Bài tập lớn học phần thiết kế cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng nhôm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN
Học Phần: Thiết kế cung cấp điện
Mã học phần: 13468
Tên đề bài tập lớn: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
nhôm
Sinh viên: Hoàng Văn Cầu

Lớp: TĐH58ĐH

Mã sinh viên :73572
Nhóm học phần: N02
Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Hữu Quyền

HẢI PHÒNG, 2020
1


MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu chung về đối tượng được thiết kế.....................................4
1.1 Giới thiệu chung về đối tượng..........................................................................4
1.2 Thiết bị trong phân xưởng................................................................................4
1.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng.............................................................................5
Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng......................................5
2.1 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm.......................................................5
2.2 Công suất tính toán toàn phân xưởng..............................................................6
Chương 3. Thiết kế cung cấp điện..........................................................................7
3.1 Mạng trung áp..................................................................................................7
3.2 Mạng hạ áp.......................................................................................................7

Chương 4. Tính toán tổn thất.................................................................................8
4.1 Tổn thất công suất............................................................................................8
4.2 Tổn thất điện áp..............................................................................................10
4.3 Tổn thất điện năng..........................................................................................11
Chương 5 : Tính toán ngắn mạch........................................................................12
5.1. Phía trung áp.
5.2 Phía hạ áp......................................................................................................14
Chương 6: Kết luận...............................................................................................17

2


Chương 1: Giới thiệu chung về đối tượng được thiết kế.
1.1 Giới thiệu chung về đối tượng.
Phân xưởng cơ khí chuyên sản xuất các loại cửa nhôm khung bao cửa
nhôm và một số vật dụng khác liên quan đến nhôm. Phân xưởng có diện tích
200m2 ( chiều dài 20m, chiều rộng 10m) với đầy đủ các thiết bị hiện đại và
chuyên dùng. Phân xưởng với 2 cửa ra vào, có kho riêng tách biệt và phần
mặt bằng chỉ để đặt thiết bị và sản phẩm đã hoàn thành.
Nguồn điện cấp cho phân xưởng lấy từ trạm biến áp 10kV cách phân
xưởng 200m.
1.2 Thiết bị trong phân xưởng.
Phân xưởng gồm 5 loại máy sử dụng động cơ 3 pha với công suất 2,213,7KW và hệ thống quạt làm mát và đèn chiếu sáng.
STT Kí hiệu

Tên máy

Số
lượng

Tổng
công
suất
(W)
3000

Udm
(V)

Fđm
(Hz)

1

Máy 1

2
3
4
5

Máy 2
Máy 3
Máy 4
Máy 5

6

Quạt

7

Đèn

Máy cắt
1
380
50
nhôm 2 đầu
Máy ép góc
1
2200
380
50
Máy phay đố 1
2200
380
50
Máy nén khí 1
13700 380
50
Máy phay ổ
1
1100
380
50
khóa
Quạt công
4
1400

220
50
nghiệp
Đèn led nhà
4
800
220
50
xưởng
Bảng 1: Bảng thiết bị trong phân xưởng

N
Cosφ
(vòng/p
)
2800

0.8

9940

0.85
0.9
0.9
0.85

1350

0.9

2840

0.8

3


1.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng.

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

4


Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng
2.1 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm.
a) Nhóm động cơ sử dụng điện 3 pha.
 Xác định hệ số thiết bị hiệu quả nhq.
= = 2.4
 Xác định hệ số Cosφtb
Hệ số sông suất các thiết bị trong nhóm không giống nhau nên ta xác định hệ
số Cosφtb theo công thức:
Cosφtb =

= 0,9
 Xác định phụ tải tính toán.
Do n > 3 và < 4 và thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên ta lấy .
Phụ tải tính toán được xác định như sau:
= 0,75 (3+2,2+2,2+13,7+1,1) = 16,65 (kW)
= = 18,5 (kVAr)

= = 24,9 (kVA)
b) Nhóm thiết bị sử dụng điện 1 pha.

= = 1,83 (kVAr)
= =2,46 (kVA)

2.2 Công suất tính toán toàn phân xưởng.
Phân xưởng có 2 nhóm thiết bị nên lấy
= 0,9 (16,65 + 1,65) = 16,47 (kW)
= 0.9 (18,5 + 1,83) = 18,29 (kVAr)
= = 24,61 (kVA)

5


6


Chương 3. Thiết kế cung cấp điện.
3.1 Mạng trung áp.

hình 3.1 Sơ đồ mạng trung áp
 Trong đó:
MC1
MC2
TBATG
TBAXN

: máy cắt 1
: máy cắt 2

: trạm biến áp trung gian
: trạm biến áp xí nghiệp

7


3.2 Mạng hạ áp.

Hình 3.2 Sơ đồ mạng hạ áp
 Trong đó:
MC1
: máy cắt 1
MC2
: máy cắt 2
P1
: cầu chì
B1
: biến áp 1
B2
: biến áp 2
TG1
: thanh góp 1
TG2
: thanh góp 2
TG3
: thanh góp 3
TG4
: thanh góp 4
TA
: áp tô mát

8


Chương 4. Tính toán tổn thất.

Hình 4.1 Sơ đồ tương đương
4.1 Tổn thất điện áp.
Chọn dây dẫn cáp M-50 có : r0 = 0,35 Ω/km ; x0 = 0,37 Ω ; Ucp = 5%
 Đoạn 13
Có P2 = 16,65 kW ; Q2 = 18,55 kVAr
ΔU13= 0.63 (V)
 Đoạn 1’2
Có P1 = 1,65 kW ; Q1 = 1,83 kVAr
ΔU1’2 = 0,12(V)
 Đoạn 01
Có P = P1 + P2 = 16,65 + 1,65 = 18,3 kW
Q = Q1 + Q2 = 18,5 + 1,85 = 20,35 kVAr
ΔU01 = 6.9(V)
 Trên toàn đường dây.
ΔUdd = ΔU01 + ΔU12 + ΔU13 = 7,65 (V)

ΔUmax% = = 1.9125 < Ucp
4.2 Tổn thất công suất.
 Tổn thất công suất trên đường dây
9


- Tổn thất trên đoạn 1’2
ΔP1’2 = Rd = 0,35 0,02 = 0,001 (KW)
ΔQ1’2 = Xd = 0,37 0,02 = 0,0013 (kVAr)

ΔS1’2 == = 0,001 (kVA)
 Từ Sttpx và ΔSdd ta có thể lựa chọn được MBA cho phụ tải 1 pha theo công
thức:
SBA2 = 1,2 (Stt + ΔS1’2) = 1,2 (2,46 + 0,001) = 2,95 (kVA)
Chọn MBA ΤДⱧ6300/220 có thông số:
Sđm kVA
6,3

ΔP0
W
10

ΔPN
UN
I0
ΔQ0
RB
W
%
%
kVAr
Ω
50
10,5
1,0
63
16,60
Bảng 4.1 Bảng thông số máy biến áp 2

XB

Ω
220

- Tổn thất trong máy biến áp phụ tải.
ΔPBA2 = ΔP0 + ΔPN = 0,01 + 0,05 = 0,017 (KW)
ΔQ0BA2 = = = 0,063 (kVAr)
ΔQnBA2 = = = 0,66 (kVAr)
 ΔQBA2 = ΔQo + ΔQn ( )2 = 0,063 + 0,66 ()2 = 0,73 (kVAr)
 ΔSBA2 = = 0,73 (kVA)

- Tổn thất trên đoạn 13
ΔP13 = Rd = 0,35 0,02 = 0,27 (KW)
ΔQ13 = Xd = 0,37 0,02 = 0,028 (kVAr)

- Tổn thất trên toàn đường dây.
ΔPdd = 0,001+0,017 + 0,27 = 0,28 (kW)
ΔQdd = 0,0013 + 0,028 = 0,029 (kVAr)
10


ΔSdd == = 0,281 (kVA)
 Từ Sttpx và ΔSdd ta có thể lựa chọn được MBA cho toàn phân xưởng theo
công thức:
SMBA1 = 1,2 (Stt + ΔSdd) = 1,2 (24,61 + 0,281) = 29,868 (kVA)
Chọn MBA dầu HEM 3 pha 10/0,4 kV – 50kVA

Hình 4.2 Hình ảnh máy biến áp dầu hãng HEM
Thông số MBA:
Mức điện
áp

10/0,4

Sđm
ΔP0
ΔPN
UN
kVA
W
W
%
50
235
1000
4
Bảng 4.2 Bảng thông số máy biến áp 1

I0
%
2

- Tổn thất công suất trong MBA chính:
ΔPBA2 = ΔP0 + ΔPN = 0,235 + 1 = 0,48 (KW)
ΔQ0BA2 = = =1 (kVAr)
ΔQnBA2 = = = 2 (kVAr)
 ΔQBA2 = ΔQo + ΔQn ( )2 = 1 + ()2 2 = 1,496 (kVAr)
 ΔSBA2 = = 1,571 (kVA)
4.3 Tổn thất điện năng.
 Trong MBA:
11

 Tổn thất điện năng MBA 3 pha
Xưởng làm việc 2 ca nên ta chọn
Mà
=
 Tổn thất điện năng MBA 1 pha
Xưởng làm việc 2 ca nên ta chọn
Mà
=


Trên đường dây.
(kWh)
 Trong đó:
- Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, h, tra bảng 4-1.
 Nhà máy làm việc 2 ca Tmax = 3500h

 = 1600h ( tra bảng 4.1 trang 49 giáo trình “thiết kế cung cấp điện” )
ΔAdd = ΔPdd = 0,28 1600 = 448 kWh

12


Chương 5 : Tính toán ngắn mạch
5.1. Phía trung áp.

Hình 5.1 Sơ đồ tính ngắn mạch trung áp
 Trong đó:
MC1
: máy cắt 1

MC2
: máy cắt 2
MBA1 : máy biến áp 1
 Chọn máy cắt phía trung áp

TBATG : trạm biến áp trung gian
TBAXN : trạm biến áp xí nghiệp
N : điểm ngắn mạch

S∑ = ΔSdd + ΔSBA1 + Stt = 0,281+ 1,571 + 24,9 = 26,752 kVA
- Công suất máy cắt :
SN = 1,2 S∑ = 1,2 26,752 = 32,102 kVA
- Ta có : U = 10 KV
- Dây dẫn phía trung áp dài l= 2,5km có: R0= 0,35 Ω/km, X0= 0,37 Ω/km
- Điện kháng của hệ thống là :

 Dòng điện ngắn mạch tại điểm N là :

 Dòng điện xung kích

13


5.2 Phía hạ áp.

Hình 5.2 Sơ đồ tính ngắn mạch hạ áp
 Trong đó:
MC1
: máy cắt 1
MC2

: máy cắt 2
P1
: cầu chì
B1
: biến áp 1
B2
: biến áp 2
TG1
: thanh góp 1
TG2
: thanh góp 2
TG3
: thanh góp 3
TG4
: thanh góp 4
TA
: áp tô mát
N1,2,3 : điểm ngắn mạch 1,2,3
14


a) Ngắn mạch điểm N1
- Ta chọn thanh góp (TG-0,4kv) bằng đồng tiết diện 6,6
= 0,056 (mΩ)
= 0,189 (mΩ)
- Điện trở và điện kháng máy biến áp B1 :
= 64 (mΩ)
== 128 (mΩ)
- Điện trở và điện kháng của TG-1, l= 6m tra trong sổ tay có :
m)

- Điện trở tiếp xúc của cầu dao P-1 tra trong sổ tay

- Tổng điện trở đối với điểm ngắn mạch N1 :

- Tổng điện kháng đối với điểm ngắn mạch N1 :

- Tổng trở tổng hợp đối với điểm ngắn mạch N1

- Dòng điện ngắn mạch tại N1 là :

- Dòng điện xung kích

15


b) Ngắn mạch điểm N2
- Ta chọn thanh góp 2 (TG-2) bằng đồng tiết diện 6,6 , l=2m
Tra sổ tay có điện trở và điện kháng của TG-2 ứng với atb=300mm
= 0,056 (mΩ)
= 0,189 (mΩ)
- Ta chọn thanh góp 4 (TG-4) bằng đồng tiết diện 4,4 , l=3m
Tra sổ tay có điện trở và điện kháng của TG-4 ứng với atb=300mm
= 0,125 (mΩ)
= 0,214 (mΩ)
 Điện trở và điện kháng của TG-2

 Điện trở và điện kháng của TG-4:

- Điện trở, điện khág cuộn dây dòng điện của aptomat tra phụ lục PL 3.12:

- Điện trở tiếp xúc tại các điểm của aptomat tra bảng phụ lục PL3.13:
= (m
- Tổng điện trở đối với điểm ngắn mạch N2 :
+
= + + + + = 65,043
- Tổng điện kháng đối với điểm ngắn mạch N2

+ + + 0,094 = 130,614
16


- Tổng trở tổng hợp đối với điểm ngắn mạch N2

- Dòng điện ngắn mạch tại N2 là :

- Dòng điện xung kích

17


Chương 6: Kết luận
Với những kiến thức đã được trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời được sự
giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn T.S.Nguyễn Hữu Quyền chỉ bảo cùng với sự nỗ
lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành bài tập lớn của mình “ thiết kế cung
cấp điện cho xưởng nhôm”.
Trong bài tập lớn này em đã kết hợp kiến thức lí thuyết và thực tế tuy nhiên
vẫn còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của thầy để bài
tập lớn này có thể hoàn thiện hơn.

18