TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Cung Cấp Điện
Họ và tên : Đỗ Hữu Minh (mã sinh viên:1300117)
Nguyễn Văn Lượng
Nguyễn Xuân Minh
Lớp: ĐH Điện K5, nghành học : Công nghệ kỹ thuật điện.
Tên đề tài : Thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí.
Số liệu cơ bản (các số liệu trong phụ lục kèm theo. Động cơ các máy công tắc đều là động cơ 3 pha ). Diện tích chiếm chỗ một máy công tác là 3×3=9 m2. Trạm biến áp 22/0,4 kV đặt trong nhà.
Nội dung nhiệm vụ :
Xác định phụ tải tính toán (động lực và chiếu sáng) cho phân xưởng.
Lập sơ đồ và thiết kế mạng điện cung cấp cho toàn phân xưởng.
Thiết kế trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV cấp điện cho phân xưởng.
Kiểm tra tổn thất điện áp lớn nhất, xác định tổn thất công suất và chi phí điện năng cho phân xưởng, biết phân xưởng làm việc với Tmax = 4500h/năm.
Tính chiếu sáng cho phân xưởng, đảm bảo độ rọi E = 80lx.
Phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí
Sản phẩm:
Thuyết minh tính toán : 01 quyển.
Bản vẽ: Các phương án cấp điện; Sơ đồ mạng điện động lực và chiếu sáng; Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ kết cấu trạm biến áp phân xưởng.
Phụ lục
Phụ lục hình ảnh:
Chương I: II. 3: Hình 1: Minh họa các đại lượng Ptt,Ptb,Pđm.
Chương II: I. 1: Hình 2: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện từ MBA.
Chương II: I. 3. 3.12: Hình 3: Sơ đồ cấp điện hình tia.
Chương IV: V. 4. 4.12: Hình 4: Sơ đồ phân bố công suất trong xí nghiệp cơ khí.
Hình 5: Sơ đồ nguyên lý và lắp đặt tụ bù.
Hình 6: Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp với phương án 1: Mạng hình tia.
Chương V: V: Hình 7: Trạm biến áp kiểu kín (xây, trong nhà) 1 máy biến áp và 1 máy phát dự phòng.
Chương VII: III: Hình 8: Sơ đồ nguyên lý chiếu sáng phân xưởng cơ khí.
Phụ lục bảng:
Chương I: III: Bảng 1: Thống kê danh sách các phụ tải của phân xưởng cơ khí.
Chương IV: II. 1: Bảng 2: Bảng chọn mật độ dòng kinh tế.
Chương IV: III: Bảng 3: Số liệu tính toán tiết diện dây dẫn.
Chương IV: III. 3: Bảng 4: Cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực.
Chương IV: V. 4. 4. 4: Bảng 5: Bảng chọn các thông số tụ bù.
Bảng 6: Lựa chọn dây dẫn.
Bảng 7: Bảng chọn áptômát đầu ra cho tủ động lực.
Bảng 8: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm I.
Bảng 9: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm II.
Bảng 10: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm III.
Bảng 11: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm IV.
Bảng 12: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm V.
Bảng 13: Bảng tính chọn áptômát cho từng máy nhóm VI.
Chương V: III: Bảng 14: Bảng tra cứu các máy phát điện.
Lời Mở Đầu
Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: Dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hóa, …) dễ dàng truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện quan trọng trong phát triển đô thị và các khu vực dân cư. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân đang từng bước được nâng cao, cùng với nhu cầu đó thì nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt cũng từng bước phát triển không ngừng. Đặc biệt với chủ trương kinh tế mới của nhà nước, vốn nước ngoài tăng lên làm cho các nhà máy, xí nghiệp mới mọc lên càng nhiều.
Do đó đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt. Để làm được điều này thì nước ta cần phải có một đội ngũ con người đông đảo và tài năng để có thể kế thừa, đưa ứng dụng công nghệ điện vào trong đời sống. Sau khi học môn Cung Cấp điện, em được giao đề tài đồ án: “ Thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí”
Tuy nhiên chúng em đã thực hiện đồ án này dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Khắc Tiến nhưng do lượng kiến thức còn hạn chế, nên có đôi phần thiếu sót. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, sự phê bình và sửa chữa từ các quý thầy cô và các bạn sinh viên để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Chương I :Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng
Khái niệm về phụ tải điện:
Phụ tải điện là số liệu đầu tiên quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình làm mất điện.
Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó. Công trình điện thường phải thiết kế lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Ví dụ, cần thiết kế và lắp đặt trạm biến áp trung gian để cấp điện cho khu chế xuất ngay từ giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng(đường giao thông, điện nước) sau đó mời các xí nghiệp vào mua đất xây dựng nhà máy. Khi thiết kế lắp đặt đường dây cao áp và trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu chế xuất người thiết kế chỉ biết các thông tin rất ít : Diện tích khu chế xuất và tính chất của các xí nghiệp sẽ xây dựng tại đó (công nghiệp nặng,nhẹ).
Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán. Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện, còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành.
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện. Cần căn cứ vào lượng thông tin thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp phù hợp. Càng nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương án chính xác.
Phụ tải động lực:
Cơ sở lý luận :
Đặc điểm hộ tiêu thụ:
Thiết bị hay còn gọi là thiết bị tiêu thụ là những thiết bị tiêu thụ điện năng như : động cơ điện,lò điện, đèn điện…
Hộ tiêu thụ là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nơi biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác để sử dụng sản xuất dân dụng…
Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị hoặc các hộ tiêu thị điện năng.
Xác định phụ tải là công việc đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống điện nhằm mục lựa chọn và kiểm tra các phần tử mang điện và máy biến áp theo điều kiện phát nóng, lựa chọn các thiết bị bảo vệ …
Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện cung cấp cho xí nghiệp chú ý 3 thông số cơ bản sau :
Công suất tác dụng P.
Cống suất phản kháng Q.
Dòng điện I.
Tùy theo tầm quan trọng trong ngành kinh tế xã hội, các hộ tiêu thụ được cung cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại :
+ Hộ tiêu thụ loại 1 : Là những hộ tiêu thụ khi ngừng sự cung cấp điện sẽ gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế dẫn đến sự hư hỏng thiết bị, gây rối loạn và công nghệ phức tạp, làm hư hỏng hàng loạt sản phẩm hoặc có ảnh hưởng không tốt về nhiều phương diện.
VD : Xí nghiệp luyện kim, xí nghiệp hóa chất, cơ quan nhà nước…
Đối với loại này phải có 2 nguồn độc lập hoặc có nguồn dự phòng.
+ Hộ tiêu thụ loại 2 : Là những hộ ngừng cung cấp điện dẫn đến thiệt hại về kinh tế do ngừng sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động.
VD : Nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm công nghệ nhẹ…
Đối với loại này hoặc không có thêm nguồn dự phòng thuộc vào sự so sánh giữa vốn đầu tư và hiệu quả kinh tế khi ngừng cung cấp điện. Cho phép mất điện 1 đến 2 giờ.
+ Hộ tiêu thụ loại 3 : Là tất cả các hộ tiêu thụ còn lại, ngoài hộ loại 1 và 2, cho phép cung cấp điện tin cậy cho phép thấp. nghĩa là cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa khắc phục sự cố, cho phép từ 4 đến 5 giờ.
Những yêu cầu cần thiết trong cung cấp điện:
Độ tin cậy cung cấp điện: tùy thuộc vào loại hộ tiêu thụ trong điều kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án độ tin cậy càng cao.
Chất lượng điện: Đánh giá bằng tần số và điện áp. Tần số do cơ quan hệ thống điện điều chỉnh. Do đó người thiết kế chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp. Nói chung điện áp ở cao thế và trung thế chỉ có thể giao động quanh giá trị ± 5% điện áp định mức.
An toàn trong cung cấp điện : Hệ thống cung cấp điện phải vận hành với người và thiết bị. Do đó phải chọn hồ sơ hợp lý, mạch lạc, rõ ràng.
Kinh tế : So sánh đánh giá thông qua tính toán từ đó chọn phương án hợp lý ít tốn kém.
Xác định phụ tải tính toán:
Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán. Thông thường những phương pháp đơn giản thì cho kết quả không chính xác, ngược lại muốn độ chính xác cao thì phương pháp tính toán lại phức tạp. Do vậy, phải biết cân nhắc để lựa chọn phương pháp tính cho phù hợp.
Nguyên tắc chung để tính toán phụ tải là tính từng thiết bị dùng điện trở ngược về phía nguồn.
Mục đích của việc tính toán phụ tải:
Chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện cung cấp một cách kinh tế.
Chọn số lượng và công suất máy biến áp hợp lý.
Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối có tính kinh tế.
Chọn các thiết bị chuyển mạch bảo vệ hợp lý.
Sau đây là một số phương án tính toán :
Xác định phụ tải theo công suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm:
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi, phụ tải tính toán được lấy bằng giá trị trung bình của các phụ tải lớn nhất, hệ số đóng điện của các hộ tiêu thụ này bằng 1, còn hệ số phụ tải thay đổi rất ít. Phụ tải tính toán được tính theo công suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm, khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian.
Trong đó: Mca: Số sản phẩm sản xuất trong 1 ca.
Tca: Thời gian của ca phụ tải lớn nhất.
W0 : Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kwh/1đvsp).
Khi biết W0 và tổng sản phẩm sản xuất trong năm M của phân xưởng hay xí nghiệp, phụ tải tính toán sẽ là :
Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất.
Được sử dụng tính toán đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải ít biến đổi như quạt gió, bơm nước … Khi đó kết quả tương đối chính xác.
Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản phẩm:
F: Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ.
P0 : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là m2, kw/m2
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính các phụ tải phân xưởng. Có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều.
Xác định phụ tải theo công suất đặt:
Xác định đồ thị phụ tải theo hệ số Kmax và công suất trung bình Ptb:
Phụ tải tính toán cho một nhóm n máy xác định theo công thức căn cứ vào công suất trung bình Ptt và hệ số cực đại Kmax.
Trong đó: Với là công suất trung bình của nhóm này trong thời gian khảo sát, thường lấy là 1 ca hay 1 ngày đêm.
Ptt – Công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho.
Ksd – Hệ số sử dụng, tra bảng 1.1 trang 225 Giáo trình Cung cấp điện, ví dụ với nhóm máy gia công kim loại ( tiện, cưa, khoan, bào ) của phân xưởng cơ khí tra được Ksd = 0,2 – 0,4.
Cosφ – Hệ số suất của nhóm máy gia công Cosφ = 0,6 – 0,7.
Hình 1 . Minh họa các đại lượng Ptt,Ptb,Pdm.
Kmax hệ số cực đại, tra bảng 1.4 trang 227 Giáo trình Cung cấp điện ( theo nhq và ksd ) , nhq là số thiết bị dùng hiệu quả, nếu số thiết bị giả thuyết có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra 1 phụ tải tính toán đúng gần bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra.
Ý nghĩa thực tế của nhq là ở chỗ : một nhóm máy bất kỳ bao gồm nhiều máy có công suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá trình công nghệ khác nhau rất khó tính toán phụ tải điện. Người ta đưa vào đại lượng trung gian nhq nhằm giúp cho việc xác định phụ tải điện của nhóm máy dễ dàng tiện lợi mà sai số phạm phải là cho phép.
Các bước xác định như sau :
Xác định n1 – Số động cơ có công suất lớn hơn hoặc bằng 1 nửa công suất động cơ lớn nhất.
Xác định P1- Công suất của n1 động cơ trên.
Xác định các tỷ số :
Tra bảng 1.5 trang 228 Giáo trình Cung cấp điện ( theo n* và P* ) tìm được nhq*.
Xác định nhq theo biểu thức:
nhq = n . nhq*
Tính toán đỉnh nhọn :
Phụ tải đỉnh nhọn kéo dài từ 1 đến 2 giây thì được họi là phụ tải đỉnh nhọn.
Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dòng đỉnh nhọn Iđn. Dòng điện này dùng để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ tính toán khởi động của động cơ.
Đối với 1 máy : Iđn = Imax = Kmin.Iđm
Kmin: Hệ số máy của động cơ.
Đối với động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc Kmin = 5 ÷ 7.
Đối với động cơ điện một chiều hoặc roto dây quấn Kmin= 2,5.
Đối với lò điện Kmin=1.
Lò điện hồ quang và máy biến áp hàn Kmin = 3.
Đối với nhóm máy lò điện đỉnh nhọn xuất hiện khi có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm máy:
Phụ tải tính toán:
Với tủ động lực:
Với tủ phân phối:
Với kd là hệ số đóng điện
Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
Căn cứ vào số liệu phụ tải đã cho trong các nhóm trên sơ đồ ta lập được bảng phụ tải phân xưởng như sau:
Bảng 1: Thống kê danh sách các phụ tải của phân xưởng cơ khí
Phụ tải tính toán
Căn cứ các phương pháp trên ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí theo phương pháp công suất trung bình và hệ số cực đại (kmax ). Trình tự xác định phụ tải tính toán các nhóm thiết bị trong phân xưởng cơ khí :
B1: Xác định số thiết bị của 1 nhóm và công suất của nhóm.
n – Số thiết bị
P – Công suất
B2: Xác định
n1: là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 1 nửa của thiết bị có công suất lớn nhất.
P1: Tổng công suất của n1 thiết bị.
B3: Tính
B4 : Tra bảng từ n* và P* suy ra nhq*.
Tính nhq = n . nhq*
B5 : Tra bảng tìm được Kmax từ nhq và Ksd
Suy ra
Nhóm I
Nhóm 1 có số lượng máy n = 16;
Tổng công suất của nhóm 1 : P1 = 99,05kW
Thiết bị có công suất lớn nhất là máy tiện tự động và phay đứng ( P13 = P18 = 28kW ) , .
Số lượng thiết bị có n1 ≥ 14kW là: n1 = 7
Tổng công suất Pn1= 71,3(kW)
Ta có:
Từ n* và P* ta tra bảng (Bảng 1.5 Trang 228 sách Giáo trình Cung cấp điện Ninh Văn Nam ) Ta có nhq* = 0,69 nhq = nhq*.n = 0,69.16 = 11,04
Đối với xưởng cơ khí tra bảng ( Bảng 1.1 trang 225 sách Giáo trình Cung cấp điện Ninh Văn Nam ) Ta có ksd = 0,3 ; cosφ = 0,55 ; tanφ = 1,52
Từ ksd và nhq tra bảng ( Bảng 1.4 trang 227 sách Giáo trình Cung cấp điện Ninh Văn Nam) Ta có kmax = 1,6
Công suất tác dụng:
Công suất phản kháng tính toán
