Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trong số đó “ Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất côngnghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao.. B.Nội dung tính toán :o Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng o Tín

Lời nói đầu

Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhấttrong các ngành kinh tế quốc dân

Nhu cầu điện ngày càng tăng Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàntrong việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằmphục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấpđiện năng cho cá khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhàmáy là rất cần thiết Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngànhnghề cụ thể cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tươnglai Trong số đó “ Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất côngnghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ gópphần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước

Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ

thống cung cấp điện Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đãhọc để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng

Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Trần Quang Khánh cùng các thầy cô

trong trường đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành Vì là lần đầu tiên

em làm đồ án, kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏinhững thiếu sót Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trongkhoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục

Lời nói đầu 1

Mục lục 2

CHƯƠNG I 5

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 5

2.3 Phụ tải động lực 10

CHƯƠNG III 14

SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 14

3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 14

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp 15

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 18

3.3.1 Sơ bộ chọn phương án 18

3.3.2 Tính toán chọn phương án tối ưu 19

CHƯƠNG 4 31

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ 31

CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 31

4.1 Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng 31

4.1.1 Chọn dây dẫn mạng động lực 31

4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng 35

4.1.3 Chọn dây dẫn cho hệ thống thông thoáng làm mát 37

4.2 Tính toán ngắn mạch 40

4.3 Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường 45

4.3.2 Chọn thiết bị phân phối phía hạ áp 47

CHƯƠNG 5 60

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 60

5.1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 60

5.2 Xác định hao tổn công suất 62

5.3 Xác định tổn thất điện năng 64

CHƯƠNG 6 66

TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 66

6.1 Xác định dung lượng bù cần thiết 66

6.2 Lựa chọn vị trí đặt tụ bù 66

6.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 67

6.4 Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng 67

CHƯƠNG 7 69

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 69

7.1 Tính toán nối đất 70

7.2 Tính toán chọn thiết bị chống sét 71

CHƯƠNG 8 72

DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH 72

8.1 Danh mục các thiết bị 72

8.2 Xác định các tham số kinh tế 74

KẾT LUẬN 76

KIẾN NGHỊ 76

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

ĐỒ ÁN

“Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công Nghiệp”.

Khoa : HỆ THỐNG ĐIỆN

Tên đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa

Thời gian thực hiện : 02 -2011 06-2011

Đề tài :

Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng cơ khí sửa chữa với tên người

thiết kế là Nguyễn Việt Hưng Tỷ lệ phụ tải loại I và loại II là 85 % Hao tổn điện

áp cho phép trong mạng điện hạ áp ΔUcp= 3,5%.Hệ số công suất cần nâng lên là cos

= 0,92 Hệ số chiết khấu i = 12 % Thời gian sử dụng công suất cực đại TM =

4680 h Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk = 10.23 MVA ;Thời gian tồn tạidòng ngắn mạch tk = 2,5 sec.Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng

là L = 73,6 mét, chiều cao nhà xưởng là H = 3,8 mét.Giá thành tổn thất điện năng

cΔ=1000đ/kWh; suất thiện hại do mất điện gth = 7500đ/kwh Đơn giá tụ bù là200.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ ΔPb

= 0.0025kW/kVAr Giá điện trung bình g= 1000 đ/kWh Điện áp lưới phân phối là22kV Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

Bảng 1.1: Số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

Bảng 1.2 : Số liệu các phụ tải tính toán của phân xưởng N04

Số liệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số Ksđ cosφ công suất đặt

P,KW

1,2,3,19,20,26, 27 Máy tiện ngang

12+17+22+12+18+18,5+18,5

B.Nội dung tính toán :

o Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

o Tính toán phụ tải điện

o Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

o Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

Thiết kế chiếu sáng là yêu cầu cơ bản trong mọi công việc Vấn đề quan trọngnhất trong thiết kế chiếu sáng là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả củachiếu sáng đối với thị giác Ngoài ra hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vàoquang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừađảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo cácyêu cầu sau:

o Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếusáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm

việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo

ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kếthợp

Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần

số làm việc là 50Hz gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ,nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người tathường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

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

1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.

Bài toán thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng:

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa có kích thước a xb xh

là 36 24 3,8 m Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màusám,với độ rọi yêu cầu là Eyc = 50 lux

Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 60 lux nhiệt độ màu cần thiết là

sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi Mặt khác vì là xưởng sữachữa có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt với công suất là 200Wvới quang thông là F= 3000 lumen.( bảng 45.pl)

Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m ;

Chiều cao mặt bằng làm việc là : hlv = 0,8 m ;

Chiều cao tính toán là : h = H – hlv = 3,8 – 0,8 = 3 m ;

Tỉ số treo đèn:

3

1143,05,03

5,0hh

=+

Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảngcách giữa các đèn được xác định là:

L/h =1,5 (bảng 12.4 [6]) tức là:

L = 1,5 h = 1,5 3= 4,5 m

Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld =

4 m và Ln = 4 m  q=2; p=2;

Kiểm tra điều kiện:

4

≤

<  thỏa mãnVậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là Nmin = 54;

Hệ số không gian:

4,8( ) 3.(36 24)

kg

a b K

h a b

Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần:tường: sàn là 70:50:30 (bảng 2.12[6]) Tra bảng 47.pl1[6] ứng với hệ số phản xạ đãnêu trên và hệ số không gian là kkg =4,8 ta tìm được hệ số lợi dụng kld = 0,598; Hệ

số dự trữ lấy bằng kdt=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là η = 0 , 58 Xác định quangthông tổng:

50.24.36.1, 2

149463,7297 0,58.0,598

yc dt ld

E S K F

82,493000

7297,149463F

Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 được bố trí như sau:

Kiểm tra độ rọi thực tế:

3000.54.0,58.0,598

54,193 36.24.1, 2

dt

F N K E

a b

ηδ

Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi máy 1 đèn công suất 100

W để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh mỗi phòng 1 bóng

100 W

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cungcấp điện, giúp cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán

có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt, do đó việc chọndây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu, hệ

số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa

cơ khí, vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được công

suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số nhucầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung chính của phương pháp như sau:

- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng , mỗi nhóm khoảng từ 7 – 8thiết bị , mỗi nhóm đó sẽ được cung cấp điện từ 1 tủ động lực riêng, lấy điện từ 1 tủphân phối chung Các thiết bị trong nhóm nên có vị trí gần nhau trên mặt bằngphân xưởng Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc, số lượng thiết bịtrong 1 nhóm không nên quá 8 vì gây phức tạp trong vận hành, giảm độ tin cậycung cấp điện

Xét các đại lượng sau:

- Hệ số sử dụng nhóm thứ i:

i sdi sdni

i

P k k

P

∑

=

∑

ksdi- hệ số sử dụng của thiết bị thứ i

- Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i:

2 2

( i)

hdni

i

P n

P

∑

=

∑

Pi – công suất định mức của thiết bị điện thứ i

Nếu số lượng thiết bị điện n > 4 và giá trị của tỷ số k= Pmax/Pmin nhỏ hơn giá trị kb

cho trong bảng sau, ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, thì có thể lấy giá trị nhd= n

Pcs chung = kđt N Pd = 1 54 200 = 10800 WChiếu sáng cục bộ :

Pcb = (39+ 4).100 = 4300 WVậy tổng công suất chiếu sáng là:

Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 4300 = 15100 W = 15,1 kW

Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1

2.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát.

Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạthút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Pđăt : là công suất của phụ tải tức là công suất định mức của phụ tải

P : công suất qui về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị

ε : hệ số tiếp điện của thiết bị

Nhận thấy phụ tải 35( máy biến áp hàn ε = 0,4) có công suất quy về chế độ làm

1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,0 4,20 8,04 144,0

2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 18,0 6,30 12,06 324,0

3 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 18,5 6,475 12,395 342,250

4 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 18,5 6,475 12,395 342,250

5 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,0 21,20 36,0 1600,0

i sdi sdn

i

P k k

129,136

i n

i

Cos P

1 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,80 1,316 1,96 7,84

2 Máy tiện ren 22 0,47 0,70 2,80 1,316 1,96 7,84

3 Máy tiện ren 28 0,47 0,70 5,50 2,585 3,85 30,25

4 Máy tiện ren 29 0,47 0,70 4,50 2,115 3,15 20,25

5 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00 7,200 10,80 324,00

* Nhóm 3

Bảng 2.4 Bảng phụ tải nhóm 3

1 Máy tiện ren 23 0,47 0,7 2,8 1,316 1,96 7,84

2 Máy tiên xoay 24 0,32 0,68 10 3,2 6,8 100

3 Máy doa 25 0,45 0,63 4 1,8 2,52 16

4 Máy tiên ren 30 0,47 0,7 8,5 3,995 5,95 72,25

5 Máy tiện ren 31 0,47 0,7 10 4,7 7 100

1 Máy tiện ngang bán tự

động 1 0,350 0,67 12,00 4,200 8,040 144,000

2 Máy tiện ngang bán tự

động 2 0,350 0,67 17,00 5,950 11,390 289,000

3 Máy tiện xoay 6 0,300 0,65 8,50 2,550 5,525 72,250

4 Máy tiện xoay 7 0,320 0,68 7,50 2,400 5,100 56,250

5 Máy tiện xoay 8 0,320 0,68 12,00 3,840 8,160 144,000

6 Máy khoan định tâm 13 0,300 0,68 3,00 0,900 2,040 9,000

1 Máy tiện ngang bán tự 3 0,35 0,67 22 7,70 14,74 484,00

2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,5 0,48 1,02 2,25

3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3 0,96 2,04 9,00

* Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng theo phương pháp số gia.

1 Động lực 180,288 0,673 121,721

Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia:

Bài toán yêu cầu tổng hợp 2 nhóm phụ tải có tính chất khác nhau: nhóm phụ

tải Động lực (Pđl) ; nhóm phụ tải chiếu sáng (Pcs)

- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:

Stt Tên nhóm k sdni cosφ ni P ni , kW P ni k sdni P ni cosφ ni (P ni )^2

0,04 s

i

P Cos Cos

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

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

- Vị trí đặt trạm phải bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến đườngdây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải đápứng cho sự phát triển trong tương lai

- vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lâncận

- Vị trí của trạm phải bảo đảm các điều kiện khác như: cảnh quan môitrường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

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

*Phương thức đặt trạm biến áp:

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các trạm biến áp có thể lắp đặt theo các phươngthức khác nhau: lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong nhà xưởng,gắn vào tường phía ngoài, đặt độc lập bên ngoài, đặt trên mái, dưới tầng hầm

Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có nhận xét: có thể đặt trạm biến áp sáttường phía trong nhà xưởng ngay sau lối ra vào Phương án này có thể tiết kiệmđược dây dẫn mạng hạ áp cũng như tiết kiệm được không gian

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp.

Sử dụng máy biến áp có tỉ số biến đổi 22/0,4 kV

Có 3 phương án lựa chọn:

o Phương án 1: dùng 2 máy 160 kVA

o Phương án 2: dùng 2 máy 180 kVA

o Phương án 3: dùng 1 máy 315 kVA

Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau:

Bảng 3.1 Bảng số liệu các máy biến áp của hãng ABB.

Sba , kVA ∆P0, kW ∆Pk, kW Vốn đầu tư , 10 6 đ

Các phương án khác nhau về độ tin cậy

o Phương án 1 và 2: khi một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ gánh toàn bộphụ tải loại I và II của toàn phân xưởng

o Phương án 3: khi có sự cố phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng

Vì vậy cần tính toán thiệt hại do ngừng cung cấp điện khi có sự cố xảy ra trong cácmáy biến áp, từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất

Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án:

Z = p.V + C + Yth (đ/năm)

C : thành phần chi phí do tổn thất ( C = ∆A.c∆)

c∆ : giá thành tổn thất điện năng.

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

Th là tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm

Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % ( 31.pl- gt.CCĐ)

Do đó : pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,064 = 0,174

Có thể xem phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, chỉ xét theo phụ tải loại I

và II

* Phương án 1 ( Dùng 2 máy 160kVA)

Xét trong chế độ sự cố ở 1 máy biến áp, lúc này máy còn lại phải chịu toàn

bộ phụ tải của phân xưởng

Phụ tải I và II trong thời gian 1 máy có sự cố:

Ssc = Stt.m1 2+ = 272,053.0,85 = 231,245 ( kVA )

Hệ số quá tải của máy biến áp:

231, 245

1, 445 1, 4160

sc qt n

S k S

Như vậy, máy biến áp không thể làm việc quá tải khi xảy ra sự cố, bởi vậy đểđảm bảo an toàn cho máy khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp ngoài 15% phụ tải loạiIII, cần phải cắt thêm 5% phụ tải loại II, khi đó phụ tải ở chế độ sự cố sẽ là:

Ssc = 272,053 0,8 = 217,642 ( kVA )

Hệ số quá tải của máy biến áp lúc này là:

217, 642

1,36 1, 4160

sc qt n

S k S

Vậy đảm bảo yêu cầu

Tổn thất trong máy biến áp được xác đinh theo biểu thức:

2

2,95 272,0532.0,5.8760 3070 21851,74

.)10.4680124

.0(8760.)10.T124,0

Pth1 = 0,05.189,88 = 9,494 (kW)Vậy thiệt hại do mất điện là:

Yth1 = Pth1.gth.tf = 9,494.7500.24 = 1,709.106 (đ)Trong đó:

tf là thời gian phục hồi tiêu chuẩn, lấy bằng 24h

Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :

Z1 = (0,174.302,5+ 21,852 + 1,709).106 = 76,196.10 6 (đ)

* Phương án 2 ( dùng 2 máy biến áp 180kVA)

Máy biến áp ABB 180KVA 35/0.4

Hệ số quá tải của máy biến áp

231, 245

1, 285 1, 4180

sc qt n

S k S

Z2 = (20,331 + 0,174.309,76).106 = 74,229.10 6 (đ)

*Phương án 3 ( dùng một máy biến áp 315kVA)

Máy biến áp kiểu kín MBA-KK 315KVA

Nếu xảy ra sự cố phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng

Pth3 = 0,85.189,88 = 161,398 (kW)Thiệt hại do mất điện:

Yth1 = Pth3.gth.tf = 161,398.7500.24 = 29,052.106 (đ)Tổng chi phí quy đổi của phương án:

Z3 = (0,174.223,85+ 18,167 + 29,052).106 = 86,169.10 6 (đ)

Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng:

1 Công suất trạm biến áp STBA, kVA 2.160 2.180 315

3 Tổng chi phí quy đổi của dự án Z, 106đ 76,196 74,22

9

86,169

Có thể nhận thấy phương án 2 có tổng chi phí quy đổi thấp nhất, vì vậy chúng ta

chọn phương án 2( dùng 2 máy biến áp công suất mỗi máy 180kVA).

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu.

3.3.1 Sơ bộ chọn phương án.

Mạng điện phân xưởng có các yêu cầu cơ bản sau:

o Đảm bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho các phụ tải;

o Thuận tiện và an toàn trong vận hành và sửa chữa;

o Đáp ứng được các yêu cầu về đặc điểm môi trường;

o Có khả năng phát triển mở rộng;

o Áp dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến;

o Chi phí tối thiểu…

Sơ đồ của mạng điện phân xưởng có thể thực hiện theo kiểu hình tia, kiểu đườngtrục hoặc kết hợp

Sơ đồ hình tia được áp dụng trong các trường hợp:

o các phụ tải tập trung công suất lớn;

o các phụ tải quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao;

o các động cơ công suất thấp lấy điện từ tủ phân phối;

o các thiết bị thuộc các phân xưởng có nguy cơ cháy nổ và môi trường nguyhiểm cao

Phân xưởng có 5 tủ phân phối bố trí ở sát tường nhà xưởng, phụ tải tập trung côngsuất lớn nên ta sử dụng sơ đồ hình tia

Phân xưởng bố trí một trạm phân phối(TPP) nhận điện từ trạm biến áp(TBA) vàphân phối tới các tủ động lực Mỗi tủ động lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải

đã phân nhóm như trên Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, chúng ta xét 2 phương ánsau:

o Phương án 1: đặt trạm phân phối tại trung tâm phụ tải và kéo cáp đến từng tủđộng lực

o Phương án 2: đặt trạm phân phối tại góc phân xưởng và kéo cáp đến từng tủđộng lực

3.3.2 Tính toán chọn phương án tối ưu.

Ta chọn dây dẫn cao áp từ nguồn điện vào trạm biến áp là dây nhôm( Al),dây dẫn hạ áp là cáp đồng 3 pha mắc trong hào cáp

Tính toán cụ thể cho từng phương án:

* Phương án 1: Đặt TPP tại trung tâm phân xưởng.

- Xác định dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp:

+ Giá trị dòng điện chạy trong dây dẫn cao áp:

272, 053

7,14

S I

U

Ta có thể sử dụng mật độ dòng điện kinh tế để xác định tiết diện dây dẫn.Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với dây nhôm AC theo bảng 9.pl.BT [1] ta tìmđược jkt = 1,1 A/mm2

+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:

7,14

6, 4911,1

kt

I F j

+ Đối với đường dây cao áp, tiết diện tối thiểu là 35mm2 nên ta chọn loại dây

AC - 35 có r0=0,92; x0=0,414(Ω/km) nối từ nguồn vào TBA

+ Khoảng các từ nguồn điện đến trạm biến áp là:

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 29.pl [2] ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp v0 = 218(106

đ/km):

V = v0 L = 218.106.64,176.10-3 =13,99.106 (đ)+ Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao đối với dây dẫn cao áp:

TPP

TÐL5 TÐL4

TÐL1

MBA

036 , 0 131 , 0 036 , 0 1 ) 1 , 0 1 (

) 1 , 0 1 (

1 , 0 a 1 ) i 1

(

) i 1 (

i

15 kh

T T

h

h

+

= +

− +

+

= +

− +

kt

I F j

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 32.pl [2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 2007.106 (đ/km),vậy:

V = v0.L = 2007.106.30.10-3 = 60,21.106 (đ)

I F j

Ta chọn cáp XLPE.70 có r0=0,29 và x0 = 0,06 Ω/km (bảng 24.pl) [ 2]+ Xác định tổn hao thực tế:

+ Vốn đầu tư đường dây:

Tra bảng 32.pl [2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 1096.106 (đ/km),vậy: V = v0.L = 1096.106.21.10-3 = 23,016 106 (đ)

27, 212

8,7783,1

kt

I F j

Ta chọn cáp XLPE.10 có r0=2 và x0 = 0,08 Ω/km (bảng 24.pl) [ 2]

+ Xác định tổn hao thực tế:

33 , 0 10 5 38

, 0

08 , 0 296 , 13 2 12 L U

x Q r P

Tra bảng 32.pl [2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 405.106 (đ/km), vậy:

V = v0.L = 405.106.5.10-3 = 2,025 106 (đ)



Chi phí quy đổi:

Z=p.V+C = (0,167.2,025+0,068).106 = 0,406.106 (đ/năm)Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trongbảng số liệu sau:

Bảng 3.3 Bảng kết quả tính toán phương án 1.

Stt Đoạn dây Công suất Dòng Tiết diện Điện trở Hao tổn Chi phí, 10^6đ

P, kW

Q, kVAr

S, KVA

I, A

ro, Ω/km

xo, Ω/km

∆U, V

∆A, kWh

o Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1:

ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-20 = 2,872 + 1,63+ 0,629 = 5,131 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2:

ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-21 = 2,872 + 1,107 + 0,894 = 4,873 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3:

ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-24 = 2,872 + 1,318 + 1,082 = 5,272 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4:

ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-13 = 2,872 + 1,644 + 0,639 = 5,155 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 5 – các máy thuộc TĐL 5:

ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL5 + ΔUĐL5-16 = 2,872 + 0,835 + 0,962 = 4,669 (V)

=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là:

ΔUMax = ΔUM3 = 5,272 (V)

- Hao tổn điện áp cho phép:

cp dm cp

Như vậy, ΔUMax = 5,272 < ΔUcp : mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật

* Phương án 2:Đặt trạm phân phối ở góc phân xưởng.

Tính toán tương tự như phương án 1, ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.4 Bảng kết quả tính toán phương án 2.

Stt Đoạn dây Công suất Dòng Tiết diện Điện trở Hao tổn Chi phí, 10^6đ

P, kW

Q, kVAr

S, KVA

I, A

ro, Ω/km

xo, Ω/km

∆U, V

∆A, kWh

- Tính toán hao tổn điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp cho phương án 2.

+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1:

ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-20 = 0,191 + 3,803 + 0,629 = 4,623 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2:

ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-21 = 0,191 + 3,173 + 0,894 = 4,258 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3:

ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-24 = 0,191 + 2,489 + 1,082 = 3,41 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4:

ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-13 = 0,191 + 1,917 + 0,639 = 2,747 (V)+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 5 – các máy thuộc TĐL 5:

ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL5 + ΔUĐL5-16 = 0,191 + 1,113 + 0,962 = 2,266 (V)

=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là:

ΔUMax = ΔUM1 = 4,623 (V)

- Hao tổn điện áp cho phép:

3,13100

380.5,3100

Sự chênh lệch chi phí được xác định:

Z

Vậy, ta chọn phương án 1.

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ

CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

Ở chương này chúng ta tính toán và chọn các đường dây, các thiết bị bảo vệ, đolường nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho mạng điện phân xưởng Việc tínhdòng ngắn mạch là quan trọng, từ các yêu cầu kỹ thuật chúng ta sẽ đưa ra đượcnhững lựa chọn phù hợp Các dây dẫn được chọn phải đảm bảo cung cấp điện antoàn, liên tục, không bị quá nhiệt Phương thức đi dây trong mạng phải hợp lý, tiệncho vân hành, sửa chữa

4.1 Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng.

4.1.1 Chọn dây dẫn mạng động lực

Việc tính toán mạng điện là để xác định tiết diện các đoạn dây, chọn các thiết

bị bảo vệ và các tham số của chúng, Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị nhấtthiết phải tuân theo quy trình quy phạm hiện hành, Các dây dẫn cung cấp điện chocác thiết bị một pha (dây pha và dây trung tính) phải có tiết diện bằng nhau, Việcchọn dây cáp và bảo vệ phải thỏa mãn một số điều kiện đảm bảo an toàn cho thiết bị

và người sử dụng, dây dẫn phải:

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

- Không gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc bình thường của các thiết bịkhi có sự dao động điện ngắn hạn, ví dụ khi mở máy động cơ, sự đóng cắt các mạchđiện v,v,

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

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

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

Dây dẫn được chọn sao cho mạng điện có thể làm việc bình thường màkhông gây sự quá nhiệt, muốn vậy giá trị dòng điện cực đại có thể xuất hiện trongmạch không được vượt quá giá trị dòng điện cho phép đối với từng loại dây dẫn,

Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ mạng điện trongnhà được thể hiện trên hình 5,11, Dòng điện cho phép là giá trị lớn nhất mà dây dẫn

có thể tải vô hạn định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ,

Ứng với tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào một số tham số sau:

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

- Nhiệt độ môi trường xung quanh;

- Phương thức lắp đặt dây dẫn;

- Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận,

Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là dây cáp hoặc dây cáchđiện, Tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện cho phép:

I

1

Trong đó:

Ilv,i – dòng điện làm việc của thiết bị thứ i;

kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện được cung cấp;

ntbi – số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét,

Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại của dây dẫn chọn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng của chúng, giá trị dòng cho phép được tính bằng biếu thức:

* Kiểm tra chế độ ổn định nhiệt: Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi có dòng

ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp phải lớn hơn giá trị tối thiểu xác định theo

biểu thức:

t

k k

C

t I

Fmin =

Trong đó:

Ik – giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A;

tk – thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s;

Ct – hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện cho trong25.pl

kt

I F j

Theo phương thức mắc trong hào cáp, tra trong bảng 15pl-17pl [1], xác địnhđược các hệ số hiệu chỉnh : k1 = 0,95, k2 = 1, k3 = 0,96

+ Từ trạm biến áp tới tủ phân phối: ở trên dùng dây XLPE.150, có dòng điện chophép ở điều kiện chuẩn là: Icp = 371 A Dòng điện hiệu chỉnh cho phép:

Bảng 4.1 Bảng tính toán dây dẫn theo dòng điện cho phép.

Stt Đoạn dây Fc, mm 2 I cp K 1 K 2 K 3 K 1 K 2 K 3 I cp I lv Kết luận

1 TBA-TPP 150,0 371 0,95 1 0,96 338,352 413,34 không thỏa mãn

Các tủ động lực 1, 2, 3, 4 đều có nhiều nhất 8 thiết bị.

Tủ động lực 5 có 10 thiết bị, nên có 2 thiết bị không nối từ đầu ra trên tủ động lực

Ta chọn phương án: thiết bị 4 lấy điện qua dây dẫn của thiết bị 5; thiết bị 16 lấy điệnqua dây dẫn thiết bị 9 Dòng qua dây dẫn ĐL5-5 và ĐL5-9 thực tế là:

Itt5 = I4 + I5 = 3,35 + 6,7 = 10,05 A < 27,36 A

Itt9 = I9 + I16 = 12,66 + 13,26 = 25,92 A < 36,48 A

 Nhận thấy nối như phương án trên vẫn thỏa mãn

Kết luận: chỉ có thiết diện của dây dẫn từ TBA tới TPP phải chọn lại là XLPE.240.Còn lại tất cả các dây dẫn của mạng đông lực đều có thiết diện thoả mãn điều kiệndòng điện cho phép

4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng

Khi các động cơ mở máy sẽ gây sụt áp lớn, vì vậy mạng điện chiếu sáng được lấy điện từ tủ phân phối nhằm tránh ảnh hưởng tới chất lượng chiếu sáng Dâydẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng là cáp đồng 3 pha , còn dây đến các bóng đèn là các dây 2 pha có trung tính Tủ điện chiếu sáng được đặt ở ngay cửa vào của phân xưởng ( cùng 1 phía cửa với tủ phân phối ) để tiện cho việc bật tắt

Chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, còn chiếu sáng cục bộ được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực( các tủ động lực )

Hình 4.1- Sơ đồ mạch điện chiếu sáng

- Mạng điện chiếu sáng được xây dựng với 6 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 9bóng Như vậy công suất mỗi mạch nhánh phải chịu là: 9.0,2 = 1,8 kW

Ta tính các mô men tải như sau:

Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện α xác định theo bảng 5.pl.BT [1] ứng với

mạch 2 pha có trung tính α = 1,33

Ta phân bổ ∆ Ucp% Có ∆ Ucp% của mạng chiếu sáng sẽ là :

ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP %= 3,5% - 0,56% = 2,94%

Tra bảng 4.pl [ 2], ứng với dây đồng của mạng 3 pha có trung tính có C= 83

Ta chọn dây có tiết diện 6 mm2

Như vậy hao tổn điện áp thực tế của đoạn OA là:

821,07

qd OA

chon

M U

C F

Hao tổn điện áp cho phép trên nhánh rẽ AB:

ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA %= 2,94% - 1,648% =1,292 %

Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AB:

2

83, 7

1, 75( ) 37.1, 292

AB AB

C =37 tra bảng 4.pl [2], ứng với dây đồng của mạng 2 pha có trung tính

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2

Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AC:

76,5

1,6( ) 37.1, 292

AC AC

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2

Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD:

2

69,3

1, 449( ) 37.1, 292

AD AD

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2

Tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại ta được kết quả chọn tiết diện dây dẫncủa mạng chiếu sáng ghi trong bảng sau:

Bảng 4.2: Tiết diện dây chiếu sáng

Nhận xét : do các dây mạch nhánh được chọn với tiết diện vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Ngoài ra còn cần chọn dây dẫn cho các bóng đèn của nhà vệ sinh và phòng thay

đồ có 4 bóng với công suất không lớn, nên có thể chọn dây dẫn 2 pha( đồng) có thiết diện 1,5mm2, không cần kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp

4.1.3 Chọn dây dẫn cho hệ thống thông thoáng làm mát

Do hệ thống làm mát có công suất không lớn, có thể sử dụng một đường dẫn lấyđiện từ TPP ở trung tâm phân xưởng tới các bảng điều khiển đặt ở gần tủ phân phốicủa mạng chiếu sáng ( tiện lợi khi bật tắt)

Hệ thống thông thoáng làm mát gồm: 40 quạt trần công suất 150W và 10 quạt hútcông suất 80W

Bố trí một mạng điện có 6 nhánh rẽ: 5 nhánh cho làm mát, mỗi nhánh 8 quạt trần công suất mỗi nhánh là: 8 0,15 = 1,2 kW; 2 nhánh cho thông thoáng có 10 quạt hút

 công suất mỗi nhánh là: 5 0,08 = 0,4 kW

Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến bảng điều khiển tt&lm là cáp đồng 3pha, còn dây đến các quạt là các dây 2 pha có trung tính

Hình 4.2 Sơ đồ bố trí hệ thống thông thoáng và làm mát

Hình 4.3 Sơ đồ đi dây hệ thống tt&lm

Quy các công suất các quạt về cuối mỗi nhánh, ta chọn dây dẫn cáp tới các nhánh

như sau:

o Dây dẫn từ tủ phân phối tới bảng điều khiển tt&lm:

Dòng điện chạy trong dây dẫn:

36 m

24 m

I F j