Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Đặc tuyến phân bố cường độ sáng một số đèn thông dụng trang 149 ta xác định được hệ số sửdụng CU = 92% Ta chọn được : Môi trường sử dụng trung bình và chế độ bảo trì là 12 tháng Hệ số mấ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN

XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đấtnước đang diễn ra một cách mạnh mẽ Trong quá trình phát triển đó, điện năngđóng vai trò rất quan trọng Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưuđiểm như: dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng,nhiệt năng…), dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điện năng được sửdụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, Cùng với xu hướng phát triểnmạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sửdụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lênkhông ngừng Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thốngcung cấp điện an toàn và tin cậy.

Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”, sau mộtthời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Đặng Hoàng Anh và tài liệutham khảo

- Hệ thống cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh

- Bài tập cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh

- Thiết kế cấp điện :Ts Vũ Văn Tẩm-Ts Ngô Hồng Quang

- Giáo trình cung cấp điện: Ninh Văn Nam (chủ biên)- Hà Văn Chiến –Nguyễn

Quang Thuấn

Đến nay, về cơ bản chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này Do trình

độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mongđược sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của chúng em được hoànthiện hơn Đồng thời giúp chúng em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm

vụ công tác sau này Chúng em xin chân thành cảm ơn !

1 Tính toán phụ tải điện

1.1 Phụ tải chiếu sáng

1.1.1 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đápứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độrọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng,

sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹquan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ vàchiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) Do yêu cầu thị giác cần phảilàm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng vàkhông tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thốngchiếu sáng kết hợp

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnhquang Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang cótần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng

bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người

ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuônghoặc hình chữ nhật

Xác định kích thước của phân xưởng

Phân xưởng có kích thước như sau : rộng a=24m, dài b=36m, cao h=7m

Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền Huy Ánh bảng 10.5trang 159 về công nghiệp nhẹ), ta xác định được các hệ số phản xạ của trần, tường

và sàn lần lượt là 50%, 30% và 10%

Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn và chỉ số hoàn màu cao, phùhợp với chiếu sáng công nghiệp Chọn loại đèn có thông số như sau:

P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ cómột bóng

Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) là 1m, chiều cao làm việc

là 0,8m, ta tính được độ cao treo đèn tính toán là:

Từ đây tham khảo GT cung cấp điện_TS Quyền Huy Ánh bảng 10.4 Đặc tuyến phân

bố cường độ sáng một số đèn thông dụng trang 149 ta xác định được hệ số sửdụng CU = 92%

Ta chọn được : Môi trường sử dụng trung bình và chế độ bảo trì là 12 tháng

Hệ số mất mát ánh sáng: LLF = 0,61 ( Trang 161 GT cung cấp điện_Quyền Huy Ánh)

Hệ số mất mát ánh sáng được xác định theo biểu thức:

LLF = LLD.LDD.BF.RSD

ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng, LDD là hệ số suyhao quang thông do bụi, BF là hệ số cuộn chấn lưu, RSD là hệ số suy hao phản xạcủa phòng do bụi

Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp cơ khí chi tiết trung bình – nhỏ) · Tính số bộ đèn sử dụng

n= Eyc∗a∗b Φ∗CU ∗LLF=

150∗24∗36 11250∗0.92∗0.61≈ 20bộ

Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng

và 5 cột như sau:

Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởngKiểm tra độ rọi đồng đều: ta kiểm tra theo hai chỉ số α và β

kđt : hệ số đồng thời của phụ tải chiếu sáng

N : số bóng cần thiết

Pđ : công suất mỗi bóng đèn được lựa chọn

Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= 1 Do đó, ta có công suất toànphần của nhóm chiếu sáng là:

S cs= P cs cosφ=

3

1=3(kVA); Qcs = 0 (kVAr)

1.2 Phụ tải thông gió làm mát

a) Phụ tải thông gió

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là: Q= n*V= 6*24*36*7= 36288 (m3) Trong đó: n là số lần làm tươi trên 1h, V là thể tích khí

Với số liệu cho: MODEL : DLHCV40-PG4SF có lượng gió 4500 (m3/h)

Uđm=380(V); iđm=0,57(A); ilvmax=0,7(A)

Hệ số nhu cầu: (áp dụng công thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện)

Ptt,Qtt,Stt : Công suất tác dụng ,phản kháng và toàn phần tính toán củanhóm thiết bị,kW,kVAR,kVA;

n:là số thiết bị trong nhóm; knc : hệ số nhu cầu;

 Hãng sản xuất: Điện cơ Hà Nội giá bán 1.480.000 VNĐ

Tính tương tự như làm mát ta được

Knc=0,77; Pttlm= 2,598 (kW) ; Qttlm=1,95(kVAr); Sttlm=3,248 (kVA)

c) Tổng hợp phụ tải thông gió và làm mát

Công suất tác dụng: Ptttglm=Ptttg+Pttlm=2,16+2,598=4,578 (kW)

Công suất phản kháng: Qtttglm=Qtttg+Qttlm=1,62+1,95=3,57(kVAr)

Công suất toàn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA)

Dựa vào TCVN 5687 -2010 thông gió,điều hòa không khí tiêu chuẩn thiết kế

1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợpphụ tải động lực

Bảng 2: Phụ tải động lực

hiệu

Sốlượng

Sốlượng

Trong đó Kmax = 1,76 (tra bảng).

 Công suất tính toán :

Làm tương tự với 4 nhóm còn lại ta được bảng sau:

Bảng 4 Tính toán phụ tải cho các nhóm còn lại

Đối với nhóm có số thiết bị hiệu quả <4 thì ta xác định theo công thức:

Ptt = Kt*Pdm

Với Kt = 0,9 với thiết bị làm việc dài hạn

Kt = 0,75 với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

Đối với nhóm 2 ta chọn Kt = 0,9

Bảng 5:Phụ tải động lực toàn phân xưởng

1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:P tt∑❑=k đt∑

i=1

n

P tti

Trong đó: P tt∑ ❑-công suất tính toán tổng của các hộ dùng điện,kW

P tti – công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ I,kW

Q ttpx=√S ttpx2 −P ttpx2 =√1043,12−709,32=764,8(kVAr)

1.5 Nhận xét và đánh giá.

Phân xưởng sửa chữa có đặc điểm hầu hết là các máy có cuộn dây nên hệ sốcosφ

toàn phân xưởng thấp

2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

 Vị trí đặt trạm biến áp

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánhkinh tế - kỹ thuật Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân phải sợ bộ xácđịnh phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp Trên cơ sở các phương án

đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí

số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

1 An toàn và liên tục cấp điện

2 Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

3 Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

4 Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

5 Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điềuchỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,

6 Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phânxưởng Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập,được dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụibặm có khí ăn mòn hoặc rung động; hoặc khi không tìm được vị trí thích hợpbên trong hoặc cạnh phân xưởng

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ítảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn Khi sửdụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án Xây dựng trạm biến áp liền

kề với phân xưởng Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tớiphân xưởng là L= m

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

2.2.1 Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp

Ta xét 3 phương án sau:

 Phương án 1: 2 máy biến áp

 Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự

phòng

 Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Phương án trạm biến áp

a) Phương án 1: Trạm có hai máy biến áp làm việc song song:

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

S đmmba ≥ S ttpx

1,4=

1043,1 1,4 =745,1(kVA)

Nên ta lựa chon MBA có Sdm =800 (kVA)

Bảng 6: thông số máy biến áp

Công suất

kVA

Điện ápkV

PoW

 PnW

Công suấtMBA(kVA)

Tổn hao(W)

1250

Không tải Có tải

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85* SđmMF

Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA)

c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)

Bảng 8: Thông số kĩ thuật máy biến áp

Dòng điệnkhông tải

Ab3=P0*8760+PN ¿=1,72*8760+12,91* (1038,81250 ¿2∗ ¿5466 = 63802

(kWh)Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) vàtổn thất có tải (tổn thất đồng)

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo côngthức sau:

Pb=P0+Pn ¿

Trong đó : -P0, Pn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của

máy biến áp cho trong thông số của máy,kW ;

- t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h Bình thường máy biến ápvận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;

- ح Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

2.2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

 Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mátđược cấp điện bằng một mạch riêng

 Phương án 2: phương án gộp chung các nhóm phụ tải động lực với nhau đểcấp điện từ tủ tổng tới, nhóm 1 với 2 một tủ, nhóm 3 một tủ, và nhóm 4,5một tủ, hệ thống chiếu sáng và làm mát có một tủ điều khiển riêng "

 Phương án 3: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện

từ các các mạch riêng, Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thôngqua tủ ở gần

Tính toán sơ bộ:

a) Phương án 1

Tính toán tổn thất điện cho mạng

ΔU =( P∗R+Q∗X)/U với AA1 có: P=55,4(kW); Q=58,12(kVAr);

Bảng 9:Tổn hao điện áp sơ bộ cho phương án 1Đường

b) Phương án 2:

- Tính toán sơ bộ đường dây cho phân xưởng

Phương án đặt máy biến áp:

Đặt một máy biến áp và một máy phát dự phòng

Ưu điểm: vận hành đơn giản,đảm bảo cung cấp điện

Nhược điểm: ồn lúc hoạt động,chi phí đầu tư lớn

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85× SđmMF

Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA)

 Công suất tính toán :

Iđm = 238,8 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 77,03 (mm2) chọn dây

A-70 với các thông số Xo = 0,233 Ro = 0,46 suy ra tổn thất trên đường dây là 3,64(V)Tính toán một cách hoàn toàn tương tự, tủ thứ 2 gồm nhóm phụ tải thứ 3

A-Với nhóm phụ tải thứ thư và thứ năm gần nhau ta sẽ đặt chung một tủ động lựcCuối cùng là 2 nhóm phụ tải động lực cuối, với dòng tính toán được bằng 794,9(A)

Nhóm này có máy ép quay có công suất lớn nhất, có dòng định mức bằng 157,2 (A)

ta chọn dây A-50 với các thông số F = 63,6(mm2) ;Xo= 0,297 và Ro = 0,64

c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biếnáp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)

Bảng 11: thông số máy biến áp cho phương án 3

Dòng điệnkhông tải

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo côngthức sau:

áp vận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;

-ح thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Phương án 3 : Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách 20 m, tới tủ hạ thếtổng(THT)

 Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phân xưởng (tới tủ

hạ thế tổng (THT) là 20m

Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt đi trên không

Ilvmax = Sttpx/(√3∗Udm¿ = ¿ 1038,2/(√3∗0,38) = 1577,4 (A)

Tiết diện dây F=Ilvmax/Jkt=1577,4 /3,1=508,8¿)

Ta chọn dây cáp đồng của CADIVI sản xuất tiết diện 630 mm2, ro = 0,102(Ω/km) , xo = 0,095 (Ω/km) suy ra R=2,04.10-3(Ω);X=1,9.10-3(Ω)

Ta tính được tổn hao điện áp:

ΔU =( P∗R+Q∗X)/U = 7,6(V)

Tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động lực nhóm,tachọn đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để tính toán sơ

bộ cho toàn phân xưởng

Bảng 12: Tổn hao sơ bộ cho phương án 3Đường

dây

Ptt(kW)

Qtt(kVAr)

Chiềudài (m)

RΩ

XΩ

Bảng 13:Tính lựa chọn dây dẫn cho tủ động lực nhóm 1

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A11 Máy mài

Bảng 14:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 2

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A21 Máy tiện

A50 1 0.64 0.297

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A33 Máy tiện

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A57 Máy tiện

216.84

409.79

132,19

Tính toán tổn thất trên đường dây :

DentaU = ( P.R+Q.X )/ Udm

Ta tính toán trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất để tính tổn thất.

Bảng 18: Tổn thất trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất

(V)

ΔA(kWh)

A29 4,6.10-4 2,33.10-4 0,82 429893,5

2.2.3 Đánh giá lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng :

Lựa chọn phương án 1 vì các lý do sau :

Ưu điểm:, vận hành đơn giản,dễ dàng cho người sử dụng ,hiệu suất sử dụng caohơn phương án 2,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tốt nhất ,dễ dàng thay thế vàbảo dưỡng các thiết bị trong phân xưởng

Nhược điểm:chi phí đầu tư ban đầu lớn

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

3.1 Tính toán ngắn mạch

Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm (điểm N1 tại thanh cái

MBA,N2 tại thanh cái TĐL1 , N3 tại thanh cái TĐL2,N4 tại thanh cái TĐL3,N5 tại thanh cái TĐL4,N6 tại thanh cái TĐL5)

Tương tự với các điểm còn lại ta được bảng sau

Bảng 19: Tính toán ngắn mạchĐiểm

ngắnmạch

TổngtrởZ,Ω

Dòngngắnmạch(Ik, kA)

Dòng xungKích

1578 2,1 =751,43(mm

2

)

Ilv=1578(A); Jkt =2,1 ứng với Tmax=5000(h) chất liệu bằng đồng

3.3 Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

- Chọn thiết bị chống sét van: UđmCSV ≥Uđmlưới≥22kV chọn chống sét van doSiemens chế tạo có thông số như sau:

Bảng 20: chọn thiết bị chống sét van

Loại Vật liệu Uđm kV Dòng điện Vật liệu vỏ

- Chọn cầu chì: điều kiện để chọn cầu chì cho mạng cao áp

chì

Uđm(kV) Iđm(A) Icắt N (kA) Icăt min(A) Tổn hao

công suất(W)

Số lượng

3GD1

406-3B

- Chọn dao cách ly: dao cách ly có tác dụng cách ly giữa phần không mang

điện và phần mang điện đồng thời tạo ra khe hở để cho người sửa chữa yên tâmsửa chữa Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không sửdụng đóng cắt khi có tải

Điều kiện chọn dao cách ly: +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV);

+IđmDCL≥ Ilvmax=k qt∗S đm

√3 U đm=

1.4∗800

√3∗22 =29,4( A)

Tra bảng 2.30 trang 126 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang, dao cách

ly trung áp đặt trong nhà do công ty thiết bị Đông Anh chế tạo

Bảng 22: Chọn dao cách ly cao ápLoại Điện áp (kV) Dòng điện

(A)

Dòng ngắnmạch (kA)

Dòng điện

ổn địnhnhiệt(kA)

Số lượng

Máy căt liên lạc: Chọn máy căt liên lạc trên thanh cái 22kV Dòng qua MCLL làdòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn khi thanh cái bị mất điện Dòng qua MCLLtrong điều kiện nặng nề nhất là trường hợp mất điện một nguồn,đường dây còn lại

sẽ cung cấp điện cho thanh cái đó đồng thời các MBA và thiết bị cao áp nói vàothanh cái đó phải làm việc trong chế độ quá tải

Điều kiện chọn MCLL +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV);