Tài liệu hướng dẫn đồ án môn học cung cấp điện

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

GVBS: LẠI HOÀNG HẢI

Thủ Đức, tháng 07 năm 2015

i

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con

người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn

năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền

tải đi xa, hiệu suất cao…) mà ngày nay điện năng được sử dụng hết sức rộng

rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vụ, … cho đến phục vụ đời sống

sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày nay không một

quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng và trong

tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ vẫn

tiếp tục tăng cao.

Trong những năm gần đây, nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn

trong phát triển kinh tế, xã hội. Số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt

động thương mại, dịch vụ,… gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện

sản xuất và tiêu dùng ở nước ta tăng lên đáng kể và dự báo sẽ tiếp tục tăng

nhanh trong những năm tới. Do đó mà hiện nay chúng ta đang rất cần đội ngũ

những người am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng như vận hành, cải

tạo và sửa chữa lưới điện nói chung, trong đó có khâu thiết kế hệ thống cung

cấp điện.

Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là việc mở rộng quan hệ quốc

tế ngày càng có thêm nhiều nhà đâu tư nước ngoài đến với chúng ta. Do vậy

mà vấn đề đặt ra là chúng ta cần phải thiết kế các hệ thống cung cấp điện một

cách có bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẫn kỹ thuật hiện

hành. Có như thế thì chúng ta mới có thể theo kịp với sự phát triển của khu

vực cũng như sự phát triển của thế giới ngày càng phát triển.

ii

Vì thời gian có hạn nên tài liệu chỉ trình bày trong 2 chương các với nội

dung cô động và tâm tắc nhất:

Chương 1: Thiết kế cung cấp điện

Chương 2: Tính toán chiếu sáng, bù hệ số công suất, nối đất, chống sét

Mặc dù quy mô tài liệu không lớn, nhưng trong thời gian thực hiện

người viết đã gặp một số khó khăn nhất định về kiến thức chuyên môn cũng

như sư phạm. Mặc khác vì thời gian cũng như kiến thức chuyên môn còn hạn

chế nên không tránh được những thiếu sót, người thực hiện đề tài rất mong

nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của các Thầy-Cô và tất các bè bạn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến những bạn bè đã đóng góp ý kiến và giúp

đỡ về mặt tinh thần để người viết có thể hoàn thành cuốn tài liệu này.

Tác giả

Lại Hoàng Hải

iii

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................i

MỤC LỤC.............................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................v

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH..............................vi

CHƯƠNG 1 ...........................................................................................................1

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN .............................................................................1

1.1. Tổng quan về thiết kế cung cấp điện ........................................................................... 1

1.1.1. Yêu cầu về bố cục trình bày một đồ án cung cấp điện .............................................. 1

1.1.2. Yêu cầu nội dung cơ bản một đồ án cung cấp điện................................................... 3

1.2. Phân chia nhóm phụ tải và xác định phụ tải tính toán.................................................. 4

1.2.1. Xác định tâm phụ tải................................................................................................ 4

1.2.2. Xác định phụ tải tính toán........................................................................................ 5

1.3. Lựa chọn dây dẫn ..................................................................................................... 13

1.3.1. Trường hợp cáp không được chôn dưới đất............................................................ 13

1.3.2. Trường hợp cáp được chôn dưới đất ...................................................................... 17

1.3.3. Lựa chọn dây trung tính (N)................................................................................... 18

1.4. Lựa chọn các thiết bị bảo vệ ..................................................................................... 19

1.4.1. Lựa chọn cầu chì.................................................................................................... 19

1.4.2. Lựa chọn CB (Circuit Breaker).............................................................................. 19

1.4.3. Phối hợp lựa chọn thiết bị bảo vệ với dây dẫn ........................................................ 20

1.5. Tính và lựa chọn máy biến áp ................................................................................... 21

1.5.1. Lựa chọn số lượng máy biến áp ............................................................................. 21

1.5.2. Lựa chọn công suất máy biến áp ............................................................................ 22

1.6. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra sụt áp .................................................................... 25

1.6.1. Tính toán ngắn mạch.............................................................................................. 25

1.6.2. Kiểm tra sụt áp cho phép........................................................................................ 26

iv

CHƯƠNG 2 .........................................................................................................28

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG,..............................................................................28

BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT, NỐI ĐẤT, CHỐNG SÉT.........................................28

2.1. Tính toán chiếu sáng................................................................................................. 28

2.1.1. Khảo sát đối tượng chiếu sáng ............................................................................... 28

2.1.2. Chọn lựa độ rọi theo yêu cầu ................................................................................. 28

2.1.3. Chọn hệ chiếu sáng................................................................................................ 29

2.1.4. Chọn nguồn sáng ................................................................................................... 30

2.1.5. Chọn bộ đèn .......................................................................................................... 31

2.1.6. Lựa chọn chiều cao treo đèn .................................................................................. 32

2.1.7. Xác định các thông số kỹ thuật ánh sáng................................................................ 33

2.1.8. Xác định quang thông tổng .................................................................................... 34

2.1.9. Xác định số bộ đèn ................................................................................................ 34

2.1.10. Bố trí bố các bộ đèn ............................................................................................. 35

2.1.11. Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm........................................................... 35

2.1.12. Trình tự tình toàn chiếu sáng................................................................................ 36

2.2. Tính toán bù hệ số công suất (Cos)......................................................................... 38

2.2.1. Định nghĩa về hệ số công suất (Cos).................................................................... 38

2.2.2. Bù hệ số công suất (Cos)..................................................................................... 39

2.2.3. Các biện pháp thay đổi hệ số công suất (Cos)...................................................... 39

2.2.4. Phương pháp bù nhân tạo hệ số công suất (Cos) .................................................. 42

2.3. Tính toán nối đất bảo vệ ........................................................................................... 49

2.3.1. Điện trở nối đất...................................................................................................... 49

2.3.2. Điện trở suất của đất.............................................................................................. 50

2.3.3. Các dạng nối đất bảo vệ......................................................................................... 50

2.3.4. Phương pháp tính toán hệ thống nối đất ................................................................. 53

2.4. Tính toán chống sét................................................................................................... 58

2.4.1. Các loại chống sét.................................................................................................. 58

2.4.2. Phạm vi bảo vệ của kim thu sét.............................................................................. 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................67

PHỤ LỤC.................................................................................................................

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CCĐ : Cung cấp điện

HTCCĐ : Hệ thống cung cấp điện

MBA : Máy biến áp

PP : Phân phối

TBA : Trạm biến áp

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Bảng 1.1: Bảng trị số trung bình Ksd trong cả mạng tải lớn nhất và Cos của các

nhóm thiết bị điện....................................................................................................5

Bảng 1.2: Bảng giá trị Kmax theo hệ số sử dụng nhq ..................................................6

Bảng 1.3: Bảng giá trị của Knc................................................................................8

Đồ thị 1.1: Đồ thị về đặc tính đốt nóng theo thời gian của phụ tải điện ....................8

Bảng 1.4: Bảng tính nhp* theo n1* và P1*..............................................................11

Bảng 1.5: Bảng tra mã chữ cái phụ thuộc vào dạng dây và cách lắp đặt.................13

Bảng 1.6 : Bảng tra hệ số K1 thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt ........................14

Bảng 1.7: Bảng tra hệ số K2 thể hiện ảnh hưởng tương hỗ của hai mạch đặt kề nhau

Bảng 1.8: Bảng tra hệ số K3 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng

cách điện ( khi nhiệt độ môi trường khác 300C).....................................................15

Bảng 1.9: Bảng giá trị tiết diện các loại dây không chôn dưới đất theo mã chữ cái,

vật liệu, dạng cách điện và dòng điện I’Z ...............................................................16

Bảng 1.10: Bảng tra hệ số K4 theo cách lắp đặt.....................................................17

Bảng 1.11: Bảng tra hệ số K5 cho số dây trong hàng.............................................17

Bảng 1.12: Bảng tra hệ số K6 theo tính chất của đất..............................................17

Bảng 1.13: Bảng tra hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ của đất................................18

Đồ thị 1.2: Đồ thị xác định vùng quá tải (a) và thời gian quá tải (b).......................22

Biểu đồ 1.1: Biểu đồ tra cứu về đường cong quá tải của MBA...............................24

Bảng 2.1: Bảng tra một số giá trị độ rọi yêu cầu trên bề mặt làm việc....................29

Bảng 2.2: Bảng giá trị của Kruithof về sự tương ứng giữa nhiệt độ màu với môi

trường

Bảng 2.3: Bảng tra thông số của một vài loại đèn ..................................................31

Bảng 2.4: Bảng tra hệ số bù D...............................................................................33

Hình 2.1: Hình cách bố trí đèn theo kiểu hình chữ nhật (a) và hình thoi (b)...........37

Bảng 2.5: Bảng tra trị số L/H.................................................................................38

Bảng 2.6: Bảng tra về dung lượng KVAR cần đặt cho mỗi KW để cải thiện hệ số

công suất lưới........................................................................................................42

vii

Bảng 2.7: Bảng giá trị thông số kỹ thuật của một số loại tụ bù hệ số công suất......45

Hình 2.2: Hình cách bố trí tụ bù tập trung cho từng máy có công suất lớn ............46

Hình 2.3: Hình cách bố trí tụ bù nhánh cho từng phân đoạn...................................47

Hình 2.4. Hình cách bố trí tụ bù riêng cho từng máy có công suất lớn ...................48

Hình 2.5. Hình thể hiện cách lắp tụ bù...................................................................49

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ về hệ thống tiếp địa thành mạch kín............................................52

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ về hệ thống tiếp địa thành mạch hình tia.....................................53

Bảng 2.8: Bảng tra hệ số thời tiết tiêu biểu ............................................................54

Bảng 2.9: Bảng giá trị điện trở suất của một số loại đất phổ biến...........................55

Bảng 2.10: Bảng tra cách tính điện trở nối đất.......................................................55

Bảng 2.11: Bảng tra hệ số tt ................................................................................56

Hình 2.6: Hình mô tả về khe hở phóng điện...........................................................59

Hình 2.7: Hình mô tả về chống sét ống..................................................................59

Hình 2.8: Hình mô tả về chồng sét van ..................................................................60

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ mô tả về chồng sét cho trạm điện................................................60

Hình 2.9: Hình mô tả các thông số trong pham vi bảo vệ của một kim chống sét...62

Hình 2.10: Hình mặt đứng bố trí kim thu sét..........................................................64

Hình 2.11: Hình mặt bằng bố trí kim thu sét..........................................................64

Hình 2.12: Hình mặt cắt bố trí kim thu sét và phạm vi bảo vệ của chúng cho phân

xưởng cơ khí .........................................................................................................66

Hình 2.13: Hình mặt bằng phạm vi bảo vệ của 6 kim thu sét cho phân xưởng cơ khí

..............................................................................................................................66