Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xưởng cơ khí

CHƯƠNG 1: TỔNG QUANI- Tổng quan về thiết kế cung cấp điện Trong quá trình thiết kế cung cấp điện, một phương án được coi là hợp lý khi nó thoảmãn các yêu cầu sau: Vốn đầu tư nhỏ Đảm bảo

TRƯỜNG ĐH Công Nghiệp tp HCM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc - - - -

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Nhóm sinh viên số 1: Hệ đào tạo: ĐH chính quy.

Lớp: ĐHĐI7TH Nghành: Công nghệ kỹ thuật Điện.

I Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Xưởng Cơ khí

III Nội dung thuyết minh và tính toán :

1.Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải.

2.Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí.

3.Thiết kế mạng điện cho phân xưởng

4.Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện.

5 Thiết kế hệ thống đo lượng và bảo vệ Trạm biến áp.

IV Các bản vẽ thiết kế (Giấy A3).

1.Sơ đồ mặt bằng và đi dây toàn phân xưởng.

2.Sơ đồ bố trí các bộ đèn và đi dây

V Kế hoạch thực hiện:

Ngày giao đề tài : Ngày nộp đồ án :

DANH SÁCH NHÓM

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Thanh Hóa, ngày tháng năm 2015

Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT

(Của giảng viên phản biện )

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày … tháng …năm 2015

Giảng viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh -

CS Thanh Hóa.

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã giúp chúng em có được

cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em

trong suốt quá trình làm đồ án và cả quá trình học tập !

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển của đất nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện Để có thể đưa điện năng tới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này Lĩnh vực cung cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế cung cấp điện nói riêng, trường

ĐH Công Nghiệp TP HCM đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư kỹ thuật điện

Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kế cung cấp điện Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là của thầy Lê Ngọc Hội, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Ngọc Hội cùng các thầy cô giáo khác trong khoa Điện!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

I- Tổng quan về thiết kế cung cấp điện

Trong quá trình thiết kế cung cấp điện, một phương án được coi là hợp lý khi nó thoảmãn các yêu cầu sau:

Vốn đầu tư nhỏ

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo tính chất phụ tải

Chi phí vận hành hàng năm thấp

Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa

Đảm bảo chất lượng điện năng về tần số và điện áp

Ngoài ra khi thiết kế cung cấp điện cũng phải chú ý đến các yêu cầu phát triển phụtải, giảm ngắn thời gian thi công và tính mỹ quan của công trình

Các bước chính khi thiết kế cung cấp điện:

Khảo sát đối tượng cung cấp điện

Tính toán phụ tải tính toán cho phân xưởng

Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng

Thiết kế hệ thống chiếu sáng

Thiết kế chống sét và nối đất

II- Tổng quan về phân xưởng

Đây là phân xương cơ khí, có dạng hình chữ nhật, có kích thước như sau:

Chiếu dài: 54m

Chiều rộng: 18m

Chiều cao: 7m

Tổng diện tích: 972m2

Phân xưởng có 5 cửa, trong đó có 1 cửa chính và 4 cửa phụ

Trong phân xưởng có một nhà kho và một nhà kiểm tra sản phẩm Tất cả có 34 máycác loại Ngoài ra phân xưởng còn có hệ thống chiếu sáng

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và thông số phụ tải

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG

I- Phân nhóm phụ tải

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng, việc phân bố máy trong phân xưởng và yêucầu làm việc thuận tiện mà ta phân nhóm phụ tải sao cho hợp lý, thẩm mỹ

Vấn đề quan trọng là phải chú ý đến kỹ thuật và kinh tế

Về kỹ thuật: Các thiết bị có cùng chức năng thì chung một nhóm

Chú ý phân đều công suấtDòng tải của nhóm gần với dòng tải CB số nhóm không quá nhiều

Về mặt kinh tế: Tủ phân phối phải đúng tâm phụ tải nhằm tiết kiệm dây

Lắp đặt và vận hành phải thuận tiện

Căn cứ vào các yếu tố trên ta chia thành 5 nhóm phụ tải như sau:

II-Xác định phụ tải tính toán

P tt  sd dm

4 5

* 8 0

dm

dm

p (kw) 1 máy

dm

tổng

Mộtmáy

1

i tti dt

1

i tti dt



Xác định hệ số công suất trung bình nhóm 1:

98 0 14 32 15

14 32 5 13

cos cos

n i

dmi i tbn

54 45 cos 1

1

tbn

ttn ttn

P S

Công suất phản kháng của nhóm 1:

) (

25 9 54 45 47

2 1 2 1

* tti

dt ttdli K P

P ;K dt: Hệ số đồng thờiChọn K dt=0.8

Công suất tác dụng động lực toàn phân xưởng:

ttdl

P =0.8*(45,54+61.12+41.92+66.96+65.12)=248.04(KW)Công suất biểu kiến động lực toàn phân xưởng:

12 65 96 66 92 41 12 61 48 40

12 65

* 88 0 96 66

* 9 0 92 41

* 9 0 12 61

* 96 0 54 , 4

* 98 0

0

04 248



tbdl

ttdl ttdl

P S

Công suất phản kháng động lực toàn phân xưởng:

) (

67 105 04

248 61

.

2 1 2 1

Q tt  tt  tt   

3- Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng:

Chiếu sáng là một phần không thể thiếu trong thiết kế cung cấp điện.Đây là phần quan trọng, không chỉ đơn thuần là cung cấp ánh sáng mà còn mang lại

sự thoải mái cho người lao động khi lao động sản xuất

Đây là xưởng cơ khí nên ta phải quan tâm đến mức độ ánh sáng sao chongười lao động làm việc dễ dàng như ánh sáng ban ngày Ta chọn độ sáng sơ bộ là:15W/m2

F P

P ttcs  0*

Trong đó: P0: công suất chiếu sáng trên mét vuông

P0=15(W/m2) F: diện tích phân xưởng F=54*18=972(m2)

ttcs

P =15*972=14580(W)=14.58(KW)

chọn coscs=0.85

) ( 2 17 85 0

58 14

P S

cs

ttcs ttcs   



) (

1 9 58 14 2

5- Phụ tải tính toán toàn phân xưởng:

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

82 269 6 3 24 3 58 14 04

Cơng suất phản kháng tồn phân xưởng:

Tâm phụ tải được tính theo công thức :

Với :

n số thiết bị của nhóm

Pđmi công suất định mức của thiết bị thứ i

n i dmi i

P

P x X

n i dmi i

P

P y

n i

dmi i P

P x X

1

1

14 18 18 5 5 5

14

* 18 18

* 20 18

* 16 5

* 11 5

* 4 8 5

* 6

n i

dmi i

P

P y

14 18 18 5 5 5

14

* 13 18

* 18 18

* 16 5

* 16 5

* 16 5

* 16

7- Phương pháp lắp đặt tủ điện:

7.1- Tủ phân phối

Đối với những phân xưởng có công suất lớn, cần chọn vị trí thích hợp để đặt tủphân phối.Việc lắp đặt vừa phải đảm bảo tính an toàn vừa thể hiện cách bố trí hợplý Thông thường tại tâm phụ tải là nơi lắp đặt hợp lý nhất Tuy nhiên tùy theotừng sơ đồ mặt bằng cụ thể, mà cần chọn những vị trí khác sau cho thật hợp lý.Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng và cách bố trí các thiết bị, ta cần đặt một tủphân phối, tủ cấp điện cho toàn bộ khu vực được lắp đặt kế tường và gần tâm phụtải nhất Tủ phân phối được chọn lựa có số ngõ ra phụ thuộc vào số lượng tủ độnglực và tủ chiếu sáng bố trí trong phân xưởng Ngõ vào tủ phân phối được nối vớithanh góp đặt tại nhà phân phối

7.2- Tủ động lực

Đối với phân xưởng có nhiều thiết bị được bố trí rải đều trên mặt bằng hoặcbố trí theo nhiệm vụ chức năng của từng nhóm thiết bị, ta chia các thiết bị thànhcác nhóm nhỏ, các nhóm này được cấp điện từ các tủ phân phối.Trong mỗi độnglực được phân thành nhiều nhánh mỗi nhánh cung cấp cho một nhóm thiết bị đặtgần nhau Tương tự như tủ phân phối các tủ động lực cũng được lắp đặt ở các vị trívừa đảm bảo kỹ thuật vừa đảm bảo tính mỹ quan chung cho toàn phân xưởng Cáctủ động lực có số ngõ ra phụ thuộc vào số nhóm thiết bị mà tủ điện cấp.

7.3- Tủ chiếu sáng

Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng và cách bố trí các đèn chiếu sáng, ta cầnđặt một tủ chiếu sáng cấp điện cho toàn bộ khu vực được lắp đặt kế tường và gầntâm phụ tải nhất Tủ chiếu sáng được chọn lựa có số ngõ ra phụ thuộc vào số dãyđèn chiếu sáng bố trí trong phân xưởng Ngõ vào tủ chiếu sáng được nối với thanhgóp đặt tại tủ phân phối

Sơ đồ tủ phân phối

11 11 11 8

10 10 7

8- Chọn công suất máy biến áp cho phân xưởng:

8.1 Đặt vấn đề:

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cungcấp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác Các trạmbiến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện làm thành một

hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất

Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành củacác trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thốngcung cấp điện Vì vậy, việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng gắn liền với việclựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng và các thông số khác của trạm biến

áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào cấp điện áp, vào phương thức vận hành của máybiến áp v.v

8.2 Vị trí máy biến áp:

- An toàn và liên tục cung cấp điện

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

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

- Phòng cháy nổ, bụi bặm,…

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

- Chú ý đến các yếu tố và địa chất

- Thuận lợi cho việc đặt cáp và sữa chữa

8.3: Dung lượng và số lượng và chủng loại MBA:

a Số lượng máy biến áp:

- Tùy thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ

- Phương án cung cấp điện: tập trung (xí nghiệp nhỏ), phân tán (xí nghiệplớn)

- Số lượng máy biến áp của trạm được xác định từ việc đảm bảo độ tincậy, cung cấp điện

- Xét đến khả năng mở rộng và phát triển về sau

b Dung lượng MBA:

- Chọn dung lượng theo điều kiện bình thường (có xét đến khả năng quátải cho phép)

- Kiểm tra dung lượng theo điều kiện sự cố

Vì là phân xương cơ khí nhỏ nên ta chọn 1 máy biến áp

Xác định dung lượng MBA:

KVA

S

S MBA  ttPX  294 01

Vậy chọn MBA có thông số sau:

MBA nhãn hiệu THIBIDI kiểu ONAN-320

Có: công suất: 320KVA

Điện áp: 22/0.4 KVTần số: 50hz

CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

Để xác định phương án cung cấp điện đúng ta phải phân tích chính xác, thuthập dữ liệu ban đầu, trong đó quan trọng nhất là những dữ liệu phụ tải điện, phải tiếnhành so sánh tính toán cẩn thận giữa các phương án đề ra Một mạng điện tốt thì việccung cấp điện sẽ tốt, làm cho các chi phí giảm như: chi phí trả lương cho công nhânchờ khi mất điện, chi phí sửa chữa, chi phí đền bù hợp đồng…vv Mạng điện tốt thì

các chi phí trên có thể tăng lên Vì vậy, việc lựa chọn phương án đi dây cho mạngđiện nó cũng quyết định đến khả năng xử lí khi có sự cố xảy ra và việc bảo quản cũngnhư việc vận hành, sửa chữa.

II- Yêu cầu:

Việc lựa chọn phương án đi dây trong mạng phân xưởng ảnh hưởng trực tiếpđến vận hành, khai thác và phát triển hiệu quả của hệ thống cung cấp điện

Phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lượng, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi chophép

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụtải

- Thuận tiện và an toàn trong vận hành, lắp ráp, sữa chữa

- Đảm bảo tính kinh tế: ít tốn kim loại màu

- Sở đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

Ngoài ra, chúng ta phải xét đến các yếu tố không kém phần quan trọng

đó là: đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cấp điện cho phụ tải, khảnăng cấp vốn đầu tư và thiết bị, trình độ kĩ thuật vận hành của công nhân…

III- Phân tích phương án đi dây:

Có nhiều phương án đi dây trong mạch điện,dưới đây là 3 phương án thường

- Đơn giản trong việc vận hành, sữa chữa, xử lý sự cố

- Kích thước dây có thể chọn theo mức giảm dần

Nhược điểm:

- Sự cố xảy ra trên đường dây cấp điện chính từ tủ phân phối chính sẽ cắt tất

cả các mạch và tủ điện phía sau

- Vốn đầu tư cao

- Khi có nhiều phụ tải trong nhóm sơ đồ trở nên phức tạp

2- Mạng phân nhánh:

- Một tuyến dây nhưng ta có thể cung cấp điện cho nhiều thiết bị, vì vậy vốn

đầu tư sẽ giảm đáng kể

- Trong trường hợp có nhiều phụ tải như phân xưởng này thì sơ đồ nối dây ở

thanh góp nguồn vẫn đơn giản

- Ta bố trí để phân bố đầu công suất trên các nhánh, làm việc lựa chọn thiết bị

và dây dẫn tương đối đơn giản (cùng chuẩn loại)

Ưu điểm:

- Giảm chi phí đầu tư,

- Giảm các đường dây ra, sơ đồ đơn giản,

- Có thể phân phối công suất đều trên các tuyến dây

- Độ tin cậy cung cấp điện cao,

- Mạng trải rộng, có khả năng phát triển trong tương lai cao

Nhượng điểm:

- Vốn đầu tư lớn

- Vận hành và sủa chữa phức tạp

4- Chọn phương án đi dây:

Do đặc điểm phân xưởng này làm việc ổn định do vây việc cung cấp điện liên tụccho nó là rất cần thiết Và để tiện trong vấn đề vận hành và sữa chữa do vây mình sẽchọn phương án đi dây hình tia cho phân xưởng ở tất cả các tuyến

Ta chọn phương án đi dây ngầm cho tất cả các tủ động lực, tủ chiếu sáng và tủ phânphối chính, nhiệt độ môi trường bình thường là 15 độ, tính chất của đất là ẩm

CHƯƠNG IV: CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ BẢO VỆ

I- CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ

1- Phương pháp chọn dây

Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉđóng vai trò quan trọng chứ không có vai trò quyết định Chỉ tiêu kỹ thuật đóng vaitrò quyết định trong mạng hạ áp

Ta chọn dây theo điều kiện phát nóng

2- Chọn dây dẫn từ TBA đến tủ phân phối chính:

Ta có: dòng điện làm việc cực đại của phụ tải I B:

 A

S

I B ttpx 446 70

380 3

10

* 01 294 380 3

4 K .K .K K

* 05 1

* 6 0

* 1

70 , 446

10

* 31 41 380 3

3



05 1

* 05 1

* 6 0

* 1

76 62

I I B=62.76AChọn chủng loại MCCB S100 của hãnh Federal có thông số

Dòngđịnhmức

cp

diệncáp

5- Chọn dây cho từng động cơ:

10

* 4 12 380

* 1

I I B=18.84AChủng loại MCB của hãng Federal 6A-63A ký hiệu FMB-B có thông số:

Dòng định mức: 20A

Áp định mức: 400

Số cực: 3Tần số: 50-60Tương tự chọn cho các động cơ khác:

Stt S tti(KVA) I B(A) Thiết bị

bảo vệ

Dòngđịnh mức

II- KIỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP

1- Từ TBA đến tủ phân phối chính:

Tổn thất điện áp không quá 5%

Chọn khoảng cách từ TBA đến tủ phân phối chính là: L=15m

Dây cáp có F > 55mm2

 bỏ qua r0

) (

1 0

) (

08 0

380

15 08 , 0 27 , 114

0 

r =1,4

380

18 4 , 1 54 , 45

=0.00064(Ω)Chọn X up Z up  0 00064

08 0

* 3

* 3

* 3

CHƯƠNG V: XÁC ĐỊNH TỔN THẤT

I- TỔN THẤT CÔNG SUẤT

1- Tổn thất công suất MBA

R U

Q P

P

P

n

ttpx ttpx

*

2

2 2 0

Q P

Q

Q

n

ttpx ttpx

*

2

2 2 0

* 4

0

77 114 82

269

2 2

* 4

0

77 114 82

269

2 2

*

2

2 2







X U

*

2

2 2







015 0

* 056 0

* 38

0

77 114 82

269

2

2 2





015 0

* 08 0

* 38

0

77 114 82

269

2

2 2

DL5 0.08 0.6 48 65.12 35.15 145.63 1092.19CHIẾU

II- TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Tổn thất điện năng trên đường dây đực xác định như sau:

8760

* ) 10

* 124

0 (

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

I YÊU CẦU THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Một hệ thống chiếu sáng tốt khi đạt một số yêu cầu sau:

Độ rọi đạt giá trị tối thiểu

Độ rọi tương đối đồng đều trên bề mặt làm việc : max 1.6

Không bị chiếu rọi trực tiếp hay phản xạ

Ánh sáng phù hợp với yêu cầu cụ thể

Bộ đèn phải phù hợp với môi trường làm việc, an toàn, chống cháy nổKhông tạo bóng trên mặt phẳng làm việc

Hệ thống mang tính thẩm mỹ và kinh tế

II TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1 Kích thước của phân xưởng

Chiều dài: a=54m

Quang thông:F b =2500lm

Số bóng trong bộ đèn:3Quang thông bộ đèn:F n b.F b=7500lm

Tường :t=30%

Sàn : s=10%

 chọn: CU=86%

6 Xác định hệ số mất mác ánh sáng LLF

Chọn loại đèn huỳnh quang tiêu chuẩn

Môi trường làm việc : bẩn

Chế độ bảo chì: 12 tháng

 LLF=0.62

7 Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn Emin(Lux)

Phân xưởng cơ khí chi tiết vừa và nhỏ

 độ rọi theo TCVN :E yc  300

8 Xác định số bộ đèn

LLF CU F

S E n