HỆ THỐNG CUNG cấp điện đề tài THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO PHÂN XƯỞNG

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TP HỒ CHÍ MINH Khoa: Điện - Điện tử  HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG Sinh viên thực hiện: Đinh Trọng Cường Việt Lớp: Tự Động Hóa K59 Mã sinh viên: 5951030109 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Văn Ân Ngày 24 Tháng Năm 2022 Mục lục DANH MỤC HÌNH ẢNH I Giới thiệu chung phân xưởng Mặt phân xưởng Đây phân xưởng khí sửa chữa, mặt hình chữ nhật, có đặc điểm sau: chiều dài 54m, chiều rộng 18m, chiều cao 7m Tổng diện tích phân xưởng 972m2 Sơ đồ mặt Hình Sơ đồ mặt phân xưởng 3 Các thơng số thiết bị phụ tải phân xưởng Hình Thông số thiết bị phụ tải phân xưởng II Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng toàn nhà máy Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng Để tính tốn xác ta dùng phương pháp số thiết bị hiệu 1.1 Chia nhóm phụ tải Ta phân nhóm phụ tải dựa theo tiêu chí: • Chức phụ tải • Vị trí phụ tải • Phân bố cơng suất đồng nhóm phụ tải Vì ta chia phân xưởng thành nhóm, nhóm cấp tủ động lực Nhóm Nhóm KHMB Số lượng U(v) P(kw) 380 0.8 0.5 2 380 0.85 0.5 380 0.7 0.5 380 0.86 0.5 380 0.75 0.5 ksd 37 Nhóm 2 380 380 380 2.5 4.5 8.5 380 3.5 2 380 4 380 380 8.5 380 10 10 380 Nhóm 11 380 3.5 12 380 12 1.2 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm Nhóm 0.82 0.72 0.76 0.5 0.5 0.5 0.8 0.85 0.86 0.76 0.78 0.73 0.83 0.77 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 41 38 43.5 Xác định phụ tải tính tốn (sử dụng phương pháp tính tốn theo K max cơng suất trung bình) 1.2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm - Tổng số thiết bị nhóm 1: Cơng suất nhóm : - Hệ số cơng suất trung bình :  Hệ số cơng suất trung bình nhóm - Cơng suất trung bình :  Cơng suất trung bình nhóm : - Hệ số trung bình nhóm - Thiết bị có cơng suất lớn nhóm là: - Thiết bị cơng suất lớn hay : Tổng công suất thiết bị: - Lập tỉ số: - Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú Ta  - Từ ta thực tra bảng có - Cơng suất phụ tải tính tốn nhóm : - Cơng suất biểu kiến tính tốn nhóm 1: - Cơng suất phản kháng nhóm 1: - Dịng điện phụ tải nhóm 1: 1.2.2 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm - Tổng số thiết bị nhóm 2: Cơng suất nhóm : - Hệ số cơng suất trung bình :  Hệ số cơng suất trung bình nhóm - Cơng suất trung bình :  Cơng suất trung bình nhóm : - Hệ số trung bình nhóm : - Thiết bị có cơng suất lớn nhóm là: - Thiết bị cơng suất lớn hay : Tổng công suất thiết bị: - Lập tỉ số: - Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú Ta  - Từ ta thực tra bảng có - Cơng suất phụ tải tính tốn nhóm : - Cơng suất biểu kiến tính tốn nhóm 2: - Cơng suất phản kháng nhóm 2: - Dịng điện phụ tải nhóm 2: 1.2.3 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm - Tổng số thiết bị nhóm 3: Cơng suất nhóm : - Hệ số cơng suất trung bình :  Hệ số cơng suất trung bình nhóm - Cơng suất trung bình :  Cơng suất trung bình nhóm : - Hệ số trung bình nhóm : - Thiết bị có cơng suất lớn nhóm là: - Thiết bị cơng suất lớn hay : Tổng công suất thiết bị: - Lập tỉ số: - Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú 0.6 Ta  - Từ ta thực tra bảng có - Cơng suất phụ tải tính tốn nhóm : - Cơng suất biểu kiến tính tốn nhóm 3: - Cơng suất phản kháng nhóm 3: - Dịng điện phụ tải nhóm 3: 1.2.4 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm - Tổng số thiết bị nhóm 4: Cơng suất nhóm : - Hệ số cơng suất trung bình :  Hệ số cơng suất trung bình nhóm - Cơng suất trung bình :  Cơng suất trung bình nhóm : - Hệ số trung bình nhóm : - Thiết bị có cơng suất lớn nhóm là: - Thiết bị cơng suất lớn hay : Tổng công suất thiết bị: - Lập tỉ số: - Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú 0.61 Ta  - Từ ta thực tra bảng có - Cơng suất phụ tải tính tốn nhóm : - Cơng suất biểu kiến tính tốn nhóm 4: - Cơng suất phản kháng nhóm 4: - Dịng điện phụ tải nhóm 4: 1.3 Xác định phụ tải tính tốn cho tồn phân xưởng 1.3.1 - Phụ tải tính tốn phần động lực phân xưởng Cơng thức xác định tải tính tốn cho tồn phân xưởng: Trong hệ số đồng thời tra bảng ứng với: + n =1 đến suy + n =4 đến + n =6 đến 10 Với n số nhóm máy phân xưởng Trong phân xưởng làm nhóm n =4 Suy từ ta xác định được: - Hệ số cơng suất trung bình tồn phân xưởng: - Cơng suất biểu kiến tồn phân xưởng: - Cơng suất phản kháng động lực tồn phân xưởng: - Dịng điện tính tốn tồn phân xưởng: 1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng khí Phần chiếu sáng chung cho phân xưởng khí Mạng điện phục vụ cho chiếu sáng thường lấy từ tủ riêng biệt (tủ chiếu sáng), tủ cung cấp điện từ tủ phân phối Mạng chiếu sáng phân 10 2.6 Xác định hế số ánh sáng LLF: Phân xưởng trang bị loại đèn HID (Metal Halide) Môi trường làm việc phân xưởng trung bình Chế độ bảo trì 12 tháng Tra bảng “Hệ số mát ánh sáng” ta có: LLF= 0.61 2.7 Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn (lux): Đây phân xưởng sản xuất chọn Emin = 200 lux 2.8 Xác định số đèn Tổng số đèn cần thiết: Ta chọn 2.9 Phân bố bóng đèn Phân xưởng với chiều dài 30m, chiều rộng 20m, chiều cao 6m thiết bị phân bố khắp phân xưởng nên ta bố trí đèn thành 3dãy, dãy đèn 2.10 Vạch phương án dây Ở ta cần chiếu sáng cho phân xưởng có diện tích rộng Do phải đảm bảo yêu cầu chiếu sáng công nghiệp Mạng chiếu sáng phân xưởng thiết kế theo mạng riêng với đường dây riêng để tránh việc khởi động động làm ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng Hệ thống chiếu sáng cấp điện từ tủ chiếu sáng Trong tủ chiếu sáng đặt CB tổng pha nhận điện từ tủ phân phối 3CB nhánh pha, CB nhánh điều khiển cấp điện cho nhánh đèn Tủ chiếu sáng đặt bên cạnh cửa vào phân xưởng Cáp dẫn điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng khay cáp, gắn tường Dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến dãy đèn dây ống nhựa cách điện gắn tường để cấp điện cho bóng đèn Sơ đồ dây hình vẽ: 32 Hình 10 Sơ đồ dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 3.1 Chọn dây dẫn 3.1.1 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối (MDB) đến tủ chiếu sáng (LDB)Tổng cơng suất chiếu sáng tồn phân xưởng: Dịng làm việc cực đại: Vì ta chọn dây máng cáp mạch cáp gồm dây nên: K=1 Phối hợp chọn dây dẫn với MCCB, ta chọn MCCB có dịng định mức Iz = 10 A Ta chỉnh dòng định mức CB với hệ số hiệu chỉnh Kr = 0,9 ta được: Suy ra: Chọn MCCB loại MCCB mã hiệu NF30-CS hãng Mitsubishi theo 33 = 10A Kết hợp với bảng tra dây dẫn CADIVI ta chọn dòng định mức cho phép Icp =19A Tra bảng ta chọn dây cáp VC 1.0 sợi cho dây pha dây trung tính có thơng số : Tiết diện danh Số sợi / đ.kính Đường kính Đường kính định sợi (Nxmm) dây dẫn (mm) tổng (mm) (mm2) VC 1.0 1.2 x (7/0,45) 2,8 (3,0) 1.67 3.1.2 Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến nhánh đèn Cường độ tối đa (Amp) 19 Vì ta chọn dây ống gắn tường nên tra bảng ta có: k=1 Do có nhánh đèn có số bóng (mỗi nhánh bóng) nên ta tính cho nhánh, nhánh cịn lại chọn tương tự Tổng cơng suất nhánh gồm có bóng : Phối hợp bảo vệ với CB ta chọn CB hai cực hãng Mitsubishi sản xuất có dòng định mức 10A, điện áp định mức 230V Hiệu chỉnh dòng định mức CB với hệ số hiệu chỉnh Kr=0,8 Ta được: Imax1d = Kr IZ = 0,8.10= 8A Suy : Chọn CB cực có mã hiệu BH-D6 có = 10A Căn vào kết tính tốn ta chọn dây dẫn có thơng số sau: Chọn dây cáp mềm sợ Tiết diện danh định (mm2) VCm x 1,00 Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm) Cường độ tối đa (Amp) x 32/0,20 3,0 x 6,0 3,45 10 VII Chống sét Yêu cầu chống sét Sét tượng phóng điện khí đám mây đất mang điện trái dấu 34 Năng lượng sét lớn, điện áp 25kv- 30 kv, dòng điện 50kA -100KA,nhiệt độ 100000C Thời gian ngắn 20-30s nên nguy hiểm với người thiết bị Chính việc thiết kế chống sét vô quan nhà máy phân xưởng Tính tốn cụ thể bảo vệ chống sét cho phân xưởng Phân xưởng có kích thước: dài a=30m, rộng b=20m, cao h=6m Chiều cao đặt kim thu sét , ta sử dụng hệ thống kim thu sét bố trí thành hình vịng kín mái phân xưởng hình vẽ Hình 11 Vị trí kim thu sét Phân tích ta thấy, cặp kim tụ sét đặt đầu hồi phan xưởng có khoảng cách 16m đỉnh mái nằm vào vị trí đặt kim thấp đầu kim 0.5m cặp kim thu sét tiêu biểu,ta tính tốn cặp thu sét này, chúng thực việc bảo vệ vị trí kim thu sét khác đảm bảo B1: giả sử chiều cao tương đối kim thu sét h=10m Do đó, chiều cao hiệu dụng kim sét là: 35 Vậy chiều cao bảo vệ kim sét là: Thõa mãn bảo vệ đỉnh mái phân xưởng chiều cao 6m B2: tính tốn bán kính đường trịn vùng bảo vệ kim thu sét Khoảng cách xa từ kim thu sét đến vòng bảo vệ thỏa mãn yêu cầu bảo vệ B3: xác định bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao B4: kiểm tra phạm vi bảo vệ kim thu sét Điều kiện D Vậy chiều cao hiệu dụng kim thu sét 4.5m - Mặt cắt bố trí kim thu sét phạm vi bảo vệ chúng Hình 12 Mặt cắt bố trí kim thu sét phạm vi chúng 36 - Mặt phạm vi bảo vệ kim thu sét Hình 13 Mặt phạm vi kim thu sét VIII Nối đất bảo vệ thiết bị Chọn sơ đồ nối đất Ta chọn sơ đồ nối đất TN-C-S: Hình 14 Sơ đồ nối đát TN-C-S - Một số quy định thực sơ đồ TN: + Mạng có trung tính nguồn nối đất trực tiếp +Trung tính phía hạ áp MBA nguồn,vỏ tủ phân phối,vỏ tủ động lực,vỏ thiết bị phần tử dẫn điện mạng phải nối đất chung 37 +Thực nối đất lặp lại vị trí cần thiết dọc theo dây PEN +Dây PEN không ngắt trường hợp +Dây PEN không ngang máng dẫn,các ống sắt từ …,hoặc lắp vào kết cấu thép tượng cảm ứng hiệu ứng gần làm tăng tổng trở dây Nối đất hệ thống 2.1 Khái niệm chung Bảo vệ nối đất biện pháp bảo vệ an toàn áp dụng từ lâu Bảo vệ nối đất nối tất phần kim loại thiết bị điện kết cấu kim loại mà xuất điện áp cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất Lựa chọn sơ đồ nối đất TN-C-S nên ta thiết kế hệ thống điện trở nối đất trung tính nguồn.Với RnđNg#n ≤ 4(Ω ), Rnđll ≤ 10(Ω ) 2.2 Mục đích bảo vệ nối đất Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho người người tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ cách giảm điện áp vỏ thiết bị xuống trị số an toàn Chú ý: Ở ta hiểu chạm vỏ tượng pha bị hỏng cách điện có tiếp xúc điện với vỏ thiết bị Với mạng có trung tính cách điện điện áp >150V (như mạng điện 220, 380, 500 ) phải thực nối đất tất nhà sản xuất thiết bị điện đặt trời không phụ thuộc vào điều kiện môi trường 2.3 Các hình thức nối đất 2.3.1 Nối đất tập trung Là hình thức dùng số cọc nối đất tập trung đất chổ, vùng định phía ngồi vùng bảo vệ Nhược điểm nối đất tập trung nhiều trường hợp nối đất tập trung giảm điện áp tiếp xúc điện áp đến giá trị an toàn cho người 38 2.3.2 Nối đất mạch vòng Để khắc phục nhược điểm nối đất tập trung người ta sử dụng hình thức nối đất mạch vịng Đó hình thức dùng nhiều cọc đóng theo chu vi khu vực đặt thiết bị điện 2.4 Điện trở suất đất Điện trở trở suất đất (ρ) thường tính đơn vị Ω.m hay Ω.cm Do thành phần phức tạp điện trở suất nên điện trở suất đất thay đổi phạm vi rộng Thực tế cho thấy điện trở suất phụ thuộc vào yếu tố sau: • • • • Thành phần đất Độ ẩm Nhiệt độ Độ nén đất Tính tốn hệ thống nối đất Hệ thống điện trở nối đất đất = 100 ta sử dụng hình thức nối đất bốn cọc thẳng đứng Rnđ cọc = ρ tt  2l 4t + l  × ln + ln 2π l  d 4t − l ÷ Hình 15 Cọc nối đất Với: d: đường kính cọc d = 16 mm h: độ sâu chon cọc h= 0.8 m t: khoảng cách từ mặt đất đến cọc a: khoảng cách cọc gần ta chọn a = 6m Với Km : hệ số thay đổi điện trở suất theo mùa 39 Km cho theo bảng sau: Hình thức nối đất Độ sâu cọc nối đất Thay đổi hệ số điện trở suất Ghi Tia (thanh) nằm ngang 0.5 0.8 → 1.4 → 1.8 1.25 → 1.45 Trị số ứng với loại đất khơ Cọc đóng thẳng đứng 0.8 1.2 → 1.4 Trị số ứng với loại đất ẩm = Rnđ Rnđ coc n ×η n : số cọc η : hệ số sử dụng Yêu cầu thiết kế: Rnđ< (Ω) • • • • • • Rnđ cọc n= = ρ dat =100 ( Ω / m ) l = 2,4 (m) d =16 (mm), = 0,8 Cọc đóng cách mặt đất 0,8(m) Dùng dây S=75(mm) để nối cọc với T =2(m) 100 ×1,2  ×2,4 ×2 + 2,4  × ln + ln = 47,8 2π ×2,4  0,016 ×2 − 2,4 ÷ Rcoc 47,8 = = 14,6 ⇒ Số cọc cần sử dụng 15 cọc η × Rnđ 0,8 ×4 40 ... mặt phân xưởng 3 Các thông số thiết bị phụ tải phân xưởng Hình Thông số thiết bị phụ tải phân xưởng II Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng tồn nhà máy Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng. .. Điện áp ngắn mạch Un(%) Tổng trọng lượng (kg.s) IV Chọn phương án dây phân xưởng Yêu cầu Bất kỳ phân xưởng ngồi việc tính tốn phụ tải tiêu thụ để cung cấp điện cho phân xưởng, mạng dây phân xưởng. .. đèn dây ống nhựa cách điện gắn tường để cấp điện cho bóng đèn Sơ đồ dây hình vẽ: 32 Hình 10 Sơ đồ dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 3.1