Thiết kế thi công cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí

Đề tài nghiên cứu tìm hiểu về thiết kế cung cấp điện cho xưởng cơ khí. Nghiên cứu nắm bắt được các phụ tải trong xưởng cơ khí để qua đó thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xưởng cơ khí. Tính toán lựa chọn các thiết bị điện hạ áp cho phân xưởng cơ khí.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-o0o -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Phạm Văn Hướng – MSV : 1412102078 Lớp : ĐC1802 - Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp

Tên đề tài : Thiết kế thi công cung cấp điện cho một phân

xưởng cơ khí

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1 Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (

về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ)

2 Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán

3 Địa điểm thực tập tốt nghiệp :

Trường Đại học dân lập Hải Phòng Toàn bộ đề tài

Đề tài tốt nghiệp được giao ngày tháng năm 2018

Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng năm 2019

Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N

Sinh viên

Phạm Văn Hướng

Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T.N

GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn

Hải Phòng, ngày tháng năm 2019

HIỆU TRƯỞNG

GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP

Họ và tên giảng viên: .Thân Ngọc Hoàn

Đơn vị công tác: .Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng

Họ và tên sinh viên: ….Phạm Văn Hướng Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp Nội dung hướng dẫn: .Thiết kế thi công cho một phân xưởng cơ khí

1 Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp

2 Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu…)

3 Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ Không được bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày … tháng … năm

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN

Họ và tên giảng viên:

Đơn vị công tác:

Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Hướng Chuyên ngành:Điện Công Nghiệp Đề tài tốt nghiệp: Thiết kế và thiết kế thi công cho một phân xưởng cơ khí 1 Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện

2 Những mặt còn hạn chế

3 Ý kiến của giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Không được bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày … tháng … năm

Giảng viên chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN (PTTT) 6

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 6

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 6

1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 6

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình 7

1.2.4 Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm 10

1.3 XÁC ĐỊNH PTTT CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 10

1.3.1 Phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí 10

1.3.2.Phân nhóm phụ tải 13

1.3.3 Tính phụ tải tính toán cho từng nhóm trong phân xưởng cơ khí 17

1.3.4.Tính toán phụ tải chiếu sáng cho toàn phân xưởng cơ khí22

1.3.5.Tính phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng cơ khí 22

CHƯƠNG 2.: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 26 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 26

2.2.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN 26

2.2.1 Lựa chọn aptomat 26

2.2.2.Lựa chọn cáp 27

2.2.3 lựa chọn tủ phân phối 28

2.2.4 Chọn cầu chì cho các tủ động lực 29

2.2.5.Lựa chọn dây dẫn từ các tủ ĐL tới từng động cơ 31

CHƯƠNG 3 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 39

3.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 39

3.1.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ 40

3.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ COSφ VÀ CHỌN THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT 41

3.2.1 Các định nghĩa về hệ số công suất cosφ 41

3.2.2 Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ 42

3.2.3 Lựa chọn phương pháp bù công suất phản kháng 45

3.3 XÁC ĐỊNH, TÍNH TOÁN VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 45

3.3.1 Xác định dung lượng bù toàn phân xưởng 45

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 47

4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 47

4.1.1 Phương pháp lắp đặt 47

4.1.1.1 Giới thiệu chung 47

4.1.1.2 Phương án đi dây 49

4.1.1.3 Cách lắp đặt các thiết bị điện 51

4.2 CHỌN DÂY DẪN (CÁP) 51

4.2.1 Dây từ MBA đến TPPC 51

4.2.2 Từ TPPC đến TDL1 53

4.2.3 Dây từ TĐL1 đến từng thiết bị 54

4.2.4 Dây từ TĐL2 đến từng thiết bị 55

4.2.5 Từ TĐL3 đến từng thiết bị 56

4.2.6 Dây từ TĐL4 đến từng thiết bị 56

4.2.7 Dây từ TĐL5 đến từng thiết bị 57

4.3 Sơ đồ bố chí công tắc và ổ cắm của phân xưởng sửa chữa cơ khí 58

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như dễ dàng chuyển thànhcác dạng năng lượng khác như nhiệt năng, cơ năng, hóa năng… để truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Điện năng là năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị và khu dân cư Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng trước mắt và trong tương lai Đặc biệt trong ngành kinh tế nước ta hiện nay đang chuyển dần từ một nước nông nghiệp sang công nghiệp, máy móc dần thay thế cho sức lao động của con người Để thực hiện được việc nâng cấp và cải tiến hệ thống cung cấp điện để có thể đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng không ngừng về điện

Sau 4 năm học tập tại Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng em đã đượcnhận

đề tài tốt nghiệp:" Thiết kế thi công cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

” do

GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hướng dẫn

Đề tài gồm những nội dung sau:

Chương 1: Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Chương 2: Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng cơ khí

Chương 3: Tính công suất bù phản kháng

Chương 4: Thiết kế thi công cho phân xưởng cơ khí

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN(PTTT)

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụtải biến đổi về mặt hiệu ứng nhiệt độ khi dòng lớn Phụ tải tính toán cũng làm nóng chảy dây dẫn lên nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây nên do đó nếu lựa chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của xí nghiệp, lúc này chỉ biết duy nhất công suất đặt của từng phân xưởng

Phụ tải động lực tính toán của mỗi phân xưởng:

Ptt = Knc Pđ(1 - 1)

Qtt= Ptt.tgφ (1 - 2) Trong đó:

Knc - Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật theo số liệu thống kê của các xí nghiệp, phân xưởng tương ứng

cosφ - Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay kĩ thuật sau đó rút ra tgφ Phụ tải chiếu sáng được tính theo suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = Po S (1 - 3) Trong đó: Po - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2)

Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng:

Stt=√ (1 - 4)

Phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân

xưởng

có kể đến hệ số đồng thời:

∑ ∑

∑ ∑

√

Kđt - Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải của phân xưởng không đồng thời cực đại: Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng là n = 5 ÷ 10

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

Sau khi xí nghiệp có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng, ta đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị, biết được công suất

và quá trình công nghệ của từng thiết bị, người thiết kế bắt tay vào thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng Công suất tính toán của từng động cơ và của từng nhóm động cơ trong phân xưởng

P∑ - Tổng công suất của nhóm

∑

kti – hệ số tải Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng như sau:

kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kt = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm:

∑

∑

√

1.2.3 Xác định PTTT theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.Phương

pháp này dùng trong thiết kế sơ bộ, dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều như: phân xưởng gia công

cơ khí, dệt, sản xuất ôtô…

Ptt = po.F (1 - 16)

Trong đó:

po: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (W/m2)

1.2.4 Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

Phương pháp này dùng để tính toán thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổinhư: quạt gió, bơm nước,máy nén khí… khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tảitrung bình và kết quả tương đối chính xác

Trong đó:

M: Số lượng sản phẩm sản xuất ra trong một năm

Wo: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kWh/sp)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực đại (h)

Tóm lại, các phương pháp trên đều có những ưu nhược điểm và phạm viứng dụng khác nhau Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể

mà chọn phương pháp tính cho thích hợp

1.3 XÁC ĐỊNH PTTT CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

1.3.1 Phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí

Trong phân xưởng cơ khí chuyên sản xuất các loại bánh răng, hộp số, hộp tốc độ, chi tiết máy do đó trong xưởng có nhiều nhóm máy như: máy

tiện, máy phay, máy doa, máy khoan,

Bảng 1.1: Phụ tải điện của phân xưởng cơ khí

30 Máy mài sắc 1 0.25

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

* Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc ( điều này sẽ thuận tiệncho việc tính toán và cung cấp điện sau này, ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chếđộ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung đƣợcksd ,kcs ,cosφ,… và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng số thiết bị thực tế vì vậy việc xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.)

* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất ( điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị cung cấp điện Ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tại một loạitủ động lực và như vậy thì nó sẽ kéo theo là các đường cáp cung cấp điện cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vệ cũng sẽ được đồng loạt hóa, tạo điều kiệncho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và dự trữ sau này rất thuận lợi…)

* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vìsố lộ ra của một tủ động lực cũng bị khống chế ( thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8 ) Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết

bị Vì1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó có thể được kéo mócxích đến vài thiết bị ( nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện ) Tuy nhiên khi số thiết bị của

1 nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin cậy cung cấpđiện cho từng thiết bị

Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng củaviệc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu trên vàcăn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia ra các thiết bị trong phân xưởng cơ khí thành các nhóm phụ tải Kết quả phân nhóm được tổng kết trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

1 Lò điện 1 22 36

5 Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18

1.3.3 Tính phụ tải tính toán cho từng nhóm trong phân xưởng cơ khí

Với phân xưởng cơ khí ta có : ksd = 0.2

Tra bảng PL I.6 ở [STK, Tr 256] với Ksd=0,2 được:

nhq=7 được Kmax = 2,1

Vậy phụ tải tính toán nhóm 1:

∑

√ √ )

√

√

Nhóm 2

1 Lò điện để hóa cứng kim loại 1 10 90

Nhóm 3

∑

Vậy phụ tải tính toán nhóm 3:

5 Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18

n= 9; n1= 4; p1= 114kW; p∑ =123.15 kW

Tra bảng PL I.5 ở [STK,Tr 255] đƣợc:

Tra bảng PL I.6 ở [STK, Tr 256] với Ksd=0,2 đƣợc:

=5,22 đƣợc K

Vậy phụ tải tính toán nhóm 4:

1.3.4.Tính toán phụ tải chiếu sáng cho toàn phân xưởng cơ khí

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí được xác định theo phươngpháp

suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích

Pcs= Po.F

Trong đó Po=12(W/m2)

F=1000(m2)

Pcs= Po.F=12*1000=12000W=12(kW)

Qcs=0(vì dùng đèn sợi đốt nên cosφ=1)

1.3.5.Tính phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng cơ khí

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn phân xưởng:

∑

Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

bị hp

n hp

Hệ

số cực đại

S tt , kVA

Kết luận chương 1 : ở chương 1 em đã tìm hiểu được cách phân loại nhóm

phụ tải cách tính toán phụ tải cho từng nhóm trong phân xưởng sửa chữa cơ khí Cách tính toán phụ tải chiếu sáng cho toàn phân xưởng , phụ tải tính toán

cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp cho 5 tủ động lựcvà 1 tủ chiếu sáng

Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và các tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồhình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực được cấpcho 1 nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có công suất lớn và quantrọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ động lục, các phụ tải có công suất bé không quan trọng sẽ được ghép thành nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồliên thông

Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vàovà ra của tủ đều đặt aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải ngắn mạchcho thiết bị trong phân xưởng Tuy nhiên, giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi sửdụng cầu chì và cầu dao Xong đây là xu thế cấp điện cho các ví nghiệp côngnghiệp hiện đại

2.2.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN

2.2.1 Lựa chọn aptomat

 Chọn aptomat đầu nguồn đặt tại trạm BA

√

√ Tra bảng PL IV.3[TK1, 283] chọn aptomat loại C1001N do Merlin Gerin chếtạo có thông số được ghi trong bảng:

 Chọn automat tông chọn C1001N như automat đặt tại trạm BA

 Chọn automat ở đầu ra tủ phân phối

6 nhánh ra chọn aptomat NS400E do Merlin Gerin chế tạo có thông số

2.2.2.Lựa chọn cáp

2.2.2.1 Lựa chọn cáp từ TBA về tủ phân phối của phân xưởng

Vì Sttpx = 567.8 (kVA) do đó Ittpx lớn, vậy để cấp điện từ TBA đến tủ phânphối ta sẽ dùng 5 nhánh Khi đó dòng Ittpx sẽ bằng

√

√ Tra bảng PL.V.13 [STK , tr 302] chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC doLENS chế tạo đường kính 50mm2, có Icp=206 (A)

Vậy chọn cáp từ TBA đến tủ phân phối loại 5PVC (3 50+1 50)

2.2.2.2 Lựa chọn cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực

 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực nhóm 1

Vì chôn dưới đất riêng từng tuyến nên k1=k2=1

Tra bảng chọn cáp đồng 4 lõi có tiết diện 120 mm2 có Icp=343 (A)

Các tuyến khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng

2.2.3 lựa chọn tủ phân phối

Tủ phân phối được lựa chọn bao gồm 1 đầu vào và 6 đầu ra trong đó 5 đầuvào cung cấp cho tủ động lực, 1 đầu còn lại cung cấp cho tủ chiếu sang Căn cứvào dòng điện tính toán đầu vào tủ phân phối và dòng ra tủ phân phối