MỞ ĐẦU VÀ THU THẬP SỐ LIỆU 1. Hiện nay trong quá trình đổi mới công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, yêu cầu được đặt ra cho các cơ sở, công trình sản xuất là phải trang bị một hệ thống cơ cấu trang thiết bị hiện đại. Bên cạnh việc trang bị hệ thống máy móc và công cụ thì việc thiết kế cung cấp điện luôn giữ vai trò rất quan trọng. Do đó, thiết kế cung cấp điện cho công trình cơ khí cũng không ngoại lệ, các giải pháp cung cấp điện tốt sẽ giúp cho tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ và đảm bảo an toàn cho công trình.
Thiết kế điện cho công trình bao gồm: thiết kế hệ thống mạng điện động lực, thiết kế hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nối đất an toàn cho công trình. Việc thiết kế đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và cả kinh tế, tức là đáp ứng tố việc tiết kiệm chi phí về mặt kinh tế nhưng vẫn đảm bảo hội tụ đầy đủ về mặt kỹ thuật. Trên tinh thần đó sinh viên đã thực hiện đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho công trình” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu. Đề xuất phương án cung cấp điện hợp lí cho công trình đạt các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.
Củng cố lại những lý thuyết đã được học, áp dụng được những điều đã được học vào thực tế, làm quen với công việc thiết kế sau này. Lĩnh hội được kinh nghiệm và những kiến thức quý báu từ giáo viên hướng dẫn trong quá trình làm đồ án.3 Nội dung nghiên cứu. - Xác định phụ tải tính toán của công trình. - Chọn sơ đồ cung cấp điện cho công trình. - Tính chọn trạm biến áp cho công trình (15-22kV/0,4kV). - Chọn cáp, dây dẫn cho công trình. - Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ cho mạng điện. - Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho công trình. 1 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU - Thiết kế hệ thống nối đất, chống sét cho công trình. - Tính toán và lựa chọn tụ bù, bộ điều khiển tụ bù để nâng cao hệ số công suất cho công trình. - Lập dựu trù vật tư điện.4 Mô tả công trình.
Công trình là tầng 1 tòa nhà khu C của trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh. Diện tích khoảng 545 (m2), với: - Chiều dài: 59 (m) - Chiều rộng: 9.5 (m) Bao gồm: 1 phòng GE, 1 phòng làm việc riêng của giảng viên, phòng học C102 và C103.5 Yêu cầu kỹ thuật. Hệ thống điện cho công trình chủ yếu phục vụ cho nhu cầu chiếu sáng, cung cấp nguồn cho các thiết bị điện.
Hệ thống này cần phải đảm bảo các yêu cầu như sau: - Đảm bảo an toàn, đúng tiêu chuẩn, đúng kỹ thuật. - Đảm bảo tính cung cấp nguồn liên tục và ổn định. - Tiết kiệm nguồn năng lượng điện tiêu thụ. - Dễ dàng kiểm soát, bảo trì hệ thống khi hoạt động. - Giảm chi phí cho việc vận hành và bảo trì hệ thống. 2 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU 1.6 Thu thập số liệu ban đầu.1 Phòng GE. Tên thiết bị P (kW) U (kV) Số lượng cos Máy lạnh 1.8 Máy thực tập điện 7 0.2 Phòng làm việc riêng của giảng viên. Tên thiết bị P (kW) U (kV) Số lượng cos Máy lạnh 1.
Tên thiết bị P (kW) U (kV) Số lượng cos Máy lạnh 1.9 Máy thực tập điện 3 0.9 3 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU 1. Tên thiết bị P (kW) U (kV) Số lượng cos Máy lạnh 1.9 Máy thực tập điện 3 0.9 4 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 2.1 Nhóm phụ tải Căn cứ vào việc bố trí của công trình và yêu cầu làm việc thuận tiện nhất, để làm việc có hiệu quả nhất thông qua các chức năng hoạt động của các máy móc thiết bị.
Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật thì ta phải đạt yêu cầu về kinh tế, không nên đặt quá nhiều các nhóm làm việc đồng thời, quá nhiều các tủ động lực như thế sẽ không lợi về kinh tế. Tuy nhiên một yếu tố quan trọng cần phải quan tâm là việc phân nhóm phụ tải. Vì phân nhóm phụ tải sẽ quyết định tủ phân phối trong công trình, số tuyến dây đi ra của tủ phân phối. Phân nhóm phụ cho công trình dựa vào các yếu tố sau: - Vị trí gần nhau trên mặt bằng (thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất.
- Cùng chế độ làm việc (thuận tiện vận hành và tinh toán): Đồ thị phụ tải (ksd, cosf), công suất, chức năng làm việc. - Tổng công suất các nhóm ít chênh lệch nhất - tạo ra tính lấp lẫn các trang thiết bị cung cấp điện (cùng cỡ CB, cáp, đầu cosses…) lắp đặt nhanh, quản lý, thay thế, dự trữ thuận lợi… - Số thiết bị trong nhóm và số nhóm không nên quá nhiều (≤ 8 thiết bị chính) để đảm bảo độ tin cậy CCĐ. - Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải của CB chuẩn. - Số nhóm không nên quá nhiều: 2, 3 hoặc 4 nhóm.
- Trong cùng một tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối thì không nên bố trí thiết bị có công suất lớn ở cuối tuyến. Vì thế, với những máy móc trên sơ đồ mặt bằng, ta quyết định chia phụ tải thành bốn nhóm, đi cùng sáu nhóm là bốn tủ động lực và có một tủ phân phối chính cấp điện cho bốn tủ động lực. Ngoài việc cấp điện cho bốn nhóm thiết bị, ta còn phải cung cấp cho hệ thống chiếu sáng. 5 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS.
NGUYỄN NGỌC ÂU Chia các nhóm phụ tải như sau: - Nhóm 1: Phòng GE. - Nhóm 2: Phòng làm việc giảng viên. - Nhóm 3: Phòng C102. - Nhóm 4: Phòng C103.2 Xác định phụ tải tính toán.1 Phương pháp xác phụ tải tính toán cho từng nhóm.
Công suất tác dụng tính toán của phụ tải: n Ptải (tt) = ∑ K ui × Pđmi (2.1) i=1 Trong đó: - 𝐾𝑢𝑖 : Hệ số công suất của thiết bị thứ i. - 𝑃đ𝑚𝑖 : Công suất định mức của thiết bị thứ i. - 𝑛: Số lượng thiết bị. Công suất biểu kiến tính toán của phụ tải: Ptải (tt) Stải (tt) = (2.2) cos Dòng điện tính toán cho từng thiết bị: - Với máy thực tập điện (động cơ điện 3 pha): Stải(tt) Itt (từng tải) = (2.38 - Với các thiết bị còn lại: Stải(tt) Itt (từng tải) = (2.22 6 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS.
NGUYỄN NGỌC ÂU Công suất biểu kiến của 1 nhóm (DB): n DB Stt = Ks × ∑ Stải (tt) (2.5) 1 Trong đó: - 𝐾𝑠 : Hệ số đồng thời. - 𝑛: Tổng các phụ tải có trong nhóm.2 Tính toán phụ tải cho từng nhóm. Công suất tác dụng tính toán của máy tính: n 24 Pmáy tính (tt) = ∑ K ui × Pđmi = ∑ 0.8 Dòng điện tính toán cho từng thiết bị: Stải (tt) 9.6 Imáy tính tt (từng tải) = = = 43.22 7 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU Tương tư trên, áp dụng các công thức (2.4); kết quả tính toán phụ tải của mỗi nhóm được thể hiện ở các bảng sau: Bảng 2.1 Tính toán phụ tải nhóm 1 𝐏đ𝐦 𝐏𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐒𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐈𝐭𝐭 Tên thiết bị cos Số lượng 𝐊𝐮 (kW) (kW) (kVA) (A) Máy tính 0.72 Máy thực tập điện 7 0.27 Vì trong nhóm 1 (DB1) có tổ ng là 62 thiế t bi ̣tra bảng IEC cho ̣n Ks = 0.6, áp dụng công thức (2.5): DB1 Stt = Ks × ∑62 1 Stải(tt) = 0.66 (kVA) 8 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS.
NGUYỄN NGỌC ÂU Bảng 2.2 Tính toán phụ tải nhóm 2 𝐏đ𝐦 𝐏𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐒𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐈𝐭𝐭 Tên thiết bị cos Số lượng 𝐊𝐮 (KW) (KW) (KVA) (A) Máy lạnh 1.6 Vì trong nhóm 2 (DB2) có tổ ng là 37 thiế t bi ̣tra bảng IEC cho ̣n Ks = 0.6, áp dụng công thức (2.5): DB2 Stt = Ks × ∑37 1 Stải(tt) = 0.3 Tính toán phụ tải nhóm 3 𝐏đ𝐦 𝐏𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐒𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐈𝐭𝐭 Tên thiết bị cos Số lượng 𝐊𝐮 (KW) (KW) (KVA) (A) Máy lạnh 1.57 Máy thực tập điện 3 0.09 Vì trong nhóm 3 (DB3) có tổ ng là 14 thiế t bi ̣tra bảng IEC cho ̣n Ks = 0.6, áp dụng công thức (2.5): DB3 Stt = Ks × ∑14 1 Stải(tt) = 0.55 (kVA) 9 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU Bảng 2.4 Tính toán phụ tải nhóm 4 𝐏đ𝐦 𝐏𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐒𝐭ả𝐢(𝐭𝐭) 𝐈𝐭𝐭 Tên thiết bị cos Số lượng 𝐊𝐮 (KW) (KW) (KVA) (A) Máy lạnh 1.6 Máy thực tập điện 3 0.5 Vì trong nhóm 4 (DB4) có tổ ng là 22 thiế t bi ̣tra bảng IEC cho ̣n Ks = 0.6, áp dụng công thức (2.5): DB4 Stt = Ks × ∑22 1 Stải(tt) = 0.5 Tính toán phụ tải cho tất cả các nhóm Tên thiết bị 𝐏𝐭ả𝐢 (𝐭𝐭) (KW) 𝐒𝐭ả𝐢 (𝐭𝐭) (KVA) 𝐈𝐭𝐭 (A) DB1 18.59 512 Ta có 4 DB tra bảng IEC cho ̣n Ks = 0.8, áp dụng công thức (2.5): DB nhóm Stt = K s × ∑41 Stải (tt) = 0.3 10 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS. NGUYỄN NGỌC ÂU 2.3 Xác định phụ tải chiếu sáng. Công suất chiếu sáng tính toán của công trình: 𝑃𝑡𝑡𝑐𝑠 = 𝑃0 × 𝐹 𝑐𝑠 𝑃𝑡𝑡𝑐𝑠 𝑆𝑡𝑡 = 𝑐𝑜𝑠 Trong đó - 𝑃0 : là công suất chiếu sáng.
- F: là diện tích phòng cần chiếu sáng. - 𝑐𝑜𝑠: là hệ số công suất chiếu sáng. Chiếu sáng cho các phòng học: Chiếu sáng cho các phòng học ta có thể chọn 𝑃0 = 𝑊 10 ( 2) (tra bảng phụ lục I.2, Sách Thiết Kế Cung Cấp Điện của tác giả: Ngô Hồng 𝑚 Quang, Vũ Vân Tẩm). Diện tích chiếu sáng là: F = 486.75 (𝑚2 ) Công suất chiếu sáng: 𝑃𝑡𝑡𝑐𝑠 = 𝑃0 × 𝐹 = 10 × 486.9, công suất biết kiến chiếu sáng: 𝑐𝑠 𝑃𝑡𝑡𝑐𝑠 4867.9 11 ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG TRÌNH TS.
NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 3 CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CÔNG TRÌNH 3.1 Thiết kế chọn phương án đi dây cho công trình. Bất kỳ công trình nào ngoài việc tính toán phụ tải tiêu thụ để cung cấp điện, thì mạng đi dây trongcông trình cũng rất quan trọng. Vì vậy ta cần đưa ra phương án đi dây cho hợp lý, vừa đảm bảo chất lượng điện năng, vùa có tính an toàn và thẩm mỹ. Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoả mãn những yêu cầu sau: - Đảm bảo chất lượng điện năng.
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - An toàn trong vận hành. - Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa.