Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí lan 1 HAUI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  BÀI TẬP LỚN MÔN Thiết kế cấp điện Đề tài Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Giáo viên hướng dẫn Phạm Trung Hiếu Sinh viên Hà Nội 1 Đề 4 Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí Contents 1 Tính toán phụ tải điện 7 1 1 Tính toán phụ tải chiếu sáng 8 1 2 Tính toán phụ tải thông thoáng làm mát 8 1 3 Tính toán phụ tải động lực 8 1 4 Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng 13 2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 14 2 1 Xác định vị trí đặt.

Tính toán phụ tải chiếu sáng

- Phân xưởng sửa chữa cơ khí, chọn 𝜌 0 = 13

- Trong đó: 𝜌 0 là suất phụ tải trên 1m 2 diện tích sản xuất(kw/m 2 )

- Chọn bóng đèn là đèn compact có cos𝜑 = 0.9

Tính toán phụ tải thông thoáng làm mát

- Phân xưởng có diện tích F$*366 m 2

- Chọn 6 quạt thông gió có công suất: P1 = 100 W

- Chọn 8 quạt làm mát là quạt trần có công suất P2 0 W

• Tổng công suất thông thoáng làm mát là:

- Hệ số cos𝜑 = 0.8 (theo PL1 TKCĐ)

Tính toán phụ tải động lực

Do phân xưởng có nhiều thiết bị phân bố ở các khu vực khác nhau, việc tính toán phụ tải cần được thực hiện một cách chính xác Để làm cơ sở cho việc thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, các thiết bị sẽ được chia thành từng nhóm nhỏ.

✓ Các thiết bị điện trong cùng 1 nhóm gần nhau

✓ Nếu có thể, trong cùng 1 nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc

✓ Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Vì vậy phụ tải phân xưởng được chia ra thành 3 nhóm và được tính toán lần lượt như sau:

❖ Nhóm 1: Bao gồm các phụ tải: 1;2;3;4;5;6;7;8;9;12;13;14

Số hiệu Tên Pđ cosφ ksd Pđ*ksd Pđ*cosφ

• Hệ số sử dụng tổng: k sd ∑ 1 =∑ n i=1 P đ i ∗ k sd

2𝑃 max 1 = 27.5 + n 1 = 8; P1 = 37.5+ 50 + 55 + 27.5+ 32.5 + 40 + 50 + 27.520 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 10

• Tính hệ số kmax : k max = 1 + 1.3√ 1 − k sd ∑ 1

• Tổng công suất phụ tải động lực:

• Hệ số công suất trung bình là: cosφ tb =∑ n i=1 P đ ∗ cosφ

• Công suất toàn phần là:

• Công suất phản kháng là:

• Dòng điện chạy trong nhóm là:

➢ Vì các nhóm có cách tính giống nhau nên tương tự ta tính được:

❖ Nhóm 2: Các phụ tải 17; 18; 19; 21; 22; 23; 25; 26; 29; 30 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 11

21 Bàn lắp ráp và thử nghiệm

 n hq∗ = 0.69; n hq = 6.9 lấy tròn là 7

∑ n i=1 P đ = 0.76 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 12

S đl2 = P đl2 cosφ tb = 354.86(kVA)

❖ Nhóm 3: Gồm các phụ tải: 10; 11; 16; 20; 23; 24; 27; 28; 31

• Tính hệ số Kmax Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 13 k max = 1 + 1.3√ 1 − k sd ∑ 3

Các phương án cấp điện cho phân xưởng

(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện)

2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

Chọn và kiểm tra dây dẫn

3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)

Khi lựa chọn thiết bị hạ áp, cần xem xét các yếu tố như loại tủ phân phối, thanh cái, và sử đỡ Ngoài ra, thiết bị chuyển mạch, bao gồm cả loại tự động và tay, cũng rất quan trọng Đặc biệt, aptomat, cầu chảy và khởi động từ là những thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện hạ áp.

3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v

3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ

3.7 Nhận xét và đánh giá

4 Thiết kế trạm biến áp

4.1 Tổng quan về trạm biến áp

4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA

5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất

5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 6

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

6 Tính toán nối đất và chống sét

6.2 Tính chọn thiết bị chống sét

7.1 Kê danh mục các thiết bị

7.2 Lập dự toán công trình

Nhận xét và đánh giá

1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;

2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;

3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;

4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;

Bảng số liệu tính toán mạng điện bao gồm phụ tải, so sánh các phương án và phân tích chế độ xác lập của mạng điện, đồng thời cũng dự toán công trình Đề 4 tập trung vào thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 7.

1 Tính toán phụ tải điện

Tính toán phụ tải điện là bước quan trọng và bắt buộc trong mọi công trình cung cấp điện, giúp kỹ sư thiết kế lưới điện hiệu quả Giá trị phụ tải tính toán tương đương với phụ tải thực tế về hiệu ứng nhiệt, đảm bảo việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ chính xác.

- Từ dữ liệu đã cho, phân xưởng được thiết kế là phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Chúng em chọn thời gian sử dụng công suất cực đại TMF00

- Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22KV cách nhà xưởng 200m

- Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là 𝜌 đ 100Ω𝑚

- Theo số thứ tự đề tài có i=5 có bảng số liệu:

Tên Pđi Pđ cos𝜑 ksd Pđ*ksd Pđ*cos𝜑

19 Cần cẩu 10T 22 110 0.65 0.23 25.3 71.5 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 8

1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng

1.2 Tính toán phụ tải thông thoáng làm mát

1.3 Tính toán phụ tải động lực

Để tính toán phụ tải chính xác và làm cơ sở cho việc thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, cần chia các thiết bị thành từng nhóm nhỏ, do phân xưởng có nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực khác nhau.

1.4 Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

• Phân xưởng có ba nhóm động lực chính, nên ta chọn kđt = 0.9

= 0.7 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 14

2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

❖ Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- 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,

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

❖ Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng

Trạm biến áp độc lập được lắp đặt bên ngoài phân xưởng, phục vụ cho nhiều phân xưởng khác nhau Việc sử dụng trạm này giúp tránh khỏi bụi bặm, khí ăn mòn và rung động, đồng thời giải quyết vấn đề khi không tìm được vị trí lắp đặt thích hợp bên trong hoặc gần phân xưởng.

- Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ít ảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong là lựa chọn lý tưởng cho các phân xưởng rộng với phụ tải lớn Để đảm bảo an toàn, cần chú trọng đến các điều kiện phòng nổ và phòng cháy cho trạm này.

 Ta chọn hai máy biến áp làm việc song song đặt ở bên ngoài xưởng, cạnh tủ phân phối phân xưởng, công suất mỗi máy là S = 250 kVA

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

2.2.1 Sơ bộ chọn phương án

Mỗi nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ tủ động lực gần tâm phụ tải nhất, trong khi tủ chiếu sáng và tủ làm mát cũng được kết nối với tủ động lực gần nhất Các tủ động lực này được cung cấp điện từ tủ hạ thế tổng, đặt ở góc tường trong phân xưởng, đảm bảo không gây cản trở cho việc di chuyển và làm việc trong khu vực Từ đó, chúng ta có thể đề xuất các phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

+ Phương án 1: Các tủ động lực lấy điện từ tủ hạ thế tổng, tủ chiếu sáng và làm mát lấy điện từ tủ động lực 3

Phương án 2 đề xuất rằng tủ động lực 3 sẽ lấy điện từ tủ hạ thế tổng, trong khi tủ chiếu sáng làm mát sẽ nhận điện từ tủ động lực 3 Các tủ động lực còn lại sẽ được cấp điện từ một tủ phân phối phụ Ngược lại, phương án 3 cho biết tủ động lực 3 và 4 cũng lấy điện từ tủ hạ thế tổng, nhưng tủ chiếu sáng làm mát vẫn nhận điện từ tủ động lực 3, trong khi các tủ động lực 1 và 2 sẽ lấy điện từ một tủ phân phối phụ.

1) Phương án 1: a Tính toán tiết diện dây dẫn

• Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L m, tới tủ hạ thế tổng (THT)

Tính toán lựa chọn dây dẫn trung áp và dây dẫn đến tủ phân phối

➢ Dây dẫn trung áp Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 16

• Chọn dây dẫn đến trạm biến áp phân xưởng là cáp nhôm lõi thép 3 pha, có bọc XLPE

• Chọn dây AC theo mật độ dòng kinh tế:

 Chọn dây nhôm lõi thép AC – 50, có r0 = 0.65(Ω/𝑘𝑚); x0 = 0.392(Ω/𝑘𝑚)

(Theo bảng 2.1 giáo trình CCĐ)

➢ Dây dẫn đến trạm phân phối (4 m)

• Ta có dòng làm việc lớn nhất tại phía hạ áp

0.95 ∗ 1 = 575.44(𝐴) + Xác định tổn hao điện áp thực tế: Δ𝑈 = 𝑃 ∗ 𝑟 0 + 𝑄 ∗ 𝑥 0

 Chọn dây CVV – 500, có dòng điện cho phép Icp = 580 (A), r0 = 0.036(Ω/𝑘𝑚); x0 = 0.08(Ω/𝑘𝑚) (Theo PL 22 giáo trình CCĐ Ngô Hồng Quang - 2016)

➢ Dây dẫn tủ chiếu sáng và làm mát

Tra PL VI.10, PL VI.11 (trang 314 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng

Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta lấy k1 = 0.95, k2 = 1

0.95 ∗ 1 = 20.2(𝐴) Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 17

Theo tài liệu Tra PL 22 (trang 203, giáo trình cung cấp điện của Ngô Hồng Quang – NXBGDVN 2016), dây dẫn hạ áp 2 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm được chọn là CVV – 2.5 do CADIVI sản xuất, với dòng điện định mức Icp = 27 (A).

➢ Tương tự ta tính được dây các nhóm:

❖ Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (TPP →TĐL 1 và TĐL 1→ Máy) Đoạn dây

❖ Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (TPP→ TĐL 2→và TĐL 2→máy) Đoạn dây

❖ Cho nhánh cấp điện tủ động lực 3:(TPP → TĐL 3 và TĐL 3→MÁY) Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 18

• Ta có PT3 = Pttđl3 + Pcslm = 92.2 + 11.23 + 1.4 4,83 (kW) Đoạn dây

Q kVAr T3 104.83 131.67 79.68 0.89 200.06 210.59 284 120.0 26.0 0.170 0.22 T3-11 18.78 19.16 3.81 0.98 29.11 34.04 48 6.0 16.0 3.330 0.32 T3-12 2.75 2.90 0.91 0.95 4.40 5.15 27 2.5 14.0 8.000 0.00 T3-13 27.54 28.10 5.59 0.98 42.69 49.93 83 16.0 12.0 1.250 0.29 T3-14 37.55 38.32 7.62 0.98 58.22 68.09 83 16.0 8.0 1.250 0.29 T3-15 3.50 3.69 1.15 0.95 5.61 6.56 27 2.5 6.0 8.000 0.00 T3-16 37.55 45.24 25.23 0.83 68.74 80.39 111 25.0 3.0 0.800 0.27 T3-17 27.54 33.18 18.50 0.83 50.41 58.96 83 16.0 3.0 1.250 0.29 T3-18 9.39 14.01 10.40 0.67 21.29 24.90 37 4.0 5.0 5.000 0.33 T3-19 6.88 10.27 7.63 0.67 15.61 18.26 27 2.5 7.0 8.000 0.00 b Tính tổn thất và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

• Đoạn T1: Từ tủ phân phối về tủ động lực , ta xác định được tổn hao điện áp thực tế:

• Vốn đầu tư đoạn dây:

𝑉 = 𝑉 0 ∗ 𝐿 = 555.7 ∗ 17 ∗ 10 −3 = 9.45 (10 6 đ) Với vốn cáp hạ áp lấy theo bảng giá cáp hạ áp CADIVI CVV năm 2015

➢ Tương tự tính toán ta có bảng kết quả của các nhóm:

T1 - 4 25.0 2.0 0.800 0.27 0.20 0.023 157.60 0.32 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 19

➢ Tổn hao điện áp cực đại

➢ Tổn hao điện áp cực đai:

T3-17 16.0 3.0 1.250 0.29 0.31 0.029 104.40 0.31 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 20

➢ Tổn hao điện áp cực đại:

2) Phương án 2 a Tính toán tiết diện dây dẫn

➢ Tương tự phương án 1, ta tính được dây các nhóm:

❖ Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1

(TPPP →TĐL 1 và TĐL 1→ Máy) Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 21 Đoạn dây

(TPPP→ TĐL 2→và TĐL 2→máy) Đoạn dây

I, A Icp, A Icptc, A Ftc mm 2 L, m R0, Ω/km

❖ Cho nhánh cấp điện tủ động lực 3: Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 22

(TPP → TĐL 3 và TĐL 3→MÁY)

Q kVAr T3 104.83 131.67 79.68 0.89 200.06 210.59 284 120 26 0.17 0.22 T3-11 18.78 19.16 3.81 0.98 29.11 34.04 48 6 16 3.33 0.32 T3-12 2.75 2.90 0.91 0.95 4.40 5.15 27 2.5 14 8.00 0.00 T3-13 27.54 28.10 5.59 0.98 42.69 49.93 83 16 12 1.25 0.29 T3-14 37.55 38.32 7.62 0.98 58.22 68.09 83 16 8 1.25 0.29 T3-15 3.50 3.69 1.15 0.95 5.61 6.56 27 2.5 6 8.00 0.00 T3-16 37.55 45.24 25.23 0.83 68.74 80.39 111 25 3 0.80 0.27 T3-17 27.54 33.18 18.50 0.83 50.41 58.96 83 16 3 1.25 0.29 T3-18 9.39 14.01 10.40 0.67 21.29 24.90 37 4 5 5.0 0.33 T3-19 6.88 10.27 7.63 0.67 15.61 18.26 27 2.5 7 8.0 0.00 b Tính tổn thất và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

∆𝑼 max1 1.77 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 23

* Đoạn dây đến tủ phân phối phụ_T124 * Đoạn dây Ftc mm 2 L m

• Ta có tổng tổn thất điện năng: Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 24

• Chi phí tổn thất điện năng:

• Hệ số tiêu chuẩn và hệ số vận hành theo sách thiết kế cấp điện, ta lấy được: atc = 0.13; avh = 0.1

3) Phương án 3 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 25 a Tính toán tiết diện dây dẫn

Tương tự phương án 1, ta có các bảng tương ứng với các nhóm:

❖ Nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (TPP →TĐL 1 và TĐL 1→ Máy) Đoạn dây

Q, kVAr T1 172.12 195.79 93.31 0.86 297.47 313.13 400 300 12 0.21 0.23 T1-1 25.03 27.51 11.41 0.91 41.80 51.76 83 16 7 1.25 0.29 T1-2 41.31 45.39 18.82 0.91 68.96 85.40 111 25 6 0.80 0.27 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 26

❖ Nhánh cấp điện cho tủ động lực 2(TĐL1 →TĐL 2 và TĐL 2→ Máy) Đoạn dây

❖ Nhánh cấp điện tủ động lực 3 ( TPP →TĐL 3 và TĐL 3→ Máy) Đoạn dây

T1-3 25.03 27.51 11.41 0.91 41.80 51.76 83 16 4 1.25 0.29 T1-4 41.31 45.39 18.82 0.91 68.96 85.40 111 25 2 0.8 0.27 T1-23 2.75 4.37 3.39 0.63 6.64 8.22 27 2.5 2.5 8.0 0.00 T1-24 5.01 7.95 6.17 0.63 12.07 14.95 27 2.5 6 8.0 0.00 T1-30 9.39 15.65 12.52 0.60 23.77 29.44 37 4.0 10 5.0 0.33 T1-31 9.39 15.65 12.52 0.60 23.77 29.44 37 4.0 12 5.0 0.33 T1-33 2.75 3.82 2.65 0.72 5.81 7.20 27 2.5 14 8.0 0.00 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 27

T3-18 9.39 14.01 10.40 0.67 21.29 24.90 37 4 5 5.00 0.33 T3-19 6.88 10.27 7.63 0.67 15.61 18.26 27 2.5 7 8.00 0.00 a Tính tổn thất về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Nhóm 3: Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 28 Đoạn dây

• Ta có tổng tổn thất điện năng:

 Chi phí quy đổi: Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 29

Chỉ tiêu Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

• Qua bảng so sánh ta thấy tất cả các phương án đều đạt yêu cầu kỹ thuật, có tổn thất điện áp lớn nhất nhỏ hơn 3.5% Uđm = 13.3 V

• Xét theo điều kiện kinh tế thì phương án 1 có vốn đầu tư nhỏ nhất Vì vậy phương án được chọn là phương án 1

Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác trong hệ thống điện có thể hoạt động trong một trong ba chế độ sau: chế độ bình thường, chế độ quá tải và chế độ sự cố.

- Chế độ làm việc lâu dài

- Chế độ làm việc quá tải

- Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch,

Trong quá trình làm việc lâu dài, thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện sẽ hoạt động hiệu quả và tin cậy khi được lựa chọn phù hợp với 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 cao hơn dòng điện định mức Khi mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép, các thiết bị điện vẫn hoạt động một cách tin cậy.

Trong tình trạng ngắn mạch, các thiết bị điện và vật liệu cách điện vẫn hoạt động hiệu quả nếu được chọn lựa đúng theo các thông số ổn định động và ổn định nhiệt Để giảm thiểu tác hại từ ngắn mạch, việc nhanh chóng khắc phục tình trạng này là rất cần thiết.

Dòng điện ngắn mạch là thông số quan trọng trong việc lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện Khi chọn máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, cần phải kiểm tra khả năng cắt của các thiết bị này để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong sử dụng.

Việc lựa chọn thiết bị điện phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống cung cấp điện hoạt động an toàn, tin cậy và tiết kiệm chi phí.

3.1 Tính toán ngắn mạch Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 30

 Dòng điện phía cao áp: 𝐼 𝑙𝑣 = 𝑆 𝑡𝑡𝑝𝑥

 Chọn dây AC-50 có r 0 = 0.65 , x0 = 0.392 (Ω/km)

- Chọn Scắt = 250 (MVA),Utb = 23.1 (kV)

X HT Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 31

Quy điện kháng về làm việc tại mạng hạ áp: Ucb = 0.42kV

X NP Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 32

Ta có hệ số xung kích phía trung áp 𝐾 𝑥𝑘 = 1.8 và phía hạ áp 𝐾 𝑥𝑘 = 1.2

3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn

3.2.1 Lựa chọn dây dẫn cao áp

• Dây dẫn được chọn là dây nhôm lõi thép AC – 50 có r0 = 0.65(Ω/𝑘𝑚); x0 = 0.392(Ω/𝑘𝑚)

+ Kiểm tra tổn thất điện áp:

+ Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch

Với dây nhôm, hệ số nhiệt ∝= 11, thời gian quá độ chọn tqđ = 0.5(s), 𝐼 ∞ = 𝐼 𝑁0

Vậy dây dẫn đạt yêu cầu

3.2.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn hạ áp

• Dây dẫn hại áp đã chọn theo Icp nên các cáp đã lựa chọ phải kiểm tra điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ

• Thiết bị bảo vệ được dùng là áp tô mát nên điều kiện kiểm tra là:

1.5 Với dòng định mức aptomat được lấy ở phần 3.4: Chọn áp tô mát ta có bảng kiểm tra và tiết diện dây được chọn lại

STT Tên F mm 2 Icp Iss

Kết quả F chọn lại mm 2

2 Lò điện kiểu tầng 16.0 83 83 ĐẠT 16

3 Lò điện kiểu tầng 25.0 111 125 O ĐẠT 35

12 Lò điện kiểu buồng 25.0 111 104 ĐẠT 25

13 Lò điện kiểu buồng 70.0 201 208 O ĐẠT 95

19 Bồn đun nước nóng 6.0 48 50 O ĐẠT 10

21 Bồn đun nước nóng 16.0 83 83 ĐẠT 16 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 35

24 thiết bị cao tần 25.0 111 125 O ĐẠT 35

29 máy mài tròn vạn năng

➢ Tiếp tục ta kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

Với dây nhôm hệ số nhiệt ∝, dây đồng ∝=6 thời gian quá độ chọn tqđ = 0.5(s)

• Kiểm tra dây dẫn tới tủ phân phối

 Dây dân đến tủ phân phối đạt yêu cầu

Tương tự ta kiểm tra với các tủ động lực, với dây đồng

 Ta thấy tất cả các dây tủ động lực đều đủ điều kiện

• Với các dây dẫn đến các máy ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch, do các thiết bị là ngắn mạch xa nguồn

 Tính toán lại tổn thất Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 36

Nhóm 1: Đoạn dây Ftc mm 2 L m R0, Ω X0, Ω ∆𝑈

T3-14 25.0 8.0 0.800 0.27 0.68 0.065 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 37

Kiểm tra chế độ mở máy động cơ

4 Thiết kế trạm biến áp

Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA

5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 6

5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

6 Tính toán nối đất và chống sét

6.2 Tính chọn thiết bị chống sét

7.1 Kê danh mục các thiết bị

7.2 Lập dự toán công trình

Nhận xét và đánh giá

1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;

2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;

3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;

4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;

Bảng số liệu tính toán mạng điện bao gồm phụ tải, so sánh các phương án, và giải tích chế độ xác lập của mạng điện, đồng thời dự toán công trình Đề 4 tập trung vào thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 7.

1 Tính toán phụ tải điện

Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên và cần thiết trong mọi dự án cung cấp điện, giúp kỹ sư thiết kế lưới điện hiệu quả Giá trị của phụ tải tính toán tương đương với phụ tải thực tế về hiệu ứng nhiệt, đảm bảo việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ phù hợp.

- Từ dữ liệu đã cho, phân xưởng được thiết kế là phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Chúng em chọn thời gian sử dụng công suất cực đại TMF00

- Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22KV cách nhà xưởng 200m

- Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là 𝜌 đ 100Ω𝑚

- Theo số thứ tự đề tài có i=5 có bảng số liệu:

Tên Pđi Pđ cos𝜑 ksd Pđ*ksd Pđ*cos𝜑

19 Cần cẩu 10T 22 110 0.65 0.23 25.3 71.5 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 8

1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng

1.2 Tính toán phụ tải thông thoáng làm mát

1.3 Tính toán phụ tải động lực

Để tính toán phụ tải chính xác cho việc thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, cần chia các thiết bị thành từng nhóm nhỏ, do các thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trong mặt bằng phân xưởng.

1.4 Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

• Phân xưởng có ba nhóm động lực chính, nên ta chọn kđt = 0.9

= 0.7 Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 14

2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

❖ Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- 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,

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

❖ Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng

Trạm biến áp độc lập được lắp đặt bên ngoài phân xưởng nhằm cung cấp điện cho nhiều phân xưởng khác nhau Việc sử dụng trạm này giúp tránh tiếp xúc với bụi bẩn, khí ăn mòn và rung động, đồng thời là giải pháp hiệu quả khi không tìm được vị trí thích hợp bên trong hoặc gần phân xưởng.

- Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ít ảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong là giải pháp lý tưởng cho các phân xưởng rộng và có phụ tải lớn Để đảm bảo an toàn, cần chú ý đến các điều kiện phòng nổ và phòng cháy cho trạm này.

 Ta chọn hai máy biến áp làm việc song song đặt ở bên ngoài xưởng, cạnh tủ phân phối phân xưởng, công suất mỗi máy là S = 250 kVA

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

2.2.1 Sơ bộ chọn phương án

Mỗi nhóm thiết bị động lực được kết nối với một tủ động lực, được đặt gần tâm phụ tải để tối ưu hóa hiệu suất Tủ chiếu sáng và tủ làm mát cũng được cấp điện từ tủ động lực gần nhất Các tủ động lực này được nối với tủ hạ thế tổng, được bố trí ở góc tường trong phân xưởng, nhằm không gây cản trở cho việc di chuyển và làm việc trong không gian này Từ đó, chúng ta có thể đề xuất các phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí một cách hiệu quả.

+ Phương án 1: Các tủ động lực lấy điện từ tủ hạ thế tổng, tủ chiếu sáng và làm mát lấy điện từ tủ động lực 3

Phương án 2 đề xuất rằng tủ động lực 3 sẽ lấy điện từ tủ hạ thế tổng, trong khi tủ chiếu sáng làm mát sẽ nhận điện từ tủ động lực 3, và các tủ động lực còn lại sẽ lấy điện từ một tủ phân phối phụ Ngược lại, phương án 3 cho thấy tủ động lực 3 và 4 cũng lấy điện từ tủ hạ thế tổng, tủ chiếu sáng làm mát vẫn nhận điện từ tủ động lực 3, nhưng các tủ động lực 1 và 2 sẽ lấy điện từ một tủ phân phối phụ.

1) Phương án 1: a Tính toán tiết diện dây dẫn

• Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L m, tới tủ hạ thế tổng (THT)

Tính toán lựa chọn dây dẫn trung áp và dây dẫn đến tủ phân phối

➢ Dây dẫn trung áp Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 16

• Chọn dây dẫn đến trạm biến áp phân xưởng là cáp nhôm lõi thép 3 pha, có bọc XLPE

• Chọn dây AC theo mật độ dòng kinh tế:

 Chọn dây nhôm lõi thép AC – 50, có r0 = 0.65(Ω/𝑘𝑚); x0 = 0.392(Ω/𝑘𝑚)

(Theo bảng 2.1 giáo trình CCĐ)

➢ Dây dẫn đến trạm phân phối (4 m)

• Ta có dòng làm việc lớn nhất tại phía hạ áp

0.95 ∗ 1 = 575.44(𝐴) + Xác định tổn hao điện áp thực tế: Δ𝑈 = 𝑃 ∗ 𝑟 0 + 𝑄 ∗ 𝑥 0

 Chọn dây CVV – 500, có dòng điện cho phép Icp = 580 (A), r0 = 0.036(Ω/𝑘𝑚); x0 = 0.08(Ω/𝑘𝑚) (Theo PL 22 giáo trình CCĐ Ngô Hồng Quang - 2016)

➢ Dây dẫn tủ chiếu sáng và làm mát

Tra PL VI.10, PL VI.11 (trang 314 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng

Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta lấy k1 = 0.95, k2 = 1

0.95 ∗ 1 = 20.2(𝐴) Đề 4: Thiết kế cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí 17

Dựa trên trang 203 của giáo trình "Cung cấp điện" của Ngô Hồng Quang (NXBGDVN 2016), dây dẫn hạ áp được lựa chọn là loại 2 lõi đồng cách điện PVC nửa mềm, được sản xuất bởi CADIVI, mã CVV – 2.5, với dòng điện định mức Icp là 27 A.