Đồ án tốt nghiệp thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất và sửa chữa cơ khí

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN BÁO CÁO TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỞNG SẢN XUẤT VÀ SỬA CHỮA CƠ KHÍ GVHD NGUYỄN HUY KHIÊM SVTH NGUYỄN ĐĂNG HIỆP MSSV 14024491 LỚP DHDI10A TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2018 Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Đăng Hiệp Trang i PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài Nguyễn Đăng Hiệp MSSV 11044731 2 Tên đề tài THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỞNG SẢN XUẤT VÀ SỬA.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

-

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

SẢN XUẤT VÀ SỬA CHỮA CƠ KHÍ

GVHD: NGUYỄN HUY KHIÊM SVTH: NGUYỄN ĐĂNG HIỆP MSSV:14024491

LỚP: DHDI10A

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

- Tính toán và thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

- Chọn dây dẫn và CB cho các thiết bị

Sinh viên

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP 1

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ii

Nhận xét của giáo viên phản biện iii

LỜI NÓI ĐẦU vii

PHẦN NỘI DUNG 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN 1

1.1 Giới thiệu về nhà máy: 1

1.2 Yêu cầu cung cấp điện: 5

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 6

2.1 Các yêu cầu của chiếu sáng công nghiệp: 6

2.2 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 6

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 9

3.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán: 9

3.2 Phụ tải tính toán động lực nhà máy: 9

3.2.1 Tính toán phụ tải cho nhóm 1 9

3.2.2 Tính toán phụ tải cho nhóm 2: 12

3.2.3 Tính toán phụ tải cho nhóm 3: 14

3.2.4 Tính toán phụ tải cho nhóm 4: 16

3.2.5 Tính toán phụ tải cho nhóm 5: 18

3.2.6 Tóm tắt phụ tải cho phân xưởng: 20

3.3 Phụ tải tính toán cho khu văn phòng: 20

3.3.1 Tính toán chiếu sáng: 20

3.3.2 Phụ tải động lực khu văn phòng: 22

3.4 Phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng: 23

CHƯƠNG 4: MẶT BẰNG BỐ TRÍ THIẾT BỊ VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 24

4.1 Sơ đồ bố trí thiết bị: 24

4.2 Xác định tâm phụ tải 24

4.2.1 Xác định tâm phụ tải nhóm 1: 25

4.2.2 Xác định tâm phụ tải nhóm 2: 26

4.2.3 Xác định tâm phụ tải nhóm 3: 27

4.2.4 Xác định tâm phụ tải nhóm 4: 28

4.2.5 Xác định tâm phụ tải nhóm 5: 29

4.2.6 Xác định tâm phụ tải nhóm 6: 30

4.2.7 Xác định tâm phụ tải chiếu sáng và khu văn phòng: 30

4.2.8 Xác định tâm tủ phân phối chính: 31

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 32

5.1 Phương án đi dây cho phân xưởng: 32

5.1.1 Yêu cầu: 32

5.1.2 Phân tích các phương án đi dây: 32

5.1.3 Chọn phương án đi dây: 33

5.2 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho nhà máy: 33

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 34

6.1 Yêu cầu của trạm biến áp: 34

6.2 Chọn vị trí đặt trạm biến áp: 34

6.3 Chọn số lượng và dung lượng Máy Biến Áp: 34

CHƯƠNG 7: CHỌN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN SỤT ÁP 37

7.1 Chọn Dây Dẫn: 37

7.1.1 Chọn dây dẫn từ MBA đến tủ phân phối chính: 38

7.1.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính đến các tủ động lực: 38

7.1.3 Chọn dây dẫn từ tủ động lực đến từng thiết bị: 43

7.2 Tính toán sụt áp 50

7.2.1 Tổn thất điện áp từ MBA đến tủ phân phối chính: 50

7.2.2 Tổn thất điện áp từ tủ phân phối chính đến từng tủ động lực: 51

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 54

8.1 Phương pháp tính ngắn: 54

8.2 Tính ngắn mạch 54

8.2.1 Tính ngắn mạch tại tủ phân phối chính 54

8.2.2 Tính ngắn mạch tại tủ Động lực 55

8.2.3 Tính ngắn mạch tại các thiết bị của từng tủ Động Lực: 57

KẾT LUẬN 68

PHẦN PHỤC LỤC 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

LỜI CẢM ƠN 76

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - Hiện đại hoá nước nhà, công nghiệp Điện Lực giữ một vai trò đặc biệt quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân Khi xây dựng một nhà máy, một khu kinh tế, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người Với tính hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá

cả sản phẩm Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp.Vì thế, đảm bảo độ tin cậy cấp điện áp và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập trong những năm ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài thiết kế cung cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

Đồ án môn học đối với em là một bước khởi đầu quý báu trước khi bước vào thực tế khó khăn Với đặc thù của xưởng cơ khí là có nhiều thiết bị và công đoạn yêu cầu được cung cấp điện liên tục với chất lượng đảm bảo Em đã cố gắn tìm hiểu trên mạng và đọc nhiều sách về cung cấp điện đồng thời có sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Huy Khiêm

Do kiến thức và thời gian có hạn, báo cáo của em không tránh khỏi sai sót, kính mong thầy góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn

 Nội dung thực hiện:

 Thiết kế chiếu sáng:

 Xác định phụ tải tính toán của động lực, xác định tâm phụ tải

 Lựa chọn máy biến áp và bù công suất

 Tính toán, lựa chọn dây dẫn

 Tính tổn thất điện áp

 Bù công suất

 Nắm vững kiến thức về thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

 Nghiên cứu đề tài nhằm tích lũy kinh nghiệm, học hỏi thêm kiến thức và phát huy tính sáng tạo, giải quyết vẩn đề

 Theo phương châm học đi đôi với hành thì việc thiết kế, tính toán và lựa chọn thiết bị cho khu chung cư là một yêu cầu cần thiểt, đáp ứng được nhu cầu đặt ra

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY VÀ YÊU CẦU

CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Giới thiệu về nhà máy:

 Thiết bị trong phân xưởng:

Phân xưởng cơ khí có diện tích : chiều dài 102m, chiều rộng 64m và được chia thành 6 nhóm và khu văn phòng

Các thiết bị trong phân xưởng cơ khí:

Bảng 1.1: Các thiết bị trong phân xưởng:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU

SỐ LƯỢNG P(kW) K sd (%) cos

Lò rèn

NHÓM 3

Do tầm quan trọng của tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đòi hỏi phải

có nhiều thiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trong rất lớn Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo

di truyền, có tính chất tự động hóa rất cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 ( nhưng với các máy móc thiết bị trong nhà máy được cho ở trên chủ yếu là phụ tải loại 2)

 Mặt bằng phân xưởng:

PHÒNG TRƯNG BÀY

PHÒNG LÀM VIỆC KHO WC SẢNH VÀO

102000

D8 PHÒNG LÀM VIỆC23550

MẶT BẰNG NHÀ XƯỞNG

TL: 1/100

PHÒNG LÀM VIỆC

1.2 Yêu cầu cung cấp điện:

Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn

đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép

Một phương án cung cấp điện cho xí nghiệp được xem là hợp lý khi thỏa mãn những yêu cầu sau:

 Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý và vật tư quý

 Đảm bảo độ tin cậy cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ

 Chi phí vận hành hàng năm thấp

 Đảm bào an toàn cho người và thiết bị

 Thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa

 Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm độ lệch và độ dao động điện áp

bé nhất và nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức

Những yêu cầu trên đây thường mâu thuẫn nhau nên người thiết kế phải biết cân nhắt và kết hợp hài hòa dựa vào tùy trường hợp cụ thể

Ngoài ra khi thiết kế cung cấp điện cần phải chú ý đến những yêu cầu khác nhau Khi vạch ra những phương án cung cấp điện cần đề cập tới các vấn đề chính sau:

 Xác định vị trí và khả năng cung cấp điện của các điểm nguồn

 Lựa chọn cấp điện áp của nguồn cấp

 Xác định vị trí và phụ tải yêu cầu của các hộ tiêu thụ trên bản vẽ mặt bằng phân

bố phụ tải Lựa chọn các hình thức chắp nối và đi dây vạch ra trên mặt bằng

 Tìm hiểu quy trình, quy phạm về trang bị điện

 Nghiên cứu các chủ trương, chính sách , đường lối phát triển kinh tế xã hội của nhà nước đối với từng địa phương khu vực hoặc xí nghiệp

 Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lí

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN

XƯỞNG CƠ KHÍ

2.1 Các yêu cầu của chiếu sáng công nghiệp:

 Phù hợp với môi trường làm việc:

Đây là một trong những vấn đề quan trọng của thiết kế chiếu sáng Khi thiết kế chiếu sáng phải tính đến các phần tử tác động đến hiệu quả của chiếu sáng như: chiều cao trần nhà, độ bóng bề mặt phòng, cửa sổ, ánh sáng mặt trời

và cấu trúc hình học của khu vực cần chiếu sáng

Ngoài ra cũng cần quan tâm đến các điều kiện bên ngoài như bụi bẩn, hơi nước, côn trùng…

 Tính tiện nghi cao:

Hệ thống chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến tâm lý người lao động Nếu chiếu sáng đạt được mức tiện nghi cao thì sẽ có tác dụng:

 Tăng năng suất người lao động

 Giảm tần số xuất hiện tai nạn lao động

 Tính an toàn cao:

 Giảm sự cố gây hư hỏng cho người và thiết bị

 Đặt các thiết bị bảo vệ chống dòng rò, chống xảy ra chạm chập, cháy nổ

 Phải có hệ thống chiếu sáng sự cố, chiếu sáng khẩn cáp khi xảy ra hỏa hoạn

 Yêu cầu về chi phí và tiết kiệm điện:

Đây là vấn đề cần quan tâm vì đây là chi phí chính khi thiết kế ban đầu

và sử dụng lâu dài Nên ứng dụng các công nghệ tiên tiến, sử dụng các loại bóng đèn tiết kiệm năng lượng, các hệ thống điều khiển tự động, …

2.2 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Diện tích phân xưởng:

S = 102.64 = 6528(m2) Nhưng do mặt bằng phân xưởng không đồng bộ nên ta trừ đi diện tích khu văn phòng và khuông viên trước xưởng ta có kích thước thực của phân xưởng:

S = 6528807 = 5721(m2)

Độ rọi yêu cầu: phân xưởng sửa chữa cơ khí là khu vực đòi hỏi thị giác trung bình nên ta chọn Etc=300 (lux)

Mật độ công suất chiếu sáng trên một mét vuông: tra bảng mật độ công suất chiếu sáng của đèn T8 trong sách thiết kế cung cấp Dương Lan Hương

P0 = 6 (W/m2) Công suất phụ tải chiếu sáng

Pcs = P0.S = 6.5721 = 34326 (W) Chọn bộ đèn loại Battent có các thông số sau:

a

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO

NHÀ MÁY CƠ KHÍ

3.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Phương pháp tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình:

Công suất tính toán được xác định theo biểu thức:

Ptt = Kmax ∑

Trong đó:

+ Kmax: hệ số cực đại của nhóm thiết bị

+ ksdi: hệ số sử dụng của thiết bị thứ i

+ Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì đã xét đến số lượng các thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất và chế độ làm việc của chúng

Do đặc điểm của phân xưởng cơ khí là đã biết số lượng, chủng loại từng loại máy, chế độ làm việc của phân xưởng nên ta sẽ sử dụng phương pháp này

để xác định công suất tính toán cho phân xưởng

3.2 Phụ tải tính toán động lực nhà máy:

3.2.1 Tính toán phụ tải cho nhóm 1

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU

SỐ LƢỢNG Ksd

Hiệu suất

Pdm (kW) Pd

Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax  25(kW)

Công suất 1 max 12, 5( )

Số lƣợng thiết bị có công suất 1 max

2P

 : n1 = 6 Công suất trên n1 động cơ: P1 =17,1+14,3+12,5+25+21,4+13,3=104 (kW)

1 1*

6

0, 6 10

n n n

1*

1040,82127

n

P P P

dmi i

P P

Qtt = Stt.sin = 138,9.√ = 106,7 Kvar

Bảng: 3.2.2.1 Danh sách thiết bị nhóm 2:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU

SỐ LƢỢNG

P(kW) Pd(Kw) K sd Hiệu

suất

cos

Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax  25(kW)

Công suất 1 max 12, 5( )

Số lƣợng thiết bị có công suất 1 max

2P

 : n1 = 6 Công suất trên n1 động cơ: P1 =14,3+13,3+15,7+25+21,4+13,3=103 (kW)

1 1*

6

0, 6 10

n

P P

P



Từ P1* và n1* Tra bảng P.lục (sách cung cấp điện – Dương Lan Hương): nhq* = 0,81

dmi i

P P

Công suất phản kháng

Qtt = Stt.sin = 138,7.√ = 104,2 Kvar

Bảng: 3.2.3.1 Danh sách thiết bị nhóm 3:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU

SỐ LƢỢNG

P (KW)

Pd (KW) K sd

Hiệu Suất Cos

Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax  31,3(kW)

Công suất 1 max 15, 7( )

Số lƣợng thiết bị có công suất 1 max

2P

 : n1 = 5 Công suất trên n1 động cơ: P1 =17,1+15,7+31,3+21,4=111 (kW)

1 1*

5

0, 5 10

n n n

1*

111

0, 73152

n

P P

dmi i

P P

Qtt = Stt.sin = 173,6.√ = 130,5 Kvar

Bảng: 3.2.4.1 Danh sách thiết bị nhóm 4:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU SỐ LƢỢNG

P (kW) Pd(kW) K sd

Hiệu Suất Cos

Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax  14,3(kW)

Công suất 1 max 7, 2( )

Số lƣợng thiết bị có công suất 1 max

2P

 : n1 = 5 Công suất trên n1 động cơ: P1 =11,4+8,8+13,6+8,6+14,3=57(kW)

1 1*

5

0, 5 10

n

P P

P



Từ P1* và n1* Tra bảng P.lục (sách cung cấp điện – Dương Lan Hương): nhq*=0,76

dmi i

P P

Qtt = Stt.sin = 87.√ = 66,1 Kvar

Bảng: 3.2.5.1 Danh sách thiết bị nhóm 5:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ

HIỆU

SỐ LƢỢNG

P (kW)

P (kW) K sd

Hiệu suất Cos

Thiết bị có công suất lớn nhất: Pmax  14,3(kW)

Công suất 1 max 7, 2( )

Số lƣợng thiết bị có công suất 1 max

2P

 : n1 = 4 Công suất trên n1 động cơ: P1 =10+14,3+11,4+11,4=47 (kW)

1 1*

4

0, 5 8

n

P P

dmi i

P P

Các bộ đèn được xếp đều nhau trên trần nhà của phân xưởng

Chọn bộ đèn loại Battent có các thông số sau:

Chọn bộ đèn loại Battent có các thông số sau:

Tương tự ta chọn cho nhà vệ sinh và sảnh

3.3.2 Phụ tải động lực khu văn phòng:

 Phụ tải 3 văn phòng:

3 phòng làm việc cùng có diện tích S= 24 m2 và cao L= 4m

Theo tiêu chuẩn chọn máy lạnh: 40-45m3/1 HP ta có:

Bảng 3.3.2: Tổng hợp phụ tải động lực khu văn phòng:

3.4 Phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng:

Chọn Kdt=0,85 (số phân xưởng n > 5 sách thiết kế cung cấp điện của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm)

Tổng công suất của thiết bị 3 pha trong nhà máy

 Công thức xác định tâm phụ tải:

P



Tọa độ Y:

.

i

P Y Y

P





Pi: là công suất tiêu thụ của thiết bị thứ i

Xi: là tọa độ X của thiết bị

Yi: là tọa độ Y của thiết bị

Bảng 4.2.2: Tọa độ của các thiết bị trong nhóm:

STT TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU Pd(kW) TỌA ĐỘ

Bảng 4.2.4: Tọa độ của các thiết bị trong nhóm:

Bảng 4.2.6: Tọa độ của các thiết bị trong nhóm:

4.2.7 Xác định tâm phụ tải chiếu sáng và khu văn phòng:

Tủ phân phối chính của phụ tải chiếu sáng và khu văn phòng đƣợc đặt ở vị trí thuận tiện cho việc thao tác và mỹ quan nên ta chọn tủ động lực nằm ở tọa độ:

Tủ phân phối chiếu sáng:

X=24(m)

Y=32(m)

Tủ phân phối khu văn phòng:

X=18(m)

Y=32(m)

4.2.8 Xác định tâm tủ phân phối chính:

Bảng 4.2.7: Tọa độ của các tủ động lực trong phân xưởng:

Sơ đồ đặt các tủ động lực, tủ phân phối chính trên mặt bằng :

Sơ đồ bố trí các tủ các tủ phân phối trên mặt bằng:

Xem ở Phục lục 2: Hình 2

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo độ tin cậy, liên tục cung cấp điện cho phân xưởng

 Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý

5.1.2 Phân tích các phương án đi dây:

Theo yêu cầu phụ tải, ta chọn 2 phương án đi trong phân xưởng là đi theo sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh

 Ta có thể bố trí để phân bố đều công suất trên các nhánh, làm cho việc lựa chọn thiết bị và dây dẫn tương đối đơn giản (cùng một chủng loại)

 Giảm số lượng các thiết bị dự phòng

 Độ tin cậy cung cấp điện không cao, khi có sự cố ở một thiết bị nào thì các thiết bị khác cũng không hoạt động được

 Phức tạp trong vận hành và bảo vệ(sơ đồ nối dây phức tạp)

5.1.3 Chọn phương án đi dây:

Ta chọn phương án đi dây như sau:

 Từ tủ phân phối đến tủ động lực, tủ chiếu sáng và tủ khu văn phòng: sơ đồ hình tia

 Từ tủ động lực đến thiết bị: sơ đồ hình tia + sơ đồ phân nhánh

 Từ tủ phân phối đến các tủ động lực ta chọn phương án đi dây trong trong máng cáp bằng tôn cứng dập lỗ, có nắp đậy

 Từ trạm biến áp đến phân xưởng và từ tủ động lực đến các thiết bị ta chọn phương án đi dây trong ống PVC chôn sâu cách mặt đất 0,5 m

5.2 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho nhà máy:

Xem phục lục 3