đồ án thiết kế mạng điện cho phân xưởng cơ khí

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá-hiện đại hoá, đẩy mạnh sựphát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ hiện đại.Điều này có ý nghĩa lớn trong việ

Xin chân thành cám ơn!

Tp.HCM –Ngày….Tháng… Năm….

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày… tháng….năm 2015 Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày….tháng….năm 2015 Giảng viên phản biện PHỤ LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 8

1.1 GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ PHÂN XƯỞNG: 8

1.2 DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG 8

Sơ đổ bố trí thiết bị trong phân xưởng 9

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 10

2.1 CHIA NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 10

2.1.1 Xác định tọa độ thiết bị 11

2.1.3 Tâm phụ tải phân xưởng: 14

2.2 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA PHỤ TẢI 15

2.2.1 Nhóm 1: 3 thiết bị 15

2.2.2 Nhóm 2: 8 thiết bị 15

2.2.3 Nhóm 3: 10 thiết bị 16

2.2.4 Nhóm 4: 13 thiết bị 16

2.2.5 Nhóm 5: 14 thiết bị 17

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP, BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 20

4.1 PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP: 20

4.2 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 20

4.3 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 24

CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN 26

5.1 KHÁI QUÁT CHUNG 26

5.2 CHỌN DÂY DẪN (CÁP) 29

5.2.1 Dây từ MBA đến TPPC 29

5.2.2 Từ TPPC đến TĐL1 30

5.2.3 Dây từ TĐL1 đến từng thiết bị 31

5.2.4 Dây từ TĐL2 đến từng thiết bị 32

5.2.5 Dây từ TĐL3 đến từng thiết bị 33

5.2.6 Dây từ TĐL4 đến từng thiết bị 33

5.2.7 Dây từ TĐL5 đến từng thiết bị 34

CHƯƠNG 6: KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH NGẮN MẠCH 36

6.1 TỔNG QUÁT 36

6.2 KIỂM TRA SỤT ÁP 37

6.2.1 Sụt áp MBA đến TPPC 37

6.2.2 Sụt áp từ TPPC đến TĐL 38

6.2.3 Sụt áp từ TĐL1 đến tải 38

6.2.4 Sụt áp từ TĐL2 đến các thiết bị: 39

6.2.6 Sụt áp từ TĐL4 đến các thiết bị: 40

6.2.7 Sụt áp từ TĐL5 đến các thiết bị: 41

6.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA 42

6.3.1 Ngắn mạch tại đầu cực MBA 43

6.3.2 Ngắn mạch tại TPP 44

6.3.3 Ngắn mạch tại TĐL 44

6.3.4 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL1 45

6.3.5 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL2 46

6.3.6 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL3 46

6.3.7 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL4 47

6.3.8 Ngắn mạch tại từng thiết bị trong TĐL5 48

CHƯƠNG 7: CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ (CB ) 50

7.1 TỒNG QUAN 50

7.2 CHỌN CB CHO PHÂN XƯỞNG 51

7.2.1 Chọn CB sau MBA 51

7.2.2 Chọn CB cho TĐL1 52

7.2.3 Chọn CB cho TĐL2 52

7.2.4 Chọn CB cho TĐL3 53

7.2.5 Chọn CB cho TĐL4 53

7.2.6 Chọn CB cho TĐL5 53

7.2.7 Chọn CB cho tủ chiếu sáng 53

7.2.8 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL1 54

7.2.9 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL2 55

7.2.10 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL3 55

7.2.11 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL4 56

7.2.12 Chọn CB cho các thiết bị trong TĐL5 57

CHƯƠNG 8: NỐI ĐẤT CHO TOÀN BỘ PHÂN XƯỞNG 58

8.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 58

8.2 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ AN TOÀN 59

8.2.1 Chọn dây bảo vệ 59

8.2.2 Dòng chạm vỏ tại TPPC 59

8.2.3 Dòng chạm vỏ tại TĐL1 60

8.2.5 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL2 61

8.2.6 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL3 63

8.2.7 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL4 64

8.2.8 Dòng chạm vỏ tại từng thiết bị trong TĐL5 65

8.3 NỐI ĐẤT HỆ THỐNG 67

8.3.1 Khái niệm chung 67

8.3.2 Mục đích của bảo vệ nối đất 67

8.3.3 Các hình thức nối đất 68

8.3.3 Điện trở suất của đất 68

8.4 TÍNH TOÁN HỆ THÔNG NỐI ĐẤT 68

CHƯƠNG 9: CHỐNG SÉT 70

9.1 PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT 70

9.2 TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữ một vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì công nghiệp điện là ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế

Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân cư hay một thành phố mới….thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá-hiện đại hoá, đẩy mạnh sựphát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ hiện đại.Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hayphân xưởng để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật

Sau một thời gian thực hiện, cùng sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy Bách em

đã hoàn thành Đồ án 1 của mình Song với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực

tế chưa nhiều nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi những sai sót.Vì vậy,

em mong được sự nhận xét góp ý của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bách cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộmôn đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ

ĐỀ TÀI

1.1 GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ PHÂN XƯỞNG:

Phân xưởng cơ khí có dạng hình chữ nhật, nền xi măng, trần lợp tôn.Toàn bộphân xưởng có năm cửa, bốn cửa phụ và một cửa chính Phân xưởng có các kíchthước như sau:

Chiều dài: 90m, chiều rộng 50m và cao 5m

Phân xưởng được cấp điện từ trạm biến áp khu vực có cấp điện áp 22/0,4kV

1.2 DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG:

KHM

B

Số lượng Tên thiết bị

- Tổng số thiết bị trong phân xưởng: 48 thiết bị

- Tổng công suất của thiết bị: = 271.3 (kW)

Sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng

KIỂ M ĐINH SINH HOẠTKHU

KHO CHỨ A

38B 30B 30A 38A 39A

39B 38D 31A 33A

40

31B 38C 38E

34 33B 33C 33E 30C

33D

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ TÍNH

TOÁN CÔNG SUẤT PHỤ TẢI

Ta phân nhóm phụ tải dựa theo các tiêu chí:

- Chức năng của các phụ tải

- Vị trí của các phụ tải

- Phân bố công suất đồng đều giữa các nhóm phụ tải

2.1 CHIA NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI

Nhóm 2

1A 8 11.424 27.986 91.392 223.888

57.6

1B 8 11.424 24.296 91.392 194.3683B 4 17.304 27.986 69.216 111.9443C 4 17.304 24.296 69.216 97.184

6 2.8 11.424 16.121 31.987 45.1397A 14 4.536 24.321 63.504 340.4947B 14 4.546 19.453 63.644 272.3429B 2.8 15.456 16.121 43.277 45.1393A 4 3.864 41.259 15.456 165.0369A 2.8 3.864 35.929 10.819 100.601

10 4.5 4.284 46.589 19.278 209.651Nhóm 3 11 12 10.332 45.644 123.98

4

547.728 56.1

19 4.5 43.296 34.866 194.83

2 156.897

25 1.5 43.128 46.384 64.692 69.57626A 2.8 54.552 46.384 152.74

6 129.875

36.744 35.202 102.883 98.566

27 1.5 48.672 35.370 73.008 53.05530A 3.5 36.361 26.182 127.26

4 91.63730B 3.5 40.897 26.182 143.14

0 91.63738A 2.8 41.605 20.144 116.494 56.40338B 2.8 46.526 24.654 130.27

3 69.03139A 2.8 46.526 19.734 130.27

3 55.25514A 10 19.320 36.441 193.20

0 364.410

22.680 36.441 226.800 364.410Nhóm 5 30C 3.5 64.800 23.014 226.80

0 80.549

44.5

31A 1.5 75.720 46.384 113.580 69.57631B 1.5 69.672 32.444 104.50

8 48.666

85.632 46.384 385.344 208.72833B 4.5 85.464 31.214 384.58

8 140.463

33D 4.5 85.632 25.474 385.34

4 114.63333E 4.5 72.948 22.194 328.26

6 99.873

85.128 37.159 127.692 55.73938C 2.8 63.036 30.602 176.50

1 85.68638D 2.8 68.664 45.564 192.25

9 127.57938E 2.8 75.468 32.444 211.310 90.843

đmi

i n i

X P P

m

i đ i

P P

Vậy ta đặt tâm của phụ tải phân xưởng ở vị trí cĩ toạ độ (0m;33m)

TRẠM BƠM KHU

KIỂ M ĐINH SINH HOẠTKHU

KHO CHỨ A

40

38C 31B 38E

33C 33D33B 34

33A

N4

2.2 CƠNG SUẤT TÍNH TỐN CỦA PHỤ TẢI

Xác định phụ tải tính tốn (sử dụng phương pháp tính tốn theo Kmax vàcơng suất trung bình)

2 1

12 32 14

2.47

12 32 14

n i n đmi

đmi i

P P

Þ Ptt nhóm1 = 1

( )

12 32 14 58

n i

tt nhóm đm

i

P P

ksd nhóm2

2 2

21.92

0.3858

tb nhóm nhóm

P P

đm

n i n

n i n i

đmi đmi

P P

28.1

56.1 0.5

tb nhóm nhóm

P P

i đmi

đmi

n

i n

i

P cos P

nhq nhóm4 ( )

2

1

2 1

n i n i

đmi đmi

P P

0.43 5

2 5.1

3.59

tb nhóm nhóm

P P

�Tra bảng ta chọn Kmax = 1.36

đ

i n

i mi

P cos P

đmi đmi

P P

15.844.5

tb nhóm nhóm

P

�Tra bảng ta chọn Kmax = 1.52

i

đmi i

đmi

P cos P

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

Các phương pháp tính toán chiếu sáng:

Trong thiết kế chiếu sáng thường dùng 3 phương pháp tính toán sau:

- Phương pháp hệ số sử dụng: phương pháp phổ biến được áp dụng để thiết kếchiếu sáng đồng đều cho không gian cho trước, thỏa mãn độ rọi yêu cầu

- Phương pháp theo đơn vị công suất: không được sử dụng khi thiết kế chi tiết, chỉdùng để tính toán sơ bộ một công trình khi chưa có thông tin chi tiết

- Phương pháp điểm: thường dùng để thiết kế hệ thống có tính chuyên dụng

Phương pháp theo đơn vị công suất:

Ở đây ta chọn đèn natri cao áp (loại HPS-T 250W) để chiếu sáng

Với đèn natri cao áp thì ta có cos =0.9; P=250 W

- Công suất chiếu sáng cho toàn xưởng:

Công suất chiếu sáng trên một m2 là 14 (VA/m2)

Diện tích phân xưởng: Spx 90 50 4500= � = (m2)

 Scs tổng =14�4500 = 63 (kVA)

Tổng số bóng đèn: ntổng

63000 0.9

227250

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT

MÁY BIẾN ÁP, BÙ CÔNG SUẤT PHẢNKHÁNG

4.1 PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP:

Theo công dụng máy biến áp có thể chia thành những loại chính sau:

- Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thốngđiện lực

- Máy biến áp chuyên dùng dùng cho các lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máybiến áp hàn điện

- Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong một phạm vi rộng lớn, dùng để mởmáy các động cơ điện xoay chiều

- Máy biến áp đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vàocác đồng hồ đo

- Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao

4.2 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

Ta có bảng thống kê công suất sau:

Tên nhóm P tt (kW) Q tt (kVA) I tt (A) cos P tt �cos

TPPC TPPC

P S

- Khi tải không đổi và ổn định có thể sử dụng bù tập trung.

- Ta chọn bù tập trung vì có các ưu điểm sau:

+ Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

+ Giảm bớt công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo côngsuất

+ Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm phụ tảikhi cần thiết

- Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào thanh góp của tủ phân phối hạ áp chính và làmviệc trong thời gian tải bình thường

- Bù công suất phản kháng để cải thiện hệ số công suất cos của phân xưởng lên0,93

- Việc bù công suất phản kháng không làm ảnh hưởng tới giá trị của công thụtiêu thụ của tải nên trước và sau khi bù công suất tiêu thụ P không đổi.

cosφTPPC

174.73 0.77228.25

cosφtruoc = 0,77  tanφtruoc = 0.829

cosφsau = 0,93  tanφsau = 0.395

Tra bảng trong IEC trang L13 ta có: ứng với tanφtruoc = 0.829 và tanφsau = 0.395 ta

chọn lượng cần bù là 0.434

Qbù = �0.434 = 174.73�0.434 = 75.83 (kVAr)

Ta chọn lấp thêm 4 tụ MKP440-D-20.8 tụ 20.8 (kVA) với công suất tổng là:

Q = 20.8�4 = 83.2 (kVA)

CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN

5.1 KHÁI QUÁT CHUNG

 Xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện sụt áp cho phép (phương pháp này

chỉ sử dụng cho khu dân cư)

• Xác định tiết diện dây dẫn mà khối lượng kim loại màu là nhỏ nhất(Phương ph

áp này áp dụng cho khu vực nông thôn )

• Xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép( Phương pháp

này được sử dụng rộng rãi và áp dụng cho mạng hạ áp

Trong 3 phương pháp trên thì phương pháp thứ 3 là phổ biến nhất vì các lý do

sau:

• Dòng điện trong mạng hạ áp lớn nên phát nóng nhiều

• Dây trong mạng hạ áp thường sử dụng dây bọc vì dễ bị hư

• Thường đi trong nhà là chủ yếu, nhiều tuyến, nhiều sợi nên dễ bị

chập cháy

• Cần tính an toàn cao

Phương pháp này tận dụng hết khả năng của dây dẫn và cáp, thường áp dụng chọn

dây dẫn cho các lưới hạ áp của đô thị, công nghiệp và dân dụng

Phân loại dây dẫn điện: dây dẫn điện có nhiều loại nhưng có thể được phân loại

như sau:

 Theo chất dẫn điện của lõi:

o Cáp Cu: có lõi dẫn làm bằng đồng.

o Cáp Al: có lõi dẫn làm bằng nhôm.

 Theo cấu tạo lõi dẫn:

o Dây điện lõi cứng: Lõi dẫn điện là một lõi đơn, thường là hình trụ.

o Cáp điện: Lõi dẫn điện gồm nhiều sợi dây đồng nhỏ kết xoắn lại.

 Theo chất bọc cách điện:

o Cáp PVC: bọc cách điện bằng nhựa PVC thông dụng.

o Cáp XLPE: bọc cách điện bằng XLPE, có tính chất chịu nhiệt và dẫn

điện cao hơn PVC

 Theo số lớp bọc cách điện

o Cáp cách điện đơn: chỉ có một lớp bọc cách điện, ví dụ: cáp PVC/CU

o Cáp cách điện kép: bên ngoài lớp bọc cách điện còn có một lớp bọc

bảo vệ ví dụ PVC/ PVC/Cu hoặc PVC/XLPE/CU

 Theo số lõi dẫn:

o Cáp một lõi.

Trên cơ sở phụ tải tính toán xác định dòng làm việc lớn nhất Ilvmax , dây được chọn

theo điều kiện:

Icp

lvmax K

I

�Với K là tích các hệ số hiệu chỉnh:

o K= K1.K2.K3 nếu là đi dây nổi

o K= K4.K5.K6.K7 nếu là đi dây âm tường hoặc đất

Ilvmax = Iđm cho đối với thiết bị hoạt động riêng lẻ

Ilvmax = Itt cho nhóm thiết bị

Dòng làm việc lớn nhất của từng thiết bị

Số lượng Tên thiết bị P đm (kW) cosφ U đm (V) I đm (A)

1 Máy phay vạn năng 12.00 0.60 380.00 30.39

1 Máy bơm nước tăng áp 12.00 0.70 380.00 26.05

1 Máy bơm nước chữa cháy 32.00 0.65 380.00 74.80

- Chọn kiểu đi dây hình tia cho từ máy biến áp đến tủ phân phối chính (TPPC)

- Chọn kiểu đi dây hình tia cho từ TPPC đến các tủ động lực , và từ tủ động

lực đến các thiết bị

- Từ tủ động lực đến các thiết bị chọn đi dây nổi trong máng

- Từ máy biến áp đến TPPC , chọn đi âm đất

K nói lên sự phụ thuộc vào nhiệt độ của đất Ở đây ta chọn K7 =0.96 (ứng với

cách điện là nhựa XLPE và nhiệt độ là 250C

1.071.041.000.960,93K= K4 K5 K6 K7= ���0.8 1 1 0.96 0.768=

(mm 2 )

TPPC 360.84 0.768 469.84 150 XLPE (PR2) 20

5.2.2 Từ TPPC đến TĐL1

Ta đi dây nổi đi trong máng

K1 = 1 (do đi trong máng)

K2 = 0.73 tra bảng trong IEC trang H1-25 ta có bảng sau ứng với trường hợp dây di trong máng

2

K 1 0.88 0.82 0.77 0.75 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72

K3 xét đến sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường Ở đây ta lấyK3=0.91 do sử

dụng cách điện XLPE và nhiệt độ là40o C

Þ K= K1�K2�K3= 1�0.73�0.91 = 0.6643

Þ Icp

1 132.61

199.62( )0.6643

Chiều dài dây: 28 m

Các trường hợp khác tương tự với K= 0.6643 ta có bảng sau:

Tên

nhóm I tt K I cp =I tt /K

Tiết diện (mm 2 ) Cách điện

Chiều dài (m)

chiều dài (m)

Chiều dài (m)

1A 20.26

0.6552

Cách điện Chiều dài (m)

0.6552

40 6.54 9.99 2.5 32.5

CHƯƠNG 6: KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH TOÁN

NGẮN MẠCH

6.1 TỔNG QUÁT

Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được Khi dây mangtải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây, do chế độ vân hành củacác tải phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện ápgần vời giá trị điện áp định mức

Kiểm tra sụt áp cần phải thỏa mãn:

- Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt về điều áp

- Độ sụt áp là chấp nhận được và thỏa mãn các yêu cầu về vận hành

Độ sụt áp cho phép lớn nhất từ điểm nối vào lưới tới nơi dùng điện:

Chiếu sáng Các loại tải khác

Trạm khách hàng trung/hạ áp được

nuôi từ lưới trung áp công cộng 6% 8%

- Độ sụt áp giới hạn này được cho trong chế độ vận hành bình thường, khôngđược áp dụng khi khởi động đông cơ, khi đóng cắt tình cờ cùng lúc nhiều tải

- Khi sụt áp vượt quá giá trị cho phép thì cần phải sử dụng dây có tiết diện lớnhơn

3 pha cân bằng: 3 pha (có

hoặc không có trung tính)



100

n

u U



S: tiết diện dây mm2.

X: cảm kháng của dây dẫn Ω/km

+X được bỏ qua nếu dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2

+ Nếu không có thông tin nào khác ta lấy X bằng 0.08 Ω/km

 : góc lệch pha giữa điện áp và dòng trong dây

Tương tự cho các trường hợp khác ta có bảng sau:

Tên I tt (A) Tiết diện (mm 2 )

Chiều dài (m) cos (Ω/Km) R ∆U (V)

Điện trở (Ω/km)

Chiều dài (m)

ΔU∑ = ΔUTPPC+ ΔUTĐL1+ΔU7C = 2+2.85+3.32 =8.17 (V) <19 (V)

Þ Thõa điều kiện cho phép là 5% Udây =19 (V)

Tương tự cho các phần tử trong nhóm ta lập được bảng:

Tên thiết bị Itt(A) cos Tiết diện

(mm 2 )

Chiều dài (m)

R (Ω/Km )

∆U (V)