ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN

Hình 1. 1 Bố trí đèn chiếu sáng 3 Hình 1. 2.Sơ đồ bố trí đèn 4 Hình 2. 1.Sơ đồ đi dây hình tia 10 Hình 3. 1.Sơ đồ nguyên lý mạng điện 14 Hình 3. 2.Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 14 Hình 3. 3.Sơ đồ thay thế ngắn mạch phía trung áp 14 Bảng 3. 1.Thông số MBA 16 Bảng 3. 2.Bảng tính toán thông số đường dây các đoạn 16 Bảng 3. 3.Tính toán mạch các điểm 18 Bảng 3. 4.Kiểm tra ổn định nhiệt dây dẫn 19 Bảng 3. 5.Thông số dao cách ly 20 Bảng 3. 6.Thông số máy cắt cao áp 20 Bảng 3. 7.Thông số cầu chảy cao áp 21 Bảng 3. 8.Thông số chống sét van 21 Bảng 3. 9.Thông số chống sét van 21 Bảng 3. 10.Thông số phụ tải 22 Bảng 3. 11.Thông số áp tô mát 22 Bảng 3. 12.Thông số BI 22 Bảng 3. 13.Thông số thanh cái 23 Bảng 3. 14.Thông số sứ đỡ thanh cái 23 Bảng 3. 15.Thông số aptomat TĐL 1 23 Bảng 3. 16.Thông số aptomat TĐL 2 24 Bảng 3. 17.Thông số aptomat TĐL 3 24 Bảng 3. 18.Thông số aptomat TĐL 4 24 Bảng 3. 19.Thông số thanh cái 25 Bảng 3. 20.Thông số sứ đỡ thanh cái 25 Hình 4. 1.Sơ đồ nguyên lý TBA 28 Hình 4. 2.Sơ đồ mặt bằng TBA 29 Hình 4. 3.Sơ đồ nối đất 29 Bảng 5. 1.Thông số công suất phân xưởng 32 Bảng 5. 2.Thông số tụ bù 32 Bảng 6. 1.Thông số chống sét van 35 Bảng 7. 1.Tính chi phí cáp điện 36 Bảng 7. 2.Tính chi phí thiết bị đóng cắt cao áp 36 Bảng 7. 3.Chi phí đầu tư MBA 36 Bảng 7. 4.Chí phí dây dẫn hạ áp 37 Bảng 7. 5.Chi phí thiết bị đóng cắt hạ áp 37 Bảng 7. 6.Chi phí thiết bị đóng cắt hạ áp 38 Bảng 7. 7.Chi phí BI 38 Bảng 7. 8.Chi phí thanh cái 39 Bảng 7. 9.Chi phí sứ đỡ thanh cái 39 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 3 1.1. Tính toán phụ tải chiếu sáng: 3 1.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát 5 1.3. Tính toán phụ tải động lực 5 1.4. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng 7 1.5. Nhận xét và đánh giá: 8 CHƯƠNG 2 – XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 9 2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 9 2.1.1. Vị trí đặt trạm biến áp 9 2.1.2. Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp 9 2.2. Phương án cung cấp điện phân xưởng 10 CHƯƠNG 3 – LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 14 3.1. Tính toán ngắn mạch 14 3.1.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch 14 3.1.2. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm 14 3.2. Chọn và kiểm tra dây dẫn: 18 3.3. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị trung áp 20 3.4. Chọn thiết bị hạ áp 21 3.4.1. Lựa chọn thiết bị điện tủ hạ thế tổng TBA 21 3.4.2. Lựa chọn thiết bị điện tủ động lực 23 3.5. Nhận xét và đánh giá 25 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 26 4.1. Tổng quan về trạm biến áp 26 4.1.1. Khái niệm 26 4.1.2. Cấu tạo trạm biến áp: 26 4.1.3. Một số cấu hình trạm biến áp: 26 4.2. Chọn phương án thiết kế xây dựng TBA: 27 4.3. Tính toán nối đất cho TBA: 27 4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng và mặt cắt của TBA và sơ đồ nối đất của TBA 28 4.5. Nhận xét 30 CHƯƠNG 5 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 31 5.1. Ý nghĩa bù công suất phản kháng: 31 5.2. Tính toán bù công suất phản kháng 31 5.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 32 5.4. Nhận xét và đánh giá 33 CHƯƠNG 6 – TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 34 6.1. Tính toán nối đất 34 6.2. Tính chọn thiết bị chống sét 34 6.3. Nhận xét và đánh giá 35 CHƯƠNG 7 – DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH 36 7.1. Kê danh mục các thiết bị 36 7.2. Lập dự toán công trình 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 CHƯƠNG 1 – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Tính toán phụ tải chiếu sáng: Hình 1. 1 Bố trí đèn chiếu sáng Chọn độ cao h’ = 0.5 m Chiều cao của mặt làm việc h2 = 0.8 m Chiều cao tính toán H= h h’ h2 = 5.2 0.50.8 = 3.9 m Tỷ số treo đèn: j= h(H+h )=0.5(3.9+0.5)=0.114 Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn được xác định theo tỷ lệ: Lh = 1.5(bảng 6.1 GT thiết kế cấp điện thầy Ngô Hồng Quang) : → L = 1.5xh = 1.5x3.9 = 5.85 m Ta có chiều rộng phân xưởng = 24 (m); chiều dài = 36(m) Số bộ đèn tối thiểu theo chiều rộng là: N_n=aL=245.85=4 → chọn 3 bộ đèn Số bộ đèn tối thiểu theo chiều dài là: N_d=bL=365.85=6→ chọn 5 bộ đèn → Số bộ đèn: N=N_n.N_d=3.5=15 (bộ đèn). Mỗi bộ đèn có số đèn n=6 Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld= 4.7m và Ln=4.5m

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán phụ tải chiếu sáng

Hình 1 1 Bố trí đèn chiếu sáng

Chiều cao của mặt làm việc h2 = 0.8 m

Để chiếu sáng cho phân xưởng, khoảng cách giữa các đèn được xác định theo tỷ lệ L/h = 1.5, theo bảng 6.1 trong hướng dẫn thiết kế cấp điện của thầy Ngô Hồng Quang.

Ta có chiều rộng phân xưởng = 24 (m); chiều dài = 36(m)

Số bộ đèn tối thiểu theo chiều rộng là: N n =a

Số bộ đèn tối thiểu theo chiều dài là: N d =b

→ Số bộ đèn: N= N n N d =3.5(bộ đèn) Mỗi bộ đèn có số đèn n=6

Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld= 4.7m và Ln=4.5m

Kiểm tra mức độ đồng đều 3 2 d d

2 (thỏa mãn) Chỉ số phòng:

Để tính toán độ rọi yêu cầu trong phòng, ta sử dụng độ phản xạ của trần và tường lần lượt là P% và 0% Kết hợp với chỉ số phòng, tra bảng cho thấy hệ số sử dụng Ksd là 0,59 Độ rọi yêu cầu được xác định là Eyc = 200, với chiều cao h = 5.2m, H = 3.9m, và h' = 0.5m.

Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính toán Z=1,1 xác định được quang thông của mỗi đèn như sau:

Từ quang thông tổng F và số lượng bộ đèn đã có:

 Chọn được loại đèn: đèn LED chống cháy nổ 40W  chọn đèn LED chống cháy nổ có P đèn @W cosφ = 0,95

 Công suất chiếu sáng là: Pcs = kđt Nđèn Pđèn (kW) (kđt = 1)

 Qcs = P.tan(arccos φ) = 0,6.tan (arccos 0,95) = 0,197kVAr

- Ta có sơ đồ phân bố đèn như sau:

Hình 1 2.Sơ đồ bố trí đèn

- Thông thường mạch chiếu sáng sẽ chọn dây ruột đồng có bọc cách điện tiết diện 1,5 mm 2

Phụ tải thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió cần cấp là

Chiều cao phân xưởng là 3.9m, với tỷ số trao đổi không khí ar = 6 Để chọn quạt, cần xác định công suất quạt Pquạt và lưu lượng gió Qquạt (m³/h) Quạt hướng trục DBH – AFT – 3 được lựa chọn với công suất Pquạt là 2.2kW và lưu lượng gió Qquạt từ 3000 đến 5000 m³/h.

Số quạt cần lắp là: ó at

 Chọn công suất làm mát Pquạt= 2.2kW

 Plm = N.Pquạt = 9x2.2 = 19.8 kW, lấy coslm=0,8

Tính toán phụ tải động lực

a.Phân nhóm cho các phụ tải động lực

Trong một phân xưởng, có nhiều thiết bị với công suất và chế độ làm việc khác nhau, do đó, để xác định phụ tải tính toán chính xác, cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm phụ tải cần tuân theo các nguyên tắc nhất định.

Để tiết kiệm vốn đầu tư và giảm thiểu tổn thất điện năng, các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên được bố trí gần nhau, giúp giảm chiều dài đường dây hạ áp trong phân xưởng.

Chế độ làm việc đồng nhất của các thiết bị điện trong nhóm giúp xác định chính xác phụ tải tính toán và thuận tiện hơn trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.

Tổng công suất của các nhóm thiết bị trong phân xưởng và toàn nhà máy nên xấp xỉ nhau để giảm thiểu số lượng tủ động lực cần sử dụng Số lượng thiết bị trong mỗi nhóm cũng không nên quá nhiều, vì số đầu ra của tủ động lực thường chỉ từ 8 đến 12 Tuy nhiên, việc đáp ứng đồng thời cả ba điều kiện này thường gặp khó khăn, do đó khi thiết kế, cần xem xét điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm và vị trí, công suất của các thiết bị trong phân xưởng, phụ tải được chia thành 5 nhóm khác nhau Kết quả phân nhóm này được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 1 1.Phân nhóm phụ tải nhóm 1

STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ksd cosφ Pdm,kW

1 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 0.35 1 20.55

Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ksd cos φ

Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ

Hệ số sử dụng ksd cos φ

4 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 18 0.53 0.69 30.14

T Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số sử dụng ksd cos φ Pdm,k

2 Bàn lắp ráp và thử nghiệm

Nhóm 4 95.9 b.Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực:

*Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 :

- Nhóm 1 có 4 thiết bị → chọn kdt= 1

- P tt =k dt ∑ i=1 n k sφdi P dmi ¿ 1 x [0.35x20.55+0.32x16.44+0.3x5.48+0.36x16.44] 01kW

*Tính tương tự với 3 nhóm phụ tải còn lại ta được bảng sau :

Bảng 1 5.Bảng tính toán phụ tải động lực các nhóm thiết bị

Kdt Ptt kW Cosφtb Stt kVA

4 4 1 42.55 0,67 63.3 46.85 c.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị động lực :

- cosφφ tbdl ∑ i=1 n cosφφ tbi P tti

Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

- Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

P ttpx =k dt ( P tt đ l +P csφ +P lm ) ( kW) ; Với kdt=1

P ttpx =k dt ( P ttdl +P csφ +P lm )=1 ( 55.46+ 0,6+ 19.8 )u.86 kW

- Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng: cosφ tbpx =P csφ cosφ csφ +P ttpx cosφ tbdl +P lm cosφ lm

- Công suất toàn phân xưởng:

1.1 Nhận xét và đánh giá:

Qua sơ bộ tính toán ta đã:

+ Phân chia được các nhóm phụ tải động lực, tính toán được các thành phần trong các nhóm

+ Tính toán được thiết kế chiếu sáng và chọn được thiết bị phù hợp

+ Tính hệ thống làm mát cho phân xưởng và chọn quạt

Nhận xét và đánh giá

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp

*Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt.

Vị trí đặt trạm cần đảm bảo đủ diện tích và thuận lợi cho việc kết nối các tuyến đường dây điện đến trạm, cũng như các phát tuyến từ trạm ra ngoài Đồng thời, vị trí này cũng phải đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai.

- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.

Vị trí của trạm cần đáp ứng các yêu cầu về cảnh quan môi trường, khả năng điều chỉnh và cải tạo phù hợp, đồng thời đảm bảo hoạt động hiệu quả trong các tình huống khẩn cấp.

- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất.

*Phương thức đặt trạm biến áp:

Các trạm biến áp có thể được lắp đặt theo nhiều phương thức khác nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, bao gồm lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường trong hoặc ngoài nhà xưởng, đặt độc lập bên ngoài, hoặc trên mái và dưới tầng hầm.

Trên sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có thể nhận thấy rằng việc đặt trạm biến áp sát tường bên trong nhà xưởng, ngay sau lối ra vào, sẽ giúp tiết kiệm dây dẫn mạng hạ áp và tối ưu hóa không gian sử dụng của phân xưởng.

Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện, việc lựa chọn sử dụng 2 máy biến áp là cần thiết Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ đảm nhận toàn bộ tải, với điều kiện có thể chịu quá tải lên đến 40% liên tục.

6 giờ/ngày , thời gian không quá 5 ngày/tuần.

+ Điều kiện chọn 2 MBA xét trường hợp quá tải: 1.4 xS dmB ≥ S tt

1.4 p.37kVA → chọn 2 MBA có công suất 75kVA

*Ta có nguồn cách phân xưởng là 250 m → khoảng cách từ nguồn đến trạm biến áp sẽ

2.1.2 Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp

- Chọn dây dẫn theo J kt, kiểm tra tổn thất điện áp, kiểm tra phát nóng cho phép

Đối với mạng điện trên 10kV và đường dây trên không, để đảm bảo độ bền cơ học, cần chọn dây có tiết diện tối thiểu là 35 mm².

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp

*Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt.

Vị trí đặt trạm cần đảm bảo đủ không gian và thuận lợi cho các tuyến đường dây điện đến và đi từ trạm, đồng thời phải tính đến khả năng phát triển trong tương lai.

- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.

Vị trí của trạm cần đảm bảo các yếu tố quan trọng như cảnh quan môi trường, khả năng điều chỉnh và cải tạo phù hợp, cũng như khả năng ứng phó trong các tình huống khẩn cấp.

- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất.

*Phương thức đặt trạm biến áp:

Các trạm biến áp có thể được lắp đặt theo nhiều phương thức khác nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, bao gồm lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường bên trong hoặc bên ngoài nhà xưởng, đặt độc lập bên ngoài, hoặc lắp đặt trên mái và dưới tầng hầm.

Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có thể nhận thấy rằng việc đặt trạm biến áp gần tường trong nhà xưởng, ngay sau lối ra vào, sẽ giúp tiết kiệm dây dẫn mạng hạ áp và tối ưu hóa không gian trong phân xưởng.

Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện, cần sử dụng 2 máy biến áp (MBA) Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại có khả năng gánh toàn bộ tải với điều kiện cho phép quá tải 40% liên tục.

6 giờ/ngày , thời gian không quá 5 ngày/tuần.

+ Điều kiện chọn 2 MBA xét trường hợp quá tải: 1.4 xS dmB ≥ S tt

1.4 p.37kVA → chọn 2 MBA có công suất 75kVA

*Ta có nguồn cách phân xưởng là 250 m → khoảng cách từ nguồn đến trạm biến áp sẽ

2.1.2 Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp

- Chọn dây dẫn theo J kt, kiểm tra tổn thất điện áp, kiểm tra phát nóng cho phép

Đối với mạng điện trên 10kV với đường dây trên không, để đảm bảo độ bền cơ học, cần chọn dây có tiết diện tối thiểu là 35 mm².

AC – 35 Tra bảng “Thông số của đường dây trên không tính chính xác theo khoảng cách trung bình D” và bảng “ trong sách “Mạng lưới điện – Trần Bách” ta có:

+ Icp = 170 A Ta có: Isc = 2.I = 2.58.2 = 5.16 A < 170 A (thỏa mãn)

- Theo biểu giá MBA phân phối 3 pha mới nhất năm 2021 ta có bảng sau:

Sdm kVA ∆Po kW ∆Pk kW Vốn đầu tư

Phương án cung cấp điện phân xưởng

- Để cung đảm bảo đột tin cậy cung cấp điện cho phân xưởng ta lựa chọn phương án hình tia

Hệ thống điện này có nhiều ưu điểm, bao gồm sự đơn giản trong thiết bị bố trí và sơ đồ nối dây Các phụ tải không liên quan đến nhau, giúp sự cố ở một đoạn đường dây không ảnh hưởng đến các đoạn khác Thêm vào đó, tổn thất điện năng trong hệ thống này cũng nhỏ hơn so với sơ đồ liên thông.

- Nhược điểm: khảo sát thi công mất nhiều thời gian, tốn nhiều chi phí.

Hình 2 1.Sơ đồ đi dây hình tia

*Chọn dây dẫn từ sau MBA tới các đầu cực thiết bị:

- Chọn dây từ TBA tới tủ phân phối trạm:

- Cáp đặt ngầm dưới đất ( có nhiệt độ 25 o C )

→ Ta chọn 2 cáp đặt cách nhau khoảng cách có tiết diện ruột dây dẫn 25 mm 2 có

- Chọn dây dẫn từ tủ phân phối trạm đến các tủ nhóm thiết bị (tủ động lực):

Từ nhiệt độ môi trường 30 o C tra sổ tay được k1 = 0,94 Có 1 cáp nên k2 = 1

→ Chọn dây ruột đồng bọc PVC 4 mm 2 có Icp = 38 A; r0 =4,6 Ω/km; x0 = 0.11 Ω/ km.

Tính tương tự cho 3 nhóm còn lại ta có bảng sau:

Bảng 2 2.Tính toán và chọn dây dẫn TPP - TĐL

Nhó m Stt kVA Ilvmax A Icp A Loại dây mm 2 Icp A

Bảng 2 3.Bảng kiểm tra tổn thất điện áp

- Ta thấy ∆U% < ( 5%.Udm) , vậy dây dẫn các nhóm đã thoả mãn

- Chọn dây dẫn từ tủ nhóm thiết bị đến từng thiết bị:

Bảng 2 4.Chọn dây dẫn phụ tải nhóm 1 PA hình tia

Tên thiết bị Stt kVA

Bể ngâm dung dịch kiềm 20.55 29.66 2,5 27

Tên thiết bị Stt kVA

Tên thiết bị Stt kVA Ilvmax

A Loại dây mm 2 Icp A L m Đơn giá đ/m

Bàn lắp ráp và thử nghiệm 43.68 63.05 10 70

Tên thiết bị Stt kVA Ilvmax

A Loại dây mm 2 Icp A L m Đơn giá đ/m

Bàn lắp ráp và thử nghiệm 43.68 63.05 10 70

Bảng 2 8.Bảng tính kinh tế dây dẫn

Nhó m Thành tiền đ Từ tủ Nhóm đến thiết bị Tiền đ Tổng đ

Bảng 2 9.Bảng tính tổn thất điện áp PA hình tia

- Ta thấy ∆U% < ( 5%.Udm) , vậy dây dẫn các nhóm đã thoả mãn

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN

Tính toán ngắn mạch

3.1.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Các dạng ngắn mạch thường gặp trong hệ thống cung cấp điện bao gồm ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất và ngắn mạch 1 pha chạm đất Trong số đó, ngắn mạch 3 pha là sự cố nghiêm trọng nhất, vì vậy việc lựa chọn thiết bị điện thường dựa trên tình huống này Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, cần xem xét kỹ lưỡng dây dẫn và các thiết bị điện trong mạng cao áp.

 N1 - điểm ngắn mạch phía trung áp

 N2 đến N5 - điểm ngắn mạch phía hạ để kiểm tra cáp và các thiết bị hạ áp trong phân xưởng

Hình 3 1.Sơ đồ nguyên lý mạng điện

Hình 3 2.Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

3.1.2 Tính dòng ngắn mạch tại các điểm

- Tính toán ngắn mạch phía trung áp :

+ Sơ đồ thay thế ngắn mạch phía trung áp

0 X HT Z N-TBA Z MBA Z TBA-TPP Z TPP-TĐL1 Z TĐL1-21

Hình 3 3.Sơ đồ thay thế ngắn mạch phía trung áp

+ Tổng trở ngắn mạch hệ thống quy về phía hạ áp:

+ Dây dẫn và cáp: dây AC – 35 ; r0 = 0,85 Ω/km; x0 = 0,41 Ω/km

+ Điện trở và điện kháng của dây quy về phía hạ áp:

→ Tổng trở ngắn mạch từ điểm N 1 tới nguồn là:

→ Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N 1 là:

→ Dòng xung kích: I xkN 1 =k xk √ 2 I (3) N 1=1,8.√2.3,13=7,96kA

- Tính toán ngắn mạch phía hạ áp :

Theo tính toán lựa chọn máy biến áp ở chương 2 ta chọn hai máy biến áp làm việc song song có thông số như sau:

- Thông số máy biến áp:

Cáp dẫn từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối, tủ phân phối tới tủ động lực 1, 2, 3, 4, 5 ta có:

Bảng 3 2.Bảng tính toán thông số đường dây các đoạn Đoạn dây

Xo Ω/kmkm L km R Ω/kmkm X Ω/kmkm TBA - TPP 0.74 0.066 0.008 0.00296

+ Tổng trở ngắn mạch từ nguồn đến điểm ngắn mạch N2:

+ Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N2:

+ Dòng xung kích: I xkN 2=k xk √ 2 I (3) N2

Z N 3 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP =√ ( R ' H + R d ' + R B + R TBA−TPP ) 2 + ( X H ' + X d ' + X B + X TBA−TPP ) 2 = √ ( 1,06.10 −4 +2,53.10 −4 +0,014 +2.10 −3 ) 2 + ( 1,055.10 −3 +1,22.10 −4 +0,046 +2.10 −4 ) 2 = 0,05Ω

+ Dòng xung kích: I xkN 2=k xk √ 2 I (3) N 3

- Ngắn mạch tại điểm N 4 : ta chỉ tính 1 trường hợp, sau đó lập bảng tương tự

Z N 4 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP +Z TPP−TĐL1 =√ ( R H ' + R d ' + R B + R TBA−TPP + R TPP−TĐL1 ) 2 + ( X H ' + X d ' + X B + X TBA−TPP + X TPP−TĐL1 ) 2 =0,06 Ω

+ Dòng xung kích: I xkN 2 =k xk √ 2 I N4

- Ngắn mạch tại điểm N 5 : ta chỉ tính 1 trường hợp, sau đó lập bảng tương tự

Z N 5 =Z H +Z d +Z B +Z TBA−TPP +Z TPP−TĐL1 +Z TDDL1−Tbi =0,07Ω

+ Dòng xung kích: I xkN 2 =k xk √ 2 I N 5

(3)=1,8.√ 2.3,34 =8,51 kA Điểm ngắn mạch Z Ω I kA Ixk kA

Chọn và kiểm tra dây dẫn

Việc tính toán mạng điện là cần thiết để xác định tiết diện dây dẫn, chọn thiết bị bảo vệ và các tham số liên quan Quá trình này phải tuân thủ quy định hiện hành, đặc biệt là việc lựa chọn tiết diện dây dẫn cho các thiết bị một pha, trong đó dây pha và dây trung tính cần có tiết diện bằng nhau Ngoài ra, việc chọn dây cáp và thiết bị bảo vệ cũng phải đảm bảo an toàn cho cả thiết bị và người sử dụng.

- Có khả năng làm việc bình thường với phụ tải cực đại và có khả năng chịu quá tải trong khoảng thời gian xác định;

Sự dao động điện ngắn hạn, như khi khởi động động cơ hoặc đóng cắt các mạch điện, không gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động bình thường của các thiết bị.

Các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải:

- Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dây cáp, thanh cái v,v,) chống quá dòng điện (quá tải hoặc ngắn mạch);

- Bảo đảm an toàn cho người sử dụng trong các tình huống tiếp xúc trực tiếp hoặc tiếp xúc gián tiếp,

Để đảm bảo mạng điện hoạt động bình thường mà không gây quá nhiệt, cần chọn dây dẫn sao cho giá trị dòng điện cực đại không vượt quá mức cho phép Sơ đồ khối lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ mạng điện trong nhà được minh họa trong hình 5,11 Dòng điện cho phép là giá trị lớn nhất mà dây dẫn có thể tải mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó Dòng cho phép cực đại tương ứng với tiết diện xác định phụ thuộc vào một số tham số nhất định.

- Kết cấu của cáp và đường dẫn (lõi Cu hoặc Al; cách điện PVC hoặc EPR v,v,; số dây dẫn hoạt động);

- Nhiệt độ môi trường xung quanh;

- Phương thức lắp đặt dây dẫn;

- Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận,

Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là dây cáp hoặc dây cách điện.

Sau khi hoàn thành tính toán ngắn mạch, phần 2.2 sẽ tiến hành kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện Việc chọn dây và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp là rất quan trọng, và tiết diện cáp cần phải thỏa mãn các điều kiện này để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn trong quá trình sử dụng.

I N : Dòng ngắn mạch chạy qua đoạn cáp cần kiểm tra, A; t c: thời gian tồn tại ngắn mạch, s; (có thể lấy = 0,5s) ;

C t: hệ số hiệu chỉnh theo loại cáp, tra sổ tay Thường dùng cáp Cu/PVC (C t7) và Cu/XLPE (C t3)

Bảng 3 4.Kiểm tra ổn định nhiệt dây dẫn

IN kA F tc Ct IN*sqrt(tc)/kmCt Điều kiện

Như vậy, sơ bộ kiểm tra ta thấy các đoạn dây dẫn đều thoả mãn điều kiện về ổn

Lựa chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

Dao cách ly (DCL) là thiết bị quan trọng giúp ngắt kết nối các bộ phận hoặc thiết bị cần sửa chữa khỏi mạng điện có điện áp, đảm bảo an toàn trong quá trình bảo trì DCL có thể được sử dụng cả trong nhà và ngoài trời, với các loại một pha hoặc ba pha, và có thể thao tác bằng cách thay thế hoặc bằng điện.

- Kiểm tra dao cách ly:

I đ.dmDCL ≥ I xk → Iđ.dmDCL ≥ 7.96 kA

I n.dmDCL ≥ I N √ t t n dm qd → I n.dmDCL ≥ 3,13 x √ 0,25 3 =0,9 kA

→ Chọn dao cách ly DT-24/200 do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo ta có:

Bảng 3 5.Thông số dao cách ly

2 Máy cắt phía cao áp :

I đ.dmMC ≥ I xk → Iđ.dmMC ≥ 7.96 kA

I n.dmMC ≥ I N √ t t n dm qd → I n.dmMC ≥ 3,13 x √ 0.25 3 =0.9 kA

→ Chọn máy cắt loại 3AF do ABB sản xuất có thông số:

Bảng 3 6.Thông số máy cắt cao áp

- Chọn cầu chảy cao áp:

→ Chọn Cầu chảy cao áp KT do Nga chế tạo:

Bảng 3 7.Thông số cầu chảy cao áp

- Trong tính toán thiết kế, điều kiện chọn CSV rất đơn giản

Vì cả trung áp và hạ áp vào và ra TBA đều là đường dây trên không nên cần đặt CSV cả hai phía

Phía hạ áp ta có thể chọn CSV loại 3EG1 của Siemens:

Bảng 3 8.Thông số chống sét van

Phía trung áp ta có thể chọn loại 5SD7003 của Siemens:

Số cực Dòng phóng kA

Chọn thiết bị hạ áp

3.4.1 Lựa chọn thiết bị điện tủ hạ thế tổng TBA

Để chọn áp tô mát nhánh cho TPP, cần lưu ý rằng đầu ra của tủ phân phối bao gồm 5 đường dây kép kết nối đến các tủ động lực của các nhóm, cùng với một đường dây dẫn đến tủ chiếu sáng và một đường dây cho quạt gió.

Phụ tải S kVA I A U kV IN kA

Chọn và kiểm tra CB:

Vậy ta chọn đợc áp tô mát theo bảng sau:

Bảng 3 11.Thông số áp tô mát

Phụ tải Loại áp tô mát Số lượng Udm

Vậy ta chọn đợc BI theo bảng sau:

Phụ tải Loại BI Số lượng Udm

Cấp chính xác Đơn giá 1

TBA – TPP CT0.6 Gelex EMIC 2 0,4 250 250/5 0,5 445

TPP – TĐL 1 CT0.6 Gelex EMIC 1 0,4 50 50/5 0,5 445

*Chọn thanh cái theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: k1 = 1; k2 = 0,78 (xét

5 lộ dây đặt cách nhau khoảng 100mm)

Vậy ta chọn thanh cái bằng đồng mỗi pha 1 thanh có thông số:

Bảng 3 13.Thông số thanh cái

Bản đồng Số lượng thanh/ph a

Diện tích mm 2 Chu vi mm

Sứ cách điện là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, giúp hỗ trợ các bộ phận mạng điện và dẫn điện, đồng thời đảm bảo khả năng cách điện giữa các pha hoặc giữa pha và đất Do đó, sứ cần có độ bền cơ học và độ bền cách điện phù hợp với từng loại mạng điện.

- Ta chọn sứ đỡ thanh cái có thông số như sau:

Bảng 3 14.Thông số sứ đỡ thanh cái

Tên sản phẩm Mã hiệu Hãng sản xuất Đơn vị Đơn giá 10 3 đ

Sứ đỡ thanh cái 3 rãnh đơn : 3 rãnh

3.4.2 Lựa chọn thiết bị điện tủ động lực

*Chọn áp tô mát cho TĐL 1 - thiết bị nhóm 1:

Bảng 3 15.Thông số aptomat TĐL 1

Phụ tải Loại áp tô mát Số lượn g

IN kA Ic k A Đơn giá 10 3 đ

Bể ngâm dung dịch kiềm SCHNEIDER 3P 1 400 6 0.683 6 230

Bể ngâm nước nóng SCHNEIDER 3P 1 400 10 0.755 6 230

Bể ngâm tăng nhiệt SCHNEIDER 3P 1 400 16 0.755 6 230

Phụ tải Loại áp tô mát Số lượn g

IN kA Ic k A Đơn giá 10 3 đ

A IN kA Ic kA Đơn giá 10 3 đ

Bàn lắp ráp và thử nghiệm SCHNEIDER

A IN kA Ic kA Đơn giá 10

Bàn lắp ráp và thử nghiệm

Phân xưởng công nghiệp tại đây chủ yếu sử dụng động cơ có công suất nhỏ và dòng tải thấp Do đó, trong thiết kế tủ động lực cho các thiết bị, chúng ta chỉ cần lựa chọn áp tô mát để bảo vệ mà có thể bỏ qua việc sử dụng biến dòng, nhằm giảm thiểu chi phí.

Chúng tôi sử dụng 5 tủ động lực điện 3 pha, mỗi tủ được trang bị 3 thanh cái Việc chọn lựa và kiểm tra thanh cái được thực hiện theo các tiêu chí tương tự như tủ phân phối, đặc biệt chú trọng đến điều kiện phát nóng lâu dài cho phép.

Bảng 3 19.Thông số thanh cái

A k1 k2 Icp A Bản đồng Số lượng thanh/ph a

Sứ cách điện là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, giữ vai trò gá đỡ các bộ phận dẫn điện và đảm bảo cách điện giữa các pha hoặc giữa pha và đất Để hoạt động hiệu quả, sứ cần có độ bền cơ học và độ bền cách điện phù hợp với từng loại mạng điện.

- Với bản đồng 30x10 ta chọn sứ đỡ thanh cái 10S3 của hãng CEJIE/ CHINA rãnh 10mm và có 3 rãnh đơn , giá là 32.000 VNĐ/ cái

- Ta chọn sứ đỡ thanh cái có thông số như sau: 4 cái ( mỗi cái 3 rãnh)

Tên sản phẩm Mã hiệu Hãng sản xuất Đơn vị Đơn giá 10 3 đ

Sứ đỡ thanh cái 3 rãnh đơn : 3 rãnh 6mm EL – 170 CEJIE/ CHINA Cái 40

Tính toán được dòng ngắn mạch tại các điểm

Chọn được các thiết bị phù hợp với các sự cố trong quá trình vận hành mạng điện

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

Tổng quan về trạm biến áp

Trạm biến áp là thiết bị tĩnh điện quan trọng trong hệ thống truyền tải điện năng, có chức năng truyền tải năng lượng và tín hiệu điện giữa các mạch thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.

Trạm biến áp là cơ sở hạ tầng quan trọng, nơi lắp đặt máy biến áp và các thiết bị phân phối điện khác, tạo thành hệ thống truyền tải điện năng hoàn chỉnh Nhiệm vụ chính của trạm biến áp là cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện trong mạng lưới, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.

4.1.2 Cấu tạo trạm biến áp:

Hiện nay, có nhiều loại trạm biến áp với cấu tạo đa dạng, nhưng nhìn chung, chúng đều bao gồm các bộ phận cơ bản giống nhau.

2.Hệ thống thanh cái, dao cách ly

3.Hệ thống chống sét nối đất

4.Hệ thống điện tự dùng

4.1.3 Một số cấu hình trạm biến áp: Để phù hợp với nhu cầu sử dụng điện năng cũng như diện tích không gian từng khu vực nên hiện nay có nhiều loại trạm biến áp khác nhau Dưới đây là các loại trạm biến áp được sử dụng phổ biến hiện nay a.Phân loại trạm biến áp theo điện áp

Nếu như phân loại theo nhu cầu sử dụng điện áp, công suất truyền tải điện năng thì có 4 loại trạm biến áp:

Siêu cao áp: Trạm biến áp có điện áp lớn hơn 500kV

Cao áp: Trạm biến áp có điện áp 66kV, 110kV, 220kV và 500kV

Trung áp: Gồm các trạm biến áp có điện áp 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35kV

Hạ áp: Là những trạm biến áp có điện áp nhỏ hơn thường là 0,4kV và 0,2kV b Phân loại các trạm biến áp theo điện lực

Căn cứ vào mức độ biến áp ta có thể chia trạm biến áp thành 2 loại:

Trạm biến áp trung gian là thiết bị chuyển đổi điện năng từ cấp 110kV - 220kV xuống cấp 22kV - 35kV Với công suất lớn, máy biến áp và các thiết bị đóng cắt của trạm này thường có kích thước và khối lượng đáng kể, do đó chúng thường được lắp đặt ngoài trời.

Trạm biến áp phân phối là loại trạm nhận điện từ trạm biến áp trung gian và biến đổi điện năng từ 22kV – 35kV xuống 0,4kV – 0,22kV Loại trạm này thường được sử dụng trong hệ thống mạng hạ áp dân dụng, cũng như trong các nhà máy và xưởng sản xuất.

Trong trạm biến áp phân phối, có nhiều kiểu thiết kế khác nhau như trạm treo, trạm biến áp giàn, trạm biến áp nềm, trạm Kios hợp bộ và trạm kín Việc phân loại các trạm biến áp này thường dựa trên mục đích sử dụng của chúng.

Trạm biến áp đặt ngoài trời là những trạm trung gian có công suất lớn, yêu cầu diện tích rộng để xây dựng do kích thước lớn của máy biến áp và thiết bị Tuy nhiên, việc xây dựng trạm này ngoài trời gây mất mỹ quan, không phù hợp với khu đô thị, chủ yếu phục vụ cho các nhà máy và khu sản xuất cần điện năng lớn Ngược lại, trạm biến áp trong nhà ngày càng phổ biến, thích hợp cho các khu vực đô thị đông dân cư mà không ảnh hưởng đến mỹ quan Trạm biến áp trong nhà có hai loại chính: trạm kín và trạm Gis, đảm bảo an toàn cho người dân xung quanh.

Chọn phương án thiết kế xây dựng TBA

Đối tượng thiết kế là xưởng sửa chữa thiết bị điện, do đó, việc lắp đặt và sử dụng cần được thuận tiện Chúng tôi chọn thiết kế trạm biến áp trong nhà với loại trạm kín để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

Máy biến áp kiểu kín là loại máy biến áp phân phối với điện áp vào 35kV, 22kV, và 10kV, điện áp ra 0,4kV, được ngâm trong dầu cách điện tiêu chuẩn Trong phần 2.1, chúng ta đã xác định vị trí đặt trạm biến áp và công suất của loại MBA này.

Tính toán nối đất cho TBA

Vì TBA phân xưởng có công suất < 100kVA → Rd = 10 Ω

Ta xác định được điện trở tiếp địa nhân tạo:

Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l = 2.5m, đường kính dlm đóng sâu cách mặt đất h = 0.5m Điện trở tiếp xúc của cóc này có giá trị

Chiều sâu trung bình của cọc h tb =h+l

2πll ( ln 2 d l + 1 2 ln 4 4 h h tb tb −l +l ) ¿ 1.4x6000

Sơ bộ chọn số lượng cọc: R R cọc nt

Số cọc này đuợc đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi:

L = 2x(5+5) = 20m Khoảng cách trung bình giữa các cọc là:

Hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa được xác định bằng công thức Ltb = L/n = 20/3 = 6.6m Theo bảng 49.pl(1), với tỉ lệ ltb / l = 6.6/2.5 = 2.64 và số lượng 3 cọc, ta tính được hệ số lợi dụng của các cọc là ƞcọc = 0.74.

= 0.49 Chọn thanh nối tiếp địa bằng thép có kích thước bxc = 50x6cm Điện trở tiếp xúc của thanh nối ngang c

5x50 ".3Ω Điện trở thực tế của thanh nối có xét đến hệ số lợi dụng ƞnga là:

0.49E.51Ω Điện trở cần thiết của hệ thống tiếp địa nhân tạo có tính đến thanh nối ngang và điện trở tiếp địa tự nhiên là:

Số lượng cọc chính thức là: n ct = R cọc ƞ cọc R ' nt = 25.66

Kiểm tra ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa:

Vậy hệ thống tiếp địa thoả mãn yêu cầu về ổn định nhiệt.

Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng và mặt cắt của TBA và sơ đồ nối đất của

1.Sơ đồ nguyên lý TBA:

Hình 4 1.Sơ đồ nguyên lý TBA

2.Sơ đồ mặt bằng TBA:

Hình 4 2.Sơ đồ mặt bằng TBA

Hình 4 3.Sơ đồ nối đất

Hiểu tổng quan về trạm biến áp

Chọn được loại trạm biến áp phù hợp với đối tượng thiết kế

Tính toán nối đất , đảm bảo độ tin cậy an toàn cho trạm biến áp

Vẽ được các loại sơ đồ

Các phần vỏ kim loại

CHƯƠNG 5 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

5.1 Ý nghĩa bù công suất phản kháng:

Công suất phản kháng, hay còn gọi là công suất hư kháng, là công suất ảo Q (kW) trong hệ thống điện xoay chiều AC Đây là loại năng lượng vô công được sinh ra từ các thành phần phản kháng, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định và hiệu suất của hệ thống điện.

Công suất phản kháng là loại công suất không có lợi trong mạch điện, được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ Hiện tượng này xảy ra do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, gây ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t).

Trong thực tế công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

Trong lĩnh vực kinh tế, việc phải trả chi phí tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ là một vấn đề đáng lưu tâm, bởi thực tế, loại công suất này không mang lại lợi ích gì cho người tiêu dùng.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ :

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …)

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Để hạn chế ảnh hưởng của công suất phản kháng Q, chúng ta cần áp dụng biện pháp bù công suất phản kháng, nhằm nâng cao hệ số công suất cosφ.

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng

*Một số vị trí lắp đặt tụ bù và ưu nhược điểm:

Đặt tập trung thanh cái hạ áp tại TBA – phân xưởng (0,4kV) hoặc thanh cái TBA trung tâm (6-10kV) mang lại ưu điểm trong việc dễ dàng quản lý và vận hành, đồng thời giúp giảm vốn đầu tư.

Đặt phân tán là phương pháp sử dụng thiết bị bù được chia thành các nhóm nhỏ, lắp đặt tại các tủ động lực trong phân xưởng Đối với động cơ có công suất lớn tiêu thụ nhiều Q, có thể lắp đặt thiết bị bù ngay tại vị trí của các động cơ đó để tối ưu hóa hiệu suất.

Do yêu cầu của phân xưởng công nghiệp, hầu hết các động cơ có công suất vừa và nhỏ, nên việc lắp đặt tụ bù tại các tủ động lực trong phân xưởng là phương án hợp lý.

- Dung lượng bù được tính theo công thức:

- Trong đó tgφ1 : góc ứng vi hệ số cos φ1(trước khi bù ) tgφ2 :góc ứng với hệ số cosφ2 muốn đạt được(sau khi bù)

Hệ số công suất cosφ2 là tiêu chí mà quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ Để đáp ứng yêu cầu, phân xưởng cần nâng cosφ lên mức 0,93.

- Theo kết quả tính toán của CHƯƠNG 1 ta có:

Bảng 5 1.Thông số công suất phân xưởng

Vậy ta chọn được bộ tụ bù sau:

Bảng 5 2.Thông số tụ bù

Loại tụ Qb kVAr Udm V Số lượng Đơn giá

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

- Tổn thất điện năng từ nguồn đến TBA:

- Tổn thất điện năng trong TBA: ∆ A =n ∆ P 0 t+∆ P k n ( S S B ) 2 τ =¿ 8108,32 kWh

→ Tổng tổn thất điện năng tới TBA là : 94188,33 + 8108,32 = 102296,65 kWh

- Tổn thất điện năng trong TBA:

→ Tổng tổn thất điện năng tới TBA là: 32619.25 + 4697.73 = 37316.98 kWh

*Chi phí tiết kiệm được sau khi bù:

- Lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù: δA = ∆AA = ∆Atrước - ∆Asau 2296.65 – 37316.98 = 64979.67 kWh

- Chi phí tiết kiệm được trong 1 năm:

- Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: a tc =0,125→ p=a tc +k kh =0,125+0,064=0,189

- Vốn đầu tư tụ bù:

Bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế cao, giúp giảm tổn thất và tiết kiệm chi phí cho phân xưởng.

5.4 Nhận xét và đánh giá

Như vậy ta đã tính toán và chọn được bộ tù thích hợp cho phân xưởng để nâng hệ số công suất (cosφ) lên 0.9

Sau khi thực hiện bù công suất phản kháng, tổn thất trong mạng điện được giảm đáng kể, dẫn đến việc nâng cao hiệu quả kinh tế.

CHƯƠNG 6 – TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

- Đối với phân xưởng ta có thể bảo vệ chống sét bằng cách xây dựng các cột chống sét ngay trên mái phân xưởng theo phương án sau:

- Đặt 4 cột thu lôi ở 4 góc Dùng 4 cột thu lôi đặt trên 4 góc mái nhà.

Ta có kích thước nhà xưởng là: 24x36 m, chiều cao 4.7m Đường kính đường tròn đi qua chân các cột thu lôi được xác định:

Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi: h a ≥D

Chọn hx = 5.6m Nếu đặt cột thu lôi trên mái nhà thì chiều cao thực tế của cột là: h=h a +h x =5.6+4.7.3m

Xác định bán kính bảo vệ của cột thu lôi: r x =1.6h h a h+h x =1.6x10.6x5.6

Theo tính toán 14x5.6−362x7.2=1.08, các tham số đã được xác định nhằm đảm bảo hệ thống thu lôi có khả năng bảo vệ an toàn cho nhà xưởng.

6.2 Tính chọn thiết bị chống sét Để lựa chọn được một loại thiết bị chống sét nói chung, chống sét van tốt cần hiểu rõ được ý nghĩa của các thông số kỹ thuật liên quan đến chống sét van đó ( điện áp định mức, điện áp vận hành liên tục, đặc điểm tuyến điện áp cho bởi nhà chế tạo,

Để lắp đặt hệ thống chống sét van hiệu quả, cần nắm rõ chế độ làm việc của lưới điện, bao gồm chế độ nối đất, điện áp lưới định mức và các chế độ vận hành như chế độ cực đại, cực tiểu và sự cố Trong đó, chế độ cực đại và chế độ sự cố là hai yếu tố quan trọng nhất, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến tính chọn lọc của hệ thống chống sét van.

- Vì ta tính toán nối đất trực tiếp không qua cuộn kháng nên có hệ số sự cố chạm đất: Ke = 11.4

- Khi chọn thông số cần thoả mãn điều kiện sau:

- Vậy ta có thể chọn chống sét van sau:

Vật liệu Udm kV Số cực Dòng phóng kA

6.3 Nhận xét và đánh giá

Tính toán nối đất và xác định được phương thức nối đất cho đối tượng thiết kế Chọn được thiết bị chống sét phù hợp với đối tượng

CHƯƠNG 7 – DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH

7.1 Kê danh mục các thiết bị

Nguồn điện được truyền từ các thiết bị trong trạm biến áp, bao gồm máy cắt cao áp, cầu chảy cao áp, dao cách ly, dây nguồn và máy biến áp.

- Ta có bảng tính toán chi phí cáp điện:

Bảng 7 1.Tính chi phí cáp điện Đoạn Cáp Tiết diện Số lượn g

Chiều dài Đơn giá Thành tiền

- Ta có bảng tính thiết bị đóng cắt cao áp:

Bảng 7 2.Tính chi phí thiết bị đóng cắt cao áp

Thiết bị Loại Số lượng Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

Cầu chảy cao áp KT 2 1700 3.400.000đ

- Ta có bảng tính chi phí đầu tư MBA:

Bảng 7 3.Chi phí đầu tư MBA

Sdm kVA Số lượng ∆Po kW ∆Pk kW Vốn đầu tư Thành tiền

Từ máy biến áp đến các thiết bị phân xưởng, bao gồm dây cáp hạ áp, thanh cái cao áp, aptomat, máy biến dòng và máy biến điện áp, tất cả đều là những thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điện.

- Ta có bảng chi phí dây dẫn điện hạ áp: theo kết quả đã tính vốn chi phí dây dẫn ở CHƯƠNG 2 ( phần chọn phương án tối ưu)

Bảng 7 4.Chí phí dây dẫn hạ áp

- Ta có bảng chi phí thiết bị đóng cắt hạ áp:

Bảng 7 5.Chi phí thiết bị đóng cắt hạ áp

A Ic kA Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

A IN kA Ic kA Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

Bể ngâm dung dịch kiềm SCHNEIDER 3P 1 400 6 0.683 6 230 230.000đ

Bể ngâm nước nóng SCHNEIDER 3P 1 400 10 0.755 6 230 230.000đ

Bể ngâm tăng nhiệt SCHNEIDER 3P 1 400 16 0.755 6 230 230.000đ

TBA – TPP CT0.6 Gelex EMIC 2 0,4 250 250/5 0,5 445 890.000đ

Bảng 7 8.Chi phí thanh cái

Vị trí Loại Đơn giá 10 3 đ Số lượng Thành tiền

Bảng 7 9.Chi phí sứ đỡ thanh cái

7.2 Lập dự toán công trình

→ Tổng chi phí vốn đầu tư từ nguồn đến TBA sơ bộ như sau:

→ Tổng chi phí vốn đầu tư cho mạng điện phân xưởng sơ bộ như sau:

→ Vậy tổng chi phí cho toàn bộ công trình là:

[1] Ngô Hồng Quang: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2002.

[2] PGS TS Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2006.

[3] TS Trần Quang Khánh: Bài tập cung cấp điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

[4] TS Trần Quang Khánh: Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

[5] Trần Bách: Lưới điện và hệ thống điện tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[6] Tiêu chuẩn quốc gia tcvn 9206 : 2012: đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - tiêu chuẩn thiết kế.

[7] Tiêu chuẩn ngành – Quy pham trang bị điện – 2006 – Bộ công nghiệp.

PHỤ LỤC 1.Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

2.Sơ đồ nguyên lý phân xưởng

3.Sơ đồ mặt bằng chiếu sáng

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Ý nghĩa bù công suất phản kháng

Công suất phản kháng, còn được gọi là công suất hư kháng hay công suất ảo Q (kW), là năng lượng vô công được tạo ra bởi các thành phần phản kháng trong hệ thống điện xoay chiều AC.

Công suất phản kháng là loại công suất không có lợi trong mạch điện, được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ Sự tích lũy năng lượng này xảy ra trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, do sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t).

Trong thực tế công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

Trong lĩnh vực kinh tế, chúng ta phải gánh chịu chi phí tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ, mặc dù thực tế nó không mang lại lợi ích gì cho người tiêu dùng.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ :

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …)

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Để giảm thiểu ảnh hưởng của công suất phản kháng Q, cần thực hiện các biện pháp bù công suất phản kháng, nhằm nâng cao hệ số công suất cosφ.

Tính toán bù công suất phản kháng

*Một số vị trí lắp đặt tụ bù và ưu nhược điểm:

Đặt tập trung ở thanh cái hạ áp TBA – phân xưởng (0,4kV) hoặc thanh cái TBA trung tâm (6-10kV) mang lại ưu điểm dễ quản lý vận hành và giảm vốn đầu tư.

Đặt phân tán là phương pháp phân chia thiết bị bù thành các nhóm nhỏ, được lắp đặt tại các tủ động lực trong phân xưởng Đối với những động cơ có công suất lớn và tiêu thụ nhiều Q, thiết bị bù có thể được lắp đặt ngay tại vị trí của các động cơ đó để tối ưu hiệu suất.

Do yêu cầu của phân xưởng công nghiệp, hầu hết các động cơ đều có công suất vừa và nhỏ Vì vậy, phương án lắp đặt tụ bù tại các tủ động lực trong phân xưởng là lựa chọn hợp lý.

- Dung lượng bù được tính theo công thức:

- Trong đó tgφ1 : góc ứng vi hệ số cos φ1(trước khi bù ) tgφ2 :góc ứng với hệ số cosφ2 muốn đạt được(sau khi bù)

Hệ số công suất cosφ2 do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ cần đạt mức tối thiểu, với yêu cầu cụ thể là nâng cosφ của phân xưởng lên 0,93.

- Theo kết quả tính toán của CHƯƠNG 1 ta có:

Bảng 5 1.Thông số công suất phân xưởng

Vậy ta chọn được bộ tụ bù sau:

Bảng 5 2.Thông số tụ bù

Loại tụ Qb kVAr Udm V Số lượng Đơn giá

Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

- Tổn thất điện năng trong TBA: ∆ A =n ∆ P 0 t+∆ P k n ( S S B ) 2 τ =¿ 8108,32 kWh

→ Tổng tổn thất điện năng tới TBA là : 94188,33 + 8108,32 = 102296,65 kWh

- Tổn thất điện năng trong TBA:

→ Tổng tổn thất điện năng tới TBA là: 32619.25 + 4697.73 = 37316.98 kWh

*Chi phí tiết kiệm được sau khi bù:

- Lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù: δA = ∆AA = ∆Atrước - ∆Asau 2296.65 – 37316.98 = 64979.67 kWh

- Chi phí tiết kiệm được trong 1 năm:

- Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: a tc =0,125→ p=a tc +k kh =0,125+0,064=0,189

- Vốn đầu tư tụ bù:

Việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế cao, giúp giảm tổn thất và tiết kiệm chi phí cho phân xưởng.

Như vậy ta đã tính toán và chọn được bộ tù thích hợp cho phân xưởng để nâng hệ số công suất (cosφ) lên 0.9

Sau khi thực hiện bù công suất phản kháng, tổn thất trong mạng điện đã giảm đáng kể, dẫn đến việc nâng cao hiệu quả kinh tế.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

Tính toán nối đất

- Đối với phân xưởng ta có thể bảo vệ chống sét bằng cách xây dựng các cột chống sét ngay trên mái phân xưởng theo phương án sau:

- Đặt 4 cột thu lôi ở 4 góc Dùng 4 cột thu lôi đặt trên 4 góc mái nhà.

Ta có kích thước nhà xưởng là: 24x36 m, chiều cao 4.7m Đường kính đường tròn đi qua chân các cột thu lôi được xác định:

Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi: h a ≥D

Chọn hx = 5.6m Nếu đặt cột thu lôi trên mái nhà thì chiều cao thực tế của cột là: h=h a +h x =5.6+4.7.3m

Xác định bán kính bảo vệ của cột thu lôi: r x =1.6h h a h+h x =1.6x10.6x5.6

Theo phương án tính toán, 14x5.6−362x7.2=1.08 cho thấy các tham số đã được xác định hợp lý, đảm bảo rằng hệ thống thu lôi sẽ bảo vệ an toàn cho nhà xưởng.

Tính chọn thiết bị chống sét

Để chọn lựa thiết bị chống sét, đặc biệt là chống sét van, cần nắm rõ các thông số kỹ thuật quan trọng như điện áp định mức, điện áp vận hành liên tục và đặc điểm tuyến điện áp do nhà chế tạo cung cấp.

Để lắp đặt hệ thống chống sét van hiệu quả, cần hiểu rõ chế độ làm việc của lưới điện, bao gồm chế độ nối đất, điện áp lưới định mức và các chế độ vận hành như chế độ cực đại, cực tiểu và sự cố Trong đó, chế độ cực đại và chế độ sự cố là hai yếu tố quan trọng nhất, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến tính chọn lọc của hệ thống chống sét van.

- Vì ta tính toán nối đất trực tiếp không qua cuộn kháng nên có hệ số sự cố chạm đất: Ke = 11.4

- Khi chọn thông số cần thoả mãn điều kiện sau:

- Vậy ta có thể chọn chống sét van sau:

Vật liệu Udm kV Số cực Dòng phóng kA

Tính toán nối đất và xác định được phương thức nối đất cho đối tượng thiết kếChọn được thiết bị chống sét phù hợp với đối tượng

DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH

Kê danh mục các thiết bị

Từ nguồn điện đến các thiết bị trong trạm biến áp, hệ thống bao gồm nhiều thiết bị quan trọng như máy cắt cao áp, cầu chảy cao áp, dao cách ly, dây nguồn và máy biến áp Những thiết bị này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình truyền tải điện năng.

- Ta có bảng tính toán chi phí cáp điện:

Bảng 7 1.Tính chi phí cáp điện Đoạn Cáp Tiết diện Số lượn g

Chiều dài Đơn giá Thành tiền

- Ta có bảng tính thiết bị đóng cắt cao áp:

Bảng 7 2.Tính chi phí thiết bị đóng cắt cao áp

Thiết bị Loại Số lượng Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

Cầu chảy cao áp KT 2 1700 3.400.000đ

- Ta có bảng tính chi phí đầu tư MBA:

Bảng 7 3.Chi phí đầu tư MBA

Sdm kVA Số lượng ∆Po kW ∆Pk kW Vốn đầu tư Thành tiền

Bài viết đề cập đến các thiết bị điện quan trọng trong hệ thống phân phối điện, bao gồm máy biến áp, dây cáp hạ áp, thanh cái cao áp, aptomat, máy biến dòng và máy biến điện áp Những thiết bị này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc phân phối điện năng.

- Ta có bảng chi phí dây dẫn điện hạ áp: theo kết quả đã tính vốn chi phí dây dẫn ở CHƯƠNG 2 ( phần chọn phương án tối ưu)

Bảng 7 4.Chí phí dây dẫn hạ áp

- Ta có bảng chi phí thiết bị đóng cắt hạ áp:

A Ic kA Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

A IN kA Ic kA Đơn giá 10 3 đ Thành tiền

Bể ngâm dung dịch kiềm SCHNEIDER 3P 1 400 6 0.683 6 230 230.000đ

Bể ngâm nước nóng SCHNEIDER 3P 1 400 10 0.755 6 230 230.000đ

Bể ngâm tăng nhiệt SCHNEIDER 3P 1 400 16 0.755 6 230 230.000đ

TBA – TPP CT0.6 Gelex EMIC 2 0,4 250 250/5 0,5 445 890.000đ

Bảng 7 8.Chi phí thanh cái

Bảng 7 9.Chi phí sứ đỡ thanh cái

Lập dự toán công trình

→ Tổng chi phí vốn đầu tư từ nguồn đến TBA sơ bộ như sau:

→ Tổng chi phí vốn đầu tư cho mạng điện phân xưởng sơ bộ như sau:

→ Vậy tổng chi phí cho toàn bộ công trình là:

Tiêu đề	Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Xưởng Sửa Chữa Thiết Bị Điện
Tác giả	Hoàng Công Huân, Phạm Minh Tuyên, Dương Công Đức
Người hướng dẫn	Thầy Nguyễn Mạnh Quân
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	0,99 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1]. Ngô Hồng Quang: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV;Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2002	Khác
[2]. PGS. TS. Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2006	Khác
[3]. TS. Trần Quang Khánh: Bài tập cung cấp điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật	Khác
[4]. TS. Trần Quang Khánh: Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật	Khác
[5]. Trần Bách: Lưới điện và hệ thống điện tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội	Khác
[6]. Tiêu chuẩn quốc gia tcvn 9206 : 2012: đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - tiêu chuẩn thiết kế	Khác
[7]. Tiêu chuẩn ngành – Quy pham trang bị điện – 2006 – Bộ công nghiệp	Khác