DO AN CUNG CAP DIEN CHO NHA XUONG

Tính công suất tủ chiếu sángCông suất tính toán chiếu sáng của toàn bộ phân xưởng.. Hệ số đồng thờiDựa vào số mạch, số thiết bị trong tủ phân phối, tra bảng trên ta chọn được hệ số đồn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

- -THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

CHO PHÂN XƯỞNG

(Môn học: Đồ án Cung cấp điện)

Giáo viên hướng dẫn: ThS LÊ TRỌNG NGHĨA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HOÀI PHONG 16142178

TP Hồ Chí Minh 17-05-2019

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô ở trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật TP Hồ Chí Minh đã giảng dạy cho em những kiến thức cơ bản và chuyên

môn để em có thể hoàn thiện đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Trọng Nghĩa Nhờ sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

tình của thầy đặc biệt là những lời khuyên quý báu và những góp ý khi em gặp trở ngạicủa thầy đã giúp em hoàn thảnh tốt mục tiêu của đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG

1 Đối tượng thiết kế chiếu sáng

Phân xưởng sản xuất cáp

Phân xưởng với kích thước:

+ Chiều dài a = 40m+ Chiều rộng b = 20m+ Chiều cao h = 6m+ Diện tích 800m2

2 Các yêu cầu của chiếu sáng

 Tính tiện nghi cao

Hệ thống chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến tâm lý người lao động Nếu chiếusáng đạt được mức tiện nghi cao thì sẽ có tác dụng:

+ Tăng năng suất người lao động

+ Giảm phế phẩm

+ Giảm tần số xuất hiện tai nạn lao động

Để đạt được điều này, hệ thống chiếu sáng cần đảm bảo:

+ Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc cần đạt giá trị tối thiểu theo yêu cầu+ Màu sắc của ánh sáng phù hợp tính chất công việc

+ Không gây chói

 Khi thiết kế chiếu sáng cần tính toán dự trữ để dự trù phát triển trong tương lai

 Tính an toàn cao

 Giảm sự cố thấp nhất cho người và thiết bị

 Đặt các thiết bị bảo vệ, nối đất để chống dòng rò, chống xảy ra chạm chập,ngắn mạch, quá tải, cháy nổ

 Phải có hệ thống chiếu sáng sự cố, chiếu sáng khẩn cấp khi xảy ra hỏa hoạn, sự cố

 Tiết kiệm điện năng tiêu thụ, chi phí đầu tư cũng như vận hành thấp, tính toán thiết kế mang tính kinh tế cao nhưng vẫn đảm bảo đạt chuẩn.

 Thông tin đèn

 Thông số vận hành và điện+ Điện áp ngõ vào 220-240V+ Tần số 50-60 Hz

 Thông số chiếu sáng của đèn

+ Quang thông 10500 lm

+ Dung sai của quang thông ±10%

+ Hiệu suất phát sáng (quang hiệu) 129 lm/W

Căn cứ vào chỉ số phòng i = 2.88, loại đèn và các hệ số phản xạ của trần ρtr

= 50%, tường ρt = 30%, sàn ρs = 10% của phân xưởng Tra bảng trong

catalogue của đèn, ta chọn được:

CU = 0.92

+ LLD hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng

Xác định số bộ đèn

Nbôộ= Eyc.S

φbô.CU LLF = 10500∗0.92∗0.68300∗800 = 36 bộ

=> Số bộ đèn cần sử dụng khoảng 36 bộ

4 Thiết kế chiếu sáng trên phần mềm Visual

Yêu cầu: Mặt phẳng làm việc phải nhận được lượng ánh sáng gần giống nhau Số

Thiết kế chiếu sáng với phần mềm Visual

Tính công suất tủ chiếu sáng

Công suất tính toán chiếu sáng của toàn bộ phân xưởng Theo catalogue đèn

CHƯƠNG 2

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỦ ĐỘNG LỰC

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TRONG PHÂN XƯỞNG

1 Bảng số lượng thiết bị trong phân xưởng

2 Phân nhóm phụ tải tính toán trong phân xưởng

Ta cần phải phân nhóm phụ tải một cách phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất trong làmviệc

Không chỉ cần phải đạt yêu cầu về kĩ thuật, ta cần phải đạt yêu cầu về kinh tế, khôngnên đặt quá nhiều nhóm phụ tải ,đồng thời quá nhiều các tủ động lực sẽ gây tốn kém

về kinh tế

Việc phân nhóm phụ tải dựa trên các yếu tố:

+ Các thiết bị trong cùng một nhóm có cùng một chức năng

+ Phân nhóm theo khu vực, vị trí làm việc thích hợp

+ Phân nhóm chú ý đến phân bố đều công suất cho các nhóm

+ Phân nhóm không nên quá nhiều (tuỳ thuộc vào qui mô phân xưởng), dòng tải của từng nhóm gần bằng giá trị dòng tải của CB chuẩn

+ Trong cùng một tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối thì không nên bố trí thiết

bị có công suất lớn ở cuối tuyến

Sơ đồ phân bố thiết bị trong phân xưởng

3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

 Công suất biểu kiến của động cơ (kVA)

Hệ số đồng thời

Dựa vào số mạch, số thiết bị trong tủ phân phối, tra bảng trên ta chọn được hệ

số đồng thờiKS cho phù hợp mỗi phân xưởng

3.1 Tính toán phụ tải của phân xưởng 1

Từ các công thức trong mục 3, ta tính toán được các thông số định mức của động cơ Pđm ĐC (kW), Qđm ĐC (kVar), Sđm ĐC (kVA), Iđm ĐC (A)

Phas e

P đm

ĐC kW

Q đm ĐC kVar

S đm ĐC kVA

Dòng điện A

 Tính toán công suất tủ cho phân xưởng 1

Phân xưởng 1-1 và 1-2, mỗi phân xưởng có 4 thiết bị nên ta chọn hệ số đồng thời KS

= 0.8, còn phân xưởng 1-3 chỉ có 2 thiết bị nên KS = 0.9

 Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng 1

Stttu1 = √Ptttu2+Qtttu2 = √285.52+150.22 = 322.6 kVA

3.2 Tính toán phụ tải của phân xưởng 2

 Máy B1

Pđm = P/η = 75/0.87 = 86.2 kW

Qđm = Pđm* tanφ = 86.2* tan(arc(cos(0.9))) = 41.8 kVar

Sđm = Pđm/cosφ = 86.2/0.9 = 95.8 kVA

Phas e

P đm

ĐC kW

Q đm ĐC kVar

S đm ĐC kVA

Dòng điện A

 Tính toán công suất tủ cho phân xưởng 2

Phân xưởng 2-1 và 2-2, mỗi phân xưởng có 4 thiết bị nên ta chọn hệ số đồng thời KS

= 0.8, còn phân xưởng 2-3 chỉ có 2 thiết bị nên KS = 0.9

 Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng 2

Kui∗Qđmi = 0.8*0.8*(23.0+34.1+34.1+26.5) = 75.3 kVar

Stttu2 = √Ptttu2+Qtttu2 = √288.42+151.52 = 325.8 kVA

3.3 Tính toán phụ tải của phân xưởng 3

Phas e

P đm

ĐC kW

Q đm ĐC kVar

S đm ĐC kVA

Dòng điện A

 Tính toán công suất tủ cho phân xưởng 3

Phân xưởng 3-1 và 3-2, mỗi phân xưởng có 4 thiết bị nên ta chọn hệ số đồng thời KS

= 0.8, còn phân xưởng 3-3 chỉ có 2 thiết bị nên KS = 0.9

 Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng 3

Stttu3 = √Ptttu2+Qtttu2 = √290.82+152.32 = 328.3 kVA

3.4 Tính toán phụ tải của phân xưởng 4

Phas e

P đm

ĐC kW

Q đm ĐC kVar

S đm ĐC kVA

Dòng điện A

 Tính toán công suất tủ cho phân xưởng 4

Phân xưởng 4-1 và 4-2, mỗi phân xưởng có 4 thiết bị nên ta chọn hệ số đồng thời KS

= 0.8, còn phân xưởng 4-3 chỉ có 2 thiết bị nên KS = 0.9

 Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng 4

Kui∗Qđmi = 0.8*0.9*(1.5+14.3) = 11.4 kVar

Stttu4 = √Ptttu2+Qtttu2 = √290.82+152.32 = 328.5 kVA

4 Công suất chiếu sáng tính toán cho toàn phân xưởng

Theo catalogue của đèn sử dụng chiếu sáng cho phân xưởng, ta có cosφ = 0.9

Pttcs = P1bộ * N1bộ = 85*36 = 3060 W = 3.06 kW

Qttcs = Pttcs * tanφ = 3.06*tan(arc(cos(0.9)) = 1.48 kVar

=> Công suất biểu kiến chiếu sáng của phân xưởng

Stttong px = √Ptttong2+Qtttong2 = √926.92+486.22 = 1046.7 kVA

6 Chọn máy biến áp cho phân xưởng

6.1 Việc lựa chọn trạm biến áp

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tưcủa hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến

áp là việc làm rất quan trọng

Để chọn trạm biến áp phù hợp cần đưa ra các biện pháp cụ thể và tiến hành tính toán

so sánh kinh tế, kỹ thuật để chọn phương án tối ưu nhất

+ Thuận lợi trong quá trình thi công và lắp đặt.

+ Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

+ Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bẩn

+ An toàn cho người và thiết bị

+ Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp tấc cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà ta đặt trạm sao cho hợp

lý nhất

6.3 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp:

Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yều tố như:

+ Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

+ Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

+ Yêu cầu về vận hành kinh tế

+ Xét đến khả năng mở rộng và phát triển vế sau

 Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên

 Đối với hộ phụ tải loại 2, 3: số lượng máy biến áp được chọn còn tuỳ thuộc vào việc so sánh hiệu quả về kinh tế- kỹ thuật

Tuy nhiên, để đơn giản trong vận hành, số lượng máy biến áp trong trạm biến áp không nên quá 3 và các máy biến áp nên có cùng chủng loại và công suất

Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp đồng nhất (hay ít chủng loại) để giảm số lượng máy biến áp dự phòng và thuận tiện trong việc lắp đặt, vận hành

Đối với phân xưởng sản xuất cáp thuộc loại phụ tải loại 2 nên ta chọn số lượng máy biến áp là 1 máy biến áp

6.4 Xác dịnh dung lượng của máy biến áp:

Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

+ Chọn theo điều kiện làm việc bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình thường) Mức độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là

98oC Khi quá tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưng không vượt quá 140oC và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 95oC.

+ Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làmviệc song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện

+ Thông thường ta chọn máy biến áp dựa vào đồ thị phụ tải bằng hai phương pháp

S dự phòng = 20% (Stt tủ điện + Stt chiếu sáng)Vậy dung lượng của máy biến áp cần chọn là:

SđmMBA ≥ Stt phân xưởng

≥ (Stt tủ điện + Stt chiếu sáng) + S dự phòngVới: Stt tủ điện + Stt chiếu sáng = 1046.7 (kVA)

S dự phòng = 20% (Stt tủ điện + Stt chiếu sáng)

= 0.2*1046.7 = 209.34 (kVA)

=>> Sđm MBA ≥ (Stt tủ điện + Stt chiếu sáng) + S dự phòng

≥ 1046.7 + 209.34 = 1256.04 (kVA)Vậy ta chọn máy biến áp 3 pha của hãng THIBIDI sản xuất tại Việt Nam, nhiệt độ môi trường của Việt Nam nên ta không cần xét đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, máy biến áp

có Sđm MBA = 1250 (kVA)

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TỦ TỤ BÙ NÂNG CAO COSΦ

1 Chọn phương án bù

Từ việc tính toán phụ tải cho phân xưởng, ta thấy đây là một phân xưởng cơ khí có mật độ phụ tải thuộc loại trung bình và đòi hỏi dung lượng bù không lớn, nên ta quyết định chọn phương án bù công suất cho phân xương bằng phương án bù tập trung tại thanhcái của tủ phân phối

Bù tập trung là thiết bị bù được đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thời gian tải hoạt động

 Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu

 Làm nhẹ tải cho máy biến áp, do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khicần thiết

 Làm giảm vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng cho hệ thống

 Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào các tụ phân phối chính của mạng hạ thế

 Kích thước dây dẫn, công suất tổn hao không được cải thiện với chế độ bù tậptrung

2 Xác định dung lượng tụ bù cho phân xưởng

Tổng công suất tác dụng toàn phân xưởng Ptttong px = 926.9 kW

Tổng công suất biểu kiến toàn phân xưởng Stttong px = 1046.7 kVA

Ở đây ta thấy cos φ của phân xưởng thấp hơn quy định nên ta bù công suất phản

kháng cho phân xưởng từ cos φ = 0.88 lên cos φ = 0.94

Dung lượng tụ bù được tính theo công thức:

Qbù = Ptttong px (tanφ1 – tanφ2)Trong đó:

+ Ptttong px là công suất tác dụng toàn phân xưởng

+ tanφ 1 là hệ số công suất trước khi bù

+ tanφ2 là hệ số công suất sau khi bù

Để nâng cao hệ số công suất của phân xưởng từ 0.88 lên 0.95 ta cần bù cho phânxưởng một lượng Qbù là:

Qbù = Ptttong px (tanφ1 – tanφ2) = 926.9*[tan(arccos(0.88)) - tan(arccos(0.94))]

= 174 kVar

3 Chọn tụ bù cho phân xưởng

Với Qbù = 174 kVar, tải là động cơ 3 pha sử dụng điện áp định mức 400V, tần số 50Hz, ta chọn tụ bù công suất của hãng MIKRO mã hiệu MKC-405300KT với các thông

số do nhà sản xuất cung cấp là:

Tụ bù nền: Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi Việc điều

khiển có thể thực hiện:

+ Bằng tay: dùng CB hoặc LBS (Load Break Switch)

+ Bán tự động: dùng contactor

+ Mắc trực tiếp vào tải và đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải

=> Để bù công suất phản kháng một cách ổn định, hiệu quả và kinh tế nhất, ta nên

sử dụng cả 2 loại bù nền và bù ứng động phối hợp với nhau

Chọn công suất tụ bù nền: Qbù nền = 15%Qbù = 0.15*174 = 27 kVar

=> Với phân xưởng trên Qbù = 174 kVar, ta sử dụng 6 tụ bù 30 kVar, tụ loại khô, dung lượng 30 kVar, trong đó có 5 tụ bù ứng động và 1 tụ bù nền với tổng dung lượng của tủ tụ bù là 180 kVar

 Sơ đồ nguyên lý tủ tụ bù

5 cấp bù ứng động và 1 cấp bù nền, sử dụng bộ điều khiển tụ bù 6 cấp MIKRO PFR60

 Sơ đồ đấu dây

 Sơ đồ đấu dây bộ điều khiển tụ bù MIKRO với điện áp nguồn 3 pha 220V/ 380V

Điện áp nuôi bộ điều khiển là 220V, cuộn dây contactor 220V, có 5 cấp bù ứng động

 Chọn dây dẫn ở phía MCCB của từng tụ

Theo IEC trang E53, do có sự tồn tại các thành phần sóng hài dòng điện và khả năngsai số của linh kiện được sản xuất, các linh kiện phải được chọn theo dòng 1.5 lần giá trị định mức

Chọn dây cáp, mạch bảo vệ và điều khiển phụ thuộc vào dòng tải

Đối với tụ, dòng điện là hàm phụ thuộc vào:

+ Điện áp và các thành phần sóng hài đi kèm

+ Điện dung

Dòng định mức của tụ: INtụ = Qtụ

Un∗√3 = 30

0.4∗√3 = 43.3ATheo IEC trang E56, dòng định định mức cho dây cáp phải bằng 1.5 lần dòng điện định mức dẫn qua bộ tụ

Sốsợi/đườn

g kính sợi(N/mm)

Đườngkính dâydẫn (mm)

Đườngkính tổng(mm)

Trọnglượnggần đúng(kg/km)

Cường

độ tối đa(A)

Điện áprơi cosφ

= 0.8 (V/A/km)

Kiểm tra: INdd chọn = 75A > INdd tính toán = 65A (thỏa mãn)

Dòng định mức của tủ: INtủ = Qtủ

Un∗√3 = 180

0.4∗√3 = 260A

=> Dòng định mức cho dây dẫn là: INdd = 1.5*INtủ = 1.5*260 = 390A

Sử dụng dây cáp điện lực CV, ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng nhựa PVC, điện áp cách điện 660V, do công ty CADIVI sản xuất với các thông số:

danhđịnh(mm2)

Sốsợi/đườn

g kính sợi(N/mm)

Đườngkính dâydẫn (mm)

Đườngkính tổng(mm)

Trọnglượnggần đúng(kg/km)

Cường

độ tối đa(A)

Điện áprơi cosφ

= 0.8 (V/A/km)

Kiểm tra: INdd chọn = 405A > INdd tính toán = 390A (thỏa mãn)

Phân xưởng sử dụng 1 MBA với S = 1250 kVA

Dòng ngắn mạch bỏ qua tổng trở của hệ thống lưới trung thế:

+ Pn công suất định mức của máy biến áp (kVA)

+ U20 điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)

+ IN dòng định mức (A)

+ ISC dòng ngắn mạch (A)

+ USC điện áp ngắn mạch (%)

Giá trị tiêu biểu USC của MBA phân phối được cho trong bảng

Với công suất định mức của MBA S = 1250 kVA, dạng máy biến áp dầu đặt ngoài trời

=> USC = 6%

=> INMCCB = P n∗103

U20∗√3 = 1250∗103

400∗√3 = 1804A

ISC = I Nmba U∗100

Chọn MCCB bảo vệ do hãng Schneider sản xuất, mã EZC400N3400N với dòng cắt ngắn mạch ICU = 36 kA, dòng định mức của MCCB IN = 400A

Chọn MCCB loại bảo vệ tụ của hãng Schneider mã EZC100H3080, dòng cắt ngắn mạch ICU = 30 kA, dòng định mức của tụ INtụ = 58A, dòng định mức cho MCCB INMCCB = 80A

 Chọn contactor K cho từng tụ bù

Dòng định mức của tụ: INtụ = Qtụ

Un∗√3 = 30

0.4∗√3 = 43.3A

=> Dòng định mức cho MCCB là: INMCCB = 1.5*INtụ = 1.5*43.3 = 65A

Chọn contactor K của hãng Schneider sản xuất, mã LC1E80 với dòng định mức của contactor là 80A với các thông số:

Điện áp định mức phía nguồn U = 400V

2 Chọn CB tổng MSB và các CB tủ phân phối chính MDB của phân xưởng 2.1 Chọn CB cho tủ phân phối tổng MSB

 Tổng trở ngắn mạch phía nguồn: ZS = U

2

S N*103 = 0.42

250 *103 = 0.64 mΩ

 Điện trở ngắn mạch phía nguồn: RS = 0.15 * ZS = 0.15 * 0.64 = 0.096 mΩ

 Điện kháng ngắn mạch phía nguồn: XS ≈ ZS = 0.64 mΩ

 Tổng trở ngắn mạch máy biến áp:

Phân xưởng sử dụng máy biến áp khô có công suất S = 1250 kVA có các thông số:

+ Tổn hao không tải: ∆P0 = 2785 W

Với R X MSB

MSB =2.0869.04 = 0.23 thì K = 1.45 và do đó dòng đỉnh ISC MSB được xác định:

=> ISC MSB = 1.45 * √2 * 20.89 = 40.8 kA

Với dòng làm việc cực đại của máy biến áp IT = 1804 (A), dòng cắt ngắn mạch 3 phatại điểm đặt CB tổng MSB ISC MSB = 40.8 kA, chọn ACB của Pro-MEC cho tủ phân phốitổng MSB có mã hiệu LVB-06G50J với dòng định mức 2000A, dòng cắt ngắn mạch

50kA

2.2 Chọn MCCB1 cho tủ phân phối chính MDB1 cho phân xưởng 1