Đồ án thiết kế mạng điện cho phân xưởng cơ khí

Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay phân xưởng để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật.. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ TÍNH TOÁN CÔNG

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày… tháng….năm Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày….tháng ….năm Giảng viên phản biện

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 7

1.1 GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ PHÂN XƯỞNG: 7

1.2 DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG 7

Sơ đổ bố trí thiết bị trong phân xưởng 8

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 9

2.1 CHIA NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 9

2.1.1 Xác định tọa độ thiết bị 10

2.1.3 Tâm phụ tải phân xưởng: 13

2.2 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA PHỤ TẢI 14

2.2.1 Nhóm 1: 3 thiết bị 14

2.2.2 Nhóm 2: 8 thiết bị 14

2.2.3 Nhóm 3: 10 thiết bị 15

2.2.4 Nhóm 4: 13 thiết bị 16

2.2.5 Nhóm 5: 14 thiết bị 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 18

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP, BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 19

4.1 PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP: 19

4.2 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 19

4.3 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 21

CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN 24

5.1 KHÁI QUÁT CHUNG 24

5.2 CHỌN DÂY DẪN (CÁP) 27

5.2.1 Dây từ MBA đến TPPC 27

5.2.2 Từ TPPC đến TĐL1 28

5.2.3 Dây từ TĐL1 đến từng thiết bị 29

5.2.4 Dây từ TĐL2 đến từng thiết bị 30

5.2.5 Dây từ TĐL3 đến từng thiết bị 30

5.2.6 Dây từ TĐL4 đến từng thiết bị 31

5.2.7 Dây từ TĐL5 đến từng thiết bị 32

CHƯƠNG 6: KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH NGẮN MẠCH 34

6.1 TỔNG QUÁT 34

6.2 KIỂM TRA SỤT ÁP 35

6.2.1 Sụt áp MBA đến TPPC 35

6.2.2 Sụt áp từ TPPC đến TĐL 36

6.2.3 Sụt áp từ TĐL1 đến tải 36

6.2.4 Sụt áp từ TĐL2 đến các thiết bị: 37

6.2.5 Sụt áp từ TĐL3 đến các thiết bị: 38

6.2.6 Sụt áp từ TĐL4 đến các thiết bị: 39

6.2.7 Sụt áp từ TĐL5 đến các thiết bị: 40

6.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA 41

6.3.1 Ngắn mạch tại đầu cực MBA 41

6.3.2 Ngắn mạch tại TPP 42

6.3.3 Ngắn mạch tại TĐL 42

6.3.4 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL1 43

6.3.5 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL2 44

6.3.6 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL3 44

6.3.7 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL4 45

6.3.8 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL5 46

CHƯƠNG 7: CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ (CB ) 48

7.1 TỒNG QUAN 48

7.2 CHỌN CB CHO PHÂN XƯỞNG 49

7.2.4 Chọn CB cho TĐL3 50

7.2.5 Chọn CB cho TĐL4 51

7.2.6 Chọn CB cho TĐL5 51

7.2.7 Chọn CB cho tủ chiếu sáng 51

7.2.8 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL1 52

7.2.9 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL2 52

7.2.10 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL3 53

7.2.11 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL4 53

7.2.12 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL5 54

CHƯƠNG 8: NỐI ĐẤT CHO TOÀN BỘ PHÂN XƯỞNG 55

8.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 55

8.2 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ AN TOÀN 55

8.2.1 Chọn dây bảo vệ 55

8.2.2 Dòng chạm vỏ tại TPPC 56

8.2.3 Dòng chạm vỏ tại TĐL1 56

8.2.5 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL2 58

8.2.6 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL3 59

8.2.7 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL4 60

8.2.8 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL5 61

8.3 NỐI ĐẤT HỆ THỐNG 62

8.3.1 Khái niệm chung 62

8.3.2 Mục đích của bảo vệ nối đất 63

8.3.3 Các hình thức nối đất 63

8.3.3 Điện trở suất của đất 63

8.4 TÍNH TOÁN HỆ THÔNG NỐI ĐẤT 64

CHƯƠNG 9: CHỐNG SÉT 66

9.1 PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT 66

9.2 TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữ một vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì công nghiệp điện là ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế

Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân cư hay một thành phố mới….thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá-hiện đại hoá, đẩy mạnh sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ hiện đại Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay phân xưởng để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật

Sau một thời gian thực hiện, cùng sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy Bách em

đã hoàn thành Đồ án 1 của mình Song với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực

tế chưa nhiều nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi những sai sót.Vì vậy,

em mong được sự nhận xét góp ý của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bách cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ

ĐỀ TÀI

Phân xưởng cơ khí có dạng hình chữ nhật, nền xi măng, trần lợp tôn.Toàn bộ phân xưởng có năm cửa, bốn cửa phụ và một cửa chính Phân xưởng có các kích thước như sau:

Chiều dài: 90m, chiều rộng 50m và cao 5m

Phân xưởng được cấp điện từ trạm biến áp khu vực có cấp điện áp 22/0,4kV

11 1 Máy phay vạn năng 12 0.6 1.33 0.5

27 1 Máy cạo 1.5 0.65 1.17 0.5

30 2 Máy mài thơ 3.5 0.65 1.17 0.35

30 1 Máy mài thơ 3.5 0.65 1.17 0.35

41 1 Máy bơm nước tăng áp 12 0.7 1.02 0.5

42 1 Máy bơm nước chữa cháy 32 0.65 1.17 0.4

- Tổng số thiết bị trong phân xưởng: 48 thiết bị

- Tổng cơng suất của thiết bị: ∑𝑃 = 271.3 (kW)

Sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng

KHO CHỨA

38E

34

33B 33C 33E 30C

33D

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ TÍNH

TOÁN CÔNG SUẤT PHỤ TẢI

Ta phân nhóm phụ tải dựa theo các tiêu chí:

- Chức năng của các phụ tải

- Vị trí của các phụ tải

- Phân bố công suất đồng đều giữa các nhóm phụ tải

Nhóm 4 27 1.5 0.65 1.17 0.5

30A 3.5 0.65 1.17 0.35 30B 3.5 0.65 1.17 0.35 38A 2.8 0.65 1.17 0.35 38B 2.8 0.65 1.17 0.35 39A 2.8 0.65 1.17 0.35

38C 2.8 0.65 1.17 0.35 38D 2.8 0.65 1.17 0.35 38E 2.8 0.65 1.17 0.35 39B 2.8 0.65 1.17 0.35

Nhóm 2

1A 8 11.424 27.986 91.392 223.888

57.6

1B 8 11.424 24.296 91.392 194.368 3B 4 17.304 27.986 69.216 111.944 3C 4 17.304 24.296 69.216 97.184

6 2.8 11.424 16.121 31.987 45.139 7A 14 4.536 24.321 63.504 340.494 7B 14 4.546 19.453 63.644 272.342

13 10 15.288 36.339 152.880 363.390

15 10 16.296 45.514 162.960 455.140 18A 2.8 21.000 45.415 58.800 127.162

Nhóm 4

17 1 28.896 40.029 28.896 40.029

55.1

18B 2.8 37.080 46.477 103.824 130.136 18C 2.8 48.504 45.219 135.811 126.613

19 4.5 43.296 34.866 194.832 156.897

25 1.5 43.128 46.384 64.692 69.576 26A 2.8 54.552 46.384 152.746 129.875 26B 2.8 36.744 35.202 102.883 98.566

27 1.5 48.672 35.370 73.008 53.055 30A 3.5 36.361 26.182 127.264 91.637 30B 3.5 40.897 26.182 143.140 91.637 38A 2.8 41.605 20.144 116.494 56.403 38B 2.8 46.526 24.654 130.273 69.031 39A 2.8 46.526 19.734 130.273 55.255 14A 10 19.320 36.441 193.200 364.410 14B 10 22.680 36.441 226.800 364.410

Nhóm 5

30C 3.5 64.800 23.014 226.800 80.549

44.5

31A 1.5 75.720 46.384 113.580 69.576 31B 1.5 69.672 32.444 104.508 48.666 33A 4.5 85.632 46.384 385.344 208.728 33B 4.5 85.464 31.214 384.588 140.463 33C 4.5 79.584 26.294 358.128 118.323 33D 4.5 85.632 25.474 385.344 114.633 33E 4.5 72.948 22.194 328.266 99.873

34 1.5 85.128 37.159 127.692 55.739 38C 2.8 63.036 30.602 176.501 85.686 38D 2.8 68.664 45.564 192.259 127.579 38E 2.8 75.468 32.444 211.310 90.843 39B 2.8 62.952 46.592 176.266 130.458

i n i

X P P

i đmi

m

i đ i

P P

Y

=

=

=å å

_ Tọa độ nhóm 1:

Xnhóm1 48.384 273.344 65.8

6.68258

2.1.3 Tâm phụ tải phân xưởng:

1

nhĩmi đmi đ

i n i n

i n i n

Vậy ta đặt tâm của phụ tải phân xưởng ở vị trí cĩ toạ độ (0m;33m)

KIỂM ĐINH SINH HOẠTKHU

KHO CHỨA

N4

2.2 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA PHỤ TẢI

Xác định phụ tải tính toán (sử dụng phương pháp tính toán theo Kmax và công suất trung bình)

2 1

12 32 14

2.47

12 32 14

n i n đmi

đmi i

P P

i

P P

2

21.92

0.3858

tb nhóm nhóm

P P

å

đmi i đm

n

i n

P P

i đmi

đmi

n

i n

i

P cos P

2 5.1

3.59

tb nhóm nhóm

P P

đ

i n

i mi

P cos P

15.8

đmi sd n

tb nhóm nhóm

P

åTra bảng ta chọn Kmax = 1.52

i

đmi i

đmi

P cos P

tb nhóm arccosj

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

Các phương pháp tính toán chiếu sáng:

Trong thiết kế chiếu sáng thường dùng 3 phương pháp tính toán sau:

- Phương pháp hệ số sử dụng: phương pháp phổ biến được áp dụng để thiết kế chiếu sáng đồng đều cho không gian cho trước, thỏa mãn độ rọi yêu cầu

- Phương pháp theo đơn vị công suất: không được sử dụng khi thiết kế chi tiết, chỉ dùng để tính toán sơ bộ một công trình khi chưa có thông tin chi tiết

- Phương pháp điểm: thường dùng để thiết kế hệ thống có tính chuyên dụng

Phương pháp theo đơn vị công suất:

Ở đây ta chọn đèn natri cao áp (loại HPS-T 250W) để chiếu sáng

Với đèn natri cao áp thì ta có cos =0.9; P=250 W

- Công suất chiếu sáng cho toàn xưởng:

Công suất chiếu sáng trên một m2 là 14 (VA/m2)

Diện tích phân xưởng: Spx 90 50 4500= ´ = (m2)

 Scs tổng =14´ 4500 = 63 (kVA)

Tổng số bóng đèn: ntổng 63000 0.9

227250

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT

MÁY BIẾN ÁP, BÙ CÔNG SUẤT PHẢNKHÁNG

Theo công dụng máy biến áp có thể chia thành những loại chính sau:

- Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực

- Máy biến áp chuyên dùng dùng cho các lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện

- Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong một phạm vi rộng lớn, dùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều

- Máy biến áp đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo

- Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao

Ta có bảng thống kê công suất sau:

Tên nhóm P tt (kW) Q tt (kVA) I tt (A) cos P tt´ cos

 QTPPC =0.7´ ( å Q TĐL+Q CS)=0.7 209.80 146.86´ = (kVar)

 STPPC = (P TPPC) (2+ Q TPPC)2 = (174.73) (2+ 146.86)2 =228.25 (kVA)

 cosφTPPC 174.73

0.77 228.25

TPPC TPPC

P S

Đồ thị phụ tải của phân xưởng:

Ta chọn máy biến áp có công suất máy 250 (kVA)

100

140

180228.25

- Khi tải không đổi và ổn định có thể sử dụng bù tập trung

- Ta chọn bù tập trung vì có các ưu điểm sau:

+ Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

+ Giảm bớt công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất

+ Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm phụ tải khi cần thiết

- Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào thanh góp của tủ phân phối hạ áp chính và làm việc trong thời gian tải bình thường

- Bù công suất phản kháng để cải thiện hệ số công suất cos𝜑 của phân xưởng lên 0,93

- Việc bù công suất phản kháng không làm ảnh hưởng tới giá trị của công thụ tiêu thụ của tải nên trước và sau khi bù công suất tiêu thụ P không đổi

cosφTPPC 174.73

0.77228.25

cosφtruoc = 0,77  tanφtruoc = 0.829

cosφsau = 0,93  tanφsau = 0.395

Tra bảng trong IEC trang L13 ta có: ứng với tanφtruoc = 0.829 và tanφsau = 0.395 ta chọn lượng cần bù là 0.434

Qbù = 𝑃∑ 𝑇𝑃𝑃𝐶´ 0.434 = 174.73´ 0.434 = 75.83 (kVAr)

Ta chọn lấp thêm 4 tụ MKP440-D-20.8 tụ 20.8 (kVA) với công suất tổng là:

Q = 20.8´ 4 = 83.2 (kVA)

CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN

 Xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện sụt áp cho phép (phương pháp này chỉ sử dụng cho khu dân cư)

• Xác định tiết diện dây dẫn mà khối lượng kim loại màu là nhỏ nhất(Phương ph

áp này áp dụng cho khu vực nông thôn )

• Xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép( Phương pháp này được sử dụng rộng rãi và áp dụng cho mạng hạ áp

Trong 3 phương pháp trên thì phương pháp thứ 3 là phổ biến nhất vì các lý do sau:

• Dòng điện trong mạng hạ áp lớn nên phát nóng nhiều

• Dây trong mạng hạ áp thường sử dụng dây bọc vì dễ bị hư

• Thường đi trong nhà là chủ yếu, nhiều tuyến, nhiều sợi nên dễ bị

o Cáp Al: có lõi dẫn làm bằng nhôm

 Theo cấu tạo lõi dẫn:

o Dây điện lõi cứng: Lõi dẫn điện là một lõi đơn, thường là hình trụ

o Cáp XLPE: bọc cách điện bằng XLPE, có tính chất chịu nhiệt và dẫn điện cao hơn PVC

 Theo số lớp bọc cách điện

o Cáp cách điện đơn: chỉ có một lớp bọc cách điện, ví dụ: cáp PVC/CU

o Cáp cách điện kép: bên ngoài lớp bọc cách điện còn có một lớp bọc bảo vệ ví dụ PVC/ PVC/Cu hoặc PVC/XLPE/CU

 Theo số lõi dẫn:

o Cáp một lõi

o Cáp nhiều lõi: thường là 2 lõi, 3 lõi, hoặc 4 lõi

Trên cơ sở phụ tải tính toán xác định dòng làm việc lớn nhất Ilvmax , dây được chọn theo điều kiện:

o K= K1.K2.K3 nếu là đi dây nổi

o K= K4.K5.K6.K7 nếu là đi dây âm tường hoặc đất

Ilvmax = Iđm cho đối với thiết bị hoạt động riêng lẻ

Ilvmax = Itt cho nhóm thiết bị

Dòng làm việc lớn nhất của từng thiết bị

2 Máy cưa kiểu dài 8.00 0.60 380.00 20.26

1 Máy phay vạn năng 12.00 0.60 380.00 30.39

1 Máy tiện ren 10.00 0.60 380.00 25.32

1 Máy tiện ren 10.00 0.60 380.00 25.32

2 Máy tiện ren 10.00 0.60 380.00 25.32

1 Máy tiện ren 10.00 0.60 380.00 25.32

1 Máy tiện ren 1.00 0.60 380.00 2.53

2 Máy mài thô 3.50 0.65 380.00 8.18

1 Máy mài thô 3.50 0.65 380.00 8.18

1 Máy bơm nước tăng áp 12.00 0.70 380.00 26.05

1 Máy bơm nước chữa cháy 32.00 0.65 380.00 74.80

- Chọn kiểu đi dây hình tia cho từ máy biến áp đến tủ phân phối chính (TPPC)

- Chọn kiểu đi dây hình tia cho từ TPPC đến các tủ động lực , và từ tủ động

ChọnK4=0.8 vì đi dây trong ống

K5: thể hiện ảnh hưởng của số mạch kề nhau :

K nói lên sự phụ thuộc vào nhiệt độ của đất Ở đây ta chọn K =7 0.96 (ứng với

cách điện là nhựa XLPE và nhiệt độ là 250

C

1.04 1.00 0.96 0,93

Ta đi dây nổi đi trong máng

K1 = 1 (do đi trong máng)

K2 = 0.73 tra bảng trong IEC trang H1-25 ta có bảng sau ứng với trường hợp dây di trong máng

2

K 1 0.88 0.82 0.77 0.75 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72

K3 xét đến sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường Ở đây ta lấyK =3 0.91 do sử

dụng cách điện XLPE và nhiệt độ là40o C

 K= K ´ K ´ K = 1´ 0.73´ 0.91 = 0.6643

Ta tra bảng trang H1-28 của IEC ta chọn dây như sau:

Ứng với mã E

Dây đồng tiết diện: 50 mm2

Cách điện : XLPE

Chiều dài dây: 28 m

Các trường hợp khác tương tự với K= 0.6643 ta có bảng sau:

Tên

Tiết diện (mm 2 ) Cách điện Chiều dài

Cách điện chiều dài (m)

Cách điện

Chiều dài (m)

Cách điện

Chiều dài (m)

Cách điện Chiều dài (m)

30C 8.18

0.6552

12.49 4

XLPE

CHƯƠNG 6: KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH TOÁN

NGẮN MẠCH

Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được Khi dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây, do chế độ vân hành của các tải phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần vời giá trị điện áp định mức

Kiểm tra sụt áp cần phải thỏa mãn:

- Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt về điều áp

- Độ sụt áp là chấp nhận được và thỏa mãn các yêu cầu về vận hành

Độ sụt áp cho phép lớn nhất từ điểm nối vào lưới tới nơi dùng điện:

Chiếu sáng Các loại tải khác

Trạm khách hàng trung/hạ áp được

nuôi từ lưới trung áp công cộng 6% 8%

- Độ sụt áp giới hạn này được cho trong chế độ vận hành bình thường, không được áp dụng khi khởi động đông cơ, khi đóng cắt tình cờ cùng lúc nhiều tải

- Khi sụt áp vượt quá giá trị cho phép thì cần phải sử dụng dây có tiết diện lớn hơn



