Tài liệu: Đồ án cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho

Tìm hiểu đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí với các giải pháp kỹ thuật tối ưu, tính toán phụ tải và lựa chọn thiết bị phù hợp.

• Tác giả: Trần Kim Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Quyền Huy Ánh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí
• Loại tài liệu: Đồ án cung cấp điện
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của đồ án cung cấp điện thiết kế

Đồ án cung cấp điện thiết kế là một phần quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển các công trình công nghiệp. Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là xác định chính xác nhu cầu điện của công trình, đặc biệt là phụ tải tính toán. Việc tính toán không chính xác công suất sẽ dẫn đến lãng phí đầu tư hoặc gây nguy hiểm cho hệ thống. Khi phụ tải tính toán nhỏ hơn thực tế, có thể xảy ra quá tải, cháy nổ và giảm tuổi thọ thiết bị. Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn, sẽ gây lãng phí chi phí đầu tư. Do đó, việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ tải phù hợp và chính xác là nền tảng cho thiết kế hệ thống cung cấp điện hiệu quả.

1.1. Định nghĩa đồ án cung cấp điện

Đồ án cung cấp điện bao gồm việc thiết kế toàn bộ hệ thống điện để cấp điện cho các công trình công nghiệp. Nó bao gồm lựa chọn nguồn điện, MBA (máy biến áp), dây dẫn, thiết bị phân phối và thiết bị bảo vệ. Mục đích chính là đảm bảo cung cấp điện tin cậy, an toàn cho người và thiết bị, đồng thời tiết kiệm chi phí vận hành hàng năm.

1.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho vận hành và sửa chữa. Thiết kế phải dựa trên tính toán kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu, giảm thiểu chi phí đầu tư, phí tốn vận hành và tổn thất điện năng.

II. Các phương pháp tính toán phụ tải cung cấp điện

Trong thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng, có nhiều phương pháp tính toán phụ tải khác nhau với độ chính xác khác nhau. Phương pháp đầu tiên là tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu, giúp xác định công suất cần thiết thực tế. Phương pháp thứ hai dựa trên công suất trung bình và độ lệch công suất, cung cấp kết quả chi tiết hơn. Phương pháp thứ ba sử dụng hệ số hình đáng, còn phương pháp thứ tư áp dụng hệ số cực đại. Ngoài ra, có thể tính toán theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm hoặc diện tích. Phương pháp được coi là chính xác nhất là dựa trên dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ, vì nó xem xét chi tiết từng máy móc trong phân xưởng.

2.1. Phương pháp tính toán theo công suất đặt

Phương pháp này dựa trên công suất định mức của các thiết bị và hệ số nhu cầu, phản ánh thực tế các thiết bị không hoạt động liên tục ở công suất toàn bộ. Đây là phương pháp phổ biến trong thiết kế hệ thống cung cấp điện vì tính đơn giản và khả năng áp dụng rộng rãi.

2.2. Phương pháp tính toán theo dữ liệu thiết bị riêng lẻ

Đây là phương pháp chính xác nhất, xem xét từng thiết bị riêng lẻ và các đặc tính hoạt động của chúng. Phương pháp này tính toán công suất biểu kiến, tác dụng, phản kháng và dòng điện cho từng máy, từ đó xác định phụ tải tính toán chính xác cho toàn công trình.

III. Đặc điểm phân xưởng cơ khí và thông số phụ tải

Phân xưởng cơ khí trong đồ án cung cấp điện thiết kế có kích thước và đặc điểm cụ thể. Phân xưởng dạng hình chữ nhật với chiều dài 54m, chiều rộng 18m, chiều cao 7m, tổng diện tích 972m². Công trình có mái tôn kẽm, nền xi măng, với năm cửa ra vào (một cửa chính, bốn cửa phụ). Bên trong phân xưởng có 29 máy móc, một phòng kho và một phòng kiểm tra sản phẩm. Phân xưởng được cấp điện bởi trạm biến áp khu vực với cấp điện áp 22kV. Tổng công suất phụ tải của phân xưởng khoảng 162kW với hệ số công suất phù hợp cho các máy 3 pha. Việc hiểu rõ đặc điểm này là nền tảng để thiết kế sơ đồ cung cấp điện phù hợp.

3.1. Các kích thước và cấu trúc vật lý

Phân xưởng cơ khí có kích thước toàn bộ 54m × 18m × 7m với tổng diện tích 972m². Cấu trúc mái tôn kẽm và nền xi măng cho phép thoải mái bố trí các máy móc công nghiệp. Vị trí các cửa ra vào được bố trí chiến lược để thuận tiện cho vận hành và sửa chữa.

3.2. Thông số phụ tải và nguồn cấp điện

Phân xưởng có 29 thiết bị, với tổng công suất đặt khoảng 162kW. Các máy móc sử dụng nguồn 3 pha với hệ số công suất đã xác định. Phân xưởng được cấp điện từ trạm biến áp khu vực với điện áp 22kV, đòi hỏi thiết kế hệ thống giảm áp phù hợp.

IV. Các bước và lưu ý quan trọng trong thiết kế cung cấp điện

Để thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp thành công, cần tuân theo các bước cụ thể và chú ý các điểm quan trọng. Bước đầu tiên là xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng dựa trên dữ liệu thiết bị. Bước thứ hai là xác định phương án nguồn điện và lựa chọn sơ đồ cấu trúc mạng điện phù hợp. Tiếp theo, cần chọn và kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ để đảm bảo an toàn. Bước quan trọng tiếp theo là thiết kế hệ thống nối đất và hệ thống chống sét. Cuối cùng, lập bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công. Lưu ý rằng phụ tải thực tế luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức vì không phải lúc nào thiết bị hoạt động ở công suất toàn bộ, do đó cần phân tích đồ thị phụ tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm.

4.1. Các bước chính trong thiết kế

Thiết kế cung cấp điện bao gồm: (1) Xác định phụ tải tính toán từng phân xưởng; (2) Lựa chọn phương án nguồn điện; (3) Xác định sơ đồ mạng điện; (4) Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ; (5) Thiết kế nối đất an toàn; (6) Thiết kế chống sét; (7) Xây dựng bản vẽ chi tiết.

4.2. Những lưu ý quan trọng khi thiết kế

Tổng công suất tiêu thụ thực tế luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức do không phải lúc nào thiết bị hoạt động ở công suất toàn bộ. Cần phân tích đồ thị phụ tải theo mùa, tháng để tính toán chính xác. Lựa chọn phương án phải dựa trên tính toán kinh tế-kỹ thuật nhằm đảm bảo cung cấp điện tin cậy và tiết kiệm chi phí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

% IY’ a TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM : KHOA: DIEN- DIEN TU BO MON DIEN CONG NGHIEP DO AN CUNG CAP DIEN THIET KE CUNG CAP DIEN CHO PHAN XƯỞNG CƠ KHÍ GVHD: PGS. QUYEN HUY ANH SVTH: TRAN KIM HUY MSSV: 21142110 LOP: 21142 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh TRUONG DẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA: ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP DO ÁN CUNG CÁP ĐIỆN THIET KE CUNG CAP DIEN CHO PHAN XƯỞNG CƠ KHÍ GVHD: PGS. QUYEN HUY ANH SVTH: TRAN KIM HUY MSSV: 21142110 LOP: 21142 Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024 NHẬN XÉT CỦA GVHD SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 2 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh Chữ ký của GVHD SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 3 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh CHUONG I TINH TOAN PHU TAI PHAN XUONG ral] 4a 1. DAT VAN DE Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trỉnh là xác định chính xác nhu cầu điện của công trỉnh đó, tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời có tính toán đến đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA, dây dẫn, thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ. Việc xác định không chính xác công xuất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phí trong đầu tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện không đảm bảo làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nỗ và quá tải khi phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tái thực tế.

Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như: - - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. - _ Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình. - _ Theo công suất trung bình và hệ số hình đáng. - - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại - Theo luong tiéu thy điện năng trên một đơn vị sản phẩm.

- Theo luong dién nang trên một đơn vị diện tích. Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữ liệu cho trước. Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp đựa trên dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ. Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện - Tong công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tong công suất định mức của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau.

SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 4 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh - - Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải. - _ Việc lựa chọn sơ đỗ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiên hành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật đề lựa chọn ra phương án tôi ưu. - _ Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thời tiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tốn vận hành hàng năm, tốn thất điện năng Ld. - Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biêu kiến S(kKVA).

công suất tác dụng P(KW), công suất phản kháng Q(kVar), và dòng điện I (A). - Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho người vận hành, sửa chữa. Các bước chính trong thiết kế hệ thông cung cấp điện công nghiệp: a. Xac định phụ tải tính toán của từng phân xưởng._ Xác định phương án về nguồn điện c.

Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện. Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn. Thiết kế hệ thống chống sét.

Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công 2. DAC DIEM PHẦN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ THONG SO PHU TAI 2. Dic diém phân xưởng Là phân xưởng cơ khí với dạng hình chữ nhật, có các kích thước như sau: - Chiều dài: 54m - Chiều rộng: 18m - Chiều cao: 7m - Diện tích toàn phân xưởng 972m” - Phân xưởng dạng hai mái tôn kẽm, nên xi măng, toàn bộ phân xưởng có năm cửa ra vào hai cánh: một cửa đi chính, bôn cửa phụ SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 5 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh - Trong phân xưởng có 29 máy, một phòng kho và một phòng kiểm tra sản phâm KCS. - Phân xưởng được cấp điện bởi trạm biến áp khu vực với cấp dién ap la 22 kV.

Sơ đồ mặt bằng: SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 6 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh 18000 al | L=] [+] II i [s] L»>_] = O = g - xS © ZS < ©\ 3 § = Le w a ca z= 0 œ =| — lế = El] <.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 7 ĐAMH: CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh 2.2 Thông số phụ tải: STT Kýhiệu | Số lượng | Pa(KW) | Coso Kea Ghi chú 1 1 5 12.8 3 pha ll ll 1 18.8 3 pha TONG 29 162 SVTH: Tran Kim Huy MSSV 21142110 Trang 8 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh Bảng 1.1: Thông số phụ tai 3. PHAN NHOM PHU TAI CHO PHAN XUONG Cac tiêu chỉ được ap dung: - Cac thiét bi trong nhom nén co cung chế độ làm việc. - _ Các thiết bị trong nhóm nên ở gần nhau về vị trí. - _ Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng nên chênh lệch ít.

Từ những nguyên tắc phân nhóm trên ta phân phụ tải trong xưởng sửa chữa cơ khí ra làm 3 nhóm như trong sơ đồ phân nhóm dưới đây.1 Sơ đồ phân nhóm: SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 9 A“ DAMH: CUNG CAP DIEN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh 18000 WOHN NVHd DNV LVN OO0T/T AT IL Hình 1.2: Sơ đồ phân nhóm cho phân xưởng SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 10 ĐAMH: CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh 3.2 Số liệu từng nhém: Tông công Ky hiệu may Công suât từng Nhóm Sé lượng suât trén máy máy (Cái) (KW) mat bang (kW) 12 & NN] l6 GB! 126 II `© —¬ BD] II ke Bl 18 2| NM) Ml 16 NM) 9 sy CO; 120 ll 5 Sl NM) Mm) 16 Re! me! 18 — 12 —Ị| t2 >|= 18 II oO; GŒœ| | 127 14 [| t2|k2 14 Oo — 12 18 Bảng 1.2 Số liệu từng nhóm 4. XAC DINH PHU TAI TINH TOAN CHO PHAN XUONG Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, nhưng theo đữ liệu hiện có, ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. n — Ka » Kai *P ami tt ¡=1 SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 11 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh Hệ số sử dụng trung bình : Hệ số công suất trung bình : Cos ø Công suất biều kiến tính toán: Py Sx f0%Ủa - (#14) Dòng điện phân xưởng: _ Ste 0.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1: Thông số nhóm l: , Công suất Pani Tên máy | Sô lượng Cosg; kai (kW) 1 3 12 0.7 Hệ sô sử dụng và hệ sô công suât của thiết bị nhóm 1: SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 12 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh h » kai P am i=1 _ _ 12x*3+0.754 ka = i Đà, 126 ft 3, cos9;% Pam, i _12*3*0.819 a 126 DP ani Cos On = i Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị 1: K K. Pa adi sa" ai 0).2 Xác định phụ tai cho nhom 2 Thông số nhóm 2: , Công suất Pani Tên máy | Sô lượng Cosgi ksai (kW) 2 2 16 0.8 Hệ sô sử dụng và hệ sô công suât của thiết bị nhóm 2: SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 13 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh 1 Dy kai P ani i=l — 16*2*0.8 ~0 758 kia = Ps am 120 , > cosd,XP am i _16*2*0.

DP ani Cos On = i Phu tai tính toán của nhóm thiết bị 2: K K_+P,. Pox ads sai ami 0.3 Xác định phụ tai cho nhóm 3 Thông số nhóm 3: , Công suất Pani Tên máy | Sô lượng Cosqi sai (kW) 1 2 12 0.8 Hệ sô sử dụng và hệ sô công suât của thiết bị nhóm 3: SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 14 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh fat SY 3„k„xP imi _ 124240.8 _ 9 a¢¢ ka= Psm 127 dc08;XP ami i _16*2%*0.851 a 127 DP ani Cos0a= i Phu tai tính toán của nhóm thiết bị 3: n K K_. t3— ads sa ai 0) 980.55(KW| Qu¿= P„tgọ= 87.4 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng: Có nhiều phương pháp đề xác định phụ tải chiếu sáng trong công nghiệp, do đặc điểm của phân xưởng nên ta chọn phương pháp tính gần đúng. Phương pháp này đơn giản, được ứng dụng nhiều trong thực tế.

Phương pháp này được tính toán theo biểu thức: Prtes = Po* Fx Trong do: Py la cng suat chiéu sáng của phân xưởng, W/m? Fx 1a diện tích toàn phân xudéng, m? ¢ Chiéu sang nha kho: chiéu sang nha kho ta co thé chon Po = 10 (W) / m? (tra bang phu luc 1.2 trang 253 sách Thiét Ké Cung Cap Điện của tác giả: Ngô Hồng Quang, Vũ Vân Tâm) Ta có diện tích nhà kho: Fuu¿= 6*6 =36 m7 Ta C0: Presino = 10*36 = 360 (W) SVTH: Trần Kim Huy MSSV 21142110 Trang 15 ĐAMH: CUNG CẬP ĐIỆN GVHD: PGS.Quyền Huy Ánh ®- Chiếu sáng phòng KCS: Ta chọn chiếu sáng cho phòng KCS với Po=20 (W} (ra bảng phụ lục L2 trang 253 sách Thiết Kế Cung Cấp Điện của tác giả: Ngô Hồng Quang, Vi Vin Tam) Ta co dién tich phong KCS : F,.= 8*6 =48 m? Ta C0: Presksc = 20*48 = 960 (W) © Chiéu sang xuéng lam viéc: ta chon chiéu sang cho xudng san xuat voi Po=15(W)/m? (tra bang phụ lục I.2 trang 253 sách Thiết Kế Cung Cấp Điện của tac gid: Ngo Hong Quang, Vũ Vân Tâm) Ta có diện tích xưởng sản xuất: F„= 54*1§ - (Fu,+ Fx¿„.) = 888 m? Ta có: Pusx = 15 * 888 =13320 (W) © Công suất chiếu sáng của toàn xưởng: Prtes= Prteskto + Prtestos +Prtessx= 360+960+13320 = 14640 (W) 9 Ta chon Cos cs =1 Ta CO: Sttes= Prices = 14.