BÀI tập lớn CUNG cấp điện cho nhà máy

Phần I: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3 Phần II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY Phần III: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN Phần IV: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Máy biến áp Tiết diện dây dẫn Thiết bị phân phối Thiết bị bảo vệ Đo lường Phần V: XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN: ∆U, ∆P, ∆A, U2... Phần VI: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP (VỚI ĐẤT CÁT PHA) Phần VII: TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ ĐỂ CẢI THIỆN HỆ SỐ CÔNG SUẤT LÊN GIÁ TRỊ COSφ2

Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

Giáo Viên Hướng Dẫn : Hà Văn ChiếnSinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Thái Hòa

Mã SV :1231040561Lớp CĐKT Đ7-K12

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước, điện lực luôn giữ vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.Ngày nay điện năng trở thành năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế.Mỗi khi có một nhà máy mới ,một khu công nghiệp mới, một khu dân cư mới được xây dựng thì

ở đó nhu cầu về hệ thống cung cấp điện nảy sinh

Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước,mà đi đầu là công nghiệp ,nền công nghiệp nước ta đang có được nhữnh thành tựu đáng kể: các xí nghiệp công nghiệp ,các nhà máy với những dây truyền sản xuất hiện đại đã và đang được đưa vào hoạt động Gắn liền với những công trình đó,để đảm bảo sự hoạt động liên tục ,tin cậy và an toàn thì cần phải có một hệ thống cung cấp điệntốt

Đối với sinh viên khoa điện,nhữnh kỹ sư tương lai sẽ trực tiếp tham gia thiết kế các hệ thống cung cấp điện như vậy ,cho nên ngay từ khi còn là sinh viên thì việc được làm bài tập lớn cung cấp điện là sự tập dượt ,vận dụng những lý

thuyết đã học vào thiết kế hệ thống cung cấp điện như một cách làm quen với công việc mà sau này ra công tác sẽ phải thực hiện.Bài tập lớn cung cấp điện là một bài tập thiết thực nó gần với nhữnh ứng dụng thực tế cuộc sống hàng

ngày,tuy khối lượng tính toán là rất lớn song lại thu hút được sự nhiệt tình ,say

mê của sinh viên

Trong thời gian làm bài tập này, với sự say mê cố gắng ,nỗ lực trong công việc của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Hà Văn Chiến - Bộ môn Cung Cấp Điện em đã hoàn thành bài tập lớn của mình.Từ bài này mà em biết cách vận dụng lý thuyết vào trong tính toán thực tế và càng hiểu sâu lý thuyết hơn.Tuy đã cố gắng, đã bỏ nhiều công sức cho bài tập thực tế này nhưng do kiến thức còn hạn chế ,chắc khó tránh khỏi có nhiều khiểm

khuyết Em mong nhận được sự nhận xét và chỉ bảo của thầy giáo để em được rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện tốt hơn Bài tập lớn này và các Bài tập lớn khác

Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Thái Hòa

Phần I: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3

Phần II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY

Phần III: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Phần IV: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

Máy biến áp

Tiết diện dây dẫn

Thiết bị phân phối

Thiết bị bảo vệ

Phần VII: TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ ĐỂ CẢI THIỆN HỆ SỐ

CÔNG SUẤT LÊN GIÁ TRỊ COSφ2

NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax= 5000h

Độ rọi yêu cầu PX 3 là 500 Lux, ksd=0,56 ,knc=0.98

70m

1-4 10m

B) Nhiệm vụ thiết kế:

1) Tính toán chiếu sáng cho PX 3

2) Xác định PTTT của nhà máy

3) Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

4) Lựa chọn thiết bị: MBA, tiết diện dây, thiết bị phân phối…

5) Xác định các tham số chế độ của mạng: ∆U, ∆P, ∆A, …

6) TT nối đất cho TBA (đất cát pha)

7) TT dung lượng bù để nâng cao hệ số công suất lên cos φ =0,95

C) Bản vẽ:

1) Sơ đồ mặt bằng của mạng điện nhà máy

2) Sơ đồ nguyên lí, sơ đồ chiếu sáng px2

3) Sơ đồ 2 phương án,bảng chỉ tiêu KT-KT

4) Sơ đồ nguyên lí toàn mạng điện

BÀI LÀM:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

I SƠ LƯỢC CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP:

Thông thường chiếu sáng tự nhiên trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp thường không đáp ứng đủ nhu cầu về chiếu sáng Hơn nữa, hầu hết các nhà máy làm việc ba ca và với điều kiện khí hậu của nước ta có nhiều thay đổi trong ngày, do đó nguồn sáng tự nhiên không thể đáp ứng đủ nhu cầu sáng cho sản xuất, gây ảnh hưởng đến kết quả hoạt động sản xuất

Một trong những vấn đề quan trọng của thiết kế chiếu sáng là sự phân tíchchi tiết môi trường bên trong của không gian công nghiệp Những phần tử chức năng tác động đến thiết kế chiếu sáng và ảnh hưởng đến kết quả nhận được bao gồm: chiều cao trần nhà, độ bóng bề mặt phòng, những của sổ, ánh sáng mặt trờivà cấu trúc hình học của khu vực chiếu sáng

Những điều kiện như: bụi bẩn, hơi nước, những vị trí ẩm ướt Những vùng có sâu bọ, côn trùng, khu vực có thể xảy ra những rung động, va chạm bất ngờ… có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn các loại đèn thích hợp

Hệ thống chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến tâm lý người lao động Nếu chiếu sáng đạt được mức tiện nghi cao thì dẫn đến:

 Tăng năng suất lao động

 Giảm thiểu phế phẩm

 Giảm tần số xuất hiện tai nạn lao động

 Tạo điều kiện tốt cho việc đảm bảo các điều kiện vệ sinh, sức khỏe chung

Để đạt được mức tiện nghi cao, hệ thống chiếu sáng cần đảm bảo:

 Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trị tối thiểu theo yêu cầu

 Màu sắc ánh sáng phù hợp với yêu cầu công việc

 Không gây chói

Ngoài các yêu cầu về tính tiện nghi thì chiếu sáng công nghiệp còn đòi hỏi một

số yêu cầu mà người thiết kế cần phải quan tâm đó là:

 Tính mềm dẻo của hệ thống chiếu sang

 Tính an toàn cao.

 Yêu cầu về lắp đặt và bảo trì

 Yêu cầu về tiết kiệm điện

 Yêu cầu về chi phí

II CÁC HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRONG CÔNG NGHIỆP

1 Chiếu sáng chung :

Chiếu sáng chung là hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng đều trên toàn diện tích chiếu sáng cảu phân xưởng, bằng cách treo đèn theo một quy luật nhất định.Chiếu sáng chung thường được sử dụng cho các nhà xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu về độ rọi gần như nhau tại mọi điểm trên bề mặt làm việc chiếu sáng chung còn sư dụng phổ biến tại những nơi mà ở đó qui trình công nghệ đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng

Trong chiếu sáng chung, đèn thường được phân bố theo hai cách:

 Phân bố đều: đèn được phân bố đều để đạt được độ rọi trên toàn diện tích,thường dùng chi các phân xưởng có thiết bị giống nhau và phân bố đều trên toànphân xưởng

 Phân bố chọn lọc: đèn được phân bố ở nơi thích hợp để tạo ra ánh sáng cólợi nhất cho người công nhân vận hành cụm máy tập trung Cách này thường dùng trong các phân xưởng có thiết bị phân bố không đều hoặc có các thiết bị quá cao gây nên các khoảng tối trong phân xưởng

2 Chiếu sáng cục bộ :

Là hình thức chiếu sáng cho những nơi cần quan sát chính xác, tỉ mĩ các sản phẩm khó phân biệt như: vật kích thước nhỏ, vật cần có độ rọi cao mới phân biệt được Chiếu sáng cục bộ thường sử dụng các nguồn sáng bổ sung đặt tại các

vị trí riêng trong hệ thống chiếu sáng

3 Chiếu sáng chung cục bộ:

Là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung kết hợp với chiếu sángcục bộ Hệ thống chiều sáng này được sử dụng khi đối tượng được chiếu sáng đòi hỏi độ rọi lớn hơn do hệ thống chiếu sáng chung cung cấp Ở khu vực này,

có thể sử dụng gia tăng số lượng nguồn sáng, tăng số lượng bóng đèn cho mỗi nguồn sáng hay sử dụng bóng đèn có công suất cao hơn

4 Chiếu sáng dự phòng:

Chiếu sáng dự phòng dùng để thay thế hệ thống chiếu sáng này bị sự cố Chiếu sáng dự phòng cho phép các hoạt động thường ngày diễn ra một cách bình thường, tùy thuộc quy cách thiết kế ban đầu và vào mức độ hỏng hóc của hệ thống chiếu sáng chung Khi hệ thống chiếu sáng dự phòng gặp sự cố phải tự chuyển qua hệ thống chiếu sáng khẩn cấp

III CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

CHO PHÂN XƯỞNG 3

Thiết kế chiếu sáng nhân tạo cho phẩn xưởng gỗ cần phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi, tiện nghi nhìn, giảm thiểu các chi phí bảo dưỡng-vận hành, tính thẩm mỹ, tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý

1 Các thông tin ban đầu về nhà xưởng:

Phân xưởng 3 có tổng diện tích hơn 7040 [m2], là loại nhà xưởng có độ cao từ trần đến sàn hơn 6 [m] Cụ thể là:

 Tổng Diện Tích Xưởng 3 là [7040m2]

quanh phân xưởng được bố trí các cửa thông ra bên hiên, tạo không gian rộng rãi và thoáng khí cho phân xưởng.

Để tiện tính toán chiếu sáng nên chia phân xưởng 3 gồm các máy:

Môi trường làm việc có bụi bẩn trung bình, độ ẩm cao, có rung động, hệ

số phản xạ thấp, nhiệt độ môi trường trung bình có thể lên tới 40 Các bộ đèn cần được treo cao hơn ở những nơi sản xuất nặng, có thể treo thấp ở khu vực tiến hành kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm

Trong trường hợp này sử dụng các bộ đèn huỳnh quang để làm ánh sáng nhân tạo cho phân xưởng là hợp lý Các bộ đèn huỳnh quang cần có những máng treo chắc chắn và có độ phản xạ cao để thuận tiện cho việc treo đèn và định hướng ánh sáng tới mặt phẳng làm việc

Bóng đèn huỳnh quang gia tăng hiệu suất sáng và có tuổi thọ cao hơn đèn nung sáng Hiệu suất sáng vào khoảng từ 45 đến 90 [lm/m] Do có độ sáng thấp của bề mặt phát sáng và ít phát nhiệt nên phù hợp cho chiếu sáng phân xưởng gỗ

2 Trình tự thiết kế chiếu sáng cho Phân Xưởng 3:

Chiều dài: 60 [m]

Chiều rộng: 30 [m]

Hệ số phản xạ tường, trần, sàn lần lượt là: 50%, 30%, 10%

Tính chất công việc: làm việc hai ca trong một ngày, là khu vực đặt các loại máycưa gỗ, công việc thô, nên không quan trọng về độ phân biệt màu sắc

Môi trường có bụi trung bình, độ ẩm thấp, rung động trung bình và yêu cầu về mức độ cháy nổ cao

Độ tuổi lao động : từ 18 ÷ 45

Từ đó ta chọn được các thông số sau:

Loại bóng đèn huỳnh quang tiêu chuẩn(1 bóng): 40w, cuộn dây 10w , quang thông ban đầu của bóng( ) là 2500 [lm], chiều dài 1,2 [m], số bóng là 2

Quang thông ban đầu của bộ đèn: = × = 2500 × 2 = 5000 [lm]

Độ cao treo đèn: = 6,5 [m]

Chỉ số phòng: i = 3,1

Hệ số sử dụng (CU) là 0,94 (loại chóa đèn phẳng)

Hệ số mất mát ánh sáng: LLF = 0,7

Độ rọi yêu cầu: = 150 [lux]

Số bộ đèn cần sử dụng: = = = 82,067

Vậy chọn số bộ đèn cần sử dụng là: 82 bộ

Phân bố các bộ đèn: Để đảm bảo độ rọi đòng đều ta dùng phần mềm Visual 2.0 Basic Edition để thay đổi số lượng và khoảng cách giữa các bộ đèn Kết quả cuối cùng chọn được là:

IV TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT

1 Tính toán chọn dây dẫn:

Chọn dây cáp theo điều kiện theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trị số ngu hiểm cho cách điện của dây

Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây không chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:

K = = 1 (B,C,E,F)

= 0,95 ( hàng đơn trên trần)

= 0,87 (ở nhiệt độ 40°C, cách điện PVC)

K = 1× 0,95×0,87 = 0,83

 Ta sẽ chọn nhánh dây có sụt áp lớn nhất để tính toán chọn dây chung cho cácnhánh khác của toàn phân xưởng Do đó chọn nhánh dây mang 14 bóng Metal Halide của khu phần xưởng 3 để tính chọn

Chọn CB bảo vệ có dòng định mức làm viêc cực đại: = 32 [A]

Nên chọn dòng phát nóng cho phép của dây mà CB có khả năng bảo vệ:

Bảng 1:

DÂY ĐƠN 1 SỢI (NHIỀU SỢI) VCRuột dẫn: đồng một sợi Cách điện: nhựa PVCTiết

Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng (kg/

km)

Cường độtối đa (Amp)

Điện áp rơi (V/A/km)

 Chọn dây cáp từ CB tổng ở tủ MDB của khu B đến các CB điều khiển mỗi nhánh tại vị trí đặt tủ chiếu sáng cho khu vực phun sơn làm láng và nhóm 7 là:

Chọn CB bảo vệ có dòng định mức làm viêc cực đại:

Chọn được dòng phát nóng định mức thỏa điều kiện:

Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng (kg/

km)

Cường độtối đa (Amp)

Điện áp rơi (V/A/km)

2 Kiểm tra theo điều kiện sụt áp:

Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất quan trọng Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Từ tủ MDB khu B đến tủ DB chiếu sáng chung cho khu phun sơn làm láng và nhóm 7:

Để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng biểu thức sau:



U × I× LTrong đó: là điện áp trên một đơn vị chiều dài đường dây (V/A.km), I là dòng điện phụ tải (A), L là chiều dài của dây (km)

Trong bảng 2 thông số về dây cáp ở trên ta có: = 4,86 [V/A.km] , I = 40 [A], L= 45 [m] = 45× [km]

Tổn thất điện áp: ∆U% = =

 Tổn thất điện áp: ∆U% = =

3,6 +j2,736

5,6 +j4,088

12,5+

j9,75

6,5 +j3,965

6,8 +j5,694

7,4 +j5,772

Đề xuất: Do PX3 không có bộ phận nào có yêu cầu chiếu sáng cục bộ

nên ta chon phương pháp chiếu sáng chung cho PX3, ngoài ra có thể thiết kế thêm 1 só bóng chiếu sáng sự cố

Chọn phương pháp thiết kế “ hệ số sử dụng”:

B1) Xác định độ cao treo đèn:

H= h- h1- h2

trong đó: H –là độ cao treo đèn

h –là độ cao nhà xưởng ( chọn 4m)

h1 – là khoảng cách trần- bóng ( chọn 0,5m)

h2 – là độ cao bàn làm việc ( chọn 1m2)

=> H = 4 – 0,5 – 1,2 = 2,3 (m)

B2) Tính số bóng đèn:

Ta chọn đèn sợi đốt , bóng vạn năng có tỉ số hợp lí L/H=1,8

L = 1,8 H = 1,8 2,3 = 4,14 (m)

Căn cứ vào chiều rộng phòng là 30m ta chọn khoảng cách giữa 2 bóng là 4m

=> có 8 dãy bóng mỗi dãy có 15 bóng,2 đầu dãy cách tường mỗi bên 2m

Có ksd = 0,56

=> quang thông yêu cầu của mỗi đèn là:

Fyc = (Lx)

trong đó:

k- là hệ số dự trữ

E- độ rọi yêu cầu

2m ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Bố trí đèn trên sơ đồ mặt bằng

Phần II) Xác định PTTT của nhà máy:

- Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên củachúng ta là xác định phụ tải điện của công trình này Tùy theo quy mô của côngtrình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc phait tính đếnkhả năng phát triển của công trình trong tương lại

Xác định phụ tải cho một phân xưởng thì dựa vào máy móc thực tế đặt trongphân xưởng đó Còn xác định phụ tải tính toán cho một xí nghiệp thì phải xétđến sự phát triển của xí nghiệp đó trong tương lai Hiện nay, có rất nhiềuphương pháp để tính phụ tính toán Những phương pháp đơn giản tính toánthuận tiện thì thường kết quả không cao, ngược lại nếu độ chính xác cao thì tínhtoán phức tạp Vì vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thẻ màchọn phương pháp tính toán phù hợp Sau đây là các phương pháp tính toánthường dùng

- Xác định phụ tải tính toán theo Pđ và knc

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và Ptb

- Xác định phụ tải theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

- Xác định phụ tải theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số đồng thời kđt

- Xác định phụ tải đỉnh nhọn Pđnh

Để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy trên ta sử dụng phương pháp xác dịnhphụ tải tính toán theo Pđ và ktb

Xác định PTTT của nhà máy:

Vì các PX chỉ cho biết Pđm nên ta xác định PTTT theo Pđm và knc

a) đối với phân xưởng 1:

Pđm = 146 kw, S= 540 m²

Do knc =0,98,cos φ = 0,76 nên ta chọn suất phụ tải chiếu sáng là p0 =15 W/m²

- công suất tính toán động lực : Pđl = knc Pđm = 0,98 146 = 143,08 kW

- công suất tính toán chiếu sáng : Pcs = p0 S = 15 540 = 8,1 kW

- công suất tính toán tác dụng của PX1 : Ptt = Pđl + Pcs =143,08 + 8,1 = 151,18 Kw

- công suất tính toán phản kháng của PX1 : Qtt = Qđl = Ptt tg φ =151,18 0,85 = 128,503 kVAr

- công suất tính toán toàn phần của PX1: