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

Nó là mộtdạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyểnhóa thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, hóa năng, nhiệtnăng…, dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày na

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP

ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA

CƠ KHÍ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiệnđại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ Trong quá trìnhphát triển đó, điện năng đóng vai trò rất quan trọng Nó là mộtdạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyểnhóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệtnăng…), dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điệnnăng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đờisống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đờisống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năngtrong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lênkhông ngừng Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải

có một hệ thống cung cấp điện an toàn 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 mônhọc này Do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏinhững 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 ứngnhiệm vụ công tác sau này Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 21 tháng 3 năm2016

Sinh 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 phảiquan tâm là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả củachiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sángcòn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọnhợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹquan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầusau:

mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và khôngtạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng

hệ thống chiếu sáng kết hợp

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt vàbóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường ít dung đènhuỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây

ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguyhiểm 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 sửachữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góccủa hình vuông hoặc hình chữ nhật

Xác định kích thước của phân xưởng

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

Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền HuyÁnh bảng 10.5 trang 159 về công nghiệp nhẹ), ta xác định đượccác hệ số phản xạ của trần, tường và sàn lần lượt là 50%, 30% và10%

Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn và chỉ số hoànmàu cao, phù hợp với chiếu sáng công nghiệp Chọn loại đèn cóthông số như sau:

P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏnhôm, mỗi bộ có một bóng

Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) là 1m,chiều cao làm việc là 0,8m, ta tính được độ cao treo đèn tính toánlà:

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 cấpđiện_Quyền Huy Ánh)

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 suy hao quang thông do bụi, BF là hệ số cuộn chấnlưu, RSD là hệ số suy hao phản xạ của phòng do bụi

Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp cơ khí chi tiếttrung bình – nhỏ) ·

Tính số bộ đèn sử dụng

Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn phân bố theo diện tích phânxưởng 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

= 0,8 1,8 (đèn HID – trần cao)

β = 0,3 0,5Theo chiều rộng ta tính được:

Phụ tải nhóm chiếu sáng

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

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 cócông suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là:

Qcs = 0 (kVAr)

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)

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 trìnhcung cấp điện)

Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông gió và làm mát:Nếu chưabiết hiệu suất của động cơ nên ta lấy gần đúng Pđ=Pđm

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

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 phầntính toán của nhóm thiết bị,kW,kVAR,kVA;

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

b)Phụ tải làm mát

 Để đảm bảo cho không gian làm việc thông thoáng mát mẻ

ta chọn 15 quạt đứng công nghiệp có thông số như sau: Model SLS650

 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 tiêuchuẩn thiết kế.

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

3 Máy tiện bu lông 14 1 5.6 0.58 0.3

Công suấtPdm(kw) Cosφ Ksd Idm(A)Nhóm 1

Trong đó Kmax = 1,76 (tra bảng).

 Công suất tính toán :

Bảng 4 Tính toán phụ tải cho các nhóm còn lại

m 5 0.4 4 1.87 119.97 0.59 203.3 164 308.9

Đối với nhóm có số thiết bị hiệu quả <4 thì ta xác định theo côngthức:

Ptt = Kt*Pdm

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:

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

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

-hệ số đồng thời

Pttpx= kđt (Pttđl+ Pcs +Ptttglm)=1(583,5+3+4,578)=591,1(kW);Với kdt=1

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng,

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triểnphụ tải trong 10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toànphân xưởnglà:

1.5 Nhận xét và đánh giá.

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 phảitiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật Muốn tiến hành so sánhkinh tế - kỹ thuật cân phải sợ bộ xác định phương án cung cấpđiện trong nội bộ xí nghiệp Trên cơ sở các phương án đã đượcchấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật đểchọn vị trí số lượng 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, cókhả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khikhẩn 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 ởbên trong phân xưởng Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phânxưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng khi trạm cung

cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm cókhí ăn mòn hoặc rung động; hoặc khi không tìm được vị tríthích hợp bên trong hoặc cạnh phân xưởng.

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm

về xây dựng và ít ảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng cóphụ tải lớn Khi sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiệnphòng nổ, phòng cháy cho trạm

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án Xây dựngtrạm 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

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

Nên ta lựa chon MBA có Sdm =800 (kVA)

Bảng 6: thông số máy biến áp

Tổn thất 2 máy biến áp là (tính toán sơ bộ )

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

Sđm(kVA

khôngtải

Pn(W)

Có tải

Un(%)Điện ápngắnmạch

Dòngđiệnkhông tải I0(%)

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến ápđược tính theo công thức sau:

- ح Thời 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 thôngthoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng

 Phương án 2: phương án gộp chung các nhóm phụ tải độnglực với nhau để cấp điện từ tủ tổng tới, nhóm 1 với 2 một

tủ, nhóm 3 một tủ, và nhóm 4,5 một tủ, hệ thống chiếusáng và làm mát có một tủ điều khiển riêng "

 Phương án 3: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mátđược cấp điện từ các 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

Đường

dây Ptt(kW) (kW)Qtt dài (m)Chiều R(Ω) X(Ω)

ΔU(V)

-3

1,18.10-3

2,213186

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

1250 Không tải1720 Có tải19210

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 :

Iđm = 238,8 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 77,03(mm2) chọn dây A-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 phụtải thứ 3

ra tổn thất trên đường dây là 1,66(v)

Với nhóm phụ tải thứ thư và thứ năm gần nhau ta sẽ đặt chungmột tủ động lực

Cuối cùng là 2 nhóm phụ tải động lực cuối, với dòng tính toánđược bằng 794,9(A) ta chọn được cáp là :

Chọn cáp cách điện giấy nõi đồng loại BS 6840 do DELTA chế tạo

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 =

Pn(W)

Có tải

Un(%)Điện ápngắn

Dòngđiệnkhông tải

mạch I0(%)

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

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

10-Tổn thất điện năng máy biến áp:

Ab3=P0*8760+PN =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) và tổn thất có tải (tổn thất đồng)

Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến ápđược tính theo công thức sau:

-ح thời gian tổn thất công suất lớn nhất

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

 Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phânxưởng (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/( 1038,2/() = 1577,4 (A)

Tiết diện dây )

Ta chọn dây cáp đồng của CADIVI sản xuất tiết diện 630mm2, ro = 0,102 (Ω/km) , xo = 0,095 (Ω/km) suy raR=2,04.10-3(Ω);X=1,9.10-3(Ω)

Ta tính được tổn hao điện áp:

=( )/U = 7,6(V)

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

dâ

y

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

u

CôngsuấtPdm(kw)

Stt(kVA) Qtt(kVAr

L(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A11 Máy mài

Stt(kVA) Qtt(kVAr

)

Cosφ Dòng

I(A) Tiếtdiện

F(mm)

Loạidây Chiều dài

L(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A21 Máy tiện

bu lông 6

4 8.86 0.67 18.14 5.85 A16 5.5 10.89 1.83A28 Máy ép

CôngsuấtPdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

Chiề

u dàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A34 Máy tiện

CôngsuấtPdm(kw)

Stt(kVA)

Qtt(kVAr)

Cosφ Dòng

I(A)

TiếtdiệnF(mm)

Loạidây

Chiề

u dàiL(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

TT Tên thiết

u

CôngsuấtPdm(kw)

Stt(kVA) Qtt(kVAr

)

Cosφ Dòng

I(A) Tiếtdiện

F(mm)

Loạidây Chiều dài

L(m)

R(mΩ)

X(mΩ)

A51 Cần trục 21 26

38.8 28.8 0.67 58.95 19.01 A16 3 5.94 0.999A52 Máy ép

quay

6

61.79

0.58 115

2

37.18

DentaU = ( P.R+Q.X )/ Udm

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

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

Lựa chọn phương án 1 vì các lý do sau :

Ưu điểm:, vận hành đơn giản,dễ dàng cho người sử dụng ,hiệusuất sử dụng cao hơn phương án 2,đảm bảo độ tin cậy cung cấpđiện tốt nhất ,dễ dàng thay thế và bảo dưỡng các thiết bị trongphân 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)

IN =

Tương tự với các điểm còn lại ta được bảng sau

Bảng 19: Tính toán ngắn mạch

Điểmngắn

TổngtrởZ,Ω

Dòngngắnmạch

DòngxungKích

- Thanh dẫn chỉnh đổi phân phối tới tủ phụ tải:

Ilv=1578(A); Jkt =2,1 ứng với Tmax=5000(h) chất liệu bằngđồng

3.3 Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

- Chọn tủ Với tủ 2,3,4,5,6

Tủ phân phối của phân xưởng:đặt một ATM tổng từ trạm biến áp

về và đặt 6 ATM nhánh cấp cấp điện cho tủ động lực

Tủ động lực mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp của tủ phân phốicủa phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia Phía đầu vàođặt ATM hoặc cầu dao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệquá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Cácnhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cấp điện trựctiếp cho các phụ tải