Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí lan 1.0

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1 Trịnh Ngọc Binh – 2019606525 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 MSV Hà Nội ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 Trịnh Ngọc Binh – 2019606525 Chương mở đầu Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân nói chung và nhất là trong ngành Công nghiệp nói riêng Đ.

Tính toán phụ tải điện

các phương pháp tính toán phụ tải

1.1.1 xác định phụ tải tính toán

Một cách tính gần đúng lấy Pd = Pđm nên:

Pđ, Pdmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ I (KW)

Ptt, Qtt, Stt là các chỉ số công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất toàn phần của nhóm thiết bị, được tính bằng KW, KVAr và KVA Tương ứng với các chỉ số này là tgϕ, liên quan đến cosϕ của nhóm thiết bị, thông tin này có thể được tra cứu trong sổ tay kỹ thuật.

Knc: hệ số nhu cầu

Phương pháp tính toán này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Tuy nhiên, độ chính xác không cao

1.1.2 xác định phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Đối với các xí nghiệp công nghiệp thì phụ tải chiếu sáng thường được xác định theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất:

Po : suất phụ tải trên 1m 2 đơn vị sản xuất (kW/m 2 )

Phương pháp này chỉ mang lại kết quả gần đúng, do đó thường được áp dụng trong thiết kế sơ bộ Nó thích hợp cho các phân xưởng có mật độ tương đối đồng đều.

tính toán phụ tải chiếu sáng

Trong thiết kế chiếu sáng, điều quan trọng nhất là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng cho thị giác Thiết kế chiếu sáng cần đảm bảo các tiêu chí cụ thể để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Không lóa do phản xạ

Phải có độ rọi đồng đều

Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định

Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Khi chọn loại bóng đèn chiếu sáng cho phân xưởng, có hai loại chính là bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang Tuy nhiên, bóng đèn huỳnh quang ít được sử dụng trong các phân xưởng do tần số 50Hz của nó có thể gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, tiềm ẩn nguy hiểm cho người vận hành máy và dễ dẫn đến tai nạn lao động Vì vậy, bóng đèn sợi đốt thường được ưa chuộng hơn trong các phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật

Sở bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :

- Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x5m Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi được chọn là : E yc = 100 lux

Chọn độ cao treo đèn là h 1 = 0,7 m

- Chiều cao mặt bằng làm việc h 2 = 0,8 m

Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h 1 - h 2 = 5 -0,7- 0,8 = 3,5 m h1 h h2 H

Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng

Với H : chiều cao nhà xưởng , tính bằng m , đã cho ở đầu bài

Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn năng L/h=1,5÷1,8

Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là:

L d = 6,3m, (đèn gần tường nhất p~2,25m) và L n = 5 m (đèn gần tường nhất q~2m) Trong đó :

L d :là khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài phân xưởng ,m

L n : là khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m

Như vậy tổng cộng có 8 hàng đèn, mỗi hàng có 6 bóng

Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý

Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng đều là : Nmin = 48 bóng

Sơ đồ bố trí chiếu sáng như hình vẽ minh họa dưới đây

Hình vẽ 1.2 : Sơ đồ minh họa chiếu sáng đơn giản

Xác định chỉ số phòng : ( ) 2 , 5 ( 24 36 ) 5 , 76

Hệ số phản xạ của trần và tường lần lượt là  tran P % và  tuong 0 % Khi kết hợp với chỉ số phòng, ta tra bảng và xác định được hệ số sử dụng K sd = 0,59 cho đèn sợi đốt chiếu sâu (theo bảng 47.plBT).

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:

Dựa vào F yc ta chọn loại đèn sợi đốt Halogen có P đ = 300 W, F = 6300 lm

(tra bảng PL VIII.2 –Ngô Hồng Quang)

Tổng công suất đèn là P cs = 48.300 = 14400 W = 14,4 kW

1.2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn phân xưởng

Trong đó: k đt : hệ số đồng thời của nhóm phụ tải chiếu sáng

N : số bóng đèn cần thiết

P đ : công suất của mỗi đèn được lựa chọn

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó, ta có công suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là:

tính toán phụ tải điều hòa và làm mát

Trong xưởng sửa chữa cơ khí, việc thiết lập hệ thống thông gió là rất quan trọng để giảm nhiệt độ cho cả công nhân và máy móc, tránh tình trạng tăng nhiệt độ trong phòng Nếu không có hệ thống điều hòa và làm mát, năng suất lao động, chất lượng sản phẩm, và tuổi thọ của trang thiết bị sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, đồng thời gây hại đến sức khỏe của công nhân.

Vì là xưởng sửa chữa cơ khí, do đó ta chọn chiều cao xưởng h = 5(m)

Thể tích phân xưởng là: V = 24*36*5 = 4320

Cách chọn điều hòa cho phân xưởng: cứ 1m 3 tương ứng 200BTU công suất lạnh Vậy công suất lạnh cần có trong xưởng là: 4320*200= 864000 BTU

Vậy ta dùng 6 điều hòa công suất 160000 BTU/h có thông số: Hãng Daikin có model Daikin FD15KAY1

❖ Bản vẽ: dieu tu hoa

Lựa chọn apstomat điều khiển điều hòa: dùng 6 aptomat điều khiển 6 điều hòa

Quy đổi công suất lạnh sang công suất điện: 746W = 9000BTU

Chọn dây dẫn từ tủ động lực tới điều hòa:

Có dòng điện đi qua dây dẫn 13, 26 75, 4( )

 k k = Chọn dây dẫn PVC do LENS chế tạo có Icf = 113A, tiết diện F = 16mm 2

tính toán phụ tải động lực

Trong phân xưởng, có nhiều loại thiết bị với công suất và chế độ làm việc khác nhau Để xác định phụ tải chính xác, việc phân nhóm thiết bị là cần thiết.

Việc phân nhóm theo nguyên tắc sau:

Để tiết kiệm vốn đầu tư và giảm thiểu tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng, các thiết bị điện cùng một nhóm nên được đặt gần nhau.

Để xác định phụ tải tính toán một cách chính xác và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm, các thiết bị cần được kết hợp với chế độ làm việc phù hợp.

+ Tổng công suất trên các nhóm là xấp xỉ bằng nhau để việc lựa chọn tủ động lực thuận tiện hơn

Dựa vào các nguyên tắc đã nêu và sơ đồ phân bố thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, chúng ta có thể phân loại các thiết bị thành ba nhóm chính, được ký hiệu rõ ràng trên sơ đồ mặt bằng.

P n (kW) K sd cos (x;y) nhóm 1 máy mài nhẵn tròn 1 15 0.35 0.67 (21;31,5)

20 4 (14,3;25,5) máy ép 17 65 0.41 0.63 (14,5;31,5) lò gió 27 20 0.5 0.9 (11,5;32) cần trục 18 22.5 0.25 0.67 (18;21) máy tiện bu lông 12 7.5 0.3 0.58 (17,8;18,6)

43 140 (3;1) máy cắt tôn 44 14 0.27 0.57 (8;5,4) máy quạt 41 22.5 0.65 0.78 (1,5;3,5)

38 27.5 (4,1;12,2) cần trục 21 65 0.25 0.67 (4,7;15) máy xọc(đục) 32 20 0.4 0.6 (8;17)

• Xác định phụ tải từng nhóm:

+ Xét nhóm 1: có số thiết bị là n = 18 (thiết bị)

Thiết bị có công suất lớn nhất là máy ép nguội công suất P "5kw

 Số thiết bị có công suất lớn hơn 𝑃 𝑚𝑎𝑥

Số thiết bị hiệu quả tương đối trong nhóm là: n hq ∗ = 0.95

Lại có hệ số Ksdtb của nhóm là: k sd ∑ 1 = ∑ i=1 P đ i∗ k sd

Hệ số công suất trung bình của nhóm là: os tb ni os i 0, 7 ni c P c

Vậy phụ tải tính toán nhóm 1 là:

√3 ∗ U đm = 876.85 (A) Tương tự ta có phụ tải tính toán nhóm 1,2,3 lần lượt là : tt costb Ptt

tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

+ toàn phân xưởng bao gồm: - phụ tải chiếu sáng

- phụ tải điều hòa và làm mát

Ta có: Ptt toàn phân xưởng = Kđt P

Nhận xét – đánh giá

Với quy mô phân xưởng đã được tính toán, công suất toàn hệ thống không lớn, vì vậy phân xưởng này được phân loại là phụ tải loại 2 Do đó, chúng ta sẽ lắp đặt một máy biến áp cho toàn bộ phân xưởng.

- Hệ số cos toàn phân xưởng: 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 𝑃 𝑡𝑡

1721.833 = 0,61 khá thấp nên ta cần thêm tụ bù công suất phản kháng.

Xác định sơ đồ cấp điện của toàn phân xưởng

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

− Vị trí của trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:

• 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

Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, nhận thấy mật độ phụ tải cao khiến máy biến áp không thể đặt trong nhà Do đó, máy biến áp được lắp đặt bên ngoài Bên cạnh đó, tổng công suất của nhà xưởng không quá lớn, vì vậy có thể xem xét xây dựng trạm biến áp kiểu bệt.

Ta xác định trong tâm phụ tải dựa trên công thức:

Theo đó ta sẽ xác định được trọng tâm phụ tải mỗi nhóm cũng như toàn phân xưởng:

− Trọng tâm phụ tải nhóm 1 có tọa độ:

Do phụ tải chiếu sáng , điều hòa làm mát phân tán toàn phân xưởng nên ta không xét tới

Trọng tâm phụ tải toàn phân xưởng là:

Các tủ động lực từng nhóm rìa tưởng sao cho tọa độ gần trọng tâm phụ tải nhóm nhất

Do không nên đặt trạm biến áp trong phân xưởng, do đó ta đặt bên ngoài phân xưởng nhưng sao cho vẫn gần trọng tâm phụ tải nhất

=> Ta đặt trạm biến áp rìa bên trái xưởng có tọa độ tâm trùng tung độ của trọng tâm phụ tải

 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

39 dluc tu 1 dluc tu 2 tu pp chinh tu dluc 3

Chọn 1 MBA do ABB chế tạo có thông số sau:

Sdm(kVA) U(kV) PN(W) ∆P0(W) UN(%) I0(%) Hãng

Các phương án cấp điện cho phân xưởng

Dựa trên sơ đồ mặt bằng và điều kiện làm việc của các thiết bị trong xưởng, chỉ cần xác định một phương án cấp điện cho phân xưởng là đủ.

Tủ phân phối chính được lắp đặt ở vị trí gần trọng tâm phụ tải, ngay trên tủ động lực nhóm 2, giúp tối ưu hóa việc kéo cáp tới các tủ động lực của từng phân xưởng Các tủ động lực này được bố trí cạnh tường tương ứng với mỗi nhóm, đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối điện năng.

Tu 2 Tu 3 Tu dieu hoa Tu chieu sang

AT1 AT2 AT3 AT4 AT5

39 tu chieu sang tu dieu hoa dluc tu 1 tu dluc 2 tu pp chinh tu dluc 3

2.2.1 chọn sơ bộ dây dẫn a) chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp dài 300m:

+ Dòng điện chạy trong dây cao áp : 𝐼 𝑡𝑡 = 𝑆 𝑡𝑡

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:

+ k1 là hệ số hiệu chỉnh kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo với môi trường đặt dây dẫn (tra sổ tay)

+ k2 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng dây cáp đặt chung 1 rãnh 0< k1≤ 1… (tra sổ tay)

+ Icp là dòng điện phát nóng lâu dài cho phép của nhà chế tạo ứng với từng loại tiết diện dây (tra sổ tay)

Do đó áp dụng công thức chọn k1 = 0,85 và k2 = 0,9

0,85.0,9 = 59.07(𝐴) Đối với đường dây cao áp, thiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm 2 nên ta chọn loại dây cáp cách điện giấy lõi đồng loại

BS 6480 do DELTA chế tạo có thông số sau:

Dây AC – 50 có tiết diện 50mm 2 nối từ nguồn vào trạm biến áp

Có r0 = 0,477 Ω/km và x0 = 0,14 Ω/km b) Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối chính chiều dài 3,2m:

0,85.0,9 = 3248.78(𝐴) do đó ta chọn cáp lõi nhôm cách điện PVC do

CADIVI chế tạo có thông số sau:

+ điện trở r0 = 0,0183 Ω/km c) chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính tới từng tủ động lực nhóm:

− Từ tủ phân phối chính tới tủ điều hòa chiều dài 42,6m:

I cp  = A do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do LENS chế tạo có thông số sau:

− Từ tủ phân phối chính tới tủ chiếu sáng chiều dài 40m:

Do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do LENS chế tạo có thông số sau:

− Từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 1 chiều dài 23m:

Do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do LENS chế tạo có thông số:

− Từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 2 chiều dài 1,3m:

Do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo có thông số:

− Từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 3 chiều dài 30m:

Do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo có thông số:

+ điện trở r0 = 0,0468 Ω/km d) Chọn dây dẫn từ tủ động lực nhóm tới từng thiết bị tên đường dây chiều dài

Dòng Icp(A) dây cáp được chọn Rcáp(Ω)

Từ… Đến thiết bị số…

R0(Ω/km) hãng sản xuất tủ động lực nhó m 1

23 10,33 488.36 638.37 700A F56mm 2 R0=0,112(Ω/km) LENS 2.77.10-3 tên đường dây chiều dài

(A) dây cáp được chọn Rcáp(Ω)

R0(Ω/km) hãng sản xuất tủ động lực nhóm

45 9,6 20.45 26.75 I1A F=1,5 mm 2 r.1(Ω/km) LENS 0.116 tên đường dây chiều dài L(m)

2.2.2 tính toán các tổn thất (điện áp, điện năng)

• Tính tổn thất công suất, điện năng:

+ tổn thất công suất trên đường dây từ từng tủ tới từng thiết bị:

Ta có chung cho tất cả các thiết bị có Tmax = 4500h

=>  (86( )h Điện áp U = 0,4kV Ta có bảng sau: tên đường dây R cáp (Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr) ∆P(kW) ∆A(kW.h) Đến thiết bị số…

27 0,2 2,71 48,40 139,67 2,71 tên đường dây R(Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr) ∆P(kW) ∆A(kW.h)

Từ… Đến thiết bị số… tủ động lực nhóm 2

45 0.116 8,42 131,38 379,16 379,16 tên đường dây R(Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr) ∆P(kW) ∆A(kW.h) Từ… Đến thiết bị số…

=> tổng tổn thất điện năng từ tủ 1 tới các thiết bị của nhóm 1 là:

Tổng tổn thất điện năng từ tủ 2 tới các thiết bị của nhóm 2 là:

Tổng tổn thất điện năng từ điều hòa tới các thiết bị của nhóm là:

Do tổn thất trên hệ thống chiếu sáng là không đáng kể, do đó ta có thể bỏ qua

Vậy tổng tổn thất công suất trên đường dây từ từng tủ tới từng thiết bị là:

Tổng tốn thất công suất trên đường dây từ tủ phân phối tổng tới từng tủ động lực từng nhóm là:

Ta có bảng sau: tên đường dây R=r 0 L

∆P(kW) ∆A(kWh) Từ… Đến tủ động lực…

Tổn thất công suất trên đường dây từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối chính là:

Lại có P = 410kW; Q = 403.1kVAr; => ∆P = 0,19 kW; ∆AT2,63kWh

+ Tổn thất trên đường dây từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng là:

+ Tổn thất công suất tại MBA:

Sơ đồ hóa máy biến áp:

Sdm(kVA) U(kV) ∆PN(W) ∆P0(W) UN(%) I0(%) Hãng

Vậy tổng tổn hao điện năng trong toàn bộ phân xưởng là:∑ ∆𝐴 = 47520(𝑘𝑤ℎ)

• Tính tổn thất điện áp có công thức: P R Q X ( )

+ Tổn thất từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng:

Có công suất toàn phân xưởng P = 410(kW), Q = 403,1(kVAr) , S = 575(kVA) Điện áp U = 22kV

22 =3,44(V) + Tổn thất điện áp trong máy biến áp: Điện áp đi vào máy biến áp: U = 22 - ∆U = 21,996 (Kv)

Mô hình hóa máy biến áp:

=> Tổn thất điện áp bên trong máy biến áp là

Vậy điện áp khi đi vào biến áp lý tưởng như trên hình minh họa là:

=> điện áp đầu ra phía hạ áp là: U = (21,116*0,4)/22 = 0,38 (kV)

+ Tổn thất trên đường dây từ máy biến áp phân xưởng tới tủ phân phối phân xưởng Đường dây hạ áp ta bỏ qua cảm kháng đường dây

Có P = 410 kW, Udm lưới = 0,38 kV

0,38 =9,7.10 -5 Kv Vậy điện áp đi từ tủ phân phối tới tủ động lực là:

U = 0,38 – 9,7.10 -5 = 0,3799 kV Đường dây hạ áp ta bỏ qua cảm kháng đường dây

Ta có bảng sau: từ đường dây Ptt (MW) R(Ω) Udm (kV) Tổn thất ∆U

(kV) từ… đến … tủ phân phối phân xưởng tủ động lực nhóm 1

Vậy điện áp từ tủ đi vào các thiết bị là:

+ Từ tủ chiếu sáng: U = 0,379kV

+ Từ tủ điều hòa: U = 0,379 kV

+ Tổn thất trên đường dây từ tủ động lực tới từng thiết bị: ∆𝑈 = 𝑃.𝑅

Từ tủ động lực đến nhóm thiết bị số 1

Từ tủ động lực đến nhóm tủ điều hòa

+Tổn thất điện áp lớn nhất của thiết bị nhóm 1 là:

∆U = 2,95.10 -3 kV của thiết bị số 27 => điện áp đặt vào thiết bị này là:

=> thỏa mãn điều kiện tổn hao điện áp

+Tổn thất điện áp trên dây lớn nhất của thiết bị nhóm 2 là:

∆U = 4,54.10 -3 kV của thiết bị số 7 => điện áp đặt vào thiết bị này là:

+Tổn thất điện áp trên dây lớn nhất của thiết bị nhóm 3 là: ∆U = 4,86.10 -3 kV của thiết bị số 33 => điện áp đặt vào thiết bị này là: U = 0,3799 – 4,86.10 -3 0,373 kV

Tổn thất ∆U < ∆Ucp = 5% Udm => thỏa mãn điều kiện tổn hao điện áp

+Tổn thất điện áp trên dây lớn nhất của thiết bị nhóm điều hòa là:

∆U = 1,75.10 -3 của thiết bị DH4 => điện áp đặt vào thiết bị này là

Tổn thất ∆U < ∆Ucp = 5% Udm => thỏa mãn điều kiện tổn hao điện áp

+ Tổn thất trên đường dây chiếu sáng là rất nhỏ, do đó ta có thể bỏ qua

Vậy phương án này được chấp nhận, ta đã xác định được phương án cung cấp cho phân xưởng

39 tu chieu sang tu dieu hoa dluc tu 1 tu dluc 2 tu pp chinh tu dluc 1

2.2.3 sơ bộ chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 2 ( tương tự như pa1) tên đường dây chiều dài L(m)

Icp(A) dây cáp được chọn Rcáp(Ω)

23 3.2 167.13 218.47 Icp%4A Fpmm 2 0,268 LENS 8,57.10-4 tên đường dây chiều dài L(m)

Dòng Icp (A) dây cáp được chọn Rcáp(Ω)

45 9,6 20.45 26.75 I1A F=1,5 mm 2 12,1 LENS 0,12 tên đường dây chiều dài L(m)

2.2.4 tổn thất công suất trong mạng điện ( tương tự như pp1) tên đường dây R cáp (Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr) ∆P(kW) ∆A(kW.h)

27 0,26 5,6 2,71 62,91 181,57 tên đường dây R(Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr

∆P(kW) ∆A(kW.h) Từ… Đến thiết bị số… tủ động lực nhóm 2

45 0,12 10,5 8,42 135,91 392,24 tên đường dây R(Ω) P tbi (kW) Q tbi (kVAr) ∆P(kW) ∆A(kW.h)

=> tổng tổn thất điện năng từ tủ 1 tới các thiết bị của nhóm 1 là:

Tổng tổn thất điện năng từ điều hòa tới các thiết bị của nhóm là:

Tổn thất trên hệ thống chiếu sáng là không đáng kể và có thể được bỏ qua Tổng tổn thất công suất trên đường dây từ từng tủ tới từng thiết bị sẽ được tính toán dựa trên các yếu tố liên quan.

Tổng tốn thất công suất trên đường dây từ tủ phân phối tổng tới từng tủ động lực từng nhóm giống với phần phương án 1.

Vậy tổng tổn hao điện năng trong toàn bộ phân xưởngtheo pp2 là:

Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Từ kết quả về tổn thất công suất giữa 2 phương án: ta thấy phương án 1 có ưu điểm hơn so với phương án 2

+ về phương diện tổn thất công suất

+ phương án đi dây của phương án 1 rõ ràng và thuận tiện hơn (không bị chồng chéo dây lên nhau)

Do vậy, ta sẽ lựa chọn phương án 1 là phương án tối ưu.

Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

Tính toán ngắn mạch

Sơ đồ các vị trí ngắn mạch trong mạch điện phân xưởng:

Tu 2 Tu 3 Tu dieu hoa Tu chieu sang

AT1 AT2 AT3 AT4 AT5

Các vị trí ngắn mạch chính và mục đích xác định ngắn mạch tại vị trí đó: vị trí ngắn mạch mục đích

N1 xác định, lựa chọn dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, sứ cách điện cho may biến áp N2 xác định, lựa chọn các thiết bị đo lường

N3 xác định, lựa chọn aptomat tủ phân phối

N4 xác định, lựa chọn aptomat cho tủ động lực 1

N7 xác định, lựa chọn aptomat cho tủ điều hòa

N8 xác định, lựa chọn aptomat cho tủ chiếu sáng

3.1.1 Ngắn mạch tại trung áp (tại vị trí trước MBA) Đây là vị trí ngắn mạch ở vị trí trong mạng trung áp, do đó ta coi toàn bộ phần lưới phía trước là hệ thống

Mô hình hóa sơ đồ ngắn mạch:

He thong HT cap tong X cap tong Vi tri ngan mach

Trong đó Rcáp tổng, Xcáp tổng lần lượt là điện trở, điện kháng đường dây từ nguồn

22 kV tới trạm biến áp suy ra Rcáp tổng = 0.14(Ω) và Xcáp tổng = 0,042(Ω)

Trong tính toán ngắn mạch, điện áp trung bình được sử dụng là Utb = 1,05.Udm Công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn được chọn là SN 2500MVA, dẫn đến giá trị X = 0,2(Ω).

3.1.2 ngắn mạch tại hạ áp

• Ngắn mạch tại thanh cái hạ áp máy biến áp

Do đây là ngắn mạch mạng hạ áp nên coi trạm phân phối làm nguồn

Ta có mô hình hóa sơ đồ ngắn mạch:

May bien ap li tuong

Theo đó ta tính được RB = 3,22.10 -3 (Ω), XB = 0,01(Ω)

Ta lại có công thức tính dòng ngắn mạch:

Từ đó suy ra INM = 23,1(kA)

• Ngắn mạch tại tủ phân phối chính của phân xưởng

May bien ap li tuong

Với Rcáp là điện trở đường dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối và

Rcáp = 0,9.10 -4 Ω Tính toán tương tự như trên ta được:

Bảng dưới đây trình bày vị trí ngắn mạch và dòng ngắn mạch (kA) cho các thiết bị điện: thanh cái hạ áp máy biến áp có dòng ngắn mạch I = 23,1 kA, tủ phân phối chính I = 23,02 kA, tủ động lực 1 I = 22 kA, tủ động lực 2 I = 18,83 kA, tủ động lực 3 I = 16,1 kA, tủ điều hòa I = 21,5 kA, và tủ chiếu sáng I = 7,2 kA.

+ Ngắn mạch tại trước mỗi thiết bị

Tính toán tương tự ta có bảng sau: vị trí ngắn mạch thiết bị số… điện trở đường dây Rcáp (Ω) điện kháng đường dây X(Ω) dòng ngắn mạch (kA) nhóm 1

Kiểm tra dây dẫn

Với các dây dẫn đã được chọn sơ bộ ở mục 2.2, ta đi kiểm tra điều kiện ổn định dòng ngắn mạch

Tiêu chí kiểm tra: F c áp .I  t qd

Với α = 6 do dây đã chọn đều là dây đồng, tqd = 0,5s, I∞ = INM còn Fcáp là tiết diện dây cáp đã chọn

+ Đầu tiên là đường dây trung áp từ nguồn 22 kV tới trạm biến áp phân xưởng

Dây đã chọn có tiết diện F = 50mm 2 , dòng ngắn mạch tính được là INM = 47,7 (kA)

Theo công thức ta có:

Đường dây dẫn tới trạm biến áp phân xưởng không đạt tiêu chuẩn, vì vậy cần lựa chọn lại đường dây có tiết diện lớn hơn Chúng tôi quyết định sử dụng cáp cách điện XLPE với tiết diện 240mm².

+ Tương tự ta kiểm tra cho đường dây từ trạm tới tủ phân phối

Dây đã chọn có tiết diện F = 630 mm 2 ; dòng ngắn mạch được tính là:

Theo công thức ta có: 𝛼𝐼 ∞ √𝑡𝑞𝑑 = 6.23,02 √0,5 = 97,66 mm 2

Vậy dây đã chọn đạt yêu cầu

+ kiểm tra các dây từ tủ phân phối tới tủ động lực

Ta có bảng sau: tên đường dây tiết diện đã chọn tiết diện so sánh kết luận từ đến trạm phân phối tủ động lực 1

F00mm 2 93,34 đạt yêu cầu tủ động lực 2

Fpmm 2 96,9 không đạt yêu cầu tủ động lực 3

Fpmm 2 89,3 đạt yêu cầu tủ điều hòa

F@0mm 2 91,2 đạt yêu cầu tủ chiếu sáng

Fmm 2 30,55 không đạt yêu cầu

Chúng tôi nhận thấy rằng đường dây kết nối tới tủ động lực 2 và tủ chiếu sáng không đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu, vì vậy cần phải lựa chọn lại đường dây với tiết diện lớn hơn Do đó, chúng tôi quyết định sử dụng cáp đồng cách điện PVC do LENS sản xuất với các thông số kỹ thuật phù hợp.

- Đường dây từ trạm phân phối tới tủ động lực 2 là:

- Đường dây từ trạm phân phối tới tủ chiếu sáng là:

Thực hiện kiểm tra tương tự với dây dẫn từ các tủ động lực tới thiết bị ta thấy đều thỏa mãn.

Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

+ Chọn dao cách ly Điều kiện chọn : + Udm ≥ Udm mạng

+ Dòng ổn định động đinh mức Iôdd ≥ Ixk

+ Dòng ổn định nhiệt định mức: ôdn ô

Thay số liệu tính toán ta chọn dao cách ly có các thông số kĩ thuật sau:

+ Iôdd ≥ Ixk với I xk =1,8 2.I NM 1, 4kA

Vậy ta chọn dao cách ly do ABB chế tạo có IN = 50 kA, Udm= 24Kv

+Chọn cầu chảy: Điều kiện chọn : Idm ≥ Ilv max

+dòng điện cắt định mức: Icdm ≥ INM

Ta chọn cầu chảy do SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:

Udm = 24kV, Idm = 20 A, Icdm = 62kA Loại 3GD1 403 – 4B

Khi chọn chống sét van, để dễ dàng kiểm tra và sửa chữa, nên lắp đặt chống sét van ngay sau dao cách ly Điều kiện lựa chọn cần đảm bảo Udm ≥ Udm mạng, với giá trị tối thiểu là 22kV.

Vậy ta chọn van do COOPER (Mỹ) chế tạo có Udm = 24 kV, có:

+ Gía đỡ MBA và đường dây: AZLP531 A24

+ Gía đỡ congxon kiểu dàn khung: AZLP531 B24

+ Gía đỡ hình khối: AZLP519 B24.

Chọn và kiểm tra thiết bị hạ áp

3.4.1 Lựa chọn thanh cái Điều kiện chọn: dòng điện phát nóng lâu dài cho phép:

Vậy chọn thanh cái bằng đồng hình chữ nhật có sơn, kích thước 60×10 mm, tiết diện F= 600mm 2 , mỗi pha đặt 1 thanh với Icp = 1300 A

+ khả năng ổn định nhiệt: 𝐹 ≥ 𝛼𝐼 ∞ √𝑡𝑞𝑑 = 97,66 mm 2

+ Khả năng ổn định động:  cp  tt

Với  cp : ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo thanh cái Với thanh cái bằng đồng thì  cp = 1400kg/cm 2

 tt : ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh cái do tác động của lực điện động do dòng điện ngắn mạch gây ra và ( / 2 ) tt W

M = kGmlà momen uốn tính toán

Ftt : lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch:

L : khoảng cách giữa các sứ đỡ thanh cái của 1 pha, cm

A: là khoảng cách giữa các pha của thanh cái, cm

W: là momen chống uốn của thanh cái

Do ở đây ta đặt thanh cái theo phương thẳng đứng nên W 2

Giả sử ta đặt 3 thanh cái 3 pha cách nhau 60cm, mỗi thanh được đặt trên 2 sứ khung tủ cách nhau 125cm

Thay số vào ta được W= 6 cm 3 ; F = 0,48 kG => M = 6 kGm, vậy

Vậy  cp  tt do đó thanh cái đã chọn thỏa mãn

+ lựa chọn thanh cái hạ áp tại các tủ động lực:

Để tính toán cho các tủ động lực, chúng ta cần chọn thanh cái phù hợp với tủ phân phối Thanh cái sử dụng là loại bằng đồng hình chữ nhật, có lớp sơn bảo vệ, với kích thước 60×10mm và tiết diện 500mm² Mỗi pha sẽ được lắp đặt một thanh cái với dòng điện định mức I = 1300 A.

+ chọn sứ đỡ trong tủ phân phối: Điều kiện chọn:

+ lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp ≥ k.Ftt với Fcp =0,6 Fphá hoại , k h

Trong đó h là chiều cao từ chân sứ tới trung điểm thanh cái, H là chiều cao sứ

Giả sử ta chọn sứ cách điện EPOXY:IC 10.1.0 CPS có: Udm = 12kV; số tán =4, chiều dài H = 130mm, trọng lượng 0,6kG, lực nén 45kN

+ Điều kiện ổn định do lực tác động lên đầu sứ: có Fcp = 0,6.45 = 27 kG

Ta thấy Fcp ≥ k.Ftt nên sứ đã chọn thỏa mãn yêu cầu

+ chọn sứ đỡ trong các tủ động lực:

Tính toán tương tự ta chọn sứ đỡ chung cho các tủ là sứ cách điện EPOXY:IC 10.1.0 CPS có: Udm = 12kV; số tán =4, chiều dài H = 130mm, trọng lượng

3.4.3.Lựa chọn APTOMAT Điều kiện chọn aptomat: + Udm ≥ Uđm mạng = 0,4kV

+ Idm ≥ Ilv max = 871,44 A + Icdm ≥ INM = 23,02 kA Vậy ta ATT: loại C1251H 500 -1250 A do Merlin Gerin chế tạo có thông số

+ Chọn aptomat tổng tại các tủ động lực

Tính toán tương tự ta chọn được các aptomat tổng hợp trong bảng sau: vị trí lắp đặt aptomat dòng Ilv max (A) dòng

Mã hiệu và hãng của các thiết bị điện bao gồm: tủ động lực 1 với thông số 420 22 500 36 NV630-CW(TD), tủ động lực 2 có thông số 216,216 22,83 300 36 NV400-CW(HS), tủ động lực 3 với thông số 211,7745 16,1 300 36 NV400-CW(HS), tủ điều hòa với thông số 474,6 21,5 500 36 NV630-CW(TD), và tủ chiếu sáng có thông số 22,974 7,2 100 10 NV125-CW(HS).

+ Chọn contactor điều khiển đèn

Ta chọn 12 contactor điều khiển đèn S- N21 của Mitshubishi có thông số giống nhau như sau:

+ Chọn aptomat điều khiển điều hòa

Chọn 6 aptomat điều khiển 6 điều hòa có thông số như sau: loại NV400 – SEW do Mitshubishi chế tạo có thông số:

3.4.4 lựa chọn các aptomat, khởi động từ cho động cơ Điều kiện chọn aptomat:

+ Icdm ≥ INM Điều kiện chọn khởi động từ:

+ điện áp cách điện của contactor: UdmCD ≥ Udm mạng = 0,4kV

+ điện áp cuộn dây để đóng mở contactor : Udm = Uđk "0 V

+ dòng điện định mức của contactor : IdmCT ≥ Ilv max A

+ công suất định mức động cơ loại AC -3: PdmCT ≥ Pdmdc (kW)

+tiếp điểm phụ cần lựa chọn

+độ bền cơ (chu kì đóng cắt)

+ dòng điện định mức của role nhiệt : IdmRN = Idmdc (A)

Tính toán lựa chọn ta có bảng tổng hợp sau kí hiệu thiết bị trên sơ đồ mặt bằng công suất P

(A) chọn APTOMAT Chọn Khởi động từ

(kW) số cực loại -hãng:

16 5 NV32-SW(HS)* 380-440 12 5.5 3 cực chính +2NO +2NC

10 5 NV32-SW(HS)* 380-440 9 4 3 cực chính +2NO +2NC

16 7.5 NV32-SW(HS)* 380-440 16 7,5 3 cực chính +2NO +2NC

16 5 NV32-SW(HS)* 380-440 16 7,5 3 cực chính +2NO +2NC

20 5 NV32-SW(HS)* 380-440 16 7,5 3 cực chính +2NO +2NC

S-N18 kí hiệu thiết bị trên sơ đồ mặt bằng công suất P

(kW) số cực loại - hãng: MITSHU BISHI nhóm 2

50 7.5 NV63-SW(HS)* 380-440 50 22 3 cực chính +2NO +2NC

S-N25 kí hiệu thiết bị trên sơ đồ mặt bằng công suất P

(kA) mã hiệu- hãng U dmCD

(kW) số cực loại -hãng:

3.4.5 Lựa chọn vỏ tủ phân phối và tủ động lực

Kích thước tủ được chọn cho cả tủ phân phối và tủ động lực kích thước khung tủ số cánh cửa tủ cánh tủ tráng men cao rộng sâu

lựa chọn thiết bị đo lường

3.5.1.lựa chọn máy biến dòng điện BI

Máy biến dòng điện có chức năng chuyển đổi dòng điện sơ cấp với trị số bất kỳ xuống 5A, 10A hoặc 1A để cung cấp nguồn cho các mạch đo lường, bảo vệ, tín hiệu và điều khiển Khi lựa chọn máy biến dòng BI, cần xem xét các điều kiện phù hợp để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong ứng dụng.

- điện áp định mức: U1đm ≥ 0,22kV

- dòng điện sơ cấp định mức: 1dm max

- dòng điện thứ cấp định mức: I2dm = 5A hoặc 1A

- cấp chính xác: 0,2;0,5;1;1,5; lựa chọn

-hệ số ổn định động : d

-hệ số ổn định nhiệt: nh

+ tính toán lựa chọn:( các thông số tính toán giống 3.3)

- điện áp định mức: U1đm ≥ 0,22kV

- dòng điện sơ cấp định mức:𝐼 1𝑑𝑚 ≥ 1

- dòng điện thứ cấp định mức: I2dm = 5A

-hệ số ổn định động : d

-hệ số ổn định nhiệt: nh

-dòng ổn định nhiệt: ôdn ô

=> chọn dùng máy biến dòng hãng SIEMENS với số lượng 3BI đặt trên 3 pha: kiểu thông số kỹ thuật biến dòng: 4MA72

U chịu đựng tần số công nghiệp 1 phút, kV

3.5.2 lựa chọn ampe met, von met

+ chọn ampe met: Điều kiện: + Idm ≥ Itt = 5A đặt sau máy biến dòng

=> lựa chọn 3 ampe met đặt tại mỗi pha đo dòng sau biến áp dòng BI

+ Chọn von mét: đặt von mét tại mỗi pha đo điện áp sau máy biến dòng BI: Vôn kế AC 85L1 300V

+ điều kiện chọn: tần số 50Hz

- Idm ≥ 5A là dòng sau BI

=> chọn công tơ điện hãng Emic đặt phía sau BI có thông số:

Nhận xét và đánh giá

Ta thấy rằng tính chọn các thiết bị là phù hợp với yêu cầu các thiết bị hoạt động tốt

Thiết kế trạm biến áp

tổng quan về trạm biến áp

Trạm biến áp là một phần tử quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng tiết kiệm điện năng, biến đổi điện áp và phân phối điện cho các mạng lưới tương ứng Trong trạm biến áp, ngoài máy biến áp, còn có nhiều thiết bị khác như thiết bị phân phối cao áp (máy cắt, dao cách ly, thanh cái) và thiết bị phân phối hạ áp (thanh cái hạ áp, aptomat, cầu dao, cầu chảy).

+phân loại: - theo điện áp: có tăng áp, giảm áp, trạm trung gian

- theo địa dư: phân thành trạm biến áp khu vực và trạm biến áp địa phương

- về phương diện cấu trúc: trạm ngoài trời và trạm trong nhà

• Một số trạm biến áp thông dụng: trạm bệt, trạm treo, trạm biến áp trong nhà, trạm hợp bộ, trạm biến áo ngầm.

chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án thiết kế và lắp đặt khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, quy mô nhà máy và kích thước trạm Chúng có thể được lắp đặt trong phân xưởng để tiết kiệm diện tích và bảo vệ khỏi bụi bẩn, hóa chất ăn mòn, hoặc đặt ngoài trời để giảm nguy cơ cho khu vực sản xuất và người lao động.

Vị trí đặt trạm biến áp cần gần với trọng tâm phụ tải để rút ngắn chiều dài mạng phân phối cao áp và hạ áp, từ đó đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong sơ đồ cấp điện.

Khi xác định vị trí trạm biến áp, cần lưu ý chọn nơi có diện tích nhỏ nhất để đảm bảo tính thẩm mỹ, không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, đồng thời thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa Quan trọng hơn, vị trí này phải đảm bảo an toàn cho cả con người và thiết bị trong suốt quá trình hoạt động.

=> do đó ta đặt trạm biến áp phân xưởng áp rìa bên trái xưởng có tạo độ tâm trùng tung độ của trọng tâm phụ tải

4.2.1 các thiết bị trong trạm biến áp

+ các thiết bị trong trạm gồm máy biến áp, cầu chảy, dao cách ly, chống sét van, sứ đỡ, tủ hạ áp

Theo những tính toán lựa chọn trong chương 3, ta lựa chọn các thiết bị như sau:

• Chọn 1 máy biến áp do ABB chế tạo có thông số sau:

+ công suất định mức : 630 kVA

• Chọn cầu chảy do SIEMENS chế tạo có Udm = 24kV, Idm= 20A,

• Chọn dao cách ly: do ABB chế tạo có IN = 50kA, Udm = 24kV

• Chọn van chống sét do Cooper chế tạo có Udm = 24kV, có:

+giá đỡ MBA và đường dây: AZLP531 A24

+giá đỡ công xôn kiểu giàn khung: AZLP531 B24

+giá đỡ hình khối: AZLP519 C24

• Chọn sứ cách điện EPOXY: IC 10.1.0 CPS có : Udm = 12kV, số tán = 4, chiều dài H = 130mm, trọng lượng 0,6kG, lực nén 45kN

• Chịn kích thước tủ hạ áp: kích thước khung tủ số cánh cửa tủ cánh tủ tráng men cao rộng sâu

Tính toán nối dất cho trạm biến áp và phân xưởng

Để đảm bảo an toàn cho trạm biến áp, việc nối đất sử dụng các điện cực chôn trực tiếp trong đất là rất quan trọng Hệ thống nối đất được thiết kế với các cọc thép góc L 60×60×6mm, dài 2,5m, chôn sâu 0,8m và cách nhau 5m Các cọc này được kết nối bằng các thanh thép rộng 4cm, tạo thành mạch vòng nối đất, cũng được chôn sâu 0,8m để tăng cường hiệu quả tiếp đất.

- Xác định điện trở nối đất của 1 cọc

+ Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =1,5) + Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7(lấy =3,0)

+ Điện trở nối đất của 1 cọc : coi đất ở phân xưởng là đất xây dựng có điện trở suất vào mùa khô là: ρ = 100Ωm = 100.10 2 Ωcm

+ ρ0 : điện trở suất của đất

+ d: đường kính ngoài của cọc (m), lấy d = 0,06.0,95 =0,057 (m) + l = 2,5(m) chiều cao của cọc

+t =0,8 độ chôn sâu của cọc

- Thay các giá trị cụ thể vào biểu thức (1) trên ta được:

- Bố trí các cọc theo vòng kín hình chữ nhật, khoảng cách giữa hai cọc gần nhau là a = 5 (m), khi đó tỉ số 𝑎

𝑙 = 2 Tra bảng 5.4 hệ số sử dụng của cọc và thanh, phụ thuộc vào tỉ số 𝑎

𝑙 giáo trình vật liệu điện và an toàn điện trang 172 Xác định số cọc sơ bộ là 20 cọc với hệ số sử dụng của cọc ηcọc

Khi sử dụng 20 cọc, cần chọn thanh ngang bằng thép dẹt có chiều dài 20.5 m và chôn sâu 0.8 m dưới mặt đất Điện trở nối đất của thanh sẽ được xác định dựa trên các thông số này.

+ ρ0 : điện trở suất của đất

+ Km: hệ số mùa (Km=1,5)

+ L : chiều dài của thanh ngang (L0m)

+ t: độ chôn sâu của thanh

+ d= b/2 = 40/2 =0,002 (m) chọn thanh là thép dẹt 40x5mm

+ K: hệ số phụ thuộc sơ đồ nối đất, ở đây tỉ số 𝑙1

20=1,5 nên ta lấy K = 5,81 (theo bảng 5.3 giáo trình vật liệu điện và an toàn)

- Thay các giá trị cụ thể vào điện trở nối đất của thanh ta có :

0,8.0,002 = 4,16 (Ω) Khi đó ta có điện trở của điện cực hỗn hợp: ηc=0,6 ηt=0,3

Như vậy điện trở của điện cực dự kiến là gồm cọc và thanh là phù hợp

Thiết kế trạm biến áp

+ sơ đồ nguyên lý trạm biến áp:

+ Ta thiết kế xây dựng trạm biến áp kiểu bệt cho phân xưởng, sử dụng lưới b40 quây xung quanh để đảm bảo an toàn

1: Máy biến áp 6: Thanh dẫn cao áp 11: Ống cáp hạ áp

2: Tủ điện cao thế 7: Thông gió

3: Cáp cao thế sang MBA 8: Rãnh cáp

4: Hộp đấu cáp cao áp 9: Hố dầu sự cố

5: Cáp hạ thế 10: Ống cáp cao áp

Nhận xét

Hệ thống trạm biến áp được thiết kế có kích thước phù hợp với xưởng sửa chữa cơ khí cỡ nhỏ như yêu cầu.

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

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

+ Việc bù công suất phản kháng dẫn tới việc làm tăng hệ số cos, qua đó:

+ Giảm giá tiền điện hoặc tránh bị phạt tiền do vượt quá hệ số cos mà nhà nước quy định

+Giảm kích cỡ dây dẫn do giảm dòng điện

+giảm tổn thất công suất (P,kW) trong cáp điện do tổn hao trong dây dẫn tỉ lệ bình phương với dòng điện

Việc sử dụng tụ điện điều chỉnh hệ số công suất giúp giảm thiểu sụt điện bằng cách giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn dòng phản kháng ở vị trí trước bù, từ đó giảm áp suất điện Tuy nhiên, nếu bù dư, hiện tượng tăng điện áp trên các tụ bù có thể xảy ra.

Tăng khả năng mang tải của máy biến áp có thể đạt được bằng cách cải thiện hệ số công suất của tải Khi hệ số công suất được nâng cao, dòng điện đi qua máy biến áp sẽ giảm, cho phép thêm tải mà không cần thay thế bằng máy biến áp lớn hơn Do đó, việc nâng cao hệ số công suất không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn hiệu quả hơn so với việc đầu tư vào thiết bị mới khi có nhu cầu tăng công suất.

Tính toán bù công suất phản kháng để cos mong muốn sau bù đạt 0,9

+ Việc xác định vị trí đặt tụ bù ảnh hưởng tới việc nâng cao hệ số cos cũng như chi phí đầu tư

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí có công suất không lớn, việc đặt tụ bù ở các tủ động lực sẽ gây lãng phí và khó xác định dung lượng cần bù Thay vào đó, các phụ tải thông thoáng và làm mát cũng tiêu thụ công suất phản kháng Do đó, nên đặt tụ bù tập trung cạnh tủ phân phối để đơn giản hóa Công thức tính tổng công suất cần bù nhằm nâng cao hệ số công suất từ cosφ1 đến cosφ2 sẽ được áp dụng trong trường hợp này.

Với P là công suất tác dụng tính toán

Có: hệ số công suất của phân xưởng trước khi bù là cos= 0,71

=> công suất tụ bù cần đặt để nâng cao hệ số công suất từ 0,71 lên 0,9 là:

Công suất tính toán toàn phân xưởng trước và sau bù là:

Strước bù = 575 (kVA);Ssau bù = √410 2 + (403,2 − 209,1) 2 = 453,62 (kVA)

Nếu không lắp đặt bộ tụ bù, cần chọn máy biến áp công suất 630 kVA Ngược lại, khi lắp đặt tụ bù, chỉ cần máy biến áp 500 kVA để cung cấp điện cho phân xưởng Đề xuất sử dụng 3 bộ tụ mắc song song do DAE YEONG chế tạo.

Qbù = 50kVA sử dụng bộ điều khiển PFC

Sơ đồ nguyên lý điều khiển tụ bù công suất phản kháng:

Thiet bi do luong PFC

Tu chieu sang tu tu bu

NV400-HEV NV400-HEV NV630-HEV NV125-HEV

Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

Lắp đặt máy biến áp hiệu quả là rất quan trọng; nếu không thực hiện bù công suất phản kháng, chúng ta cần chọn máy biến áp có công suất 630kVA Tuy nhiên, sau khi lắp đặt tụ bù, chỉ cần sử dụng máy biến áp 500kVA để cung cấp điện cho phân xưởng.

+ Hiệu quả trong giảm kích cỡ dây dẫn:

Dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực và thiết bị, cũng như dây cao áp từ nguồn đến trạm biến áp, vẫn giữ nguyên Tuy nhiên, dây từ trạm biến áp về tủ phân phối có chiều dài thay đổi, cụ thể là 3,2 m.

0,85.0,9 = 855,87(𝐴) do đó ta chọn cáp đồng cách điện PVC do

CADIVI chế tạo có thông số như sau:

+ Tiết diện F= 500 mm 2 + Điện trở r0 = 0,0366 (Ω/km) + Hiệu quả trong việc giảm tổn hao điện năng trong mạng điện

- Tổn hao công suất trên đường dây từ từng tủ tới từng thiết bị:

- Tổn thất công suất trên đường dây từ tủ phân phối tổng tới từng tủ phân phối động lực từng nhóm:

- Tổn thất công suất trên đường dây từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối chính là:

Lại có P = 410kW; Q = Qtt-Qb@3,1-209,14kVAr;

+ Tổn thất trên đường dây từ nguồn tới trạm biến áp phân xưởng là:

Lại có P = 410kW; Q = 194kVAr; => ∆P =0,06 kW

+ Tổn thất công suất tại MBA : do công suất tính toán toàn mạng giảm nên ta chọn MBA do ABB chế tạo có thông số như sau:

+ Công suất định mức: 500 kVA

Vậy tổn hao điện năng trong phân xưởng này là: ∑ 𝛥𝐴 = 39793,91 𝑘𝑊ℎ

Vậy lượng điện năng tiết kiệm được sau khi bù là

Nhận xét và đánh giá

Lắp đặt tụ bù giúp giảm thiểu tổn thất công suất, điện năng và điện áp trên toàn bộ các thành phần của mạng, đồng thời nâng cao khả năng truyền tải của các phần tử.

Tính toán nối đất và chống sét

Tính toán nối đất

6.1.1 lợi ích của việc nối đất thiết bị điện

Mục đích chính của việc nối đất trong mạng điện là đảm bảo an toàn Khi tất cả các bộ phận kim loại của thiết bị điện được nối đất, chúng sẽ không gây nguy hiểm cho người sử dụng ngay cả khi bị nhiễm điện, đồng thời giảm thiểu khả năng hư hỏng cho thiết bị điện.

Khi dây điện tiếp xúc với mặt đất, hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra, dẫn đến việc cầu chì nổ ngay lập tức Sự cố này giúp loại bỏ điện áp nguy hiểm Việc nối đất cho thiết bị điện mang lại nhiều lợi ích quan trọng.

• Đảm bảo an toàn cho thiết bị, công trình xây dựng và cuộc sống con người

Hạn chế thiệt hại do điện áp cao có thể gây ra cho hệ thống phân phối điện là rất quan trọng Việc vô tình kết nối với đường dây điện áp cao có thể dẫn đến những nguy hiểm nghiêm trọng Do đó, cần có các biện pháp an toàn để bảo vệ hệ thống khỏi những sự cố này.

Nối đất là một phương án nhằm giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện

Có nhiều nguồn điện khác nhau, và mỗi biến áp có thể được xem như một nguồn riêng biệt Việc thiếu một điểm quy chiếu chung cho tất cả các nguồn điện áp sẽ gây khó khăn trong việc tính toán mối quan hệ giữa chúng Mặt đất, với tính chất dẫn điện phổ biến, được chọn làm điểm khởi đầu cho hệ thống phân phối điện, trở thành tiêu chuẩn gần như phổ quát cho tất cả các hệ thống điện.

6.1.2 tính toán nối đất cho các thiết bị điện

Trong xưởng có nhiều thiết bị điện, việc nối đất từng thiết bị sẽ tốn kém và phức tạp Do đó, giải pháp hiệu quả là nối đất chung cho tất cả các thiết bị.

Tất cả các thiết bị có công suất nhỏ hơn 100kva nên Ryc lx , thỏa mãn yêu cầu bảo vệ

Bước 3 : xác định bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ ở độ cao hx

Bước 4 : kiểm tra phạm vi bảo vệ của cả nhóm 6 kim thu sét

D

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sửa Chữa Cơ Khí
Tác giả	Trịnh Ngọc Binh
Người hướng dẫn	Phạm Trung Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Thiết Kế Cấp Điện
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	1,42 MB

Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí lan 1.0

Tính toán phụ tải điện

các phương pháp tính toán phụ tải

tính toán phụ tải chiếu sáng

tính toán phụ tải điều hòa và làm mát

tính toán phụ tải động lực

tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng

Nhận xét – đánh giá

Xác định sơ đồ cấp điện của toàn phân xưởng

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Các phương án cấp điện cho phân xưởng

Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

Tính toán ngắn mạch

Kiểm tra dây dẫn

Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

Chọn và kiểm tra thiết bị hạ áp

lựa chọn thiết bị đo lường

Nhận xét và đánh giá

Thiết kế trạm biến áp

tổng quan về trạm biến áp

chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp

Tính toán nối dất cho trạm biến áp và phân xưởng

Thiết kế trạm biến áp

Nhận xét

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

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

Tính toán bù công suất phản kháng để cos mong muốn sau bù đạt 0,9

Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

Nhận xét và đánh giá

Tính toán nối đất và chống sét

Tính toán nối đất

Kiểm tra dây dẫ n

các thiết bị trong trạm biến áp