Cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Đồ án chuyên ngành cung cấp điện cho phân xưởng co khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐIỆN: ĐIỆN - ĐIỆN TƯ

BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2: CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯƠNG CƠ KHÍ

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANHSVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNGMSSV: 06192192

MỤC LUC

Trang

Chương 1: tổng quan……… 6

I-Tổng quan về thiết kế cung cấp điện ……….6

II-Tổng quan về phân xưởng ……….6

Chương 2: tính toán phụ tải phân xưởng……….8

I-Phân nhóm phụ tải……….8

II-Xác định phụ tải tính toán………9

Chương 3: Chọn phương án đi dây……….17

I-Đặt vấn đề: ………17

II-Yêu cầu:……….17

III-Phân tích phương án đi dây:……….17

CHƯƠNG 4: Chọn dây dẫn và khí cụ bảo vệ……….19

I-Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ ………19

II-Kiểm tra sụt áp……… 21

III-Tính toán ngắn mạch……… 26

CHƯƠNG 5: Xác định tổn thất……… 28

I-Tổn thất công suất……….28

II-Tổn thất điện năng………32

CHƯƠNG 6: Tính toán chiếu sáng………33

I-Yêu cầu thiết kế chiếu sáng……… 33

II_Trình tự thiết kế chiếu sáng……… 33

III-Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng………….35

CHƯƠNG 7: Tính toán chống sét……… …37

I Sét và các thông số của sét……… … 37

II Giải pháp chống sét toàn diện……… …… 39

III Hệ thống truyền sét xuống đất……….……….40

IV Tính toán chống sét cho phân xương cơ khí……….………….40

CHƯƠNG 8: Tính bù công suất phản kháng……….………… 43

I-Khái niệm ………43

II-Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất……… 43

III-Xác định lượng bù trên đường dây ………44

IV-Lựa chọn thiết bị bù……… 44

V-Vị trí đặt tụ bù ……….45

CHƯƠNG 9: Hệ thống nối đất thiết bị ………46

II-Các hệ thống nối đất………46III-Lựa chọn phương án nối đất……… 47IV-tính toán nói đất………47

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Quý Thầy Cô, đặc biệt là các QuýThầy Cô trong Khoa Điện đã tận tình truyền thụ cho em những kiến thứcquý báu Những kiến thức ấy không chỉ cần trong công việc chuyên môn

mà còn là bài học thiết thực giúp em hoàn thiện nhân cách của mình

Em xin cảm ơn thầy Trương Việt Anh giảng viên trường đại học SưPhạm Kỹ Thuật đã chỉ dẫn em trong bước đầu làm quen với nghiên cứukhoa học Thầy đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu cho em trong suốtquá trình thực hiện tập đồ án Đây sẽ là hành trình quý báu giúp em có thểthực hiện tốt các đồ án

Cuối cùng, em xin kính chúc Quý Thầy Cô luôn dồi dào sức khỏe đểhoàn thành tốt sự nghiệp trồng người cao quý của mình

Trường Đại Học Sư Phạm KỹThuật TP.HCM

Sinh viên thực hiện

Đặng Hải Dương

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I-Tổng quan về thiết kế cung cấp điện

Trong quá trình thiết kế cung cấp điện, một phương án được coi là hợp lý khi nó thoả mãn các yêu cầu sau:

Vốn đầu tư nhỏ

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo tính chất phụ tải

Chi phí vận hành hàng năm thấp

Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa

Đảm bảo chất lượng điện năng về tần số và điện áp

Ngoài ra khi thiết kế cung cấp điện cũng phải chú ý đén các yêu cầu phát triển phụ tải, giảm ngắn thời gian thi công và tính mỹ quan của công trình

Các bước chính khi thiết kế cung cấp điện:

Khảo sát đối tượng cung cấp điện

Tính toán phụ tải tính toán cho phân xưởng

Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng

Thiết kế hệ thống chiếu sáng

Thiết kế chống sét và nối đất

II-Tổng quan về phân xưởng

Đây là phân xương cơ khí, có dạng hình chữ nhật, có kích thước như sau:

Chiếu dài: 54m

Chiều rộng: 18m

Chiều cao: 7m

Tổng diện tích: 972m

Phân xưởng có 5 cửu, trong đó có 1 cửu chính và 4 cửu phụ

Trong phân xưởng có một nha kho và một nhà kiểm tra sản phẩm Tất cả có 34 máy các loại Ngoài ra phân xưởng còn có hệ thống chiếu sáng

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và thông số phụ tải

Sơ đồ mặt bằng:

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng phân xương, việc phân bố máy trong phân xưởng

và yêu cầu làm việc thuận tiên ma ta phân nhóm phụ tải sao cho hợp lý, thẩm mỹ

Vân đề quan trong la phải chú ý đến kỹ thuật và kinh tế

Về kỹ thuật: Các thiết bị có cúng chứ năng thì chung một nhóm

Chú ý phân đều công suấtDòng tải của nhóm gần với dòng tải CB

số nhóm không quá nhiều

Về mặt kinh tế:Tủ phân phối phải đúng tâm phụ tải nhằm tiêt kiệm dây

Lắp đặt và vận hành phải thuận tiện

Ptt  sd dm

4 5

* 8 0

1

i tti dt



Xác định hệ số công suất trung bình nhóm 1:

98 0 14 32 15

14 32 5 13

cos cos

n

i

dmi i tbn

0

54 45

P S

Công suất phản kháng của nhóm 1:

) (

25 9 54

45 47

.

21

21

hệ số

92 0 12

65 96 66 92 41 12 61 48 40

12 65

* 88 0 96 66

* 9 0 92 41

* 9 0 12 61

* 96 0 54 ,4

* 98 0

269 92

0

04

P S

Công suất phản kháng động lực toàn phân xưởng:

) (

67 105 04

248 61

.

269 2 2

2 1

2

1

Qtt  tt  tt   

3-Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng:

Chiếu sáng là một phần không thể thiếu trong thiết kế cung cấp điện Đây là phần quan trọng, không chỉ đơn thuần là cung cấp ánh sáng ma còn

mang lai sự thoải mái cho người lao động khi lao động sản xuất

Đây là xưởng cơ khí nên ta phải quan tâm đến mức độ ánh sáng sao cho người lao động làm việc dễ dàng như ánh sáng ban ngày Ta chọn độ

F P

2.1785

.0

58.14

P S

1 9 58 14 2

5-Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng:

Cơng suất tác dụng tồn phân xưởng:

82.2696.324.358.1404

Tâm phụ tải được tính theo công thức :

Với :

n số thiết bị của nhóm

Pđmi công suất định mức của thiết bịthứ i

n

i i dmi

P

P x X

n

i dmi i

P

P y

Y

6.1-Tâm phụ tải của nhóm 1:

n

i

dmi i

P

P x X

1

141818555

14

*1818

*2018

*165

*115

*4.85

*6

P

P y

141818555

14

*1318

*1818

*165

*165

*165

*16

12.65

*54.4596.66

*74.4192.41

*62.2212.61

*04.854.45

*8.15

12.65

*5.596.66

*76.1592.41

*11.612.61

*7.554.45

*4.15

7-Phương pháp lắp đặt tủ điện :

7.1-Tủ phân phối

Đối với những phân xưởng có công suất lớn,cần chọn vị trí thích hợp để đặt tủ phân phối.Việclắp đặt vừa phải đảm bảo tính an toàn vừa thểhiện cách bố trí hợp lý Thông thường tại tâm phụtải là nơi lắp đặt hợp lý nhất Tuy nhiên tùy theotừng sơ đồ mặt bằng cụ thể, mà cần chọn những

vị trí khác sau cho thật hợp lý

Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng và cáchbố trí các thiết bị, ta cần đặt một tủ phân phối,tủ cấp điện cho toàn bộ khu vực được lắp đặt kếtường và gần tâm phụ tải nhất Tủ phân phốiđược chọn lựa có số ngõ ra phụ thuộc vào sốlượng tủ động lực và tủ chiếu sáng bố trí trongphân xưởng Ngõ vào tủ phân phối được nối vớithanh góp đặt tại nhà phân phối

7.2-Tủ động lực

Đối với phân xưởng có nhiều thiết bị được bốtrí rải đều trên mặt bằng hoặc bố trí theo nhiệmvụ chức năng của từng nhóm thiết bị , ta chia cácthiết bị thành các nhóm nhỏ , các nhóm nàyđược cấp điện từ các tủ phân phối .Trong mỗiđộng lực được phân thành nhiều nhánh mỗi nhánhcung cấp cho một nhóm thiết bị đặt gần nhau .Tương tự như tủ phân phối các tủ động lực cũngđược lắp đặt ở các vị trí vừa đảm bảo kỹ thuậtvừa đảm bảo tính mỹ quan chung cho toàn phânxưởng Các tủ động lực có số ngõ ra phụ thuộcvào số nhóm thiết bị mà tủ điện cấp

7.3-Tủ chiếu sáng

Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng và cách bố trícác đèn chiếu sáng , ta cần đặt một tủ chiếu sángcấp điện cho toàn bộ khu vực được lắp đặt kế tườngvà gần tâm phụ tải nhất Tủ chiếu sáng được chọn lựacó số ngõ ra phụ thuộc vào số dãy đèn chiếu sángbố trí trong phân xưởng Ngõ vào tủ chiếu sáng đượcnối với thanh góp đặt tại tủ phân phối

Sơ đồ tủ phân phối

8-Chọn công suất máy biến áp cho phân xưởng:

8.1 đặt vấn đề:

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thốngcung cấp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác.Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điệnlàm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất

Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hànhcủa các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệthống cung cấp điện Vì vậy, việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ củng gắn liềnvới việc lựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng và các thông số khác củatrạm biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào cấp điện áp, vào phương thức vậnhành của máy biến áp v.v

8.2 Vị trí máy biến áp:

- An toàn và liên tục cung cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới,

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

- Phòng cháy nổ, bụi bặm,…

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

- Chú ý đến các yếu tố và địa chất

- thuận lợi cho việc đặt cáp và sữa chữa

8.3: dung lượng và số lượng và chủng loại MBA:

- Tùy thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ

- Phương án cung cấp điện: tập trung ( xí nghiệp nhỏ), phân tán (xí nghiệp lớn)

- Số lượng máy biến áp của trạm được xác định từ việc đảm bảo độ tin cậy,cung cấp điện.

- Xét đến khả năng mở rộng và phát triển về sau

- Chọn dung lượng theo điều kiện bình thường ( có xét đến khả năng quá tải cho phép)

- Kiểm tra dung lượng theo điều kiện sự cố

Vì là phân xương cơ khí nhỏ nên ta chọn 1 máy biến áp

Xác định dung lượng MBA:

 KVA 

S

SMBA  ttPX  294 01

Vậy chọn MBA có thông số sau:

MBA nhãn hiệu THIBIDI kiểu ONAN-320

Điện áp: 22/0.4 KVTần số: 50hz

CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

I-Đặt vấn đề:

Phương án cung cấp điện bao gồm các vấn đề như: cấp điện áp, nguồncung cấp điện, sơ đồ đi dây, phương thức vận hành …vvđó là những vấn đề quantrọng bởi vì xác định đúng đắn và hợp lý những vấn đề đó thì sẽ ảnh hưởng trựctiếp đến việcvận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấpđiện,sai lầm phạm phải trong khi xác định sai phương án cung cấp điện sẽ gâyhiệu quả xấu về sau,đôi lúc khá tầm trọng

Để xác định phương án cung cấp điện đúng ta phải phân tích chính xác,thu thập dữ liệu ban đầu ,trong đó quan trọng nhất là những dữ liệu phụ tải điện,phải tiến hành so sánh tính toán cẩn thận giữa các phương án đề ra một mạng điệntốt thì việc cung cấp điện sẽ tốt, làm cho các chi phí giảm như: chi phí trả lươngcho công nhân chờ khi mất điện, chi phí sửa chữa, chi phí đền bù hợp đồng…

vv mạng điện tốt thì các chi phí trên có thể tăng lên vì vậy, việc lựa chọn phương

án đi dây cho mạng điện nó cũng quyết định đến khả năng xử lí khi có sự cố xảy

ra và việc bảo quản cũng như việc vận hành , sửa chữa

II-Yêu cầu:

Việc lựa chọn phương án đi dây trong mạng phân xưởng ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát triển hiệu quả của hệ thống cung cấp điện.Phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lượng, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải

- Thuận tiện và an toàn trong vận hành, lắp ráp, sữa chữa

- Dảm bảo tính kinh tế: ít tốn kim loại màu

- Sở đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

Ngoài ra, chúng ta phải xét đến các yếu tố không kém phần quan trọng đó là: đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cấp điện cho phụ tải,khả năng cấp vốn đầu tư và thiết bị, trình độ kĩ thuật vận hành của công nhân…

III-Phân tích phương án đi dây:

Có nhiều phương án đi dây trong mạch điện,dưới đây là 3 phương án thường sử dụng nhât:

- Đơn giản trong việc vận hành, sữa chữa, xử lý sự cố

- Kích thước dây có thể chọn theo mức giảm dần

Nhược điểm:

- Sự cố xảy ra trên đường dây cấp điện chính từ tủ phân phối chính sẽ cắt tất cả các mạch và tủ điện phía sau

- Vốn đầu tư cao

- Khi có nhiều phụ tải trong nhóm sơ đồ trở nên phức tạp

2- Mạng phân nhánh:

- Một tuyến dây nhưng ta có thể cung cấp điện cho nhiều thiết bị, vì vậy

vốn đầu tư sẽ giảm đáng kể

- Trong trường hợp có nhiều phụ tải như phân xưởng này thì sơ đồ nối dây

ở thanh góp nguồn vẫn đơn giản

- Ta bố trí để phân bố đầu công suất trên các nhánh, làm việc lựa chọn thiết

bị và dây dẫn tương đối đơn giản ( cùng chuẩn loại)

Ưu điểm:

Giảm chi phí đầu tư

Giảm các đường dây ra, sơ đồ đơn giản

Có thể phân phối công suất đều trên các tuyến dây

Độ tin cậy cung cấp điện cao

Mạng trải rộng, có khả năng phát triển trong tương lai cao

Nhượng điểm:

4- chọn phương án đi dây:

Do đặc điểm phân xưởng này làm việc ổn định do vây việc cung cấp điện liên tục cho nó là rất cần thiết Và để tiện trong vấn đề vận hành và sữa chữa do vây mình sẽ chọn phương án đi dây hình tia cho phân xưởng ở tất cả các tuyến

Ta chọn phương án đi dây ngầm cho tất cả các tủ động lực,tủ chiếu sáng và tủ phân phối chính, nhiệt độ môi trường bình thường là 15 độ, tính chất của đất là ẩm

CHƯƠNG IV: CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ BẢO VỆ

I-CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ

1- Phương pháp chọn dây

Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉđóng vai trò quan trọng chứ không có vai trò quyết định Chỉ tiêu kỹ thuật đóng vai trò quyết định trong mạng hạ áp

Ta chọn dây theo điều kiện phát nóng

2-Chọn dây dẫn từ TBA đến tủ phân phối chính:

 A

S

I B ttpx 446.70

380.3

10

*01.294380

.3

4.K K K K

*05.1

*6.0

*1

70,446

Dòng điện: 446.29 A Chọn chủng loại MCCB S630 của hãnh Federal có thông số

10

*31.41380.3

3



05.1

*05.1

*6.0

*1

76.62

cp

I (A) Tiết

diện cáp

10

*4.12380

Stt S (KVA) tti I (A) B Thiết bị

bảo vệ

Dòng địnhmức I (A) cp Tiết diện

II-KIỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP

1-Từ TBA đến tủ phân phối chính:

Tổn thất điện áp không quá 5%

Chọn khoảng cách từ TBA đến tủ phân phối chính là: L=15m

Dây cáp có F > 55mm2

)(

08.0

x  

380

15.08,0.27,114

0 

r =1,4

380

18.4,1.54,45

=0.00064(Ω)Chọn X up Z up 0.00064

08.0

*3

*3

I-TỔN THẤT CÔNG SUẤT

1-Tổn thất công suất MBA

R U

Q P

P

P

n

ttpx ttpx

*

2

2 2 0

X U

Q P

Q

Q

n

ttpx ttpx 2 *

2 2 0

*4

.0

77.11482

.269

*4

.0

77.11482

.269

*056.0

*38

.0

77.11482

*08.0

*38

.0

77.11482

.269

II-TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Tổn thất điện năng trên đường dây đực xác định như sau:

8760

*)10

*124

.0(

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

I YÊU CẦU THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Một hệ thống chiếu sáng tốt khi đạt một số yêu cầu sau:

Độ rọi đạt giá trị tối thiểu

Ánh sáng phù hợp với yêu cầu cụ thể

Bộ đèn phải phù hợp với môi trường làm việc, an toàn, chống cháy nổ

Không tạo bóng trên mặt phẳng làm việc

Hệ thống mang tính thẩm mỹ và kinh tế

II TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1.Kích thước của phân xưởng

Chiều dài: a=54m

Chọn loại đèn huỳnh quang tiêu chuẩn

Môi trường làm việc : bẩn

Chế độ bảo chì: 12thang

 LLF=0.62

7.Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn Emin(Lux)

Phân xưởng cơ khí chi tiết vừa và nhỏ

8.Xác định số bộ đèn

LLF CU F

S E n

đ

yc đ

và tường

t

D =3m

Vậy khoảng cách giữa 2 bộ đèn trong dẫy đèn là: 5m

10 Thiết kế chiếu sáng cho phòng KCS và nhà kho

Do phòng KCS và nhà kho đòi hỏi độ sáng cao Mặt khác diện tích không gian nhỏ nên ta bố chí như sau:

Phòng KCS: 3 bộ đènNhà kho : 2 bộ đèn

11 Vạch phương an đi dây

Ta chia xưởng làm 6 bộ phận như sau:

Chọn dây dẫn đi trong ống PVC

Ta bố trí các bộ đèn và đi dây như sơ đồ dưới:

III CHỌN DÂY DẨN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO HẸ THỐNG CHIẾU SÁNG1.Chọn dây và CB bảo vệ

Vì chọ dây đi trong ống PVC nên ta có:

K =0.77

P I

f

85.0

*220

600cos



Chọn máy cắt MCB của hãng Federal, loại FMB-B có thông số:

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT

I SÉT VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA SÉT

1 SỰ HÌNH THÀNH SÉT

Trong những điều kiện khí tượng nhất định nào đó sẽ có sự phân chia điện tích trong đám mây đông Khi đó dông bảo và sấm sét xảy ra

Sét là một dạng tia lửa trong không khí với khoảng cách rất lớn Quá trình phóng điện

sẽ có thể xảy ra trong khí quyển giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với đất

Có 2 loại mây dông :

 Dông nhiệt : hình thành từ các khí nóng luồng khí nóng ẩm bốc lên do sự đốtnóng của ánh sáng mặt trời

 Dông front : hình thành do sự gặpp nhau của những luồng không khí ẩm với luồng không khí nắng lạnh

Sau khi đạt đén độ cao nhất định vùng không khí này bị lạnh đi , hơi nước bị ngưng tụ thành những giọt nước li ti , các tinh thể băng và tạo thành mây dông Các đám mây dông mang điện là kết quả sự phân tích của các tích điện trái dấu và tập trung chúng câc phần khác nhau của đám mây

Phần dưới đám mây tích điện âm và phần trên của mây tích điện dương cường độ điện trường giữa đám mây và đất tăng dần và nếu tại các điểm cường độ điện trường đạt trị số tới hạn ( 25 ÷ 30 ) KV/Cm thì không khí bị ion hóa và bắt đầu phóng điện

Sét được hình thành qua các giai đoạn sau