Bài báo cáo bài tập lớn môn hệ thống cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí (đề số 168)

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán 2.1Xác định phụ tải tính toán động lực cho các nhóm phụ tải Phân nhóm phụ tải Trong mỗi phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÀI BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD: Thầy Nguyễn Đức Hưng

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí (đề số 168)

Mục Lục

I Chương 1.Yêu cầu thiết kế 3

1.1 Nhiệm vụ thiết kế 3

1.2 Các số liệu đã cho 3

1.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí đã cho 4

II Chương 2: Xác định phụ tải tính toán 4

2.1Xác định phụ tải tính toán (động lực) cho các nhóm phụ tải 4

a.Nhóm 1 5

b.Nhóm 2 7

c.Nhóm 3 8

d.Nhóm 4 10

2.2.Xác định phụ tải tính toán cho PXCK 11

a Phụ tải động lực 11

b Phụ tải chiếu sáng 11

c Phụ tải tính toán toàn PXCK 12

I Chương 1.Yêu cầu thiết kế

1.1 Nhiệm vụ thiết kế

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

NỘI DUNG

1- Tính toán phụ tải phân xưởng

2- Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng gồm:

- Chọn dây dẫn, tính sụt áp, …

- Chọn CB, tính ngắn mạch

3- Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng

4- Thiết kế bảo vệ an toàn.

5- Thiết kế bảo vệ chống sét.

BẢNG VẼ:

 Bảng vẽ mặt bằng và sơ đồ phân xưởng

 Bảng vẽ sơ đồ nguyên lý cung cấp điện bên phân xưởng.

 Bảng vẽ chiếu sáng cho phân xưởng.

SỐ LIỆU NGUỒN :

Điện áp nguồn : 22 KV

1.2 Các số liệu đã cho

1.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí đã cho

II Chương 2: Xác định phụ tải tính toán

2.1Xác định phụ tải tính toán (động lực) cho các nhóm phụ tải

Phân nhóm phụ tải

Trong mỗi phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ

làm việc rất khác nhau Muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác

cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân

theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài

đường dây hạ áp và nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầy tư và tổn

thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

+ Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau

để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi hơn cho việc lựa chọn phương thức cungcấp điện cho nhóm

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào

vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia

các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 4 nhóm:

Nhóm KHMB Tên Thiết bị Pdm(kW) Ksd cosⱷ

3

20-21 Máy khoan đứng 2.8 0.4 0.6 22-23 Khoan bàn lớn 1.5 0.6 0.67

Tên thiết bị Qdm=Pdm*tg(phi) Ptb=Pđm*Ksd Qtb=Qđm*Ksd

-Do Ksd<0.7, nhq>4, nên ta tra bảng được Kmax=1.87

*Tính phụ tải:

+ Ptt = kmax ksd ∑ Pđm = 1.87*0.381*21.9=15.6 (kW)

+ Qtt = 1.1Qtb=1.1*9.62=10.58(kVar) (Qtt=1,1*Qtb vì n_hq<10)+ Stt = √P tt2+Q tt2 =18.85 (kVA) +

Tính toán phụ tải nhóm 2:

Tên Thiết bị Qdm=Pdm*tg(phi) Ptb=Pđm*Ksd Qtb=Qđm*Ksd

Máy tiện ren 13.333 5.000 6.667

− Trong nhóm 3 có “Cầu trục” làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

cần qui đổi chế độ làm việc và công suất :

Tên Thiết bị Qdm=Pdm*tg(phi) Ptb=Pđm*Ksd Qtb=Qđm*Ksd

+ Tra bảng tìm được P 0 = 15 (W/m 2 )

+ Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :

3.1 Tổng quan về chọn trạm biến áp, máy biến áp

3.1.1 Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng

Nguyên tắc chọn phương án trạm biến áp phân xưởng :

+ Chọn ít chủng loại công suất máy biến áp, không nên chọn công suất máy biến áp phân phối (MBAPP) trên 1000kVA vì loại máy này

không được sản xuất phổ biến

+ Các phụ tải công suất lớn (trên 2000kVA) có thể được cấp điện từ 2 TBAPX trở lên

+ Các phụ tải công suất nhỏ gần nhau có thể được cấp chung qua 1

TBAPX Vị trí TBAPX trong trường hợp này nên đặt tại phân xưởng

có công suất lớn và yêu cầu cung cấp điện cao nhất

+ Số máy biến áp trong một TBAPX được chọn theo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải (phân xưởng) quan trọng nhất được cấp từ TBAPX

đó Phụ tải loại I và II đặt 2 máy, phụ tải loại III đặt 1 máy

3.1.2 Chọn MBA

-Phụ tải điện chủ yếu loại 2 nên ta chọn phương án sử dụng 2 MBA

*Stt toàn phân xưởng

Stt = √P tt2+Q tt2 =√127.472 2 +87.711 2 =154.733 kVa

• Điều kiện chọn:

-Ta chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố

-Chọn Kqtsc.=1,3 : MBA làm việc trong nhà

SđmB >=Stt/Kqtsc= 154.7331.3 =119.025 kVa

=> Chọn dùng máy biến áp có SđmB = 160 (kVA)

• Điều kiện kiểm tra:

Sđm*Kt*n =160*0,9*2=288 kVa >= Stt =154.733 kVa

=> Vậy chọn máy biến áp có SđmB=160 (kVA) thỏa mãn

Căn cứ vào kết quả tính toán ta chọn MBA Amorphous 3 Pha 160kVA 22/0.4kV

Thông số kỹ thuật chính:

-Tiêu chuẩn chế tạo: TCVN 6306: 2006; IEC 60076

-Tổn hao không tải Po ≤ 95W

-Dòng điện không tải Io% ≤ 2

-Tổn hao ngắn mạch ở 75oC: Pk≤1940W

-Điện áp ngắn mạch Uk% = 4÷6

-Kích thước máy (mm): L=1.260; W=920; H=1.340; A=660

-Khối lượng dầu: 290kg

-Khối lượng ruột máy: 620kg

-Khối lượng tổng: 1140kg

3.2 Tính toán bù công suất phản kháng phân xưởng

3.2.1 Khái niệm chung

Trong mạng điện xí nghiệp công nghiệp nói chung và trong phân xưởng bia của đồ án nói riêng, việc bù công suất phản kháng là hết sức cần thiết Việc bù công suất phản kháng trong phân xưởng có rất nhiều lợi ích trong đó lợi ích về kinh tế là vấn đề được quan tâm trên hết

Thông thường tại các xí nghiệp, phân xưởng thường sử dụng phần lớn các động cơ không đồng bộ có hệ số công suất Cos thấp Mặt khác, các xí nghiệp, phân xưởng sử dụng điện năng chịu sự quản lý của Công ty Điện lực Do công suất

phản kháng Q không được chủ trương phát từ phía đầu nguồn nên Công ty Điện lực khống chế hệ số công suất Cos của phụ tải 3 pha khoảng từ 0.85-0.95

Có nhiều cách khác nhau để lắp đặt tụ điện: đặt tập trung ở tủ phân phối, đặt thành nhóm ở tủ động lực, đặt phân tán cho từng thiết bị sử dụng điện

 Đặt tập trung tại tủ phân phối: thực hiện điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp mạng điện một cách dễ dàng, tuy nhiên phương pháp trên không làm giảm tổn thất trong mạng phân xưởng một cách hiệu quả

 Đặt tụ bù thành từng nhóm ở tủ động lực: được sử dụng nhiều vì hiệu suất

sử dụng cao, do tụ được đặt phân tán ở nhiều vị trí nên tụ theo dõi vận hành không thuận tiện nhưng khó điều chỉnh dung lượng bù tự động

 Đặt tụ bù phân tán cho từng thiết bị sử dụng điện: là phương pháp có lợi

cả, nhưng khi thiết bị nghỉ thì tụ bù cũng không hoạt động do đó hiệu suất sử dụng không cao

3.2.2 Tính toán bù công suất phản kháng cho phân xưởng

Hệ số công suất cho toàn phân xưởng là cospx = Ptt Stt = 127.472154.733 =0.823

-Ta sẽ tiến hành tính toán bộ tụ bù để nâng cao hệ số công suất cospxsaubu = 0.95-Dung lượng tụ bù được xác định :

Với : costruocbu = 0.823 => tantruocbu = 0.69

cossaubu = 0.95 => tansaubu = 0.329 Như vậy: Qbu = 127.472* ( 0.69 - 0.329 ) = 46.017 kVAr

*Dựa vào kết quả tính toán ta chọn tụ bù 50kVar của hãng Mikro

*Thông số Tụ bù Mikro MMB-445050KT (440V, 50Hz, 50kVAr):

- Tần số định mức: 50Hz / 60Hz

- Kích thước (HxWxD): 335 x 200 x 120mm

- Khối lượng: 7.7kg

Kiểm tra hệ số công suất cossaubu như sau :

Qsaubu = Qtruocbu – Qbu = 87.711-50 = 37.711 kVAr

Ssaubu = √P tt2+Q saubu2=√P tt2+Q saubu2=√127,472 2 +37.711 2=132.933kVa

Cossaubu= P tt

Ssaubu =127.472132.933 = 0.959

=> Kết luận : chọn bộ tụ bù có công suất Qbu = 46.017 kVA để bù công suất phản kháng và lưới nhằm nâng cao hệ số công suất từ 0.823 lên 0.95

IV.Chương 4 :Lựa chọn dây dẫn

4.1 Điều kiện lựa chọn dây dẫn

Chọn dây dẫn cũng là một công việc khá quan trọng, vì dây dẫn chọn không phù

hợp, tức không thõa các yêu cầu về kỹ thuật thì có thể dẫn đến các sự cố như chập

mạch do dây dẫn bị phát nóng quá mức dẫn đến hư hỏng cách điện Từ đó làm

giảm độ tin cậy cung cấp điện và có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng Bên

cạnh việc thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật thì việc chọn lựa dây dẫn cũng cần

phải thỏa mãn các yêu cầu kinh tế

Cáp dùng trong mạng điện cao áp và thấp áp có nhiều loại, thường gặp là cáp

đồng, cáp nhôm, cáp một lõi, hai lõi, ba hay bốn lõi, cách điện bằng dầu, cao su

hoặc nhựa tổng hợp

Dựa vào theo cơ sở tự phát nóng của dây, sau đó kiểm tra theo điều kiện tổn thất

điệp áp, theo điều kiện ổn định nhiệt…

4.2 Chọn dây từ máy biến áp đến tủ phân phối chính

Phương pháp đi dây: chôn trực tiếp dưới đất

: hệ số nhiệt:

: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau: 1

: hệ số hiệu chỉnh theo kiểu lắp đặt: 1

: hệ số hiệu chỉnh theo loại đất: 1 – Do đất khô

I dmBA = S( BA) 3*380 = 150*1033*380 =227.90(A)

I cpdd ≥ I dmBA /K hc = 227.90/(0.85*1*1*1)=267.17(A)

Vậy ta chọn 1 pha 2 sợi cáp đồng có tiết diện là 2x25 với dòng cho phép là 2x158 (A) Cáp 1 lõi Đi cáp đặt cách khoảng

I' cpdd = 2x0.85x159 =270.3 A

Chọn dây PE có tiết diện S PE = S pha /2 => S PE = 1x1Cx 35 mm 2

4.3 Chọn dây từ tủ phân phối chính đến tủ động lực

Phương pháp đi dây: đi dây trong ống đơn tuyến và chôn trong đất Bảng chọn dây:

: hệ số nhiệt:

: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau

Số mạch hoặc cáp đa lõi

: hệ số hiệu chỉnh theo kiểu lắp đặt: 1

: hệ số hiệu chỉnh theo loại đất Loại đất tại phân xưởng là đất khô nên chọn

có bảng kết quả

STT K4K5K6K7 Itt(A) IttKhc(A) Sdd mm2 SPE

mm2 Icqdd(A) I'cqdd(A)

TĐL

1 0.904*0.7*1*1=0.6328 26.64 42.099 1x3Cx6 1x1Cx6 48 30.374TĐL

2 0.6328 139.189 219.957 1x3Cx95 1x1Cx95 22 144.278TĐL

3 0.6328 29.141 46.050 1x3Cx6 1x1Cx6 48 30.374TĐL

4 0.6328 21.084 33.319 1x3Cx4 1x1Cx4 38 24.046TSH 0.6328 51.278 81.034 1x1Cx16 1x1Cx16 83 52.522

4.4 Chọn dây từ tủ động lực đến các thiết bị trong tủ động

lực

- Phương pháp đi dây: đi dây trong ống đơn tuyến và chôn

trong đất

: hệ số nhiệt:

: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau

Số mạch hoặc cáp đa lõi

: hệ số hiệu chỉnh theo kiểu lắp đặt: 1

: hệ số hiệu chỉnh theo loại đất Loại đất tại phân xưởn là đất khô nên

chọn

Iđm được tính bằng công thức Iđm=(Sđm)/(3Uđm)

Phương án đi dây: đi trên máng cáp

Bảng chọn dây:

-: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ-:

: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp gần nhau

: hệ số hiệu chỉnh theo kiểu lắp đặt

có bảng kết quả

Kiểm tra sụt áp trong điều kiện làm việc bình thường

Theo quy định thì sụt áp làm việc bình thường tại MBA không vượt quá 5% U đm

Tính ΔU 3 Sụt áp lớn nhất trên đoạn dây từ TĐL1

đến Máy tiện ren (1): Itt = I đm = 15.48 (A)

Đoạn dây có tiết diện 2.5 mm 2 Độ sụt áp là 15 (mV) theo bảng tra dòng điện

cho phép của dây dẫn Cadivi, L 3 (m) Thay các giá trị vào công thức

ΔU 3 = ta có:

Tính ΔU 2 Sụt áp lớn nhất trên đoạn dây từ TPPC

đến TĐL1: Itt = 94.44 (A)

Đoạn dây có tiết diện 70 mm 2 Độ sụt áp là 0.57 (mV) theo bảng bảng tra dòng

điện cho phép của dây dẫn Cadivi, L = 25 (m) Thay các giá trị vào công thức

ΔU 2 = ta có :

Tính ΔU 1 Sụt áp lớn nhất trên đoạn dây từ MBA

đến TPPC: Itt = 850.83 (A)

Đoạn dây có tiết diện 2x240 mm 2 Độ sụt áp là 0.24 (mV) theo bảng bảng tra

dòng điện cho phép của dây dẫn Cadivi, L = 15 (m) Thay các giá trị vào công

V.Chương 5 :Thiết kế chiếu sáng

5.1 Thiết kế chiếu sáng

3.Độ rọi tiêu chuẩn:

- Phân xưởng lắp ráp cơ khí trung bình: Etc= 200(lux)

- Lối đi + Phòng sinh hoạt: Etc= 150(lux)

4.Hệ chiếu sáng chung đều

5.Khoảng nhiệt độ màu: 200(lux)=> Tm= 1900-3700(K)

150(lux)=> Tm= 1800-3300(K)

6 Chọn bóng đèn: loại: Philips LED100S/865 NB

Ra= 60-70, Pd= 69(W), ∅d=10000(lm)

7 Chọn bộ đèn: loại: Philips BY120P G4 PSD 1 xLED100S/865 NB

Hiệu suất: 1, Số đèn/1 bộ: 1, Quang thông: 10000(lm)

8 Phân bố các bộ đèn:

Kết luận: Sai số quang thông nằm trong khoảng cho phép ( -10% => +20% )

16 Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc:

17 Phân bố các bộ đèn: Bố trí đèn theo kiểu n a x n b= ¿11x4

- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài:

5.2 Mô phỏng chiếu sáng bằng phần mềm DIALUX EVO

5.2.1 Thông số đèn

5.2.2 Sơ đồ nhà xưởng

Hình 1: Sơ đồ 3D bên ngoài của nhà xưởng

Hình 2: Sơ đồ 3D bên trong của nhà xưởng

Hình 3: Sơ đồ 2D bên trong của nhà xưởng

Tính toán ngắn mạch 3 pha

Ta có dòng ngắn mạch 3 pha: I(3)N = U đm

Với Zth là tổng trở nhìn từ điểm ngắn mạch trở về nguồn,

 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái MBA:

TĐL4 5,1487 3,485 6,217261 40,85949TĐL SHCS 1,688 1,1425 2,038296 124,6306TĐL1→Máy 1,1 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 1,2 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 3,1 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 3,2 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 5 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→ Máy 6 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→ Máy 7,1 8,2267 7,253 10,96743 23,16259TĐL1→ Máy 7,2 8,2267 7,253 10,96743 23,16259TĐL1→ Máy 8 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL2→9,1 12,8317 11,8476

5.3.3 Kết quả mô phỏng:

Hình 4: Kết quả mô phỏng chiếu sáng 3D của nhà xưởng

Hình 5: Kết quả mô phỏng chiếu sáng 2D của nhà xưởng

*Giá trị độ rọi trung bình từng khu vực của nhà xưởng

Với Zth là tổng trở nhìn từ điểm ngắn mạch trở về nguồn,

 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái MBA:

TĐL4 5,1487 3,485 6,217261 40,85949TĐL SHCS 1,688 1,1425 2,038296 124,6306TĐL1→Máy 1,1 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 1,2 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 3,1 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 3,2 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→Máy 5 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL1→ Máy 6 15,7167 13,565 20,76111 12,23605

TĐL1→ Máy 7,1 8,2267 7,253 10,96743 23,16259TĐL1→ Máy 7,2 8,2267 7,253 10,96743 23,16259TĐL1→ Máy 8 15,7167 13,565 20,76111 12,23605TĐL2→9,1 12,8317 11,8476

17,46477 14,54552TĐL2→9,2 12,8317 11,8476

17,46477 14,54552TĐL2→10 12,8317 11,8476

17,46477 14,54552TĐL2→11 5,3417 3,798 6,554278 38,75852TĐL2→12 8,1417 7,236 10,89252 23,32189TĐL2→13 5,3417 3,798

6,554278 38,75852TĐL2→14 2,5617 2,1246

3,328097 76,33013TĐL2→15 2,5617 2,1246

3,328097 76,33013TĐL2→16 2,5617 2,1246

3,328097 76,33013TĐL2→17 2,5617 2,1246

3,328097 76,33013TĐL3→18 15,72 14,2373

21,20894 11,97769TĐL3→19 4,007 3,6235

5,402388 47,02256TĐL3→ 20-21 ,1 15,72 14,2373

21,20894 11,97769TĐL3→20− 21 ,1 15,72 14,2373

21,20894 11,97769TĐL3→20− 21 ,3 15,72 14,2373

21,20894 11,97769

21,20894 11,97769TĐL3→ 25-25 15,72 14,2373

TĐL4 4

32-33,1 17,2487 16,236 23,68808 10,72413TĐL4  32-33,2 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  32-33,3 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  32-33,4 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  32-33,5 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  34-35 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  36-37 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  38-39,1 17,2487 16,236

23,68808 10,72413TĐL4  38-39,2 17,2487 16,236

23,68808 10,72413