Đồ án Hệ thống cung cấp điện : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa và nhà máy cơ khí

Yêu cầu 1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng và toàn bộ nhà máy 2. Thiết kế mạng cung cấp điện cho phân xưởng 3. Thiết kế mạng cung cấp điện cho toàn nhà máy 4. Chọn và kiểm tra thiết bị điện 5. Thiết kế hệ thống bảo vệ (rơle và quá điện áp) và đo lường cho TBA. Bản vẽ : Sơ đồ mặt bằng và đi dây cho phân xưởng và toàn nhà máy Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho toàn nhà máy Sơ đồ đo lường và bảo vệ cho trạm biến áp

ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

1.Xác định phụ tải động lực

Phụ tải động lực gồm các động cơ trang bị cho các máy trong phân xưởng Để có các số liệu tính toán thiết kế sau này ta chia các thiết bị phân xưởng thành các nhóm Việc chia nhóm cần phải căn cứ vào các nguyên tắc sau:

- Các thiết bị gần nhau đưa vào 1 nhóm, mỗi nhóm không quá 8 thiết bị là tốt nhất

- Đi dây thuận lợi, không chồng chéo, gấp khúc Góc gãy > 120 o

- Ngoài ra phải kết hợp công suất của các nhóm gần bằng nhau

 Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng, công suất của các máy công cụ và sự bố trí, sắp sếp các máy ta chia các thiết bị trong phân xưởng thành 4 nhóm và ta đi xác định phụ tải tính toán của từng nhóm

1.2.Xác định phụ tải tính toán của từng nhóm a Nhóm máy I

Stt Tên thiết bị Kí hiệu Số lượng P đm

• Quy đổi máy hàn từ chế độ ngắn hạn sang dài hạn :

• Quy đổi máy hàn 1 pha sang 3 pha :

Giả sử máy hàn mắc vào pha A :

• Tổng công suất các thiết bị 3 pha trong nhóm I :

• Như vậy lượng phụ tải không cân bằng lớn hơn mười lăm phần trăm (15%) tổng công suất của các thiết bị 3 pha trong nhóm, do đó khi xác định phụ tải tính toán thì máy hàn 1 pha mắc vào điện áp pha của mạng thì ta có công suất

+ Số thiết bị trong nhóm máy I là n = 6

Thiết bị có công suất đặt lớn nhất là : Pđmmax = 16,5 (kW)

=>Thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 1

2 công suất của máy có công suất lớn nhất 1

+ Tổng công suất của n thiết bị có trong nhóm là :

P = 4,5+7+2,5+2,8+16,5+4,5 = 37,8 (kW) +Tổng công suất của n1 thiết bị

P1 = 16,5 (kW) + Số thiết bị điện có hiệu quả :

= P = + Từ n* và P* tra bảng 3-3 ( trang 32 – SGK HTCCĐ của XNCN )

Sử dụng phương pháp nội suy ta có :

+ Số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhqI = n*hq.n = 0,63*6 = 3,78 => nhqI = 4

+ Ta có hệ số sử dụng trung bình các thiết bị trong nhóm I là :

Tra bảng 3-2 ( trang 30,31 - SGK HTCCĐ của XNCN)

Ta có : Kmax I = f(nhq, ksdtb I) = f(4;0,2) = 2,64

+ Công suất tính toán của nhóm I

+ Hệ số công suất cos của nhóm phụ tải :

+ Công suất toàn phần của nhóm máy I là :

+ Công suất phản kháng của nhóm máy I là:

+ Dòng phụ tải tính toán của nhóm máy I là:

STT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng

• Quy đổi cầu trục từ chế độ ngắn hạn sang dài hạn :

+ Số thiết bị trong nhóm máy II là n = 6

Thiết bị có công suất đặt lớn nhất trong nhóm II là cầu trục : Pđmmax = 11,1 (kW)

+Tổng công suất của n1 thiết bị

P1 = 11,1+7= 18,1 (kW) + Số thiết bị điện có hiệu quả :

+ Số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhqII = n*hq.n = 0,53*6 = 3,18 => nhqII = 4

Ta có hệ số sử dụng trung bình các thiết bị trong nhóm II là :

Từ nhqII = 4 và Ksdtb II = 0,15

Ta có : Kmax II = f(nhqII, ksdtb II) = f(4;0,15) = 3,11

+ Công suất tính toán của nhóm II

P ttII =K max II K sdtbII  5 i = 1 P dmi =3,11.0,15.24,6 11,5( W)= k

+ Công suất toàn phần của nhóm máy II là :

+ Công suất phản kháng của nhóm máy II là:

+ Dòng phụ tải tính toán của nhóm máy II là:

STT Tên thiết bị Kí hiệu

1 Máy mài dao cắt gọt 4 1 2,5 0,12 0,5

+ Số thiết bị trong nhóm máy III là n = 6

Thiết bị có công suất đặt lớn nhất trong nhóm III là Máy tiện ren 136 :

P = 2,5+14+2,8+4,5.2+7= 35,3 (kW) +Tổng công suất của n1 thiết bị

P1 = 14+7= 21 (kW) + Số thiết bị điện có hiệu quả :

+ Số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhqIII = n*hq.n = 0,66*6 = 3,96 => nhqIII = 4

Ta có hệ số sử dụng trung bình các thiết bị trong nhóm III là :

Từ nhqIII = 4 và Ksdtb III = 0,15

Ta có : Kmax III = f(nhqIII, ksdtb III) = f(4;0,15) = 3,11

+ Công suất tính toán của nhóm III

P ttIII = K max III K sdtbIII  5 i = 1 P dmi =3,11.0,15,35,3 16,5( W)= k

+ Công suất toàn phần của nhóm máy III là :

+ Công suất phản kháng của nhóm máy III là:

+ Dòng phụ tải tính toán của nhóm máy III là:

+ Số thiết bị trong nhóm máy IV là n = 6

Thiết bị có công suất đặt lớn nhất trong nhóm IV là Máy phay vạn năng :

P = 4,5.2+7+1,5.2+4,5= 23,5 (kW) +Tổng công suất của n1 thiết bị

P1 = 4,5.2+7+4,5= 20,5 (kW) + Số thiết bị điện có hiệu quả :

STT Tên thiết bị Kí hiệu

+ Số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhqIV = n*hq.n = 0,8*6 = 4,8 => nhqIV = 5

Ta có hệ số sử dụng trung bình các thiết bị trong nhóm IV là :

Từ nhqIV = 5 và Ksdtb IV = 0,15

Ta có : Kmax IV = f(nhqIV, ksdtb IV) = f(5;0,15) = 2,87

+ Công suất tính toán của nhóm IV

P ttIV = K max IV K sdtbIV  4 i = 1 P dmi =2,87.0,15.23,5 10,1( W)= k

+ Công suất toàn phần của nhóm máy IV là :

+ Công suất phản kháng của nhóm máy IV là:

+ Dòng phụ tải tính toán của nhóm máy IV là:

Vậy, từ các kết quả đã tính toán :

Ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm :

1.3 Xác định phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng

Công suất tính toán của toàn phân xưởng là :

Công suất phản kháng động lực của phân xưởng là :

Công suất toàn phần động lực của phân xưởng là :

( ) ( ) ( ) 58,1 77,5 96,9( ) tt DL tt DL tt DL

2.Tính toán công suất phân xưởng trên cơ sở công suất các nhóm

Trong hoạt động sản xuất của phân xưởng cần thiết phải có chiếu sáng điện Có nhiều phương pháp tính giá trị phụ tải tính toán Thông dụng nhất là phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất của phân xưởng

F: là diện tích chiếu sáng đo trên mặt bằng phân xưởng

P0 : là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

Trong đó: a, b là chiều dài, rộng của phân xưởng

+ Từ mặt bằng phân xưởng sửa chữa ta có : a = 3,7cm ; b = 2,6cm ; = 500

Tra bảng PL 1.7 Suất phụ tải chiếu sáng của một số phân xưởng (Trang 328-

GTHTCCĐ- Nguyễn Công Hiền), ta chọn P 0 (W /m 2 )

+ Dòng điện chiếu sáng phân xưởng sửa chữa là:

= U = + Diện tích tính toán phân xưởng sửa chữa được tính theo công thức :

TTPX dt tt DL CSPX tt DL CSPX

Kđt: hệ số đồng thời, chọn Kđt = 0,85

+ Công suất tác dụng của phân xưởng sửa chữa là :

TTPX dt tt DL CSPX

+ Công suất phản kháng của phân xưởng sửa chữa là :

=> Diện tích tính toán của phân xưởng sửa chữa :

+ Dòng điện phụ tải của phân xưởng sửa chữa :

= U = + Hệ số công suất của phân xưởng sửa chữa :

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY CƠ KHÍ SỐ 43

- Phụ tải tính toán của nhà máy được chia làm 2 phần

* Thành phần thứ nhất là tổng hợp tất cả các phụ tải tính toán của các phân xưởng, các nhà máy, các nhà hành chính, nhà kho, được đầu bài cho ở bảng I(bao gồm cả phụ tải tính toán động lực và chiếu sáng) và phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa được tính ở trên

* Thành phần thứ 2 là phụ tải tính toán ngoài phân xưởng, chủ yếu đó là phụ tải chiếu sáng cho phần diện tích mặt bằng bên ngoài các phân xưởng Các phần diện tích này được chiếu sáng đồng thời như nhau, việc xác định phụ tải này cũng dựa vào phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Với sơ đồ mặt bằng nhà máy ta tính được diện tích các phân xưởng

Số lượng a (cm) C.dài (bản vẽ) b (cm) C.rộng (bản vẽ)

Tổng diện tích các phân xưởng: Fpx 1698,38

1 Xác định phụ tải chiếu sáng của toàn nhà máy

1.1 Chiếu sáng đất trống và đường đi

FDT+DD : diện tích đất trống và đường đi

FNM: diện tích toàn bộ mặt bằng nhà máy

FPX : diện tích các phân xưởng

+ Diện tích toàn nhà máy cơ khí số 43 : a = 25,9 (cm) ; b ,25 (cm) ;  P0

+ Diện tích các phân xưởng trong nhà máy cơ khí số 43 :

Vậy, diện tích đất trống và đường đi là

Tra bảng PL 1.7 trang 328 giáo trình HTCCĐ, ta có suất phụ tải chiếu sáng cho đất trống và đường đi là : P 0 =0, 2(W /m 2 )

=> P DT DD + = F DT DD + P 0 23,5.0, 2 1764,7( ) 1,76(= W  kW)

+ Tổng công suất chiếu sáng nhà máy cơ khí số 43 là :

1.2 Chiếu sáng văn phòng nhà máy

1.3 Chiếu sáng nhà bảo vệ

2 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

Stt Tên phân xưởng Ptt

6 Văn phòng nhà máy 4,23 0 III

+ Công suất toàn phần của nhà máy cơ khí sô 43 được tính theo công thức :

TTNM pt dt i TTPXi CSNM i TTPXi

Trong đó: kpt = 1,05 là hệ số phụ tải của nhà máy cơ khí số 43

Kđt = 0,85 là hệ số đồng thời của nhà máy cơ khí số 43

+ Tổng công suất tác dụng của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

+ Tổng công suất phản kháng của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

+ Công suất tác dụng của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

TTNM dt pt TTPXi CSNM i

+ Công suất phản kháng của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

=> Công suất toàn phần của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

+ Hệ số công suất của toàn nhà máy cơ khí số 43 là :

21

Phân tích yêu cầu cung cấp điện và chọn phương pháp cấp điện cho phân xưởng

Việc chọn sơ đồ hợp lý là một yếu tố quan trọng để đảm bảo phù hợp với các mức độ yêu cầu về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các thiết bị trong phân xưởng

Ngoài ra, sơ đồ được chọn phải thuận tiện trong vận hành và sửa chữa cung cấp điện liên tục, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động, đảm bảo chất lượng điện năng giảm đến mức nhỏ nhất các loại tổn thất

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

*Ưu nhược điểm của từng loại sơ đồ:

+ Ưu điểm: Nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện bảo vệ tự động hóa, dễ vận hành bảo quản

+ Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, vì vậy sơ đồ nối dây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I và II

+Có ưu nhược điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia Vì vậy loại sơ đồ này thường được sử dụng khi cung cấp điện cho hộ phụ tải loại II và III

- Sơ đồ hỗn hợp (dẫn sâu):

- Do trực tiếp đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng nên giảm bớt được trạm phân phối, do đó giảm được các thiết bị điện và sơ đồ nối dây sẽ rất đơn giản

- Do đưa điện áp cao vào gần phụ tải, nên giảm được tổn thất điện áp điện năng, nâng cao năng lực truyền tải điện năng của mạng

+ Nhược điểm: Vì một đường dây “dẫn sâu” rẽ vào nhiều trạm biến áp nên độ tin cậy dùng hai đường dây dẫn sâu song song, đặt các thiế bị bảo vệ chống sự cố an toàn và quy định mỗi một đường dây dẫn sâu không nên mang quá 5 trạm biến áp và dung lượng của một đường dây không nên quá 5000 kVA

Do đó loại sơ đồ này thường được sử dụng khi cung cấp điện cho hộ phụ tải loại II và III

+Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa, căn cứ vào công suất của các nhóm thiết bị, để đảm bảo yêu cầu CCĐ và yêu cầu kinh tế, ta chọn sơ đồ đi dây hình tia Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho phân xưởng như sau:

Sơ đồ nguyên lý cung cấp cho các nhóm Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong phân xưởng ta đặt một tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về và cung cấp cho 4 tủ động lực Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải như đã phân nhóm ở trên Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp 1 Aptomat đầu nguồn từ TBA về phân xưởng bằng cáp ngầm và dao cách ly về tủ phân phối của phân xưởng Các tủ động lực được cấp điện bằng đường cao áp hình tia, đầu vào và ra đặt Aptomat

Qua phân tích yêu cầu về đảm bảo an toàn cho công nhân vận hành, đảm bảo liên tục cung cấp điện, đảm bảo dễ dàng sửa chữa, tính thẩm mỹ cho phân xưởng và khảo sát mặt bằng, điều kiện thực tế quyết định chọn vị trí đặt 1 tủ phân phối và 4 tủ động lực như hình trên

Do mạng điện phân xưởng là mạng điện áp thấp, và quy mô phân xưởng thuộc loại trung bình Ta quyết định chọn Aptomat bảo vệ cho các thiết bị trong phân xưởng.

Điều kiện chọn thiết bị trong mạng phân xưởng

1.1.Điều kiện chọn Aptomat bảo vệ cho các máy

Aptomat là thiết bị dùng ở mạng điện áp thấp Nó có thể làm được cả 2 nhiệm vụ là đóng cắt và bảo vệ Do ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao nên ta dùng aptomat bảo vệ cho các máy Aptomat được chọn theo các điều kiện sau:

  mangdien (max) dmATM dm dmATM lv

Trong đó: I dmATM ; I lv (max) : Dòng điện định mức Aptomat; dòng diện làm việc lớn nhất chạy qua Aptomat mangdien dmATM ; dm

: Điện áp định mức của Aptomat; điện áp định mức của mạng điện

1.2.Điều kiện chọn aptomat bảo vệ cho các nhóm máy Để tránh sự cố lan tràn ở các tủ động lực, mỗi tủ động lực được thiết kế một Aptomat bảo vệ riêng Điều kiện chọn Aptomat của nhóm:

  mangdien (max) dmATM dm dmATM lv TTNH

Với I TTNH : Dòng điện tính toán theo nhóm

1.3.Điều kiện chọn aptomat bảo vệ cho phụ tải chiếu sáng Điều kiện chọn Aptomat của phân xưởng:

  mangdien (max) dmATM dm dmATM lv TTPX

1.4.Điều kiện chọn aptomat tổng bảo vệ cho phân xưởng Điều kiện chọn Aptomat của phân xưởng:

  mangdien (max) dmATM dm dmATM lv CSPX

2.Điều kiện chọn dây dẫn

2.1.Điều kiện chọn dây dẫn từ tủ động lực đến các máy

Cáp và dây dẫn được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép Điều đó đảm bảo nhiệt độ của dây dẫn không làm hỏng cách điện của dây Dây dẫn cấp điện cho từng máy được đặt trong ống thép và chôn dưới đất nên nhiệt độ môi trường đặt dây là 200 0 C và nhiệt độ lớn nhất cho phép của dây là 800 0 C Điều kiện chọn và kiểm tra cáp, dây dẫn :

K1 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ tiêu chuẩn.Tra PL 4.21( Trang 374-HTCCD-Nguyễn Công Hiền )

K2 là hệ số hiệu chỉnh kể đến số lượng cáp và dây dẫn đặt trong cùng một hào hoặc rãnh cáp Tra PL 4.22( Trang 374-HTCCD-Nguyễn Công Hiền )

K3 là hệ số kể đến chế độ làm việc của thiết bị

-Với chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại :

-Với chế độ làm việc dài hạn : K 3 =1

I kd : Dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt

2.2.Điều kiện chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực Điều kiện chọn cáp và dây dẫn :

Trong đó:K 1 là hệ số kể đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tiêu chuẩn, chọn K1 = 0,96

K2 là hệ số kể đến số lượng cáp đặt trong cùng một hào, chọn K2

K3 là hệ số kể đến cấu trúc của đường dây, chọn K3 = 1

2.3.Điều kiện chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối Điều kiện chọn cáp và dây dẫn :

K1 là hệ số kể đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tiêu chuẩn, chọn K1 = 0,96

K2 là hệ số kể đến số lượng cáp đặt trong cùng một hào, chọn K2

K3 là hệ số kể đến cấu trúc của đường dây, chọn K3 = 1

2.4.Điều kiện chọn dây dẫn cho phụ tải chiếu sáng Điều kiện chọn cáp và dây dẫn : I cp  I CSPX

3.Điều kiện chọn tủ động lực cho các nhóm máy Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu dau ra tu ATM nhom dm dm dm TTNH dm TTNH

4.Điều kiện chọn tủ phân phối trung gian Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu dau ra tu ATM tong dm dm dm TTPX dm TTNH

5.Điều kiện chọn thanh cái Điều kiện chọn : (max)

K1 là hệ số kể đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tiêu chuẩn, chọn K1 = 0,96

K2 là hệ số kể tới thanh cái từng pha gồm nhiều thanh ghép lại, chọn

K3 là hệ số hiệu chỉnh khi thanh cái đặt đứng hay nằm, chọn K3 = 0,95

(max) = ATM nhom lv dm

Tính chọn các thiết bị trong phân xưởng thiết kế

Sơ đồ đi dây của mặt bằng phân xưởng Sửa chữa :

1.Tính chọn thiết bị cho nhóm I:

Dựa vào các điều kiện ở trên, ta tiến hành tính chọn thiết bị cho phân xưởng

Sửa chữa: a, Sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm I :

Hình sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm I b, Sơ đồ động lực nhóm I : c, Chọn Aptomat :

*Chọn Aptomat bảo vệ cho các thiết bị:

+Chọn Aptomat cho Máy cắt mép :

Tra PL 3.5 ( Trang 356 – Giáo trình hệ thống cung cấp điện của XNCN đô thị và nhà cao tầng-Nguyễn Công Hiền), ta chọn ATM EA53-G do Nhật chế tạo có thông số như sau:

Aptomat 3 cực: EA53-G ; Uđm = 380 (V) ; Iđm = 20 (A) ; IN = 5(kA)

+Chọn Aptomat cho Máy hàn 1 pha,  d m % 30% = :

+Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 1: thông số Aptomat cho nhóm I

STT Tên thiết bị Số lượng

P đm (kW) Cos I lvmax (A) I đm ATM (A) ATM Loại (kA) I N U đm ATM (kV) cực Số

2 Máy phay vạn năng 1 7 0,6 22,1 30 EA53-G 5 380 3

*Chọn Aptomat bảo vệ cho nhóm I Điều kiện chọn Aptomat của nhóm:

Tra bảng PL 3.5 ( Trang 356 – Giáo trình hệ thống cung cấp điện của XNCN đô thị và nhà cao tầng-Nguyễn Công Hiền) ta được :

Aptomat 3 cực: EA203-G ; Uđm = 380 (V) ; Iđm = 125 (A) ; IN = 18 (kA) d, Chọn dây dẫn

*Chọn cáp dẫn điện từ tủ động lực đến các thiết bị:

+Tính cho Máy cắt mép :

17, 4( ) 1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

Tra bảng PL4.29 (Trang 380 –Giáo trình HTCCĐ - Nguyễn Công Hiền) ta chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC do hãng LENS sản xuất có thông số như sau:

+Tính cho Máy hàn 1 pha,  d m % 30% = :

Theo phần I, ta có công suất Máy hàn sau khi quy đổi :

1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

*Tính tương tự cho tất cả các thiết bị trong nhóm, kết quả thu được ghi trong bảng sau:

Bảng 2 : Thông số dây cáp cho nhóm I e, Chọn tủ động lực cho nhóm I : Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu I dau ra tu ATM nhomI

380( ) 50,64( ) 125( ) dm dm dm TTNH dm TTNH

   - Từ điều kiện trên ta chọn tủ động lực là loại do hãng Pháp sản xuất, tủ vững cứng, đa chức năng, dễ tháo lắp linh hoạt với kích cỡ tùy thích của khách hàng, được đặt tiện lợi trên nền láng xi măng Vì vậy ta có thể lắp đạt các ATM tùy thích

+Cánh tủ phẳng với số cánh tủ là 1

+Số ATM đầu vào là 1

+Số ATM đầu ra là 6 f, Chọn thanh cái cho tủ động lực nhóm I :

Tra bảng PL 4.20 ( trang 373- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ), ta chọn thanh cái bằng nhôm :

Tiết diện của một thanh : 75( mm 2 )

2.Tính chọn thiết bị cho nhóm II:

Sửa chữa: a, Sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm II :

Hình sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm II b, Sơ đồ động lực nhóm II :

Hình sơ đồ đi dây mạch động lực nhóm II c, Chọn Aptomat

*Chọn Aptomat bảo vệ cho thiết bị :

+ Chọn Aptomat cho Máy cưa :

Tra PL 3.5 ( Trang 356 – Giáo trình hệ thống cung cấp điện của XNCN đô thị và nhà cao tầng-Nguyễn Công Hiền), ta chọn ATM EA53-G do Nhật chế tạo có thông sốnhư sau:

+Chọn Aptomat cho Cầu trục,  d m % 40%= :

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 1: thông số Aptomat cho nhóm II

P đm (kW) Cos  I lvmax (A) I đm ATM (A) ATM Loại (kA) I N U đm ATM (kV) cực Số

4 Máy mài mũi khoan 1 2,5 0,5 9,5 10 EA53-G

*Chọn Aptomat bảo vệ cho nhóm II Điều kiện chọn Aptomat của nhóm:

Tính chọn cho nhóm II:

Aptomat 3 cực: EA103-G ; U đm = 380 (V) ; I đm = 75 (A) ; I N = 14 (kA) d, Chọn dây dẫn

8, 7( ) 1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

+Tính cho Cầu trục,  d m % 40%= : Theo phần I, ta có công suất Cầu trục sau khi quy đổi :

1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

Bảng 2 : Thông số dây cáp cho nhóm II

5 Quạt gió 2,9 10 2,4 8,7 31 4G1,5 1,4 e, Chọn tủ động lực cho nhóm II : Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu II dau ra tu TTNH ATM nhomII

75( ) dm dm dm TTNH dm

- Tra PL 3.14 ( trang 360- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) lựa chọn và tra cứu thiết bị ta chọn 1 tủ động lực cho nhóm máy II với kích thước như sau:

+cánh tủ phẳng với số cánh tủ là 1

+Số ATM đầu ra là 6 f, Chọn thanh cái cho tủ động lực nhóm II :

Tiết diện của một thanh : 75(mm 2 )

3.Tính chọn thiết bị cho nhóm III:

Sửa chữa: a, Sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm III :

Hình sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm III b, Sơ đồ động lực nhóm III :

Hình sơ đồ đi dây mạch động lực nhóm III c, Chọn Aptomat :

+Chọn Aptomat cho Máy mài dao cắt gọt :

Bảng 1: thông số Aptomat cho nhóm III

1 Máy mài dao cắt gọt

*Chọn Aptomat bảo vệ cho nhóm III Điều kiện chọn Aptomat của nhóm:

Tính chọn cho nhóm III:

Aptomat 3 cực: EA103-G ; Uđm = 380 (V) ; Iđm = 60 (A) ; IN = 14 (kA) d, Chọn dây dẫn

+Tính cho Máy mài dao cắt gọt :

8,7( ) 1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

Bảng 2 : Thông số dây cáp cho nhóm III

1 Máy mài dao cắt gọt 9,5 10 9,9 8,7 31 4G1,5 1,4

5 Máy cuốn dây 22,1 30 23,02 26,04 31 4G1,5 1,4 e, Chọn tủ động lực cho nhóm III : Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu III dau ra tu ATM nhom III

60( ) dm dm dm TTNH dm TTNH

- Tra PL 3.14 ( trang 360- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) lựa chọn và tra cứu thiết bị ta chọn 1 tủ động lực cho nhóm máy III với kích thước như sau:

+cánh tủ phẳng với số cánh tủ là 1 f, Chọn thanh cái cho tủ động lực nhóm III :

4.Tính chọn thiết bị cho nhóm IV:

Dựa vào các điều kiện ở trên, ta tiến hành tính chọn thiết bị cho phân xưởng Sửa chữa: a, Sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm IV :

Hình sơ đồ đi dây trên mặt bằng nhóm IV b, Sơ đồ động lực nhóm IV :

Hình sơ đồ đi dây mạch động lực nhóm IV c, Chọn Aptomat :

+Chọn ATM3 cho Máy phay vạn năng :

Bảng 1: Thông số Aptomat cho nhóm IV

2 Máy phay vạn năng 1 7 0,6 22,1 30 EA53-G 5 380 3

4 Máy doa toạ độ 1 4,5 0,55 15,5 20 EA53-G 5 380 3

*Chọn Aptomat bảo vệ cho nhóm IV Điều kiện chọn Aptomat của nhóm:

Tính chọn cho nhóm IV:

Tra bảng PL 3.5 ( Trang 356 – Giáo trình hệ thống cung cấp điện của XNCN đô thị và nhà cao tầng-Nguyễn Công Hiền) ta được : d, Chọn dây dẫn

+Tính cho Máy phay vạn năng:

26,04( ) 1,5 1,5 1,5.0,96.1.1 lv cp kd dm cp

*Tính tương tự cho tất cả các thiết bị trong nhóm, kết quả thu được ghi trong bảng sau :

Bảng 2 : Thông số dây cáp cho nhóm IV

17,4 31 4G1,5 1,4 e, Chọn tủ động lực cho nhóm IV : Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu IV dau ra tu ATM nhom IV

40( ) dm dm dm TTNH dm TTNH

- Tra PL 3.14 ( trang 360- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) lựa chọn và tra cứu thiết bị ta chọn 1 tủ động lực cho nhóm máy IV với kích thước như sau:

+Số ATM đầu ra là 6 f, Chọn thanh cái cho tủ động lực nhóm IV :

5.Chọn Aptomat cho phụ tải chiếu sáng phân xưởng:

= U = Tra PL 3.5 ( Trang 356 – Giáo trình hệ thống cung cấp điện của XNCN đô thị và nhà cao tầng-Nguyễn Công Hiền), ta chọn ATM EA53-G do Nhật chế tạo có thông số như sau:

6.Chọn Aptomat tổng cho phân xưởng Sửa chữa :

*Điều kiện chọn : mangdien (max) dmATM dm dmATM lv TTPX

7.Chọn dây dẫn cho phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng :

Tra PL 4.29 ( trang 380- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo:

8.Thiết kế từ tủ phân phối đến tủ động lực

*Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối :

1,5 1,5.0,96.1.1 cp TTPX kd dm cp

 =  = = Tra PL 4.29 ( trang 380- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo:

*Chọn tủ phân phối trung gian cho phân xưởng Sửa chữa :

*Điều kiện chọn : tu mang dau vao tu dau ra tu ATM tong dm dm dm TTPX dm TTNH

- Tra PL 3.14 ( trang 360- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) lựa chọn và tra cứu thiết bị ta chọn tủ phân phối cho phân xưởng với kích thước như sau:

+Số ATM đầu ra là 6

* Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực

Nhóm 1: Điều kiện chọn cáp và dây dẫn :

TTNH cp kd dm cp

 =  = = Tra PL 4.29 ( trang 380- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ) chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo:

- Tính tương tự cho các nhóm còn lại ta được kết quả ghi lại ở trong bảng :

*Chọn thanh cái cho tủ phân phối :

 = Tra bảng PL 4.20 ( trang 373- Giáo trình HTCCĐ – Nguyễn Công Hiền ), ta chọn thanh cái bằng đồng :

9 Sơ đồ nguyên lý tổng của phân xưởng Sửa chữa

Hình sơ đồ nguyên lý tổng của phân xưởng Sửa chữa

Đặt vấn đề

Thiết kế mạng điện nhà máy là một phần quan trọng trong toàn bộ công việc thiết kế cung cấp điện cho nhà máy Việc thiết kế được một mạng điện nhà máy hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là một yêu cầu quan trọng Mạng điện nhà máy bao gồm 2 phần bên trong và bên ngoài nhà máy Phần bên ngoài bao gồm đường dây nhận điện từ hệ thống điện dẫn đến nhà máy Còn phần bên trong bao gồm các trạm biến áp phân xưởng và đường dây cung cấp điện cho phân xưởng Mạng điện nhà máy phải đảm bảo các chỉ tiêu sau :

✓ Vốn đầu tư ban đầu nhỏ

✓ Chi phí vận hành hàng năm ít nhất

✓ Tiết kiệm được kim loại màu

✓ Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện phù hợp với từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo chất lượng điện năng

✓ Sơ đồ đi dây đơn giản, xử lý sự cố nhanh, tác động chính xác,dễ vận hành, sửa chữa

Trong thực tế thì 2 mặt kinh tế kỹ thuật mâu thuẫn nhau Phương án tốt về mặt kĩ thuật thì lại quá đắt về kinh tế và ngược lại Do đó để lựa chọn phương án cung cấp điện phải so sánh về cả 2 mặt kinh tế và kỹ thuật sao cho phương án vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo chỉ tiêu kinh tế đề ra.

Chọn sơ đồ cung cấp điện bên trong cho nhà máy

6 Văn phòng nhà máy 4,23 0 III

Hệ thống cung cấp điện trong nhà máy đảm bảo việc cung cấp điện bên trong lãnh thổ nhà máy kể từ trạm biến áp nhà máy tới các thiết bị dùng điện, vì số máy của mạng lớn, đường dây tổng cộng dài, số thiết bị nhiều nên cần phải lựa chọn được phương án tốt nhất: Vừa thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đặt ra vừa thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế tức vốn đầu tư phải nhỏ cùng chi phí vận hành ít Đặc điểm của nhà máy cơ khí là yêu cầu cung cấp điện cao, với yêu cầu cung cấp điện cho nhà máy ở đây ta chọn sơ đồ cung cấp điện hình tia

Việc chọn sơ đồ hình tia có ưu điểm là nối đây đơn giản, độ tin cậy tính yêu cầu cung cấp điện cao, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo việc và tự động hóa, việc vận hành sửa chữa thuận tiện, cho phí vận hành hàng năm nhỏ Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là có nhiều thiết bị đóng cắt, nhiều đường dây nên vốn đầu tư cao Để đưa điện năng đến từng phân xưởng có hai cách thực hiện là sử dụng cáp ngầm và cáp trên không Song ở đây ta sử dụng cáp ngầm vì cáp được chế tạo vững chắc, cách điện tốt, không bị sét đánh nên làm việc tin cậy hơn so với đường dây

Bên cạnh đó điện kháng của cáp rất bé nên tổn thất đện năng điện áp nhỏ hơn so với đường dây trên không cùng loại đồng thời cáp được chôn dưới đất nên không ảnh hưởng tới việc đi lại, vận chuyển trong nhà máy Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là đánh giá cao, thi công khó khăn, việc phát hiện và sửa chữa những điểm bị sự cố tương đối khó khăn

Ta thấy Diện tích toàn nhà máy khoảng FNM = 10521,88 (m 2 )

Phụ tải tính toán và diện tích nhà máy không lớn lắm và điện áp nguồn là 22 (kV) không có phụ tải cao áp và điện áp định mức là 0,4 (kV) để đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế nên dùng phương pháp hạ 22 (kV) xuống 0,4 (kV) và chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho toàn nhà máy

Nhà máy Cơ khí số 43 gồm :

+ Các phân xưởng: Cán, thí nghiệm, sửa chữa là những phân xưởng tiêu thụ loại I

+ Các phân xưởng: Cơ điện, cơ khí là phân xưởng tiêu thụ loại II

+ Các phân xưởng: Văn phòng nhà máy, nhà kho, nhà xe, nhà bảo vệ là những phân xưởng tiêu thụ loại III

+Dựa vào phụ tải các phân xưởng của nhà máy ta tính được tổng công suất của nhà máy(lấy kết quả từ phần I)

- Tổng công suất lớn nhất phụ tải loại I:

- Tổng công suất lớn nhất phụ tải loại II:

II max II II 1,05.0,85 550 450 634, 2( ) pt pt dt pt pt

- Tổng công suất lớn nhất phụ tải loại III:

III max III III 1,05.0,85 7, 23 6, 45( ) pt pt dt pt pt

So sánh tỉ lệ ta thấy N2% > N1% > N3% như vậy nhà máy được xếp là hộ phụ tải loại

1 Phương án cung cấp điện cho nhà máy

1.1 Chọn sơ đồ ngoài nhà máy

Dựa vào tầm quan trọng và quy mô của nhà máy cơ khí ,căn cứ vào hệ phụ tải loại

II với điện áp nguồn là 22 kV và điện áp định mức của phụ tải là 0,4 kV Để đảm bảo CCĐ cũng như chất lượng điện năng dự kiến có 1 nguồn cung cấp cho nhà máy qua 2 đường dây trên không Hệ thống CCĐ ngoài nhà máy bao gồm đường dây từ trạm biến áp khu vực (nguồn) tới đầu vào trạm biến áp nhà máy Nhà máy được xếp vào hộ phụ tải loại II, yêu cầu cấp điện cao không được phép mất điện (thời gian mất điện bằng thời gian tự động hoá), cho nên để đảm bảo tính liên tục để cung cấp cho điện áp 22 kV lấy từ 1 đưa thẳng tới đầu vào trạm biến áp nhà máy Ở chế độ làm việc bình thường cả 2 đầu dây đều mang tải, khi một đường dây bị sự cố thì đường dây đó bị loại ra khỏi mạng, còn 1 đường dây còn lại sẽ đảm nhiệm việc CCĐ cho nhà máy để tính CCĐ cho nhà máy được liên tục

1.2 Chọn sơ đồ bên trong nhà máy

Hệ thống điện trong nhà máy đảm bảo việc cung cấp điện bên trong lãnh thổ nhà máy kể từ trạm biến áp nhà máy cho tới các thiết bị dùng điện, vì số máy của mạng lớn, đường dây tổng cộng dài, số thiết bị nhiều nên cần phải lựa chọn được phương án tốt nhất Vừa thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đặt ra vừa thoả mãn các yêu cầu về kinh tế Đặc điểm của nhà máy Cơ khí số 43 là yêu cầu cung cấp điện cao, chủ yếu là phụ tải loại I (chiếm 49,64%), phụ tải loại II (chiếm 49,95%), còn lại là phụ tải loại III do đó để phù hợp với yêu cầu CCĐ cho nhà máy ta chọn sơ đồ CCĐ hình tia

Việc chọn sơ đồ hình tia có ưu điểm là nối dây đơn giản, độ tin cậy tính yêu cầu CCĐ cao, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, việc vận hành sửa chữa thuận tiện, chi phí vận hành hàng năm nhỏ Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là có nhiều thiết bị đóng cắt, nhiều đường dây nên vốn đầu tư cao Để đưa điện năng đến từng phân xưởng ta sử dụng cáp ngầm, vì cáp được chế tạo vững chắc, cách điện tốt, không bị sét đánh nên làm việc tin cậy hơn Nhược điểm của phương pháp này là giá thành cao, thi công khó khăn

Diện tích toàn nhà máy:

Ta thấy phụ tải tính toán và diện tích nhà máy không lớn lắm và điện áp nguồn là 22 (KV) không có phụ tải cao áp và điện áp định mức là 0,4 (KV), để đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế nên dùng phương pháp hạ 22 (KV) xuống 0,4(KV) và chọn sơ đồ hình tia để CCĐ cho toàn nhà máy

2 Chọn dung lượng và số lượng MBA phân xưởng,vị trí đặt TBA

2.1 Xác định vị trí đặt TBA

➢ Việc chọn vị trí đặt trạm biến áp được tiến hành dựa trên một số nguyên tắc sau:

1 An toàn và liên tục cung cấp điện

2 Gần trung tâm phụ tải để giảm thấp tổn thát điện áp và công suất trong mạch thuận tiện cho nguồn đi tới

3 Hạn chế dòng điện ngắn mạch , bố trí đường dây thuận tiện và dự phòng cho việc triển sau này

4 Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

5 Phòng cháy nổ, bụi và thông gió tốt

6 Vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý

➢ Xác định trung tâm phụ tải của nhà máy: Lấy chiều dài nhà máy làm trục Ox, chiều rộng nhà máy làm trục Oy Gốc O đặt lại góc trái mặt bằng nhà máy

➢ Thông thường trạm biến áp được đặt liền kề với phân xưởng nào đó

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụ tải các phân xưởng chọn hệ trục tọa độ Oxy gốc tọa độ được đặt cạnh phân xưởng kết cấu

Dựa vào bản vẽ mặt bằng nhà máy Cơ khí số 43 ta lập bảng thống kê tọa độ các phân xưởng và xác định tâm phụ tải như sau :

Vậy tâm phụ tải của nhà máy được tính theo công thức :

Ptti : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i

(xi,yi) : Toạ độ của phân xưởng thứ i

(X,Y) : Toạ độ của trung tâm phụ tải trên mặt bằng nhà máy

TBA được chọn ở vị trí sao cho :

- Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng tốt, điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, việc chọn các thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

- Có khả năng thiết lập hệ thống dự phòng và có thể phát triển mở rộng trong tương lai

- Đi dây thuận tiện, không chồng chéo, thuận tiện cho sửa chữa, thay thế và lắp đặt thêm

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý

Vậy toạ độ (16,74 ; 10,62) là toạ độ của trung tâm phụ tải của nhà máy trên bản vẽ mặt bằng nhà máy

Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí số 43 Để đảm bảo an toàn và mỹ quan cho nhà máy và thuận lợi theo hướng điện đến cung cấp cho nhà máy,ta chuyển Trạm biến áp đến vị trí như trong bản vẽ

Dựa vào tâm phụ tải nhà máy ta chọn vị trí đặt TBA và đi dây cho nhà máy như bản vẽ số 1 (Để đảm bảo mỹ quan và an toàn ta dịch chuyển trạm sát vào tường rào nhà máy)

Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí số 43

2.2 Chọn số lượng và dung lượng các MBA: Để CCĐ cho các phân xưởng ta dùng các MBA phân xưởng đặt ở các trạm biến áp, biến đổi điện áp 22 (kV) của lưới thành cấp điện áp 0,4 (kV) cung cấp cho phân xưởng Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế thì số lượng và dung lượng của các máy BA cần phải thoả mãn những yêu cầu sau:

+ Đảm bảo độ tin cậy CCĐ

+ Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng tốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

Sơ đồ mặt bằng đi dây mạng điện nhà máy và sơ đồ nguyên lý nhà máy 77 1.Sơ đồ mặt bằng đi dây mạng điện nhà máy

Hình sơ đồ mặt bằng đi dây mạng điện nhà máy

2 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

Hình sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

*Hệ thống cao áp bao gồm :

+ Dao cách ly đầu vào nhà máy

+ Dây dẫn cung cấp điện cho nhà máy

+ Sứ đỡ thanh cái cao áp

*Giải thích sơ đồ nguyên lý trạm biến áp :

+Cao áp gồm 2 nguồn 22kV cấp từ lười điện đi qua cầu dao cách li về thanh cái của toàn nhà máy, để phòng sự cố 1 trong 2 nguồn ta lấy nguồn từ 2 nơi khác nhau cùng với 1 dao cách li liên hệ giữa thanh cái Từ thanh cái cao áp là thiết bị bảo vệ ngắn mạch và quá tải-Máy cắt Dây dẫn cao áp theo tính toán mà ta chọn được thông số cho chép, MBA được chọn theo chỉ tiêu kĩ thuật, kinh tế phù hợp cho nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý phần hạ áp

Hình sơ đồ nguyên lý hạ áp

*Giải thích sơ đồ nguyên lý :

+Dưới máy biến áp là phần hạ áp, thanh cái hạ áp cung cấp nguồn hạ áp cho toàn phân xưởng của nhà máy Có 1 ATM liên lạc giữa thanh cái phân chia cùng cấp điện cho 2 MBA Sau thanh cái cũng sẽ có ATM bảo vệ sự cố Điện áp đưa tới tủ phân phối của phân xưởng, tủ phân phối cấp điện cho tủ động lực, tủ động lực cấp điện cho máy sản suất Mỗi khâu đều có ATM bảo vệ

4 Sơ đồ nguyên lý toàn nhà máy

Hình sơ đồ nguyên lý toàn nhà máy

Tiêu đề	Đồ án hệ thống cung cấp điện
Tác giả	Chu Hoàng Đạt
Người hướng dẫn	TS. Vũ Văn Thắng
Trường học	Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Thái Nguyên

Định dạng
Số trang	172
Dung lượng	4,36 MB