Đồ án môn học thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hùng, em được nhận đề tài Thiết kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí.. Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về

Đồ án môn học thiết kế cung cấp điệnThiết kế cấp điện cho một phân xưởng công nghiệp.

GVHD:Nguyễn Văn Hùng

Sinh viên:

Vũ Hữu TàiĐào Duy AnBùi Duy TùngLớp: Điện 1-K9

Đất nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hoá, hiện đại hoá Nhu cầu điện năng trongcác lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng đi cùngvới quá trình phát triển kinh tế Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung cấp điện Đặc biệt rất cần các công trình có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên tục, phục vụ tốt cho sự phát triển của các nghành trong nền kinh

tế quốc dân

Trong đó có lĩnh vực công nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 Thiết

kế cung cấp điện cho nghành này vì thế là 1 công việc khó khăn, đòi hỏi sự cẩn thận cao Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao Một phương án cung cấp điện hợp lý là 1 phương án kết hợp hài hòa được các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật, đảm bảo đơn giản trong sửa chữa và vận hành thuận tiện, đảm bảo chất lượng điện năng Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùng các thiết kế hiện đại và có khả năng mở rộng trong tương lai

Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hùng, em được nhận đề tài Thiết

kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí Đồ án bao gồm 1 số phần chính như chọn máy và vị trí đặt trạm biến áp, chọn dây và các phần tử bảo vệ, hạch toán công trình Việc làm đồ án đã giúp chúng em điều kiện áp dụng những kiến thức đã học và tích lũy thêm được nhiều kinh nghiệm Đây là 1 đồ án có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công tác sau này

Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu xót Em rất mong nhận thêm được nhiều sự chỉ dẫn của thầy cô để hoàn thiện hơn cho đồ án

Em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

1.1 Tính toán lựa chọn đèn.

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng

các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả 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 lựa chọn hơp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan của hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Không lóa do phản xạ

Không có bóng tối

Độ rọi phải đồng đều

Đảm bảo độ sáng đủ và ổn định

Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng , gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, gây 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 vuông hoặc hình chữ nhật

Sơ bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :

Chiều cao của các phân xưởng là 6m

- Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x6m

Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi được chọn là : Eyc = 100 lux

Chọn độ cao treo đèn là h1 = 0,2 m

- Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 1 m

Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h1- h2 = 6 - 0,2 - 1= 4,98 m

h

h2 H

Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng

Với H : chiều cao nhà xưởng , tính bằng m

Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn năng L/h=1,5÷1,8

Suy ra : L=1,8.h = 1,8.4,98 = 8,964m

Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là:

Ld = 4,5 m, (đèn gần tường nhất p~2,25m) và Ln = 4 m (đèn gần tường nhất q~2m)

Trong đó :

Ld :là khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài phân xưởng ,m

Ln : là khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m

Như vậy tổng cộng có 8 hàng đèn, mỗi hàng có 6 bóng

Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý

Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng đều là : Nmin =8*6=48 bóng

Sơ đồ bố trí chiếu sáng như hình vẽ minh họa dưới đây

36000

4000 2000

Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính toán Z=1,1 xác định được quang thông của mỗi đèn như sau:

Tổng công suất đèn là Pcs = 48.400 + 4.60 = 19440W = 19,44 kW

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp điện Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện

về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế

về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo

Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu, hệ số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí , vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung chính của phưong pháp như sau :

- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm đó sẽ được cung cấp điện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung Các thiết bịtrong nhóm nên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng, có chế độ làm việc và công suất tương tự nhau

Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của mỗi nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

2.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng.

2.1.1 Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng của phân xưởng 3.

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn phân xưởng

kđt : hệ số đồng thời của nhóm phụ tải chiếu sáng lấy kđt=0,8(do số lượng thiết bị lớn hơn 10).

N : số bóng đèn cần thiết

Pđ : công suất của mỗi đèn được lựa chọn

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó, ta có công suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là:

Scs =

P cs cos ϕ=

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làmviệc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Căn cứ vào các thiết bị và diện tích mặt bằng phân xưởng ,ta chia các thiêt bị động lực ra thành 4 nhóm và tính toán cho từng nhóm như sau:

Quá trình tính toán cho nhóm 1:

Nhóm 1 gồm 14 thiết bị động lực như bảng sau :

Côngsuất đặtP,kW20

số ksd

Cosφ

Côngsuất đặtP,kW

50 , 572

0 , 8043=62 , 877(kVA)

- Công suất phản kháng :

Q đl 3=√S đl32 −P2đl3=√90,8442−70,4042=57,41(kVAR)

Quá trình tính toán cho nhóm 4:

Nhóm 4 gồm6 thiết bị động lực như sau:

Côngsuất đặtP,kW

0,317

0,525

0,671

29,524

0,636

46,4214

35,8229

185 , 073

0 , 822 =225 ,15 (kVA)

- Công suất phản kháng :

Q ttđl=√S ttđl2 −P ttđl2 =√225,152−185,0732=128,22(kVAR)

2.3 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

P ttpx=k đt(P tt đl+P cs+P lm)=0,8⋅(185 , 073+19 , 44+1)=205 , 513( kW ) Với kdt=0,8

Coi tổn hao công suất làm mát cho phâ xưởng mỗi năm là 1kw

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong

10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:

φ tbpx

Sttpx;kVA

Qttpx;kVAR1

500

427,9772

650

528,2283

185,073

19,

246,616

0,83

160,054

640

745,7015

260

247,6336

200

161,462

Và ksd của px1=px2=p4 6 =0,5, ksd của Px3=0,363

Từ các dữ liệu trên ta có thể tính toán công xuất của toàn nhà máy

- Hệ số sử dụng tổng hợp của toàn nhà máy:

- Công suất toàn phần :

S ttnm= P ttnm Cos ϕ tbn=

1725 ,5

0 , 747 =2309 , 906 (kVA)

- Công suất phản kháng :

Q ttnm=√S ttnm2 −P ttnm2 =√2309,9062−1752,52=1504 ,795(kVAR)

CHƯƠNG 2 Xác định phương nối dây của mạng điện

2.1 Yêu cầu chính đối với mạng điện

1 Cung cấp điện liên tục

2.đảm bảo chất lượng điện

3.đảm bảo tính linh hoạt cao

4 đảm bảo an toàn

2.2 lựa chọn dây dẫn:

Dây đồng: dây đồng là dây dẫn được chế tạo bằng kim loại đồng, là vật liệu dẫn điện tốt nhất đồng có điện trở suất nhỏ, có ứng suất kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình công nghệ chế tạo và có thể đạt được ứng suất cao, ngoài ra đồng có

bề mặt bao bọc bởi 1 lớp oxit đồng, do đó dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng đồng là kim loại quý hiếm và đắt tiền vì vậy dây đồng chỉ dung trong các mạng điện đặc biệt

Dây nhôm: là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên Điện trở suất lớn hơn của đồng khoảng 1,6 lần, nhôm cũng có lớp oxit nhôm bên ngoài lên cũng có tác dụng chống ăn mòn trong khí quyển nhược điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền

cơ tương đối nhỏ Do dó người ta không sản suất dây nhôm trần 1 sợi dây nhôm nhiều sợi được dung trong các mạng phân phối điện áp đến 35kv

Dây nhôm lõi thép: là dây nhôm có lõi là dây thép để khắc phục nhược điểm

về độ bền cơ của dây nhôm và đây là dây dẫn được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên không điện áp từ 35kv trở lên

2.3 Xác định sơ đồ nối điện

vị trí đặt trạm biến áp

260 m

Chọn tọa độ của trạm biến áp :X=120m,Y=85m

Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp là 100m

Dòng điện trên dây dẫnđược xác định :

Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng

Sơ bộ vạch các tuyến dây

Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xâydựng bằng đường cáp.có thẻ so sánh 3 phương án nối dây như sau :

Phương án 1 :(hình 2) từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng

theo đường thẳng, các tủ phân phối sẽ được đặt ngay tại các nhà xưởng để cung cấpđiện cho các thiết bị trong xưởng Phương án này có tổng chiều dài hình học nhỏ nhất, nhưng không thuận tiện cho việc thi công, vận hành và pháy triển mạng điện,nên không có tính khả thi,vì vậy ta loại bỏ ngay phương án này

Phương án 2 :(hình 3) cũng kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp đến các phân

xưởng, nhưng theo đường bẻ góc, các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các

PPTT1

phát triển mạng điện, tuy nhiên chiều dài của các tuyến dây sẽ tăng hơn so với phương án 1.

Phương án 3 ;( hình 4) từ trạm biến áp ta xây dựng các đường trục chính, các

phân xưởng ở các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các tủ điện phân phối trung gian Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn và việc đặt các

tủ điện phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định,nên trong phương án này ta chỉ cần đặt 2 tủ phân phối tại 2 điểm 1 và 2 Tủ phân phối 1 cung cấp cho 4 phân xưởng :

Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyên dây và tổng chiều dài dây dẫn,nhưng tiết diện dây dẫn của các đường trục chính sẽ lớn hơn Như vậy chúng tachỉ tính toán cho 2 phương án 2 và 3

Hình 2 : sơ đồ nối điện phương án 1

PPTT1

Hình 3 : sơ đồ nối điện phương án 2

Hình 4 : sơ đồ nối điện phương án 3

PPTT01

sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn

khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp đơn giản nhất theo dòng điện đốt nóng cho phép,nhưng sau khi đã xác định được

phương án tối ưu thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo tổn hao điện áp cho phép, vì đối với mạng điện hạ áp, chất lượng điện phải được đặt lên hàng đầu

ta tiến hành chọn tiết diện theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép,lấy giá trị

tổn hao điện áp cho phép là ΔUcp = 5% (đối với cấp điện áp 380v, ΔUcp

=19v ) Dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh,xây dựng ngắm dưới đất, do vậy có thể

sơ bộ chọn giá trị diện trở kháng Xo=0.07

= √ (120−50) 2 + √ (85−100) 2 =85 m

Kết quả tính tiết diện dây dẫn theo phương án 2

Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp xác định theo biểu thức :

ΔUr = ΔUcp - ΔUx =19-6,7 =12,3 v

Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức :

F =

Ρ.l

γ U ΔUr =

500,486.85 32.0,38.12,3 = 283mm2

Ta chọn cáp loại nhôm có tiết diện chuẩn là F=95 mm2 có ro= 0.33

Như vậy ta sẽ chọn phương án cấp điện cao áp tối ưu cho nhà máy là phương

án 3

2.4 THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

Với quy mô nhà máy như số liệu đã tính toán cần đặt một trạm phân phối trung tâm(PPTT) nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) về rồi phân bố cho các máy biến áp phân xưởng

2.4.1 Lựa chọn máy biến áp

Để phù hợp với sơ đồ mặt bằng nhà máy và điều kiện kinh tế mà vẫn đảm bảoyêu cầu kỹ thuật ta quyết định đặt 6 trạm biến áp cho các phân xưởng như sau :

Trạm biến áp số 1 B 1 : Cấp điện cho phân xưởng 1

Trạm biến áp số 2 B 2 : Cấp điện cho phân xưởng 2

Trạm biến áp số 3 B 3 : Cấp điện cho Phân xưởng 3

Trạm biến áp số 4 B 4 :Cấp điện cho phânn xưởng 4

Trạm biến áp số 5 B 5 : Cấp điện cho phân xưởng 5

Trạm biến áp số 6 B 6 : Cấp điện cho phân xưởng 6

2.4.2 Chọn dung lượng các máy biến áp :

Trạm biến áp số 1 B 1 :Cấp điện cho phân xưởng 1

Công suất tính toán toàn phần :

Trạm biến áp số 2 B 2 : Cấp điện cho phân xưởng 2

Tổng công suất tính toán toàn phần của phân xưởng 2

Trạm biến áp số 3 B 3 : Cấp điện cho Phân xưởng 3

Tổng công suất tính toán toàn phần của phân xưởng 3

Là : Stt3==294 (KVA)

Vậy dung luợng máy biến áp:

SđmB3 ¿

∑S tt 3

1,4 =

2941,4 =210(KVA)Chọn dùng 1 máy biến áp:315-10/0,4 có Sđm=315 (KVA)

Trạm biến áp số 4 B 4 :Cấp điện cho phân xưởng 4

Tổng công suất tính toán toàn phần của phân xưởng 4

Trạm biến áp số 5 B 5 : Cấp điện cho 1 phân xưởng 5

Tổng công suất tính toán toàn phần của phân xưởng

Trạm biến áp số 6 B 6 : Cấp điện cho phân xưởng 6

Tổng công suất tính toán toàn phần của phân xưởng 6

2.4.3 Đi dây mạng cao áp

Vì nhà máy thuộc hộ loại một nên ta dùng đường dây trên không lộ kép dẫn điện từ trạm BATG về trạm PPTT ,đối với mạng cao áp trong nhà máy ta dùng cáp ngầm,từ trạm PPTT đến các trạm biến áp phân xưởng trong nhà máy ta dùng cáp lộkép căn cứ vào vị trí các máy biến áp và trạm phân phối trung tâm ta đề ra hai phương án đi dây mạng cao áp

Phương án 1:các trạm biến áp được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT

Phương án 2:các trạm biến áp xa trạm PPTT được lấy điện thông qua các trạm

Chọn tiết diện đường dây trên không từ trạm biến áp trung gian đến trạm phânphối trung tâm dài 300(m) dung dây AC lộ kép

có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=3500h dây dẫn AC tra bảng được

Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng phát nóng khi sự cố

Tra bảng dây AC-95 , có I cp >300 (A), khi đứt một dây ,dây còn lại chuyểntải toàn bộ công suất cho dây còn lại Isc = 2.Itt = 121,24(A) so sánh với Icp thấy dây

đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-95

có khoảng cách trung bình hình học là D=1,25(m) tra bảng được ro=0,33 Ω

U  Ucp= 5%Uđm = 1100V thỏa mãn điều kiện cho phép tổn thất điện áp

tiết diện dây được chọn là dây AC-95

F   I √t qd =6.6,875. √ 0,4 =26(mm2)

Mà cáp đã chọn có tiết diện 16 mm2<Fmin=26 mm2

●Kiểm tra máy cắt điện và thanh góp tại trạm PPTT:

Máy cắt và thanh góp đặt trong tủ hợp bộ loại 8DC11, máy có cắt dòng điệncắt Ic =25kA, thanh góp có dòng ổn định động Iôđđ=63kA lớn hơn so với dòng ngắnmạch IN<20kA tại thanh góp trạm PPTT Do vậy máy cắt và thanh góp đạt yêu cầu

●Kiểm tra cầu chì cao áp:

Công thức kiểm tra:

Trạm biến áp B4 có dòng ngắn mạch lớn nhất nên chỉ cần kiểm tra với trạm này.

Kiểm tra cầu chì cao áp:

25 kA > 11,5 (kA)

●Kiểm tra dao cách ly cao áp:

Công thức kiểm tra:

Điện áp định mức: Uđm.MC  Uđm.m

Dòng điện định mức: Iđm.CL  Ilvmax

Dòng điện ổn định động cho phép: iđm.đ  ixk

Dao cách ly đặt trong tủ hợp bộ có các thông số kỹ thuật sau

t

Bảng

3.11.Kiểm tra dao cách ly

2.5 Lựa chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.5.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng :

Loại

tủ

Uđm(kV)

Iđm(A)

Uchịuđựng(kV)

IđmcắtN(kA)8DH1