm tra thiết bị điện 4.1 tính toán ngắn mạch Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 và điểm N2(tại phân xưởng đại diện là phân xưởng xa nhất Ơ );để đơn giản ta có thể bỏ qua điện trở của thiết bị phụ. 22KV 0,4KV HT BA N1 ĐD N2 Hình 1.5 sơ đồ tính toán ngắn mạch Thiết lập sơ đồ thay thế tính toán E” XHT ZBA N1 ZC N2 HT Z∑K N Xác định điện trở của các phần tử, tính trong hệ đơn vị có tên chọn Uch=0,4 Theo số liệu của đề bài,công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện là Sk=800MVA, điện trở của hệ thống là : XHT===0,2.10^-3 Các điện trở RBAvà XBA RBA=7,775.10^-3Ω XBA=15,995.10^-3 Ω RC=r0.l=1,33.0,116=154,2.10^-3 XC=x0.l=0.07.0,116=8,1.10^-3 ► Tính toán ngắn mạch tại điểm N1; ZK1=XHT+ZBA==154,5.10^-3 Ω Dòng điện ngắn mạch 3 pha ===2,98 KA Dòng điện xung kích Ixk1=kxk.=1,2.=5 KA Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích Ixk1=kxk1. Ixk1=1,09.2,98=3,248 KA Tra bảng ta có kxk và qxk=1,09 ► tính toán ngắn mạch tại điểm N2 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch tại điểm N2 là để kiểm tra ổn định và ổn định nhiệt của các thiết bị và kiểm tra độ nhạy của các thiết bị bảo vệ đường dây. Tổng trở ngắn mạch đến điểm N2 ZK2= =163,7.10^-3 Ω Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N2. ===2,82 KA Dòng xung kích : ixk2=kxk. = 1,2.2,82=3,38 Ka Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích ixk2=1,09.2,82=3KA 4.2 chọn thiết bị phân phối phía cao áp Để chọn và kiểm tra thiết bị điện ta giả sử thời gian cắt của bảo vệ là tk=2,15s 4.2.1 cầu chảy cao áp Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp Ilv==12 A 4.2.2 chọn cầu dao cách li Căn cứ vào dòng điện làm việc ta chọn dao cách li PLH22/630 4.2.3 CHống sét Chọn chống sét van loại PBC -221 do nga sản xuất 4.2.4 chọn thanh cái hạ áp của trạm biến áp Dòng điện chạy qua thanh cái xác định I===3317 A Dự định chọn thanh cái bằng đồng có jkt=1,8A/mm2 Tiết diện cần thiết của thanh cái F===1842 mm2 Ta chọn 6 thanh cái có kích thước 50.6=300 mm2 với C1=171 4.2.5 Chọn áptomat Apstomat tổng có dòng phụ tải chạy qua là I=3317 A Chương 5 tính toán nối đất phân xưởng Ơ 5.1 Cách thực hiện nối đất Có hai loại nối đất, đó là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. Nối đất tự nhiên là sử dụng ngay các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà cửa, các công trình có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất... làm trang bị nối đất. Đối với nhà máy ta có điện trở nối đất tự nhiên Rđ.tn = 8 W. Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật ... chôn sâu dưới đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 - 0,7 m. Các ống thép hay thanh thép đó được nối với nhau bằng cách hàn với thanh thép nằm ngang ở độ sâu 0,5 - 0,7 m. Đối với lưới có điện áp trên 1000 V, điện trở nối đất không được vượt quá 10 W. Đối với mạng điện có điện áp dưới 1000 V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm không được vượt quá 4 W. Do trong nhà máy nối đất an toàn và nối đất làm việc dùng chung một trang bị nối đất nên ta chọn điện trở nối đất chung Rđ = 4 W. Có Rđ.tn = 8 W, vậy ta sẽ thiết kế trang bị nối đất sao cho điện trở nối đất nhân tạo Rđ.nt = 8 W. 5.1 tính toán nối đất cho phân xưởng Ơ Như đã biết, điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn 100 kva là Rđ =4W.để tiết kiệm ta sử dụng hệ thống móng của nhà xưởng và hệ thống thoát nước làm hệ thống tiếp địa tự nhiên, với điện trở nối đất là Rtn=27,6W.điện trở suất của đất là P0=0,124.10^4W cm trong điều kiện độ ẩm trung bình (hệ số điều chingr của cọc tiếp địa là Kcoc=1,5 và đói với thanh nối là knga=2) Ta có điện trở tiếp địa nhân tạo Rnt===4,68 Ω Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l=2,5m,đường kính 5,6 cm đóng sâu cách mặt đất h=0,5m .điện trở tiếp xúc của cọc này có giá trị Rcọc=. (ln+ln)=.()=55.8 Ω Chiều sâu trung bình của cọc htb= h + =50 + =170 cm Sơ bộ chọn số lượng cọc n = ==11,92 chọn n=12 cọc số cọc này đóng xung quanh phân xưởng theo chu vi L=2(12+20)=64 m Khoảng cách trung bình giữa các cọc là la =L/n=64/12=5.3 m ứng với tỉ lệ la/l=5,3/2,5 =2,12 và số lượng cọc là 12, ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa là ηcoc =0,52,hệ số lợi dụng của thanh nối là ηnga=0,32. Chọn thanh nối tieps địa bằng thép có kích thước bxc 50.6 cm. điện trở tiếp xúc của thanh nối ngang Rng===7,2 Ω Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng của ηnga là R”nga===22,5 Ω Điện trở cần thiết của hệ thống tiếp địa nhân taojcos tinhns đến điện trở của thanh nối R”nt===5,59Ω Số lượng cọc chính xác là nct===7,7 chọn 8 cọc Chương 5 tính toán bù hệ số công suất 4.1 xác định dung lượng tủ bù Giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng hệ số công suất hiện tại của phân xưởng V lên giá trị =0,9 ứng với tg=0,48được xác định theo biểu thức; Qb=p(tg-tg)=154,3(0,8-0,48)=49,37 kvar Ta chọn tủ điện 3 pha loại KC2 - 0,38- 50 - 3Y3 hoạc loại tương đương có coonh suất định mức là Qbv=50 kvar 5.2 đánh giá hiệu quả bù Công suất biểu kiến cỉa công suất sau khi bù là Sv=Pv+j(Qv-Qbv)=154,3+j(123,7-50)=154,3+j73,7 Tổn thất điện năng sau khi bù ΔAsb==12398 kwh Lượng điện năng tiết kiệm được bù do coonh suất phản kháng δA=ΔA- ΔAsb=23398-12398=11000 kwh số tiền tiết kiệm được trong năm δv = δA.cΔ=11000.1000=11.10^6 đ/năm vốn đầu tư tụ bù Vb=Vob.Qbn=120.50.10^3=6.10^6 đ Chi phí quy đổi Zb=p.vp=0,185.6.10^6=1,11.10^6 đ/năm Có thể thấy rằng việc bù mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG I (lÊy theo ch÷ c¸i cuèi cïng cña tªn ng­êi thiÕt kÕ) Trong công việc thiết kế chiếu sang điều quan trọng nhất là phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng. Ngoài độ rọi hiệu quả chiếu sang còn được quết định bởi quang thong màu sắc ánh sang của đèn , sự lựa chọn các chao đèn cũng như sự bố trí các bong đèn vừa đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật vừa mang tính mĩ quan. Trong thiết kế chiếu sang người ta phải chú ý sao cho khi làm việc người công nhân không bị lóa mắt do cường độ sang quá lớn hay do phản xạ. ngoài ra phải có độ rọi đồng đều để khi quan sát từ chỗ này sang chỗ khác không phải điều tiết nhiều. Trình tự thiết kế chiếu sang như sau. 6.1. xác định số lượng và công suất bong đèn 6.1.1 chọn nguồn sáng . Quyết định chọn nguồn sang là bóng đèn dây tóc vì nó có ưu điểm là chế tạo đơn giản, tắp đặt dễ dàng và giá thành rẻ, có ánh sang gần với ánh sang tự nhiên, ở đây chọn loại đèn vạn năng (kí hiệu của lien xô (cũ) là ym)có chụp bằng thủy tinh và tán bằng sắt. đèn này có thể dung ở phân xưởng sửa chữa cơ khí nơi có ít bụi,hơi nước và khói. 6.1.2 chọn hệ thống chiếu sáng Dung hệ thống chiếu sáng chung tạo nên độ rọi đồng đều trên toàn phân xưởng. nếu việc bố trí đèn ở 4 góc hình vuông như hình dưới mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng là nhỏ nhất,đảmbảo tính kinh tế. L L L L h2 H h1 h H×nh 4.1: Bè trÝ trªn mÆt b»ng vµ mÆt ®øng 6.1.3 tính toán chọn đèn (theo phương pháp quang thong) Diện tích mặt bằng phân xưởng 12x20 , đèn sợi đốt có độ rọi E=45 lx Xác định độ treo cao đèn H=h-h1-h2 Trong đó: h-độ cao phân xưởng; h1-khoảng cách từ trần đến bong đèn; h2-độ cao mặt bàn làm việc căn cứ vào trần nhà cao 4,5m mặt công tác h2=0,8m độ cao treo dền cách trần h1=0,7 m ta có: H=4,5-0,8-0,7=3 m Tra bảng với đèn sợi đốt, bống vạn năng có L/H=1,8,xác định được khoảng cách đèn; L=1,8H =1,8x3=5,4m Căn cứ vào bề rộng phòng (12m) chọn L=3m. đèn sẽ được bố trí làm 4 dãy , cách nhau 3m và cách tường 2m.tổng cộng 15 bóng,mỗi dãy 5 bóng. Xác định chỉ số phòng kích thước a.b=12.20 Lấy hệ số phản xạ của tường 50%, của trần 30%,tìm được hệ số sử dụng ksd=0,44 láy hệ số dự trữ k=1,3;hệ số tính toán Z=1,1 Xác định được quang thong của mỗi đèn là : F==2600 F=2600 lumen. Tra bảng chọn bong 200w có F=3000 lumen Tổng cộng toàn xưởng cần: 15 bong x200w=3kw 6.2 thiết kế mạng điện chiếu sáng Đặt riêng tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối của xưởng, tr gồm 1aptonat tổng 3 pha và 5 aptomat nhánh 1 pha, mỗi áp tô mát nhánh cấp điện cho 3 bóng đèn.sơ đồ nguyên lí và sơ đồ cấp điện trên mặt bằng như hình vẽ 6.2.1 chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ chiếu sáng Ics=4,3 A Chọn cápđồng 4 lõi,vỏ PVC do LENs sx tiết diện 4 mm2 có Icp=53 A ® PVC (3x4 +1x2,5) 6.2.2 chọn apstomat tổng Chọn aptomat 50A,3 pha do đài loan sản xuất loại TO-50EC-50A 6.2.3 chọn apstomat nhánh Các aptonat nhánh chọn giống nhau,mỗi aptomat cấp điện cho 3 bóng. Dòng qua aptomats (1 pha): In= A Chọn 5 aptomat 1 pha Iđm=10A do đài loan chế tạo loại 10QCE-10A 6.2.4 chon dây dẫn từ aptomat đến cụm 3 đèn Chọn dây đồng bọc tiết diện 2,5mm2=>M(2x2,5) có Icp=27 A 6.2.5 KiÓm tra ®iÒu kiÖn chän d©y kÕt hîp víi ¸pt«m¸t KiÓm tra c¸p PVC(3x4 + 1x2,5) hÖ sè hiÖu chØnh k =1 45 A > A Kiểm tra dây 2,5 mm2 27A > 6.2.6 kiểm tra độ chênh lệch điện áp Vì đường dây ngắn, các dây đều được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra sụt áp. Sau đây là sơ đồ nguyên lí và sơ đồ mặt bằng mạng điện chiếu sáng phân xưởng I. sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng I Sơ đồ mạng chiếu sáng phân xưởng I II.BẢN VẼ 1.Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy 250 220 Ơ 200 Ê 180 160 140 O 120 Â Y 100 TBA Ă 80 U 60 V 40 N 20 G H