ĐỒ án THIẾT kế cấp điện CHO PHÂN XUONG cơ KHÍ

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN KHÓA 2016 _2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ.ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN BAO QUÁT,DỄ HIỂU.RẤT BỔ ÍCH CHO NHỮNG BẠN SINH VIÊN CẦN TÀI LIỆU ĐẺ THAM KHẢO LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN TRONG NHÀ TRƯỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY VÀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.

1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.

-Đây là phân xưởng cơ khí sửa chữa,lắp ráp, mặt bằng hình chữ nhật, có các đặcđiểm sau :

Chiều dài : 50 m

Chiều rộng : 20 m

Chiều cao : 7 m

-Diện tích toàn phân xưởng : 1000 m2

-Đặc biệt phân xưởng : mái tôn, khung dầm thép,tường gạch, sơn màu trắng-Phân xưởng làm việc hai ca trong một ngày,môi trường làm việc bình thường

-Phân xưởng cơ khí với diện tích 1000 m2,dài 50m,rộng 20m,cao 7m gồm phân xưởng và khu vực hành chính, nhà kho vật tư được bố trí như hình vẽ

Hình 1- Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

1.2 Bảng phân bố phụ tải của phân xưởng.

PX1

PX1-1

Máy A1

Speed

Máy A2

Delta

Máy A3

Starder

Máy A4

Speed

PX1-2

Máy A5

Speed

Máy A6

Starder

Máy A7

Máy A8

PX1-3

Bơm A1

Starder

Bơm A2

Starder

Thiết bị Công

suất(kw)

Điện áp(V)

Số pha

cosphi Dòng

điện(A)

Loại khởi động

PX2

PX2-1

Máy B1

Speed

Máy B2

Speed

Máy B3

Starder

Máy B4

Starder

PX2-2

Máy B5

Speed

Máy B6

Speed

Máy B7

Starder

Máy B8

Starder

PX2-3

Bơm B1

Bơm B2

Speed

Thiết bị

Công suất(kw)

0,87 2.0 Start/Delta

Máy C2

0,86 2.8 Variable Speed

Máy C3

0,87 2.0 Soft Starder

Máy C4

PX3-2

Máy C5

0,86 2.8 Variable Speed

Máy C6

0,86 5.5 Variable Speed

Máy C7

0,86 2.1 Soft Starder

Máy C8

0,87 2.0 Soft Starder

PX3-3

Bơm C1

0,86 2.1 Soft Starder

Bơm C2

0,86 2.4 Soft Starder

Thiết bị

Công suất(kw)

PX4

PX4-1

Máy D1

0,87 2.7 Variable Speed

Máy D2

0,87 4.0 Variable Speed

Máy D3

0,86 2.1 Soft Starder

Máy D4

0,86 1.4 Variable Speed

PX4-2

Máy D5

0,86 2.0 Variable Speed

Máy D6

0,87 2.7 Start/Delta

Máy D7

0,86 0.9 Variable Speed

Máy D8

0,87 1.4 Soft Starder

PX4-3

Bơm D1

0,86 6.5 soft Starder

Bơm D2

0,86 1.4 Soft Starder

1.3 Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp và các tủ phân phối,động lực 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý của

Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lý tổng MDB của phân xưởng và DB1 phân nhóm 1.

1.3.2 Sơ đồ nguyên lý của tủ điện DB2 phân nhóm 2.

Hình 3.2 - Sơ đồ nguyên lý tủ điện DB2 phân nhóm 2.

1.3.3 Sơ đồ nguyên lý của tủ điện DB3 phân nhóm 3

Hình 3.3 - Sơ đồ nguyên lý tủ điện DB3 phân nhóm 3.

1.3.4 Sơ đồ nguyên lý tủ điện DB4 phân nhóm 4.

Hình 3.4 - Sơ dồ nguyên lý tủ điện DB4 phân nhóm 4.

1.3.5 Sơ đồ nguyên lý tủ điện DLB chiếu sáng, kho, văn phòng.

Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý tủ điện DLB chiếu sáng, kho, văn phòng.

CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

2.1 Đặt vấn đề.

-Trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khoẻ của người lao động Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc ở trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết quả hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật

và năng suất lao động thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc Cũng

vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Không bị loá mắt

Không bị loá do phản xạ

Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất

Phải có độ rọi đồng đều

Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt

2.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho toàn phân xưởng cơ khí.

-Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí theo suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.Theo yêu cầu của đề bài, mạng điện chiếu sáng được lấy từmột tủ riêng biệt (tủ chiếu sáng), tủ này được cung cấp điện từ tủ phân phối chính

Ta có công thức:

Pttcs  P0 F

Trong đó: Po (W/m2) là suất chiếu sáng của phân xưởng

F (m2) là diện tích toàn phân xưởng

Ta có diện tích của phân xưởng là: F = 50.20= 1000 (m2)

Chọn P0 = 12 (W/m2) đối với xưởng cơ khí nhỏ, Suy ra:

-Vì toàn bộ mặt bằng phân xưởng là diện tích làm việc nên phải có chiếu sáng chung đồng thời phải có chiếu sáng cục bộ.

-Hệ số phản xạ: Đối với công nghiệp nhẹ tra bảng ta chọn:

+ Trần:50%

+Tường:30%

+Sàn:11%

+ Độ rọi yêu cầu: E YC=200 lx

- Quang thông và công suất của bộ đèn:

Hình 4.1 Các khoảng cách tính toán trong thiết kế chiếu sáng

-Tra bảng 10.7 (Trang 191- Sách Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp và nhà cao tầng – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch), đối với đèn LED

cao áp chiếu sâu chọn tỉ số L/H = 0,9

-Xác định được khoảng cách giữa các đèn là:

ai, bi – chiểu rộng và dài của nhà xưởng

-Căn cứ vào kiểu chiếu sáng của bộ đèn, các hệ số phản xạ của trần, tường, sàn

và chỉ số phòng ta tra bảng “đặc tính phân bố cường độ sáng” để xác định hệ số

-Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn E min (lux):

Đây là phân xưởng sản xuất chọn Emin = 200 lux

N b= E min S

φ bd .CU LLF=

200.1000 21000.0,95.0,61=16,43

chọn Nbđ = 18 bộ

- Với điều kiện phân xưởng có trần cao, yêu cầu sữa chữa chính xác,tiết kiệm điện năng và tạo điều kiện thuận lợi cho người làm việc thì ta nên chọn loại đèn Led cao áp chiếu sâu có công suất 250W và hệ số công suất cos = = 0,95.có chóa phản xạ tròn, Quang thông 21.000Lm;tuổi thọ 50.000h,hiệu ZALAA

-Căn cứ vào tổng diện tích của phân xưởng S = 1000m2 (dài 50m x rộng 20m

=1000 m2) đèn sẽ đựơc bố trí thành 3 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,5m, mỗi dãy 9 bóng, tổng cộng có n = 27 bóng

-Vì diện tích văn phòng và kho nằm trong mặt bằng xưởng nên thực tế đèn chiếu sang chung khu vực sản xuất được bố trí 21 bóng đèn theo sơ đồ hình vẽ ( Hình 2.2)

Hinh 4.2-Sơ đồ bố trí đèn chiếu sáng chung phân xưởng cơ khí.

2.4.Tính toán chiếu sáng cho phòng Văn phòng

và chỉ số phòng ta tra bảng hệ số sử dụng CU: CU= 0,48

- Tính hệ số mất mát ánh sáng (LLF)

+ Chế độ bảo trì 1/12 tháng

+ Môi trường làm việc trung bình

+ Loại đèn chiếu sáng là led tuýp

Ta chọn Nbd = 12 bộ

-Sơ đồ bố trí đèn khu vực văn phòng:

2.5.Tính toán chiếu sáng cho Kho.

+ Chiều dài: D = 10m

+ Chiều rộng: R = 4,5 m

+ Chiều cao: H = 6 m

+ Độ rọi yêu cầu : Eyc 250 lx

+ Độ cao treo đèn tính từ mặt phẳng làm việc

-Căn cứ vào kiểu chiếu sáng của bộ đèn, các hệ số phản xạ của trần, tường, sàn

và chỉ số phòng ta tra bảng hệ số sử dụng CU: CU = 0,22

-Tính hệ số mất mát ánh sáng (LLF)

+ Chế độ bảo trì 1/12 tháng

+ Môi trường làm việc trung bình

+ Loại đèn chiếu sáng cho kho là led

Ta chọn Nbd = 8 bộ

Hình 4.4 – Sơ đồ bố trí đèn chiếu sáng cho kho

Tuy nhiên một yếu tố quan trọng cần quan tâm là việc phân nhóm phụ tải sẽ quyết định tủ phân phối trong xưởng, quyết định số đầu dây ra của tủ phân phối.Phân nhóm phụ tải dựa vào một số yếu tố sau:

Các thiết bị trong nhóm có cùng một chức năng

Phân nhóm theo khu vực: các thiết bị gần nhau thì phân thành một nhóm

Phân nhóm có chú ý đến phân đều công suất giữa các nhóm

Dòng tải của từng nhóm gần với dòng tải cùa CB chuẩn

Số nhóm không nên quá nhiều

Tùy theo yêu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải, người thiết

kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định phụ tải tính toán.Trong đồ án thiết kế phân xưởng cơ khí đã cho số liệu về công suất đặt, hệ số cosj, hệ số sử dụng Ku ,hệ số đồng thời Ks, vị trí và phân chia các nhóm nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số đồng thời và hệ số sử dụng Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất phụ tải trên một đơn

vị diện tích sản xuất

3.2.Các bước tính toán phụ tải điện.

B1: xác định công suất tính toán theo hệ số K u , K s và công suất đặt

- Ưu điểm :Đơn giản thuận tiện, sử dụng khá phổ biến

- Nhược điểm: Kém chính xác vì hệ số K u , K s được tra trong sổ tay là một số liệu cho trước cố định không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết

bị trong nhóm

Trong nhóm thiết bị nếu có hệ số Cosφ khác nhau thì phải tính hệ số trung bình

Cos φi: hệ số công suất thiết bị thứ i

Pi: là công suất định mức của thiết bị thứ i

B2: Thống kê kết quả tính toán trong nhóm

B3: Xác định công suất chiếu sáng phân xưởng

Sử dụng phương pháp suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích

Pcs= Po.F

Qcs = Pcs.tang φ cs

Với:

Po là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, kW/m2;

F là diện tích của phân xưởng m2.Cosφ của một số đèn như sau:

Đối với đèn nung sáng: cosj =1

Đối với đèn huỳnh quang:

Cosφ = 0.6 khi không có tụ bù cosj

Cosφ = 0.86 nếu có tụ bù Cosφ (đèn đơn hoặc đôi)

Cosφ = 0.96 nếu dùng ballast điện tử

Đối với đèn phóng điện: Cosφ = 0.8

B4: Xác định công suất tính toán của tủ phân phối chính

P: công suất tính toán của từng nhánhCông suất phản kháng:

Qnj = Pnj× tanφtb

Với:

Qnj: công suất phản kháng của nhóm thứ j

Pnj: công suất tác dụng của nhóm thứ jCông suất biểu kiến:

Snj=√(P nj)2+(Q nj)2Với:

Snj: công suất biểu kiến của nhóm thứ j

Pnj: công suất tác dụng của nhóm thứ j

Qnj: công suất phản kháng của nhóm thứ jDòng tính toán:

3.3.Tính toán phụ tải cho tủ điện phân phối DB1 phân xưởng PX1.

Thiết bị Công Điện áp Phase Dòng Loại khởi

suất(kw) (V) điện(A) động

PX1

PX1-1

Máy A1

Máy A2

Máy A3

Máy A4

PX1-2

Máy A5

Máy A6

Máy A7

Máy A8

PX1-3

Bơm A1

Bơm A2

P ttpx 1=k s .∑ P ttipx 1=k s .(¿ P¿¿tt 1.1+P tt 1.2+P tt 1.3) ¿ ¿=

0,9.(3,904 + 4,672 + 1,44 ) = 9,1 kw

Bảng thông số tính toán phụ tải phân xưởng1

3.4 Tính toán phụ tải cho tủ điện phân phối DB2 phân xưởng PX 2.

STT Tên thiết bị Số lượng P đm (kW) K U cos Ψ Kí hiệu

-Bảng thông số tính toán phụ tải phân xưởng 2.

3.5.Tính toán phụ tải cho tủ điện phân phối DB3 phân xưởng PX3.

STT Tên thiết bị Số lượng P đm (kW) K U cos Ψ Kí hiệu

0,86/0,5

9

6,5

3,8

7,5

12,61

3.6 Tính toán phụ tải cho tủ điện phân phối DB4 phân xưởng PX 4.

STT Tên thiết bị Số lượng P 0 (kW) K U cos Ψ Kí hiệu

-Bảng thông số tính toán phụ tải phân xưởng 4.

3.7 Tính toán phụ tải cho tủ DLB của phân xưởng.

- Mạng điện phục vụ cho chiếu sáng được lấy từ một tủ riêng biệt (tủ chiếu sáng), tủ này được cung cấp điện từ tủ phân phối chính.Ta bố trí nguồn cấp cho kho và văn phòng cùng nằm chung trong tủ này luôn cho tiện

3.8.1 Chọn vị trí trạm biến áp

Vị trí hợp lý của các trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

-Gần trung tâm phụ tải

-Thuận tiện cho các đường dây vào, ra

-Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

-Phòng nổ, cháy, bụi bặm, khí ăn mòn tốt

-Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

-An toàn cho người và thiết bị

3.8.2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

- Có nhiều phương pháp để xác định số lượng và chủng loại máy biến áp, nhưng thường vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính:

- Chủng loại của máy biến áp trong một trạm nên đồng bộ (ít chủng loại) để giảm

số lượng máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong lắp đặt vận hành

- Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp: đối với hộ phụ tải loại 1, thường chọn hai máy biến áp trở lên; đối hộ phụ tải loại 2, số lượng máy biến áp được chọn còn tùy thuộc vào việc so sánh các hiệu quả về kinh tế - kỹ thuật Để đơn giản trong vận hành, số lượng mày biến áp trong một trạm biến áp không nên quá

ba máy và các máy biến áp này nên cùng chủng loại và dung lượng

3.8.3 Chọn công suất máy biến áp.

Công suất (dung lượng) máy biến áp được chọn sao cho trạm có thể đáp ứng được phụ tải lớn nhất, nghĩa là:

Với trạm 1 máy: SđmBA ≥ Smax

Với trạm n máy: SđmBA ≥ Smax n

Trong đó: - SđmBA : dung lượng định mức của máy biến áp

- Smax : phụ tải lớn nhất

- n : số lượng máy biến áp

Với kết quả số liệu tính toán phụ tải cho phân xưởng trên,vì là xưởng cơ khí với

số liệu công suất nhỏ nên ta phân loại vào hộ tiêu thụ loại 3.tính chọn một máy biến áp theo điều kiệ bình thường

Dòng điện không tải I 0

(%)

Điện

áp ngắnmạc

h

UN

(%)

Kích thước bao (mm)

Tâ

m bán

h

xe (mm)

Toà

n bộ(kg)

Hình5.1 -Máy biến áp dung lượng 50kva do công ty ThiBiDi sản xuất.

Hình5.2 -Kết cấu lắp đạt trạm biến áp

3.8.4 Xác định tâm phụ tải.

3.8.4.1 Đặt vấn đề.

-Tâm phụ tải là một điểm nằm trên mặt phẳng phụ tải mà nếu ta đặt trậm biến áp

hay tủ phân phối ngay tại tâm phụ tải thì các dạng tổn thất về điện hay chi phí về kim loại màu là thấp nhất

3.8.4.2 Xác định tính toán tâm phụ tải.

- Vị trí phụ tải thường đặt gần ở những phụ tải hoặc các thiết bị có công suất lớn,

tâm phụ tải đối xác định như sau:

Xác định trục tọa độ Xác định vị trí phụ hay thiết bị trên phụ tải Tâm phụ tải được xác định bởi (Xi; Yi)

Trong đó: Xi = ∑P i X i

∑P i

Yi = ∑P i Y i

∑P i

Với Pi: là công suất tác dụng của phụ taỉ thứ i.

Xi, Yi: hoàng độ và tung độ của phụ tải thứ i

3.8.4 Xác định tâm phụ tải phân xưởng PX1.

TT Tên thiết bị P đm (kw) X i (m) Y i (m) Ký hiệu

Yi = ∑P i Y i

∑P i

= 1,6.3+1,7.3+1,2.3+0,8.3+1,6.7+1,6.7+1,2.7+1,2.7+1,2.3+0,8.71,6+1,7+1,2+ 0,8+1,6+1,6+1,2+1,2+1,2+0,8 = 5(m)

3.8.4 Xác định tâm phụ tải phân xưởng PX2.

TT Tên thiết bị P đm (kw) X i (m) Y i (m) Ký hiệu

Yi = ∑P i Y i

∑P i

= 2,4.3+1,2.3+1,2.3+0,5.3+1,6.5+1,2.8+1,2.8+ 0,6.8+1,7.5+1,2.82,4+1,2+1,2+0,5+1,6+1,2+1,2+0,6 +1,7+1,2 = 4,5(m)

3.8.4 Xác định tâm phụ tải phân xưởng PX3.

TT Tên thiết bị P đm (kw) X i (m) Y i (m) Ký hiệu

Yi = ∑P i Y i

∑P i

= 1,6.17+1,7.17+1,2.17+0,8.17+1,6.13+1,2.13+1,2.13+1,2.13+1,2.13+0,8.171,6+1,6 +1,2+ 0,8+1,6+1,2+1,2+1,2+1,2+1,2 = 14,6(m)

3.8.4 Xác định tâm phụ tải phân xưởng PX4.

TT Tên thiết bị P đm (kw) X i (m) Y i (m) Ký hiệu

3.9 Chọn phương án đi dây

3.9.1 Vạch phương án đi dây trong mạng điện phân xưởng

• Đảm bảo chất lượng điện năng

• Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

• An toàn trong vận hành

• Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa

• Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu

• Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

3.9.1.2 Phân tích các phương án đi dây:

-Có nhiều phương án đi dây trong mạng điện, dưới đây là 2 phương án phổ biến:

 Phương án đi dây hình tia:

-Trong sơ đồ hình tia, các tủ phân phối phụ được cung cấp điện từ tủ phân phối chính bằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng cung cấp điện từ tủ phân phối phụ qua các tuyến dây riêng biệt Sơ đồ nối dây hình tia có một số ưu điểm và nhược điểm sau:

 Ưu điểm:

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Đơn giản trong vận hành, lắp đặt và bảo trì - Sụt áp thấp

 Nhược điểm:

- Vốn đầu tư cao

- Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm

- Khi sự cố xảy ra trên đường cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủphân phối phụ thì một số lượng lớn phụ tải bị mất điện

- Phạm vi ứng dụng: mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải tập trung

(thường là các xí nghiệp, các phụ tải quan trọng :loại 1 hoặc loại 2)

Phương án đi dây phân nhánh:

-Trong sơ đồ đi dây theo kiểu phân nhánh ta có thể cung cấp điện cho nhiều phụ tải hoặc các tủ phân phối phụ

-Sơ đồ phân nhánh có một số ưu nhược điểm sau:

MBA

 Ưu điểm:

• Giảm được số các tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

• Giảm được chi phí xây dựng mạng điện

• Có thể phân phối clang seat đều trên các tuyến dây

 Nhược điểm:

• Phức tạp trong vận hành và sửa chữa

• Các thiết bị ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp lớn khi một trong các thiết bị điệntrên cùng tuyến dây khởi động

• Độ tin cậy cung cấp điện thấp

-Phạm vi ứng dụng : sơ đồ phân nhánh được sử dụng để cung cấp điện cho các

phụ tải công suất nhỏ, phân bố phân tán, các phụ tải loại 2 hoặc loại 3

Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh :

-Thông thường mạng hình tia kết hợp phân nhánh thường được phổ biến nhất ở các nước, trong đó kích cỡ dây dẫn giảm dần tại mọi điểm phân nhánh, dây dẫn thường được kéo trong ống hay các mương lắp ghép

 Ưu điểm:

- Chỉ một nhánh cô lập trong trường hợp có sự cố (bằng cầu chì hay CB) việcxác định sự cố cũng đơn giản hoá bảo trì hay mở rộng hệ thống điện, cho phépphần còn lại hoạt động bình thường, kích thước dây dẫn có thể chọn phù hợp vớimức dòng giảm dần cho tới cuối mạch

 Nhược điểm:

Sự cố xảy ra ở một trong các đường cáp từ tủ điện chính sẽ cắt tất cả các mạch

và tải phía sau

3.9.1.3.Vạch phương án đi dây

-Khi vạch phương án đi dây cho một phân xưởng ta cần lưu ý các điểm sau:

• Từ tủ phân phối đến các tủ động lực thường dùng phương án đihình tia

• Từ tủ động lực đến các thiết bị thường dùng sơ đồ hình tia cho cácthiết bị công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị công suất nhỏ

• Các nhánh đi từ tủ phân phối không nên quá nhiều (n<10) và tảicủa các nhánh có công suất gần bằng nhau