phương pháp cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "phương pháp cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí": http://123doc.vn/document/1047904-phuong-phap-cung-cap-dien-cho-mot-phan-xuong-co-khi.htm

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy
NGUYỄN NGỌC ÂU đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Em
cũng xin cảm ơn các thầy cô trong trường, đặc biệt
là thầy cô trong khoa điện đã chỉ dạy, truyền đạt
những kiến thức cho em.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã giúp đỡ và
góp ý cho tập đồ án này hoàn thành đúng thời gian.
Xin trân trọng cảm ơn.
SV. BÙI QUỐC ĐỨC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 5 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN:
Nội dung của đồ án bao gồm 7 chương:
• Chương 1: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng, xác định tâm phụ tải.
• Chương 2: Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng.
• Chương 3: Chọn dây dẫn.
• Chương 4: Chọn các phần tử đóng cắt, bảo vệ, tính ngắn mạch.
• Chương 5: Tính bù công suất phản kháng
• Chương 6: Thiết kế hệ thống chiếu sáng
• Chương 7: Thiết kế hệ thống chống sét
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Âu
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 6 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên của
chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo qui mô của công trình mà
phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng
phát triển của công trình trong tương lai 5 năm,10 năm hoặc lâu hơn nữa. Ví dụ xác
đinh phụ tải điện cho một phân xưởng thì chủ yếu là dựa vào máy móc thực tế đặt
trong phân xưởng đó, xác định phụ tải cho một xí nghiệp thì phải xét tới khả năng mở
rộng của xí nghiệp trong tương lai. Như vậy xác đinh phụ tải điện là giải bài toán dự
báo phụ tải ngắn hạn hay dài hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải công trình ngay sau khi công trình
vào khai thác vận hành. Phụ này được gọi là phụ tải tinh toán, trên cơ sở phụ tải tính
toán để chọn các thiết bị điện cho phù hợp như máy biến áp, dây dẩn, các thiết bị đóng
cắt, bảo vệ… Để tính toán các tổn thất công suất, điện áp, tụ bù …
Do phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và biến động theo thời gian nên
cho đến nay tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán
nhưng vẫn chưa có một phương pháp tính một cách chính xác và tiện lợi. Vì vậy trong
thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số
¬10 .
2. MỤC ĐÍCH:
Đồ án “ Thiết kế cung cấp điện cho Nhà máy cơ khí” trang bị cho người học những
kiến thức cơ bản trong việc thiết kế cung cấp điện cho các công trình trong thực tế,
giúp người học vận dụng những kiến thức chuyên nghành đã được học một cách triệt
để.
Tuy chỉ nằm trong phạm vi của một đồ án môn học, nhưng đề tài này rất có ý nghĩa
đối với sinh viên vì nó giúp sinh viênï có một hình dung tương đối về những công việc
trong tương lai, từ đó tránh được những bỡ ngỡ ban đầu khi họ bước chân vào môi
trường làm việc sau này.
3. GIỚI HẠN ĐỒ ÁN:
Với giới hạn là một sinh viên và khả năng tài chính, thời gian… nên đồ án này
chỉ tìm hiểu mức độ đơn giản, chỉ mới thực hiện ở mức độ lý thuyết và trong trường
học, chưa áp dụng vào trong thực tế nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong thầy
và các bạn đóng góp ý kiến để ngày càng hoàn thiện hơn. Sau này, nếu mọi điều kiện
khách quan cho phép thì sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đồ án này hơn nữa.
CHƯƠNG I:
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 7 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG, XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ
TẢI
1.1- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÂN XƯỞNG:
Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế một hệ thống
cung cấp điện, nó có vai trò rất quan trọng bởi vì nếu ta xác định phụ tải tính toán dư
thừa dẫn đến lãng phí, ứ đọng vốn đầu tư Nếu xác định thiếu sẽ dẫn đến mạng điện
thường xuyên bị quá tải do đó vận hành không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Hơn
nữa xác định phụ tải là cơ sở để lựa chọn công suất nguồn, tiết diện dây dẫn và lựa
chọn CB. Do thấy được tầm quan trọng của việc xác định phụ tải tính toán nên trước
khi đi vào tính toán phụ tải điện cho một phân xưởng ta phải thu thập đầy đủ các dữ
liệu của phân xưởng.
Diện tích toàn phân xưởng: 1250m2.
Chiều dài phân xưởng: 50m.
Chiều rộng phân xưởng: 25m.
1.2- THÔNG SỐ VÀ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG:
1.2.1-Thông số phân xưởng:
STT Tên Máy Ký Hiệu SL Điện Áp Công Suất(KW) Số Pha
Cos
Ghi Chú
1 1 1 4 220/380V 3 3 0.85
2 2 2 4 220/380V 9 3 0.9
3 3 3 4 220/380V 12 3 0.9
4 4 4 4 220/380V 1 3 0.8
5 5 5 4 220/380V 3 3 0.8
6 6 6 4 220/380V 7 3 0.85
7 7 7 4 220/380V 11 3 0.95
8 8 8 6 220/380V 14 3 0.8
9 9 9 4 220/380V 16 3 0.85
10 10 10 4 220/380V 7 3 0.9
11 11 11 4 220/380V 12 3 0.85
1.2.2- Mặt bằng phân xưởng:

1.2.3- Phân nhóm phụ tải:
Việc phân nhóm phụ tải nhằm mục đích để sau này ta đặt các tủ điều khiển cho
từng nhóm phụ tải đó. Vì vậy, việc phân nhóm phụ tải có ý nghĩa quan trọng quyết
định đến tính tiện nghi sử dụng của mạng điện (vận hành, bảo trì, sữa chữa mạng
điện), đồng thời nó cũng ảnh hưởng đến tính kinh tế và kỹ thuật của mạng điện.
Phân nhóm phụ tải dựa vào các yếu tố sau:
• Các thiết bị cùng chức năng nên được xếp chung nhóm (để dễ điều khiển).
• Chú ý phân đều công suất cho các nhóm (nhằm đơn giản hoá việc chọn các
thiết bị bảo vệ và dây dẫn).
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 8 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
• Phân nhóm phải theo khu vực (thuận tiện cho việc đi dây, đảm bảo tính kinh
tế).
• Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn.
• Số nhóm không quá nhiều cũng không quá ít, thường thì khoảng 2, 3 hoặc 4
nhóm.
• Phân bố phụ tải đều trên các pha (để giảm độ lệch điện áp ).
Như vậy ta chia phân xưởng làm 3 nhóm phụ tải:
Nhóm 1: gồm 10 động cơ:
Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd
1 máy Toàn bộ
3 3 4 12 48 0.9 0,6
8 8 6 14 84 0.8 0,6
n1 =10
= 132 (KW)
Nhóm 2: gồm 20 động cơ:
Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd
1 máy Toàn bộ
4 4 4 1 4 0.8 0,3
5 5 4 3 12 0.8 0,55
6 6 4 7 28 0.85 0,6
7 7 4 11 44 0.95 0,5
11 11 4 12 48 0.85 0,4
n2 = 20
= 136 (KW)
Nhóm 3: gồm16 động cơ:
Tên máy Ký hiệu Số lượng Pđm (KW) Cos Ksd
1 máy Toàn bộ
1 1 4 3 12 0.85 0,4
2 2 4 9 36 0.9 0,6
9 9 4 16 64 0.85 0,5
10 10 4 7 28 0.9 0,4
n3 = 16
= 140 (KW)
1.3- XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG
Hiện nay có nhiều phương pháp để tính toán phụ tải. Những phương pháp đơn
giản tính toán thuận tiện thì kết quả không được chình xác. Ngược lại, những phương
pháp phức tạp thì có độ chính xác cao. Vì vậy, tùy theo công trình thiết kế và tùy theo
yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp cho thích hợp.
1.3.1-Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm j được xác định theo công thức
sau:
Costbj =
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 9 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
- Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ nhất (j =1)
Costb1 = = = 0,84
- Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ 2 (j =2)
Costb2 = = = 0,89
- Hệ số công suất trung bình cho nhóm máy thứ 3 (j =3)
Costb3 = = = 0,87
1.3.2- Hệ số sử dụng trung bình cho từng nhóm j được xác định theo công thức
sau:
Ksdj =
- Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ nhất (j = 1)
Ksd1 = =
- Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ 2 (j = 2)
Ksd2= Ksd2=
- Hệ số sử dụng trung bình cho nhóm máy thứ 3 (j = 3)
Ksd3= =
1.3.3- Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy theo phương pháp số thiết
bị dùng điện có hiệu quả(nhq).
• Bước 1: Xác định số thiết bị trong từng nhóm nj
• Bước 2: Xác định số thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm máy Pmaxj : n11
• Bước 3: Xác định số thiết bị nij trong nhóm có: Pđmi Pmax
• Bước 4: Tính tổng công suất của thiết bị trong nhóm
• Bước 5: Xác định tổng công suất của nij thiết bị trong nhóm
• Bươc 6: Lập tỷ số:
=
• Bước 7: Tra bảng đồ thị tìm = f( , )
Suy ra nhqj = .nj
• Bước 8: Từ nhqj , Ksdj trabảng tìm được Kmaxj
• Bước 9: Xác định phụ tải tính toán cho nhóm:
Ptt =Kmaxj Ksdj .
Sttj =
Qttj =
a/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có
hiệu quả.
-Số thiết bị trong nhóm 1: n1 = 10
-Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 1:Pmax1 =14 (KW).
-Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax1:n11 = 10
-Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 1:
P= = 4*12 + 6*14 = 132 (KW).
- Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax1.
P1= = 4*12 + 6*14 = 132 (KW).
-Tỷ số:
= = = 1
Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm
= f( , )
Ta có: =1; =1 được = 0,95
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 10 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
Suy ra nhq1 = .n1 = 0,95x10 = 9,5.
Từ nhq1 = 9,5; Ksd = 0,6; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn
Xuân Phú ta được: Kmax = 1,28
Ptt1 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,28*0,6*132 = 101,38 (KW).
Stt1 = = = 120,7 (KVA).
Qtt1 = = = 65,5 (KVar).
b/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có
hiệu quả:
- Số thiết bị trong nhóm 2: n2 = 20.
- Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 2:Pmax2 = 12 (KW).
- Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax2 : n12 = 12
- Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 2:
P= = 4*1 + 4*3 + 4*7 + 4*11 + 4*12 = 136 (KW).
- Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax2.
P2= = 4*7 + 4*11 + 4*12 = 120 (KW).
- Tỷ số:
= = = 0,88
Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm
= f( , )
Ta có: = 0,6; = 0,88 tra bảng được = 0,69
Suy ra nhq2 = *n2 = 0,69*20 = 13,8.
Từ nhq2 = 13,8; Ksd = 0,48; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn
Xuân Phú ta được: Kmax = 1,35
Ptt2 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,35*0,48*136 = 88,13 (KW).
Stt2 = = = 99 (KVA).
Qtt2 = = = 45,1 ( KVar).
c/ Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 3 theo phương pháp số thiết bị dùng điện có
hiệu quả:
- Số thiết bị trong nhóm 3: n3 = 16.
- Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 3:Pmax3 = 16 (KW).
- Số thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax3: n13 = 8
- Tổng công suất của thiết bị trong nhóm 3:
P= = 4*3 + 4*9 + 4*16 + 4*7 = 140 (KW).
- Tổng số công suất thiết bị trong nhóm có Pđmi Pmax3.
P3= = 4*9 + 4*16 = 100 (KW).
- Tỷ số:
= = = 0,71
Tra bảng đồ thị trang 36 sách cung cấp điện cuả thầy Nguyễn Xuân Phú tìm
= f( , )
Ta có: = 0,5; = 0,71 tra bảng được = 0,82
Suy ra nhq3 = *n3 = 0,82*16 = 13,12.
Từ nhq3 = 13,12; Ksd = 0,5; tra sách cung cấp điện trang 32 của thầy Nguyễn
Xuân Phú ta được: Kmax = 1,3
Ptt3 = Ptt =Kmaxj Ksdj = 1,3*0,5*140 = 91 (KW).
Stt3 = = = 104,6 (KVA).
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 11 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
Qtt3 = = = 51,58 ( KVar).
Bảng kết quả xác định phụ tải của các nhóm thiết bị:
Phụ tải tt
STT nhóm Pttij(KW) Qttij(KVA) Sttij(KVar)
1 101,3865,5 120,7
2 88,13 45,1 99
3 91 51,58 104,6
1.3.4- Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng
Phụ tải tính toán phần động lực toàn phân xưởng được xác định theo công thức
sau:
Pttđl = Kđt
Sttđl = =
Qttđl =
Trong đó: Ptt1 = 101,38 KW, Ptt2 = 88,13 KW, Ptt3 = 91 KW.
Do phân xưởng gồm 3 nhóm máy, do đó chọn hệ số đồng thời Kđt = 0,9
Pttđl = 0,9(101,38 + 88,13 + 91) = 252,46 KW

Sttđl = (KVA).
Qttđl = = 146,45 (KVar).
- Dòng điện tính toán phần động lực cho toàn phân xưởng là:
Ittđl = (A)
1.3.5-Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng theo phương pháp suất chiếu sáng
trên một đơn vị diện tích
Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng được xác định theo công thức:
Pttcs = P0*S
Qttcs = Pttcs*tgφcs
Sttcs =
Trong đó: S(m2) diện tích toàn phân xưởng.
P0(W/m2) là xuất chiếu sáng của phân xưởng.
Tra bảng 2-5 trang 623 sách cung cấp điện của thầy Nguyễn Xuân Phú, vì đây là phân
xưởng cơ khí nên chọn P0 = 15(W/m2).
Pttcs = 15*1250 = 18750 (W) = 18,75 (KW).
Chọn hệ số chiếu sáng Cosφcs = 0,85 tgφcs= 0,62
Qttcs = Pttcs*tgφcs = 18,75 0,62 = 11,625 (Kvar)
Sttcs = = = 22,1 (KVA)
1.3.6- Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng
Phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng được xác định:
Pttpx = Pttđl + Pttcs
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 12 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
Qttpx= Qttđl + Qttcs
Sttpx =
Vậy: Pttpx = 252,46 + 18,75 = 271,2 (KW).
Qttpx= 146,45 + 11,625 = 158,1 (Kvar).
Sttpx = (KVA)
1.3.7-Xác định tâm phụ tải của nhóm và của phân xưởng
Tâm phụ tải là một điểm nằm trong mặt bằng phụ tải, nếu ta đặt tủ phân phối
chính hay trạm biến áp tại đó thì các chi phí về kim loại màu, về tổn thất công suất, về
tổn thất điện năng và tổn thất điện áp xem như là rất nhỏ.
Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng, ta chọn hệ toạ độ và tỷ lệ xích như sau:
• Chọn hệ trục tọa độ oxy: Lấy góc bên trái phía dưới làm gốc tọa độ, trục tung
oy trùng với cạnh rộng của mặt bằng phân xưởng, trục ox trùng với cạnh dài của mặt
bằng phân xưởng.
Dựa vào hệ trục toạ độ ta xác định được tâm phụ tải của từng nhóm máy và của
toàn phân xưởng.
-Tọa độ tâm phụ tải nhóm j được xác định:
Xnhj = ; Ynhj =
Với xij , yij lần lượt là hoành độ và tung độ của thiết bị thứ i trong nhóm j
Pij là công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm j
Ta tiến hành đo được các tọa độ xij , yij trên mặt bằng phân xưởng
Xác định vòng tròn phụ tải:
Xác định vòng tròn phụ tải nhằm mục đích minh họa công suất tính toán của
phân xưởng, đồng thời cũng chỉ rõ thành phần công suất tác dụng và công suất chiếu
sáng. Vòng tròn phụ tải có tâm là tâm của phụ tải và có bán kính được xác định theo
biểu thức sau đây: R= m: hệ số tự chọn, ở đây chọn
m=1Kw/mm2).
a/ Đối với nhóm 1:
 Xác định tâm phụ tải:
Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm
3 12 5,5 15,3 66 183,6
3 12 5,5 11,2 66 134,4
3 12 11,4 15,3 136,8 183,6
3 12 11,4 11,2 136,8 134,4
8 14 4 25 56 350
8 14 6,9 25 96,6 350
8 14 9,8 25 137,2 350
8 14 13,7 25 191,8 350
8 14 16,7 25 233,8 350
8 14 19,6 25 274,4 350

 Xác định vòng tròn phụ tải:

SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 13 -
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: NGUYỄN NGỌC ÂU
Vậy ta đặt tủ động lực nằm trong vòng tròn có tâm là (X1= 10,6 (m) ; Y1 =
20,7 (m)) và bán kính là R1 = 4,6 (mm).
b/ Đối với nhóm 2:
 Xác định tâm phụ tải:
Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm
4 1 18,6 4,4 18,6 4,4
4 1 21,6 4,4 21,6 4,4
4 1 24,5 4,4 24,5 4,4
4 1 27,5 4,4 27,5 4,4
5 3 18 15,3 54 45,9
5 3 20 15,3 60 45,9
5 3 22 15,3 66 45,9
5 3 24 15,3 72 45,9
6 7 30 3 210 21
6 7 31,8 3 222,6 21
6 7 33,3 3 233,1 21
6 7 34,7 3 242,9 21
7 11 26 15,3 286 168,3
7 11 28 15,3 308 168,3
7 11 30 15,3 330 168,3
7 11 32 15,3 352 168,3
11 12 29,4 22 352,8 264
11 12 31,4 22 376,8 264
11 12 34,3 22 411,6 264
11 12 36,3 22 435,6 264

 Xác định vòng tròn phụ tải:

Vậy ta đặt tủ động lực nằm trong vòng tròn có tâm là (X2= 30,2 (m); Y2 = 14,8
(m)) và bán kính là R2 = 3,8 (mm).
c/ Đối với nhóm 3:
 Xác định tâm phụ tải:
Thiết bị Pđm (KW) x (m) y (m) x.Pđm y.Pđm
1 3 48,4 2,95 145,2 8,9
1 3 48,4 7,35 145,2 22,1
1 3 48,4 12,4 145,2 37,2
1 3 48,4 17 145,2 51
2 9 39,6 25 356,5 225
2 9 41,6 25 374,4 225
2 9 43,6 25 392,4 225
2 9 45,6 25 410,4 225
9 16 34,3 10,3 548,8 164,8
SVTH: BÙI QUỐC ĐỨC
MSSV: 09302010
- 14 -