Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

NỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong xu thế hội nhập quà trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ .Trong quá trình phát triển đó điện năng đóng vai trò rất quan trọng nó là một dạng năng lượng rất đặc biệt có rất nhiều ưu điểm như : dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như ( cơ năng, hóa năng, nhiệt năng …) dễ dàng chuyển đổi và phân phối … do đó ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đời sống xã hội ngày càng được nâng cao nhu cầu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp , dịch vụ …tăng nên không ngừng. Đề đảm bảo nhu cầu to lớn đó chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy Với “ thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”, sau một thời gian làm đồ án dưới sự hướng dẫn của thầy Th.s PHẠM ANH TUÂN và tài liệu tham khảo : [1].Bài tập cung cấp điện. Tác giả TS. Trần Quang Khánh, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [2]. Giáo trình Cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC. Tác giả TS. Trần Quang Khánh, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. Đến nay về cơ bản em đã hoàn thành đồ án này .Do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh được những thiếu sót em rất mong được sự chỉ bảo châm trước giúp đỡ của thầy cô để bài làm của em được hoàn thiện hơn đồng thời giúp em nâng cao được trình độ chuyên môn đáp úng trình độ công tác sau này . Em xin trân thành cám ơn ! HÀ NỘI, tháng 1 năm 2014 Sinh viên thực hiện ĐÀO VĂN HÀ D6DCN2 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Bài 1A “Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công ” Sinh viên : ĐÀO VĂN HÀ Lớp D6DCN2 A . Dữ liệu Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỉ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp trong mạng điên hạ áp ∆Ucp=3,5%. Hệ số công xuất cần nâng lên là cosφ= 0,90. Hệ số chiết khấu i = 1,2% ; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; Thời gian tồn tạ của dòng ngắn mạch tk = 2,5. Gía thành tổn thất điện năng c∆= 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth= 8000 đ/kWh. Đơn giá tụ bù là 110.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ ∆Pb= 0,0025 kW/kVAr. Giá điện trung bình g = 1250 đ/ kWh . Điện áp lưới phân phối là 22 kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4500(h). Chiều cao phân xưởng h= 4,7(m) .Khoảng cách từ nguồn điện đén phân xưởng L= 150(m) . Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. Dữ liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số Ksd cosφ Công suất đặt P, kW theo các phương án A 1 ; 8 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 3+10 2;9 Máymài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1,5+4 3;4;5 Máy tiện bu lông 03 0,65 0,6+2,2+4 6;7 Máy phay 0,26 0,56 1,5+2,8 10;11;19;20;29;30 Máy khoan 0,27 0,66 0,6+0,8+0,8+0,8+1,2+1,2 12;13;14;15;16;24;25 Máy tiện bu lông 0,30 0,58 1,2+2,8+2,8+3+7,5+1013 17 Máy ép 0,41 0,63 10 18;21 Cần cẩu 0,25 0,67 4+13 22;23 Máy ép nguội 0,47 0,70 40+55 26;39 Máy mài 0,45 0,63 2+4,5 27;31 Lò gió 0,53 0,9 4+5,5 28;34 Máy ép quay 0,45 0,58 22+30 32;33 Máy xọc(đục) 0,4 0,60 4+5,5 35;36;37;38 Máy tiên bu lông 0,32 0,55 1,5+2,8+4,5+5,5 40;43 Máy hàn 0,46 0,82 28+28 41;42;45 Máy quạt 0,65 0,78 5,5+7,5+7,5 44 Máu cắt tôn 0,27 0,57 2,8 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ – SỦA CHỮA N01 B . Nội dung của bản thuyết minh gồm các phần chính sau : I . Thuyết minh Chương I : Tính toán thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng Trong thiết kế chiếu sáng vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác .Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : - Không bị loá mắt - Không loá do phản xạ - Không có bóng tối - Phải có độ rọi đồng đều - Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định - Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày. Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang. Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ nguy hiểm cho người vận hành. Do vậy người ta thường sử dụng đèn sợi đốt. Bố trí đèn: thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật . 1 . Tính toán chọn đèn Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước HxDxW là 36x24x4,7m, Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu sám,với độ rọi yêu cầu là Eyc = 50(lux). Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50(lux) nhiệt độ màu cần thiết là sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi. Mặt khác vì là xưởng sản xuất có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt với công suất là 200(W) với quang thông là F= 3000 (lm). ( bảng 45.pl.BT) Chọn độ cao treo đèn là: h’ = 0,6 (m); Chiều cao mặt bằng làm việc là: hlv = 0,9 (m); Chiều cao tính toán là : h = H – h” = 4,7– 0,9 = 3,8(m); Hình 1.1. Sơ đồ tính toán chiếu sáng Tỉ số treo đèn: j=h'h+h' = 0,63.8+0,6=0,136 thỏa mãn yêu cầu. Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách giữa các đèn được xác định là L/h =1,5 (bảng 12.4[TK2]) tức là: L = 1,5. h = 1,5.3,8= 5,7 (m). Hệ số không gian: k= Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần:tường là:50:30 (bảng 2.12). Tra bảng 47.pl.[TK2] phụ lục ứng với hệ số phản xạ đã nêu trên và hệ số không gian là kkg =3,789 ta tìm được hệ số lợi dụng kld = 0,58; Hệ số dự trữ lấy bằng kdt=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là . Xác định quang thông tổng: Trong đó: E: độ rọi yêu cầu S: diện tích phân xưởng : hệ số dự trữ (thường lấy bằng 1,2-1,3) : hiệu suất của đèn k: hệ số lợi dụng quang thông của đèn Thay số ta có: (lm ) Số lượng đèn tối thiểu là: Trong dó: F: quang thông tổng F: quang thông của đèn Thay số có: Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld = 4,1 (m) và Ln = 4,1 (m), từ đó tính được q=1,6 ; p=1,75 ; Hình 1.2. Sơ đồ bố trí bóng đèn trong phân xưởng Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sáng tại mọi điểm hay và => thỏa mãn Như vậy là bố trí đèn là hợp lý. Vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 bóng. Ta bố trí 6 dãy đèn mỗi dãy gồm 9 bóng, khoảng cách giữa các đèn là 4,1m theo chiều rộng và 4,1m theo chiều dài của phân xưởng. Khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất là 1,75m theo chiều rộng và 1,6 m theo chiều dài. Kiểm tra độ rọi thực tế: E= Trong đó: F:quang thông của đèn N :số lượng đèn :hiệu suất của đèn k:hệ số lợi dụng quang thông của đèn HxDxW H,D:chiều dài và chiều sâu của phân xưởng :hệ số dự trữ,thường lấy bằng 1,2-1,3 Thay số ta có (lux) > Eyc=50 (lux) Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi thiết bị một đèn công suất 100(W) để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh mỗi phòng 1 bóng huỳnh quang 40(W). Như vậy cần tất cả 36 bóng dùng cho chiếu sáng cục bộ. Chương 2 : Tính toán phụ tải điện Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp điện , giúp cho công việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư .Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt do đó việc lựa chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ thuận lợi 2.1 Phụ tải chiếu sáng Từ thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của phân xưởng : Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1). Pcs chung = kđt .N .Pd = 1.54.200 = 10800 (W) Pd: công suất của mỗi bóng đèn được lựa chọn N : số bóng đèn cần thiết Chiếu sáng cục bộ : Pcb = 32.100+4.40 = 3360 (W) Vậy tổng công suất chiếu sáng là: Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 3360 = 14.160 W = 14,16 (kW) Vì đèn dùng sợi đốt halogen nên hệ số cosφ của nhóm chiếu sáng là 1 2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát Thể tích gian máy: V = 24 . 36 . 4,7 = 4.060,8 (m3) Bội số tuần hoàn K được xác định dựa vào bảng sau: Phòng Bội số tuần hoàn Phòng kỹ thuật sản xuất 20-30 Phòng máy phát điện 20-30 Trạm biến thế 20-30 Phòng bơm 20-30 Kho chứa bình thường 1-2 Toilet công cộng 11-20 Từ bảng số liệu bội số tuần hoàn trên ta chọn K = 20 (lần/giờ) Từ đó suy ra lưu lượng gió cấp vào phân xưởng là: L = K . V = 20 . 4060,8 = 81.216 (m3/h) Trong đó : L: lưu lượng không khí cấp vào phân xưởng (m3/h) K: bội số tuần hoàn (lần/giờ) V: thể tích gian máy (m3) Chọn quạt DLHCV40-PG4SF có lưu lượng gió là 4500 (m3/h) Từ đó suy ra số quạt cần dùng cho phân xưởng là: N= Chọn Nq = 20 quạt Bảng thông số quạt hút Thiết bị Công suất(W) Lượng gió(m3/h) Số lượng ksd cos Quạt hút 300 4500 20 0,7 0,8 Hệ số nhu cầu: Nq: số quạt sử dụng (Nq = 20 quạt) Công suất tính toán nhóm phụ tải thông thoáng P=k.=0,77.300.20=4,62 ( kW) Pđmq : công suất định mức của quạt hút (W) Ngoài ra phân xưởng cần trang bị thêm 5 quạt trần mỗi quạt có công suất 120(w) để làm mát với cos=0,8 Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:Plm = 4,62 +5.0,12 = 5,22(kW) Slm = 5,220,8 = 6,53 (kVA) 2.3 Phụ tải động lực Vì phân xưởng có nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trên mặt bằng phân xưởng nên việc tính toán dựa vào nguyên tắc : Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosj; ... ) Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ). Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị khống chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị, (nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ). Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị. Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng. Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí N01 thành 4 nhóm (I ,II ,II ,IV) như sau: Nhóm 1 Bảng 2.1 Bảng phụ tải nhóm 1 TT Tên thiết bị Số hiệu ksd cos φ P (kW) 1 Lò gió 27 0,53 0,9 4 2 Máy ép quay 28 0,45 0,58 22 3 Máy khoan 29 0,27 0,66 1,2 4 Máy khoan 30 0,26 0,66 1,2 5 Máy ép quay 34 0,45 0,58 30 6 Máy tiện bu lông 35 0,32 0,55 1,5 7 Máy tiện bu lông 36 0,32 0,55 2,8 Tổng 62,70 Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính toán cho các nhóm phụ tải I Hệ số sử dụng nhóm 1: ksdn1 = PiksdiPi = 27,5362.70 = 0,44 Vậy số lượng hiệu dụng nhóm 1: nhdn1 == 62.7021412,97 = 2,78 Hệ số nhu cầu nhóm 1: kncn1 = ksdn1 + 1-ksdn1nhdn1 = 0,45 + 1-0,452,78 = 0,78 Tổng công suất phụ tải nhóm 1: Pn1 = kncn1 . Pi = 0,78 . 62,70 = 48,91 (kW) Hệ số công suất của phụ tải nhóm 1: cosφn1 = PicosφiPi = 36,9262,70 = 0,59 => tang φ = 1,37 Công suất phản kháng của phụ tải nhóm 1: Qn1 = Pn1.tanφi = 48,91 . 1,37 =67,00 (kVAr) Công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 1: Sn1= Pn1cosφn1 = 48,910,59 = 82,90(kVA) Nhóm 2 Bảng 2.1 Bảng phụ tải nhóm 2 TT Tên thiết bị Số hiệu ksd cos φ P (kW) 1 Máy mài nhẵn tròn 1 0,35 0,67 3 2 Máy mài nhẵn phẳng 2 0,32 0,68 1,5 3 Máy tiện bu lông 3 0,3 0,65 0,6 4 Máy mài nhẵn tròn 8 0,35 0,67 10 5 Máy mài nhẵn phẳng 9 0,32 0,68 4 6 Máy khoan 10 0,27 0,66 0,6 7 Máy khoan 11 0,27 0,66 0,8 8 Máy ép 17 0,41 0,63 10 9 Cần cẩu 18 0,25 0,67 4 10 Máy khoan 19 0,27 0,66 0,8 11 Máy khoan 20 0,27 0,66 0,8 12 Máy ép nguội 22 0,47 0,7 40 Tổng 76,10 Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính toán cho các nhóm phụ tải II Hệ số sử dụng nhóm 2: ksdn2 = PiksdiPi = 31,2076.10 = 0,41 Vậy số lượng hiệu dụng nhóm 2: nhdn2 =(Pi)2Pi2 = 76,1021845,89 = 3,14 Hệ số nhu cầu nhóm 1: kncn2 = ksdn2 + 1-ksdn2nhdn2 = 0,41 + 1-0,413,14 = 0,74 Tổng công suất phụ tải nhóm 2: Pn2 = kncn2 . Pi = 0,74 . 76,10 = 56,31 (kW) Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2: cosφn2 = PicosφiPi = 51,8076,10 = 0,68 => tang φ = 1,08 Công suất phản kháng của phụ tải nhóm 2: Qn2 = Pn2.tanφi = 56,31 . 1,08 = 60,81 (kVAr) Công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 2: Sn2= Pn2cosφn2 = 56,310,68 = 82,81(kVA) Nhóm 3 Bảng 2.1 Bảng phụ tải nhóm 3 TT Tên thiết bị Số hiệu ksd cos φ P (kW) 1 Cần cẩu 21 0,25 0,67 13 2 Lò gió 31 0,53 0,9 5,5 3 Máy xọc ( đục) 32 0,4 0,6 4 4 Máy xọc ( đục) 33 0,4 0,6 5,5 5 Máy tiện bu lông 37 0,32 0,55 4,5 6 Máy tiện bu lông 38 0,32 0,55 5,5 7 Máy mài 39 0,45 0,63 4,5 8 Máy hàn 40 0,46 0,82 28 9 Máy quạt 41 0,65 0,78 5,5 10 Máy quạt 42 0,65 0,8 7,5 11 Máy hàn 43 0,46 0,82 28 12 Máy cắt tôn 44 0.27 0,57 2,8 13 Máy quạt 45 0,65 0,78 7,5 Tổng 121,80 Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính toán cho các nhóm phụ tải III Hệ số sử dụng nhóm 3: ksdn3 = PiksdiPi = 55,03121,80 = 0,45 Vậy số lượng hiệu dụng nhóm 3: nhdn3 =(Pi)2Pi2 = 121,8022034,84 = 7,29 Hệ số nhu cầu nhóm 3: kncn3 = ksdn3 + 1-ksdn3nhdn3 = 0,45 + 1-0,457,29 = 0,65 Tổng công suất phụ tải nhóm 3: Pn3 = kncn3 . Pi = 0,65 . 121,80 = 79,17 (kW) Hệ số công suất của phụ tải nhóm 3: cosφn3 = PicosφiPi = 91,35121,80 = 0,75 => tang φ = 0,88 Công suất phản kháng của phụ tải nhóm 3: Qn3 = Pn3.tanφi = 79,17 . 0,88 = 69,82 (kVAr) Công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 3: Sn3= Pn3cosφn3 = 79,170,75 = 105,56(kVA) Nhóm 4 Bảng 2.1 Bảng phụ tải nhóm 4 TT Tên thiết bị Số hiệu ksd cos φ P (kW) 1 Máy tiện bu lông 4 0,3 0,65 2,2 2 Máy tiện bu lông 5 0,3 0,65 4 3 Máy phay 6 0,26 0,56 1,5 4 Máy phay 7 0,26 0,56 2,8 5 Máy tiện bu lông 12 0,3 0,58 1,2 6 Máy tiện bu lông 13 0,3 0,58 2,8 7 Máy tiện bu lông 14 0,3 0,58 2,8 8 Máy tiện bu lông 15 0,3 0,58 3 9 Máy tiện bu lông 16 0,3 0,58 7,5 10 Máy ép nguội 23 0,47 0,7 55 11 Máy tiện bu lông 24 0,3 0,58 10 12 Máy tiện bu lông 25 0,3 0,58 13 13 Máy mài 26 0,45 0,63 2 Tổng 107,8 Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính toán cho các nhóm phụ tải IV Hệ số sử dụng nhóm 4: ksdn4 = PiksdiPi = 41,82107,80 = 0,39 Vậy số lượng hiệu dụng nhóm 4: nhdn4 =(Pi)2Pi2 = 107,8023411,30 = 3,41 Hệ số nhu cầu nhóm 4: kncn4 = ksdn4 + 1-ksdn4nhdn4 = 0,39 + 1-0,393,41 = 0,72 Tổng công suất phụ tải nhóm 4: Pn4 = kncn4 . Pi = 0,72 . 107,80 = 77,65 (kW) Hệ số công suất của phụ tải nhóm 4: cosφn4 = PicosφiPi = 69,57107,80 = 0,65 => tang φ = 1.17 Công suất phản kháng của phụ tải nhóm 4: Qn4 = Pn4.tanφi = 77,65 . 1,17= 90,85 (kVAr) Công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 4: Sn4= Pn4cosφn4 = 77,650,65 = 119,46(kVA) Bảng 2.6. Bảng tổng hợp phụ tải động lực của các nhóm. TT Tên nhóm k cos P(kW) 1 Nhóm 1 0,44 0,59 48,91 2 Nhóm 2 0,41 0,68 56,31 3 Nhóm 3 0,45 0,75 79,17 4 Nhóm 4 0,39 0,65 77,65 5 Tổng 262,04 Số lượng hiệu dụng: nhdt = (Pi)2Pi2 = 68664,9617860,42 = 3,85 Hệ số sử dụng phụ tải động lực: ksdt = PniksdniPni = 110,52262,04 = 0,422 Hệ số nhu cầu phụ tải động lực: knct = ksdt + 1-ksdtnhd = 0,422 + 1-0,4223,85 = 0,716 Tổng công suất phụ tải động lực: Pdlt = knct Pni = 0,716 . 262,04 = 187,62 (kW) Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp: cosφtb = PnicosφniPni = 177,00262,04 = 0,675 => tanφtb = 1,09 Tổng công suất phản kháng của phụ tải động lực: Qdlt = Pdlt.tanφtb = 187,62 . 1,09 =204,51 (kVAr) Tổng công suất biểu kiến của phụ tải động lực: Sdlt= Pdltcosφdlt = 187,620,675 = 277,96 (kVA) 2.5. Phụ tải tổng hợp Bảng 2.7. Kết quả tính toán phụ tải. TT Phụ tải Ký hiệu Cos P (kW) S (kVA) 1 Chiếu sáng P 1 14,16 14,16 2 Làm mát P 0,8 5,22 6,53 3 Động lực P 0,675 187,62 277,96 Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia: Xét cho từng cặp phụ tải: , nếu , nếu Với hệ số k được xác định như sau: , đối với mạng điện hạ áp , đối với mạng điện cao áp Ta có . Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát: Pcslm = Pcs + klm.Plm =14,16+ = 17,25(kW) Tổng công suất tác dụng tính toán phân xưởng: Pt = Pdl + PcslmPcslm =187,62 + ==198,67 (kW) Hệ số công suất tổng hợp: cosφt = PicosφiPi = 14,16.1+4,62.0,8+187,62.0,67514,16+4,62+187,62 = 0,693 => tanφ =1.04 Tổng công suất phản kháng của phụ phân xưởng: Qt = Pt .tanφt = 198,67 .1,04 = 206,62 (kVAr) Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng: St = Ptcosφt = 198,670,693 = 286,68(kVA ) 2.5 .Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất 2.5.1 .Xác định dung lượng bù cần thiết Yêu cầu hệ số công suất cần nâng lên là cosφ2 = 0,9. Nên tg φ2 = 0,484. Có : cos φ1 = 0,693. Nên tg φ1 = 1,04. Do đó dung lượng bù cần thiết là : Qb = Pt.(tg φ1 - tg φ2 ) = 198,67.( 1,04 – 0,484 ) = 110,46 (kVAr) Theo dung lượng bù cần thiết đã tính được ở trên, tra bảng 40.pl[TK2] chọn được tụ điện 3 pha loại KM2-0,38-25.Y có công suất định mức là Qbn = 25(kVAr). Chi phí bù: Vbu=110,46.110000=12,15.106 (đ) Công suất phản kháng sau khi bù là: QT= j.(Q-Q)=j.(206,62-110,46)=j.96.16 (kVAr) Công suất biểu kiến sau khi bù là: St= Pt+ QT=198,67 + j.96,16 (kVA) ST= = 220,72 (kVA) 2.5.2. Lựa chọn vị trí đặt tụ bù Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí vì công suất của phân xưởng không quá lớn , công suất của các động cơ nhỏ nên không đặt bù ở các tủ động lực sẽ phân tán và tốn kém (chi phí cho tủ bù, cho tụ). Hơn nữa, việc xác định dung lượng bù tối ưu cho từng tủ động lực là khó khăn. Ngoài tủ động lực các phụ tải thông thoáng và làm mát cũng tiêu thụ công suất phản kháng . Như vậy để đơn giản sẽ đặt bù tập trung cạnh tủ phân phối CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 3.1. Yêu cầu chung Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau: - An toàn và liên tục cấp điện - Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng. - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ - Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp... - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới. - Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà. Vì vậy ta đật máy phía ngoài nhà xưởng ngay sát tường cách góc tường 8 (m) như hình minh hoạ dưới đây. Khi xây dựng ngoài như thế cần chú ý đến điều kiện mỹ quan. TBA Hướng điện vào Hình 3.1. Sơ đồ bố trí trạm biến áp 3.2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức: kdk == = Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian cho phép không quá 6 giờ. Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng, vì ở góc phía cửa ra vào không có phụ tải, nên ta có thể đặt trạm biến áp ở bên trong, ngay sát tường nhà xưởng, tiết kiệm được dây dẫn của mạng hạ áp. 3.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp 3.3.1. Các phương án Ta chọn công suất và sô lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 2 phương án sau: Phương án 1: dùng 2 máy 2x160 (kVA). Phương án 2: dùng 1 máy 250 (kVA). 3.3.2. So sánh kinh tế của các phương án Dưới góc độ an toàn kĩ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện. Đối với phương án 1 khi có sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp, máy còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng. Vì vậy khi so sánh kinh tế cần phải xét đến thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp. Xét hàm chi phí quy dẫn của TBA: Z b = Vb . (atc + kkh )+ Cb + Yth = p.V + Cb + Yth đ/năm Trong đó: V : là vốn đầu tư của MBA. Cb: thành phần chi phí do tổn thất. C = ∆A.c∆ Với c∆ : giá thành tổn thất điện năng. ∆A : là tổn thất điện năng Yth : chi phí tổn thất do mất điện Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc = = 0,127 Th là tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm. i : hệ số chiết khấu (= 12%). Tra bảng 31.pl.[TK2] có hệ số khấu hao của trạm biến áp k= 6,4 % Do đó: p = atc + kkh = 0,127 + 0,064 = 0,191 Chi phí tổn thất do mất điện: Yth = Ath.gth = Pth.gth.tf Trong đó: gth: suất thiệt hại do mất điện gth = 8000(đ/kWh). tf: thời gian mất điện, đối với trạm biến áp tiêu thụ lấy tf = 24(h/năm). Tổn thất trong MBA: Trong đó: : thời gian tổn thất công suất cực đại. Với TM = 4500h, ta có: (h) Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại I và loại II, vì có thể coi phụ tải loại III ở các phương án là như nhau: * Phương án 1: Trạm biền áp gồm 2x160 Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II Ssc = ST.(m1+m2) = 220,72.0,7 = 154,504 ( kVA ) Hệ số quá tải: Kqt = = 0,966 < 1,4 Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải khi xảy ra sự cố, bởi vậy khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp, ta chỉ cần cắt 30% phụ tải loại III mà không cần cắt phụ tải loại I, II. Các tham số của máy biến áp do hãng THIBDI chế tạo cho trong bảng sau: Bảng 3.1. Bảng số liệu các máy biến áp hãng THIBDI SBA (kVA) (kW) (kW) U% I% Vốn đầu tư (106đ) 2x160 0,48 2,824 4,6 1,47 2 x 138,270 Tổn thất trong máy biến áp trong 1 năm được xác định theo biểu thức Chi phí cho thành phần tổn thất là: C = c.=1500. 16165,032= 24,248.106 (đ) Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án : Z1 = pV1 + C1 + Yth1 = (0,191.138,207 + 24,248 + 0).106 = 50,64.106 (đ) * Phương án 2: Trạm biến áp gồm 1× 250 Nếu xảy ra sự cố thì ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng. Bảng 3.1. Bảng số liệu các máy biến áp hãngTHIBDI. SBA (kVA) (kW) (kW) U% I% Vốn đầu tư (106đ) 1x250 0,63 4,249 4,34 1,27 198,599 Tổn thất trong máy biến áp trong một năm được xác định theo biểu thức: Chi phí cho thành phần tổn thất là: C = c.=1500. 13939,122= 20,91.106 (đ) Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 70% công suất của phụ tải loại II là: Pth2 = (m1+m2). = 0,7.198,67 = 139,07 (kW) Do đó thiệt hại do mất điện: Yth2 = Pth2. tf .gth= 139,07.24.8000 = 26,70.106 (đ ), Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án: Z2 = pV2 + C2 + Yth2 = (0,191.198,599 + 20,91 + 26,70),106 = 85,54.106 đ Bảng 3.2. Bảng kết quả các phương án chọn MBA. TT Các tham số PA 1 PA 2 1 Công suất trạm biến áp SBA, Kva 2x160 1×250 2 Tổng vốn đầu tư V, 106đ 138,207 198.599 3 Tổn thất điện năng , 103kWh/năm 16,165 13,939 4 Chi phí do tổn thất C , 106đ/năm 24,248 26,70 5 Thiệt hại do mất điện Yth, 106đ/năm 0 18,495 6 Tổng chi phí qui đổi Z, 106đ/năm 50,64 85,54 Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất. Vậy ta đặt trạm biến áp gồm 2 máy 160 kVA. 3.4. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 3.4.1. Sơ bộ chọn phương án Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 4 tủ động lực đặt rải rác cạnh tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải đã phân nhóm ở trên. Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 2 phương án sau : Phương án 1 Đặt tủ phân phối ở canh tường cạnh MBA và kéo đường cáp đến từng tủ động lực. Phương án 2: Đặt tủ phân phối ở góc tường và kéo đường cáp đến từng tủ động lực. Phương án 1: Đặt TPP tại mé tường cạnh MBA Ta chọn dây dẫn cao áp từ nguồn điện vào trạm biến áp là đường dây trên không dây nhôm lõi thép lộ kép và dây dẫn hạ áp là cáp đồng 3 pha cách điện băng PVC mắc trong hào cáp. - Xác định dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp: Dòng điện chạy trong dây dẫn cao áp: (A) Tiết diện dây cao áp có thể chọn theo mật độ dòng kinh tế. Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với cáp đồng 3 pha theo bảng 9.pl.[TK1]. ta tìm được jkt = 3,1 A/mm2. Tiết diện dây dẫn cần thiết: (mm2) Đối với đường dây trung áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm2 nên ta chọn loại dây XLPE.35 với r=0,524; x=0,13 có I= 170 (A) nối từ nguồn vào trạm biến áp. Xác định tổn hao thực tế: (V) Trong đó L: khoảng cách từ nguồn tới TBA (L =150) Tổn thất điện năng: (kWh) Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 22,83.1500 = 0,034.106 (đ/năm) Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 8.pl.[TK2] ta có suất vốn đầu tư đường dây trung áp V0 =176,4.106 (đ/km) vậy: V = v0.L = 176,4.106.150.10-3 = 26,46 .106 (đ) Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đối với dây dẫn : Tra bảng 31.pl.[TK1], hệ số khấu hao của đường dây kkh = 2,5% Vậy: Chi phí quy đổi: Z=pV+C = (0,172.26,46+0,034).106 = 4,66.106 (đ/năm) - Xác định dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối : Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối là: 9(A) Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 4500 h của cáp đồng jkt = 3,1 (A/mm2 ) (bảng 9.pl.BT[TK2]). Vậy tiết diện dây cáp là: (mm2) Ta chọn cáp ba ruột vặn xoắn XPLE120 tiết diện 120mm2, có dòng cho phép Icp = 330A. Với cáp ba ruột vặn xoắn XPLE120 có các thông số kỹ thuật như sau: r0 = 0,196Ω; x0 = 0,108 Kiểm tra theo điều kiện dòng điện cho phép: Điều kiện thỏa mãn: I < k.k.k.I Theo phương thức mắc trong hào cáp tra bảng 15.pl.[TK2]– 17.pl.[TK2], xác định được các hệ số hiệu chỉnh sau: k:hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt (k= 0,95) k:hệ số phụ thuộc vào số lượng mạch cáp (k2 = 1) k:hệ số phụ thuộc nhiệt độ môi trường (k3 = 0,96) Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: k1.k2 .k3.Icp = 0,95.1.0,96.278 =253,536 >I=232,277 (A) Nên tiết diện dây này là thoả mãn Xác định tổn hao thực tế: (V) Trong đó L: khoảng cách từ TBA đến TPP (=1 m) Tổn thất điện năng: (kVA) Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 192,80.1500 = 0,2892.106 (đ/năm) Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 7,pl.[TK1] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 180,6.106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 180,6.106.1.10-3 = 0,1806.106 (đ) Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đối với dây dẫn : Tra bảng 31.pl.[TK1], hệ số khấu hao của đường dây kkh = 3,6% Chi phí quy đổi: Z = pV+C = (0,183.0,1806+ 0,2892).106 = 0,331.106 (đ/năm) - Xác định dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 là: (A) Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 4500 h của cáp đồng jkt = 3,1 (A/mm2 ) (bảng 9.pl.BT[TK2]). Vậy tiết diện dây cáp là: (mm2) Ta chọn cáp XLPE.50 có r0=0,4/km và x0 = 0,06 /km theo bảng 24.pl.[TK2] Xác định tổn hao thực tế: (V) Trong đó L:khoảng cách từ TPP đến TĐL1 (=21 m) Tổn thất điện năng: (kWh) Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 1813,19.1500 = 2,72.106 (đ/năm) Vốn đầu tư đường dây Tra bảng 32.pl.[TK1] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 98,28.106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 98,28.106 .21.10-3 = 2,06.106 (đ) Chi phí quy đổi: Z=p.V+C = (0,183.3,24+2,72).106 = 3,313.106 (đ/năm) Xác định dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 27 là: (A) Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 4500 h của cáp đồng jkt = 3,1 (A/mm2 ) (bảng 9.pl.[TK2]). Vậy tiết diện dây cáp là: (mm2) Ta chọn cáp XLPE.2,5 có r0=8 /km và x0 = 0,09 /km theo bảng 24.pl.[TK2] và I=30 (A) theo bảng 18.pl[TK2] Xác định tổn hao thực tế: (V) Trong đó L:khoảng cách từ TĐL1 đến máy 1(=16 m) Tổn thất điện năng: (kWh) Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 50,43.1500 = 0,076.106 (đ/năm) Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 32.pl.[TK1]. ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 30,88 .106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 30,88.106.16.10-3 = 0,494.106 (đ) Chi phí quy đổi: Z=p.V+C = (0,183.0,494+0,076).106 = 0,144.106 (đ/năm) Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu : Bàng 3-3:Bảng kết quả tính toán phương án 1 ( cuối đồ án) Tính toán hao tổn điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp: Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL : ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL1 đến máy 27 ΔU =1,35) ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-27= 0,131+2,05 + 1,35 = 3,7131 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL2 đến máy 22 ΔU=1,13) ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-22= 0,131 + 0,76 + 1,13= 2,021 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL3 đến máy 31 ΔU=1,314) ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-31 = 0,131 + 3,11+ 1,314= 4,555 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL3 đến máy 25 ΔU=1,102) ΔUM4=ΔUTBA-TPP+ΔUTPP-ĐL4+ΔUĐL4-25=0,131 +0,86+1,102= 2,093 (V) Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là: ΔUMax = ΔUM3= 4,555 (V) Hao tổn điện áp cho phép: (V) Như vậy, ΔUMax mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật. Phương án 2:Đặt tủ phân phối ở góc phân xưởng Cũng giống như ở phương án 1 chi khác o việc kéo các đường cáp đến tủ động lực Tính toán tương tự phương án 2, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu : Bảng 3-4:Bảng kết quả tính toán phương án 2 ( cuối đồ án) Tính toán hao tổn điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL : ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL1 đến máy 27 ΔU =1,35) ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-27= 2,355 +1,3 + 1,35 = 5,005 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL2 đến máy 22 ΔU=1,13) ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-22= 2,355+0,753 + 1,13= 4,238 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL3 đến máy 31 ΔU=1,314) ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-31 = 2,355 + 3,586+ 1,314= 7,235 (V) Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ( Tổn hao cực đại là tổn hao từ TĐL3 đến máy 25 ΔU=1,102) ΔUM4=ΔUTBA-TPP+ΔUTPP-ĐL4+ΔUĐL4-25=2,335 +2,59+1,102= 6,027 (V) Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là: ΔUMax = ΔUM3= 7,235 (V) Hao tổn điện áp cho phép: (V) Như vậy, ΔUMax mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật. Các thông số của 2 phương án TT Các tham số PA 1 PA 2 1 Chiều dài dây 628 655 2 Tổng hao tổn ΔU (v) 10080,8 15513,12 3 Tổng chi phí quy đổi Z, 106đ/năm 24,145 32,588 So sánh kết quả tính toán của 2 phương án, nhận thấy phương án 1 có tổng chi phí quy đổi nhỏ hơn phương án 2: Sự chênh lệch chi phí được xác định: % Cả 2 phương án đều đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật, còn về kinh tế thì phương án 1 chiếm ưu thế hơn. Vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế. CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ sau: - Chế độ làm việc lâu dài - Chế độ làm việc quá tải - Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch, Trong chế độ làm việc lâu dài, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức. Trong chế độ quá tải, dòng điện qua thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện khác lớn hơn so với dòng điện định mức, Nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép thì các thiết bị điện vẫn làm việc tin cậy. Trong tình trạng ngắn mạch,các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thong số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, Tất nhiên khi xảy ra ngắn mạch, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch. Như vậy, dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết bị điện. Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn còn phải kiểm tra khả năng cắt của chúng. Tóm lại, việc lựa chọn đúng đắn các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là đẩm bảo cho hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn tin cậy và kinh tế. 4.1. Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn mạng chiếu sáng 4.1.1 Dây dẫn mạng động lực Việc tính toán mạng điện là để xác định tiết điên các loại dây ,dây dẫn được chọn sao cho mạng điện có thể làm việc bình thường mà không gây quá nhiệt muồn vậy giá trị dòng điên cực đại có thể xuất hiện trong mạch không được vượt quá giá trị dòng điện cho phép IM≤ Ihc Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: Ihc = k1.k2 .k3.Icp k:hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt (k= 0,95) k:hệ số phụ thuộc vào số lượng mạch cáp (k2 = 1) k:hệ số phụ thuộc nhiệt độ môi trường (k3 = 0,96). IM = , Icp là giá trị dòng điện cực đại cho phép của dây dẫn chọn Ta có bảng chọn dây XLPE Nhóm 1 STT Đoạn dây P kW Q kVAr S kVA I A F mm2 Fc mm2 Ihc 1 TPP-TĐL1 48,91 67,00 82,90 125,953 40,63 50 163,2 2 TĐL1-27 4 1,94 4,44 6,75 2,18 2,5 27,4 3 TĐL1-28 22 30,90 37,93 56,63 18,27 25 127 4 TĐL1-29 1,2 1,37 1,82 2,77 0,89 2,5 27,4 5 TĐL1-30 1,2 1,37 1,82 2,77 0,89 2,5 27,4 6 TĐL1-34 30 42,14 51,72 78,58 24,38 25 27,4 7 TĐL1-35 1,5 2,28 2,73 4,15 1,34 2,5 27,4 8 TĐL1-36 2,8 4,25 5,09 7,73 2,49 2,5 27,4 Nhóm 2 STT Đoạn dây P kW Q kVAr S kVA I A F mm2 Fc mm2 Ihc 1 TPP-TĐL2 56,31 60,81 82,81 125,816 40,59 35 134,1 2 TĐL2-1 3 3,32 4,48 6,81 2,20 2,5 27,4 3 TĐL2-2 1,5 1,62 2,21 3,36 1,08 2,5 27,4 4 TĐL2-3 0,6 0,79 2,00 3,04 0,98 2,5 27,4 5 TĐL2-8 10 11,08 9,33 14,18 4,57 6 46,5 6 TĐL2-9 4 4,31 12,50 18,99 6,13 10 63,8 7 TĐL2-10 0,6 0,68 2,22 3,37 1,09 2,5 27,4 8 TĐL2-11 0,8 0,91 1,21 1,84 0,59 2,5 27,4 9 TĐL2-17 10 12,33 15,87 24,11 7,78 10 63,8 10 TĐL2-18 4 4,43 5,97 9,07 2,93 4 36,5 11 TĐL2-19 0,8 0,91 1,21 1,84 0,59 2,5 27,4 12 TĐL2-20 0,8 0,91 1,21 1,84 0,59 2,5 27,4 13 TĐL2-22 40 40,81 57,14 86,82 28,00 35 134,1 Nhóm 3 STT Đoạn dây P kW Q kVAr S kVA I A F mm2 Fc mm2 Ihc 1 TPP-TĐL3 79,17 69,82 105,56 160,382 51,74 70 2 TĐL3-21 13 14,40 19,40 29,48 9,51 10 63,8 3 TĐL3-31 5,5 2,66 6,11 9,28 2,99 4 36,5 4 TĐL3-32 4 5,33 6,67 10,13 3.27 4 36,5 5 TĐL3-33 5,5 7,33 9,17 13,93 4,49 6 46,5 6 TĐL3-37 4,5 6,83 8,18 12,43 4,00 4 36,5 7 TĐL3-38 5,5 8,35 10,00 15,19 4,90 6 46,5 8 TĐL3-39 4,5 5,55 7,14 10,85 3,50 4 36,5 9 TĐL3-40 28 19,54 34,15 51,89 16,74 25 127 10 TĐL3-41 5,5 4,41 7,05 10,71 3,45 4 36,5 11 TĐL3-42 7,5 6,02 9,62 14,62 4,72 6 46,5 12 TĐL3-43 28 19,54 34,15 51,89 16,74 25 127 13 TĐL3-44 2,8 4,04 4,91 7.46 2,41 2,5 27,4 14 TĐL3-45 7,5 6,02 9,62 14,62 4,72 6 46,5 Nhóm 4 STT Đoạn dây P kW Q kVAr S kVA I A F mm2 Fc mm2 Ihc 1 TPP-TĐL4 77,65 90,85 119,46 181,500 58,55 70 2 TĐL4-4 2,2 2,57 3,38 5,14 1,66 2,5 27,4 3 TĐL4-5 4 4,68 6,15 9,34 3,01 4 36,5 4 TĐL4-6 1,5 2,22 2,68 4,07 1,31 2,5 27,4 5 TĐL4-7 2,8 4,14 5,00 7,60 2,45 2,5 27,4 6 TĐL4-12 1,2 1,69 2,07 3,15 1.01 2,5 27,4 7 TĐL4-13 2,8 3,93 4,83 7,34 2,37 2,5 27,4 8 TĐL4-14 2,8 3,93 4,83 7,34 2,37 2,5 27,4 9 TĐL4-15 3 4,21 5,17 7,86 2,62 2,5 27,4 10 TĐL4-16 7,5 10,53 12,93 19,65 6,34 10 63,8 11 TĐL4-23 55 56,11 78,57 119,37 38,51 50 163,2 49 TĐL4-24 10 14,05 17,24 26,19 8,45 10 63,8 50 TĐL4-25 13 18,26 22,41 30,05 9,69 10 63,8 51 TĐL4-26 2 2,47 3,17 4,82 1,55 2,5 27,4 4.1.2. Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng Ta chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, còn chiếu sáng cục bộ được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực Mạng điện chiếu sáng được lấy điện từ tủ phân phối chứ không lấy điện từ các tủ động lực vì khi các động cơ mở máy sẽ gây ra sụt áp lớn, ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng. Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng là cáp đồng 3 pha, còn dây đến các bóng đèn là dây đồng. Tủ điện chiếu sáng được đặt ở cuối giữa phân xưởng Mạng điện chiếu sáng được xây dựng với 3 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 18 bóng. Như vậy công suất mỗi mạch nhánh phải chịu là: 18x0,2 = 13,6 (kW). Chọn dây dẫn từ TPP đến TCS: Dòng điện chạy trong dây dẫn: I===16,41 (A) Vậy tiết diện cần thiết là: (mm2) Ta chọn cáp XLPE.6 có r0=3,33(/km); x0 = 0,09 (/km) theo bảng 24.pl.[TK1] và I=54 (A) theo bảng 18.pl[TK1] Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: Ihc=k1.k2 .k3.Icp = 0,95.1.0,96.54 =49,248 >I=16,41 (A). Nên tiết diện dây này là thoả mãn Chọn dây dẫn trên các nhánh: Dòng điện chạy trên các nhánh: I===5,469 (A) Vậy tiết diện cần thiết là: (mm2) Ta chọn cáp XLPE.2,5 có r0=8(/km); x0 = 0,09 (/km) theo bảng 24.pl.[TK2] và I=30 (A) theo bảng 18.pl[TK2] Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: k1.k2 .k3.Icp = 0,95.1.0,96.30 =27,36 >I=2,735 (A). Vậy 3 mạch chiếu sáng sử dụng cáp XLPE 2,5 CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 5.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 1, Hao tổn điện áp trên đường dây Theo kết quả chương 3 Hao tổn cực đại nhóm 1: Umax1 = ∆UTPP-TDL1 + max(∆UTDL1-i)=2,05+ 1,35 =3,4 < 3,5%Udm =13,3 (v) Hao tổn cực đại nhóm 2: Umax2 = ∆UTPP-TDL2 + max(∆UTDL2-i)=0,76+1,13=1,89 < 3,5%Udm =13,3 (v) Hao tổn cực đại nhóm 3: Umax3 = ∆UTPP-TDL3 + max(∆UTDL3-i)=3,11+ 1,314 =4,424< 3,5%Udm =13,3 (v) Hao tổn cực đại nhóm 4: Umax4 = ∆UTPP-TDL4 + max(∆UTDL4-i)=0,86 + 1,102 =1,962 < 3,5%Udm =13,3 (v) Hao tổn điện áp trong máy biến áp ∆UBA 5.2. Hao tổn công suất Hao tổn công suất trong mạng điện bao gồm hao tổn công suất trên đường dây và hao tổn công suất trong máy biến áp. 5.2.1. Hao tổn công suất trên đường dây Hao tồn trên đường dây: ∆Pi = 3.I2.r0 L Ta có bảng tính toán sau : STT Đoạn dây P kW Q kVAr S kVA I A L m r0 /km x0 /km A kWh P (kVA) 1 Ng-TBA 198,67 96,16 220,72 5,779 150 0,524 0,13 22,83 0.0079 2 TBA-TPP 198,67 96,16 220,72 335,349 1 0,198 0,108 192,80 0,0688 3 TPP-TĐL1 48,91 67,00 82,90 125,953 33 0,4 0,06 1813,19 0,628 4 TPP-TĐL2 56,31 60,81 82,81 125,816 9 0,57 0,06 703,14 0,243 5 TPP-TĐL3 79,17 69,82 105,56 160,382 33 0,4 0,06 2939,91 1,018 6 TPP-TĐL4 77,65 90,85 119,46 181,500 9 0,4 0,06 1026,85 0,356 7 TĐL1-27 4 1,94 4,44 6,75 16 8 0,09 50,43 0,0175 8 TĐL1-28 22 30,90 37,93 56,63 7 0.8 0.06 161,03 0,0539 9 TĐL1-29 1,2 1,37 1,82 2,77 8 8 0,09 4,24 0,0015 10 TĐL1-30 1,2 1,37 1,82 2,77 12 8 0,09 6,36 0,0022 11 TĐL1-34 30 42,14 51,72 78,58 5 0,8 0,06 231,86 0,074 12 TĐL1-35 1,5 2,28 2,73 4,15 6 8 0,09 7,17 0,0025 13 TĐL1-36 2,8 4,25 5,09 7,73 8 8 0,09 33,14 0,0115 14 TĐL2-1 3 3,32 4,48 6,81 5 8 0,09 16,05 0,0056 15 TĐL2-2 1,5 1,62 2,21 3,36 2 8 0,09 1,56 0,00054 16 TĐL2-3 0,6 0,79 2,00 3,04 6 8 0,09 3,84 0,00133 17 TĐL2-8 10 11,08 9,33 14,18 8 3,33 0,09 46,35 0,016 18 TĐL2-9 4 4,31 12,50 18,99 6 2 0,09 37.48 0,0129 19 TĐL2-10 0,6 0,68 2,22 3,37 8 8 0,09 6,30 0,0022 20 TĐL2-11 0,8 0,91 1,21 1,84 9 8 0,09 2,11 0,00073 21 TĐL2-17 10 12,33 15,87 24,11 12 2 0,09 120,82 0,042 22 TĐL2-18 4 4,43 5,97 9,07 6 5 0,09 21,37 0,0074 23 TĐL2-19 0,8 0,91 1,21 1,84 11 8 0,09 2,58 0,00089 24 TĐL2-20 0,8 0,91 1,21 1,84 13 8 0,09 3,04 0,0011 25 TĐL2-22 40 40,81 57,14 86,82 17 0,57 0,06 632,36 0,219 26 TĐL3-21 13 14,40 19,40 29,48 5 2 0,09 75,23 0,026 27 TĐL3-31 5,5 2,66 6,11 9,28 18 5 0,09 67,16 0,023 28 TĐL3-32 4 5,33 6,67 10,13 12 5 0,09 53,35 0,018 29 TĐL3-33 5,5 7,33 9,17 13,93 7 3,33 0,09 39,18 0,0136 30 TĐL3-37 4,5 6,83 8,18 12,43 10 5 0,09 68,87 0,023 31 TĐL3-38 5,5 8,35 10,00 15,19 4 3,33 0,09 26,62 0,0092 32 TĐL3-39 4,5 5,55 7,14 10,85 2 5 0,09 10,19 0,0035 33 TĐL3-40 28 19,54 34,15 51,89 5 0.4 0,06 46,62 0,016 34 TĐL3-41 5,5 4,41 7,05 10,71 4 5 0,09 18,49 0,0069 35 TĐL3-42 7,5 6,02 9,62 14,62 8 3,33 0,09 49,28 0,017 36 TĐL3-43 28 19,54 34,15 51,89 9 0,8 0,06 167,83 0,058 37 TĐL3-44 2,8 4,04 4,91 7.46 10 8 0,09 38,55 0.013 38 TĐL3-45 7,5 6,02 9,62 14,62 12 3,33 0,09 73,92 0,026 39 TĐL4-4 2,2 2,57 3,38 5,14 10 8 0,09 18,27 0,0063 40 TĐL4-5 4 4,68 6,15 9,34 7 5 0,09 26,46 0,0092 41 TĐL4-6 1,5 2,22 2,68 4,07 2 8 0,09 2,30 0,00079 42 TĐL4-7 2,8 4,14 5,00 7,60 3 8 0,09 11,99 0,0042 43 TĐL4-12 1,2 1,69 2,07 3,15 13 8 0,09 8,91 0,0031 44 TĐL4-13 2,8 3,93 4,83 7,34 10 8 0,09 37,30 0,013 45 TĐL4-14 2,8 3,93 4,83 7,34 6 8 0,09 22,38 0,0065 46 TĐL4-15 3 4,21 5,17 7,86 5 8 0,09 21,37 0,0074 47 TĐL4-16 7,5 10,53 12,93 19,65 8 2 0,09 53,47 0,0185 48 TĐL4-23 55 56,11 78,57 119,37 16 0,4 0,06 789,69 0,274 49 TĐL4-24 10 14,05 17,24 26,19 13 2 0,09 154,45 0,054 50 TĐL4-25 13 18,26 22,41 30,05 14 2 0,09 281,06 0,076 51 TĐL4-26 2 2,47 3,17 4,82 15 8 0,09 24,102 0,0084 Tổn hao công xuất trên toàn mạng điện là =3,528 (kW) 5.2.2. Hao tổn công suất trong máy biến áp 5.3. Tổn thất điện năng Theo tính toán ở chương 3 ta có, tổn thất điện năng trên đường dây là: ΔAdd∑ = 10247,8 (kWh) Tổn thất điện năng trong máy biến áp đã được xác định ở mục so sánh tối ưu các phương án chọn máy biến áp ở mục 3.2 là ∆ABA =16165,032 (kWh) Tổn thất điện năng của toàn mạng điện ∆A∑ = ΔAdd∑ + ΔABA = 10246,8+ 16165,032= 26412,832 (kWh) 2.5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng : Công suất biểu kiến sau khi bù là: St= Pt+ QT=198,16 + j.96,16 (kVA) Giá trị module ST= (kVA) Sau khi đặt bù, tổn thất điện năng trên đoạn dây từ nguồn tới biến áp, từ biến áp tới tủ phân phối và trong máy biến áp sẽ giảm. Các tổn thất này được tính như các phần trên. Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ nguồn tới biến áp, từ biến áp tới tủ phân phối và trong máy biến áp trước khi bù là: Trên đoạn Nguồn – TBA : (kWh) Trên đoạn TBA – TPP : (kWh) Trong máy biến áp : (kWh) Vậy hao tổn điện năng sau khi bù là : ∆Asb = ∆ANg-BA + ∆ABA-PP + ∆ABA =22,83+ 192,80 + 16165,032 = 16380,662 (kWh). Tổn thất điện năng trước khi bù là : ∆Atb = ∆ANg-BA + ∆ABA-PP + ∆ABA =38,52 + 325,25+ 21492,9 = 21856,67 (kWh) . Lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù là : A = ∆Atb - ∆Asb = 21856,67– 16380,662= 5476,008 (kWh) 2.5.4 Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng Số tiền tiết kiệm được trong năm : C = A.c∆ = 5476,008.1500 = 8,214.106 đ . Vốn đầu tư ban đầu cho tụ bù : Vbù = vobù.3 .25 =150.103.3.25=8,25.10 (đ) Chi phí vận hành tụ: Vvht = 0,02 . Vbù = 0,02 . 8,25. 106 = 0,17. 106(đ) Chi phí quy đổi: Zbù = p . (Vbù + Vvht) = 0,191 . (8,25 + 0,17).106 = 1,61.106(đ) p: hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị, lấy bằng của MBA là 0,191 Tổng số tiền tiết kiệm được do đặt tụ bù hàng năm là: TK = δC – Zbù = 8,214.106 – 1,6.1106 = 6,604.106(đ) Như vậy việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế cao. Không những giúp giảm tổn thất mà còn góp phần tiết kiệm chi phí cho phân xưởng. Phần 2 : Bản vẽ Tổng kết Trong pham vi đồ án này trình bày về thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp .Đồ án này gồm 5 chương Chương 1:Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng Chương 2:Tính toán phụ tải điện Chương 3:Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng Chương 5:Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện Chương 5:Tính toán chế độ mạng điện Bản vẽ Bảng số liệu tính toán