Lời Nói Đầu Ngày nay xã hội phát triển rất nhiều phân xưởng nhà máy , xí nghiệp được xây dựng việc quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các phân xưởng , nhà máy, xí nghiệp là việc vô cùng thiết yếu. Để có thế thiết kế được một hệ thống cung cấp điện an toàn và đãm bảo độ tin cậy đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trinh độ và khả năng thiết kế, xuất phát từ điểu đó bên cạnh những kiến thức được giảng dạy trên giảng đường các sinh viên ngành điện cần có những bài tập về thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một phân xưởng và nhà máy làm hình mẫu tham khảo và có them kinh nghiệm trong công việc sau này. Nhóm 1 nhận được đề tài : “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng lắp ráp oto” Thời gian làm đồ án có hạn và kiến thức của nhóm em vẫn còn ít trong lúc làm đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót mong thầy tận tình góp ý đề nhóm hoàn thiện đồ án hơn Đồ án gồm 7 chương: Chương I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chương II: ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN Chương III: XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN (XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN) Chương VI: TRẠM BIẾN ÁP (TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN TRẠM BIẾN ÁP) Chương V: LỰA CHỌN DÂY DẪN, CÁP VÀ THIẾT BỊ HẠ ÁP Chương VI: BÙ CÔNG SUẤT Chương VII: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG Bình Dương,Ngày 17 tháng 1 năm 2015 Sinh viên thực hiện Trịnh Phú Đức Nguyễn Hoàng Anh 1 Mục lục 2 Chương I : Tổng Quan Về Hệ Thống Cung Cấp Điện I. Quy mô phân xưởng và mạng lưới điện - Phân xưởng có diện tích chung vào khoàng 14.000 m 2 với 6 phân xưởng nhỏ các phân xưởng này được xây dựng tương đối gần nhau với mổi phân xưởng nhỏ gồm nhiều máy có công suất khác nhau được cho trong bản sau: Thiết bị phân xưởng lắp ráp oto Máy Công Suất định mức(kW) Hệ số công suất Hệ số sữ dụng Ghi chú 1 8 0,8 0,60 2 10 0,85 0,50 3 15 0,78 0,70 4 6.5 0,83 0,55 5 9 0,72 0,80 6 8 0,77 0,50 7 7.5 0,9 0,55 8 10 0,85 0,60 9 23 0,89 0,60 3 Hình 1. Sơ đồ bố trí máy phân xưởng lắp ráp oto  Lưới điện sản xuất chủ yếu dưới dạng xoay chiều tần số 50Hz o Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện. ♦ Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử v.v…) và các trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trời v.v…) ♦ Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt ♦ Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp. Lưới điện nước ta hiện có nhiều cấp điện áp: 0,4kV; 6kV; 10kV; 22kV; 35kV; 110kV; 220kV và 500kV. Một số chuyên gia cho rằng, trong tương lại lưới điện Việt Nam chỉ nên tồn tại năm cấp điện áp: 0,4kV; 22kV; 110kV; 220kV và 500kV. Có nhiều cách phân loại lưới điện: Căn cứ vào trị số điện áp, chia ra: - Lưới siêu cao áp: 500kV. - Lưới cao áp: 220kV; 110kV. - Lưới trung áp: 35kV; 22kV; 15kV; 10kV; 6kV. - Lưới hạ áp: 0,4kV. Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra: - Lưới cung cấp: 110kV; 220kV; 500kV. - Lưới phân phối: 0,4kV; 6kV; 10kV; 15 kV ; 22kV; 35kV. Căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra: - Lưới khu vực. - Lưới địa phương. Căn cứ vào số pha, chia ra: - Lưới một pha. - Lưới hai pha. - Lưới ba pha. Căn cứ vào đối tượng cấp điện, chia ra: 4 - Lưới công nghiệp. - Lưới nông nghiệp. - Lưới đô thị. * Hệ thống điện hiện đại: Hệ thống điện ngày nay là một mạng lưới liên kết phức tạp và có thể chia ra làm 4 phần: • Nhà máy điện. • Mạng truyền tải – truyền tải phụ. • Mạng phân phối. • Phụ tải điện o Các dạng nguồn điện: Có rất nhiều phương pháp biến đổi điện năng từ các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng hạt nhân vì vậy có nhiều kiểu nguồn phát điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử, trạm điện gió, điện điêzen Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện vẫn là những nguồn điện chính sản xuất ra điện trên thế giới dù cho sự phát triển của nhà máy điện nguyên tử ngày càng tăng. o Độ tin cậy cung cấp điện: Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộ dùng điện ta đã nêu ở trên. Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho một hộ tiêu thụ và các chỉ tiêu khác, đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả phía người sử dụng điện và ngành điện. Độ tin cậy cung cấp điện càng cao thì khả năng mất điện càng thấp và ngược lại. o Chất lượng điện năng: Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số f và điện áp U 5 Một phương án cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh tần số chung cho hệ thống điện. Việc đảm bảo cho điện áp tại mọi điểm nút trên lưới trung áp và hạ áp nằm trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của kỹ sư thiết kế và vận hành lưới cung cấp điện. Theo tiêu chuẩn Việt Nam: + Độ lệch tần số cho phép ∆f cp = ± 0,5Hz. + Độ lệch điện áp cho phép: - 10% và + 5%. o Tính đơn giản trong lắp đặt, vận hành và bảo trì. o Tính linh hoạt. Tính linh hoạt thể hiện ở khả năng mở rộng, phát triển trong tương lai và phù hợp với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ. o An toàn điện. An toàn là vấn đề quan trọng, thậm chí phảI đặt lên hằng đầu khi thiết kế, lắp đặt, vận hành công trình điện. An toàn cho người vận hành, an toàn cho thiết bị, công trình điện, an toàn cho mọi người dân, an toàn cho các công trình dân dụng lân cận. Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt để các qui định, nội qui an toàn. Ví dụ như khoảng cách an toàn từ dây dẫn tới mặt đất, khoảng cách an toàn giữa công trình điện và công trình dân dụng v.v… o Tính tự động hóa cao. Vì các quá trình cơ điện diễn ra trong hệ thống điện xảy ra trong thời gian rất ngắn, nên việc đưa ra các quyết định và thao tác cần thiết để đảm bảo an ninh và chế độ vận hành ổn định của lưới điện cần có sự trợ giúp của các hệ thống giám sát và tự động hóa cao. 6 Chương II :ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN I. Những điều cần lưu ý trước khi tính toán tính kinh tế,kỹ thuật trong thiết kế cấp điện: • Khi tiến hành giải bài toán tối ưu so sánh các phương án thì cần lấy thông tin từ cùng một nguồn , hoặc từ các nguồn tương đương . Điều đó cho phép tránh được sai số không đáng có do các nguồn thông tin khác nhau đưa lại. • Nếu các phương án so sánh cùng có các thành phần giống nhau thì có thế bỏ qua chúng không cần tính tới trong quá trình giải bài toán so sánh các phương án, như thế sẽ cho phép đơn giản hóa bài toán đến mức tối đa. • Cần phải đánh giá các phương án so sánh ở cùng một thời điểm, tức là quy tất cả các phương án về một thời điểm nhất định , như vậy sẽ tránh được sai số do nhân tố thơi gian đem lại. • Các phương án so sánh kinh tế phải tương đương nhau về các yêu cầu về kỹ thuật. Trường hợp các phương án không cùng các chỉ tiêu kỹ thuật thì cần thêm vào các thành phần bù thiệt hại II. Mô hình toán học: Mô hình toán học là sự mô tả trạng thái của đối tượng nghiên cứu dưới dạng các biểu thức toán học mà cỏ thể xây dựng trên cơ sở các quy luật tự nhiên và các định luật vật lý, kinh tế … Mô hình toán học đóng vai trò là hám mục tiêu cần hướng tới trong quá trình thực hiện công trình điện, như làm cực đại hóa lợi nhuận hoặc cực tiểu hóa chi phí tính toán 1.1. Mô hình toán học của các phần tử hệ thống điện Chi phí quy đổi là tổng chi phí quy về một năm của công trình, được xác định theo biểu thức (2.1) Trong đó : V - vốn đầu tư thiết bị; a tc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư a tc = 1/T tc 7 T tc – thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn; – tổng chi phí hàng năm C kh – chi phí khấu hao thiết bị: C kh = K khi – tỷ lệ khấu hao của thiết bị thứ i ; C vh - chi phí vận hành và sữa chửa nhỏ ( chi phí 0&M). C vh =K 0&M V K 0&M - tỷ lệ vận hành và sữa chửa nhỏ ( tra bảng phụ lục hoặc C vh = 12G.m) G – tiền lương tháng của công nhân vận hành; m - số công nhân vận hành C ht - chi phí hao tổn điện năng C ht = – tổn thất điện năng, kWh - giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh k – các chi phí khác cho phục vụ , quản lý. so sánh các phương án có thể sử dụng công thức đơn giản hóa (2.2) p = a tc + k kh C = C ht = 8 Z= pV+ C= pV+ Đối với các công trình điện được thiết kế với chu kỳ tính toán T các phương án được lựa chọn trên cơ sở xác định tổng chi phí quy đổi (2.3) Z t – chi phí quy đổi năm thứ t - hệ số quy đổi – hệ số chiết khấu c – thời gian chu kỳ tính toán  Hàm chi phí quy đổi của một số phần tử chính trong hệ thống điện - Hàm chi phí quy đổi của đường dây có dạng (2.4) trong đó : – chi phí tổn thất trên đường dây a,b – các hệ số kinh tế cố định và thay đổi của đường dây F - diện tích tiết tiết diện dây dẫn , mm 2 P đd = (a tc + k kh ) đd – thời gian hao tổn cực đại R – điện trở của đường dây I – dòng điện truyền tải trên đường dây - giá thành hao tổn điện năng - Chi phí quy đổi của trạm biến áp (2.5) 9 m,n - các hệ số cố định và thay đổi của trạm biến áp k mt – hệ số mang tải máy biến áp t - thời gian vận hành máy biến áp S nBA – công suất định mức của máy biến áp – hao tồn công suất ngắn mạch – hao tổn công suất không tải - Mô hình toán học của mạng điện (2.6) h- số dây dẫn k- số trạm biến áp Hay (2.7) Z ij – thành phần chi phí quy đổi thứ j của phần tử thứ i 1.2. Các phương pháp tính toán tối ưu trong hệ thống điện 1.2.1. Phương pháp so sánh các phương án theo chỉ tiêu thơi gian thu hồi vốn đầu tư (2.8) T<T tc : lấy phương án có vồn đầu tư V lớn T>T tc : lấy phương án có vốn đầu tư V nhỏ 10 [...]... tính toán: Trong phần này đưa ra các phương pháp tính toán thiết kế cung cấp điện, từ đó chọn ra phương pháp phù hợp với đề tài • Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các điểm nút nhằm xác định công suất của xí nghiệp • Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp cho trạm • Chọn tiết diện dây dẫn của thiết bị phân phối • Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ II Giới thiệu phương pháp tính toán:... truyền tải điện năng cung cấp cho điểm tải j lji – khoảng cách giửa điểm i và điểm j 3i - suất chi phí quy đổi của mạng điện đã có trước đó L0i – chiều dài ( theo đường dây) từ nguồn điện ban đầu cho đến điểm đấu điện i 1.3.7 Giá thành truyền tải và phân phối điện năng (2.19) Trong đó : Pi,TMi - công suất tính toán và thời gian sử dụng công suất cực đại ở mạng điện thứ i 1.3.8 Giá thành tổn thất điện năng... chi phí quy đổi hàng năm trên đơn vị chiều dài của mạng điện ứng với cấp điện áp thứ i Để xác định cấp điện áp tối ưu ta chỉ việc lấy đạo hàm của Z theo U và cho triệt tiêu sau đó giải phương trình tìm được Nghiệm của phương trình sẽ cho giá trị gần với cấp điện áp chuẩn mà ta cần chọn 1.3.6 Sơ đổ nối điện tối ưu 14 Tổng chi phí tính toán để nối điện từ điểm nối từ điểm nối i đến điểm tải j sẽ là Zij... tiện cho thao tác và mỹ quan ta đặt tủ động lực 6 ở tọa độ sau : X=133m Y=33,69m IV Tính Toán Tủ Động Lực: Máy 1 2 3 4 5 6 7 8 Thiết bị phân xưởng lắp ráp oto Công Suất Hệ số công Hệ số sữ định mức(Kw) suất dụng 8 0,8 0,60 10 0,85 0,50 15 0,78 0,70 6.5 0,83 0,55 9 0,72 0,80 8 0,77 0,50 7.5 0,9 0,55 10 0,85 0,60 25 Ghi chú 9 23 0,89 0,60 Hình 1 Sơ đồ bố trí máy phân xưởng lắp ráp oto • Chú ý: Sơ đồ bố... thất điện năng (2.20) Trong đó : gsx – giá thành sản xuất điện năng – hệ số tính đến sự mở rộng mạng điện do hao tổn công suất A% - phần trăm hao tổn điện năng trong mạng điện 15 kt – hệ số hình dạng 1.4 Phân tích tài chính 1.4.1 Dòng tiền của dự án Dòng tiền của dự án là hiệu giữa tất cả các khoản thu và tất cả các chi phí cần thiết cho dự án a Trường hợp không vay vốn  Dòng tiền trước thuế T1 là... và gán cho nó giá trị 0 1.2.4 phương pháp phân tích kinh tế tài chính - Giá trị tổng lãi suất trong đời sống dự án quy về thơi điểm hiện tại ký hiệu là NPV ( Net Present Value) NPV= (2.12) Bt; Lt - doanh thu lợi nhuận ở năm thứ t Phương án nào có NPV lớn nhất sẽ là phương án tối ưu 1.3 Xác định một số tham số tối ưu của mãng điện 1.3.1 Mật độ dòng điện kinh tế (2.13) Trong đó : Jkt - mật độ dòng điện. .. = Pđm1pha Phương pháp này cho kết quả chình xác( cho mạng động lực ) hơn các phương pháp trước do khi xác định nhq ta xét đến :  ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lấn nhất cũng như sự khác nhau của chế độ làm việc  xác định phụ tải của nhóm theo ptb III Tính toán tâm phụ tải Tâm phụ tải là tâm tượng trưng cho việc tiêu thụ điện năng của phân xưởng, xí nghiệp Vì... nhóm ksdi : hệ số sữ dụng của thiết bị thứ i 2 Hệ Số Tiêu Thụ Điện Năng Hiệu Quả Nhóm gồm n thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau ta gọi nhq là thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là một số quy đổi gồm co nhq thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau tạo nên một phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ thực bới n thiết bị trên Nếu tất cả thiết bị tiêu thụ có công... là hiệu giữa doanh thu và chi phí ( không kể khấu hao) T1 = B-C (2.21)  Doanh thu là số tiền thu được từ việc bán sản phẩm ( điện năng) B = A.gb (2.22) Trong đó: B – doanh thu; đồng A – sản lượng điện năng, kWh; A=P TM gb – giá bán điện ; đồng/kWh P – công suất truyền tải cực đại của mạng điện, kW TM – thời gian sử dụng công suất cực đại, h/năm  Lợi tức chịu thuế bằng hiệu giữa dòng tiền trước thuế... năng của phân xưởng, xí nghiệp Vì vậy, việc đặt tủ động lực (phân phối) ở tâm phụ tải là nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp và công suất nhỏ nhất cũng như giảm các chi phí khác Tuy nhiên việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc vào mỹ quan thuận tiện cho thao tác sữa chữa, bảo trì thiết bị… Dựa vào dây chuyền công nghệ và vị trí phân bố thiết bị trên mặt bằng ta xây dựng tọa độ XOY theo mặt bằng . được đề tài : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng lắp ráp oto Thời gian làm đồ án có hạn và kiến thức của nhóm em vẫn còn ít trong lúc làm đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót mong. nhóm hoàn thiện đồ án hơn Đồ án gồm 7 chương: Chương I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chương II: ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN Chương III: XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN (XÁC. :ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN I. Những điều cần lưu ý trước khi tính toán tính kinh tế,kỹ thuật trong thiết kế cấp điện: • Khi tiến hành giải bài toán tối ưu so sánh