CẢI tạo lại hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO một PHÂN XƯỞNG THỤC tập cơ KHÍ (18x54)

Công việc thiết kế cung cấp điện cho một công trình như khảo sát thu thập số liệu công trình, xác định phụ tải tính toán, chọn trạm biến áp, thiết kế chiếu sáng… đòi hỏi người thiết kế p

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

MSSV : 11D0010157

TPHCM, Ngày 12 tháng 12 năm 2013

Lời Mở Đầu

Điện năng là một trong những dạng năng lượng quan trọng nhất trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng Điện năng sản xuất từ các nhà máy điện được truyền tải và cung cấp cho các khu công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt của con người,để đưa điện năng đến các các nơi tiêu thụ này cần phải qua nhiều khâu rất quan trọng Và thiết kế cung cấp điện là một trong những khâu quan trọng đó Công việc thiết kế cung cấp điện cho một công trình như khảo sát thu thập số liệu công trình, xác định phụ tải tính toán, chọn trạm biến áp, thiết kế chiếu sáng… đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm trong tính toán, thiết kế đúng tiêu chuẩn

kỹ thuật, tính thẩm mỹ và an toàn cao.

Đồ án môn học là kết quả của sự vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế

để tính toán thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng, cũng vì thế, mà qua đồ án chúng ta có thể hiểu rõ hơn được những gì đã học ở lý thuyết mà chưa có dịp để ứng dụng vào thực tiễn và chúng ta cũng có thể hình dung được ý nghĩa của bộ

môn cung cấp điện trong ngành điện khí hoá- cung cấp điện “Cải Tạo Lại Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Thực Tập Cơ Khí” là nhiệm vụ của

đồ án môn học cung cấp điện và cũng là cơ sở để chúng ta thiết kế những mạng điện lớn hơn sau này

Do trình độ có hạn và kinh nghiệm còn hạn chế, vì vậy mà trong quá trình thực hiện tập đồ án này, chắc chắn không tránh khỏi sai sót Kính mong quý thầy

cô và các bạn góp ý để em có cơ hội bổ sung vào vốn kiến thức của mình Và đây cũng là dịp để em kiểm tra lại kiến thức chuyên ngành về cung cấp điện sau khi đã học xong môn học Cung Cấp Điện.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Anh Tăng đã chỉ bảo và hướng

dẫn tận tình để em hoàn thành tập đồ án này.

Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2013.



SV TRẦN XUÂN LAM

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Ngày… Tháng… Năm… 2013

Nhiệm Vụ Đồ Án

Họ Tên: Trần Xuân Lam Lớp 11CĐ - Đ 3 MSSV: 11D0010157

Tên đồ án: CẢI TẠO LẠI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT PHÂN XƯỞNG THỤC TẬP CƠ KHÍ (18x54).

Từ ngày … đến ngày … Chọn đề tài

Từ ngày … đến ngày … Nộp 30%đồ án

Từ ngày … đến ngày … Nộp 50% đồ án

Từ ngày … đến ngày… Hoàn tất và nộp đồ án

Tóm tắt nội dung đồ án gồm 4 phần:

Phần I: Giới thiệu chung về đồ án.

Phần II: Cơ sở lý thuyết

Phần III: Tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng cho công trình

Phần IV: Tổng kết đồ án.

Mục Lục

Lời mở đầu 1

Nhiệm vụ đồ án 3

Mục lục 4

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN I Vài nét khái quát về đồ án 5

II Bản vẽ mặt bằng phân xưởng 6

PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN I Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán chiếu sáng 8

II Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán phụ tải 19

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CẢI TẠO LẠI HỆ THỐNG ĐIỆN I Tính toán thiết kế hệ thống mạch chiếu sáng cho phân xưởng 21

IITính toán phụ tải cho phân xưởng 25

III Tính toán thiết kế lựa chọn máy biến áp 32

IV Tính toán thiết kế lựa chọn dây dẫn và CB 35

PHẦN 4: SO SÁNH THIẾT KẾ CŨ VÀ MỚI Tổng kết đồ án 56

Một số tài liệu tham khảo 57

Phần I: Giới Thiệu Chung Về Đồ Án

I Tổng quan về phân xưởng.

Đây là mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí, có dạng hình chữ nhật, phân xưởngcó:

- Chiều dài: 54m

- Chiều rộng: 18m

- Chiều cao: 8 m

- Với diện tích toàn phân xưởng: 972m2

Môi trường làm việc rất thuận lợi, ít bụi, nhiệt độ môi trường trung bình trong phânxưởng là 30oC

- Phân xưởng dạng hai mái tôn kẽm, nền xi măng, toàn bộ phân xưởng có năm cửa ra vào

2 cánh: một cửa đi chính, bốn cửa phụ

- Phân xưởng làm việc 2 ca trong một ngày:

+ Ca 1: từ 7h đến 15h

+ Ca 2: từ 15h đến 23h

Trong phân xưởng có 29 động cơ, một phòng kho và một phòng KCS, ngoài ra phânxưởng còn có hệ thống chiếu sáng Phân xưởng được lấy điện từ trạm biến áp khu vựcvới cấp điện áp là: 220/380 (V)

II Bản vẽ mặt bằng

III Bảng thông số thiết bị trong phân xưởng

PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

I Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán chiếu sáng

1 Đặt vấn đề

Trong nhà máy, hay một phân xưởng,một xí nghiệp, cũng có thể là ngôi nhà của bạn,hay là một công trình giao thông, một công trình…thì việc đầu tiên la hệ thống chiếusáng, 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, ngườilao 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 đó cần phải có một hệ thống chiếu sánghơp lý để tránh những thiệt hại do thiếu ánh sáng

Mặt khác, những lúc ánh sáng tự nhiên của mặt trời không đủ hay không còn chiếusáng được nữa Chính vì vậy, chúng ta cần phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phânxưởng

Ánh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhu cầu làm việc bìnhthường của con người, phải đảm bảo độ rọi theo yêu cầu của công việc và không quáchói

Trong phân xưởng cơ khí nói riêng,chúng ta có rất nhiều hình thức chiếu sáng khácnhau.Chính vì thế, đòi hỏi ở người thiết kế cần phải biết cân nhắc, lựa chọn, chọn lọc để

có một phương án hợp lý, thõa yêu cầu đặt ra, đúng chỉ tiêu kĩ thuật…cũng như thõa điềukiện về kinh tế…

Đi sâu hơn, ta có một số hình thức thiết kế chiếu sáng như sau:

- Chiếu sáng chung: là chiếu sáng đảm bảo tại mọi điểm trên bề măt được chiếu sáng

đều nhận lượng ánh sáng như nhau

- Chiếu sáng cục bộ: là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về đọ rọi cao.

- Chiếu sáng làm việc: là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việc bình thường.

Bên cạnh đó, chúng ta cần phải thiết kế hệ thống chiếu sáng dự phòng là một

hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hành một số công việc khi hệ thống chiếusáng làm việc bị sự cố Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảo cho việc di chuyển

mọi người ra khỏi khu vực làm việc một cách an toàn…Do vậy,nguồn chiếusáng dự phòng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc

2 Yêu cầu thiết kế chiếu sáng:

Để đạt được những yêu cầu chiếu sáng đặt ra thì khi thiết kế chiếu sáng cần chúý:

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

 Ánh sáng phải phù hợp vào tính chất của công việc, thông thường chọnnguồn sáng giống ánh sáng ban ngày

 Tạo được tính tiện nghi cần thiết :

 Tính thẩm mỹ

 Không gây chói do các tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt

 Không gây chói do các tia phản xạ từ các vật xung quanh

 Không có bóng tối trên mặt bằng làm việc

 Phải tạo được độ rọi tương đối đồng đều để khi quan sát nơi này sangnơi khác mắt không phải điều tiết quá nhiều (độ chênh lệch tối đa khôngquá 20%)

 Phải có hệ thống điều khiển từ xa và tự động hoá

 Tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý

3 Các đại lượng quang và đơn vị

A Các đại lượng quang

Một vật đen tuyệt đối được nung nóng lên từ 20000K đến 100000K, người ta cóphổ màu của nó để so sánh với màu của các nguồn sáng

a Một số ví dụ về nhiệt độ màu

Nguồn sáng Nhiệt độ

màu( o K) Nguồn sáng

Nhiệt độ màu( 0 K)

Đèn nến

Đèn sợi đốt

Đèn halogen

1.90027003000

Ánh sáng trăngÁnh sáng mặt trờiÁnh sáng ban ngày

41005000-60005800-6500

Đèn huỳnh quang 2800-7500 Bầu trời trong xanh 10000-26000

a Thang nhiệt độ màu theo CIE và đèn ví dụ.

Tên gọi vàthang nhiệt

wwnwdw

<33003300-5300

>5300

29,33,82,83,92,93,30,31,32,41

84,94,20,21,22,25

b Biểu đồ kruihoff

c Chỉ số truyền đạt màu (Ra)

Là số đo của nguồn sáng, cho biết mức độ trung thực của màu của các vậtđược chiếu sáng, so với nguồn sáng chuẩn

B Các đơn vị đo độ sáng cơ bản

a Quang năng

- Độ nhạy của mắt thay đổi với các bước song khác nhau của ánh sáng Độ nhạy lớn

nhất tại bước song ʎ = 555nm Quang năng được định nghĩa là năng lượng được chọnbức xạ một Watt tại bước sóng 555nm Năng lượng bức xạ một Watt tại các bước sóngkhác trong trường nhìn sau đó nhân với độ nhạy cảm của mắt, được xác định bởi đườngcong độ nhạy quang phổ tương đối của mắt cho trường ánh sáng

b Quang thông

- Quang thông là bức xạ năng lượng của nguồn sáng trong một giây Mà mắt thường

có thể hấp thụ được lượng bức xạ

- Quang thông ký kiệu là Ф, đơn vị là Lumen (lm)

- Lumen (lm) là quang thông của một nguồn sáng điểm có cường độ sáng (I) bằng

một candela phát đều trong một góc khối (Ω) bằng một steradian Một nguồn sáng) bằng một steradian Một nguồn sángđều có một quang thông cụ thể, bảng 1.3 trình bày quang thông của một số nguồnsáng thông thường

Bảng 1.3 Quang thông của một số nguồn sáng

Nguồn sáng Công suất (W) Quang thông (llm) Hiệu suất ( lm/w)

- Hiệu suất sáng là tỉ số giữa quang thông và nguồn sáng phát ra và công suất

mà đèn tiêu thụ Đơn vị là lumen/watt (lm/w) Mỗi một đèn đếu có một hiệusuất đặc trưng Bảng 1.3

d Cường độ sáng

- Cường độ sáng là khái niệm cho sự tập trung ánh sáng theo một chiều riêng

biệt, bức xạ trong một giây Cường độ ánh sáng ký hiệu là I, đơn vị là candela(cd)

I= dФФ

dФΩ , cdФ

e Độ rọi

- Độ rọi là số lượng quang thông chiếu lên một đơn vị diện tích của bề

mặt được chiếu sáng Độ rọi được ký hiệu là E, đơn vị là lux (lx), xác định bằngbiểu thức

- Do bản than bề mặt được chiếu sáng cũng phát lại ánh sáng, như bề mặt của đèn

hoặc phẩn xạ từ một nguồn khác như bè mặt đường, nên độ chói được địnhnghĩa là cường độ ánh sáng phát trở lại trên một đơn vị diện tích của bề mặtđược chiếu sáng theo một hướng riêng biệt Độ rọi ký hiệu là L và đơn vị làcandela/m2 (cd/m2)

- Độ chói của bề mặt bức xạ không phụ thuộc vào khoảng cách từ mặt đó tớihướng quan sát

Bảng 1.5 Độ chói của một số nguồn sáng

Đèn nung nóng 100W/220W 5000 – 15000

Độ chói mặt đường khi độ rọi 30 lux 2

Giấy trắng khi độ roi 400 lux 80

Độ chói chưa gây cảm giác chói mắt <5000

g Độ trưng -Độ trưng là mật độ phân bố quang thông Φ trên bề mặt do một mặt

khác phát ra Độ trưng ký hiệu là M, đơn vị lm/m2 và được xác định bởicông thức

M= Φ A

- Đối với bề mặt được chiếu sáng độ rọi và độ trưng phụ thuộc vào hệ số

phản xạ (ρ).)

h Định luật Lambert

- Định luật lambert được thiết lập thông qua quan hệ giữa độ rọi E mà một

bề mặt có hệ số phản xạ ρ ( hoặc hệ số xuyên sáng τ đối với bề mặt xuyênsáng ) nhận được và độ chói mà bề mặt này bức xạ

- Sự phản xạ hoặc truyền khuếch tán theo định luật Lambert chứng minhđược:

trên mặt phẳng nằm ngang có kể đến phản xạ ánh sáng của trần vàtường

- Không dùng phương pháp hệ số sử dụng để tính chiếu sáng cục bộ,chiếu sáng ngoài trời cũng như chiếu sáng các mặt phẳng nằm ngang

hc

Sơ đồ để tính toán

chiếu sáng

Tốt nhất Cho phép

cực đại

Tốt nhất Cho phép

Cực đạiChiếu sáng ngoài nhà

dùng chao đèn mờ hoặc

tráng men

Chiếu sángphân xưởng chao đèn

vạn năng

Chiếu sáng cho các cơ

quan văn hóa, văn

phòng hành chánh

Khoảng cách từ đèn đến tường lấy trong phạm vi: l = ( 0,3 – 0,5 )L

- Mối quan hệ giữa quang thông tính toán đèn Φtt-d theo các thông số kỹthuật được xác định theo biểu thức sau

- Để tra được hệ số KΦ trong sổ tay kỹ thuật, đầu tiên xác định chỉ

số chỉ phòng I của phòng được chiếu sáng như sau:

i= A P

H¿¿

AP: Diện tích phòng được chiếu sáng, m2

D1, D2: Kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng được chiếu sáng, m Đối với các phòng không hạn chế; thì:

i= D1H

Với H là chiều cao tính toán treo đèn, m

- Chỉ số chỉ phòng i có thể xác định trong sổ tay kỹ thuật chiếu

Tường có màu trắng, không có của sổ: tường màu trắng

trong các phòng ẩm, trần bê tông hoặc trần gỗ màu sáng

50

Trần bê-tông trong các phòng bẩn, trần gỗ, trần bê tông

có của sổ, tường có màu trắng

30

Tường và trần trong các phòng tối, nhiều bụi ẩm, tường

gạch không hong trát, tường có màu dịu tối

10

Tỉ số 𝜟E là tỉ số giữa độ rọi trung bình Etb và độ rọi nhỏ nhất Emin

ΔEE= E tb

E min

Xác định 𝜟E còn phụ thuộc vào tỷ số giữa khoảng cách giữa hai đèn

ddvà chiều cao treo đèn tính toán htt

Đèn chiếu sâu, chao tráng men 1.15 1 1.2 1.4

Bảng 1.9: Hệ số sử dụng (K sd ) của một số loại đèn.

- Phương pháp đơn vị công suất không áp dụng tính toán trong trường hợptrên bè mặt làm việc có bóng tối do vật này, vật khác đổ xuống và không ápdụng trong tính toán chiếu sáng hành lang

b Tính chất cơ bản của phương pháp đơn vị công suất

Đơn vị công suất tính bằng Watt/m2được biểu diễn bởi mối quan hệ sau:

A P: Diện tích phòng được chiếu sáng, m2

- Trong sổ tay kỹ thuật chiếu sáng cho sẵn các giá trị đơn vị công suất tiêuchuẩn Ptc trong từng trường hợp bố trí đèn theo phương án tối ưu nhất

- Khi tra sổ tay kỹ thuật chiếu sáng cần biết được các thông số kỹ thuật nhưkiểu đèn, độ rọi yêu cầu Emin, chiều cao treo đèn htt và diện tích phòng, Ngoài raphải biết màu sơn của trần, tường để chọn các hệ số phản xạ trần (ρ).tr) và (ρ).t) chophù hợp Tra sổ tay xác định được giá trị xuât chiếu sáng Ptc tính toán tiến hành cụthể như sau:

- Sau khi tính được tổng công suất của tất cả các đèn dự kiến dùn trong chiếusáng chung cho toàn bộ diện tích của phòng được chiếu sáng

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN PHỤ TảI

1 Cơ sở lý thuyết.

A Khái niệm.

- Phụ tải của hệ thống cung cấp điện được tính từ thiết bị dùng điện ngược

về nguồn, tiến hành tính toán từ cấp điện áp thấp nhất đến cấp điện ápcao nhất của hệ thống cung cấp điện

B Mục đích tính toán phụ tải

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp.

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp.

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

C Phương pháp tính toán phụ tải

Có 4 phương pháp xác định phụ tải

- Theo suất điện tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm.

- Theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

- Theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb ( hay còn gọi làphương pháp số thiết bị hiệu quả nhq hay phương pháp sắp xếp biểu đồ).Trong đó phương pháp số 4 là chính xác nhất nên ta sẽ áp dụng để tính toánphụ tải động lực (để nâng cao độ chính xác), còn phụ tải chiếu sáng ta áp dụngphương pháp số 2 vì loại phụ tải này phân bố đều

II Các công thức tính toán phụ tải

A Công suất đặt và hệ số nhu cầu

P đmi

Trong đó

Pđi : Công suất đặt của thiết bị thứ i, KW

Pdmi : Công suất định mức thiết bị thứ i, KW

Ptt, Qtt, Stt: công suất tác dụng tính toán, phản kháng tính toán, biểu kiến tính toán của nhóm thiết bị, KW.KVAR, KVA

knc : hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ

- Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải

tính hệ số công suất trung bình

Cosφ tb=P1cos φ1+P2cos φ2+ … +P3cos φ3

P1+P2+ +P3Phụ tải tính toán tại các điểm nút của hệ thống cung cấp diện được xác minh bằng tổng phụ tải tính toán các nhóm thiết bị nối đến nút này

Kđt : hệ số làm việc đồng thời của các nhóm thiết bị, knt = 0.85 ÷ 1

Phụ tải tính toán tính theo hệ số nhu cầu có các ưu nhược điểm sau:

- Ưu điểm: Đơn giản, tính toán thuận tiện, được sử dụng rộng rãi.

- Nhược điểm: Độ chính xác không cao vì knc tra trong sổ tay là một giá trị cốđịnh, mà knc = ksdkmax và knc phụ thuộc vào kmax và phụ thuộc vào quá trình sản

xuất và số thiết bị trong nhóm máy, 2 yếu tố này thường xuyên thay đổi, chonên knc tra trong sổ tay không chính xác.

B Tâm phụ tải (xét cho một nhóm phụ tải) đựợc tính theo công thức

- Tâm phụ tải là một điểm nằm trong mặt bằng phụ tải mà nếu đặt tủ phân

phối tại đây thì các chi phí là thấp nhất

- Chọn hệ trục toạ độ DECAC với gốc toạ độ là góc bên trái của mặt bằng,

chọn trục tung là cạnh rộng của mặt bằng , trục hoành là cạnh dài củamặt bằng phân xưởng

C Dòng định mức của mỗi phụ tải

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CẢI TẠO LẠI HỆ THỐNG ĐIỆN

- Tính toán thiết kế hệ thống mạch chiếu sáng cho phân xưởng

Bước 1: Kích thước phân xưởng:

 Tường : vàng Creme=> Hệ số phản xạ ρtường= 70%

 Nền: Xi măng có màu tối=> Hệ số phản xạ ρnền= 30%

Bước 3: Chọn độ rọi

Chọn độ rọi E = 300 (lux) cho phân xưởng cơ khí chuyên tiện phay bào(traBảng 2 sách Hưỡng dẫn làm đồ án môn học Thiết Kế Cung Cấp Điện của PhanThị Thanh Bình)

Bước 9: Tính hệ số bù:

Chấp nhận thời gian làm việc trung bình là 1000h/năm suy ra:

-Chọn hệ số suy giảm quang thông 1 = 0.8

-Chọn hệ số suy giảm do bám bụi 2 = 0.9

10,9≈ 1,4

Bước 10: Tỉ số treo đèn

j= h'

h '+h tt=

1.21.2+5.05=0.19Với h >2h’ ; 0 ≤ j ≤ 1/3

h: chiều cao của nguồn so với bề mặt hữu ích

h’: khoảng cách từ đèn đến trần

Bước 11: Hệ số có ích:

Đối với nhóm phản xạ ρtrần, ρtường,ρnền và chỉ số địa điểm (K), tỉ số treo đèn( j) tra bảngcác bảng hệ số có ích trang 37 ở sách Hưỡng dẫn dồ án Cung Cấp Điện của Phan ThịThanh Bình ta có U = 0,112

Bước 12: Quang thông tổng

ϕ tổngφ=E tc SdФ

U =

300.972.1,40,112 =3645000(lm)

Bản vẽ bố trí đèn cho phân xưởng

II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG

Công suất Cos

φ

k sd Ghi chú

Cosφ tb /tgφ tb Phụ tải tính toán

P tt (Kw)

Q tt (KVAr) S tt

(KVA)

I tt (A)

P 0 (W/m2) là công suất chiếu sáng của phân xưởng

S px (m2) là diện tích toàn phân xưởngVới P0 = 15 (W/m2) (tra Bảng 2.5 trang 623 sách Cung Cấp Điện của Nguyễn Xuân Phú)

2 Tính toán tâm phụ tải của phân xưởng

a Tính toán tâm phụ tải nhóm 1

Bảng tọa độ các thiết bị trong nhóm 1