bài tập lớn môn học cung cấp điện ĐỀ TÀI Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN Nhóm SV thực hiện: 11 1) Lê Văn Thắng 2) Phạm Văn Thắng 3) Lê Minh Tiến 4) Lê Hồng Thi Lớp: 61TĐH1 - K61 GVHD: TS Nguyễn Văn Vinh Hà Nội, 2022 1 MSSV: 1951212035 MSSV: 1951212038 MSSV: 1951212054 MSSV: 1951212047 10 MỤC LỤC 10 28 29 17 18 19 15 16 14 ĐỀ TÀI: “Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa cơ khí” DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ NHÀ XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ - Mặt bằng bố trí thiết bị của nhà xưởng: 2 - Ký hiệu và thông số kỹ thuật của thiết bị nhà xưởng: Thiết bị trên sơ đồ mặt bằng Tên thiết bị Công suất đặt (kW) Cosφ Hệ số Ku 21,65 + 34,65 + 21,65 + 34,65 0,91 0,35 1; 2; 3; 4 Lò điện kiểu tầng 5; 6 Lò điện kiểu buồng 31,65 + 56,65 0,92 0,32 7; 12; 15 Thùng tôi 3,15 + 3,85 + 4,45 0,95 0,3 8; 9 Lò điện kiểu tầng 31,65 + 21,65 0,86 0,26 10 Bể khử mỡ 4,15 1 0,47 11; 13; 14 Bồn đun nước nóng 16,65 + 23,65 + 31,65 0,98 0,30 16; 17 Thiết bị cao tần 31,65 + 23,65 0,83 0,41 18; 19 Máy quạt 9,15 + 7,15 0,67 0,45 20; 21; 22 Máy mài tròn vạn năng 4,45 + 9,15 + 6,15 0,60 0,47 23; 24 Máy tiện 3,85 + 5,65 0,63 0,35 25; 26; 27 Máy tiện ren 7,15 + 11,65 + 13,65 0,69 0,53 28; 29 Máy phay đứng 7,15 + 16,65 0,68 0,45 3 Thiết bị trên sơ đồ mặt bằng Tên thiết bị Công suất đặt (kW) Cosφ Hệ số Ku 30; 31 Máy khoan đứng 9,15 + 9,15 0,60 0,4 32 Cần cẩu 12,65 0,65 0,22 33 Máy mài 3,85 0,72 0,36 Ghi chú: Thông số kỹ thuật của thiết bị trong bảng là của Nhóm 1 (N 1), các Nhóm i còn lại lấy theo dữ liệu nhóm 1, quy luật sau: + Cột công suất đặt (kW): Pi = (P1 + 0,15i) + Hệ số sử dụng Ku: Kui = (1 - 0,05i) - Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng (m): L = 300 - 5i, với i= 11 ->L= 245 - Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô (Ωm): ρđ = 150 - 5i, với i= 11 -> ρđ= 95 YÊU CẦU 1 Xác định phụ tải tính toán nhà xưởng 1.1 Tổng quan 1.2 Phụ tải chiếu sáng 1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát 1.4 Phụ tải động lực 1.4.1 Phân nhóm thiết bị 1.4.2 Xác định phụ tải các nhóm thiết bị 1.4.3 Tổng hợp phụ tải động lực 1.5 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng 1.6 Kết luận 1 (2,5 điểm) 2 Chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng (1,0 điểm) 2.1 Tổng quan 2.2 Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng (4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất) 2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 2.4 Kết luận 2 3 Tính toán các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng 3.1 Tổng quan 3.2 Tính tổn thất công suất 3.3 Tính tổn thất điện năng 3.4 Tính tổn thất điện áp 3.5 Kết luận 3 4 (1,0 điểm) 4 Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong sơ đồ cấp điện tối ưu (2,0 điểm) 4.1 Tổng quan 4.2 Tính toán ngắn mạch 4.3 Chọn và kiểm tra dây dẫn 4.4 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…) 4.5 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) 4.6 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v 4.7 Kết luận 4 5 Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà xưởng 5.1 Tổng quan 5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 5.4 Kết luận 5 (1,0 điểm) 6 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng 6.1 Tổng quan 6.2 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng 6.3 Kết luận 6 (1,0 điểm) 7 Thiết kế chiếu sáng cho nhà xưởng 7.1 Tổng quan 7.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng 7.3 Kết luận 7 Kết luận (1,5 điểm) CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN NHÀ XƯỞNG 5 1.1 Tổng quan Phụ tải là tập hợp tất cả các thiết bị tiêu thụ điện năng, biến điện năng thành các dạng năng lượng khác Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng Các phương pháp xác định phụ tải điện: Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán có đặc điểm thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả kém chính xác Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê có đặc điểm cho kết quả khá chính xác, song cách tính lại rất phức tạp 1.2 Phụ tải chiếu sáng Đèn Led SAPB505 • Thông số kỹ thuật: Công suất: 20W Kích thước ØxH (mm): 360×180 Điện áp: 220V/50Hz Ánh sáng: 3000K/6500K Quang thông: 2000lm Chỉ số hoàn màu (CRI): >85 IP:44 Phụ tải tính toán của một nhà xưởng được xác định theo công suất chiếu sáng P o theo một đơn vị diện tích : Ptt=Po.S (W) Trong đó : Ptt Là phụ tải tính toán của một phân xưởng (W) Po Là công suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích sản xuất (Po = 20 W/m2) S Là diện tích nhà xưởng (m2) Với S = a.b Trong đó : a Là chiều dài phân xưởng (m) b Là chiều rộng phân xưởng (m) Với a = 36 m b = 24 m S = a.b = 36.24 = 864 m2  Ptt = Po.S = 20.864 = 17280 W = 17,28 kW 6 1.3 Phụ tải thông thoáng và làm mát Phân xưởng trang bị 35 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8 Tổng công suất thông thoáng và làm mát là: Plm = 35.150 +10.80 = 6050 W = 6,05 (kW); Qlm = 4,54 (kVAr) 1.4 Phụ tải động lực 1.4.1 Phân nhóm thiết bị Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị phụ tải động lực ST T Tên thiết bị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu buồng Lò điện kiểu bồng Thùng tôi Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Bể khử mỡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bồn đun nước nóng Thùng tôi Bồn đun nước nóng Bồn đun nước nóng Thùng tôi Thiết bị cao tần Thiết bị cao tần Máy quat Máy quat Số hiệu trên sơ đồ Nhóm I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tổng Nhóm II 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Hệ số ksd Cosφ 0,35 0,35 0,35 0,35 0,32 0,32 0,3 0,26 0,26 0,47 0,91 0,91 0,91 0,91 0,92 0,92 0,95 0,86 0,86 1 21,65 34,65 21,65 34,65 31,65 56,65 3,15 31,65 21,65 4,15 261,5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,41 0,41 0,45 0,45 0,98 0,95 0,98 0,98 0,95 0,83 0,83 0,67 0,67 16,65 3,85 23,65 31,65 4,45 31,65 23,65 9,15 7,15 Tổng 1 2 3 4 5 Máy mài trong vạn năng Máy mài trong vạn năng Máy mài trong vạn năng Máy tiện Máy tiện Công suất P(kW) 151,85 Nhóm III 20 21 22 23 24 7 0,47 0,47 0,47 0,35 0,35 0,6 0,6 0,6 0,63 0,63 4,45 9,15 6,15 3,85 5,65 6 7 8 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng 25 26 30 0,53 0,53 0,4 0,69 0,69 0,6 Tổng 1 2 3 4 5 6 57,2 Nhóm IV 27 28 29 31 32 33 Máy tiện ren Máy phay đứng Máy phay đứng Máy khoan đứng Cần cẩu Máy mài 7,15 11,65 9,15 0,53 0,45 0,45 0,4 0,22 0,36 0,69 0,68 0,68 0,6 0,65 0,872 Tổng 13,65 7,15 16,65 9,15 12,65 3,85 63,1 1.4.2 Xác định phụ tải các nhóm thiết bị   Xác định phụ tải tính toán theo tiêu chuẩn IEC: Phụ tải tính toán của từng thiết bị (máy) thứ i: Pitt=kisd.Piđ  Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị (máy) A: PAtt = kđt  Phụ tải tính toán tổng của nhà xưởng (nhà máy) Ptt = kat kđt Cosφtb= Qtt = Ptt.tanφ; Stt = Bảng 1.2: Hệ số đồng thời theo số mạch của tủ điện phân phối/động lực (theo tiêu chuẩn IEC60439 & TCVN9206-2012)  ST T 1 2 Xác định phụ tải cho từng nhóm Tên máy Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu STT trên sơ đồ 1 2 Nhóm I Pđ ksd (kW) 0,3 21,65 5 0,3 34,65 8 Pitt (kW) 7,58 12,13 kđt 0, 6 PItt (kW) 50,66 Cosφtb SItt 0,91 55,67 3 tầng Lò điện kiểu tầng 3 21,65 7,58 34,65 12,13 31,65 10,13 56,65 18,13 3,15 0,95 31,65 8,23 21,65 5,63 4,15 7 Nhóm II Pđ ksd (kW) 1,95 Pitt (kW) 11 0,3 16,65 5,00 12 0,3 3,85 1,16 13 0,3 23,65 7,10 14 0,3 31,65 9,50 15 0,3 0,4 4,45 1,34 31,65 12,98 23,65 9,70 9,15 4,12 7,15 5 Nhóm III Pđ ksd (kW) 0,4 4,45 7 0,4 9,15 3,22 4 Lò điện kiểu tầng 4 5 Lò điện kiểu buồng 5 6 7 8 Lò điện kiểu bồng Thùng tôi Lò điện kiểu tầng 6 7 8 9 Lò điện kiểu tầng 9 10 Bể khử mỡ 10 ST T Têm máy STT trên sơ đồ 5 Bồn đun nước nóng Thùng tôi Bồn đun nước nóng Bồn đun nước nóng Thùng tôi 6 Thiết bị cao tần 16 7 Thiết bị cao tần 17 8 Máy quạt 18 9 Máy quạt 19 1 2 3 4 ST T 1 2 Têm máy Máy mài trong vạn năng Máy mài trong 5 0,3 STT trên sơ đồ 20 21 5 0,3 5 0,3 2 0,3 2 0,3 0,2 6 0,2 6 0,4 1 0,4 1 0,4 5 0,4 9 kđt 0, 7 Pitt (kW) kđt 2,09 0, 7 4,30 PIItt (kW) Cosφtb SIItt 37,88 0,87 43,54 Cosφtb SIIItt 0,84 21,86 PIIItt (kW) 18,36 vạn năng Máy mài trong vạn năng 3 22 4 Máy tiện 23 5 Máy tiện 24 6 Máy tiện ren 25 7 Máy tiện ren 26 8 Máy khoan đứng 30 ST T Têm máy STT trên sơ đồ 1 Máy tiện ren 27 2 Máy phay đứng 28 3 Máy phay đứng 29 4 Máy khoan đứng 31 5 Cần cẩu 32 6 Máy mài 33 7 0,4 6,15 7 0,3 3,85 5 0,3 5,65 5 0,5 7,15 3 0,5 11,65 3 0,4 9,15 Nhóm IV Pđ ksd (kW) 0,5 13,65 3 0,4 7,15 5 0,4 16,65 5 0,4 9,15 0,2 12,65 2 0,3 3,85 6 2,89 1,35 1,98 3,79 6,17 3,66 Pitt (kW) kđt PIVtt (kW) Cosφtb SIVtt 0, 7 18,04 0,68 26,53 7,23 3,22 7,49 3,66 2,78 1,39 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát  Phụ tải chiếu sáng phải hoạt động liên tục trong quá trình nhà xưởng hoạt động nên kđt=1 (theo IEC 439) • Phụ tải chiếu sáng tính được ở trên là: Pcs=36.24.20=17,28 (kW) Vậy Pttcs=17,28 kW Cosφ=0,6, tanφ=1,33, Qttcs=23,04 • Tổng công suất thông thoáng và làm mát là: Plm = 6,05 (kW) Chọn hệ số kdt = 0,9 theo tiêu chuẩn VN (QCXD EEBC 09:2013) Pttlm = 6,05.0,9 = 5,45 kW • Thiết kế một tủ điện riêng cho phụ tải thông thoáng, làm mát và chiếu sáng đặt cạnh tủ phân phối, lấy nguồn từ sau tủ phân phối tổng của nhà máy nên ta có công suất tính toán cho phụ tải làm mát, thông gió và chiếu sáng: Pttlm&cs = (Pttcs + Pttlm).kđt = (17,28+5,45).0,9 = 20,46 kW 10 I(3)N5 = = = 1,76 (kA) Giá trị dòng xung kích: ixk5 = kxk I(3)N5 = 1,2 1,76 = 2,99 (kA) Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk5 = qxk IN5(3)= 1,09.1,76 = 1,92 (kA) 4.3 Chọn và kiểm tra dây dẫn 4.4 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…) 4.4.1.Lựa chọn dao cách ly • Điện áp định mức:UđmDCL = 22kV • Dòng điện định mức: IđmDCL = Ilvmax = 1,95 (A) Vậy ta chọn dao cách ly PПHД – 35/630có thông số kĩ thuật như sau: Thông số cơ bản của DCL PПHД – 35/600 Số lượng Uđm (kV) Iđm (A) INmax (kA) IN10s (kA) 1 35 600 80 12 (Trang 132 – bảng 2.42 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang) Kiểm tra điều kiện: • Dòng ổn định động: INmax = 80 kA > ixk1 = 0,134 kA • Dòng ổn định nhiệt: IN10s = 12 kA≥ IXK1 = IXK1 = 0,08 = 0,004 kA Vậy DCL đã chọn thỏa mãn các điều kiện 4.4.2.Lựa chọn máy cắt • Điện áp định mức:UđmMC = 22kV • Dòng điện định mức:IđmMC≥ Ilvmax = 1,95 (A) Vậy ta chọn máy cắt HVF604 do ABB chế tạo có thông số kĩ thuật như sau: Thông số cơ bản của máy cắt HVF604 Số lượng Uđm (kV) Iđm (A) IN (kA) INmax (kA) IN3s (kA) 1 24 630 25 63 25 (Trang 305 – bảng 5.4 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang) Kiểm tra điều kiện: • Dòng cắt định mức: Icđm= IN3s= 25 kA >IN1(3) = 0,053 kA • Dòng điện ổn định động: INmax = 63 kA > ixk1 = 0,134 kA • Dòng ổn định nhiệt: IN3s = 25 kA≥ IXK1 = IXK1 = 0,08 = 0,073 kA • Công suất cắt: Scđm= 25.24 = 925,63 MVA > S”N = MVA 32 0,053.22 = 2,02 Vậy MC đã chọn thỏa mãn các điều kiện 4.4.3.Chọn chống sét van Chống sét van để chống sét lan truyền từ đường dây vào TBA Điều kiện chọn: UđmCSV ≥ UđmLĐ Ta chọn CSV có thông số sau : Thông số kĩ thuật của CSV 3EA1 u Uđm (kV) lic 24 4.5 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) Lựa chọn thiết bị tủ phân phối Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng, làm mát Sơ đồ tủ phân phối: Sơ đồ tủ phân phối TPP Aptomat t?ng Aptomat nhánh TÐL1 TÐL2 TÐL3 TÐL4 TCS 4.5.1 Chọn thanh cái tủ phân phối • Dòng điện chạy qua thanh cái: Ilvmax = = = 214,08 (A) Chọn thanh cái bằng đồng có Jkt = 2,1 (A/mm2) - Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN trang 163 • Tiết diện kinh tế của thanh cái: Fkt = = 101,94 mm2 • Vậy ta chọn thanh cái cao áp có kích thước 40×5 = 200 ( mm2 ) với các thông số cơ bản: Icp = 700 A; (Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, bảng 7.2 trang 363) • Kiểm tra dòng điện lâu dài cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb k1 = 0,95 – thanh dẫn đặt ngang, k2 = 0,96 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ Icb = 214,08 A k1.k2.Icp = 0,95.0,96.700 = 638,4 A ≥ Icb 33 • Kiểm tra ổn định nhiệt: F ≥ α.IN (mm2) Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo: α = 6 với đồng IN dòng điện ngắn mạch tại điểm 3: I(3)N3 = 1,91 kA tqđ là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch: 2,5s α.IN = 6.1,91 = 18,12 mm2 Vậy tiết diện thanh dẫn đạt yêu cầu • Kiểm tra ổn định động:σcp ≥ σtt Chọn chiều dài một nhịp thanh cái (khoảng cách giữa các sứ của 1 pha) l = 140 cm; khoảng cách giữa các pha a = 60 cm Ta có: Momen uốn: M = kG.cm Ftt = 1,76.10-2 ixk= 1,76.10-2 M= 3,24 = 0,13 kG = 1,82 kG.cm Momen chống uốn: W = Ứng suất tính toán: σtt = = 0,17 cm3 = = = 10,71 kG/cm2< σcp = 1400kG/cm2với đồng Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo 4.5.2 Chọn Aptomat tổng của TPP • Điện áp định mức lưới điện: 0,4 kV Dòng điện làm việc max của lưới điện: Ilvmax = = = 214,08 (A) Vậy ta chọn Aptomat EA603 – G do Hwa Shih chế tạo có các thông số cơ bản như sau: Thông số cơ bản của Aptomat tổng TPP Iđm (A) 500 (Sổ tay tra cứu và lựa chộn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, trang 156 – bảng 3.18) Ik > Isc • Kiểm tra khả năng làm việc của Aptomat: 34 Với Isc – Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N3 I(3)N3 = 1,91 kA Vậy Aptomat đã chọn đảm bảo yêu cầu 4.5.3 Chọn Aptomat các nhánh của TPP  Chọn Aptomat cho tủ chiếu sáng và làm mát: Itt = = = 39,79 A Chọn Aptomat: Iđm (A) 50 Kiểm tra theo khả năng cắt: vì đặt tủ chiếu sáng làm mát cạnh củ phân phối chính nên đoạn cáp nên bỏ qua tổng trở đoạn cáp này, lúc này tổng trở ngắn mạch tới thanh cái tủ làm mát chiếu sáng coi bằng ZN3 Vậy dòng ngắn mạch bằng IN3(3) = 1,91 kA IN> I(3)N3 Vậy Aptomat đạt yêu cầu 4.6 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v 4.6.1 Chọn máy biến dòng điện Máy biến dòng (TI) biến các giá trị dòng sơ cấp xoay chiều lớn thành các dòng thứ cấp xoay chiều có trị số nhỏ để phục vụ cho các thiết bị đo lường Lựa chọn TI theo các điều kiện: U đm U đmmđ I đm Icb Phục vụ cho các thiết bị đo:\ - Ampemet - Công tơ hữu công - Công tơ vô công - Các đồng hồ có độ chính xác Chọn máy biến dòng hình xuyến hạ áp U ≤ 600V, kiểu CT0.6 đặt trên 3 pha đấu sao do Công ty thiết bị đo điện (EMIC) chế tạo có thông số Dung Dòng sơ Dòng thứ Cấp chính Giá 1sp lượng Số lượng cấp (A) cấp (A) xác (x106 đ) (VA) TBA 150 5 0,5 5 0,49 3 Tủ PP 150 5 0,5 5 0,49 3 Tủ ĐL 50 5 0,5 5 0,49 12 CS+LM 50 5 0,5 5 0,49 3 4.6.2 Chọn Ampemet và volmet - Ampemet dùng để do dòng điện các pha thông qua hệ thống máy biến dòng Mỗi tủ chọn 3 ampemet theo tỉ số biến của TI do công ty điện lực Hà Nội chế tạo - Chọn dùng 1 volmet có kèm theo thiết bị chuyển mạch cho mỗi tủ do công ty điện lực Hà Nội chế tạo - Thông số kĩ thuật Kiểu Cấp chính xác 35 -337 0,5 -337 0,5 4.6.3 Chọn công tơ đo điện năng Chọn 1 công tơ vô công và một công tơ hữu công cho trạm tủ phân phối do công ty điện lực Hà Nội chế tạo Bảng 3.16 Kiểu CA4 CP4Y 4.7 Kết luận 4 CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ XƯỞNG 5.1 Tổng quan 5.1.1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng Hệ số công suất cosϕ đánh giá phân xưởng dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosϕ với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản khág Q Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, không sinh ra công Truyền tải một lượng công suất Q qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện Do đó để có lợi về kinh tế kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosϕ làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện • Việc nâng cao hệ số cao sẽ đưa đến các hiệu quả: - Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện - Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện - Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng - Tăng khả năng phát của các máy phát điện 5.1.2 Công thức tính công suất phản kháng Q = U I sinφ Trong đó: Q: Công suất phản kháng (Var) U: Điện áp (V) 36 I: Dòng điện (A) φ: Lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t) 5.1.3 Các biện pháp bù công suất phản kháng - Các biện pháp tự nhiên: - Dựa trên việc sử dụng hợp lý các thiết bị sẵn có như hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn - Các biện pháp nhân tạo: Dùng các thiết bị có khả năng sinh công suất phản kháng bằng các thiết bị bù như tụ bù tĩnh 5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9 5.2.1 Xác định dung lượng bù Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cosφtbnx = 0,83, cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosφ lên đến 0,9 5.2.2 Tính toán dung lượng bù Công thức tính toán: Qb = Ptt (tanφtn – tanφyc) Hệ số công suất trung bình của nhà xưởng: cosφtb = 0,83; φtb = 33,90o Hệ số công suất yêu cầu đạt được: cosφyc = 0,9; φyc = 25,84o Qbnx =131,21.(tan38,73 – tan25,84) = 41,69 (kVAr) Chọn tủ bù do Samwha (Hàn Quốc) chế tạo có thông số như sau: (Bảng 2.5.4 Mục 2.5 Phụ lục TKCCĐ ) Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) SMB-45050KT 415 50 69,6 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng Công suất biểu kiến của nhà xưởng sau khi bù: Snx = 131,21 + j.(88,17-50) = 131,21 + j.38,17 (kVA) 5.4 Kết luận 5 Ta thấy tổng số tiền tiết kiệm được lớn hơn nhiều so với chi phí vận hành, vì vậy việc bù công suất phản kháng là có hiệu quả kinh tế CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO THIẾT BỊ NHÀ XƯỞNG 6.1 Tổng quan Nối đất an toàn cho các thiết bị trong nhà xưởng thực hiện tương tự như nối đất cho TBA Vỏ của các thiết bị trong các nhóm được nối hình tia đến các dây nhánh, các dây nhánh nối tới dây chính chạy trong nhà xưởng tạo thành 1 vòng kín, gọi là vành đai tiếp đất Lấy 2 điểm của đối xứng nhau qua tâm của vòng kín nối với 2 đỉnh chữa nhật chéo nhau của bãi tiếp địa 37 6.2 Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng Chọn kim thu sét Stormaster ESE 60 kim thu sét Úc bán kính bảo vệ 107m Stormaster ese 60 được nhập khẩu từ Úc, kim thu sét stormaster là sản phẩm của tập đoàn danh tiếng LPI Đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng về bán kính bảo vệ NFC17-102 của Pháp, kim thu sét ese stormaster là một trong những sản phẩm được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam, thuộc phân khúc tầm trung Thông Tin Sản Phẩm: Kim thu sét Stormaster ESE 60 Loại: Stormaster ESE-60 Màu sắc: Bạc Hãng sản xuất: LPI Xuất xứ: Úc Thời gian bảo hành: Bảo hành 12 tháng Đặc Tính Kỹ Thuật: Sử dụng lắp đặt hệ cho thống chống sét trực tiếp Bán kính bảo vệ: Rp = 107 m theo Tiêu chuẩn NFC 17-102 Công nghệ: Kim thu sét chủ động – phát tia tiên đạo sớm (ESE) Chiều cao cột lắp đặt: 5 mét Vật liệu: Anodised Aluminium Kich thước bao bì: Dài 344 mm x Đường kính 106 mm Nhiệt độ sử dụng: Nhiệt độ môi trường Lắp đặt: Có khớp nối kim Tiêu chuẩn: ISO 9001, ISO 14001, IEEE, IEC, NFC 17-102 38 Ưu điểm của kim thu sét LPI ese 60 Stormaster ESE 60 Hoạt động theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm, kim thu sét của úc Stormaster ESE sở hữu những ưu điểm cải tiến so với hệ thống chống sét cổ điển của Franklin Về nguyên lý hoạt động So với kim thu sét cổ điển, kim thu sét stormaster bổ sung thêm đầu sét phát xạ sớm Điều này tạo lợi thế về khoảng cách đón dòng điện sét Đồng thời mở rộng bán kính bảo vệ của kim thu sét Nguyên lý cấu tạo của kim thu sét ese nhằm làm giảm hiệu ứng corona Còn được gọi là hiệu ứng phóng tia lửa hay tiếp đất, tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu Từ đó tăng cường năng lượng kích phát dòng điện từ đầu kim hướng về đám mây giông, tiên đón dòng năng lượng sét đánh xuống Về mẫu mã của kim thu sét LPI ese 60 Stormaster ESE 60 có thiết kế vô cùng nhỏ gọn Chiều dài kim chưa đến một gang tay, trọng lượng chưa đầy 2kg Màu sắc bắt mắt với lớp vỏ nhôm anod màu vàng óng chống gỉ Kim thu sét của úc có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính Phần mũi kim rất nhọn làm nhiệm vụ phóng tia tiên đạo Phần bầu thân kim chứa bộ phận phát xạ sớm Kích thước tinh gọn giúp quá trình lắp đặt kim thu lôi stormaster trở nên đơn giản hơn Tiết kiệm thời gian và chi phí Không chỉ vậy còn làm giảm giá thành sản phẩm Về bán kính bảo vệ Bán kính bảo vệ lớn nhất của kim thu sét Stormaster ESE 60 có thể lên tới 107m Tương đương với bán kính bảo vệ của nhiều loại kim thu ese tiêu chuẩn NFC17-102 nhập khẩu từ Pháp, Tây Ban Nha,… 39 Không chỉ phát triển sản phẩm kim thu sét cỡ lớn, IPL cũng cho ra đời cả sản phẩm kim thu sét bán kính 25m cỡ nhỏ Phù hợp với các công trình dân dụng, nhà ở, biệt thự mini độ cao từ 4-5m Mỗi dòng sản phẩm kim thu lôi stormaster ese sẽ có 4 cấp bảo vệ an toàn, tương ứng với độ cao tiêu chuẩn từ 5-6m Bán kính các cấp bảo vệ có thể thay đổi khi độ cao của công trình thay đổi từ 2-20m Vỏ của các thiết bị trong các nhóm được nối hình tia đến các dây nhánh, các dây nhánh nối tới dây chính chạy trong nhà xưởng tạo thành 1 vòng kín, • Tính toán điện trở nối đất : Cọc : n=32cái, dài l=5m Thanh : 11cái, 6x6m, 5x9m Diện tích: S=864 m2 Tổng chiều dài thanh(L) 6x6 + 5x9 = 81 m Điện trở suất đã cho; =120Ω.m Ta có công thức tính điện trở tản: Tính toán: R = 0,9.120 = 1,76 Ω < Ryc = 4 Ω Vậy phương pháp nối đất đã đạt yêu cầu 6.3 Kết luận 6 - Trường hợp vỏ thiết bị được nối đất, thì giá trị điện áp tiếp xúc chỉ bằng độ rơi điện áp trên điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ, nếu hệ thống nối đất bảo vệ có giá trị đủ nhỏ thì có thể đảm bảo được sự an toàn cho người khi tiếp xúc với vỏ thiết bị Ngoài ra, một hệ thống nối đất tốt sẽ nâng cao độ tin cậy của thiết bị và giảm thiểu nguy cơ hư hại do sét đánh hoặc dòng sự cố CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO NHÀ XƯỞNG 7.1 Tổng quan Do điều kiện làm việc của phân xưởng, nên sẽ có những lúc ánh sáng tự nhiên của mặt trời không đủ hay không còn chiếu sáng cho phân xưởng Cho nên ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng Ánh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhu cầu làm việc bình thường của con người, để bảo đảm được độ rọi theo yêu cầu của công việc không được quá chói • Các hình thức chiếu sáng khác nhau: Chiếu sáng chung là chiếu sáng bảo đảm tại mọi thời điểm trên bề mặt được chiếu sáng đều nhận được lượng ánh sáng giống nhau 40 Chiếu sáng cục bộ là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về độ rọi cao Chiếu sáng làm việc là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việc bình thường Chiếu sáng dự phòng là hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hành được một số công việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảo cho việc di chuyển mọi người ra khỏi khu vực làm việc một cách an toàn… Nguồn chiếu sáng dự phòng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc 7.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng 7.2.1 Kích thước phân xưởng Chiều dài: a = 36 m Chiều rộng: b = 24 m Chiều cao: h = 4,5 m Độ cao mặt phẳng làm việc: hlv = 1 m Emin= 30lx (Tra bảng 6.3 ) Độ phản xạ: Hệ số phản xạ của tường: rtg= 50% Hệ số phản xạ của trần: rtr= 30% 7.2.2 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng Diện tích chiếu sáng: S=a.b = 36.24 = 864 m Chọn chiều cao H = 3m -> hc = h- H- hlv = 4,5 – 3 – 1 = 0,5 m Với phân xưởng dùng đèn vạn năng: L/H=1,8 -> L= 1,8.H= 1,8.3= 5,4m Bố trí theo quy luật hình vuông, cạnh 5,4m, cách tường ngang 2,5m, cách tường dọc 1,2m Số bóng đèn là n= 30 bóng Chỉ số phòng: = = = 4,8 Với loại đèn sợi đốt vạn năng , và , tra bảng rút ra ksd= 0,41 Chọn Z= 1,2, kđt= 1,3, ta có quang thông được xác định như sau: = = = 3287lm Chọn bóng đèn huỳnh quang loại cao áp P=80W, có = 3800lm 7.3 Kết luận 7 Tiêu chuẩn chiếu sáng nhà xưởng được áp dụng cho việc chiếu sáng không gian làm việc bên trong nhà xưởng công nghiệp Hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng phải được lên kế hoạch bố trí từ khi bắt đầu xây dựng nhà máy Kết luận Trên đây là toàn bộ nội dung tính toán sơ bộ, thiết kế cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Nhóm sinh viên chúng em đã bước đầu tập luyện, làm quen với việc thiết kế hệ thống cấp điện trong tương lai Vì trình độ và việc nghiên cứu tài liệu tham khảo còn nhiếu hạn chế,nhóm rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô kiểm duyệt Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 [1] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, “Thiết kế cấp điện”, NXB KH&KT, Hà Nội, 2019 [2] Nguyễn Công Hiền (chủ biên ), “Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng”, NXB KH&KT, 2016 [3] Schneider Electric, “Electrical installation guide According to IEC international standards”, Edition 2019 [4] Các tiêu chuẩn và quy phạm liên quan [5] Phạm Khánh Tùng (chủ biên), “Phụ tải điện” [6] Nguyễn Hiền Trung, “Sổ tay tra cứu thiết bị cung cấp điện” 42 ... 14 ĐỀ TÀI: ? ?Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa khí? ?? DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ NHÀ XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ - Mặt bố trí thiết bị nhà xưởng: - Ký hiệu thông số kỹ thuật thiết bị nhà xưởng: Thiết. .. an toàn cho thiết bị nhà xưởng 6.1 Tổng quan 6.2 Tính tốn hệ thống nối đất an tồn cho thiết bị nhà xưởng 6.3 Kết luận (1,0 điểm) Thiết kế chiếu sáng cho nhà xưởng 7.1 Tổng quan 7.2 Thiết kế hệ... phân xưởng 1.6 Kết luận (2,5 điểm) Chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng (1,0 điểm) 2.1 Tổng quan 2.2 Đề xuất phương án cấp điện cho nhà xưởng (4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện,