TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ SINH VIÊN THỰC HIỆN LÊ[.]
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
TRONG CÔNG NGHIỆP
Đề tài :
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ SINH VIÊN THỰC HIỆN : LÊ LONG VŨ
LỚP : ĐCNK17A
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S LÊ THỊ THU PHƯƠNG
Thái Nguyên, Ngày tháng năm 2021
Trang 2• LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô củatrường Đại học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông Thái Nguyên, đặc biệt là cácthầy cô khoa Công Nghệ Tự Động Hóa của trường đã tạo điều kiện cho em tham gia kì
đồ án này để có nhiều trải nghiệm và những định hướng tốt cho ngành nghề mà em theo
đuổi Và em cũng xin chân thành cảm ơn cô giáo, Ths Lê Thị Thu Phương đã nhiệt tình
hướng dẫn em hoàn thành tốt kì làm đồ án cung cấp điện này
Trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như trong quá trình làm bài báo cáo, emkhó tránh khỏi nhiều sai sót Do trình độ hiểu biết cũng như kinh nghiệm thực tiễn cònhạn chế nên bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiếnđóng góp của Thầy, Cô để em có thể khắc phục, cải thiện thêm đề tài và học thêm đượcnhiều kinh nghiệm hơn nữa
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân được nângcao Nhu cầu sử dụng điện năng trong mọi lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp thươngmại và dịch vụ cũng như trong sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Trong đó công nghiệpluôn là lĩnh vực tiêu thụ điện năng lớn nhất Chất lượng điện áp ổn định luôn là một yêucầu quan trọng Với quá trình trỗi dậy mạnh mẽ của nền kinh tế sau mở cửa, hội nhập vàonền kinh tế toàn cầu, ngành công nghiệp, nhà máy cơ khí không nằm ngoài nhu cầu đó
Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện là mối quan tâmhàng đầu trong thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp nói chung và các nhà máy cơkhí nói riêng Với một sinh viên theo học chuyên ngành điện công nghiệp, sẽ phải nắmvững và ứng dụng được các kiến thức đã học vận hành, sửa chữa thiết bị điện khi có sự
cố, hoặc thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng khi có yêu cầu
Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án cung cấp điện, em được phân công làm đề tài
“Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” do Ths Lê
Thị Thu Phương hướng dẫn, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Đề tài của em gồm các chương sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về phân xưởng sửa chữa cơ khí
Chương 2: Thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí
Chương 3: Chọn và kiểm tra thiết bị điện cho phân xưởng và nhà máy
Chương 4: Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét và tính toán bù công suất và thiết kế
hệ thống bảo vệ cho trạm biếp áp
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong Bộ môn Thiết kế hệ
thống cung cấp điện Đặc biệt, em xin cảm ơn sâu sắc tới Ths Lê Thị Thu Phương người
đã tận tình hướng dẫn em đề tài này Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quýbáu từ thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn
Trang 4CHƯƠNG I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ
KHÍ
1.1 Vị trí địa lí và vai trò kinh tế.
Trong công nghiệp ngày nay nghành cơ khí là một nghành công nghiệp then chốtcủa nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cho các nghành công nghiệp khác cũng nhưnhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế,cácnhà máy chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước
Do tầm quan trọng của tiến trình CNHHĐH đất nước đòi hỏi có nhiều thiết bị,máy móc
Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền,có tính chất tự động hóacao
Nhà máy cần đảm bảo được cung cấp điện liên tục Do đó nguồn điện cấp cho nhàmáy được lấy từ hệ thống quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian
1.1.3.Bộ phận máy nén khí
Trang 5Hệ thống khí nén nhà xưởng là tập hợp các thiết bị khí nén được kết nối với nhau nhằm cung cấp khí nén sạch phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong các ngành công nghiệp như in
ấn, bao bì, thực phẩm, dệt may, chế biến gỗ… Mỗi thiết bị (máy nén khí, bình tích áp, máy sấy khí và hệ thống lọc) có vai trò và chức năng riêng
- Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình (theo
số thiết bị dùng điện có hiệu quả)
Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì nó kể đến nhiều yêu tố ảnhhưởng như số thiết bị trong nhóm và chế độ làm việc của thiết bị Do đó ta chọn phươngpháp này để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, thông thường thìnhững phương pháp đơn giản lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn chínhxác thì phương pháp tính toán lại quá phức tạp Do vậy tùy theo thời điểm và giai đoạnthiết kế mà ta lựa chọn phương pháp tính cho phù hợp
1.2.1.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmaxvà công suất trung bình P tb
Số liệu phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí
Trang 6STT Tên máy Số lượng Công suất
Trang 728 Máy đo độ cứng đầu
Trang 8+Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
+Xác định p1 là công suất của n1 thiết bị điện trên
P1=∑
1
n
P đmi + Xác định n*:
n* = n 1 n và p* = p 1 p
Trong đó :
n: Tổng số thiết bị trong nhóm
p: Tổng công suất của nhóm (kw), p = ∑p đmi
Từ n* và p* tra bảng tài liệu 1 – phụ lục 1.5 Ta được nhq*
Trang 9Để có số liệu tính toán thiết kế sau này ta chia các thiết bị trong phân xưởng thànhtừng nhóm Việc chia nhóm căn cứ vào các nguyên tắc sau:
- Các thiết bị gần nhau đưa vào một nhóm
- Một nhóm tốt nhất là có số thiết bị từ 8-16
Trang 10- Đi dây thuận lợi không được chồng chéo, góc lượn của ống luồn phải lớn hơnhoặc bằng 120º ( ≥ 120º) ngoài ra có thể kết hợp các công suất các nhóm gần bằngnhau s
Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng và sự sắp xếp bố trí của các máy móc ta chiathiết bị trong phân xưởng cơ điện thành 5 nhóm
Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1
Trang 13-Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suấtlớn nhất :
Trang 14Qtt = Ptt tgφ = 40,25 1,64 = 66,01 (kVAr)Công suất toàn phần của nhóm 2
Trang 17S tt=√P tt2
+Q tt2
=√(142,65)2+(199,71)2 = 245,42 (kVA)
Trang 18 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 5
Trang 19S tt=√P tt2
+Q tt2
=√(24,72)2+(31,31)2 = 39,90 (kVA)
Trang 20po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2 )
S : Diện tích được chiếu sáng (m2)
Trong phân xưởng cơ điện hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt: Tra sổ tay tatìm được P0 = 14 (W/m2)
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:
po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2 )
S : Diện tích được chiếu sáng (m2)
Trong phân xưởng cơ điện hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt: Tra sổ tay tatìm được P0 = 14 (W/m2)
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:
Pcs = p0.S = 14.3937,5 = 55125= 55,1 (kW)
Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 0 )
Trang 211.3.5 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng.
Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:
Pđl = Kđt ∑P tti = 0,85 (127,71+40,25+142,01+142,65+24,74) = 405,756 (kW)
Qđl = Kđt ∑Q tti = 0,85 (145,58+66,01+166,15+199,71+31,31) = 517,446(kW)Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:
1.3.2 Xác định chiếu sáng cho phân xưởng.
Chiều dài: a=105mChiều rộng: b=38mChiều cao 7m
Trang 22N đ= E yc S
∅ đ CU LLF=
300.105.3817000.0,97 0,84=87 (đèn)
Chọn Nđ = 90 đèn
- Phân bố đèn:
1 dãy 15 đèn, cách nhau 6,8m, cách tường 1,5m
1 dãy 6 đèn, cách nhau 6m, cách tường 1m
- Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ chiếu sáng :
Mạng điện phân xưởng dùng để cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nốphải đảm bảo các yếu tối kinh tế kĩ thuật như sau : Đơn giản, tiết kệm về vốn đầu tư,thuận tiện khi vận hành sửa chữa, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa,đảm bảo chất lượng điện năng giảm đến mức nhỏ nhất các tổn hao công suất phụ
Trang 23Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản:
- Sơ đồ nối dây hình tia
- Sơ đồ nối dây phân nhánh
- Sơ đồ hỗn hợp
Sơ đồ nối dây hình tia có ưu điểm là việc nối dây đơn giản, rõ rang, độ tin cậy cao,
dễ thực hiện các biện pháp tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa, nhưng cónhược điểm là vốn đầu tư lớn
2.2 Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng
* Sơ đồ hình tia.
Ưu điểm: Việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ
và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chữa
Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn
Loại sơ đồ hình tia này thường được dùng ở các hộ loại I và loại II
12
(a)
ÐC ÐC
(b)
12
22
Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia.
* Hình 2.1a: Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từthanh cái của trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ động lực Từ thanh cái tủđộng lực có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao
Trang 24* Hình 2.1b : Là sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải tập trung Từthanh cái của trạm biến áp có các đường dây cung cấp thẳng cho các phụ tải Loại sơ đồnày thường được dùng trong các phân xưởng có công suất tương đối lớn như: các trạmbơm, lò nung, trạm khí nén…
* Sơ đồ phân nhánh.
Ưu điểm: Sơ đồ này tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phânxưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều
Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp
Loại sơ đồ phân nhánh này thường dùng cho các hộ loại III
Căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí ta thiết kế
sơ đồ cung cấp điện cho các sơ đồ phụ tải động lực là kiểu sơ đồ hình tia.
Trang 25Cấu trúc sơ đồ hình tia mạng điện phân xưởng cơ khí được mô tả như sau: Đặt 1 tủphân phối điện từ trạm biến áp về và cấp cho 4 tủ động lực, 3 tủ động lực cấp cho 3 nhómphụ tải đã được phân nhóm ở trên, 1 tủ động lực cho phụ tải chiếu sáng phân xưởng Đặtrải rác cạnh tường phân xưởng mỗi tủ động lực cũng cấp điện cho 1 phụ tải.
- Tủ động lực đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Càng gần trung tâm phụ tải của nhóm máy càng tốt
+ Thuận tiện cho các hướng đi dây
+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng
- Tủ phân phối được đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Gần trung tâm phụ tải các tủ động lực
+ Thuận tiện cho các hướng đi dây
+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng
Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha 4 lõi cách điệnđặt trong hào cáp có nắp đậy bê tông
Đi dây từ tủ phân phối tới tủ động lực bằng cáp bọc cách điện
Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăngcường luồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng sâu khoảng 30cm, mỗi mạch
đi dây không nên uốn góc quá 2 lần, uốn góc không được nhỏ hơn
Sơ đồ nguyên lí cho phân xưởng cơ khí như hình:
Trang 26Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lí hệ thống cung cấp điện hình tia
2.3 Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng
Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế thì số lượng và dung lượng của cácMBA cần phải thoả mãn những yêu cầu sau:
- Về kỹ thuật
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
+ Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp
và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên ta chọn càng ít loại MBA càng tốt điều nàythuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợicho việc mua sắm thiết bị
+ Số lượng và dung lương MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư vàchi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của nhà máy
+ Có khả năng hạn chế dòng ngắn mạch
Trang 27+ Có khả năng thiết lập hệ thống dự phòng và có thể phát triển mở rộng trongtương lai.
- Về kinh tế
+Vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý
* Điều kiện chọn MBA:
+ Khi làm việc bình thường:
∑
1
n
S dmBAi: Tổng công suất định mức của các máy biến áp
+ Khi xảy ra sự cố:
(n – 1).Kqt.SdmBA ≥ Sttqt
Trong đó:
n: số máy biến áp trong trạm
Kqt : Hệ số quá tải của máy biến áp Chọn Kqt = 1,4
Sttqt : Phụ tải quan trọng mà MBA phải cung cấp khi xảy ra sự cố
Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụtải của các phân xưởng yêu cầu CCĐ với phụ tải tính toán của nhà máy cơ khí
Sttnm = 774,84 (kVA)
- Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 10 (kV)
- Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại 1 Từng trạm và từng máy biến áp trong bảng
Trang 28Tra bảng 1.5 trang 29 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị - Ngô Hồng Quang, máybiến áp phân phối 2 cấp điện áp, ta đưa ra các phương án cung cấp điện sau:
Phương án I:
Dùng 2 MBA 1600–10/0,4 Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Việt nam sản xuấtđặt làm hai trạm cung cấp cho các phân xưởng Phụ tải phân bố trong từng trạm và từngmáy biến áp trong bảng
Phương án II:
Đặt 3 MBA 1250 – 10/ 0,4 do Việt Nam sản xuất Phụ tải phân bố cho từng trạm
và từng máy biến áp được phân bố như trong bảng 3.1
Công thức tính hệ số phụ tải máy biến áp
Kpt = dmBA
ttpx
S S
Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia,đầu vào aptomat,các nhánh rađặt aptomat
2.4.2.Lựa chọn các phần tử của hệ thống cấp điện
2.4.2.1.Chọn cáp từ TBA về tủ phân phối của phân xưởng
1 .2 3
tt cp
I I
k k k
Trang 29Với: UđmATM là điện áp dòng điện định mức của ATM đã chọn
+ Tính cho Máy khoan:
