đồ án án cung cấp điện hoàn chỉnh_Ngày nay cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa pdf

Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước là nhu cầu sử dụng điện năng cũng tăng lên. Trong đó Công nghiệp
là lĩnh vực tiêu thụ nguồn năng lượng này lớn nhất.
Khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp, khu dân cư…trước tiên người ta
phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy
móc và nhu cầu sinh hoạt của con người.
Thiết kế hệ thống cấp điện cấp điện là việc làm khó. Một công trình
điện dù nhỏ nhất thì cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt
chuyên nghành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, an toàn điện…). Ngoài
ra, người thiết kế còn phải có những hiểu biết nhất định về xã hội, về
môi trường…Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai,
nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư. Công trình thiết kế sai sẽ gây
nên hậu quả nghiêm trọng.
Nhằm hệ thống hóa và vận dụng những kiến thức đã được học tập
vào các vấn đề của thực tiển, em được thực hành làm đồ án môn học
Cung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp
công nghiệp.
Với sự nổ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn của thầy giáo Võ
Tiến Dũng, em đã hoàn thành xong đề tài này. Nhưng với lượng kiến
thức có hạn, cùng những hiểu biết chưa sâu về nhiều lĩnh vực, nên bản
đồ án này của em vẫn còn nhiều thiếu sót. Vậy nên, em kính mong các
thầy cô xem xét, góp ý,bổ sung cho nó hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh, ngày 20/03/2011
SVTH: Hồ Ngọc Thích
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 1
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I. Giới Thiệu Chung
1. Quy mô, công nghệ của nhà máy
Trong một xí nghiệp công nghiệp thì có rất nhiều trang thiết bị máy
móc, đa dạng và phức tạp.Các thiết bị này,tùy vào xí nghiệp và chức
năng mà có tính công nghệ cao và hiện đại. Hệ thống cung cấp điện sẽ
ảnh hưởng tới chất lượng và giá thành của sản phẩm. Do vậy cần phải
thiết kế cấp điện đảm bảo độ tin cậy cao.
Ở đây, nhà máy này có 10 phân xưởng, các phân xưởng này cũng
được bố trí cũng tương đối gần nhau và có các số liệu kỹ thuật được cho
ở bảng sau:
stt Tên phân xưởng Diện tích P
tt
(kW) Q
tt
(kW) Loại hộ tiêu thụ
1 Cơ điện 1552 240 200 2
2 Cơ khí 3435 1
3 Đúc gang 3352 400 340 1
4 Đúc thép 2643 450 350 1
5 Nhiệt luyện 2122 500 400 1
6 Mộc mẫu 447 200 420 2
7 Gò hàn 558 320 150 2
8 Cán thép 1837 350 280 1
9 Cắt gọt kim loại 347 300 250 2
10 Lắp ráp 670 220 180 2
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 2
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
Theo yêu cầu thì nhà máy làm việc 3 ca với T
ma x
=5000 giờ, khoảng

cách từ nguồn tới nhà máy là 12 Km và công suất của nguồn là rất lớn.
Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự
gia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra
phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và
cũng không gây quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ.Trong nhà
máy có nhiều phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại 1 nên đây là một nhà
máy tiêu thụ loại 1, tức là cần được cung cấp điện liên tục và an toàn.
2. Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp thường được chia làm hai
loại: - Phụ tải động lực
- Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực là phụ tải thường được yêu cầu làm việc ở chế độ
dài hạn với điện áp định mức trực tiếp đến thiết bị là 380V/220V, công
suất của chúng nằm trong một dải từ 1kW đến hàng chục kW và được
cung cấp dòng điện xoay chiều có tần số f=50Hz
Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn. Đây
cũng là loại phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi và làm việc với điện áp xoay
chiều có tần số f=50Hz.
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 3
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
II. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH
Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các khâu:
Phát điện, truyền tải và phân phối điện năng. Đối với nhà máy đang xét,
hệ thống cung cấp điện ở đây được hiểu theo nghĩa hẹp: Là hệ thống
truyền tải và phân phối điện năng làm nhiệm vụ cung cấp điện cho một
khu vực nhất định. Nguồn của hệ thống cung cấp này lấy từ hệ thống
lưới điện quốc gia với cấp thích hợp (thường cùng cấp trung bình trở
xuống: 35kV; 15kV; 10kV; 6kV…)
Việc thiết kế cung cấp điện với mục tiêu cơ bản là: Đảm bảo cho hộ
tiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt. Các yêu

cầu chính cho việc thiết kế cấp điện của một hệ thống cung cấp điện là:
Độ tin cậy điện, chất lượng điện, an toàn cung cấp điện và có tính kinh
tế.Tùy theo quy mô công trình lớn hay nhỏ mà các bước thiết kế có thể
phân ra tỷ mỉ hoặc gộp một số bước lại với nhau. Mỗi giai đoạn và vị trí
thiết kế lại phải có các phương án riêng, phù hợp.
Trong đề tài đồ án này, các bước thiết kế của em bao gồm các phần
sau:
+ Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy
+ Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và toàn nhà máy
+ Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện
+ Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
+ Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của
nhà máy
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 4
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ
TOÀN NHÀ MÁY
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương
với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một
cách khác phụ tỉa tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng
nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Vì vậy chọn thiết bị theo
phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán (PTTT) được sử dụng để kiểm tra và lựa chọn các
thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: MBA, đay dẫn, các thiết bị
đóng cắt, bảo vệ…PTTT còn được dùng để tính toán tổn thất công suất,
tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và lựa chọn bù dung lượng công suất
phản kháng…PTTT phụ thuộc nhiều yếu tố như công suất, số lượng, chế
độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ

thống…Nếu PTTT xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì làm giảm
tuổi thọ của thiết bị điện,có khả năng dẫn đến cháy nổ…Ngược lại các
thiết bị được chọn nếu dư thừa công suất sẻ làm ứ đọng vốn đầu tư, gây
tổn thất điện lớn…Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu
phương pháp xác định PTTT nhưng đến nay vẫn chưa có phương pháp
nào thật hoàn thiện. Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện,
thường kết quả thật không thật chính xác. Ngược lại, nếu độ chính xác
được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp.Vì vậy tùy theo giai đoạn
thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích
hợp.
Và sau đây là các phương pháp xác định PTTT thường dùng nhất
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 5
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
1. Xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Công thức tính
P
tt
= k
nc
.P
đ
Trong đó :
k
nc
: là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật .
P
đ
: là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính
toán có thể lấy gần đúng P
đ

≈
P
dđ
(kW) .
2. Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình
và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải :
P
tt
= k
hd
. P
tb

Trong đó :
k
hd
: là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật
khi biết đồ thị phụ tải .
P
tb
: là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) .
3. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch
của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :
P
tt
= P
tb
σβ±
.

SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 6
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
Trong đó :

σ
: là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình .
β
: là hệ số tán xạ của
σ
.
4. Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm :
P
tt
=
max
0
T
M.a
Trong đó :
a
0
: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đvsp.
M: là số sản phẩm sản suất trong một năm .
T
ma x
: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)
5. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn
vị diện tích:
P

tt
= p
0
. F
Trong đó :
p
0
: là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m
2
) .
F : là diện tích bố trí thiết bị , (m
2
) .
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 7
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
6. Phương pháp tính trực tiếp :
Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp
dụng cho hai trường hợp:
- Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác
định phụ tải tính toán.
- Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau
như phụ tải ở khu chung cư .
7. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ
xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết
bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công
thức sau:
I
đn
= I

k đ (m a x)
+ (I
tt
- k
sd
. I
đm (m a x)
)
Trong đó:
I
kđ (m a x )
: là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm máy.
I
tt
: là dòng điện tính toán của nhóm máy.
I
đm (m a x)
: là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 8
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
k
sd
: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Trong các phương pháp trên ba phương pháp 4, 5, 6 dựa trên kinh
nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho biết các kết
quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương
pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lí thuyết xác suất thống kê có xét
đến nhiều yếu tố do đó kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính
toán lớn hơn và phức tạp nhiều hơn.

8. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số
cực đại
Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị
biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xác
định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Theo
phương pháp này phụ tải tính toán được xác định như sau:
+ Tính toán phụ tải động lực
•
Với 1 động cơ
P
tt
= P
đm
•
Với nhóm động cơ n ≤ 3
Ptt =
•
Với nhóm động cơ n ≥ 4
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 9
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
P
tt
= k
ma x
. k
sd

.
Trong đó :
P

đmi
: công suất định mức của thiết bị
k
sd
:hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. tra sổ tay
n: Số thiết bị trong nhóm.
k
ma x
: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:
k
ma x
= f(n
hq
, k
sd
)
n
hq
: Số thiết bị dùng điện hiệu quả.
•
Tính n
hq
 Xác định n
1
: số thiết bị cos công suất lớn hay bằng một
nởa công suất thiết bị có công suất lớn nhất.
 Xác định P
1
: công suất của n
1

thiết bị trên
P
1
=
Xác định:
n
*
= n
*
=
Trong đó :
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 10
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
n : tổng số thiết bị trong nhóm
P
∑
: tổng công suất mỗi nhóm

Từ n
*
và P
*
tra bảng ta được
n
hp*
+ Khi n
hq
≥ 4
→ Tra bảng với n
hq

và k
sd
được k
ma x
+ Khi n
hq
< 4
→ Phụ tải tính toán được xác định theo công thức
P
tt
=
Trong đó:
k
ti
: hệ số tải của thiết bị i
k
ti
= 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
k
ti
= 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
+ Phụ tải động lực phản kháng
Q
tt
= P
tt
. tgφ
Trong đó
Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 11

Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau
thì công suất trung bình tính theo công thức sau:
cosφ
tb

=

II. TÍNH TOÁN PTTT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG
Trong phạm vi đồ án này, với bản thiết kế chi cho phân xưởng cơ
khí, ta đã biết các thông tin chính xác về mặt bằng bốt trí máy móc thiết
bị, biết được công suất định mức của các thiết bị, nên ta dùng phương
pháp xác định PTTT của phân xưởng này theo công suất trung bình và
hệ số cực đại. Còn các phân xưởng khác, vì đã biết được công suất tính
toán rồi nên ta không xét đến.
1. Phân xưởng cơ khí.
Phân xưởng cơ khí là phân xưởng thứ 2 trên mặt bằng sơ đồ nhà
máy. Phân xưởng có tất cả 18 thiết bị với các công suất và loại thiết bị
khác nha, 1 văn phòng và 1 nhà kho.Hầu hết các thiết bị đều làm việc ở
chế độ dài hạn. Để tính toán PTTT cho phân xường cơ khí, ta phải phân
nhóm thiết bị cho phân xưởng này.Việc phân nhóm phải tuân thủ các
nguyên tắc sau:
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 12
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
+ Các thiết bị trong cùng 1 nhóm nên ở gần nhau để giảm đường
dây hạ áp nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư ban đầu và tổn thất trên
đường dây hạ áp trong phân xưởng.
+ Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống
nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi hơn trong
việc lựa chọn phương thức cấp điện cho nhóm.

+ Tổng công suất trong các nhóm nên xấp xỉ bằng nhau để giảm
chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số
thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi vì số đầu ra
của các tủ động lực nhỏ hơn hoặc bằng 8 đến 12.
Tuy nhiên thường không thể thoả mãn được cả 3 nguyên tắc trên
nên tuỳ theo yêu cầu thiết kế mà người thiết kế nên lựa chọn cách phân
nhóm sao cho hợp lí.
Dựa vào các nguyên tắc phân nhóm đó kết hợp với vị trí và công
suất của các thiết bị trên mặt bằng phân xưởng, ta chia thiết bị của phân
xưởng cơ khí thành 5 nhóm và tính toán PTTT cho các nhóm như sau.
*) Nhóm 1:
STT Tên thiết bị Số
lượng
Kí
hiệu
trên
sơ đồ
Công
suất (kW)

cosφ
k
sd
Dòng
định
mức (A)
1 Máy khoan 3 1 3×8 0.7 0.2
SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 13
Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện
2 Máy doa 3 2 3×5 0.8 0.16

3 Máy tiện 3 3 3×12 0.65 0.18
4 Tủ sấy 3 pha 3 12 3×30 0.65 0.18
5 Cần trục 1 18 40 kVA
(ɛ
đm
=30%)
0.75 0.18
Với tổng số nhóm thiết bị là n=13, trong đó có công suất quy đổi về
công suất P
đm
ở chế độ dài hạn của cần trục là:

SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 14