Đề 02 Bản Full cả bản vẽ CAD thiết kế cấp điện cho phân xưởng Cơ khí

I 1 Tính toán phụ tải điện Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó, nên phụ tải điện không bền theo 1 quy luật nhất định Do đó việc xác định phụ tải điện là một điều rất khó khăn nhưng lại là một việc rất quan trọng Phụ tải điện là một số liệu dùng làm căn cứ chọn các thiết bị điện trong hệ thốngcung cấp điện Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí về kinh tế Nhưng nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ không đảm.

I.1 Tính toán phụ tải điện

Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó, nên phụ tải điện không bền theo 1 quy luật nhất định Do đó việc xác định phụ tải điện là một điều rất khó khăn nhưng lại là một việc rất quan trọng

Phụ tải điện là một số liệu dùng làm căn cứ chọn các thiết bị điện trong

hệ thốngcung cấp điện Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí về kinh tế Nhưng nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ không đảm bảo chất lượng cung cấp điện Do vậy cần phải xác định phụ tải một cách chính xác

I.1.1 Phụ tải chiếu sáng

1 Không lóa mắt: vì với cường độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng thẳng, thị giác mất chính xác

2 Không lóa do phản xạ: ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh

3 Không có bóng tối: ở nơi sản xuất các phân xưởng không lên có bóng tối, mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng Muốn khử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn

4 Độ rọi yêu cầu đồng đều: nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều gây mỏi mắt

5 Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: để thị giác đánh giá được chính xác

I.1.1.2 Phương án bố trí đèn

Đối với phân xưởng sửa chữa thiết bị điện ta bố trí đèn cho chiếu sáng chung Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn Vấn đề đặt ra là xác định được vị trí hợp lí của các đèn và khoảng cách giữa các đèn với trần nhà và mặt công tác Đối với chiếu sáng chung người ta hay sử dụng 2 cách bố trí đèn: theo hình chữ nhật và hình thoi

I.1.1.3 Các phương pháp tính toán chiếu sáng được sử dụng khi tính chiếu sáng công nghiệp

+ Phương pháp hệ số sử dụng

+ Phương pháp từng điểm

+ Phương pháp tính gần đúng

+ Phương pháp tính gần đúng đối với đèn ống

+ Phương pháp tính toán với đèn ống

I.1.1.4 Thiết kế chiếu sáng

Có hai cách tính toán

a Tính toán sơ bộ

Ở bước thiết kế sơ bộ, hoặc với đối tượng chiếu sáng không yêu cầu chính xác cao có thể dùng phương pháp tính toán gần đúng theo các bước sau :

- Lấy một công suất chiếu sáng Po, W/m2

- Xác định công suất cần cấp cho chiếu sáng khu vực có diện tích S, m2

Pcs= Po.s ( kw)

- Xác định số lượng đèn: chọn công suất một bóng đèn Pb, từ đây dễ dàng xác định số lượng bóng đèn:

n=

- Bố trí đèn trong khu vực theo cụm hoặc dãy

b Tính toán theo phương pháp hệ số sử dụng

Trình tự tính toán thoe phương pháp này như sau :

- Xác định độ cao của đèn

H=h-Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng

Trong đó:

- h: độ cao phân xưởng

- : là khoảng cách từ trần đến bóng đèn, thường 0.7m

=0.5 : độ cao của mặt bàn làm việc, thường =0.7-0.9m

Từ bảng 74 sách giáo trình cung cấp điện tra tỉ số L/H, xác định được khoảng cách giữa hai đèn kề nhau L(m) Căn cứ vào bố trí đèn trên mặt bằng mặt cắt xác định hệ số phản xạ của tường Ptg, Ptr

Xác định chỉ số của phòng kích thước a.b, =

- Từ Ptg , ,  tra bảng tìm ra hệ thống

- Xác định quang thông của đèn F= lumen

Trong đó:

Tính toán như sau:

+ Xác định số lượng và công suất bóng

Chọn E=100 lx, căn cứ vào trần nhà cao 4,5m, mặt công tác =0.8m, độ cao treo đèn trần =0.7m, H=4.5-0.8-0.7=3m

Tra bảng 7.4 sách giáo trình cung cấp điện với các đèn sợi đốt bóng vạn năng có L/H=1.8 xác định khoảng cách giữa các đèn

Tổng số đèn cần dùng là 35 bóng trong phân xưởng chiếu sáng chung

Xác định chỉ số của phân xưởng: =5.76

Lấy hệ số dự trữ k=1.3, hệ số tính toán z=1.1, hệ số phản xạ của tường là Ptg=30% và của trần là Ptr=50%, ksd=0.46

Xác định quang thông của môi đèn

Ta chọn bóng đèn sợi đốt 500W sử dụng điện áp 220V Có quang thông F=7640 lm

I.1.1.1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng

Tổng công suất chiếu sáng chung, coi hệ số đồng thời Kđt=1

Pcsc=Kđt.N.Pđ=1.35.500=17500W=17.5KW

I.1.2 Phụ tải thông gió và làm mát

Ta sẽ bố trí 8 quạt trần mỗi quạt 120W và 5 quạt hút mỗi quạt 80W Lấy

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

15 Máy bơm nước 0.46 0.82 6.4

Theo bài ta có được Ksdtb là:

Hệ số thiết bị hiệu quả là:

Hệ số công suất trung bình của phụ tải động lực:

Tính toán tương tự thì ta có kết quả của các nhóm còn lại như

sau:

❖ Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng

Công suất tính toán của phân xưởng:

: là hệ số đồng thời của thiết bị trong phân xưởng xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân xưởng, với phân xưởng có từ 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- TCVN 7114-1: Tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng trong nhà

- Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC của Schneider Electric

- TCVN 9206:2012 – Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế

I.1 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

I.1.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lí là một yếu tố quan trọn để đảm bảo sự phù hợp của các nhà xưởng Sơ đồ được chọn phải thuận tiện trong vận hành và sửa chữa, cung điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm tổn thất đến mức tối thiểu

Trong mạng điện người ta thường dùng 3 loại sơ đồ:

- Sơ đồ hình tia thì tổng chiều dài đường dây lớn, các phụ tải vận hành độc lập nên khi xảy ra sự cố thì chi phí phụ tải bị sự cố mất điện còn các phụ tải còn lại vẫn hoạt động bình thường Sơ đồ hình tia phải dùng nhiều dây dẫn nên cũng phải có nhiều thiết bị phân phối

- Sơ đồ phân nhánh thì tổng chiều dài dây ngắn hơn so với sơ đồ hình tia, tiết kiệm đường dây trục chính thường lớn, các phụ tải vận hành phụ thuộc vào nhau vì khi xảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện

- Sơ đồ dạng kín có các đường dây nối liền với các phụ tải vận hành kín, khi xảy ra sự cố bất kì ở bất kì đoạn đường dây nào thì không phụ tải nào mất điện Nhưng tiết diện đường dây đầu nguồn thường lớn vì khi xảy ra sự

cố một đoạn đường dây gần nguồn thì các đoạn khác phải chịu toàn bộ phụ tải

Ở đây chọn phương án cung cấp điện theo kiểu hỗn hợp cả mạng hình tia và phân nhanh Điện năng được lấy từ nguồn cách xưởng 35m đưa về tủ phân phối của phân xưởng Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 4 aptomat nhanh cho 3 tủ động lực và một tủ chiếu sáng, làm mát Điện cấp từ

tủ phân phối tới tủ động lực và tủ chiếu sáng được mắc theo sơ đồ hình tia để thuận lợi cho việc sửa chữa, bảo dưỡng, quản lí, vận hành được dễ dàng

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

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cung cấp đi tới

- Thao tác, vận hành, quản lí dễ dàng

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

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

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây nhỏ nhất

I.1.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

I.1.2.1 Các vấn đề chung

Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lí là một yếu tố quan trọn để đảm bảo sự phù hợp của các nhà xưởng Sơ đồ được chọn phải thuận tiện trong vận hành và sửa chữa, cung điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm tổn thất đến mức tối thiểu Ta bố trí trong xưởng 1 tủ phân phối (TPP) nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 3 tủ động lực và 1 tủ làm mát chiếu sáng đặt rải rác và nằm cạnh tường từ phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải đã phân nhóm ở trên

I.1.1.1.1 Phương án 1

Hình tia nối từ MBA cấp cho tủ phân phối của phân xưởng, rồi từ tủ phân phối cấp cho tủ động lực và chiếu sáng làm mát

Hình 2 1 Sơ đồ phương án 1

- Ưu điểm:

Nối dây dễ dàng, các phụ tải được cung cấp ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành và bảo quản

I.1.1.1.4 Phương án 4

Là sơ đồ hình tia kết hợp với sơ đồ liên thông, đường đi dây từ tủ phân phối về các tủ động lực, tủ chiếu sáng và làm mát được đi dây chung với tủ động lực số 1

❖ Phương án 1: cấp điện hình tia với tủ phân phối

Hình 2 5 Sơ đồ nguyên lí phương án 1

Để chọn và kiểm tra dây dẫn ta sử dụng phương pháp lựa chọn tiết diện theo dòng phát nóng cho phép Phương pháp này dùng chọn tiết diện dây dẫn lưới hạ áp công nghiệp và sinh hoạt đô thị

Trình tự các bước chọn nhau sau:

- Tính toán dòng điện tính toán của đối tượng cần đi dây

- Lựa chọn loại dây, tiết diện dây

Ta có công thức lựa chọn thiết diện theo dòng phát nóng như sau:

Trong đó:

- : là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ứng với môi trường đặt dây cáp

- : là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng dây cáp hoặc cáp đi chung 1 rãnh

- : là dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn

+ Với nhiệt độ môi trườn xung quanh là 30ﹾC + Nhiệt độ lớn nhất cho phép của dây là 60ﹾC + Nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh là 25ﹾC

Từ đó tra bảng 4.13 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết kế thiết bị điện từ 0.4 đến 500kV của Ngô hồng Quang trang 286 giá trị của là 0.96

Với số cáp đặt cùng trong 1 rãnh là 4 khoảng cách giữa các cáp là 100mm ta tra bẳng 4.74 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết kế thiết bị điện từ 0.4 đến 500kV của Ngô Hồng Quang trang 286 giá trị của là 0.8

- Lựa chọn loại dây cho phân xưởng là lõi động cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo

- Từ giá trị dòng cho phép ta có thể tra bảng 4.11, 4.12, 4.13

và 4.14 ở các trang 233-238 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang

- Kí hiệu dây dẫn hạ áp:

n: vật liệu cách điện (mF + 1F0) Trong đó:

- n: số lộ đường dây

- m: số dây pha

- F: tiết diện dây pha

- F0: tiết diện dây trung tính

- Vật liệu làm dây (C.F) Trong đó C là số lõi, F là tiết diện

• Thử lại theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ

Nếu bảo vệ bằng cầu chì: [6]

- Với mạch động lực thì , đối với mạch ánh sáng sinh

Nếu bảo vệ bằng aptomat:

• Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

F≥α

Trong đó:

- : dòng điện ngắn mạch hạ áp lớn nhất qua dây hoặc cáp kA

- Ααα=11 với cáp nhôm α=6 với cáp đồng

- : thời gian cắt ngắn mạch (s)

• Kiểm tra theo tổn thất điện áp

∆

- Chọn dây trung tính có tiết diện bằng 0.5 dây pha

Từ những điều trên ta thống kê được bảng số liệu sau:

Dường

dây

Loại cáp PVC (1 lõi+ 1 dây trung tính)

LMCS

Bảng 2 1 Bảng chọn dây phương án 1

X được bỏ qua khi tiết diện <50 nếu không ghi gì khác x là 0.08

- Chọn trở kháng trung bình của các dây là 0.08

❖ Tính toán tổn hao mạng điện

- Tổn hao điện áp trên đường dây được tính theo công thức:

Trong đó:

- ∆U: điện áp tổn hao

- , : điện trở và điện kháng của dây(

- : chiều dài đường dây (km)

- : lần lượt là công suất có ích và công suất phản kháng của

- Tổn hao điện năng:

Ta có công thức tính tổn hao điện năng được tính theo công thức sau:

Trong đó:

- : hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư, xác định theo công thức:

[3]

: thời gian thu hồi vốn

: hệ số chiếu khấu, được xác định phụ thuộc vào lãi suấ, tỉ lệ với lạm phát và lãi ngân hàng, đối với ngành điện thường lấy i=0.1-0.2 Ta chọn i=0.1 => =0.1

: tỉ lệ khấu hao của thiết bị, lấy =4%

Từ đó ta được bảng thống kê các số liệu sau:

∆A(kWh)

(VND)

(VND)

Z(VND)

Bảng 2 3 Bảng thống kê chi phí phương án 1

Tổng chi phí của phương án 1 là: Z=∑Z=23.017.598,5(VND/năm)

❖ Phương án 3: Cấp điện theo kiểu hỗn hợp

Từ tủ phân phối tổng t cấp điện lần lượt cho các tủ động lực sau tủ chiếu sáng làm mát được cấp thông qua tủ động lực số 2

Tương tự như phần trên ta được bảng chọn dây như sau:

Dường

dây

Loại cáp PVC (1 lõi+ 1 dây trung tính)

Bảng 2 5 Tổn thất công suất toàn mạng

- Bảng tính toán các chi phí của phương án 3:

∆A(kWh)

(VND)

(VND)

Z(VND)

Bảng 2 6 Tính toán chi phí phương án 3

Tổng chi phí cho phương án 3 là: Z=∑Z=21802742(VND/năm)

❖ Tổn thất trên máy biến áp là:

- Tổn thất công suất trên lõi thép là:

I.1.1.1.5 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Các thông số kỹ thuật và chi phí trong tủ động lực là máy biến áp là như nhau nên trong so sánh chọn phương án tối ưu ta không đề cập đến

Từ thông số của các phương án được tính toán ở trên ta có thể thấy được

- Phương án 1 có độ tin cậy hơn phương án 3

- Phương án 3 có chi phí tính toán ít hơn phương án 1

Vậy ta chọn phương án đi dây cấp điện cho phân xưởng theo phương

án 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Bài tập cung cấp điện- Trần Quang Khánh

- Giáo trình cung cấp điện - Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm

- Giáo trình cung cấp điện – Ninh Văn Nam

- Nguyễn Công Hiền (chủ biên) Hệ thống cung cấp điện cho nhà cao tầng và xí

nghiệp công nghiệp NXBKHKT 2006

I.1 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

I.1.1 Tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch là sự số gây nguy hiểm trong hệ thống điện Khi xảy ra ngắn mạch thì tổng trở của hệ thống giảm xuống làm cho dòng điện của hệ thống tăng cao có thể gấp vài chục lần bình thường, có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị Thời gian ngắn mạch càng lớn thì tác hại do dòng ngắn mạch gây ra càng lớn làm cháy nổ các thiết bị gây nguy hiểm cho người vận hành Do đó việc tính ngắn mạch nhằm kiểm tra các thiết bị đã chọn xem còn hoạt động tốt không khi xảy ra ngắn mạch

- Tính toán ngắn mạch tại N0

❖ Tính toán tổng trở

Hình 3 1 Sơ đồ ngắn mạch

I.1.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn

I.1.2.1 Lựa chọn tiết diện dây cho từng máy

- Lựa chọn cáp hạ áp hai lõi đồng cách điện PVC loại nữa mềm đặt cố đinh do CADIVI chế tạo và tra trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang ở bảng 4.12

- Kí hiệu: vật liệu dẫn điện (C-F), C là số lõi của dây dẫn

stt Tên

máy

Số lượng

Công suất(kW)

Dòng điện định mức

Dòng điện cho phép

Bảng 3 2 Lựa chọn tiết diện cho từng máy

I.1.2.2 Lựa chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp của phân xưởng

- Chọn cáp đồng và dây làm 2 lộ để đảm bảo độ tin cậy cấp điện

Dòng điện chậy trên đường dây khi phụ tải lớn nhất là:

- Tiết diện dây cao áp được chọn theo mật độ kinh tế dòng

( phụ lục giáo 4 giáo trình cung cấp điện DHCNHN)

- Khi đó ta có tiết diện dây dẫn là:

Chọn cáp vặn xoắn 3 lõi đồng cách điện XLPE, đai theo, vỏ PVC

Và có dòng điện cho phép 250A ( tra bảng 4.56 trong

sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang trang 272)

- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn: [6] Trong đó:

- : dòng điện chạy trên dây cáp lúc làm việc bình thường

- : dòng điện chạy trên dây cáp

- : hệ số chỉnh theo nhiệt độ môi trường, do tính toán sơ bộ nên chọn =0.96

- : hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt phụ thuộc số lộ cáp cùng đặt trong một hào cáp, do tính toán sơ bộ nên chọn =0.93

( chọn theo giáo trình thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang ở phụ lục VI.10)

Thay số vào ta được:

- Kiểm tra tổn thất điện áp

∆U=

= Vậy dây đã chọn thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp