Đồ Án Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Xí Nghiệp Công Nghiệp Tại HCMUTE

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu hcmute thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Nguyễn Văn Khôi
• Người hướng dẫn: GVHD: Nguyễn Xuân Phú
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Xí Nghiệp Công Nghiệp
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA XÍ NGHIỆP
• 3. CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN TRẠM BIẾN ÁP
• 4. CHƯƠNG IV: CHỌN DÂY DẪN VÀ SƠ ĐỒ ĐI DÂY

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống cấp điện công nghiệp tại HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế hệ thống cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm 13 phân xưởng. Thiết kế hệ thống cấp điện công nghiệp này bao gồm việc xác định phụ tải, lựa chọn sơ đồ đấu nối, tính toán điện năng, tính toán ngắn mạch, chọn và kiểm tra thiết bị điện, tính toán bù công suất và cuối cùng là bảo vệ hệ thống. Hệ thống cấp điện xí nghiệp được thiết kế nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động sản xuất. Điểm đặc biệt là đồ án sử dụng mô hình xí nghiệp lấy từ dữ liệu thực tế của ngành điện công nghiệp HCMUTE, làm cho kết quả nghiên cứu có tính ứng dụng cao. Thiết kế điện công nghiệp tại HCMUTE này cũng chú trọng đến các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn lao động.

1.1 Xác định phụ tải và tính toán

Phần này tập trung vào việc xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ xí nghiệp. Giải pháp cấp điện công nghiệp bắt đầu từ việc phân loại phụ tải thành 3 loại dựa trên yêu cầu liên tục cung cấp điện: loại 1 (không thể mất điện), loại 2 (cho phép mất điện ngắn), và loại 3 (cho phép mất điện dài). Đồ án sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính toán phụ tải cho từng phân xưởng và toàn xí nghiệp. Công thức tính toán được trình bày chi tiết, bao gồm: Ptt = ∑ knci.Pđmi (kW); Qtt = (kVAr); Stt = (kVA). Phân tích hệ thống điện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác định chính xác phụ tải để chọn thiết bị phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Kết quả cho thấy phân phối điện công nghiệp cần phải đáp ứng nhu cầu tải cực đại, và việc tính toán chính xác phụ tải là then chốt cho thiết kế điện công nghiệp. Việc sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu tuy đơn giản nhưng cần lưu ý đến độ chính xác của kết quả. Quản lý hệ thống điện xí nghiệp hiệu quả đòi hỏi hiểu rõ về phụ tải.

1.2 Chọn trạm biến áp

Chọn trạm biến áp là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. Vị trí đặt trạm được xác định dựa trên tọa độ tâm phụ tải, cân nhắc các yếu tố an toàn, vận hành và mở rộng trong tương lai. Đồ án đề xuất ba phương án lựa chọn máy biến áp, đánh giá dựa trên chi phí, tổn thất và độ tin cậy. Phương án tối ưu được lựa chọn dựa trên tiêu chí chi phí quy đổi (Z = pV + C + Yth), trong đó tính toán cả tổn thất và thiệt hại do mất điện. Cung cấp điện cho nhà máy đòi hỏi sự lựa chọn cẩn thận để đảm bảo cả hiệu quả kinh tế và độ tin cậy cao. Hệ thống điện năng lượng tái tạo không được đề cập đến trong phần này, nhưng có thể là hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai. An toàn điện công nghiệp được đảm bảo bằng việc lựa chọn trạm biến áp phù hợp và dự phòng. Mở rộng hệ thống điện trong tương lai cần được xem xét khi chọn trạm biến áp.

1.3 Chọn dây dẫn và sơ đồ đi dây

Phần này tập trung vào việc chọn dây dẫn và sơ đồ đi dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng. Đồ án đề xuất ba phương án đi dây, đánh giá ưu, nhược điểm của từng phương án về chiều dài dây, chi phí thi công và vận hành. Việc chọn cáp được thực hiện dựa trên điều kiện mật độ dòng điện kinh tế và điều kiện phát nóng, đảm bảo an toàn cho hệ thống. An toàn lao động điện công nghiệp được đảm bảo bằng việc tuân thủ các tiêu chuẩn về chọn dây và lắp đặt. Thiết bị điện công nghiệp được sử dụng phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật. Tự động hóa hệ thống điện có thể là hướng phát triển để tối ưu hoá hiệu quả vận hành. Giám sát hệ thống điện được thực hiện thông qua các thiết bị đo đạc và điều khiển. Phân tích hệ thống điện cho thấy việc chọn phương án đi dây hợp lý ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế và độ tin cậy của hệ thống. Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống điện được tuân thủ nghiêm ngặt.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI I.Đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm 13 phân xưởng được lấy theo tên alphabe của người thiết kế. Nguồn điện được lấy từ điểm đấu điện công suất cực đại là TM = 5100h. Phụ tải loại 1 và 2 chiếm 75%. Trong phạm vi đồ án này của lưới 22kV có tọa độ (457,57) công suất ngắn mạch là 180 MVA.

Thời gian sử dụng, ta giả sử rằng phụ tải loại 1 chiếm 50%, phụ tải loại 2 và loại 3 mỗi loại chiếm 25%. Giá thành tổn thất điện năng c =1000đ/kWh, suất thiệt hại do mất điện gth = 4500đ/kWh, tổn hao điện áp cho phép trong mạng hạ áp U cp =5%Udm. Nhiệm vụ thiết kế: -Xác định phụ tải cho xí nghiệp -Xác định sơ đồ nối cho mạng điện -Tính toán điện -Tính toán ngắn mạch -Chọn và kiểm tra thiết bị điện -Tính toán bù công suất -Tính toán chiếu sáng, bảo vệ nối đất, chống sét (cho 1 phân xưởng đại diện) SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -4- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ II. Bảng thống kê thiết bị của xí nghiệp: Bảng 1.1: Bảng thống kê thiết bị của xí nghiệp STT PX Tọa độ T.76 22 SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -5- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Ă P.68 SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -6- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA XÍ NGHIỆP Khi thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp thì một trong những công việc rất quan trọng mà ta phải làm đó là tiến hành xác định phụ tải tính toán cho nhà máy, xí nghiệp đó.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế luôn biến đổi, gây ra cùng một hiệu ứng nhiệt lớn nhất trên dây dẫn và thiết bị điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Do vậy, về phương diện phát nóng, nếu chọn thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn.Phân loại phụ tải: Việc phân loại phụ tải có nhiều cách khác nhau nhưng xét trên phương diện yêu cầu liên tục cung cấp điện thì có thể chia làm 3 loại phụ tải sau: -Phụ tải loại 1: là phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm tính mạng con người, gây thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân, gây ảnh hưởng không tốt đến chính trị ngoại giao. Đây là loại phụ tải không thể mất điện.

Vì vậy với phụ tải loại này phải được cấp điện từ 2 lộ dây. -Phụ tải loại 2: là phụ tải mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do đình trệ sản xuất, gây hư hỏng sản phẩm. với phụ tải loại này thời gian mất điện cho phép là khoàng 5-10 phút. -Phụ tải loại 3: gồm tất cả các phụ tải còn lại, phụ tải được thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện không cao lắm.

Phụ tải này có thể mất điện trong thời gian tương đối dài.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: Hiện nay có rất nhiều phương pháp để tính toán phụ tải tính toán.Thông thường những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức tạp. Do vậy tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp. SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -7- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Nguyên tắc chung để xác định phụ tải tính toán của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ thống điện. Việc xác định phụ tải tính toán nhằm mục đích: -Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên.

-Chọn số lượng và công suất máy biến áp. -Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối. -Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ. Sau đây là một vài phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng: 1.Phương pháp công suất tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Theo phương pháp này, công suất tính toán được xác định theo các biểu thức sau: Ptt = ∑ knci.Pđmi (kW) Qtt = (kVAr) Stt = (kVA) Ở đây: knci là hệ số nhu cầu thiết bị thứ i; Pđm là công suất định mức của thiêt bị thứ i.

Hệ số nhu cầu của các thiết bị khác nhau có thể tra ở sổ tay thiết kế. Phương pháp này tính toán đơn giản, thuận tiện nhưng cho kết quả kém chính xác do hệ số nhu cầu là số liệu cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. Phương pháp công suất tính toán trên một đơn vị diện tích sản suất: Với các phân xưởng sản xuất có thiết bị phân bố đều trên diện tích sản suất như phân xưởng may, phân xưởng dệt,…thì công suất tính toán có thể xác định theo biểu thức sau: Ptt = p0.S (kW) SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -8- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Ở đây: p0 là suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất (kW/m2); S là diện tích sản xuất. Giá trị p0 được đưa ra theo kinh nghiệp vận hành và thống kê.

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng và thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Đối với các thiết bị tiêu thụ điện năng có đồ thị phụ tải phản kháng không thay đổi hoặc ít thay đổi, phụ tải tính toán được lấy bằng phụ tải trung bình trong ca mang tải cực đại. Các thiết bị thuộc nhóm phụ tải bao gồm các loịa quạt,quạt gió,máy bơm,các lò điện trở, công nghiệp hóa chất….Hệ số đóng của các thiết bị này bằng 1, hệ số mang tải thay đổi ít.

Phụ tải của nhóm thiết bị này được xác định theo : Ptt =Ptb = Trong đó :a0 - suất chi phí điện năng trên một đơn vị sản phẩm, kWh/đvsp M- số sản phẩm sản suất ra trong 1 ca hoặc trong 1 năm, đvsp ; t- thời gian làm việc trong 1 ca hoặc 1 năm để làm ra số sản phẩm M Suất chi phí điện năng theo các loại hình sản phẩm được cho trong các sổ tay kỹ thuật. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương pháp hệ số nhu cầu) Khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán hoặc khi không có số liệu cần thiết áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên thì ta dùng phương pháp này : Công thức tính như sau : Ptt = Kmax.Pđm Hay Ptt = knc.Pđm SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI -9- MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Phương pháp này cho một kết quả tương đối chính xác vì đã xét đến yếu tố quan trọng như số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất và chế độ làm III.Phụ tải các phân xưởng: Để xác định phụ tải tính toán cho từng xí nghiệp trong phân xưởng ta áp dụng phương pháp hệ số nhu cầu knc. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng N: 1.Phụ tải động lực: Tổng công suất của phân xưởng:  Pi = 52.9 (KW) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng xác định theo biểu thức: Ksd =  i P .6 Do số lượng thiết bị n = 8 > 4 nên ta xác định số lượng hiệu dụng như sau: Ptt Knc = kmax.ksd , với kmax = = f(ksd.nhq) Ptb nhq = nhq*.n Pmax = 10kW => Pmax/2 = 5kW Số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng Pmax/2 là n1 = 6.1 trang 36/CCĐ Nguyễn Xuân Phú ta được: * nhq  0.2 kmax  f (ksd , nhq ) SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI - 10 - MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Với k sd  0.5/trang 32 ta được kmax  1.32 knc  kmax  ksd  1.792 Công suất tính toán của phân xưởng N: PN  knc  Pi  0.897(kW ) Xác định hệ số công suất trung bình của phân xưởng; cos     P cos i i P i 5.Phụ tải chiếu sáng: Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo suất tiêu thụ P0 .Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng N: Tổng công suất tác dụng của phân xưởng: P N  PN  ki .Pcs P Hệ số ki được tính theo công thức: ki  ( i )0.03( kW)  5   PN  cos   Pcs  cos cs Hệ số công suất tổng của toàn phân xưởng: cos  N  PN  Pcs 41.03 Công suất biểu kiến: S    58.757 Công suất phản kháng: QN  P N .86 (KVA) SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI - 11 - MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ S Bán kính tỷ lệ của đồ thị phụ tải: r   .m Chọn m = 5KVA/mm2: tỉ lệ xích 58.92 mm 5 Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta được kết quả trong bảng: Bảng 2.1: Phụ tải tính toán của các phân xưởng n M k sd  k nc cos   Pi , Pdl, Pcs, P , Q, S, r kW kW kW kW kVar KVA N 8 0.72 SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI - 12 - MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ Ta được đồ thị phân bố phụ tải cho xí nghiệp như sau: Chú thích: Hình 2.1: Đồ thị phân bố phụ tải IV.Xác định phụ tải tính toán cho toàn xí nghiệp Hệ số sử dụng tổng hợp của xí nghiệp được xác định tương tự như cho phân xưởng, theo biểu thức  Si ksd i ksd  XN  Si 58.57 1  ksd  XN Hệ số nhu cầu của xí nghiệp: knc  ksd  XN  , m là số phân xưởng của xí nghiệp. m SVTH: NGUYỄN VĂN KHÔI - 13 - MSSV: 09302018 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.NGUYỄN XUÂN PHÚ 1  ksd  XN 1  0.71 => kncXN  ksd  XN  = 0.79 13 13 Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp:  Si cos  cos  XN   Si 58.7 Công suất tính toán của toàn xí nghiệp: -Công suất biểu kiến: S XN  kncXN .