Bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện đề tài nx1 thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Sinh viên TRẦN VĂN CHUNG 2018605644 TRẦN VĂN PHÒNG 2018605644 TRẦN VĂN PHÚC 2018605891 Lớp TĐH3+4 GVHD NGUYỄN VĂN HÙNG Đề tài NX1 THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN[.]

BÀI TẬP LỚN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Sinh viên : TRẦN VĂN CHUNG - 2018605644

TRẦN VĂN PHÒNG - 2018605644 TRẦN VĂN PHÚC - 2018605891

Đề tài NX1 : THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

SỬA CHỮA CƠ KHÍ

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

Ngành điện là một ngành luôn phải đi tiên phong trong quá trình phát triển kinh

tế của mọi quốc gia Do đó ngành điện luôn gặp phải những khó khăn, đặc biệt doluôn phải đi trước đón đầu để tạo tiền đề phục vụ cho các ngành kinh tế nói riêng

và nền kinh tế nói chung Một trong những vấn đề của ngành điện là ngoài việccung cấp điện an toàn, ổn định, liên tục để phục vụ mục đích kinh tế, chính trị củaquốc gia, ngành điện còn phải đảm bảo doanh thu để đảm bảo cuộc sống cho cán

bộ công nhân viên ngành điện và đầu tư phát triển Ngoài việc đáp ứng tốt các tiêuchẩn kỹ thuật, ngành điện cần phải tính toán cân đối ngân sách thu chi và đầu tưvào các dự án sao cho đảm bảo tốt các mục tiêu đề ra

Trong đó có lĩnh vực công nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm củađất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọngtrong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 Thiết kếcung cấp điện cho nghành này vì thế là 1 công việc khó khăn, đòi hỏi sự cẩn thậncao Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, đòi hỏi độ tin cậy cung cấpđiện cao Một phương án cung cấp điện hợp lý là 1 phương án kết hợp hài hòađược các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật, đảm bảo đơn giản trong sửa chữa và vận hànhthuận tiện, đảm bảo chất lượng điện năng Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùngcác thiết kế hiện đại và có khả năng mở rộng trong tương lai

Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hùng chúng em được nhận đề tàiThiết kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí Đồ án bao gồm 1 sốphần chính như chọn máy và vị trí đặt trạm biến áp, chọn dây và các phần tử bảo

vệ, hạch toán công trình Việc làm đồ án đã giúp chúng em điều kiện áp dụngnhững kiến thức đã học và tích lũy thêm được nhiều kinh nghiệm Đây là 1 đồ án

có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công tác saunày

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã nhận được sự chỉ bảo rất tận tìnhcủa thầy Nguyễn Văn Hùng Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện

đồ án còn nhiều thiếu xót Em rất mong nhận thêm được nhiều sự chỉ dẫn của thầy

cô để hoàn thiện hơn cho đồ án

Em xin chân thành cảm ơn

D ki n ữ ệ

Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 200m

- Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là ρđ = 100Ωm

Thiết bị trên sơ đồ mặt

Tên thiết bị Hệ số k sd Công suất đặt (kW) Cosφ bằng

35; 36; 37; 38 Máy tiện bu lông 0,32 1,5+2,8+4,5+5,5 0,55

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

41 44

31 43

7

CH ƯƠ NG 1 : TÍNH TOÁN CHI U SÁNG CHO PHÂN X Ế ƯỞ NG

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng cácyêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quảcủa chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hơp

lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan của hoàn cảnh.Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

✓ Phải có độ rọi đồng đều.

✓ Phải đảm bảo độ sáng định đủ và ổn.

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

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng , gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đènhuỳnh quang Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnhquang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ khôngđồng bộ, gây 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

Sở bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :

- Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x5m

Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi được chọn là : Eyc = 100 lux

Chọn độ cao treo đèn là h1 = 0,5 m

- Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 0,8 m

- Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h1- h2 = 5 -0,5- 0,8 = 3,7 m

Với H : chiều cao nhà xưởng , tính bằng m , đã cho ở đầu bài.

Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn năng L/h=1,5÷1,8

Ld :là khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài phân xưởng ,m

Ln : là khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m

Như vậy tổng cộng có 8 hàng đèn, mỗi hàng có 6 bóng

Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý

Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng đều là : Nmin = 48 bóng

Sơ đồ bố trí chiếu sáng như hình vẽ minh họa dưới đây

7 (lumen)

Dựa vào Fyc ta chọn loại đèn sợi đốt Halogen có Pđ = 300 W, F = 6300

lm (tra bảng PL VIII.2 –Ngô Hồng Quang)

Ngoài ra ta trang bị thêm cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phòng có 1

Tmax =4500 h ( tra bảng 9pl – SBT) suy ra jkt = 2,7mm2

Vậy tiết diện dây cần tìm là :

Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có F =10mm2 (các thông số r0 =

1,83(Ω/km), x0 =0,073(Ω/km).(tra bảng pl V.12- Ngô Hồng Quang )

Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích

Bóng đèn được chia thành 6 nhóm, mỗi nhóm sẽ có 8 bóng, công suất mỗi bóng là

Vậy ta chon dây dẫn bằng đồng có có F = 4 mm2 (các thông số r0 =

4,61(Ω/km), x0 =0,09 (Ω/km).( tra bảng pl V.12- Ngô Hồng Quang )

Các nhóm khác cũng có cùng số lệu như nhóm 1 nên kết quả giống như nhóm 1

Từ kết quả tính toán trên ta được bảng số liệu thông số dây dẫn mạch chiếu sáng

Dây nhánh 4 53 4,61

Ch n áp tô mát ọ

Chọn áp tô mát tổng.

Ilvmax = 22,243 A, ta chọn áp tô mát tổng Iđm= 40 A, 3 cực, do LG chế tạo

Chọn áp tô mát nhánh.

I lv max = 0,222,4= 10,9 A , ta chọn áp tô mát Iđm = 20 A, 2 cực, do LG chế tạo

+ Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm = 20 A cùng loại

Bảng 1.2: Thông số Át-tô-mát được lựa chọn

Số

Áp tô mát

Ki m tra đi u ki n ch n dây k t h p v i áp tô mát ể ề ệ ọ ế ợ ớ

Điều kiện kiểm tra:

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trìnhcung cấp điện Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện

về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế

về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽđược đảm bảo

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu ,

hệ số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa

chữa cơ khí , vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoccông suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên sử dụng phương pháp hệ sốnhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung chính của phưong pháp nhưsau :

- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm đó sẽ được cungcấp điện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung Các thiết bịtrong nhóm nên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng, có chế độ làmviệc và công suất tương tự nhau

Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của mỗi nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

- Phụ tải tính toán của mỗi nhóm là :

2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng.

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn

Pđ : công suất của mỗi đèn được lựa chọn

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó, ta có công suấttoàn phần của nhóm chiếu sáng là:

2.2 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát

a: Phụ tải làm mát bằng điều hòa

Với đặc tính không gian rộng lớn, máy móc và thiết bị nhiều của nhà xưởng,nhà máy do vậy mà nhà xưởng cần một hệ thống điều hòa không khí mạnh mẽvới công suất lạnh, lưu lượng gió lớn và hoạt động ổn định Bên cạnh đó, việclắp đặt cần tiết kiệm không gian và phải linh hoạt, vì vậy điều hòa cho nhàxưởng là một trong những thiết làm mát tại các phân xưởng, nhà máy phổ biếnnhất hiện nay

Ta có 1m3=200 BTU

Thể tích nhà xưởng: V =4320 m3

Vậy diện tích phân bố công suất lạnh = 4320.200 = 864000 BTU

Ta sử dụng 5 cái ĐIỀU HÒA 1 CHIỀU PANASONIC KC18QKH8 18000BTU

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m3) V = a.b.H

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)

H (m)– chiều cao của phân xưởng;

Suy ra : Q = 6 24 36 4,12 = 21,358 103 (m3 / h)

Chọn quạt hút công nghiệp có q = 2200 / h, với số lượng là 10 quạt

Bảng 2 1 : Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp

Thiết bị Công Lượng gió Số lượng ksd cos

Trong đó : n là tổng số thiết bị trong nhóm

Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng-làm mát:

n

P lm = k nc qh P đmqi = 0,795 10 215 =1709,25W

=1,709kW

i=1

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Căn cứ vào các thiết bị và diện tích mặt bằng phân xưởng ,ta chia các thiêt bị động lực ra thành 4 nhóm và tính toán cho từng nhóm như sau:

sau :

- Công suất toàn phần

- Quá trình tính toán cho nhóm 2: Nhóm 2 gồm có 13 thiết bị động lực sau:

13 2

2

i P

- Tổng công suất phụ tải động lực :

- Quá trình tính toán cho nhóm 3 :

Nhóm 3 gồm 10 thiết bị động lực như sau :

sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd Cosφ P,kW

45 Máy quạt 0,65 0,78 7,5

Bảng 2.4 :Số liệu các thiết bị nhóm 3.

- Hệ số sử dụng tổng hợp :

10

k P

77,616

tb3

- Quá trình tính toán cho nhóm 4: Nhóm 4 gồm 13 thiết bị động lực như

sau:

sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd Cosφ P,kW

- Tổng công suất phụ tải động lực :

Từ các tính toán cụ thể trên của các nhóm ta có bảng kết quả tổng hợp như sau :

Nhóm ksd∑ knc∑ Ptt.đl;kW Cosφ tbđl Sttđl;kVA Qttđl;kVAR

Bảng 2.6 :Số liệu tính toán cụ thể của từng nhóm.

Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực như sau :

- Hệ số nhu cầu :

1 − k sd

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :

2.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

Nhận xét: ….

CHƯƠNG 3 :XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

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

- An toàn và liên tục cấp điện

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

- Thao tác, vận hành, quản lý 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 là nhỏ nhất

Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tảiđược bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trongnhà Vì vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng, khoảng cách từ trạm tới phânxưởng là 200 m

3.2 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

Sơ bộ chọn phương án

Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâm phụtải của nhóm thiết bị (gần nhất có thể) Các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ cấp chomạch thông thoáng làm mát được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc tườngtrong phân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng Từ đây ta vạch ra cácphương án:

Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấpđiện bằng một mạch riêng

Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các cácmạch riêng Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần

Tính toán lựa chọn phương án tối ưu

(THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín.

Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát

theo điều kiện phát nóng của dây dẫn

Sttđl1 = 93,56 (kVA)

Chọn LD-1 = 36 mChọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Dòng điện chạy trên đường dây:

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

F = I = 142,15 = 52,6(mm2 )

Ta chọn cáp có F = 95mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km (theo bảng 18.pl SBT)

0-1 U2 o1 0−1

đm

Với = (0,124 +T .10−4

).8760 = (0,124 + 4500 10 −4 2)8760 = 3421,875 h

maxSuy ra : : A0-1 = 93,562 0,37 36 10 −

I

2

128,22

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Sttđl3 = 91,36 (kVA)

Chọn LD-3 = 54 mChọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Dòng điện chạy trên đường dây:

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

I

4

115,78

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Kết quả tính toán của phương án 1 được tổng kết trong bảng sau :

Bảng 3.2 : Các thông số của dây dẫn

Các thông số về kỹ thuật và kinh tế :

áp cực đại :

19,02 + 2,44 = 21,46 (kV )

2) Phương án 2:

Tủ chiếu sang, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các mạch riêng Các

tủ động lực thì tủ ĐL3 và ĐL4 sẽ được cấp điện thông qua tủ ĐL1và ĐL2 THTvẫn không thay đổi so với phương án 1

• Chọn dây dẫn từ

là cáp đồng 3 pha 4

Dòng điện làm việc

trạm biến áp nguồn, cách L=200 m, tới tủ hạ thế tổng (THT)

dây được đặt trong rãnh kín

chạy trong dây dẫn là :

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát theo điều kiện phát nóng của dây dẫn

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)

S0-1 = Sttđl1 + Sttđl2 = 93,56+128,22 = 221,78 (kVA)

P0-1 = Pttđl1 + Pttđl2 = 56,14 + 88,473 = 144,62 (kW)

Q0-1 = Qttddl1+Qttđl2 = 74,84 + 99,82 = 174,66 (kVAR)

Chọn LD-1 = 36 mChọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.Dòng điện chạy trên đường dây:

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

kt

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)

S0-3 = Sttđl3 + Sttđl4 = 91,36+115,78 = 207,14(kVA)

P0-3 = Pttđl3 + Pttđl4 =70,71 + 77,57 = 148,28 (kW)

Q0-3 = Qttđl3 +Qttđl4 = 57,84+ 58,95= 116,79 (kVAR)

Chọn LD-2 = 12 mChọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm

Dòng điện chạy trên đường dây:

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Dòng điện chạy trên đường dây:

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là:

Dòng điện chạy trên đường dây:

I

4

115,78

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với T

(tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh) Vậy

tiết diện dây cáp là :

0-3 0,94 1866,8

Bảng 3.5 : Các thông số về kinh tế và kỹ thuật của đường dây.

Hao tổn điện áp cực đại :

Vậy các dây dẫn đã chọn là hợp lý

Từ bảng so sánh kết quả trên ta thấy phương án 1 có tổn thất điện áp nhỏ hơn so

với phương án 2 Vậy ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu để tính toán

CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ

4.1 Chọn dây dẫn mạng động lực :

Chọn dây dẫn đến động cơ là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm, đi dây

theo các đường vuông góc

- Chọn dây dẫn cấp điện cho các động cơ từ tủ động lực1 :

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7

(A/mm2) (tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)

Vậy tiết diện dây cáp là :