Đồ án cung cấp điện part3

Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trình là xác định chính xác nhu cầu điện của công trình đó, tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời có tính toán đến đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA, dây dẫn, thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ. Việc xác định không chính xác công suất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phí trong đầu tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện không đảm bảo làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nổ và quá tải khi phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế. Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như: Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình. Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng. Theo công suất trung bình và hệ số cực đại Theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Theo lượng điện năng trên một dơn vị diện tích. Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữ liệu cho trước. Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp dựa trên dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ. Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau. Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải. Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiến hành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu. Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thời tiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổn thất điện năng …). Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểu kiến S(kVA), công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng (kVar), và dòng điện I (A). Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho người vận hành, sửa chữa. Các bước chính trong thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp: a. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng. b. Xác định phương án về nguồn điện c. Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện. d. Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ. e. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn. f. Thiết kế hệ thống chống sét. g. Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công

CHƯƠNG V

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG



Trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, năng suất lao động, an toàn trong sản xuất

và sức khỏe của người lao động Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng tới sức khỏe, kết quả là hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất lao động kém, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc Do dó, khi tính toán thiết kế chiếu sáng cần phải được tính toán kỹ lưỡng

Yêu cầu thiết kế chiếu sáng

- Hệ thống chiếu sáng được gọi là đạt yêu cầu khi thoã mãn các chỉ tiêu về kinh tế

kỹ thuật:

+ Độ rọi phải đảm bảo theo yêu cầu + Phải tạo được độ rọi đồng đều trên mặt phẳng làm việc

+ Màu sắc của ánh sáng phải phù hợp với tính chất công việc, thường là chọn ánh sáng ban ngày

+ Không gây chói mắt

+ Đơn giản , dể lắp đặt , linh hoạt và có thể tái cấu trúc trong tương lai + Tính tiện nghi cao, có hệ thống đóng mở tự động, điều khiển xa

+ Không tạo bóng tối trên mặt phẳng làm việc, tính thẩm mỹ cao

+ Mức độ an toàn phòng chống cháy nổ theo yêu cầu của môi trường làm việc

+ Tính kinh tế cao giá cả phải chăng, tiết kiệm điện năng + Không gây hiện tượng hoạt nghiệm trên mặt phẳng làm việc

- Tính mềm dẻo

- Tính an toàn : thể hiện qua các yếu tố sau:

+ Cực tiểu hoá thời gian làm việc + Giảm sự hư hỏng , gây nguy hiểm cho người và thiết bị + Phải có hệ thống chiếu sáng khẩn cấp , báo hiệu khi xắp xảy ra tai nạn +Yêu cầu lắp đặt bảo trì

+Yêu cầu về tiết kiệm điện năng

1 Xác định kích thước của phân xưởng

Chiều dài phân xưởng a = 54 m

Chiều rộng phân xưởng b = 18 m

Chiều cao phân xưởng h = 7 m

Diện tích phân xưởng S = 972 m2

2 Xác định các hệ số phản xạ của tường , trần và sàn

Vì chiếu sáng cho phân xưởng công nghiệp nhẹ, nên ta chọn các hệ số sau :

Hệ số phản xạ của tường ρt% =50%

Hệ số phản xạ của trần ρTr % = 30%

Hệ số phản xạ của sàn ρs% = 10%

3 Chọn bộ đèn

Phân xưởng cao 7m, cần ánh sáng chiếu trực tiếp theo chiều sâu phân bố đều Do

đó, ta chọn kiểu choá phẳng có

Chọn bóng đèn loại đèn huỳnh quang Tra trong bảng 10.1 Thông số các loại bóng

đèn trong giáo trình Cung cấp điện của TS Quyền Huy Ánh ta có :

Pđ = 50W; Φđ = 3200 lm ; chiều dài đèn 120 mm

Chọn số bóng trong 1 bộ đèn là 2 bóng

Quang thông và công suất của bộ đèn

Fbđ = Fđ x ( số bóng trong một bộ đèn )

= 3200 x 2 = 6400 (lm)

Pbđ = Pđ x ( số bóng đèn trong bộ đèn )

= 50 x 2 = 100 (W)

4 Chọn độ cao treo đèn H tt

Độ cao treo đèn Htt được tính từ đáy dưới của đèn đến mặt phẳng làm việc Tra bảng

10.6 Độ cao treo đèn trong giáo trình Cung cấp điện của TS Quyền Huy Ánh ta có: Công

suất bóng đèn: 20 (W) ta chọn Ờ đây ta chọn:

5 Xác định hệ số sử dụng đèn CU

Chỉ số phòng i được xác định bởi công thức sau :

Trong đó: D1,D2, S lần lượt là chiều rộng, chiều dài và diện tích khu vực được chiếu sáng

Từ i = 3, ρt% =50%, ρTr % = 30% , ρs% = 10% tra bảng 10.4 Đặc tuyến phân bố

cường độ sáng một số đèn thông dụng trong giáo trình Cung cấp điện của TS Quyền Huy

Ánh ta có CU = 0.92 Với kiểu chóa đèn phẳng ta có hệ số sử dụng của bộ đèn là CU = 0.92 = 0.6

6 Xác định hệ số mất mát ánh sáng LLF ( Light Loss Factor )

Môi trường làm việc là trung bình , với loại đèn huỳnh quang chế độ bảo trì là 12

tháng Tra bảng 10.7 hệ số LLF trong giáo trình Cung cấp điện của TS Quyền Huy Ánh

ta có được : LLF = 0.66

7 Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn E min ( lux )

Đây là phân xưởng sửa chữa cơ khí, với các chi tiết trung bình Tra bảng 10.3 Độ

rọi yêu cầu trong giáo trình Cung cấp điện của TS Quyền Huy Ánh ta được : Ey/c = 150 lux

8 Xác định số bộ đèn

bộ đèn

9 Phân bố các bộ đèn

Chọn Emax = 200 Lux

Emin = 100 Lux

Eyc = 150 Lux

nbđ = 62 bộ đèn

-Ta bố trí các dãy đèn như sau :

+ Gồm 10 cột 3 hàng ( mỗi hàng 10 đèn , mỗi cột 3 đèn )

+ Khoảng cách giữa 2 cột kế nhau là L = 6 m

+ Khoảng cách giữa 2 hàng kế nhau là L = 6m

+ Cột đầu và cột cuối cách tường là Dt = 3 m

+ Hàng đầu tiên và hàng cuối cùng cách tường là Dt = 3m

*Tiêu chuẩn kiểm tra độ đồng đều thông qua các tỷ số sau :

với L là khoảng cách giữa 2 đèn, Hđ là chiều cao treo đèn tính toán, Dt là khoảng cách giữa đèn với tường

+ Nếu α = 0,8÷2

β = 0,4÷0,6

⇒ Đạt yêu cầu

Nhận thấy :

⇒ Đạt yêu cầu về độ đồng đều chiếu sáng

Sơ đồ phân bố các bộ đèn chiếu sáng như sau

Bước 10 Vạch phương án đi dây mạng điện chiếu sáng

a.Chọn dây dẫn vá cáp

-Cáp dẩn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ chiếu sáng DLB gồm 3 dây pha, 1 dây trung tính Với phương án đi trên khay cáp kẹp sát tường

-Dây dẫn từ tủ DLB đến các dãy đèn , ta chọn phương án đi dây nổi , đặt trong ống nhựa kẹp sát tường

*Chọn cáp từ MDB đến DLB

-Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng

Pcs = Pbđ Nbđ = 250x27 = 6750 W= 6,75 KW

-Dòng điện cho phép của cáp

Chọn CB: nên ta chọn Iđm =20A

-Xác định hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt K

k1 = 1 ( cáp đi trên không )

k2 = 0,72 (số mạch cáp cho tủ chiếu sáng )

k3 = 1 ( nhiệt độ môi trường là 30oc )

⇒ k = k1 k2 k3 =1 x 0,72 x 1 = 0,72

-Dòng hiệu chỉnh cho phép là :

-Từ dòng phát nóng cho phép cho phần chiếu sáng CBL , ta chọn cáp do CADIVI sản xuất loại CVV , 4 lõi cách điện PVC, với 3 dây pha A , B, C cùng loại

Tra bảng Catalogue cáp điện lực ta chọn như sau :

Dây pha CVV 7/0.8

Bảng thông số cáp cho phần chiếu sáng

Dâ

y

cáp

Số sợi / Đường kínhsợ i

N / mm

Đườn

g kính dây dẫn mm

Đườn

g kính tổng dây dẫn mm

Trọng lượng gần đúng

kg / km

Cường

độ dòng điện tối đa A

Tiết diện dây dẫn

F

mm2

L 7/0.8 2,4 4,2 12,2 27 3,5

Chiều dài đoạn cáp này là 7 m

*Chọn cáp từ DLB đến 3 dãy đèn

-Ba dãy đèn có cùng công suất tính toán, do đó khi chọn dây ta chỉ cần tính toán chọn cho

1 dãy đèn còn 2 dãy kia thì cùng loại

-Công suất chiếu sáng của một dãy đèn

Pdđ = Pbđ x ( số bóng đèn trong một dảy ) = 250x9 = 2250 W= 2,25 KW

-Dòng điện cho phép của cáp

Chọn CB: nên ta chọn Iđm =20A

-Xác định hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt K

k1 = 0,95 ( dây treo trên không )

k2 = 1 (số mạch cáp )

k3 = 1 ( nhiệt độ môi trường là 30oc )

⇒ k = k1 k2 k3 =0,95 x 1 x 1 = 0,95

-Dòng hiệu chỉnh cho phép là :

-Từ dòng phát nóng cho phép cho phần chiếu sáng CBL1 cho dãy đèn 1 , ta chọn cáp do CADIVI sản xuất loại dây mềm VCm , 2lõi cách điện PVC, với 1 dây pha , 1 dây trung tính cùng loại

Tra bảng Catalogue cáp điện lực ta chọn như sau :

Dây mềm VCm 2 x 1.5

Bảng thông số cáp mềm VCm

cáp

VC

m

Số sợi / Đường kínhsợi

N / mm

Đường kính tổng dây dẫn mm

Trọng lượng gần đúng

kg / km

Cường

độ dòng điện tối đa A 2x5002

5 3,7x7,4 5,69 18

Chọn tủ chiếu sáng và thiét bị bảo vệ:

Tủ chiếu sáng gắn với bảng điện điều khiển đặt gần cửa ra vào chính của phân xưởng Trong tủ chiếu sáng đặt một CB tổng 3 pha nhận điện từ tủ phân phối chính và 3 CB nhánh

1 pha điều khiển cấp điện cho một dãy đèn

Căn cứ vào số liệu đã tính toán, ta có thể chọn các CB hãng FADERAL cho bảng điều khiển của tủ chiếu sáng như sau:

01 MCCB mã S100-4 cực có Iđm=25A

03 CB FMB-C 2 cực có Iđm=25A

Tủ chiếu sáng tủ CLISPAL mã số CTDBA06/100SG

Kích thước:

Chiều dày 137 mm,

Chiều rộng 357 mm

Chiều cao 592 mm

1 Phương thức tính toán:

- Xác định chỉ số khoang:

Trong đó: L là chiều dài của phòng (m), W là chiều rộng của phòng (m), h là khoảng cách từ sàn cho đến trần (m)

- Xác định hệ số phản xạ của các khoang

Các hệ số phản xạ của khoang phải được xác định cho “khoang trần” và cho

“khoang sàn” Những giá trị này được xác định trong bảng 5.1 trang 105 sách Giáo trình CAD trong kỹ thuật điện – PGS.TS Quyền Huy Ánh.

- Chọn loại đèn, từ đó ta có được hệ số sử dụng CU(20% sàn nhà) của bộ đèn Hiệu chỉnh cho phù hợp với hệ số phản xạ sàn thực tế theo công thức:

CU = CU(20% sàn nhà)x ρfcthực tế

- Xác định bộ đèn theo công thức:

Trong đó: LLF là hệ số mất mát ánh sáng

S là diện tích phân xưởng

Ereq là độ rọi yêu cầu

Ffix là quang thông của bộ bóng đèn

2 Tính toán chiếu sáng chung của phân xưởng:

Sử dụng đèn Metal Halide

 Công suất 250W

 Quang thông mỗi bóng đèn 20500lm

• Chiều cao treo đèn: 7m (treo sát trần)

• Các hệ số phản xạ lần lượt là: 50%, 30%, 10%

• Hệ số mất mát ánh sáng LLF = 0,69 lấy theo phần mềm VISUAL(với độ bụi môi trường là trung bình, thời gian lau chùi đèn là 1lần/1tháng)

• Độ rọi yêu cầu Ereq được chọn là 215 lux, theo sách Giáo trình CAD trong kỹ thuật điện – PGS.TS Quyền Huy Ánh.

Vậy số bộ đèn cần dùng cho phân xưởng là:

đèn Kiểm tra lại bằng phần mềm VISUAL, ta có độ rọi như sau:

3 Tính toán chiếu sáng cho phòng KCS:

Chiếu sáng cho phòng KCS là thuộc về chiếu sáng cục bộ, với yêu cầu độ rọi cao hơn ngoài phân xưởng nên ta phải tính toán riêng

Với chiếu sáng phòng KCS ta sử dụng đèn huỳnh quang để chiếu sáng, đèn huỳnh quang được sử dụng để thiết kế cho phòng này có các thông số: bóng đôi, có chóa, chấn lưu điện tử, công suất 32W, dài 1,2m

Phòng KCS:

• Diện tích: S = 8x6 = 48m2

• Các hệ số phản xạ:

 Trần: 80%

 Tường: 50%

 Sàn: 20%

• Loại đèn:

 Kiểu: CRRS 2 32 TUBI

 CU: 0.58

 Số đèn/bộ: 2

 Quang thông: 2900lumen

 Hệ số mất mát ánh sáng LLF = 0,49(với độ bụi môi trường là trung bình, thời gian lau chùi đèn là 1lần/1tháng)

 Công suất đầu vào: 62 W

• Độ cao treo đèn: H = 3m

• Độ rọi yêu cầu Ereq được chọn là 250 lux, theo sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú

Vậy số bộ đèn cần dùng cho phòng KCS là:

bộ đèn Kiểm tra lại bằng phần mềm VISUAL, ta có độ rọi như sau:

IV CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

1 Tính toán phụ tải chiếu sáng:

Công suất của toàn bộ bóng đèn HID:

P’ HID = NHID.(P1bóng + PballastHID)

= 33.292 = 9636 W

Các đèn HID được chia đều trên 3 pha, nên:

Công suất chiếu sáng trong phòng KCS:

PHQ = Nb.(Phq + Pballast)

= 9.62 = 558 W

Công suất chiếu sáng lớn nhất trên 1 pha:

P1phamax = 3212 + 558 = 3770 W

Tổng công suất chiếu sáng:

P = 3 P1phamax = 3.3770 = 11310 Dòng điện làm việc cực đại:

2 Chọn dây dẫn và CB bảo vê:

Dây dẫn từ tủ phân phối chính T đến tủ chiếu sáng:

Sử dụng dây dẫn 4 lõi, đi trong mương (rãnh) cáp kín Nhiệt độ môi trường 400C

Do đó, ta có các hệ số:

K1 = 0.95

K2 = 1

K3 = 0.87

K = 0.95*1*0.87 = 0.8265 Dòng điện cho phép định mức của dây là:

Vậy:

 Chọn dây dẫn do CADIVI sản xuất cho đoạn từ tủ phân phối chính T đến tủ chiếu

sáng với các thông số:

- Tiết diện ruột dẫn: 1,5mm2

- Dòng điện định mức: 27 A

- Độ sụt áp: 25 mV

 Chọn CB bảo vệ có thông số:

Mã số Số cực Dòng địnhmức

In A

Khả năng cắt

mạch, kA Kích thướcWxHxD

EBE30

Dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến từng dãy đèn:

Sử dụng dây đơn 1 lõi nhiều sợi, đi trong ống ruột gà Nhiệt độ môi trường 400C

Do đó, ta có các hệ số:

K1 = 0.95

K2 = 1

K3 = 0.87

K = 0.95*1*0.87 = 0.8265 Dòng điện làm việc cực đại trên 1 pha:

Dòng điện cho phép định mức của dây là:

Vậy:

 Chọn dây dẫn do CADIVI sản xuất cho đoạn từ tủ phân phối chính T đến tủ chiếu

sáng với các thông số:

- Tiết diện: VC1,5mm2

- Dòng điện định mức: 23 A

- Đường kính: 3 mm

 Chọn CB bảo vệ có thông số:

Mã số Số cực Dòng địnhmức

In A

Khả năng cắt

mạch, kA Kích thướcWxHxD

Ta chọn dây dẫn và CB bảo vệ trên mỗi nhánh chiếu sáng là như nhau, do tải trên các pha tương đối cân bằng