THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN lần 1 HAUi

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN GVHD SVTH MSSV LỚP 2 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một trong những yếu tố quan trọng và cơ bản của một quốc gia Nền sản xuất hiện đại chỉ có thể phát triển nhờ sự tồn tại của hệ thống điện Là động lực cho các ngành kinh tế, điện năng được coi như bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống cơ sở hạ tầng sản xuất Việc phát triển hệ thống cung.

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CÂP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN GVHD: SVTH: MSSV LỚP: LỜI NÓI ĐẦU Điện yếu tố quan trọng quốc gia Nền sản xuất đại phát triển nhờ tồn hệ thống điện Là động lực cho ngành kinh tế, điện coi phận quan trọng hệ thống sở hạ tầng sản xuất Việc phát triển hệ thống cung cấp điện kéo theo hàng loạt ngành công nghiệp khác công nghiệp thiết bị điện, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim màu, chế biến kim loại, chế biến thực phẩm, hoá chất,dệt,…phát triển Trong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, yêu cầu đặt cho sở sản xuất phải trang bị hệ thống cấu sản xuất đại, với mức độ tự động hóa cao Để việc trang bị hệ thống máy móc đại việc cung cấp điện cho giữ vai trị quan trọng Không phải đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật mà phải đảm bảo yêu cầu mặt kinh tế Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hài hòa yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn, thẩm mỹ, Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sữa chữa hư hỏng phải đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tương lai Xuất phát từ yêu cầu kết hợp với kiến thức học nên em nhận Đồ án cung cấp điện với đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện” để từ làm sở vững mặt lý thuyết phương thức tính tốn phương pháp lựa chọn tối ưu đạt hiệu cao cho cơng trình điện thấp mặt kinh tế, đảm bảo hội tụ đầy đủ mặt kỹ thuật Trong trình thực đề tài đề tài với cố gắng thân đồng thời em nhận hướng dẫn tận tình thầy khoa, đặc biệt thầy Phạm Trung Hiếu- người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG a.Kích thước phân xưởng Chiều dài: a = 36m Chiều rộng: b = 24m Chiều cao: h = m Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 250m Điện trở suất vùng đất xây dựng nhà xưởng đo mùa khô ρđ = 60Ωm b Mặt bố trí thiết bị phân xưởng B 600 600 E 24000 mm D 18 11 12 20 15 10 16 17 14 13 19 Văn phòng xưởng c.Danh sách thiết bị có phân xưởng Hệ số ksd Cosφ Công suất đặt P, kW Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 157 Bể ngâm nước nóng 0,32 127 Bể ngâm tăng nhiệt 0,3 47 Tủ sấy 0,36 127 Máy quấn dây 0,57 0,8 1,27 Máy quân dây 0,6 0,8 2,27 Máy khoan bàn 0,51 0,78 2,27 Máy khoan đứng 0,55 0,78 7,57 Bàn thử nghiệm 0,62 0,85 6,57 10 Máy mài 0,45 0,7 4,57 11 Máy hàn 0,53 0,82 5,57 12 Máy tiện 0,45 0,76 87 13 Máy mài tròn 0,4 0,72 3,27 14 Cần cẩu điện 0,32 0,8 7,57 15 Máy bơm nước 0,46 0,82 3,27 16 Máy hàn xung 0,32 0,55 207 17,18 Bàn lắp ráp thử nghiệm 0,53 0,69 107+127 19 Máy ép nguội 0,47 0,7 207 20 Quạt gió 0,45 0,83 8,57 CHƯƠNG 1:TÍNH TỐN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG 1:Tính tốn phụ tải điện 1.1: Yêu cầu chung Phụ tải điện hàm biến đổi theo thời gian có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó, nên phụ tải điện khơng bền theo quy luật định Do việc xác định phụ tải điện điều khó khăn lại việc quan trọng Phụ tải điện số liệu dùng làm chọn thiết bị điện hệ thống cung cấp điện Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế gây lãng phí kinh tế Nhưng phụ tải tính tốn nhỏ phụ tải thực tế khơng đảm bảo chất lượng cung cấp điện Do cần phải xác định phụ tải cách xác 1.2: Phụ tải chiếu sáng Pttcs = Po * F F : diện tích chiếu sáng Pttcs : cơng suất tính tốn chiếu sáng Po : diện tích chiếu sáng/đơn vị diện tích Chiếu sáng phân xưởng: Chiếu sáng nhà kho ta chọn PO = 15 W/m2 Ta có diện tích nhà kho là: Fkho= 36 *24= 864 m2 Hệ số chiếu sáng: 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,75 (Theo tiêu chuẩn 7114:2006) Ta có : Pcs= 15*864=12960 (W) = 12,96 (kW) Ta chọn Cosφ= 0,9 Cơng suất tồn phần: Scs= Pcs 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 12.96 0.9 = 14.4 𝑘𝑉𝐴 Công suất phản kháng: 𝑄𝐶𝑆 = √𝑆𝐶𝑆 − 𝑃𝐶𝑆 = √14.42 − 12.962 = 6.27 kVAR ➢ Kiểm tra lại Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng sửa chữa khí từ 100 ÷ 400 lux , độ rọi chọn : Eyc = 400 lux Với độ rọi theo biểu đồ Kruithof , nhiệt độ màu cần thiết 30000 K cho mơi trường sáng tiện nghi Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên chọn đèn huỳnh quang ới công suất 36W quang thơng F = 5600 lumen • chọn độ cao treo đèn h’=0,5m • chiều cao mặt làm việc h2=0,8m • chiều cao tính tốn h = H-h2 - h’= 8-0,8-0,5=6,7m (với H chiều cao xưởng lấy H = m) ❖ tỷ số treo đèn ℎ′ 0,5 𝐽= = = 0,069 < ℎ + ℎ′ 0,5 + 6,7 ❖ K= 𝑎.𝑏 ℎ(𝑎+𝑏) = 36.24 5,7.(36+24) = 2.15 ❖ Để đảm bảo độ rọi đồng chọn loại bóng loại B 𝑛 ≤ 1,1 ℎ  nmax=6,7.1,1=7,37 • Số đèn chọn theo chiều rộng: Na= 𝑎 𝑛𝑚𝑎𝑥 • Số đèn chọn theo chiều rộng: 𝑁𝑏 = = 𝑎 𝑛𝑚𝑎𝑥 24 7,37 = = 𝑏ộ 𝑏ó𝑛𝑔 36 7,37 = 𝑏ộ 𝑏ó𝑛𝑔 • Xác định quang thơng đèn 𝑈 = 0,9 Tra bảng 4.4 kỹ thuật chiếu sáng lấy phản xạ trần 0.5, tường 0.5 sàn 0,1 hệ số dự trữ σdt =1.35, hiệu suất đèn η =0.9, xác định quang thông tổng theo công thức: Thay số ta : 𝐹∑ 𝑖 = 𝐸𝑦𝑐.𝑆.σdt 400.36.24.1.35 U.η = 0,9.0,9 = 576000 lm Số lượng bóng đèn cần thiết cho đèn là: 𝐹∑ 576000 𝑛= = = 102 𝑏ó𝑛𝑔 𝐹𝑏 5600 Số lượng bóng 51 bóng 36.102 𝐼𝑡𝑡 = = 16,6 𝐴 220 Suy 𝐼𝑐𝑝 = 1,4 ∗ 16,6 = 23,24 𝐴 Chọn dây có tiếp diện PCB-2,5 mm2 với giá 56.106 đ 1.3: Phụ tải thơng gió làm mát 1.3.1: Yêu cầu chung Để tính lượng khí lưu thông trao đổi không gian cho nhà xưởng, nhà máy, văn phòng, nhà hàng, quán ăn, wc cách bố trí số lượng quạt để hút gió cho phù hợp với nhu cầu thiết yếu tránh lãng phí mà khơng hiệu Cơng thức tính: Tg = VX N = Tg / Q Trong : V- thể tích xưởng (m3)= Chiều Dài (m)*Rộng (m)*Cao(m) Tg: Tổng lượng khơng khí cần dùng (m3/h) X: Số lần thay đổi khơng khí Q: Lưu lượng gió quạt (m3/h) N: Số quạt cần dùng cho nhà xưởng Nơi công cộng đông đúc (Nhà thi đấu, Siêu thị, Căn Tin, Nhà Sác,…) : X = 30 đến 40 lần/giờ Trong Nhà Xưởng sản xuất có thiết bị phát nhiệt độ (May, Thiết bị điện, Sản Xuất…): X = 40 đến 60 lần/giờ 1.3.2: Tính tốn lưu lượng chọn số lượng quạt Nếu dùng quạt KVF 3076 Dasin có lưu lượng gió Q = 30000 m3/h Số liệu sau : Dài 36m , Rộng 24m, Cao 8m Suy : V = 36*24*8= 6912 (m^3) Số quạt cần dùng cho nhà xưởng: N = Tg/Q = (6912*40)/ 30000 = 9,216 Vậy số quạt cần dùng Tổng công suât quạt sử dụng với Ks=1 : Pttp=Ks*N*Pdmp= 1*9*0,75=6,75 (kW) Để đảm bảo gặp cố hỏng hóc ta sử dụng quạt dự phịng: số lượng quạt Vậy mối bên tường quạt thơng gió 1.4: Phụ tải động lực 1.4.1: Các thiết bị phân xưởng Hệ số ksd Cosφ Công suất đặt P, kW Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 157 Bể ngâm nước nóng 0,32 127 Bể ngâm tăng nhiệt 0,3 47 Tủ sấy 0,36 127 Máy quấn dây 0,57 0,8 1,27 Máy quân dây 0,6 0,8 2,27 Máy khoan bàn 0,51 0,78 2,27 Máy khoan đứng 0,55 0,78 7,57 Bàn thử nghiệm 0,62 0,85 6,57 10 Máy mài 0,45 0,7 4,57 11 Máy hàn 0,53 0,82 5,57 12 Máy tiện 0,45 0,76 87 13 Máy mài tròn 0,4 0,72 3,27 14 Cần cẩu điện 0,32 0,8 7,57 15 Máy bơm nước 0,46 0,82 3,27 16 Máy hàn xung 0,32 0,55 207 17,18 Bàn lắp ráp thử nghiệm 0,53 0,69 107+127 19 Máy ép nguội 0,47 0,7 207 20 Quạt gió 0,45 0,83 8,57 1.4.2: Phân nhóm thiết bị Ngồi u cầu mặt kỹ thuật ta phải đạt yêu cầu kinh tế, khơng nên đặt q nhiều nhóm làm việc đồng thời, nhiều tủ động lực không lợi kinh tế Tuy nhiên, yếu tố quan trọng cần phải quan tâm việc phân nhóm phụ tải Vì phân nhóm phụ tải định tủ phân phối phân xưởng, số tuyến dây tủ phân phối Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào yếu tố sau: - Các thiết bị nhóm nên có chức - Phân nhóm khu vực gần cho nhóm - Phân nhóm ý đến phân cơng suất cho nhóm (tổng cơng suất nhóm gần nhau) -Dịng tải nhóm gần với dịng tải CB chuẩn - Số nhóm khơng nên q nhiều: 2, nhóm - Trong tuyến dây cung cấp từ tủ phân phối khơng nên bố trí thiết bị có cơng st lớn cuối tuyến 10 Vì thế, với máy móc sơ đồ mặt bằng, ta định chia phụ tải thành bốn nhóm, bốn nhóm bốn tủ động lực có tủ phân phối cấp điện cho bốn tủ động lực Ngồi việc cấp điện cho bốn nhóm thiết bị, ta phải cung cấp cho hệ thống chiếu sáng Số lượng, ký hiệu mặt tổng công suất nhóm thiết bị ghi bảng đây: Bảng phụ tải nhóm 1: Hệ số Pđm STT Thiết bị sử dụng Cosφ Số lượng (KW) Ksd Bể ngâm dung dịch kiềm 157 0,35 1 Bể ngâm nước nóng 127 0,32 1 Bể ngâm tăng nhiệt 47 0,3 1 Tủ sấy 127 0,36 1 12 Máy tiện 87 0,45 0,76 53 1: Máy biến áp 6: Thanh dẫn cao áp 2: Tủ điện cao 7: Thơng gió 3: Cáp cao sang MBA 8: Rãnh cáp 4: Hộp đấu cáp cao áp 9: Hố dầu cố 5: Cáp hạ 10: Ống cáp cao áp 11: Ống cáp hạ áp Nhận xét: Hệ thống máy biến áp thiết kế phù hợp với xưởng khí cỡ nhỏ Hệ thống nối đất tốn phù hợp với yêu cầu đề 54 CHƯƠNG 5:Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1: Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng Việc bù công suất phản kháng dẫn tới việc làm tăng hệ số cos, qua đó: - Về mặt kính tế: + Giảm giá tiền điện tránh bị phạt tiền vượt hệ số cos mà nhà nước quy định - Về mặt kỹ thuật: +Giảm kích cỡ dây dẫn giảm dịng điện +Giảm tổn thất công suất (P,kW) cáp điện tổn hao dây dẫn tỉ lệ bình phương với dịng điện 𝑃2 + 𝑄2 𝑃2 𝑄2 𝛥𝑃 = 𝑅 = 𝑅 + 𝑅 = 𝛥𝑃(𝑃) + 𝛥𝑃(𝑄) 𝑈2 𝑈 𝑈 Khi giảm Q ta giảm thành phần tổn thất ∆P(P) Q gây +Giảm sụt điện tụ điện điều chỉnh hệ số công suất làm giảm chí khử hồn tồn dịng phản kháng dây dẫn vị trí trước bù, làm giảm bớt khử bỏ hẳn sụt áp Tuy nhiên việc bù dư gây nên tượng tăng điện áp tụ bù 𝛥𝑈 = 𝑃 𝑅 + 𝑄 𝑋 𝑃 𝑄 = 𝑅 + 𝑋 = 𝛥𝑈(𝑃) + 𝛥𝑈(𝑄) 𝑈 𝑈 𝑈 Khi giảm Q ta giảm thành phẩn tổn thất ∆U(Q) Q gây + Tăng khả mang tải: cách tăng hệ số công suất tải cấp từ nguồn vào máy biến áp, dòng điện qua máy biến áp giảm, cho phép việc thêm tải vào máy biến áp Do đó, việc nâng cao hệ số cơng suất đỡ tốn việc thay máy biến áp lớn có u cầu tăng cơng suất phụ tải Tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng:𝐼 = √𝑃2 +𝑄2 √3𝑈 55 5.2: Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cosφ mong muốn sau bù đạt 0,9 Tụ tĩnh điện • Ưu điểm: - Nó khơng có phần quay nên khơng gây tiếng ồn vận hành quản lý đơn giản - Tổn thất công suất tác dụng tụ bé - Tụ ghép nối tiếp song song để đáp ứng với dung lượng bù cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV • Nhược điểm: - Rất khó điều chỉnh trơn - Tụ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng - Tụ nhạy với điện áp đầu cực (công suất phản kháng phát tỉ lệ với bình phương điện áp đầu cực) - Điện áp đầu cực tăng q 10% tụ bị nổ • Khi xảy cố tụ dễ bị hỏng Máy bù đồng • Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh trơn cơng suất phản kháng - Có thể tiêu thu bớt công suất phản kháng hệ thống thừa công suất phản kháng - Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đầu cực nên bị nhạy cảm • Nhược điểm: - Giá thành đắt, có phần quay nên gây tiếng ồn - Tổn hao công suất tác dụng lớn - Không thể làm việc cấp điện áp - Máy bù đồng đặt phụ tải quan trọng có dung lượng bù lớn 56 Tính tốn bù cơng suất Ta có cơng thức xác định dung lượng bù: Qb = P(tgφ1 - tgφ2) Trong đó: cosφ1: hệ số cơng suất ban đầu cosφ2:là hệ số công suất mong muốn hệ số công suất trước lúc nâng cosφ1=0,82 => 𝑡𝑔𝜑1 = √ 𝑐𝑜𝑠𝜑 −1=√ 0,822 − = 0.698 hệ số công suất mong muốn nâng cosφ2=0,9 => 𝑡𝑔𝜑2 = √ 𝑐𝑜𝑠𝜑 −1=√ 0,92 − = 0,484 Vậy cơng suất cần bù xí nghiệp để nâng cao hệ số cơng suất xí nghiệp lên 0,9 là: Qb = P(tgφ1 – tgφ2) = 813,9.(0,698-0,484)=174,17 kVAr Sau tính tốn ta chọn Tụ bù lắp đặt tủ phân phối phân xưởng Chọn tủ bù DAE YEONG chế tạo có thơng số sau: Bộ điều khiển PFC: để điều khiển tụ bù công suất 6.7 - tr 345 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện - Ngô Hồng Quang) (Bảng Kí hiệu Uđm (V) Qb (kVAr) Iđm (A) Giá (x10^6đ) DLE3H175K6T 380 175 265,9 6,8 5.3:Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng Công suất biểu kiến nhà xưởng sau bù: Snx = 813,9 + j.(568,1-175) = 813,9 + j.393,1 (kVA) 5.3.1:Tính tốn tổn thất từ Ng-TBA • Tổn thất điện đoạn Ng-TBA sau bù: 57 ∆ANg-TBA = 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑥 𝑈đ𝑚 𝐿 2502 222 r0 10−3 𝜏.= 250 0,524 10-3 2886,21= 24412=24,412 (kW) • Tổn thất điện trước bù bằng:32,18 (kWh) • Số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện đường dây bằng: ∆C = (32,18-24,412).1000 = 7.770 đ 5.3.2:Tính tốn tổn thất TBA • Tổn thất điện sau bù: RB = 0,04 (Ω) ∆P0 = 0,8 (kW) 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑥 ∆PB = ∆P0 + ∆PN 𝑆đ𝑚 2502 = 0,8 + 2,35 3202 = 2,23 (kW) ∆ATBA = ∆P0.8760 + ∆PB 𝜏 = 0,8.8760 + 2,23.2886,21 = 12.724 (kWh) • Tổn thất điên trước bù: 14.761 (kWh) • Số tiền tiết kiệm được: ∆C = (14.761-12.724).1000 = 2.037.106 đ 5.3.3:Tính tốn tổn thất từ TBA-TPP • Tổn thất điện sau bù: ∆ATBA-TPP = 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑥 𝑈đ𝑚 𝐿 2502 0,4 r0 𝜏 = 18 0,0778 .10-3 2886,21= 789,42 (kW) • Tổn thất điên trước bù: 1043,93(kW) • Số tiền tiết kiệm được: ∆C = (1043,93-789,42).1000=254.510 đ 5.3.4: Đánh giá • Tổng số tiền tiết kiệm được: ∆C∑ = 2,037.106 đ Chi phí vận hành tủ bù: Zb = ( +avh).Vb + ∆Ab.c 𝑇𝑡𝑐 • Thời gian thu hồi vốn lấy năm, lấy avh= 0,02, bỏ qua tổn thất điện tủ bù: 58 Zb = ( +0,02 ).3,8.106 = 0,55.106 đ 5.4: Nhận xét đánh giá Ta thấy tổng số tiền tiết kiệm lớn nhiều so với chi phí vận hành - Việc lắp đặt tụ bù giúp giảm tổn thất công suất, điện tổn thất điện áp tất phần tử mạng, đồng thời làm tăng khả truyền tải phần tử Vì việc bù cơng suất phản kháng có hiệu kinh tế 59 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 6.1: Tính tốn nối đất Mục đích việc nối đất mạng điện vấn đề an toàn Khi tất phận kim loại thiết bị điện nối đất chúng bị nhiễm điện khơng gây nguy hiểm cho người sử dụng có khả hư hỏng thiết bị điện Nếu dây có điện tiếp xúc với đất tượng đoản mạch xảy cầu chì bị nổ Khi cầu chì bị nổ điện áp nguy hiểm biến Nối đất cho thiết bị điện mang lại nhiều lợi ích: Ta nối đất thiết bị trạm biến áp: • Phương pháp : dùng ngang đan thành lưới chữ nhật (10m x7,5m), đóng 20 cọc cạnh lưới, cách 2,5m Chọn điện cực ngang thép trịn CT3 Ф16, cọc thép góc 60x60x6 dài 5m Điều kiện tính tốn nối đất Có Ryc