Microsoft Word 35 Lê Thanh Lâm 2019606055 (1) (1) BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề Tài THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ CBHD Phạm Trung Hiếu Sinh viên Phạm Văn Tú Mã số sinh viên 2019602898 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Số 69 Họ và tên sinh viên Phạm Văn Tú Lớp Điện 3 Khóa K14 Giáo viên hướng dẫn Phạm Trung Hiếu Nội Dung Sơ đồ.
THUYẾT MINH
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.2 Phụ tải thông gió và làm mát
1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp phụ tải động lực
1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
1.5 Nhận xét và đánh giá
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
2.2 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
3.2 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…) 3.4 Chọn thiết bị hạ áp(loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ,thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)
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 4.5 Nhận xét
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
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
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;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀNỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐAMH
Họ tên sinh viên:……… Mã SV:……… Lớp:……… Ngành:……… Khóa:…………
Tuần Ngày kiểm tra Kết quả đạt được Nhận xét của CBHD
Kiểm tra của Bộ môn □ Được tiếp tục □ Không tiếp tục Ngày:……… Đánh giá kết quả đạt được:…….% TBM:………
……… Cho phép sinh viên bảo vệ ĐAMH: □ Có □ Không
Hà Nội, ngày … tháng… năm 20…
Điện năng là nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng trong mọi lĩnh vực kinh tế, đặc biệt là trong ngành công nghiệp Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Việt Nam đang phát triển một nền kinh tế công nghiệp hiện đại, dẫn đến nhu cầu điện năng ngày càng tăng cao Do đó, việc xây dựng một hệ thống điện lưới quốc gia chất lượng, an toàn, tiết kiệm và hiệu quả trở thành yếu tố quyết định cho sự phát triển bền vững.
Để thực hiện điều này, hệ thống cung cấp điện cho từng đối tượng nhỏ nhất cần được thiết kế một cách chi tiết, cụ thể, đảm bảo tiêu chuẩn và hiện đại.
Nhóm em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”, một chủ đề gần gũi với thực tế Đề tài này giúp em làm quen với các hệ thống cấp điện, tiêu chuẩn thiết kế và an toàn điện, đồng thời rèn luyện kỹ năng tính toán và lựa chọn thiết bị điện Qua đó, em có thể áp dụng kiến thức đã học để thiết kế một hệ thống cấp điện chi tiết và nâng cao kỹ năng làm việc nhóm.
Nhờ sự hỗ trợ nhiệt tình từ thầy Phạm Trung Hiếu và các thầy cô trong trường, bản đồ án môn học của em đã hoàn thành Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô để đồ án của em trở nên hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
[1] Ngô Hồng Quang, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam,
[2] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện từ 0,4-500kV, NXB khoa học và kỹ thuật, 2002
[3] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Giáo trình thiết kế cấp điện, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009
[4] Giáo trình Vật liệu và an toàn điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
[5] Giáo trình Cung cấp điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
[6] PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình Cung cấp điện, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật
[7] Và một số tài liệu tham khảo thông số của trang wed: www.cadivi-vn.com
1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 1
1.1 PHỤ TẢI THÔNG THOÁNG LÀM MÁT , CHIẾU SÁNG 1
1.2 PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC: PHÂN NHÓM THIẾT BỊ, XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TỪNG NHÓM , TỔNG HỢP PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC 2
1.3 TỔNG HỢP PHỤ TẢI CỦA TOÀN PHÂN XƯỞNG 11
2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 12
2.1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG 12
2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 13
2.2.1 CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN LẮP ĐẶT MÁY BIẾN ÁP 13
2.2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 15
A CHỌN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 16
B TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 17
3 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 32
3.1.2 TÍNH TOÁN CÁC GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRÊN:.34 3.2 KIỂM TRA CÁP 37
3.3 CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ TRUNG ÁP 38
3.3.1 LỰA CHỌN DAO CÁCH LY 38
3.3.4 CHỌN CẦU TRÌ TỰ RƠI 41
3.4 CHỌN THIẾT BỊ HẠ AP 43
3.4.1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TỦ PHAN PHỐI 43
B CHỌN APTOMAT TỔNG CỦA TPP 45
3.4.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TỦ ĐỘNG LỰC 48
A CHỌN APTOMAT TỔNG CHO CÁC TỦ ĐỘNG LỰC 49
B CHỌN THANH CÁI TỦ ĐỘNG LỰC 50
C CHỌN CÁC APTOMAT NHÁNH CHO CÁC TỦ ĐỘNG LỰC, BẢO VỆ CÁC ĐỘNG CƠ 51
D CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ 57
3.5 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 62
3.5.1 LỰA CHỌN MÁY BIẾN DÒNG 62
3.5.3 CHỌN CÔNG TƠ ĐIỆN NĂNG 63
4 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 64
4.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 64
4.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 64
4.3 TÍNH TOÁN NỐI DẤT CHO TRẠM BIẾN AP 65
5 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 67
5.1 Ý NGHĨA CỦA VIỆC BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 67
6 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 71
6.2 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 71
1 Tính toán phụ tải điện
1.1 Phụ tải thông thoáng làm mát , chiếu sáng
Trong xưởng sửa chữa cơ khí, việc thiết lập hệ thống thông thoáng và làm mát là rất cần thiết để giảm nhiệt độ do quá trình sản xuất thiết bị động lực, ánh sáng và nhiệt độ cơ thể người Nếu không có hệ thống này, năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và trang thiết bị sẽ bị ảnh hưởng, đồng thời sức khoẻ của công nhân cũng sẽ gặp rủi ro.
Với mặt bằng phân xưởng là 864m 2 , ta trang bị 24 quạt trần (mỗi quạt 120W) và 8 quạt hút (mỗi quạt 80W);lấy hệ số công suất trung bình của nhóm 1
Tổng công suất thông thoáng và làm mát:
Trong thiết kế chiếu sáng, việc đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng cho thị giác là rất quan trọng Ngoài độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý các chao chóp đèn và bố trí chiếu sáng để đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Thiết kế chiếu sáng cần tuân thủ các yêu cầu này để đạt được hiệu quả tối ưu.
+ Không bị loá + Không có bóng tối + Phải có độ rọi đồng đều + Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Tổng công suất chiếu sáng: 𝑃cs = 𝑃0 𝑎 𝑏 = 22.24.36.10 –3 = 19,008𝑘𝑊
Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn LED phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng và 5 cột như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởng
1.2 Phụ tải động lực: Phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm , tổng hợp phụ tải động lực
Phân nhóm các phụ tải như sau:
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Xác định phụ tải từng nhóm
Với việc nắm rõ mặt bằng bố trí thiết bị, công suất và các giá trị cần thiết, chúng ta áp dụng phương pháp xác định phụ tải dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại để tính toán PTTT cho phân xưởng Phương pháp này cho phép xác định PTTT một cách chính xác và hiệu quả.
Công suất định mức của thiết bị (Pđmi) và hệ số sử dụng của nhóm thiết bị (ksd) là những yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất Số lượng thiết bị trong nhóm (n) cũng cần được xem xét, cùng với hệ số cực đại (kmax), được tra cứu trong sổ tay kỹ thuật theo mối quan hệ kmax = f(nhq, ksd), trong đó nhq là số thiết bị sử dụng điện hiệu quả.
+ Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hay bằng một nửa công suất thiết bị có công suất lớn nhất
+ Xác định P1 : Tổng công suất của n1 thiết bị trên
P n : tổng số thiết bị trong nhóm
P∑ : tổng công suất mỗi nhóm ,
+ Từ n* và P* tra bảng ta được nhp*
→ Tra bảng với nhq và ksd được kmax
→ Phụ tải tính toán được xác định theo công thức n
- kti : hệ số tải của thiết bị
+ Phụ tải động lực phản kháng
Tổng số công suất : p = 98,53 kW
Thiết bị có công suất lớn nhất là : p = 49,2 kW
Những thiết bị có công suất có thiết bị không nhỏ hơn 1 công suất của thiết bị
2 có công suất lớn nhất là : n1 = 1; p1 = 49,22 kW n * = n1 = 1 = 0,08 n 13 p * = p1 = 26,59 = 0,50 p 34,24
+ Từ giá trị n * và P * suy ra : nhq* = 0,28 nhq = nhq* n = 0,77 13 = 3,64
Từ nhq và Ksd ta tính được Kmax
Ptt = Kmax Ksd P = 1,49 0,3 34,24 = 61,81 kW cos 1.P1+cos 2.P2+⋯+cos 14.P14 cos tb ∑P cos tb = 0,69
+Ta có cos tb = 0,69 tg = 1,05
Tương tự tính cho các nhóm còn lại ta có :
Phụ tải Ksdni Cosφni Ptt Qtt Stt Itt
Phụ tải tổng hợp của nhóm động lực được xác định thông qua phương pháp hệ số nhu cầu, một phương pháp hiệu quả để tổng hợp các nhóm phụ tải có đặc điểm tương đồng.
Hệ số sử dụng của 4 nhóm động lực là:
- nhq: số lượng hiệu quả của nhóm đông lực, lấy bằng số nhóm động lực = 4 Tổng công suất tác dụng của nhóm động lực là :
Hệ số cos trung bình của nhóm là : cos = = 61,81.0,69+80,20.0,65+55,91.0,59+87,10.0,83 = 0.7 tb ∑P ni 61,81+80,20+55,91+87,10
Nên công suất biểu kiến của nhóm động lực là :
Sđl= Pdl = 202,36 = 289,09(kVA) cos tb 0,7
Và công suất phản kháng của các phụ tải động lực là :
1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
Ta có bảng tổng hợp sau:
∑P ni cos i n hq k sd = TT Phụ tải P, kW cosφ
Tổng công suất tính toán toàn phân xưởng:
Hệ số công suất tổng hợp: cos ∑ = 202,36.0,7+12,96+3,52
Công suất phản kháng: 𝑄∑ = 𝑃∑ tan = 210,93 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
2.1.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện Nếu trạm biến áp được đặt quá xa so với phụ tải, chất lượng điện áp có thể bị giảm, dẫn đến tổn thất điện năng Ngược lại, nếu phụ tải phân tán, việc lắp đặt nhiều trạm biến áp gần khu vực tiêu thụ sẽ làm tăng số lượng trạm và chi phí cho đường dây cung cấp, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả kinh tế.
Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần 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 trên sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, nhận thấy rằng các phụ tải có mật độ cao, do đó việc đặt máy biến áp trong nhà là không khả thi.
Để đảm bảo tính thẩm mỹ và hiệu quả trong việc lắp đặt, nên đặt máy biến áp ở vị trí ngoài nhà xưởng, sát tường Khi xây dựng, cần chú ý đến điều kiện mỹ quan xung quanh để tạo sự hài hòa cho không gian.
2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng
2.2.1.Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp
Ta xét 2 phương án sau:
Phương án 1: Trạm có 2 máy biến áp
Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp
Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát dự phòng
Phương án 1: Trạm có 2 máy biến pá làm việc song song
Công suất máy biến áp phải thỏa mãn điều kiện: 2Sba ≥ St = 210,93 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
Vì vậy ta chọn 2 máy biến áp 160KVA do ABB chế tạo
Bảng 2.1.Thông số kĩ thuật máy biến áp
Sđm(kVA ) Uđm(kV) P0(W) không tải
Un(%) Điện áp ngắn mạch
Tổn thất 2 máy biến áp là (tính toán sơ bộ )
∆Pb = 1 ∆PN ( St )2 + 2 ∆Po = 3,56 (kW)
∆Ab = 14371,92 KWh với Tmax của xưởng cơ khí chọn P00h ta tính được tô411,n= 2
Khi xảy ra sự cố, máy biến áp ngừng hoạt động cần đảm bảo rằng công suất của máy biến áp còn lại phải thỏa mãn điều kiện k qt Sđm ≥ Ssc Cụ thể, với giá trị 1,4 160 "4 ≥ 210,93, điều này cho thấy yêu cầu đã được thỏa mãn.
Phương án 2 : Trạm biến áp có 1 máy biến áp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vì vậy ta chọn máy biến áp 250KVA do ABB chế tạo
Bảng 2.2 : Thông số kĩ thuật máy biến áp
Sđm(kVA ) Uđm(kV) P0(W) không tải
Un(%) Điện áp ngắn mạch
Tổn thất máy biến áp là (tính toán sơ bộ )
∆Ab = 16262,49 KWh với Tmax của xưởng cơ khí chọn P00h
Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát dự phòng
Tương tự như chọn trạm có 1 máy biến áp nhưng cần thêm máy phát để đề phong khi sự cố mất điện
CHỌN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN
Trong phân xưởng, việc áp dụng sơ đồ hình tia là hợp lý do sự tập trung của các thiết bị Để cung cấp điện cho các động cơ máy công cụ, sẽ lắp đặt một tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp và cấp điện cho bốn tủ động lực đặt rải rác quanh các cạnh tường Mỗi tủ động lực sẽ cung cấp điện cho các nhóm phụ tải đã được phân loại trước đó Dựa trên sơ đồ mặt bằng, ba phương án sẽ được xem xét kỹ lưỡng.
Phương án 1 : Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo cáp đến từng tủ động lực
Phương án 2 : Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến tủ động lực
Phương án 3 : Đặt tủ phân phối tại trung tâm phủ tải và các tủ động lực sát cạnh tường phân xưởng
TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
3.2 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…) 3.4 Chọn thiết bị hạ áp(loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ,thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)
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 4.5 Nhận xét
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
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
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;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀNỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐAMH
Họ tên sinh viên:……… Mã SV:……… Lớp:……… Ngành:……… Khóa:…………
Tuần Ngày kiểm tra Kết quả đạt được Nhận xét của CBHD
Kiểm tra của Bộ môn □ Được tiếp tục □ Không tiếp tục Ngày:……… Đánh giá kết quả đạt được:…….% TBM:………
……… Cho phép sinh viên bảo vệ ĐAMH: □ Có □ Không
Hà Nội, ngày … tháng… năm 20…
Điện năng là nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng trong mọi lĩnh vực kinh tế, đặc biệt là trong ngành Công nghiệp Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Việt Nam đang phát triển một nền kinh tế công nghiệp hiện đại, dẫn đến nhu cầu điện năng ngày càng gia tăng Do đó, việc xây dựng một hệ thống điện lưới quốc gia chất lượng, an toàn, tiết kiệm và hiệu quả trở thành yếu tố then chốt để đáp ứng nhu cầu này.
Để đạt được mục tiêu này, hệ thống cung cấp điện cho từng đối tượng nhỏ nhất cần được thiết kế một cách chi tiết, cụ thể, đảm bảo tiêu chuẩn và hiện đại.
Nhóm em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” vì tính thực tiễn của nó Đề tài này giúp em làm quen với các hệ thống cấp điện, tiêu chuẩn thiết kế và an toàn điện, đồng thời rèn luyện kỹ năng tính toán và lựa chọn thiết bị điện Qua đó, em cũng nâng cao khả năng làm việc nhóm và áp dụng kiến thức đã học để thiết kế một hệ thống cấp điện chi tiết.
Nhờ sự hỗ trợ tận tình từ thầy Phạm Trung Hiếu và các thầy cô trong trường, đồ án môn học của em đã được hoàn thành Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô để đồ án của em trở nên hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
[1] Ngô Hồng Quang, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam,
[2] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện từ 0,4-500kV, NXB khoa học và kỹ thuật, 2002
[3] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Giáo trình thiết kế cấp điện, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009
[4] Giáo trình Vật liệu và an toàn điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
[5] Giáo trình Cung cấp điện, Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
[6] PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình Cung cấp điện, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật
[7] Và một số tài liệu tham khảo thông số của trang wed: www.cadivi-vn.com
1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 1
1.1 PHỤ TẢI THÔNG THOÁNG LÀM MÁT , CHIẾU SÁNG 1
1.2 PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC: PHÂN NHÓM THIẾT BỊ, XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TỪNG NHÓM , TỔNG HỢP PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC 2
1.3 TỔNG HỢP PHỤ TẢI CỦA TOÀN PHÂN XƯỞNG 11
2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 12
2.1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG 12
2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 13
2.2.1 CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN LẮP ĐẶT MÁY BIẾN ÁP 13
2.2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 15
A CHỌN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 16
B TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 17
3 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 32
3.1.2 TÍNH TOÁN CÁC GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRÊN:.34 3.2 KIỂM TRA CÁP 37
3.3 CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ TRUNG ÁP 38
3.3.1 LỰA CHỌN DAO CÁCH LY 38
3.3.4 CHỌN CẦU TRÌ TỰ RƠI 41
3.4 CHỌN THIẾT BỊ HẠ AP 43
3.4.1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TỦ PHAN PHỐI 43
B CHỌN APTOMAT TỔNG CỦA TPP 45
3.4.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TỦ ĐỘNG LỰC 48
A CHỌN APTOMAT TỔNG CHO CÁC TỦ ĐỘNG LỰC 49
B CHỌN THANH CÁI TỦ ĐỘNG LỰC 50
C CHỌN CÁC APTOMAT NHÁNH CHO CÁC TỦ ĐỘNG LỰC, BẢO VỆ CÁC ĐỘNG CƠ 51
D CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ 57
3.5 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 62
3.5.1 LỰA CHỌN MÁY BIẾN DÒNG 62
3.5.3 CHỌN CÔNG TƠ ĐIỆN NĂNG 63
4 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 64
4.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 64
4.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 64
4.3 TÍNH TOÁN NỐI DẤT CHO TRẠM BIẾN AP 65
5 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 67
5.1 Ý NGHĨA CỦA VIỆC BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 67
6 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 71
6.2 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 71
1 Tính toán phụ tải điện
1.1 Phụ tải thông thoáng làm mát , chiếu sáng
Trong xưởng sửa chữa cơ khí, việc thiết lập hệ thống thông thoáng và làm mát là rất quan trọng để giảm nhiệt độ do quá trình sản xuất thiết bị động lực, chiếu sáng và nhiệt độ cơ thể người Nếu không có hệ thống này, năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và trang thiết bị sẽ bị ảnh hưởng, đồng thời sức khoẻ của công nhân cũng sẽ gặp rủi ro.
Với mặt bằng phân xưởng là 864m 2 , ta trang bị 24 quạt trần (mỗi quạt 120W) và 8 quạt hút (mỗi quạt 80W);lấy hệ số công suất trung bình của nhóm 1
Tổng công suất thông thoáng và làm mát:
Trong thiết kế chiếu sáng, việc đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng cho thị giác là rất quan trọng Ngoài độ rọi, hiệu quả còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn chao chóp đèn hợp lý và bố trí chiếu sáng sao cho vừa kinh tế kỹ thuật vừa đảm bảo mỹ quan Thiết kế chiếu sáng cần tuân thủ các yêu cầu này để đạt được hiệu quả tối ưu.
+ Không bị loá + Không có bóng tối + Phải có độ rọi đồng đều + Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Tổng công suất chiếu sáng: 𝑃cs = 𝑃0 𝑎 𝑏 = 22.24.36.10 –3 = 19,008𝑘𝑊
Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn LED phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng và 5 cột như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởng
1.2 Phụ tải động lực: Phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm , tổng hợp phụ tải động lực
Phân nhóm các phụ tải như sau:
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Tên thiết bị Số hiệu Ksd Cos φ P
Xác định phụ tải từng nhóm
Chúng ta có thể xác định phụ tải cho phân xưởng bằng cách sử dụng phương pháp tính toán dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại, nhờ vào việc đã biết rõ mặt bằng bố trí thiết bị, công suất và các giá trị cần thiết khác Phương pháp này giúp chúng ta tính toán PTTT một cách chính xác và hiệu quả.
Công suất định mức của thiết bị được ký hiệu là Pđmi, trong khi ksd là hệ số sử dụng của nhóm thiết bị Số lượng thiết bị trong nhóm được ký hiệu là n, và hệ số cực đại kmax được tra cứu trong sổ tay kỹ thuật theo công thức kmax = f(nhq, ksd), trong đó nhq là số thiết bị sử dụng điện hiệu quả.
+ Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hay bằng một nửa công suất thiết bị có công suất lớn nhất
+ Xác định P1 : Tổng công suất của n1 thiết bị trên
P n : tổng số thiết bị trong nhóm
P∑ : tổng công suất mỗi nhóm ,
+ Từ n* và P* tra bảng ta được nhp*
→ Tra bảng với nhq và ksd được kmax
→ Phụ tải tính toán được xác định theo công thức n
- kti : hệ số tải của thiết bị
+ Phụ tải động lực phản kháng
Tổng số công suất : p = 98,53 kW
Thiết bị có công suất lớn nhất là : p = 49,2 kW
Những thiết bị có công suất có thiết bị không nhỏ hơn 1 công suất của thiết bị
2 có công suất lớn nhất là : n1 = 1; p1 = 49,22 kW n * = n1 = 1 = 0,08 n 13 p * = p1 = 26,59 = 0,50 p 34,24
+ Từ giá trị n * và P * suy ra : nhq* = 0,28 nhq = nhq* n = 0,77 13 = 3,64
Từ nhq và Ksd ta tính được Kmax
Ptt = Kmax Ksd P = 1,49 0,3 34,24 = 61,81 kW cos 1.P1+cos 2.P2+⋯+cos 14.P14 cos tb ∑P cos tb = 0,69
+Ta có cos tb = 0,69 tg = 1,05
Tương tự tính cho các nhóm còn lại ta có :
Phụ tải Ksdni Cosφni Ptt Qtt Stt Itt
Phụ tải tổng hợp của nhóm động lực được xác định bằng phương pháp hệ số nhu cầu, một phương pháp tổng hợp phù hợp cho các nhóm phụ tải có tính chất tương đồng.
Hệ số sử dụng của 4 nhóm động lực là:
- nhq: số lượng hiệu quả của nhóm đông lực, lấy bằng số nhóm động lực = 4 Tổng công suất tác dụng của nhóm động lực là :
Hệ số cos trung bình của nhóm là : cos = = 61,81.0,69+80,20.0,65+55,91.0,59+87,10.0,83 = 0.7 tb ∑P ni 61,81+80,20+55,91+87,10
Nên công suất biểu kiến của nhóm động lực là :
Sđl= Pdl = 202,36 = 289,09(kVA) cos tb 0,7
Và công suất phản kháng của các phụ tải động lực là :
1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
Ta có bảng tổng hợp sau:
∑P ni cos i n hq k sd = TT Phụ tải P, kW cosφ
Tổng công suất tính toán toàn phân xưởng:
Hệ số công suất tổng hợp: cos ∑ = 202,36.0,7+12,96+3,52
Công suất phản kháng: 𝑄∑ = 𝑃∑ tan = 210,93 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
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 ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện Nếu trạm biến áp đặt quá xa phụ tải, chất lượng điện áp sẽ giảm và gây tổn thất điện năng Ngược lại, việc đặt trạm biến áp gần các phụ tải phân tán có thể làm tăng số lượng trạm và chi phí cho đường dây cung cấp, dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế.
Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần 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 rằng các phụ tải có mật độ cao, do đó không thể đặt máy biến áp trong nhà.
Để đảm bảo tính thẩm mỹ và hiệu quả, nên đặt máy ngay sát tường bên ngoài nhà xưởng như hình minh họa Khi xây dựng khu vực này, cần chú ý đến điều kiện mỹ quan để trạm biến áp được bố trí hợp lý.
2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng
2.2.1.Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp
Ta xét 2 phương án sau:
Phương án 1: Trạm có 2 máy biến áp
Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp
Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát dự phòng
Phương án 1: Trạm có 2 máy biến pá làm việc song song
Công suất máy biến áp phải thỏa mãn điều kiện: 2Sba ≥ St = 210,93 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
Vì vậy ta chọn 2 máy biến áp 160KVA do ABB chế tạo
Bảng 2.1.Thông số kĩ thuật máy biến áp
Sđm(kVA ) Uđm(kV) P0(W) không tải
Un(%) Điện áp ngắn mạch
Tổn thất 2 máy biến áp là (tính toán sơ bộ )
∆Pb = 1 ∆PN ( St )2 + 2 ∆Po = 3,56 (kW)
∆Ab = 14371,92 KWh với Tmax của xưởng cơ khí chọn P00h ta tính được tô411,n= 2
Khi xảy ra sự cố, máy biến áp ngừng hoạt động cần đảm bảo rằng công suất của máy biến áp còn lại phải thỏa mãn điều kiện: k qt Sđm ≥ Ssc Cụ thể, với giá trị 1,4 160 "4 ≥ 210,93, điều này cho thấy yêu cầu đã được thỏa mãn.
Phương án 2 : Trạm biến áp có 1 máy biến áp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vì vậy ta chọn máy biến áp 250KVA do ABB chế tạo
Bảng 2.2 : Thông số kĩ thuật máy biến áp
Sđm(kVA ) Uđm(kV) P0(W) không tải
Un(%) Điện áp ngắn mạch
Tổn thất máy biến áp là (tính toán sơ bộ )
∆Ab = 16262,49 KWh với Tmax của xưởng cơ khí chọn P00h
Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát dự phòng
Tương tự như chọn trạm có 1 máy biến áp nhưng cần thêm máy phát để đề phong khi sự cố mất điện
CHỌN THANH CÁI TPP
• Dòng điện chạy qua thanh cái:
• Chọn thanh cái bằng đồng có ĐHCNHN trang 163
J kt = 2,1 (A/mm 2 ) - Giáo trình cung cấp điện –
• Tiết diện kinh tế của thanh cái: Fkt = 461,79 = 219,9 mm 2
Chúng ta lựa chọn thanh cái cao áp có kích thước 50×5 = 250 mm² với các thông số cơ bản là Icp = 860 A, theo Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện của Ngô Hồng Quang, bảng 7.2 trang 363.
• Kiểm tra dòng điện lâu dài cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb k1 =0,95– thanh dẫn đặt ngang, k2 = 0,9 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ
• Kiểm tra ổn định nhiệt:
Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo: α = 6 với đồng
IN dòng điện ngắn mạch tại điểm 2: IN2 = 9,89 kA tqđ là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch: 1s α.IN.√𝑡 qđ = 6 9,89.√1 = 59,34 mm 2
Vậy tiết diện thanh dẫn đạt yêu cầu
• Kiểm tra ổn định động:σcp ≥ σtt
Chọn chiều dài một nhịp thanh cái (khoảng cách giữa các sứ của 1 pha) l = 140 cm; khoảng cách giữa các pha a = 60 cm Ta có:
Momen uốn: M = Ftt.l kG.cm
Momen chống uốn: W = b.h = 40.5 = 0,17 cm 3 đồng
6 Ứng suất tính toán: σtt = M
= 10,36 = 60,94 kG/cm 2 < σcp = 1400kG/cm 2 với
Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo
Tương tự ta chọn thanh cái cho các tủ động lực, ta có bảng sau:
Bảng 3.6 Thông số cơ bản của thanh cái
Tủ động lực S tt (KVA) I lvmax (A) F kt Kích thước mm I cp
CHỌN APTOMAT TỔNG CỦA TPP
• Điện áp định mức lưới điện: 0,4 kV
Dòng điện làm việc max của lưới điện: Ilvmax = Stt = 303,94 = 461,79 (A)
Vậy ta chọn Aptomat EA603 – G do Hwa Shih chế tạo có các thông số cơ bản như sau:
Bảng 3.7 Thông số cơ bản của Aptomat tổng TPP
Tên Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x10 6 đ/bộ)
(Sổ tay tra cứu và lựa chộn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, trang 156 – bảng 3.18)
• Kiểm tra khả năng làm việc của Aptomat: I k > Isc
Với Isc – Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N2 IN2 = 9,89 kA
Vậy Aptomat đã chọn đảm bảo yêu cầu.
