Đồ án tốt nghiệp - Phân tích thiết bị tự động chuyển đổi nguồn ATS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.47 MB, 63 trang )
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: “ Khảo sát hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà Q-21 tầng Bệnh
viện Bạch Mai. Phân tích thiết bị tự động chuyển đổi nguồn ATS. Tính
chọn một số thiết bị trong hệ thống cung cấp diện của nhà Q ”
Hà Nội, tháng 5 /2022
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
1/ Tên đề tài ĐATN: Khảo sát hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà Q21 tầng Bệnh viện
Bạch Mai. Phân tích thiết bị tự động chuyển đổi nguồn ATS. Tính chọn một số thiết bị trong
hệ thống cung cấp diện của nhà Q
2/ Nội dung chính:
1/ Khảo sát hệ thống điện
2/ Tìm hiểu về máy biến áp và các thiết bị khác
3/ Hệ thống ATS.
4/ Tính chọn một số thiết bị trong hệ thống điện
3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu
Các tài liệu về sơ đồ, hệ thống các tủ điện nhà Q
Tủ điện trung thế, trạm biến áp nhà Q
Tủ ATS và các tài liệu khác
4/ Ngày giao : 01/04/2022
5/ Ngày nộp:
09/05/2022
TRƢỞNG KHOA
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
GIÁO VIÊN ĐỒNG
HƢỚNG DẪN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỞ ĐẦU
Nhà cao tầng là một trong những loại hình đặc biệt của cơng trình dân dụng
đƣợc xây dựng tại các thành phố và các khu đô thị lớn. Quy trình xây dựng các cơng
trình này nói chung và nói riêng đối với việc tiến hành các cơng tác trắc địa đều có
những đặc điểm đặc thù riêng so với các cơng trình xây dựng khác.
Việc tính toán, thiết kế, lắp đặt hệ thống điện cho các tòa nhà cao tầng cũng là
một trong những điều rất quan trọng phải đƣợc chuẩn hóa, đảm bảo việc cấp điện cho
hộ tiêu thụ an toàn, tin cậy và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật khác.
Nhờ có sự giúp đỡ của nhà Nguyễn Đình Thiên, mà chúng em đã có cơ hội đƣợc
tìm hiểu và tiếp xúc thực tế với hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà cao tầng tại Bệnh
viện Bạch Mai. Từ những kiến trƣờng cùng các thầy, cô đặc biệt là Giám đốc Công ty
cổ phần điện Bách Khoa Hoàng Thái Sinh và thầy thức mà chúng em tìm hiểu đƣợc,
chúng em đã hồn thành đƣợc bài đồ án tốt nghiệp với dề tài “Khảo sát hệ thống
cung cấp điện cho tòa nhà Q21 tầng Bệnh viện Bạch Mai. Phân tích thiết bị tự
động chuyển đổi nguồn ATS. Tính chọn một số thiết bị trong hệ thống cung cấp
diện của nhà Q ” này.
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo cịn có những thiếu sót rất mong đƣợc sự
đóng góp ý kiến của các thầy cơ để bài báo cáo đƣợc hồn thiện tốt hơn.
Chúng em xin trân thành cảm ơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài báo cáo này, em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong
khoa Công nghệ - Điện tử thông tin, Trƣờng Đại Học Mở Hà Nội đã tận tình truyền
đạt kiến thức trong những năm em học tập. Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trong q
trình học khơng chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án mà còn là hành trang
quý báu để em bƣớc vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Em cũng xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Giám đốc Cơng ty cổ phần điện Bách
Khoa thầy Hoàng Thái Sinh và thầy Nguyễn Đình Thiên, đã tận tình hƣớng dẫn trong
suốt quá trình thực tập và làm đồ án.
Em chân thành cảm ơn Ban giám đốc Bệnh Viện Bạch Mai đã cho phép và tạo
điều kiện thuận lợi để em thực tập tại cơng ty.
Cuối cùng em kính chúc q thầy, cơ dồi dào sức khỏe và thành công trong sự
nghiệp cao quý.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT
..…………………………………………………………………………................
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
..…………………………………………………………………………................
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q ........................ 1
1.1 Tủ trung thế (RMU)............................................................................................ 1
1.2 Trạm biến áp ....................................................................................................... 1
1.3 Hệ thống 20 tủ điện hạ áp................................................................................... 3
CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ÁP ......................................................... 25
2.1 Máy biến áp là gì? ............................................................................................. 25
2.2 Cơng dụng của MBA ........................................................................................ 25
2.3 Cấu tạo của máy biến áp ................................................................................. 26
2.3.1 Lõi thép ......................................................................................................... 26
2..3.2 Dây quấn máy biến áp ................................................................................ 26
2.3.3 Vỏ máy biến áp ............................................................................................. 27
2.4 Nguyên lý làm việc của máy biến áp ............................................................... 28
2.5 Xét MBA ba pha một lõi thép .......................................................................... 30
2.6 Trạm biến áp tòa nhà Q ................................................................................... 31
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ATS
TRONG CUNG CẤP ĐIỆN ...................................................................................... 33
3.1 ATS là gì? ......................................................................................................... 34
3.2 Cấu tạo của tủ ATS ........................................................................................... 34
3.2.1 Bộ điều khiển PLC ....................................................................................... 34
3.2.2 Thiết bị đóng cắt tự động - Apptomat ........................................................ 37
3.2.3 Máy cắt khơng khí ....................................................................................... 40
3.3 Nguyên lí làm việc của tủ ATS......................................................................... 43
3.3.1 Chế độ làm việc bằng tay của ATS ở tủ điện 15........................................ 43
3.3.2 Chế độ làm việc tự động của ATS ở tủ điện 15 ......................................... 44
CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ....................................... 46
4.1 Tính chọn MBA ................................................................................................. 46
4.1.1 Chọn số lƣợng và chủng loại ....................................................................... 46
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4.1.2 Chọn công suất MBA ................................................................................... 46
4.1.3 Chọn ví trí đặt MBA .................................................................................... 47
4.1.4 Tính chọn cụ thể nhà Q Bệnh viện Bạch Mai............................................ 47
4.2 Tính chọn aptomat ............................................................................................ 48
4.2.1 chọn aptomat ................................................................................................ 48
4.2.2 Tính dịng điện định mức ............................................................................ 49
CHƢƠNG 5: TỔNG KẾT ......................................................................................... 51
5.1 Mục tiêu đạt đƣợc ............................................................................................ 51
5.2 Mục tiêu đề ra trong tƣơng lai ....................................................................... 51
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
Tên hình
1
Hình 1.1. Tủ trung thế
1
2
Hình 1.2 - Trạm biến áp Bệnh viện Bạch Mai
2
3
Hình 1.3 - Hệ thống tủ điện Bệnh viện Bạch
Mai
Trang
3
4
Hình 1.4 – tủ điện 3
4
5
Hình 1.5 – tủ điện 2
5
6
Hình 1.6 – tủ điện 1
6
7
hình 1.7 – tủ điện 4
7
8
Hình 1.8 – tủ điện 5
8
9
Hình 1.9 – tủ điện 6
9
10
Hình 1.10 – tủ điện 7
10
11
Hình 1.11 – tủ điện 8
11
12
Hình 1.12 – tủ điện 9
12
13
Hình 1.13 – tủ điện 10
13
14
Hình 1.14 – tủ điện 11
14
15
Hình 1.15 – tủ điện 12
15
16
Hình 1.16 – tủ điện 13
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
17
Hình 1.17 – tủ điện 14
17
18
Hình 1.18 – tủ điện 15
18
19
Hình 1.19 – tủ điện 16
19
20
Hình 1.20 – tủ điện 17
20
21
Hình 1.21 – tủ điện 18
21
22
Hính 1.22 – tủ điện 19
22
23
Hình 1.23 – tủ điện 20
23
24
Hình 1.24 – sơ đồ khối các tủ điện trạm hạ áp tịa
nhà Q 21 tầng
24
25
Hình 2.1 – đường dây truyền tải điện năng
của MBA
25
26
Hình 2.2 - Cấu tạo của máy biến áp
26
27
Hình 2.3 - Lõi thép của máy biến áp
26
28
Hình 2.4 – dây quấn của MBA
27
29
Hình 2.5 - Máy biến áp 3 pha MBT vỏ thép
28
30
Hình 2.6 - sơ đồ nguyên lí của máy biến áp một
pha hai dây quấn w1 và w2
28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
31
32
Hình 2.7 – cấu tạo của MBA 3 pha có
cùng 1 lõi thép
Hình 2.8 - Trạm biến áp bệnh viện Bạch
Mai
30
31
33
Hình 3.1 - Tủ ATS1 – tủ điện 15
33
34
Hình 3.2 - Cấu tạo của PLC
34
35
Hình 3.3 - Sơ đồ tự động chuyển đổi nguồn điện
dự phòng điêzen và lưới điện (ATS)
35
36
Hình 3.4 - Bộ điều khiển PLC của hãng
Schneider
37
37
Hình 3.5 - Sơ đồ Aptomat dịng điện cực đại
39
38
Hình 3.6 - Sơ đồ Aptomat điện áp thấp
40
39
Hình 3.7 - Sơ đồ cấu tạo của máy cắt khơng khí
ACB
41
40
Hình 3.8 - Ngun lý hoạt động của máy cắt
khơng khí ACB
43
41
Hình 3.9 – tủ điện ATS – tủ điện 15
44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
RMU: Ring Main Unit – tủ trung thế
ACB: Air Circuit Breaker – máy cắt khơng khí
MBA: Máy biến áp
MF: máy phát
PLC: Program logic controller – thiết bị điều khiển tự động
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Bệnh viện là một trong những nơi quan trọng cần cung cấp lƣợng điện năng lớn
phục vụ cho q trình khám và chữa bệnh. Chính vì vậy, hệ thống điện của tịa nhà
cũng có hai nguồn điện từ thành phố cấp vào với điện áp 22kV
Ta khảo sát và nghiên cứu hệ thống điện của tòa nhà Q có 21 tầng với hai tầng
hầm: hầm B1 và hầm B2 theo thứ tự sau đây
1.1 Tủ trung thế (RMU)
Do tính chất đặc biệt ƣu tiên để Bệnh viện ln có nguồn điện, nên có hai đƣờng
trung thế có điện áp 22kV từ hai nguồn điện quốc gia đi vào RMU. Đó là đƣờng trung
thế 471 và đƣờng trung thế 472. Khi đƣờng 472 mất điện RMU đóng điện sang đƣờng
472
Hình 1.1 - Tủ trung thế
Tủ RMU kết cấu từ 3 tủ: tủ 1, tủ 2, tủ 3
Tủ 1: cấp điện cho máy biến áp 1(MBA1)
Tủ 2: cấp điện cho máy biến áp 2(MBA2)
Tủ 3: cấp điện cho máy biến áp 3(MBA3)
1.2 Trạm biến áp
Từ RMU – đƣờng dẫn 22kV đi tới tủ 1 cấp vào đầu sơ cấp MBA1; MBA2;
MBA3 nhƣ hình ảnh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Hình 1.2 - Trạm biến áp Bệnh viện Bạch Mai
Ba MBA này có cơng suất và các thông số nhƣ nhau. Xem trên bảng sau đây:
Nguồn 471 cấp cho MBA1 và MBA2, nguồn 472 cấp cho MBA3
Biển gắn ở MBA3 nhƣ sau:
CÔNG TY CỔ PHẦN CHẾ TẠO MÁY BIẾN THẾ
Km 12 Quốc lộ 1A-Vĩnh Quỳnh-Thanh Trì-Hà Nội
Lơ số
Tiêu chuẩn
Kiểu 1500 – 22 ⁓ 0,4
TCVN 1994
So 9001: 2008
IEC - 76
N⁰ 1,51 . 1014 [MBA - N⁰ 15 / 1015 ; MBA2 N⁰ 15/ 1016]
Năm 2015
Công suất: 1500kVA; số pha 3; nhiệt độ làm việc
Tổ đấu dây ∆/Y0 – Tần số: 50Hz; cấp cách điện
Kiểu làm mát: ONAN; độ cồn
db; cấp bảo vệ
Công suất mỗi máy là: S=1500kVA
Máy biến áp có tổ đấu dây ∆/Y0-11
Tức cuộn sơ cấp của MBA đấu tam giác, cuộn thứ cấp đấu sao, có dây trung tính
N. Máy biến áp làm mát bằng dầu
MBA đƣợc sản xuất bởi công ty cổ phần chế tạo máy biến thế - Việt Nam
Ba MBA có tổng cơng suất là: Stổng= 3 x S1MBA=3 x 1500= 4500kVA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Vậy, tổng cơng suất của trạm biến áp nhà Q là 4500kVA, số công suất này cấp
cho tòa nhà Q qua hệ thống 20 tủ điện hạ áp, mà ta sẽ xét dƣới đây
1.3 Hệ thống 20 tủ điện hạ áp
Hình 1.3 - Hệ thống tủ điện Bệnh viện Bạch Mai
Các tủ điện đƣợc xắp xếp theo thứ tự tƣơng ứng với từng MBA. Giữa các MBA
có sự liên lạc trao đổi với nhau trong trƣờng hợp một trong ba máy có sự cố. Điều này
đƣợc thực hiện thông qua tủ liên lạc. Ở tủ liên lạc, ngƣời ta đặt một máy cắt ACB. Khi
làm việc bình thƣờng, mỗi MBA làm việc độc lập với phụ tải đƣợc xác định. Ở mỗi
MBA đều có một tủ nâng cao hệ số công suất cosφ. Điều này đƣợc thực hiện tự động
nhờ bộ điều khiển Mikro đƣợc đặt ở mỗi tủ.
Bộ tụ điện C ở tủ ln đƣợc đóng vào và cắt ra thông qua hệ thống công tắc tơ
đƣợc điều khiển nhờ Mikro để luôn đảm bảo hệ số cosφ trên 0,90; cosφ > 0,90. Sau
đây là trình bày các tủ điện cụ thể:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Tủ điện 3 – tủ điện chính của MBA1
Hình 1.4 – tủ điện 3
Đây là tủ điện chính của MBA1 – đặt sau đầu ra của MBA1.
Trong tủ 3 có một máy cắt khơng khí ACB với dịng điện định mức là 2500A
Ngồi ra cịn có các máy cắt, hoặc các aptomat khác để cung cấp cho các hệ
thống khác, hoặc cho các tải, đƣợc đặt sau máy cắt ACB
Ví dụ nhƣ hình 1.4 có một aptomat 400A đi đến mạch vòng 3x150
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 2 – tủ diện phụ tải MBA1
Hình 1.5 – tủ điện 2
Tại tủ điện 2 – đặt một đƣờng busway dẫn điện lên các tầng trên cho các tải
Đây là tủ tải điện của MBA1, cấp điện cho các phụ tải MBA1. Tủ này đƣợc đặt
sau tủ điện 3
Phía dƣới là các aptomat cấp điện cho các tải
Nối với ACB 2500A là 1 đƣờng busway để đƣa điện lên các tầng. Đầu ra của
ACB đƣợc đƣa vào 3 thanh đồng (đỏ, vàng, xanh) đặc trƣng cho 3 pha. Các tủ tiếp
theo có thể nối vào đây để lấy điện. Hay các aptomat đƣa tải nên cũng có thể nối vào
các thanh đầu ra của ACB này
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 1 – tủ điện bù cơng suất của MBA1
Hình 1.6 – tủ điện 1
Tủ điện 1 gồm các tủ điện, các aptomat và các công tắc tơ để đóng cắt các tủ điện
bù hệ số công suất cho các tải của MBA1 thông qua bộ điều khiển. Bộ điều khiển này
đƣợc gọi là Mikco dùng để nâng hệ số công suất của MBA1
Mikco tự động đóng cắt các tụ điện trong tủ, theo giá trị hệ số công suất của tải
MBA1 và giá trị hệ số công suất đặt ở Mikco.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Tủ điện 4 – tủ liên lạc
hình 1.7 – tủ điện 4
Đây là tủ liên lạc giữa MBA1 và MBA2 gồm một máy cắt khơng khí ACB
2500A
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Tủ điện 5 – tủ điện chính của MBA2
Hình 1.8 – tủ điện 5
Tủ điện này cũng nhƣ tủ điện chính của MBA1. Máy cắt khơng khí ACB –
2500A đặt sau đầu ra thứ cấp MBA2. Từ máy cắt khơng khí ACB – 2500A của
MBA2, tủ điện 6 là tủ điện tải của MBA2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 6 – tủ điện tải của MBA2
Hình 1.9 – tủ điện 6
Tại tủ điện 6 đặt một đƣờng busway. Đây là đƣờng dẫn điện lên các tầng trên
Phía dƣới có thêm các aptomat để lấy điện phục vụ cho các tải cụ thể
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 7 – tủ điện bù cơng suất của MBA2
Hình 1.10 – tủ điện 7
Tủ điện 7 đặt các tụ điện, aptomat, công tắc tơ, bộ điều khiển Mikro để điều
khiển nâng cao hệ số công suất cosφ cho MBA2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Tủ điện 8 – tủ liên lạc
Hình 1.11 – tủ điện 8
Tủ điện 8 đặt một máy cắt ACB để liên lạc traoo đổi công suất giữa MBA1 và
MBA2,để khi có sự cố ở MBA1 thì bật ACB liên lạc, tải của MBA1 sẽ dùng công suất
điện của MBA2, và ngƣợc lại
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TỊA NHÀ Q
Tủ điện 9 – tủ điện chính của MBA3
Hình 1.12 – tủ điện 9
Tại tủ điện 9, đặt một máy cắt khơng khí ACB. ACB đặt sau đầu ra thứ cấp của MBA3
dùng để đóng cắt phụ tải MBA3 và cũng là bảo vệ cho MBA3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 10 – tủ điện tải của MBA3
Hình 1.13 – tủ điện 10
Tủ 10 gồm có hai máy cắt ACB 1250A
Tại tủ 10 có 1 đƣờng đi lên tủ 18 và 1 đƣờng đi lên tủ 15 để phối hợp với nguồn
điện của hai máy phát dự phòng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ Q
Tủ điện 11 – tủ điện bù cơng suất cho MBA3
Hình 1.14 – tủ điện 11
Bộ Mikco tự động đóng cắt các tụ điện theo giá trị hệ số công suất của tải máy
biến áp và theo giá trị hệ số công suất cosφ đặt ở Mikco của tải MBA3
