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


MỤC LỤC

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 2,2­
13,7KW và hệ thống quạt làm mát và đèn chiếu sáng.
STT Kí hiệu  Tên máy

1

Máy 1

2
3
4
5

Máy 2
Máy 3
Máy 4
Máy 5

6

Quạt

7

Đèn

Máy cắt 
nhôm 2 đầu
Máy ép góc
Máy phay đố
Máy nén khí
Máy phay ổ 
khóa
Quạt công 
nghiệp
Đèn led nhà 
xưởng

Fđm
(Hz)

N
Cosφ
(vòng/p
)

1

Tổng  Udm
công  (V)
suất
( W )
3000

380

50

2800

1
1
1
1

2200
2200
13700
1100

380
380
380
380

50
50
50
50

4

1400

220

50

4

800

220

50

Số 
lượn
g

0.8

9940

0.85
0.9
0.9
0.85

1350

0.9

2840

0.8

Bảng 1: Bảng thiết bị trong phân xưởng

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
a)

 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm.
Nhóm động cơ sử dụng điện 3 pha.



Xác định hệ số thiết bị hiệu quả nhq.

2.1

     =  = 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 
5


 = 0,9  (16,65 + 1,65) = 16,47 (kW)

 = 0.9  (18,5 + 1,83) = 18,29 (kVAr)
 =  = 24,61 (kVA)

6


Chương 3. Thiết kế cung cấp điện.
3.1 Mạng trung áp.
hình 3.1 Sơ đồ mạng trung áp
Trong đó: 
MC1

: máy cắt 1

MC2

: máy cắt 2                              

TBATG

: trạm biến áp trung gian

TBAXN

: trạm biến áp xí nghiệp

                         

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
7


Chương 4. Tính toán tổn thất.

Hình 4.1 Sơ đồ tương đương 
4.1 Tổn thất điện áp.
Chọn dây dẫn cáp M­50 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)
8




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
­

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

ΔP0 
W
10

6,3

ΔPN 
W
50

UN
%
10,5

I0
%
1,0

ΔQ0
kVAr
63

RB
Ω
16,60

XB
Ω
220

Bảng 4.1 Bảng thông số máy biến áp 2

­

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)

9




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)
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

Sđm
kVA

ΔP0
W

ΔPN
W

UN
%

I0
%
10


10/0,4

50

235

1000

4

2

Bảng 4.2 Bảng thông số máy biến áp 1
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:
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      
          

11


          = 



Trên đường dây.
    (kWh)
Trong đó:

  ­ Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, h, tra bảng 4­1.

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

                         TBATG : trạm biến áp trung gian

MC2

: máy cắt 2                                TBAXN : trạm biến áp xí nghiệp

MBA1

: máy biến áp 1                          N : điểm ngắn mạch

Chọn máy cắt phía trung áp

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 

5.2 Phía hạ áp.
Hình 5.2 Sơ đồ tính ngắn mạch hạ áp
13


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

1. Ngắn mạch điểm N1
­ Ta chọn thanh góp (TG­0,4kv) 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 TG­1, l= 6m tra trong sổ tay có :

­

m)
 

­

Điện trở tiếp xúc của cầu dao P­1 tra trong sổ tay 
14


­

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 

2. Ngắn mạch điểm N2
­

Ta chọn thanh góp 2 (TG­2) bằng đồng tiết diện 6,6 , l=2m

Tra sổ tay có điện trở và điện kháng của TG­2 ứng với atb=300mm
= 0,056 (mΩ)
= 0,189 (mΩ)
­

Ta chọn thanh góp 4 (TG­4) bằng đồng tiết diện 4,4 , l=3m

Tra sổ tay có điện trở và điện kháng của TG­4 ứng với atb=300mm
= 0,125 (mΩ)
= 0,214 (mΩ)


Điện trở và điện kháng của TG­2

15




Điện trở và điện kháng của TG­4:

­

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 

­

Tổng trở tổng hợp đối với điểm ngắn mạch N2

­

Dòng điện ngắn mạch tại N2 là : 

16


­

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