LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là dạng năng lƣợng có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ dàng chuyển thành các dạng năng lƣợng khác nhƣ nhiệt năng, cơ năng, hoá năng. , dễ truyềntải và phân phối. Chính vì vậy điện năng đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con ngƣời. Điện năng là năng lƣợng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị và khu dân cƣ.
Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trƣớc một bƣớc nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng trƣớc mắt và trong tƣơng lai. Đặc biệt trong ngành kinh tế nƣớc ta hiện nay đang chuyển dần từ một nƣớc nông nghiệp sang công nghiệp, máy móc dần thay thế cho sức lao động củacon ngƣời. Để thực hiện đƣợc chính sách công nghiệp hoá, hiện đại hoá các ngành nghề thì không thể tách rời đƣợc việc nâng cấp và cải tiến hệ thống cung cấp điện để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu tăng trƣởng không ngừng về điện. Là một sinh viên ngành điện, cùng với kiến thức đã học tại bộ môn Điện công nghiệp - Trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng em đã đƣợc nhận đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế cung cấp điện cho nhà thi đấu thể thao quận Kiến An”.
Đồ án này đã giúp em bƣớc đầu có kinh nghiệm về thiết kế cung cấp điện, điều này không thể thiếu đƣợc sự giúp đỡ của các thầy, cô - những ngƣời đi trƣớc giàu kinh nghiệm. Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn Nguyễn Đoàn Phong đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Cung cấp điện là một công trình điện tuy nhỏ nhƣng cũng cần có kiến thức tổng hợp từ các ngành khác nhau, phải có sự hiểu biết về xã hội, môi trƣờng và đối tƣợng cấp điện. Để từ đó tính toán lựa chọn đƣa ra phƣơng án tối ƣu nhất.
Thiết kế hệ thống cung cấp điện nhƣ một tổng thể và lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng đƣợc các yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn và kinh tế. Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lƣợng nằm trong phạm vi cho phép. Một phƣơng án cung cấp điện đƣợc xem là hợp lý khi thỏa mãn đựơc các yêu cầu sau: - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục tùy theo tính chất hộ tiêu thụ. Mức độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào yêu cầu của phụ tải.
Với những công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao nhất nghĩa là không mất điện trong mọi tình huống. Những đối tƣợng nhƣ nhà máy, xí nghiệp, tổ sx … tốt nhất là dùng máy điện dự phòng, khi mất điện sẽ dùng điện máy phát cấp cho những phụ tải quan trọng mỗi khi gặp sự cố. - Đảm bảo an toàncao cho ngƣời, công nhân vận hành và thiết bị cho toàn bộ công trình. Tóm lại ngƣời thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn lựa đúng thiết bị và khí cụ còn phải nắm vững quy định về an toàn, những qui phạm cần thiết khi thực hiện công trình.
Hiểu rõ môi trƣờng hệ thống cấp điện và đối tƣợng cấp điện. - Đảm bảo chất lƣợng điện năngmà chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện trong phạm vi cho phép. Chất lƣợng điện đƣợc đánh giá qua 2 chỉ tiêu tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điện hệ thống quốc gia điều chỉnh.
2 Nhƣ vậy ngƣời thiết kế phải đảm bảo vấn đề điện áp. Điện áp lƣới trung và hạ chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 5%. Các xí nghiệp nhà máy yêu cầu chất lƣợng điện áp cao thì phải là ± 2. - Vốn đầu tƣ nhỏ, chi phí vận hành hàng năm thấp.
Trong quá trình thiết kế thƣờng xuất hiện nhiều phƣơng án, các phƣơng án thƣờng có những ƣu và khuyết điểm riêng, có thể lợi về kinh tế nhƣng xét về kỹ thuật thì không đƣợc tốt. Một phƣơng án đắt tiền thƣờng có đặc điểm là độ tin cậy và an toàn cao hơn, để đảm bảo hài hoà giữa 2 vấn đề kinh tế - kĩ thuật cần phải nghiên cứu kĩ lƣỡng mới đạt đƣợc tối ƣu. - Thuận tiện cho công tác vận hành và sửa chữa…v.v… Những yêu cầu trên thƣờng mâu thuẫn nhau, nên ngƣời thiết kế cần phải cân nhắc, kết hợp hài hoà tùy vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến các yêu cầu khác nhƣ: Có điều kiện thuận lợi nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian lắp đặt và tính mỹ quan công trình…v.v… Bên cạnh đó ở vị trí là ngƣời tiêu thụ điện, vấn đề đặt ra là phải sử dụng điện sao cho hiệu quả, chi phí điện thấp mà vẫn đảm bảo chất lƣợng sản phẩm.
Vì tính chất quan trọng và thiết thực nên nhóm 2 đƣợc giao đề tài với nội dung là: Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí 1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là tính toán và đƣa ra bảng thiết kế cụ thể cho việc xây dựng mạng điện và lắp ráp các thiết bị điện. Cung cấp điện là trình bày những bƣớc cần thiết các tính toán, để lựa chọn các phần tử hệ thống điện thích hợp với từng đối tƣợng. Thiết kế chiếu sáng cho phân xƣởng, công cộng.
Tính toán chọn lựa dây dẫn phù hợp với bản thiết kế cung cấp điện, đảm bảo sụt áp chấp nhận đƣợc, có khả năng chịu dòng ngắn mạch với thời gian nhất định. Tính toán dung lƣợng bù cần thiết để giảm điện 3 áp, điện năng trên lƣới trung, hạ áp… Bên cạnh đó, còn phải thiết kế lựa chọn nguồn dự phòng cho nhà máy để lƣới điện làm việc ổn định, đồng thời tính đến về phƣơng diện kinh tế và đảm bảo tính an toàn cao. Trong tình hình kinh tế thị trƣờng hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ các tổ hợp sản xuất đều phải tự hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lƣợng và giá cả sản phẩm. Công nghiệp thƣơng mại và dịch vụ chiếm một tỉ trọng ngày càng tăng trong nền kinh tế quốc doanh và đã thực sự là khách hàng quan trọng của ngành điện lực.
Sự mất điện, chất lƣợng điện xấu hay do sự cố… đều ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm, gây phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Đặc biệt ảnh hƣởng rất lớn đến các xí nghiệp may, hóa chất điện tử đòi hỏi sự chính xác và liên tục cao. Do đó đảm bảo độ tin cậy cấp điện, nâng cao chất lƣợng điện năng là mối quan tâm hàng đầu. Một xã hội có điện sẽ làm cho mức sống tăng nhanh với các trang thiết bị nội thất sang trọng nhƣng nếu chúng ta lắp đặt một cách cẩu thả, thiếu tuân thủ các quy tắc an toàn sẽ rất nguy hiểm.
CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1. Khái niệm về phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế tính toán cung cấp điện, việc xác định phụ tải tính toán không chính xác dẫn đến khá nhiều vấn đề : - Nếu quá lớn dẫn đến vốn đầu tƣ nhiều, chi phí lớn nên không tối ƣu. - Nếu quá nhỏ thiết bị trong hệ thống sẽ bị cháy, hỏng làm phá hỏng toàn mạng đã đƣợc thiết kế Xác định chính xác phụ tải điện là một việc làm rất khó, các công trình điện nói chung thƣờng phải thiết kế lắp đặt trƣớc khi có đối tƣợng sử dụng điện và đƣợc làm ngay từ giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng. Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu - Xác định phụ tải tính toán tác dụng 4 Ptt=Knc.Pđ thƣờng Pđ=Pđm [TL 1, Tr 12, CT 2.Pđm - Xác định phụ tải phản kháng Qtt=Ptt.tgφ (kVAr) [TL 1, Tr 12, CT 2.2] - Xác định phụ tải toàn phần Stt= (kVAr) [TL 2, Tr38, CT 3-30] Nếu hệ số công suất của cosφ của các thiết bị trong nhóm mà khác nhau thì ta phải tính hệ số công suất cosφ trung bình.
Cosφtb= [TL 2,Tr39] Phƣơng pháp này có ƣu điểm là tính toán đơn giản, nên đƣợc ứng dụng rộng rãi nhƣng có nhƣợc điểm là kém chính xác vì hệ số K nc không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị có trong nhóm đó. Thực tế Knc=Ksd. Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.S [TL 2,Tr 38, CT 3-29] Với P0: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (kW/m2) S: diện tích (m2) Phƣơng pháp này chỉ sử dụng cho thiết kế sơ bộ. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm.
Ptt = Pca= [TL 2,Tr 38, CT 2-27] Trong đó M: số lƣợng sản phẩm sản xuất ra trong một năm W0: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kWh/sp) Tca: Thời gian sử dụng công suất cực đại 1. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình 5 Ptt=Kmax.Ptb [TL 1,Tr 13, CT 2.12] Khi n≤3 ; nhq<4 thì Ptt= Khi n>3 ; nhq<4 thì Ptt= Với kpt: hệ số phụ tải Kpt=0,9 cho các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn Kpt=0.75 cho các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Khi nhq >300 và ksd <0,5 thì tính Kmax lấy tƣơng ứng với nhq=300 Khi nhq ≥300 và Ksd ≥0,5 thì Ptt=1. Xác định phụ tải tính toán của thiết bị điện một pha. - Khi có thiết bị điện một pha trƣớc tiên phải phân phối các thiết bị này vào ba pha sao cho sự không cân bằng giữa các pha là ít nhất.
- Nếu tại điểm cung cấp phần công suất không cân bằng 15% tổng công suất đặt tại điểm đó, thì các thiết bị một pha đƣợc coi là các thiết bị điện ba pha có công suất tƣơng đƣơng. - Nếu công suất không cân bằng 15% tổng công suất tại điểm xét thì phải qui đổi các thiết bị một pha thành ba pha. + Các thiết bị một pha thƣờng đƣợc nối vào điện áp pha: Ptt(3pha)=3.