Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ có mộtbóngChọn chiều cao treo đèn khoảng cách từ trần đến đèn là 1m, chiều cao làm việc là0,8m, ta tính được độ c

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nướcđang diễn ra một cách mạnh mẽ Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai tròrất quan trọng Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễchuyển hóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…),

dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãitrong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ củanền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năngtrong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lên không ngừng Đểđảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện antoàn và tin cậy

Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”, sau một

thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Đặng Hoàng Anh và tài liệu

tham khảo

- Hệ thống cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh

- Bài tập cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh

- Thiết kế cấp điện :Ts Vũ Văn Tẩm-Ts Ngô Hồng Quang

- Giáo trình cung cấp điện: Ninh Văn Nam (chủ biên)- Hà Văn Chiến –Nguyễn

Quang Thuấn

Đến nay, về cơ bản chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này Do trình độ

và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được

sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của chúng em được hoàn thiện hơn.Đồng thời giúp chúng em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tácsau này Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 21 tháng 3 năm 2016Sinh viên thực hiện:

Nhóm 1:Trần Việt Hoàng; Phạm Văn Lợi; Nguyễn Xuân Long.

1 Tính toán phụ tải điện

1.1 Phụ tải chiếu sáng

1.1.1 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứngcác yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi,hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựachọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàncảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ vàchiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) Do yêu cầu thị giác cần phảilàm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng vàkhông tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thốngchiếu sáng kết hợp

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnhquang Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang cótần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng

bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người

ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuônghoặc hình chữ nhật

Xác định kích thước của phân xưởng

Phân xưởng có kích thước như sau : rộng a=24m, dài b=36m, cao h=7m

Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền Huy Ánh bảng 10.5trang 159 về công nghiệp nhẹ), ta xác định được các hệ số phản xạ của trần, tường

và sàn lần lượt là 50%, 30% và 10%

Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn và chỉ số hoàn màu cao, phùhợp với chiếu sáng công nghiệp Chọn loại đèn có thông số như sau:

P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ có mộtbóng

Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) là 1m, chiều cao làm việc là0,8m, ta tính được độ cao treo đèn tính toán là:

Ta chọn được : Môi trường sử dụng trung bình và chế độ bảo trì là 12 tháng

Hệ số mất mát ánh sáng: LLF = 0,61 ( Trang 161 GT cung cấp điện_Quyền HuyÁnh)

Hệ số mất mát ánh sáng được xác định theo biểu thức:

LLF = LLD.LDD.BF.RSD

ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng, LDD là hệ số suyhao quang thông do bụi, BF là hệ số cuộn chấn lưu, RSD là hệ số suy hao phản xạcủa phòng do bụi

Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp cơ khí chi tiết trung bình – nhỏ) ·Tính số bộ đèn sử dụng

= ∗ ∗ ∗∗ =11250 ∗ 0.92 ∗ 0.61 ≈ 20 ộ150 ∗ 24 ∗ 36Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng và

5 cột như sau:

Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởng

Kiểm tra độ rọi đồng đều: ta kiểm tra theo hai chỉ số α và β

=6,25,2 = 1,44Phụ tải nhóm chiếu sáng

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của phânxưởng

P = k ∗ N ∗ Pđ = 1 ∗ 20 ∗ 150 = 3000(W) = 3(kW)Trong đó:

kđt : hệ số đồng thời của phụ tải chiếu sáng

N : số bóng cần thiết

Pđ : công suất mỗi bóng đèn được lựa chọn

Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= 1 Do đó, ta có công suất toàn phầncủa nhóm chiếu sáng là:

1.2 Phụ tải thông gió làm mát

a) Phụ tải thông gió

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là: Q= n*V= 6*24*36*7= 36288 (m3)Trong đó: n là số lần làm tươi trên 1h, V là thể tích khí

Với số liệu cho: MODEL : DLHCV40-PG4SF có lượng gió 4500 (m3/h)

Ta chọn q= 4500 m3/h => số quạt: Nq = 9 quạt

Bảng 1: Thông số quạt hút

Thiết bị Công suất (W) Lượng

gió(m3/h)

Uđm=380(V); iđm=0,57(A); ilvmax=0,7(A)

Hệ số nhu cầu: (áp dụng công thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện)

√ = 0,7 +

1 − 0,7

√9 = 0,8Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông gió và làm mát:Nếu chưa biết hiệu suất củađộng cơ nên ta lấy gần đúng Pđ=Pđm

(áp dụng công thức 2.41 chương 2 sách giáo trình cung cấp điện)

P = Pđ = 0,8 ∗ 300 ∗ 9 = 2160( ) = 2,16( )

S = P  = 2,1600,8 = 2,7( )

Trong đó: Pđmi là công suất định mức của thiết bị thứ i,kW.

Ptt,Qtt,Stt: Công suất tác dụng ,phản kháng và toàn phần tính toán củanhóm thiết bị,kW,kVAR,kVA;

n:là số thiết bị trong nhóm; knc: hệ số nhu cầu;

 Hãng sản xuất: Điện cơ Hà Nội giá bán 1.480.000 VNĐ

Tính tương tự như làm mát ta được

Knc=0,77; Pttlm= 2,598 (kW) ; Qttlm=1,95(kVAr); Sttlm=3,248 (kVA)

c) Tổng hợp phụ tải thông gió và làm mát

Công suất tác dụng: Ptttglm=Ptttg+Pttlm=2,16+2,598=4,578 (kW)

Công suất phản kháng: Qtttglm=Qtttg+Qttlm=1,62+1,95=3,57(kVAr)

Công suất toàn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA)

Dựa vào TCVN 5687 -2010 thông gió,điều hòa không khí tiêu chuẩn thiết kế

1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp phụ tải động lực

Bảng 2: Phụ tải động lực

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Sốlượng

Công suất

Pdm(kw)

Cosφ Ksd Idm

(A)Nhóm 1

nhq=(∑ )

∑ = 4,98 làm tròn bằng 5.

 Hệ số nhu cầu :

Knc= Ksd*Kmax = 0,7

Trong đó Kmax = 1,76 (tra bảng)

 Công suất tính toán :

Làm tương tự với 4 nhóm còn lại ta được bảng sau:

Bảng 4 Tính toán phụ tải cho các nhóm còn lại

Với Kt = 0,9 với thiết bị làm việc dài hạn

Kt = 0,75 với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

Đối với nhóm 2 ta chọn Kt = 0,9

Bảng 5:Phụ tải động lực toàn phân xưởng

1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:P ∑ = kđ ∑ P

Trong đó: P ∑ -công suất tính toán tổng của các hộ dùng điện,kW

P – công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ I,kW

Phân xưởng sửa chữa có đặc điểm hầu hết là các máy có cuộn dây nên hệ số

toàn phân xưởng thấp

2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

 Vị trí đặt trạm biến áp

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh

kinh tế - kỹ thuật Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân phải sợ bộ xácđịnh phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp Trên cơ sở các phương án đãđược chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí sốlượng trạm biến áp trong xí nghiệp.

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

1 An toàn và liên tục cấp điện

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

3 Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

4 Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

5 Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điềuchỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,

6 Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phânxưởng Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập,được dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụibặm có khí ăn mòn hoặc rung động; hoặc khi không tìm được vị trí thích hợp bêntrong hoặc cạnh phân xưởng

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ítảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn Khi sửdụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án Xây dựng trạm biến áp liền

kề với phân xưởng Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tới

phân xưởng là L= m.

2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

2.2.1 Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp

Ta xét 3 phương án sau:

 Phương án 1: 2 máy biến áp

 Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng

 Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Phương án trạm biến áp

a) Phương án 1: Trạm có hai máy biến áp làm việc song song:

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

đ ≥ 1,4 = 1043,11,4 = 745,1( )Nên ta lựa chon MBA có Sdm =800 (kVA)

Bảng 6: thông số máy biến áp

Công suất

kVA

Điện ápkV

PoW

 PnW

Tổn hao(W)

1250

Không tải Có tải

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85* SđmMF

Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm= 1500(kVA)

c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB3≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)

Bảng 8: Thông số kĩ thuật máy biến áp

Dòng điệnkhông tải

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo côngthức sau:

Pb=P0+Pn(

đ )Trong đó : -P0,Pnlà tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máybiến áp cho trong thông số của máy,kW ;

- t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h Bình thường máy biến ápvận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;

- حThời gian tổn thất công suất lớn nhất

2.2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng

 Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát đượccấp điện bằng một mạch riêng

 Phương án 2: phương án gộp chung các nhóm phụ tải động lực với nhau đểcấp điện từ tủ tổng tới, nhóm 1 với 2 một tủ, nhóm 3 một tủ, và nhóm 4,5một tủ, hệ thống chiếu sáng và làm mát có một tủ điều khiển riêng "

 Phương án 3: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từcác các mạch riêng, Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua

tủ ở gần

Tính toán sơ bộ:

a) Phương án 1

Tính toán tổn thất điện cho mạng

=( ∗ + ∗ )/U với AA1 có: P=55,4(kW); Q=58,12(kVAr);

Bảng 9:Tổn hao điện áp sơ bộ cho phương án 1

b) Phương án 2:

- Tính toán sơ bộ đường dây cho phân xưởng

Phương án đặt máy biến áp:

Đặt một máy biến áp và một máy phát dự phòng

Ưu điểm: vận hành đơn giản,đảm bảo cung cấp điện

Nhược điểm: ồn lúc hoạt động,chi phí đầu tư lớn

Tổn hao(W)

1250

Không tải Có tải

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85× SđmMF

Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm= 1500(kVA)

Trong đó Kmax= 1.76 (tra bảng)

 Công suất tính toán :

Nhận xét thấy nhóm thứ nhất này có máy ép nguội là có công suất định mức lớnnhất lên ta sẽ chọn sơ bộ đường dây theo máy ép nguội.

Iđm = 238,8 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 77,03 (mm2) chọn dâyA-70 với các thông số Xo = 0,233 Ro = 0,46 suy ra tổn thất trên đường dây là 3,64(V)Tính toán một cách hoàn toàn tương tự, tủ thứ 2 gồm nhóm phụ tải thứ 3

ta chọn dây A-50 với các thông số F = 63,6(mm2) ;Xo= 0,297 và Ro = 0,64

c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biếnáp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)

Bảng 11: thông số máy biến áp cho phương án 3

Dòng điệnkhông tải

I0(%)

Vì xưởng làm 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax=5000h

ح= (0,124+10-4×Tmax)2× 8760 (h) = (0,124 + 10-4×5000)2×8760=3410,9(h)

Tổn thất điện năng máy biến áp:

Ab3=P0*8760+PN(

đ ) =1,72*8760+12,91* ( , ) ∗3410,9=45479,8

(kWh)Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) vàtổn thất có tải (tổn thất đồng)

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo côngthức sau:

 Pb=P0+Pn(

đ )Trong đó : -P0,Pnlà tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máybiến áp cho trong thông số của máy,kW ;

- t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h Bình thường máy biến ápvận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;

-ح n nhấtthời gian tổn thất công suất lớ

Phương án 3 : Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách 20 m, tới tủ hạ thếtổng(THT)

 Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phân xưởng (tới tủ hạ

thế tổng (THT) là 20m

Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt đi trên không

Ilvmax= Sttpx/(√3 ∗ ) = 1038,2/(√3 ∗ 0,38) = 1577,4 (A)

Tiết diện dâyF = Ilvmax/Jkt = 1577,4 /3,1 = 508,8 (mm2 )

Ta chọn dây cáp đồng của CADIVI sản xuất tiết diện 630 mm2, ro = 0,102

(Ω/km) , xo= 0,095 (Ω/km) suy ra R=2,04.10-3(Ω);X=1,9.10-3(Ω)

Ta tính được tổn hao điện áp:

ΔU =( P ∗ R + Q ∗ X)/U = 7,6(V)

Tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động lực nhóm,ta chọn

đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để tính toán sơ bộ cho

toàn phân xưởng

Bảng 12: Tổn hao sơ bộ cho phương án 3

Đường

dây

Ptt(kW)

Qtt(kVAr)

Chiềudài (m)

RΩ

XΩ

(V)

(KWh)

Bảng 13:Tính lựa chọn dây dẫn cho tủ động lực nhóm 1

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A11 Máy mài

Bảng 14:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 2

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A21 Máy tiện bu

Bảng 15:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 3

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A33 Máy tiện

Bảng 16:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 4

TT Tên thiết

bị

Kýhiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

Bảng 17:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 5

TT Tên thiết bị Ký

hiệu

Côngsuất

Pdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

ChiềudàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

Ta tính toán trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất để tính tổn thất.

Bảng 18: Tổn thất trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất

(V)

ΔA(kWh)AA2 2,56.10-3 1,18.10-3 2,2 9924089

A29 4,6.10-4 2,33.10-4 0,82 429893,5

2.2.3 Đánh giá lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng :

Lựa chọn phương án 1 vì các lý do sau :

Ưu điểm:, vận hành đơn giản,dễ dàng cho người sử dụng ,hiệu suất sử dụng cao hơnphương án 2,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tốt nhất ,dễ dàng thay thế và bảodưỡng các thiết bị trong phân xưởng

Nhược điểm:chi phí đầu tư ban đầu lớn

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

3.1 Tính toán ngắn mạch

Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm (điểm N1 tại thanh cái

MBA,N2 tại thanh cái TĐL1 , N3 tại thanh cái TĐL2,N4 tại thanh cái TĐL3,N5 tại thanh cái TĐL4,N6 tại thanh cái TĐL5)