Họ và tên nhóm sinhviên đượ c giaođề tài: Theo danhsách Lớ p Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưở ng sửa chữa thiết bị điện gồm các thiết bị từ 1 đến 15 cho trong bảng1.1.btl, c
Quá trình s ả n xu ấ t và phân ph ố i điệ n
Năng lượng điện, hay điện năng, là một dạng năng lượng quan trọng và phổ biến hiện nay, với sản lượng ngày càng tăng do sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị sử dụng điện Điện năng có khả năng chuyển đổi dễ dàng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, hóa năng và nhiệt năng, đồng thời có hiệu suất truyền tải cao Tuy nhiên, điện năng không thể tích trữ trừ một số trường hợp đặc biệt như pin, vì vậy cần duy trì sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng, bao gồm cả các tổn thất trong quá trình truyền tải.
Quá trình về điện diễn ra nhanh chóng, do đó cần thiết phải sử dụng các thiết bị tự động hóa để đảm bảo hiệu quả trong vận hành, điều khiển, điều độ và bảo vệ hệ thống.
Ngành công nghiệp điện lực có mối liên hệ chặt chẽ với các ngành kinh tế quốc dân khác, do đó, việc phát triển ngành điện lực cần được cân nhắc và điều chỉnh hài hòa với các lĩnh vực kinh tế khác trong một quốc gia.
Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và nhà máy thủy điện vẫn là những nguồn năng lượng chính sản xuất điện năng toàn cầu, mặc dù sự phát triển của nhà máy điện nguyên tử ngày càng gia tăng.
Nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu nguồn điện, mặc dù đây là một trong những loại nguồn điện cổ điển nhất Tại các nhà máy nhiệt điện, quá trình chuyển đổi năng lượng diễn ra theo nguyên lý nhất định.
Nhiệt năng (của than) → Cơ năng (tuốc bin) → Điện năng (máy phát điện) Đây là nhà máynhiệt điện chạy bằng than.
Nhiệtnăng củakhí ga) → Cơ năng (tuốc binkhí) → Điệnnăng (máy phát điện). Đây là nhà máy nhiệtđiện chạy bằngkhí
Nhiệtnăng của dầu) →Cơ năng (độngcơ điêzen) → Điệnnăng (máy phát điện). Đây là nhà máy nhiệtđiệnđiêzen
Sơ đồ khối thể hiệnquá trình sản xuấtđiệnnăng trongnhà máy nhiệtđiệnđược trình bày như sau:
Hình 1.1Nhà máy nhiệtđiện Trong đó:
Than đá được cho vào máy nghiền để chuyển các loại than đá, than cục thành than cám; sau đó, than cám được đưa vào buồng đốt để đốt cháy, tạo ra hơi nước Hơi nước được sinh ra từ bao hơi có nhiệt độ và áp suất cao (khoảng 500°C và 130-240 kg/cm²) được dẫn đến tuốc bin, làm quay cánh tuốc bin với tốc độ lớn (khoảng 3000 vòng/phút) Trục của tuốc bin được nối với trục của máy phát điện, giúp máy phát điện hoạt động và phát ra điện.
Sau khi ra khỏi tuốc bin, hơi nước sẽ giảm áp suất và nhiệt độ (khoảng 40 độ C và 0,3 – 0,4 kG/cm²), sau đó được dẫn đến bình ngưng để chuyển thành nước thông qua quá trình trao đổi nhiệt Lượng nước này cùng với nước được bơm vào nhờ máy bơm nước tuần hoàn, được đưa trở lại bao hơi.
Hiện nay, Việt Nam sở hữu trữ lượng than lớn, đã xây dựng nhiều nhà máy nhiệt điện như: Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 (400MW), Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 (600MW), Nhà máy nhiệt điện Uông Bí (300MW), Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1 (900MW) và Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 2 (600MW).
Thườ ngđượ cxây dựngở nhữngnơi có trữ lượ ng than lớ nđể giảm chi phí vận chuyển than.
Tính linh hoạt trong vậnhành kém Quá trình khở iđộngvà tăng phụ tải chậm.
Do trữ lượ ng than sẽ giảmnên công suấtđiện docác nhà máy nhiệtđiện cung cấp cũng sẽ giảm.
Quá trình biếnđổinăng lượ ng trongnhà máy thủyđiện:
Thủynăng (của cộtnướ c) → Cơ năng (tuốc binnướ c) → Điệnnăng (máy phát điện).
Sơ đồ khối thể hiệnquá trình sản xuấtđiệnnăng trongnhà máy thủyđiệnđượ c trình bày như sau:
Sông hoăc suối Đậpngăn nướ cđể tạolưu lượ ngnướ c lớ n
Hầu hết các nhà máy thủy điện đều có hồ chứa nước, nhờ vào đập ngăn nước để tạo lưu lượng nước lớn chảy qua cống vào tuốc bin thủy lực, làm quay máy phát điện Nước từ các cánh động của tuốc bin sẽ chảy tiếp ra sông hoặc suối.
Nhà máy thủy điện là công trình sử dụng năng lượng từ dòng nước để sản xuất điện Ở miền Bắc, nổi bật có nhà máy thủy điện Hòa Bình với công suất 1920MW, nhà máy thủy điện Thác Bà 108MW và nhà máy thủy điện Yaly 720MW Tại miền Nam, nhà máy thủy điện Trị An có công suất 400MW, cùng với các nhà máy thủy điện Vĩnh Sơn và Đa Nhim.
Giá thành điệnnăng sau khi sản xuất ra rẻ hơn nhiều so vớ i nhiệtđiện.
Hiệu suất caohơn, có thể đạt tớ ihơn 80%.
Mức độ tự động hóa của nhà máy thủy điện cho phép mở máy nhanh chóng, giúp đáp ứng kịp thời với những tình huống khó khăn trong hệ thống điện.
Dokhông có khâu bảo quảnvà xử lý nhiên liệunên ít xảy ra sự cố hơn nhà máy nhiệt điện
Thờ i gian sử dụnglâu hơn
Không gây ô nhiễmmôi trườ ng.
Phục vụ cho thủy lợ i, cải thiệnmôi trườ ng, tiện lợ i cho giaothông đườ ng thủy.
Sảnlượ ngđiện phụ thuộc nhiềuvào thiên nhiên
Vốnđầutư xây lắp banđầu lớ nhơn nhiệtđiện (chủ yếu phụ thuộcvà các công trình đập chắn, hồ chứa nước…)
Nguyên tắc biếnđổi năng lượ ngở nhà máy điệnnguyên tử cũng giốngnhư nhà máy nhiệt điện:
Nhiệtnăng (lấy từ quá trình phân hủy hạtnhân)→ Cơ năng →Điệnnăng
Sơ đồ khối thể hiệnquá trình sản xuấtđiệnnăng trongnhà máy điệnnguyên tử đượ c trình bày như sau:
Hình 1.3Nhà máy điệnnguyên tử
*)Đăc điểm củanhà máy điệnnguyên tử:
Mặcdù vốnđầutư banđầu caonhưng có thể đặt gần trungtâm phụ tảinên giảm đượ c tổn thất điện năng do truyền tải. Độ tin cậy cung cấpđiện cao.
Chỉ cần mộtlượ ng chấtlượ ng phóng xạ nhỏ (khoảng 1kg)có có mộtnhà máy có công suất 100MW.
Mức độ nguy hiểm từ việc sử dụng nguồn phóng xạ rất cao, do đó, lò phản ứng cần được bảo vệ bằng tường bê tông dày từ 1,5m đến 2m Ngoài ra, công nhân vận hành cũng phải được trang bị các thiết bị bảo hộ đặc biệt để đảm bảo an toàn.
Hệ thống điện (HTĐ) là mạng lưới truyền tải và phân phối điện năng từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ Nó bao gồm các thành phần chính như phát điện, truyền tải, phân phối và sử dụng điện Điện áp ban đầu từ các máy phát thường là 6kV hoặc 10,5kV, sau đó được nâng lên tại trạm biến áp lên mức 35kV, 110kV, 220kV hoặc 500kV Cuối cùng, điện năng được truyền tải qua các đường dây cao áp đến các trạm biến áp hạ áp để phục vụ nhu cầu tiêu thụ.
Trạm biến áp hạ áp có chức năng hạ điện áp xuống mức 15kV, 10kV hoặc 6kV Công suất điện này được chuyển đến các trạm phân phối hạ áp hoặc trạm biến áp hạ áp, nơi điện áp sẽ được giảm tiếp xuống 0,4kV để phục vụ nhu cầu tiêu thụ điện.
Hình 1.4Sơ đồ nguyên lý một hệ thốngđiệnđơn giản
Hệ thống mạng lưới điện đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện Sau khi được sản xuất, điện năng sẽ được cung cấp cho các phụ tải điện, đảm bảo nhu cầu sử dụng điện của người dân và doanh nghiệp.
1.1.3Tính chất hộ tiêu thụ điện,phân loại
TÍNH TOÁN PHỤ T Ả I
THI Ế T K Ế CHI ẾU SÁNG
Vì xưở ng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất 200W và quang thông F000 lumen
Chiều cao của mặt bằng làm việc h 2 =0,8m
Hình 1.11Sơ đồ tính toán chiếu sáng
Vớ i loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưở ng sản xuất khoảng các giữa các đèn đượ cxác định tỷ lệ L/h =1,5 tức là:
Căn cứ vào kích thướ c của nhà xưở ng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ln =5 m vàL d =4m
Như vậy bố trí đèn làhợp lý
Số đèn tối thiểu để đảm bảo độ đồng đều của chiếu sáng làN mm
Xác định hệ số không gian
Hệ số phản xạ của nhà xưởng được xác định với trần là 0,5 và tường là 0,3 Hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với hệ số không gian 2,5 là K ld = 0,56 Hệ số dự trữ ánh sáng được lấy là sh = 1,2, trong khi hệ số hiệu dụng của đèn là 0,58 Từ đó, có thể xác định tổng quang thông cần thiết cho nhà xưởng.
Số lượng đèn cần thiết để đảm bảo độ rọi yêu cầu
Hình 1.12Sơ đồ chiếu sáng phân xưở ng
Như vậy tổng số đèn càn lắp đặt là40 bóng đượ c bố trí như hình 1.2 Độ rọi thực tế:
Ngoài việc trang bị hệ thống chiếu sáng chung, mỗi máy (trừ tủ sấy) cần được lắp đặt một đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ Đồng thời, cần bố trí ánh sáng cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, đảm bảo mỗi phòng có đủ đèn chiếu sáng.
Tính toán phụ t ải các phân xưở ng
Số lượ ng hiệu dụng:
Xác định hê số nhu cầu theo công thức
Công suất tính toán của phân xưở ng
0,61 42,8 26,1( ) nc i p = = k p = kw Xác định hệ số công suất trung bình của phân xưở ng cos 36,98 cos 0,86
Công suất chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo suất tiêu thụ công suất P 0
P cs.ch =k dt N P d =1.40.20000w Chiếu sáng cục bộ: P cb =(14+4).100 00w
Vậy tổng công suất chiếu sáng là8000+1800 00 w =9,8kw
Vi dùng đèn sợi đốt nên hế cos của nhóm chiếu sáng bằng 1
Phân xưở ng sẽ đượ c trang bị 8 quạt trần mỗi quạt 120w và 4 quạt hút mỗi quạt 80w hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8
Tổng công suất thông thoáng và làm mát
K ết quả tính toán các phụ tải của các nhóm biểu thị trong bảng 1.1
Bảng 1 2 Kết quả tính toán
TT Phụ tải P, kW cos
Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát
Xác đị nh ph ụ t ải tính toán toàn phân xưở ng
Tổng công suất tác dụng của phân xưởng xác định
Hệ số công suất tổng hợ p của toàn phân xưở ng cos 26,1.0,86 9,8 1,2.0,8 cos 0,895
Xác định công suất phản kháng
CHỌN SƠ ĐỒ N ỐI ĐIỆ N
Sơ bộ phân bố v ị trí củ a cac thi ế t b ị trong phân xưở ng
3.1.1 Sơ bộ phân bố vị trí của các thiết bị trong phân xưở ng
Trên cơ sở phân bố thiết bị ta so sánh 2 phương án nối điện
Phương án 1 đề xuất đặt tủ tại góc xưởng và kéo đường cáp đến từng thiết bị, trong khi Phương án 2 khuyến nghị đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo đến từng thiết bị.
3.1.2 Tính toán lự a chọn phương án tối ưu
Phương án 1:Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha đượ c lắp đặt trong rãnh
Dòng điện chạy trong đường dây
Chọn dây XLPE.16có r 0= 1,25 và x0 =0,07 ohm/km
Hình 3.1Sơ đồ bố trí phương án 1
- Chi phí tổn thất điện năng
Vốn đầu tư của đường cáp, suất vốn đầu tư v0 tra bảng 7 phụ lục 1 sách cung cấp điện V = = v 0 L 83,52 62 5,17 10 = 6 đ
Xác định dây dẫn từ tủ đếncác thiết bị
Ta chọn cáp XLPE.2,5 có r 0= 8 và x0 =0,09 ohm/km
Bảng 3 1Tính toán thông số Đoạn dây
Công suất dòng điện Tiết diện
L, m Điện trở Hao tổn Chi phí
Vốn đầu tư của đoạn dây
Hao tổn điện áp cực đại
= + = + = V Hao tổn điện áp cho phép
Như vậy: U M < U CP là mạgnđiện yêu cầu đạt chất lượ ng
Phương án 2: Đặt tủ phân phốiở giữa phân xưở ng
Hình 3.2Sơ đồ bố trí thiết bị PA2
Bảng 3 2 Bảng tính toán phương án 2 Đoạn dây
Công suất dòng điện Tiết diện
L, m Điện trở Hao tổn Chi phí
Khoảng cách từ tủ phân phối đến các thiết bị được xác định theo sơ đồ bố trí thiết bị trong hình 3.2 Tính toán tương tự được thực hiện như trong PA1, với kết quả được ghi lại trong bảng 3.2.
Hao tổn điện áp cực đại
So sánh 2 phương án ta thấy phương án 2 có tổng chi phí quy đổi nhỏ hơn PA1
Sự chênh lệch được xác định
Vì vậy ta chọn PA2 là phương án cung cấp điện
Hình 3.3Sơ đồ mạch điện chiếu sáng
Tính toán mạgn điện chiếu sáng
Do tủ phân phối đặtở giữa nên ta thiết kế mạng điện chiếu sáng được xây dựng vớ i
2 mạch rẽ về 2 hướ ng, Mạch thứ nhát gồm 20 bóng đèn công suất 20.0,2=4kW; mạch thứ 2 gồm 20 bóng đèn20.0,2 =4 kW
Momen quy đổi M qd = M + 0 ( M 1 + M 2 ) 151,68 = kWh
Hệ số xác định theo bảng4.5.2 [1]ứng vớ i 2 mạch pha trung tính = 1,33
Tiết diện dây dẫn đoạn 0A
Giá trị U cp cs = − U cp U D − 0 = 2,5 1,6 0,9% − =
Hệ số C (tra bảng 4 PL)ứng với dây đồng điện 3 pha
Hao tổn thực tế trên đoạn 0A
Tiết diện các dây dẫn rẽ nhánh
Hệ số C AB = 37 (bảng 4.pl.BT)
Tương tự cho nhánh AC ta có F=2.5mm 2
Tính toán ngắ n m ạch và bả o v ệ
Tiến hành xac định ngắn mạch tại 2 vị trí đặc trưng là trên thanh cái cảu tủ phân phối và tại 1 điểm xa nhất đó là điểm số 2
Hình 3.4Sơ đồ tính toán ngắn mạch
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N 1
R = = thì hệ số xung kích k xk =1,03
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N 2
Ch ọ n thi ế t b ị điệ n
3.3.1 Chọn Aptomat cho mạch chiếu sáng
- Ta chọn aptomat AII50-3T có dòng định mức IA
Dòng khởi động được xác định theo biểu thức
Ta chọn aptomat EA103G có dòng định mức là80A
TT I lv , A aptomat I ap , A TT I lv aptomat I ap
Kiểm traổn định nhiệt của cáp đã chọn
Coi thờ i gian tồn tại t k =2,5s với cáp đồng C t 9
Vậy cáp đã chọn có tiết diệnđảm bảoổn định nhiệt
Thanh cái dẹt đòng có tiết diện
Ta chọn thanh cái 50x5 %mm 2
Thanh cái đượ c kiểm tra điều kiệnổn định nhiệt tương tự với cáp đồng vì vậy thanh cái có F=25mm 2 đảm bảo điều kiệnổn định nhiệt
Yêu cầu của hệ thống có cos 2 = 0,93 tag 2 = 0,395
Ho ạch toán công trình
Bảng 1 3 Liệt kê và hoạch toán giá thành
TT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị
- Tổng giá thành công trình là 26,6 triệu đồng
- Tổng giá thành có tính đến công lắp đặt
- Giá thành một đơn vị công suất đặt
- Tổng chi phí quy đổi
- Tổng điện năng tiêu thụ
- Tổng chi phí trên 1 đơn vị điện năng
Sau thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp", dưới sự hướng dẫn của cô Lê Thị Thương, em đã hoàn thành công việc này Qua đề tài, em đã nắm vững hơn những kiến thức đã học trong suốt những năm qua.
Thông qua đề tài này, tôi đã nắm vững trình tự và các bước thiết kế trạm biến áp phân phối Tôi cũng hiểu rõ cách lắp đặt và lựa chọn thiết bị phù hợp trong trạm, đồng thời nhận thức được các vấn đề kinh tế kỹ thuật liên quan đến thiết kế và cung cấp hệ thống điện.
Với kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, em nhận thức rằng trong quá trình thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến và đánh giá từ thầy cô để có thể tự hoàn thiện kiến thức của mình tốt hơn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô.