Đồ án môn cung cấp điện

ĐỀ TÀI VÀ NHỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải: N 1 Sơ đồ địa lý : dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định được khoảng cách giữa chúng như hình vẽ: 6 5 4 2 3 120 1 m 260 m 2. nguồn điện (N) : Nguồn cung cấp định mức : Uđm =10 KV 3. Phụ tải :Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng Tên phân xưởng Pd (KW) Cosφ Diện tích m3 Phân xưởng 1 146 0,76 18x30 Phân xưởng 2 108 0,78 25x60 Phân xưởng 3 Theo tính toán Theo tính toán 30x60 Phân xưởng 4 94 0,65 25x40 Phân xưởng 5 212 0,76 35x50 Phân xưởng 6 196 0,78 15x30 -thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5000h -Độ rọi yêu cầu phân xưởng 3 là 500Lux, Ksd =0,56,Knc= 0,98 4. Số liệu phân xưởng 3 Tên thiết bi Máy1 Máy2 Máy 3 Máy4 Máy 5 Máy6 Máy7 Máy8 Pd (KW) 12,8 2,8 3,6 5,6 12,5 6,5 6,8 7.4 Cosφ 0,76 0,65 0,65 0,68 0,62 0,79 0,68 0,62 Nhiệm vụ thiết kế Tính toán chiếu sang cho một phân xưởng 3 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện Lựa chọn thiết bị điện : Máy biến áp ,tiết diện dây dẫn ,thiết bị phân phối ,thiết bị bảo vệ ,đo lường v v , Xác định các tham số chế độ của mạng điện :ΔU, ΔP, ΔA,U2……….(bằng tay và bằng phần mềm) Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha bằng tay và phần mềm) Tính toán dung lượn bù để cải thiện hệ số công suất lên giá tri cosφ2=0,95 (bằng tay và phần mềm) Dự toán công trình điện Bản vẽ : Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy Sơ đồ nguyên lý ,Sơ đồ chiếu sang của phân xưởng 3 Sơ đồ hai phương án –bảng chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật Sơ đồ nguyên lý toàn mạng điện LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học – Công nghệ thế giới là sự phát triển lớn mạnh về nền kinh tế. Ở Việt Nam từ một nước nông nghiệp thủ công cũng đang xây dựng chuyển sang một nước công nghiệp hóa hiện đại hóa. Đời sống cũng như nhu cầu của người dân được nâng lên. Hàng ngàn nhà máy sản xuất, các xí nghiệp lớn nhỏ được mọc lên. Các nhà máy sản xuất điện (thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, năng lượng tự nhiên…) cũng được xây dựng và phát triển mạnh. Nhưng chúng không đáp ứng được một cách bền vững lâu dài cho nhu cầu của nên kinh tế cũng như của mỗi người dân. Vấn đề đặt ra chúng ta cần và phải tính toán sử dụng, phân phối nguồn điện năng sản xuất được sao cho tiết kiệm, an toàn và hợp lý nhất. Qua chương trình học ở trường chúng em được biết dến, được tìm hiểu và được nghiên cứu chuyên sâu về môn “Cung cấp điện”. Với những nội dung cơ bản, những yêu cầu về tính toán và cách xây dựng thiết kế mạng điện là tiền đề để chúng em sau này ra làm việc giải quyết được nhiều vấn đề đặt ra của ngành điện, của nền kinh tế. Bằng sự nỗ lực học hỏi, sự say mê tim tòi cũng như sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của giáo viên đã giúp chúng em hiểu rõ, hiểu sâu về các nội dung, yêu cầu của môn học này và chúng em cũng đã biết đến các phần mềm ứng dụng phục vụ cho yêu cầu của môn học, yêu cầu của thực tế. Để khẳng định chúng em đã được thầy giáo cho tự tìm hiểu nghiên cứu thêm và làm đồ án kết thúc môn học. Trong đồ án này có các nội dung như: “tính toán chiếu sang cho 1 phân xưởng, xác định phụ tải tính toán cho 1 nhà máy, lựa chọn các thiết bị, xác định các tham số chế độ của mạng điện, tính toán dung lượng bù dể cải thiện và dự toán công trình”. Hay: “các bản vẽ sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy, sơ đồ nguyên lý, sơ đồ chiếu sang của các phân xưởng, sơ đồ nguyên lý, bảng chỉ tiêu kĩ thuật và sơ đồ nguyên lý của toàn mạng điện”. Là những nội dung mà chúng em đã được biết đến được nghiên cứu tìm tòi trong quá trình học cũng như trong những bài giảng của thầy. Đó là một vốn kiến thức giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này cũng như sau này ra thực tế làm việc. Đồ án này là một bài kiểm tra kiến thức giúp chúng em tổng hợp và ôn lại cũng như tìm tòi thêm được nhiều kiến thức của môn học. Sự hoàn thành nhanh chóng, thành công của đồ án này là sự nỗ lực, hợp tác chặt chẽ của tất cả các sinh viên trong nhóm và sự nhiệt huyết trong quá trình giảng dạy cũng như sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo. Xin trân trọng cảm ơn! CHƯƠNG I :TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3 1.1 Yêu cầu và mục đích Phân xưởng 3 có: diện tích 30x60 m2 Độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx Ta giả sử một số thông số cần thiết sau: Phân xưởng 3 có chiều cao trần là H= 7m Hệ số phản xạ là: = Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lý đảm bảo các chi tiết kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẫm mỹ trong không gian thiết kế. Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau: - Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiếu sáng quốc tế đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toán và thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra. Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số lượng bộ đèn. Đưa ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùng với lưới bộ trí đèn. Thường bố trí lưới hình chữ nhật với chiều cao đèn đã ấn định, bước này thường thực hiện nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếp tục tính toán. Ở đấy yếu tố thẩm mỹ cũng được cân nhắc trong thiết kế chiếu sáng. - Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm được các độ rọi trên trần tường, mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn. Sau đó dung các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn đã đặt ra về yêu cầu… tiện nghi ánh sáng. 1.2.Trình tự thiết kế 1.2.1 Thiết kế sơ bộ a,Xác định cấp chiếu sáng và bộ đèn B1: Theo đề ra ta có Hệ số phản xạ là: = đặt đèn sát trần. Độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx Dài a=60 m , rộng b=30 m , cao7 m B2 :Theo TCVN 7114:2000 độ rọi yêu cầu là Eyêu cầu = 500 Lx đối với phân xưởng lắp ráp máy có cấp quan sát ở mức B-C B3: Chọn loại đèn. Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào các yếu tố - Căn cứ đầu tiên phải phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff - Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu và chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trong phòng - Tính kinh tế : hiệu suất phát quang - Thời gian khởi động, hiệu ứng nhấp nháy đặc biệt là cho những ứng dụng chiếu sáng dự phòng ở những nơi công cộng hoặc chiếu sáng cho những nơi quan sát chuyển động. Việc chiếu sáng cho phân xưởng ta dùng đèn Metal halide có = 17000 Lm B4 : Sơ bộ bố trí bộ đèn +) Bố trí các bộ đèn - Các bảng tra được lập ra trên cơ sở các bộ đèn bố trí theo tính chất tổ chức lưới chữ nhật trên trần - Giá trị m, n, q sẽ quyết đến việc bố trí đồng đều ánh sáng aa +) Số bộ đèn tối thiểu cho một không gian Nmin Với một không gian có chiều cao 5m, kích thước a = 60m, b = 30m thì sau khi chọn h và cấp của bộ đèn có thể xác định được số điểm đặt đèn ít nhất trên trần để đản bảo được độ đồng đều ánh sáng trên mặt phẳng làm việc. Chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần là h’=0,5 m => h =H- h’- 0,85 = 5,65 m Ta có chỉ số treo đèn J và chỉ số phòng k; k =a.bh(a+b) = 3,54 J =h'h+h' = 0,08 chon J=0 Để đảm bảo đội rọi đồng đều trêm mặt phẳng làm việc đồi với đèn loại C khoảng cách giữa các bộ đèn phải được đảm bảo: nmaxh=1,3 nmax =1,3 . h = 1,3. 5,65 =7,3 m Số bộ tối thiểu theo cạnh a: Na=anmax= 60/7,3 = 8,2 chọn 9 bộ Số bộ tối thiểu theo cạnh b: Nb=bnmax= 30/7,3 = 4,1 chọn 5 bộ Số lượng bộ đèn tối thiểu của nhà xưởng là Nmin = 9.5 =45 bộ B6 : . Tính quang thông tổng cần cấp: Фtt Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra số bộ đèn và lưới phân bố Tính quang thông tổng cần cấp: Фtt = , chọn = 1,3 : là hệ số suy giảm ksd =0,56 đầu bài cho => = = 2089285,7 lm - Số bộ đèn cần đặt: N =bộ => chọn 128 bộ - Vì kích thước hội trường là hình chữ nhật 60x30 mà có 128 bộ đèn. Nên ta lấy theo phương a là 16 bộ và theo phương b là 8 bộ. Gọi n là khoảng cách giữa 2 bộ đèn theo chiều rộng q là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều rộng m là khoảng cách giữa 2 bộ đèn theo chiều dài p là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều dài q p m n Vậy n.8 +2.q =30 Giả sử : n =2p ta có: n.8 +n =30 =>chọn n= 3,2 m => q= 2,2 m 16m + 2p =60 Giả sử: m =2p => 16m + m = 60 =>chọn m = 3,5 m=> p =2 m 1.3. Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng cho phân xưởng gồm một aptomat tổng 3 pha 4 cực và 8 aptomat nhánh một pha 2 cực, mỗi áp cấp cho một dãy 16 bộ bóng đèn. Chọn aptomat tổng: Aptomat tổng được chọn theo 2 điều kiện: Điện áp định mức UđmA ≥ Uđmm = 0,38 KV Dòng điện định mức: IđmA≥ Ilv max=Pcs3Uđm =3230,38 = 48,6 A Chọn atomat 3 pha 4 cực C60N do hãng Merin Gernin sản xuất có các thông số kỹ thuật sau : IdmA=63 A ,Uđm= 440 V, Icắt N=6 kV Chọm cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép : Khc.Icp ≥ IlvMax = 48,6 A Trong đó: Icp là dòng điện cho phép với từng loại dây Khc. Hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 1 Chọn cáp 4G2,5 cách điện PVC của LENS có Icp = 41 (A). Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptômat: Chọn aptômat nhánh: Điện áp định mức: UđmA ≥ Uđmm = 0,22 (kV) Công suất chiếu sáng cho 1 dãy dèn Pcsd = 16 .250 4 KW Dòng điện định mức: IđmA ≥ Ilv max=Pcsd3Umm =43.0,22= 10,5 A Vậy chọn 8 aptômat loại C60L loại 1 pha 2 cực do hãng Merin Gerin sản xuất với các thông số sau: IđmA = 16 (A); Uđm = 440(A); IcắtN = 20 (kA). Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn: Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép: Khc. Icp≥ Ilvmax= 10,5 (A) Chọn loại cáp đồng 2 lõi tiết diện 2.1,5 (mm2) có Icp = 26 (A) do LENS chế tạo. CHƯƠNG 2 :XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÀN NHÀ MÁY 2.1 Khái quát chung Phụ tải tính toán là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi,tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện .Nói cách khác ,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị điện 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 sau :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 các 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 …vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng .Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện ,có khi dẫn tới sự cố cháy nổ ,rất nguy hiểm .Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực thế thì gây lãng phí . Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện .Song vì phụ tải tính phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ơ trên nên cho đến nay vẫu chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi .Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác ,còn nếu nâng cao được thì độ chính xác ,kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp . Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện : Phương pháp theo hệ số yêu cầu Phương pháp tính theo công suất trung bình Phương pháp tính theo công suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Phương pháp theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế thì tùy theo quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình thì theo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật thì công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp. 2.2Phụ tải phân xưởng 3 ∑Pđmpx3 =58 kW Ptt = Knc.i=19 Pmáy I = Knc(12,8+2,8+3,6+5,6+12,5+6,5+6,8+7,4)=Knc.58 Với knc= 0,98 Ptt=0,98 .58=56,84 kW Qtt = i=18 Pđm máy .tgφ.ɛ đm i Coi ɛ đm i =1 Cos φtb = ∑Pđmi .cosφi ∑Pđm = 12,8 .0.76+2,8 .0,65+3,6 .0,65+5,6 .0,68+12,5+0,62+6,5 ,0,9+6,8.0,68+7,4 .0,6212,8+2,8+3,6+5,6+12,5+6,5+6,8+7,4 = 0,73 ⇒ tan φtb = 0,94 Qtt = Ptt . tanφtb = 54,52kVar Stt = P tt2+Q tt2 = 78,76 kVA Itt px 3 = Stt3.Uđm =78,76 3 0,4 . = 113 A 2.3.Tính toán cho nhà máy : ∑ Pđ = 817,74kW Tính theo hệ số Kđt Số phân xưởng là n=6 nên hệ số đồng thời Kđt = 0,8 Ptt = kdt .i=16Pđmi = 0,8 . 817,74 = 654 ,192 kW Cosφtb = i=16Pđm .cosφi Pđmi = 146 .0,76+108 .0,78+56,84.0,73 +94 .0,65+212 .0,76+.196.0,78817,74 = 0,75 Cos φtb = 0,75 ⇒ tg φtb = 0,88 Qtt = Ptt . tg φtb .ɛđm i = 0,88 .654,192 =575,68 kVar (với ɛđm i = 1) Stt = Ptt2+Q tt2 =870,83 kVA Itt = Stt3.Uđm = 1256,94 A CHƯƠNG 3:SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 3.1 Khái quát về các phương án đi dây trong mạng điện công nghiệp Thông thường các sơ đồ đi dây cung cấp điện gồm có sơ đồ hình tia .dạng phân nhánh và dạng kín . Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau . Sơ đồ hình tia thì tổng chiều dài đường dây lớn ,các phụ tải vận hành độc lập nhau ,nên khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì chỉ phụ tải ở đó bị mất điện còn các phụ tải còn lại vận hành bình thường .sơ đồ hình tia dùng nhiều dây nên thiết bị phân phối cũng nhiều Sơ đồ phân nhánh thì tổng chiều dài đường dây ngắn hơn hình tia ,tiết diện đường dây trục chính thường lớn ,các phụ tải vận hành phụ thuộc vào nhau vì khi xảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện Sơ đồ dạng kín có các đường dây nối liền với các phụ tải vận hành kín ,khi xảy ra sự cố ở bất kì đoạn đường dây nào thì không phụ tải nào mất điến nhưng tiết diện đoạn đương dây đầu nguồn thường lớn vì khi xảy ra sự cố một đoạn đường dây gần nguồn thì các đoạn khác phải chịu toàn bộ phụ tải. 3.2 Các phương án đi dây Đây là hai phương án đi dây theo hình tia và phân nhánh. CÁCH 1: sơ đồ hình tia X6 X5 X4 X3 X2 X1 10 kv DCL CC MBA ATM tổng 2,4KV 1 2 3 4 5 6 X1 X2 X3 X4 X5 X6 CÁCH 2: sơ đồ phân nhánh X6 X5 X4 X3 X2 X1 10 kv MC CC MBA ATMtổng X4 X5 X1 X6 X2 X3 Nhận xét : Dựa vào khoảng cách trong nhà máy ,các yêu cầu về cung cấp điện cho các phụ tải trong nhà máy thì ta chọn phương án đi dây thứ 1 . Vừa đảm bảo về yêu cầu kĩ thuật vửa đảm bảo tính kinh tế .Vì các xưởng hoạt động độc lập .Mặt khác để tránh trường hợp quá tải trên đường dây CHƯƠNG 4 :LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 4.1 Khái quát chung Trong điều kiện vận hành các khí cụ ,sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ : Chế độ làm việc lâu dài :các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức . Chế độ quá tải :dòng điện qua các thiết bị điện cao hơn bình thường ,thiết bị còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giá trị cho phép. Chế độ ngắn mạch : các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn thiết bị có xét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.Riêng đối với máy cắt điện còn phải chọn thêm khả năng cắt của nó. 4.2 Lựa chọn dao cách ly . Dao cách ly cao áp được lựa chọn theo các điều kiện định mức : dòng và áp cùng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt . Thứ tự Đại lượng kiểm tra Ký hiệu Công thức 1 Điện áp định mức Uđm DCL Uđm DCL≥ Uđm mạng 2 Dòng điện định mức Iđm DCL Iđm DCL≥ Ilv max 3 Dòng điện ôđđ định mức Uôđđ DCL Uôđđ DCL≥ I xk 4 Dòng điện ôđđ định mức Iôđđ DCL Iôđđ DCL≥tgttôđn Chọn Uđm DCL≥ Uđm mạng = 10 kV → Uđm DCL = 15 kV Iđm DCL≥ Ilv max ≈ Sđm3 .10 = 10003 .10 = 57 A → Chọn Uđm DCL = 60 A Dòng điện ổn định lực điện động : Imax ≥ Ixk = 2.Kxk .Ilv = 2 .1,8 .IN Giả sử chọn dây AC -120 nối từ máy cắt đến hệ thống điện ,khoảng cách là 10 km Rd = 2,45 Ω ,Xd = 3,63 Ω → IN = Uđm3.Rd2+Xd2 = 103.2,452+3,632 = 1,32 (kA ) → Ixk = 2 .1,8 .1.32 = 3,36 kA Chọn dòng điện ổn định lực động Imax = 3,36 KA 4.3 Lựa chọn cầu chì . Cầu chì là khí cụ để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch .Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy .Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch đơn giản ,rẻ tiền nhưng độ nhạy kém .Nó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì được tóm tắt ở bảng sau : Thứ tự Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức 1 Điện áp định mức Uđm CC Uđm CC ≥ Uđm mạng 2 Dòng điện định mức Iđm CC Iđm CC ≥ Ilv max 3 Công suất cắt định mức Sđm cắt CC Sđm cắt CC≥ SN Chọn Uđm CC ≥ Uđm mạng = 10 KV → Uđm CC = 15 kV Iđm CC ≥ Ilv max → Iđm CC = 1,5 . Ilv = 57 .2 =114 A 4.4Chọn máy biến áp : a- Sơ lược về trạm biến áp: Do chưa biết đồ thị phụ tải của nhà máy vì chế độ làm việc giờ sản xuất nên việc lựa chọn máy biến áp phụ thuộc vào Stt=976,7 (KVA) Do công suất nhà máy không lớn lắm và có thể sử dụng máy phát dự phòng. Cho nên việc lụa chọn nhiều máy biến áp sez tăng vốn đầu từ và cũng không cần thiết lắm. do đó ta sử dụng máy biến áp trong trạm biến áp. Vì không xác định được đồ thị phụ tải trong ngày một cách tương đối nên lựa chọn công suất máy biến áp sao cho đảm bảo về tính kĩ thuật vừa có lợi kinh tế (không nên chọn máy biến áp quá lớn khi vận hành sẽ gây non tải gây lãng phí). Vậy ta chọn máy biến áp có S=1000kVA>Stt=976,7 kVA (để thuận lợi sau này nếu có dung them thiết bị trong nhà máy thì cũng không cần phải thiết kế lại). Trên cơ sở đã chọn được công suất MBA ở trên ta chọn MBA bap ha 2 dây do Việt Nam chế tạo có thong số như sau: Loại Công suất định mức(KVA) Tổn thất không tải P0(W) Tổn thất ngắn mạch Pn(W) Hiệu suất định mức UN% IN% 1000-10/4 1000 1750 13000 98,05 5,5 5 Hệ thống ATS: do nhu cầu đảm bảo không được mất điện trong thời gian dài do đó ta sử dụng hệ thống ÁT kết hợp với nguồn dự phòng. Hệ thống ÁT sẽ kiếm tín hiệu điện áp và tự động cho khởi động và đóng nguồn điện dự phòng khi nguồn điện chính bị sự cố, khi nguồn điện chính ổn định trở lại thì nguồn dự phòng được cắt ra Chọn máy phát điện dự phòng cho nhà máy: máy phát điện DENYO DCA-110CSPM xuất xứ từ Nhật Bản: -Công suất 1000MVA -Hệ số công suất 0,8 -Tần số 50hz loại 3 pha -Trọng lượng 1338,55kg -Kích thước 6110x2350x2950 -Nhiên liệu diesel -Giá sản phẩm 32x10^6 VND Chọn cáp dưới đất cho hợp mĩ quan, chon K1=1,0 Khi nhiện độ môi trường xung quanh là 250C, K2=1 (số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) (theo bảng 10 sách Lưới điện và hệ thống điện) 4.5 Chọn aptomat tổng Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch . Aptomat có ưu điểm hơn hẳn cầu chì có khả năng làm việc chắc chắn ,tin caayj an toàn ,đóng cắt đồng thời 3 pha và có khả năng tự động hóa cao Cách lựa chọn aptomat Thứ tự Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn 1 Điện áp định mức UđmA UđmA≥ U đm mạng 2 Dòng điện định mức IđmA IđmA≥Ilv max 3 Dòng điện cắt định mức ICđm A ICđm A ≥IN 4 Công suất cắt định mức Sđmcắt A Sđmcắt A ≥ S N → chọn UđmA≥ U đm mạng =0,4 KV ⇒ UđmA = 0,6 KV IđmA≥Ilv max = 1256,84 A ICđm A ≥IN = 1,32 KA ⇒ ICđm A =1,5 KA Chọn loại Aptomat ABC Metasol 3 pha loại AN-16D3-16H có Iđm = 1500 A 4.6 .Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính Ta chọn khoảng cách từ tủ phân phối đến máy biến áp là 5 m Chọn cáp dưới đất cho hợp mỹ quan ,chọn k1 = 1 .Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 độ C ,K2 =1 . Ta chọn dây dẫn theo dòng cho phép Icp: Icp ≥ILvK1K2 ≈ ILv =Ptt3.Ucosφ Icp ≥ ILvK1.K2 = Ptt MBA3.U.cosφ = SMBA3.U = 10003.0,4 =1443(A) Ta chọn cáp 3 pha 3 lõi gồm 3 sợi cáp, cáp ruột đồng cách điện PVC do LENS chế tạo loại 3G300 có tiết diện dây là F = 300mm2 Icp =3x621 = 1863(A) > 1443 (A) r0 = 0,06013 = 0,02 Ω/Km 4.7 Chọn thanh cái Thanh dẫn có thể bằng đông, nhôm hay thép tùy theo cường độ cũng như môi trường làm việc sao cho thích hợp. Theo thong số máy biến áp ta có ΔPn = 15000W Un%=5,5 giả sử dòng điện là j=1,2 (A/mm2) Dòng điện lớn nhất qua thanh cái là dòng điện định mức của máy biến áp: IđmB= SđmB3.UđmB = 10003.0,4 = 1443 (A) Tiết diện thanh cái tính theo công thức: F= IđmBj = 14431,2 = 1200 (mm2) Tra bảng phụ lục 7 sách cung cấp điện ta chọn thanh cái đồng kích thước 120x10 mm2 có khối lượng 10,65 kg/m2 mỗi pha 1 thanh có Icp = 2650 A Cần tính toán dòng điện ngắn mạch để kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt Tổng trở: Zb = ∆Pn.UđmB2SđmB2.103 + jUn2Sđm .10=15.0,4210002.103 + j5,5.0,4 21000.10 = 2,4.10-3 + j8,8.10-3 Ω In= Ui3.Rd2+Xd2 = 25 KA Trị số dòng điện xung kích là Ixk =2.1,8.In=63,6 KA Dự dịnh đặt 3 thanh cái đặt cách nhau 15cm, mỗi thanh đặt trên khung tủ cách nhau 70cm Lực điện động Ftt = 1,76.10-2 . 7015.63,6 = 5,22 kG Mô men chống uốn của thanh đồng M120x10mm2 đặt đứng: W= 120.1026 = 0,2 cm2 ứng suất tính toán: σtt = MF = 182,8 kG/cm2 kiểm tra thanh cái ghi trong bảng sau Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả Dòng điện phát nóng lâu dài Icp=2650>Icp=1443 Khả năng ổn định động (kg/m2) σcp=1400> σtt=182,8 Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F=120.10=1200>6.In.tqd=6.25.0,5=106 Vậy dung thanh đồng M120x10 (mm2) là thõa mãn 4.8 Chọn dây dẫn từ trạm phân phối chính đến các phân xưởng Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng Thực chất là chúng ta sẽ chọn một loại dây có sẵn với F tc và Icp sao cho khi lắp đặt vào với dòng điện thực tế thì nhiệt độ của nó sẽ không vượt quá nhiệt độ cho phép vậy để chọn dây ta có Ivl max = Icp ..K1 .K2 Trong đó : Ilv max là dòng điện cực đại lâu dài đi trong dây dẫn Icf dòng điện cho phép tra bảng K1 , K 2 các hệ số hiệu chỉnh Chọn K1 .K2 = 1 Đối với phân xưởng 1 Ptt = 146 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1463.0,4.0,76 = 277,28 (A) Có thể chọn Icp =300 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 35 mm2 Đối với phân xưởng 2: Ptt = 108 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1083.0,4.0,78 = 199,7 (A) Có thể chọn dây theo tiêu chuẩn phát nóng với Icp = 250 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 25 mm2 Đối với phân xưởng 3: Ptt = 72,72 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 72,723.0,4.068 = 139,9 (A) Có thể chọn dây theo tiêu chuẩn phát nóng với Icp = 150 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 10 mm2 Đối với phân xưởng 4: Ptt = 94 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 943.0,4.0,65 = 208 (A) Có thể chọn dây theo tiêu chuẩn phát nóng với Icp = 250 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 25 mm2 Đối với phân xưởng 5 Ptt = 212 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 2123.0,4.0,76 = 402 (A) Có thể chọn dây theo tiêu chuẩn phát nóng với Icp = 450 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 70 mm2 -Đối với phân xưởng 6 Ptt = 196 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1963.0,4.0,78 = 362,25(A) Có thể chọn dây theo tiêu chuẩn phát nóng với Icp = 400 (A) → chọn dây cáp đồng dẫn hạ áp 3 pha 3 lõi ruột đồng bọc cao su hoặc PVC có tiết diện 70 mm2 Ta có bảng chọn dây :Dây cáp đồng 3 lõi bọc nhựa . STT ĐỊA ĐIỂM TIẾT DIỆN Mm2 ĐIỆN TRỞ R0 Ω/km CHIỀU DÀI m Tổng trở đường dây Ω 1 TPP—PX1 35 0,524 100 0,017 2 TPP—PX2 25 0,727 120 0,029 3 TPP—PX3 10 1,83 60 0,036 4 TPP—PX4 25 0,727 120 0,029 5 TPP—PX5 70 0.268 150 0,04 6 TPP—PX6 70 0,268 260 0,069 5.8 Lựa chọn aptomat cho các phân xưởng Cách lựa chọn aptomat Thứ tự Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn 1 Điện áp định mức UđmA UđmA≥ U đm mạng 2 Dòng điện định mức IđmA IđmA≥Ilv max 3 Dòng điện cắt định mức ICđm A ICđm A ≥IN 4 Công suất cắt định mức Sđmcắt A Sđmcắt A ≥ S N .Đối với phân xưởng 1 Ptt = 146 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1463.0,4.0,76 = 277,28 (A) Có thể chọn Aptomat Iđm =300 (A) Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 kv, Chọn máy cắt cục (aptomat) bộ loại 3 pha có Iđm = 250 A .Đối với phân xưởng 2: Ptt = 108 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1083.0,4.0,78 = 199,7 (A) Có thể chọn Aptomat Iđm = 250 (A) Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 Chọn máy cắt cục bộ 3 pha có Iđm = 250 A .Đối với phân xưởng 3: Ptt = 72,72 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 72,723.0,4.068 = 139,9 (A) Chọn Aptomat máy cắt cục bộ có Iđm =150 (A) Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 kv, Đối với phân xưởng 4: Ptt = 94 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 943.0,4.0,65 = 208 (A) Chọn Aptomat có Iđm =250 (A) Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 kv, Đối với phân xưởng 5 Ptt = 212 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 2123.0,4.0,76 = 402 (A) Chọn Aptomat cóIđm =450(A), Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 kv -Đối với phân xưởng 6 Ptt = 196 Kw Itt = Ptt3.U.cosφ = 1963.0,4.0,78 = 362,25(A) Chọn Aptomat cóIđm =400(A) Và có Uđmatm = 0,6 kv > Uđm = 0,4 kv, Ta được : BẢNG CHỌN APTOMAT PHÂN XƯỞNG UCđm (KV) ICđm (A) 1 0,6 250 2 0,6 250 3 0,6 150 4 0,6 250 5 0,6 450 6 0,6 400 CHƯƠNG 5 : KIỂM TRA CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 5.1- Kiểm tra điều kiện sụt áp ΔU . Ở điều kiện làm việc bình thường: ΔU=i=1nA.Ui ΔUi = Ptt i .Ri+Qtt i.XiUđm = (Ptt i .r0i+Qtt i.x0i).liUđm Trong đồ án này ta chỉ cần tính toán sụt áp cho các thiết bị nào có khoản cách điện xa nhất và công suất lớn nhất. Cụ thể là tính toán sụt áp cho phân xưởng thứ 5 Theo như hình vẽ ta xác định được khoảng cách tủ phân phối đến xưởng 5 ≈ 260m ΔU5 = Ptt 5 .R5+Qtt 5.X5Uđm với Ptt 5 ≈ Pđm.Qtt ≈ Qđm Uđm = 0,4 KV R5=0,26.0,21 =0,0546(với r0 trong bảng tính phần chọn tiết diện: r0=0,21, dây AC-150) x0 =0,357 Ω/Km (theo sách lưới điện và hệ thống điện) x5=0,26.0.357=0.0928 →Ptt=212 Kw →Qtt = Ptt.tg𝝋 = 212.0,86= 181,3 (KVar) →ΔU6=212.0,0546+181,3.0,09280,4=71 (v) 5.2 - Tổn thất công suất ΔP: Chọn cách phân phối điện áp theo sơ đồ 1 : Ta có: ΔPdây= ΔP(1)+ ΔP(2)+ ΔP(3)+ ΔP(4)+ ΔP(5) +ΔP(6) ΔP1=P12+Q12Uđm2 .R1 = P12+P12.tg2φUđm2 .r0.l1=1462+1462.0,730,42.0,21.0,1=4840 (W) =4,84(KW) ΔP2=P22+Q22Uđm2 .R2=1082+1082.0,640,42.0,85.0,1=10162 (w) =10,16 (kw) ΔP3=P32+Q32Uđm2 .R3=72,722+72,272.0,880,42.0,21.0,2=2609 (w) =2,61 (kw) ΔP4=P22+Q22Uđm2 .R4=942+942.1.370,42.0,46.0,1=6020 (w) =6,02 (kw) ΔP5=P52+Q52Uđm2 .R5=2122+2122.0,730,42.0,21.0,26=26533 (w) =26,533 (kw) ΔP6=P62+Q62Uđm2 .R6=1962+1962.0,640,42.0,21.0,06=4961 (w) =4,96 (kw) ΔPdây= ΔP(1)+ ΔP(2)+ ΔP(3)+ ΔP(4)+ ΔP(5) +ΔP(6)= 55,123 kw 5.3- Tổn thất điện năng: ΔA=ΔP.τ=ΔP.(0,124 + Tmax.10-4)2.8760 =55,123.(0,124+5000.10-4)2.8760 =188020(Kwh) CHƯƠNG 6 :TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 6.1 Cơ sở lí thuyết 6.1.1 . Tác dụng của việc nối đất và an toàn khi nối đất. Nối đất có 3 chức năng: nối đất làm việc, nối đất chống sét và nối đất an toàn. Trang bị nối đất gồm các điện cực và các dây dẫn nối đất. Dây nối đất dung để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực. Trong nối đất bảo vệ thì điện áp trên vỏ thiết bị so với đất Ud=Id.Rd Trong đó: Id –Dòng điện ngắn mạch 1 pha chạm đất Rd –Điện trở nối đất Khi người chạm vào vỏ thiết bị có điện áp chạy qua người xác định: IngId'=RdRng Vì điện trở của người được coi như mắc song song với điện trở nối đất. Id=Id' + Ing Khi thực hiện nối đất sao cho Rd=Rng thì Id=Ing có thể coi Id=Id' Ing=Rd.IdRng Như vậy khi thực hiên nối đất tốt, điện trở nối đất đủ nhỏ có thể đảm bảo dòng điện chạy qua người nhỏ không gây nguy hiểm tính mạng. Khi có trang bị nối đất dòng điện ngắn mạch theo dây dẫn nối đất xuống các điện cực và chạy tản vào long đất. Mặt đất tại chỗ đặt điện cực có điện thế lớn nhất, càng xa điện cực điện thế càng giảm dần và bằng không, ở nơi xa điện cực từ 15 đến 20m. Nếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối của dây nối đất thì điện trở nối đất được: Rd=UdId Trong đó Ud –điện áp của trang bị nối đất với đất Nếu tay người hoạc một bộ phận nào đó của cơ thể người chạm vào thiết bị thì điện áp tiếp xúc Utx là điện áp giữa chỗ chạm ở cơ thể người với chân người được xác định: Utx=𝝋d – 𝝋 Trong đó: 𝝋d -điện thế lớn nhất tại điểm đặt điện cực nối đất 𝝋 –điện thế trên mặt đất chỗ chân người đứng Điện áp bước được xác định: Ub = 𝝋1 - 𝝋2 6.2 Cách thực hiện nối đất - Trong lưới cung cấp điện người ta thực hiện nối đất với nhiều mục đích khác nhau. Nối đất làm việc, nối đất an toàn, nối đất chống sét. - Hệ số nối đất (còn gọi là hệ thống tiếp địa) trong trạm biến áp thực hiện cả 3 chức năng: làm việc, chống sét, an toàn. - Quy phạm quy định về trị số điện trở nối đất Rđ của hệ thống nối đất như sau (đối với vùng đồng bằng) + Với trạm biến áp phân phối: Rđ≤ 4Ω + Trạm biến áp trung gian điện áp Uđm ≤35Kv : Rđ = 1Ω + Trạm biến áp trung gian điện áp Uđm≥110Kv : Rđ = 0,5Ω - Kết cấu hệ thống nối đất của trạm biến áp như sau: - Ta dùng cọc sắt góc L70 x 70 x 7 hoặc L60 x 60 x 6 dài 2,5 m, đóng ngập sâu xuống đất 0,7m các cọc này được nối với nhau bằng cách hàn vào thép thanh 40 x 4mm ở độ sâu 0,8m, hai cọc gần nhau đảm bảo khoảng cách a ≥ 2,5m, tạo thành mạch vòng xung quanh trạm. - Yêu cầu của bài tập ta phải thiết kế nối đất cho 2 trạm biến áp phân phối vậy ta phải tính sao cho Rđ≤ 4Ω và đất đặt trạm biến áp là đất cát pha nên ta chọn ρ = 0,4.104(Ω/cm), chọn hệ số mùa km = 1,5 - Nối đất cho trạm BAPP các phụ tải 1, 4,6 và trạm BAPP các phụ tải 2, 3, 5 Ta sẽ thiết kế hệ thống nối đất cho trạm BAPP bằng một mạch vòng kín bao quanh trạm với kích thước là (9x6)m , dùng cọc thép L60 x 60 x 6 và thanh nối là thép dẹt 40 x 4mm. Điện trở nối đất của một cọc: R1c = 0,00298.km.ρ = 0,00298.1,5.0,4.104 = 17,88 Ω Xác định số cọc: n = R1cηc.Ryc= 17,880,8.4= 5,59 cọc ≈ 6 cọc Trong đó tra sổ ta có ηc = 0,8 Mạch vòng sẽ đi bên trong tường rào trạm có chu vi l = 2(a + b) = 2(5 + 6) = 22m. Thép dẹt chon ở độ sâu 0,8m. Tính điện trở nối đất ở độ sâu này phải nhân với hệ số 3. Điện trở cuả thanh ghép nối: Rt = 0,366ρ0llog2l2bt Trong đó: ρ0 – điện trở suất của đất ở độ sâu chon thanh (0,8m); l – chiều dài (chu vi) mạch vòng, cm; b – bề rộng thanh nối, b = 4cm; t – chiều sâu chon thanh nối t = 80cm; Rt = 0,366.1,5.0,4.104.32200xlog2.220024.80 = 13,4Ω Tra bảng ta tìm được ηt = 0,45 tính được điện trở nối đất thực tế của thanh nối: Rt'=Rtηt = 13,40,45= 29,78Ω Điện trở nối đát cần thiết của n cọc là: Rc = 4Rt'Rt'-4 = 4.29,7829,78- 4= 4,6Ω Số cọc cần phải đóng là: N = R1cηc.Rc= 17,880,8.4,6= 4,86cọc Căn cứ vào mặt bằng trạm, ta quyết định đặt 6 cọc như hình 6.1. Điện trở nối đất thực tế nhỏ hơn 4Ω. Hình 6.1. Mặt bằng trạm BAPP kiểu bệt và hệ thống nối đất Trong đó: 1.Phần ngoài trời; 2. Nhà phân phối hạ áp; 3. Tường bảo vệ; 4. Cửa nhà phân phối; 5. Cổng trạm; 6. Tường nhà phân phối; 7. Cọc nối đất; 8. Thanh nối CHƯƠNG 7 :TÍNH BÙ CÔNG SUẤT 7.1 Các phương án bù công suất Phương án 1 :Đặt tụ bù phía cao áp của xí nghiệp Ưu điểm : Tiệt kiệm chi phí tụ bù và lắp đặt Nhược điểm :tổn thất điện năng lớn Phương án 2 : đặt tụ bù các thanh cái hạ áp của nhà máy :đặt tụ bù tại điểm này làm giảm tổn thất điện năng cho trạm nhưng không làm giảm tổn thất cho lưới điện xí nghiệp dưới thanh cái hạ áp Phương án 3 : đặt tụ bù tại các tủ động lực làm giảm điện năng trên đường dây từ tủ phân phối tới tủ động lực và trong trạm biến áp xí nghiệp nhưng chi phí tụ nhiều hơn và phải lắp đặt them nhiều phụ kiện Phương án 4 :đặt tụ bù tại các động cơ phương án này chi phí rất cao nhưng làm giảm tổn thất điện năng đến mức thấp nhất Theo điều kiện thực tế và khả năng của xí nghiệp ta chọn phương án thứ 2 7.2 Tính toán bù : Ptt = 662 ,976 kW Stt= 833,127 kVA Qtt= 583,418 kVar Cos φtrước = 0,75 → tgφtrước  = 0,88 Cos φsau = 0,95 → tgφsau  = 0,33 Qb∑ = Ptt (tgφtrước –tgφsau) = 662 . (0,88 – 0,32 ) = 370,72 Var Công suất biểu kiến của nhà máy khi đặt tụ bù là : Stt = Ptt2+(Qtt-Qb∑)2 = 683,85 kVA Sơ đồ khi đã đặt tụ bù: 10 kv DCL CC MBA ATM tổng 2,4KV 1 2 3 4 5 6 X1 X2 X3 X4 X5 X6 CHƯƠNG 8 :DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH ĐIỆN STT TÊN THIẾT BỊ GIÁ THÀNH (VNĐ) 1 MÁY BIẾN ÁP 120 000 000 2 APTOMAT 3 DÂY DẪN 50.000.00 4 DAO CẮT LY 5 CẦU CHÌ 6 THANH CÁI 7 TIỀN NHÂN CÔNG 50.000.00