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

Mặt bằng phân xưởng

Đây là phân xưởng cơ khí sửa chữa, mặt bằng hình chữ nhật, có đặc điểm sau: chiều dài 54m, chiều rộng 18m, chiều cao 7m.

Tổng diện tích của phân xưởng là 972m 2

Sơ đồ mặt bằng

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

Các thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng

Hình 2 Thông số của thiết bị phụ tải phân xưởng

II Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn nhà máy

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

Chia nhóm phụ tải

Ta phân nhóm phụ tải dựa theo các tiêu chí:

 Chức năng của các phụ tải

 Vị trí của các phụ tải

 Phân bố công suất đồng đều giữa các nhóm phụ tải

Vì vậy ta chia phân xưởng thành 4 nhóm, mỗi nhóm được cấp bởi 1 tủ động lực.

Nhóm KHMB Số lượng U(v) P(kw) cosφ ksd ∑ P( kW )

Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm

Xác định phụ tải tính toán (sử dụng phương pháp tính toán theo Kmax và công suất trung bình).

1.2.1 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1.

- Tổng số thiết bị trong nhóm 1: n 1 =4

- Hệ số công suất trung bình : cos φ tb = ∑ i=1 n cos φ tbi P đmi

 Hệ số công suất trung bình nhóm 1 cos φ tb nhóm1 =(0.9 ×3 ×3)+(0.85 × 4 × 2)+(0.7 ×8 ×1)+(0.86 ×6 ×2)

 Công suất trung bình nhóm 1 :

- Hệ số trung bình nhóm 1 k sd nhóm1 = P tb nhóm1

- Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm là:

- Thiết bị công suất lớn hơn hay bằng P max1: n 11 =3

- Tổng công suất của n 11 thiết bị:

- Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú đối với n ¿ 1 =0.75

- Từ n hq1 = 4 và k sd nhóm1 = 0.39 ta thực hiện tra bảng có được k max 1 =1.87

- Công suất phụ tải tính toán của nhóm 1 :

P tt 1 = k max1 ×k sd nhóm1 × P nhóm1 =1.87 × 0.39 × 120.52 (kW )

- Công suất biểu kiến tính toán của nhóm 1:

- Công suất phản kháng nhóm 1:

- Dòng điện phụ tải nhóm 1:

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2

- Tổng số thiết bị trong nhóm 2: n 2

 Hệ số công suất trung bình nhóm 2 cos φ tb nhóm2 =(0.75 × 5 ×2)+(0.82 × 2.5 ×2)+(0.72 × 4.5 × 2)+(0.76 ×8.5 × 2)

- Hệ số trung bình nhóm 2 : k sd nhóm2 = P tb nhóm2

- Từ n hq2 = 7.92 và k sd nhóm2 =0.33 ta thực hiện tra bảng có được k max2 =1.72

P tt 2 = k max2 ×k sd nhóm2 × P nhóm2 =1.72 × 0.33 × 114d.71 (kW )

S tt 2 = P tt 2 cos φ tb nhóm2 = 64.71

 Hệ số công suất trung bình nhóm 3 cos φ tb nhóm3 =(0.65 ×12 × 3)+(0.61 × 15 ×3)+(0.4 ×12 × 1)+(0.65 ×30 ×1)

- Từ n hq3 =7.28 và k sd nhóm3 = 0.36 ta thực hiện tra bảng có được k max3 =1.58

P tt 3 = k max3 ×k sd nhóm3 × P nhóm 3 =1.58 ×0.36 ×123i.96 (kW )

S tt3 = P tt 3 cos φ tb nhóm3 = 69.96

 Hệ số công suất trung bình nhóm 4 cos φ tb nhóm4 =(0.65 × 23× 2)+(0.72 × 12 × 3)+(0.4 × 12 × 1)+(0.65 ×30 × 1)

- Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện- Nguyễn Xuân Phú đối với n ¿ 4 = 0.43

- Từ n hq4 =5.67 và k sd nhóm4 =0.5 ta thực hiện tra bảng có được k max 4 =1.51.

P tt 4 =k max 4 ×k sd nhóm 4 × P nhóm4 =1.51 × 0.5 × 124.62( kW )

S tt 4 = P tt4 cos φ tb nhóm 4 = 93.62

Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng

- Công thức xác định phụt tải tính toán cho toàn phân xưởng:

Trong đó k đt là hệ số đồng thời được tra bảng ứng với:

+ n =1 đến 3 suy ra k đt =0.9 + n =4 đến 6 thì k đt =0.85 + n =6 đến 10 thì k đt =0.8 Với n là số nhóm máy trong phân xưởng.

Trong phân xưởng được làm 4 nhóm n =4 Suy ra k đt =0.85 từ đó ta xác định được:

- Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng: cos ∅ tbpx = ∑ i=1

- Công suất biểu kiến toàn phân xưởng:

- Công suất phản kháng động lực toàn phân xưởng:

Q ttđl = √ S ttđl 2 − P tt đl 2 = √ 419.4 2 −268.4 2 22.3 KVAR

- Dòng điện tính toán toàn phân xưởng:

1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí Phần chiếu sáng chung cho phân xưởng cơ khí.

Mạng điện chiếu sáng thường được cung cấp từ một tủ riêng biệt, tủ chiếu sáng, được kết nối với tủ phân phối chính Mặc dù mạng chiếu sáng có thể sử dụng cùng tuyến với tủ động lực, nhưng để đảm bảo chất lượng chiếu sáng tốt nhất, nên sử dụng mạng riêng Trong thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất, cần chú ý đến loại đèn phù hợp Đối với phân xưởng có trần cao và yêu cầu sửa chữa chính xác, loại đèn Metal Halide 250W với hệ số công suất cosφ = 0,8 là lựa chọn tối ưu.

P ttcs = P 0 F trong đó : P 0 ( m W 2 ) là suất chiếu sáng cho phân xưởng F ( m 2 ) là diện tích toàn phân xưởng.

- Ta có diện tích toàn phân xưởng là: F0 ×20 `0 m 2

- Với cos φ cs =0.8 ta suy ra:

 Q ttcs = √ S ttcs 2 −P tt cs 2 = √ 9 2 −7.2 2 =5.4 kVAR

1.3.3 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

S ttpx = √ P ttpx 2 + Q tt px 2 = √ 252.8 2 −350.2 2 C2 kVA

- Dòng điện làm việc cực đại của phân xưởng:

Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy

Khi xác định vị trí đặt tủ động lực và tủ phân phối ta cần chú ý đến các yêu cầu sau:

- Tủ đặt gần tâm phụ tải

- Thuận lợi cho quan sát toàn nhóm hay toàn phân xưởng và dễ dàng cho việc lắp đặt,sữa chữa

- Không gây cản trở lối đi

- Gần cửa ra vào, an toàn cho người.

Để đảm bảo thông gió tốt cho tủ điện, việc đặt tủ theo tâm phụ tải thực tế có thể không đáp ứng đầy đủ yêu cầu Do đó, chúng ta có thể di chuyển tủ đến vị trí thuận tiện hơn, chẳng hạn như gần cửa ra vào và cũng gần tâm phụ tải hơn.

Vì vậy dựa vào các điều kiện trên ta chọn vị trí đặt tủ phân phối và tủ động lực như sau:

Hình 3 Vị trí đặt tủ động lưc

III Chọn biến áp phân xưởng

Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp

Chọn vị trí đặt biến áp

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

 Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ ra

 Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

 Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

 Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt.

 An toàn cho người và thiết bị

Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn.

Để đặt trạm biến áp một cách hợp lý, cần xem xét điều kiện thực tế và sơ đồ vị trí phân xưởng Trạm biến áp nên được lắp đặt cách phân xưởng khoảng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chính (MDB).

Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

 Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

Yêu cầu vận hành kinh tế của trạm biến áp rất quan trọng Đối với hộ phụ tải loại 1, thường lựa chọn từ 2 máy biến áp trở lên để đảm bảo hiệu suất Còn đối với hộ phụ tải loại 2, số lượng máy biến áp được lựa chọn phụ thuộc vào việc so sánh hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

Xác định dung lượng của máy biến áp

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

 Chọn theo điều kiện làm việc

Khi xem xét quá tải cho phép, mức độ quá tải bình thường cần được tính toán để đảm bảo hao mòn cách điện không vượt quá giới hạn cho phép với nhiệt độ cuộn dây tối đa là 98°C Trong trường hợp quá tải bình thường, nhiệt độ cao nhất của cuộn dây có thể đạt đến 140°C trong những giờ phụ tải cực đại, trong khi nhiệt độ lớp dầu phía trên không được vượt quá 95°C.

Để đảm bảo cung cấp điện liên tục, cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố khi một trong những máy biến áp (MBA) làm việc song song bị hư hỏng trong thời gian hạn chế Chúng tôi đã chọn máy biến áp của hãng THIBIDI với các thông số phù hợp cho việc này.

Hình 4 Máy biến áp của hãng THIBIDI

Thông số của máy biến áp ba pha:

Máy biến áp ba pha

Tiêu hao không tải Po(W) 280 Dòng điện không tải (%) 2 Tiêu hao ngắn mạch ở 75 0 C (W) 2330 Điện áp ngắn mạch Un(%) 4 Tổng trọng lượng (kg.s) 969

IV Chọn phương án đi dây trong phân xưởng

Yêu cầu

Trong bất kỳ phân xưởng nào, ngoài việc tính toán phụ tải tiêu thụ để cung cấp điện, việc thiết kế mạng đi dây cũng rất quan trọng Cần xây dựng phương án đi dây hợp lý, đảm bảo chất lượng điện năng, an toàn và tính thẩm mỹ.

Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoã mãn những yêu cầu sau:

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

 An toàn trong vận hành

 Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa.

 Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu

 Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng.

Phân tích các phương án đi dây

Phương án đi dây hình tia

Hình 5 Phương án đi dây hình tia

Trong sơ đồ hình tia, tủ phân phối phụ nhận điện từ tủ phân phối chính thông qua các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng được cấp điện từ tủ phân phối phụ qua những tuyến dây riêng lẻ.

Sơ đồ nối dây hình tia có một số ưu điểm và nhược điểm sau: Ưu điểm:

 Độ tin cậy cung cấp điện cao.

 Đơn giản trong vận hành, lắp đặt và bảo trì.

 Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm.

Khi xảy ra sự cố trên đường cấp điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ, sẽ có một lượng lớn phụ tải bị mất điện.

 Phạm vi ứng dụng: mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải tập trung (thường là các xí nghiệp, các phụ tải quan trọng :loại 1 hoặc loại 2).

Phương án đi dây phân nhánh

Hình 6 Phương án đi dây hình nhánh

Sơ đồ đi dây phân nhánh cho phép cung cấp điện cho nhiều phụ tải và các tủ phân phối phụ Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm khả năng mở rộng linh hoạt và dễ dàng trong việc bảo trì Tuy nhiên, cũng cần lưu ý một số nhược điểm như rủi ro mất điện có thể ảnh hưởng đến nhiều phụ tải cùng lúc.

 Giảm được số các tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

 Giảm được chi phí xây dựng mạng điện.

 Có thể phân phối clang seat đều trên các tuyến dây.

 Phức tạp trong vận hành và sửa chữa.

 Các thiết bị ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp lớn khi một trong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động.

Độ tin cậy trong cung cấp điện hiện nay đang ở mức thấp, đặc biệt trong các ứng dụng liên quan đến sơ đồ phân nhánh Sơ đồ này chủ yếu được sử dụng để cung cấp điện cho các phụ tải công suất nhỏ, phân bố phân tán, cũng như các phụ tải loại 2 và loại 3.

Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh

Hình 7 Phương án đi dây hình tia phân nhánh

Mạng hình tia kết hợp phân nhánh phổ biến ở nhiều quốc gia, trong đó kích thước dây dẫn giảm dần tại các điểm phân nhánh và thường được kéo trong ống hoặc mương lắp ghép Ưu điểm của hệ thống này là chỉ một nhánh bị cô lập khi xảy ra sự cố (thông qua cầu chì hoặc CB), giúp việc xác định sự cố trở nên đơn giản hơn Điều này cũng hỗ trợ việc bảo trì và mở rộng hệ thống điện, cho phép phần còn lại hoạt động bình thường, đồng thời kích thước dây dẫn có thể được chọn phù hợp với mức dòng giảm dần đến cuối mạch.

Nhược điểm: Sự cố xảy ra ở một trong các đường cáp từ tủ điện chính sẽ cắt tất cả các mạch và tải phía sau.

2.4 Vạch phương án đi dây cho phân xưởng

Khi vạch phương án đi dây cho một phân xưởng ta cần lưu ý các điểm sau:

 Từ tủ phân phối đến các tủ động lực thường dùng phương án đi hình tia

Từ tủ động lực đến các thiết bị thường dùng, sơ đồ hình tia được áp dụng cho các thiết bị công suất lớn, trong khi sơ đồ phân nhánh được sử dụng cho các thiết bị công suất nhỏ.

 Các nhánh đi từ tủ phân phối không nên quá nhiều.

Do đặc điểm của phân xưởng với phụ tải tập trung và thuộc hộ tiêu thụ loại hai, phương án đi dây được chọn là sơ đồ hình tia Hệ thống này kết nối từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ, và từ các tủ phân phối phụ DB đến các thiết bị liên quan.

Hình 8 Phương án đi dây sơ đồ hình tia cho phân xưởng

3 Xác định phương án lắp đặt dây

Từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính ta chọn phương án đi dây trên không dọc theo tường và có giá đỡ gắn sứ cách điện

Từ tủ phân phối chính đến tủ đợng lực ta đi dây hình tia và đi trên máng cáp.

Toàn bộ dây và cáp từ tủ động lực đến các động cơ đều được đi ngầm trong đất 

Hệ thống chiếu sáng được cung cấp từ tủ phân phối chính và sử dụng máng cáp Việc chôn cáp ngầm dưới đất mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm giảm công suất điện tiêu thụ, giảm tổn thất điện năng, không làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành và tạo ra vẻ đẹp thẩm mỹ cho không gian.

Nhược điểm: giá thành cao, rẽ nhánh gặp nhiều khó khăn, khi xảy ra hư hỏng khó phát hiện.

Kí hiệu thiết bị trên

Mặt bằng nhánh Công suất nhánh

3.2 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

V Chọn dây dẫn và khí tụ bảo vệ

1 Chọn dây dẫn 1.1 Các loại cáp, dây dẫn và phạm vi ứng dụng

Các loại cáp được bọc cách điện trong mạng hạ áp do công ty cáp điện Việt Nam CADIVI sản xuất:

 Dây nhôm lõi thép xoắn As : đây là dây nhôm cứng, nhiều sợi xoắn quanh lõi thép mạ kẽm làm tăng chịu lực căng

 Dây nhôm xoán A : đây là dây nhôm cứng, nhiều sợi xoắn, dùng cho đường dây truyền tải trên không

 Dây đồng xoắn C : đây là dây đồng cứng, nhiều sợi xoắn, dùng cho đường dây truyền tải trên không.

 Cáp vặn xoắn LV – ABC : là dây nhôm cứng, nhiều sợi cán ép chặt, cách điện XLPE, dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp trên không

 Dây DUPLEX DV : dây đồng hoặc nhôm, cách điện PVC hoặc XLPE, dùng dẫn điện từ đường truyền tải vào hộ tiêu thụ

 Dây đôi mềm VCm : là dây đồng mềm, nhiều sợi xoắn, cách điện PVC, dùng dẫn điện cho các thiết bị điện dân dụng

Dây và cáp điện lực CV là loại dây cáp đồng nhiều sợi xoắn, được cách điện bằng PVC với điện áp cách điện lên đến 660V, thường được sử dụng cho mạng điện phân phối khu vực Cáp điện lực CVV, có 2, 3 hoặc 4 ruột, cũng được làm từ đồng nhiều sợi xoắn và cách điện bằng nhựa PVC, phù hợp cho các động cơ 1 pha và 3 pha với điện áp cách điện tối đa 660V.

Dây và cáp điện lực AV là loại dây làm từ nhôm hoặc nhôm lõi thép nhiều sợi xoắn, được cách điện bằng PVC Sản phẩm này có khả năng chịu điện áp cách điện lên đến 660V, thích hợp cho việc sử dụng trong mạng điện phân phối khu vực.

 Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC : là dây đồng, một hoặc nhiều sợi, cách điện PVC, dùng thiết trí đường điện chính trong nhà

Cáp điện kế ĐK là loại dây đồng nhiều sợi xoắn, có từ 2 đến 4 ruột, được cách điện bằng PVC và có lớp giáp nhôm, dùng để dẫn điện từ đường dây vào đồng hồ điện Việc chọn loại cáp và dây dẫn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và an toàn trong hệ thống điện.

Khi lựa chọn dây dẫn và cáp, cần dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật như nhiệt độ cho phép của dây, cáp trong cả chế độ vận hành bình thường và khi xảy ra sự cố ngắn mạch Ngoài ra, độ sụt áp cũng không được vượt quá mức cho phép Dựa vào các tiêu chí này, chúng ta chọn cáp và dây dẫn của hãng CADIVI cho mạng điện phân xưởng.

Từ tủ phân phối chính MDB đến các tủ phân phối phụ DB, cáp điện lực CV đơn lõi với cách điện PVC được sử dụng cho 3 dây pha A, B, C và một dây trung tính N, trong đó dây trung tính có tiết diện bằng tiết diện dây pha Đối với đường dây từ tủ phân phối phụ DB đến các động cơ, cáp CVV 3 lõi với cách điện PVC và ruột đồng nhiều sợi được lựa chọn.

2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 2.1 Chọn cáp từ tủ động lực đến các máy 2.1.1 Chọn cáp cho nhóm 1

- Dòng điện định mức của nhánh được tính theo công thức

- Dòng điện cực đại của nhánh:

Dây cáp từ tủ động lực đến các động cơ được chọn là cáp CVV bọc cách điện PVC, được đặt trong ống và đi ngầm dưới đất Số mạch trong hàng là một, với điều kiện đất khô và nhiệt độ đất là 20°C Theo bảng phụ lục 2 của thầy Quyền Huy Ánh, thông tin này ứng với cáp đi ngầm dưới đất.

Phối hợp chọn dây dẫn với CB, ta chọn CB có dòng định mức I z = 280A Sau đó ta chỉnh dòng định mức của CB theo công thức:

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của cầu dao (CB) được xác định bởi Kr, với giá trị Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Để lựa chọn dòng định mức tối đa, ta tính Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 280 = 238 A, do đó chọn MCCB với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85.

Tra bảng dây dẫn CADIVI ta chọn dây cáp CV120 có thông số sau:

Tiết diện danh định (mm 2 )

Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng (Kg/km)

Cường độ tối đa (Amp)

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của cầu dao (CB) được xác định là Kr, với giá trị Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Để chọn dòng định mức tối đa, ta tính Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 270 = 229 A, từ đó quyết định chọn MCCB với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của CB được ký hiệu là Kr, với giá trị Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Để chọn dòng định mức tối đa, ta tính Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 210 = 178 A, ứng với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85, từ đó lựa chọn MCCB phù hợp.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của cầu dao (CB) được ký hiệu là Kr, với giá trị Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Do đó, cần lựa chọn dòng định mức tối đa để đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị.

Imax1 = Kr Iz = 0.85 × 250 = 212 A (CHỌN MCCB)(ứng với hệ số hiệu chỉnh Kr 0,85).

2.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính đến tủ động lực của phân xưởng 2.2.1 Tính chọn dây dẫn cho nhóm 1

Tuyến dây từ tủ phân phối chính đến tủ động lực được thiết kế với 4 dây (3 dây pha và 1 dây trung tính) và được đi trên máng cáp Mạch dây được bọc cách điện bằng PVC, đảm bảo an toàn trong điều kiện nhiệt độ môi trường.

300 C nên tra bảng phụ lục 2 ta có:

K= K 1 K 2 K 3 =1 Dòng làm việc của nhóm 1:

Kết hợp với CB bảo vệ ta chọn CB có dòng định mức IZ = 280A Ta chỉnh dòng định mức của CB với hệ số hiệu chỉnh Kr = 0,85 ta được:

Tra bảng chọn dây của CADIVI ta chọn dây cáp điện lực CV-95 cho 3 dây pha và CV-14 cho dây trung tính nối đất.

Tiết diện danh định Số sợi / đ.kính sợi Đường kính dây dẫn Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng Cường độ tối đa (Amp)

CV95 19/2,52 12,6 16,50 1008 260 2.2.2 Tính chọn dây dẫn cho nhóm 2

Dòng làm việc của nhóm 2:

2.2.3 Tính chọn dây dẫn cho nhóm 3 Dòng làm việc của nhóm 3:

Tiết diện Số sợi / Đường kính Đường kính Trọng lượng Cường độ danh định (mm 2 ) đ.kính sợi

(mm) tổng (mm) gần đúng

(Kg/km) tối đa (Amp)

3 Chọn thiết bị bảo vệ

Xác định phương án lắp đặt dây

Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng phân xưởng

V Chọn dây dẫn và khí tụ bảo vệ

Chọn dây dẫn

Các loại cáp, dây dẫn và phạm vi ứng dụng

Các loại cáp được bọc cách điện trong mạng hạ áp do công ty cáp điện Việt Nam CADIVI sản xuất:

 Dây nhôm lõi thép xoắn As : đây là dây nhôm cứng, nhiều sợi xoắn quanh lõi thép mạ kẽm làm tăng chịu lực căng

 Dây nhôm xoán A : đây là dây nhôm cứng, nhiều sợi xoắn, dùng cho đường dây truyền tải trên không

 Dây đồng xoắn C : đây là dây đồng cứng, nhiều sợi xoắn, dùng cho đường dây truyền tải trên không.

 Cáp vặn xoắn LV – ABC : là dây nhôm cứng, nhiều sợi cán ép chặt, cách điện XLPE, dùng cho đường dây truyền tải điện hạ áp trên không

 Dây DUPLEX DV : dây đồng hoặc nhôm, cách điện PVC hoặc XLPE, dùng dẫn điện từ đường truyền tải vào hộ tiêu thụ

 Dây đôi mềm VCm : là dây đồng mềm, nhiều sợi xoắn, cách điện PVC, dùng dẫn điện cho các thiết bị điện dân dụng

Dây và cáp điện lực CV là loại dây cáp đồng nhiều sợi xoắn, được cách điện bằng PVC với điện áp cách điện lên đến 660V, thường được sử dụng cho mạng điện phân phối khu vực Cáp điện lực CVV có cấu trúc tương tự, với 2, 3 hoặc 4 ruột, cũng được cách điện bằng nhựa PVC và có điện áp cách điện tối đa 660V, thường dùng cho các động cơ 1 pha và 3 pha.

Dây và cáp điện lực AV là sản phẩm được làm từ nhôm hoặc nhôm lõi thép với nhiều sợi xoắn, có lớp cách điện bằng PVC Chúng có khả năng chịu điện áp cách điện lên đến 660V, thường được sử dụng cho mạng điện phân phối khu vực.

 Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC : là dây đồng, một hoặc nhiều sợi, cách điện PVC, dùng thiết trí đường điện chính trong nhà

 Cáp điện kế ĐK : là dây đồng nhiều sợi xoắn, có 2, 3 hay 4 ruột, cách điện PVC,

Chọn loại cáp và dây dẫn

Phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng như nhiệt độ và độ sụt áp Nhiệt độ của dây và cáp không được vượt quá mức cho phép do nhà chế tạo quy định, cả trong chế độ vận hành bình thường và khi xảy ra sự cố như ngắn mạch Đồng thời, độ sụt áp cũng cần phải nằm trong giới hạn cho phép Dựa trên các tiêu chí kỹ thuật này, cáp và dây dẫn của hãng CADIVI được lựa chọn cho mạng điện phân xưởng.

Từ tủ phân phối chính MDB, chúng ta sử dụng cáp điện lực CV đơn lõi với cách điện PVC cho ba dây pha A, B, C và một dây trung tính N, trong đó dây trung tính N có tiết diện bằng tiết diện dây pha Đối với đường dây từ tủ phân phối chính MDB đến các tủ phân phối phụ DB, cáp điện lực CV 1 lõi, ruột đồng nhiều sợi với cách điện PVC được chọn cho ba dây pha A, B, C và một dây trung tính N Cuối cùng, từ tủ phân phối phụ DB đến các động cơ, cáp CVV 3 lõi với cách điện PVC và ruột đồng nhiều sợi là lựa chọn phù hợp.

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng

Chọn cáp từ tủ động lực đến các máy

- Dòng điện định mức của nhánh được tính theo công thức

- Dòng điện cực đại của nhánh:

Dây cáp từ tủ động lực đến các động cơ cần sử dụng cáp CVV bọc cách điện PVC, được lắp đặt trong ống và đi ngầm dưới đất Số mạch trong hàng là một, với điều kiện đất khô và nhiệt độ đất là 20°C Theo bảng phụ lục 2 của thầy Quyền Huy Ánh, thông tin về cáp đi ngầm dưới đất được cung cấp chi tiết.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của cầu dao (CB) được xác định bởi Kr, với giá trị Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Để chọn dòng định mức tối đa, ta tính Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 280 = 238 A Do đó, lựa chọn MCCB với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85 là hợp lý.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức Kr của cầu dao (CB) có giá trị từ 0,8 đến 1 đối với cơ cấu từ nhiệt và từ 0,4 đến 1 đối với cơ cấu điện từ Do đó, để chọn dòng định mức tối đa, ta tính toán Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 270 = 229 A, phù hợp với MCCB với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của CB được ký hiệu là Kr, với Kr = 0,8 ÷ 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và Kr = 0,4 ÷ 1 cho CB có cơ cấu điện từ Để chọn dòng định mức tối đa, ta tính Imax1 = Kr Iz = 0,85 × 210 = 178 A, từ đó lựa chọn MCCB với hệ số hiệu chỉnh Kr là 0,85.

Hệ số hiệu chỉnh dòng định mức của cầu dao (CB) được ký hiệu là Kr, với giá trị từ 0,8 đến 1 cho CB có cơ cấu từ nhiệt và từ 0,4 đến 1 cho CB có cơ cấu điện từ Do đó, khi lựa chọn, ta nên chọn dòng định mức tối đa.

Imax1 = Kr Iz = 0.85 × 250 = 212 A (CHỌN MCCB)(ứng với hệ số hiệu chỉnh Kr 0,85).

Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính đến tủ động lực của phân xưởng

Tuyến dây từ tủ phân phối chính đến tủ động lực được thiết kế với 4 dây (3 dây pha và 1 dây trung tính) và được lắp đặt trên máng cáp Mạch dây này được bọc cách điện bằng PVC để đảm bảo an toàn và chịu được nhiệt độ môi trường.

300 C nên tra bảng phụ lục 2 ta có:

K= K 1 K 2 K 3 =1 Dòng làm việc của nhóm 1:

Tiết diện danh định Số sợi / đ.kính sợi Đường kính dây dẫn Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng Cường độ tối đa (Amp)

CV95 19/2,52 12,6 16,50 1008 260 2.2.2 Tính chọn dây dẫn cho nhóm 2

Dòng làm việc của nhóm 2:

Tiết diện Số sợi / Đường kính Đường kính Trọng lượng Cường độ danh định (mm 2 ) đ.kính sợi

(mm) tổng (mm) gần đúng

(Kg/km) tối đa (Amp)

Chọn thiết bị bảo vệ

Chọn MCCB cho tủ động lực

Từ kết quả tính toán như trên ta chọn MCCB của nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3, nhóm 4. nhóm I lvmax ( A) I z (A) Số hiệu Số cực

Chọn MCCB bảo vệ các nhánh của máy

nhánh I lvmax ( A) I z (A) Số hiệu Số cực

3.2.2 Đối với các nhánh trong nhóm 2 nhánh I lvmax ( A) I z (A) Số hiệu Số cực

3.2.3 Đối với các nhánh trong nhóm 3 nhánh I lvmax ( A) I z (A) Số hiệu Số cực

3.2.4 Đối với các nhánh nhóm 4 nhánh I lvmax ( A) I z (A) Số hiệu Số cực

VI Tính toán chiếu sáng

Yêu cầu thiết kế chiếu sáng

Để đáp ứng các yêu cầu chiếu sáng, thiết kế hệ thống chiếu sáng cần đảm bảo độ rọi tối thiểu trên toàn bộ mặt phẳng làm việc Ánh sáng được sử dụng nên phù hợp với tính chất công việc, thường lựa chọn nguồn sáng tương tự như ánh sáng ban ngày.

Tạo được tính tiện nghi cần thiết :

 Không gây chói do các tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt.

 Không gây chói do các tia phản xạ từ các vật xung quanh

 Không có bóng tối trên mặt bằng làm việc

Để đảm bảo sự thoải mái cho mắt khi quan sát, cần tạo độ rọi tương đối đồng đều, với độ chênh lệch tối đa không vượt quá 20% Điều này giúp giảm thiểu việc điều tiết của mắt khi chuyển từ khu vực này sang khu vực khác.

 Phải có hệ thống điều khiển từ xa và tự động hoá

 Tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý

Trình tự thiết kế chiếu sáng

Kích thước phân xưởng

Hệ số phản xạ

 Hệ số phản xạ của trần: tr = 50%

 Hệ số phản xạ của tường: t = 30%

 Hệ số phản xạ của sàn: s = 10%

Chọn bộ đèn

Vì phân xưởng có trần cao h = 6m nên để đủ ánh sáng ta chọn loại bộ đèn có kiểu chiếu sáng trực tiếp và chóa phản xạ tròn (Round Vefiector).

Chọn loại bóng đèn HID-Metal Halide với:

 Số bóng trong một bộ đèn: 1 Quang thông và công suất của bộ đèn: ϕ bđ =ϕ đ ( số bóng trongbộđèn ) 00 × 1 00 lm

Chọn độ cao treo đèn

Độ cao treo đèn hđ là khoảng cách từ đáy dưới đèn đến mặt phẳng làm việc. h đ =h− D d − h lv

Trong đó: h: độ cao từ trần nhà đến sàn D d :khoảng cách từ đèn đến trần nhà.

Xác định hệ số sử dụng đèn CU

Dựa vào kiểu chiếu sáng của bộ đèn và các hệ số phản xạ của trần, tường, sàn, cùng với chỉ số phòng, chúng ta có thể tra bảng “đặc tính phân bố cường độ sáng” để xác định hệ số sử dụng.

Xác định hế số mất ánh sáng LLF

Phân xưởng sử dụng đèn HID (Metal Halide) với môi trường làm việc trung bình và chế độ bảo trì định kỳ 12 tháng Theo bảng “Hệ số mất mát ánh sáng”, hệ số LLF được xác định là 0.61.

Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn Emin (lux)

Đây là phân xưởng sản xuất chọn Emin = 200 lux.

Xác định số bộ đèn

N bd = E mix S ϕ bd × CU × LLF = 200× 600

Phân bố các bóng đèn

Phân xưởng có kích thước 30m chiều dài, 20m chiều rộng và 6m chiều cao, với thiết bị được phân bố đồng đều Để đảm bảo chiếu sáng hiệu quả, chúng ta bố trí đèn thành 3 dãy, mỗi dãy gồm 4 bộ đèn.

Vạch phương án đi dây

Để chiếu sáng hiệu quả cho một phân xưởng có diện tích rộng, cần thiết kế mạng chiếu sáng công nghiệp riêng biệt với đường dây độc lập nhằm tránh ảnh hưởng từ việc khởi động động cơ Hệ thống chiếu sáng được cấp điện từ tủ chiếu sáng, bao gồm một cầu dao tổng 3 pha và ba cầu dao nhánh 1 pha, mỗi cầu dao nhánh điều khiển một dãy đèn riêng Tủ chiếu sáng được đặt gần cửa ra vào, trong khi cáp điện từ tủ phân phối chính đến tủ chiếu sáng được lắp đặt trên khay cáp gắn tường Dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các dãy đèn được bảo vệ bằng ống nhựa cách điện và cũng được gắn trên tường để cung cấp điện cho các bóng đèn.

Sơ đồ đi dây như hình vẽ:

Hình 10 Sơ đồ đi dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng

Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng

Chọn dây dẫn

3.1.1 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính (MDB) đến tủ chiếu sáng (LDB)Tổng công suất chiếu sáng của toàn phân xưởng:

Dòng làm việc cực đại:

Vì ta chọn đi dây trên máng cáp và trong một mạch cáp gồm 3 dây nên: K=1.

Khi phối hợp chọn dây dẫn với MCCB, cần chọn MCCB có dòng định mức Iz = 10 A Sau đó, điều chỉnh dòng định mức của CB theo hệ số hiệu chỉnh Kr = 0,9.

Chọn MCCB là loại MCCB mã hiệu NF30-CS của hãng Mitsubishi theo I đmCB

= 10A Kết hợp với bảng tra dây dẫn của CADIVI ta chọn dòng định mức cho phép Icp

A Tra bảng ta chọn dây cáp VC 1.0 một sợi cho 3 dây pha và 1 dây trung tính có thông số :

Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm) Cường độ tối đa (Amp)

3.1.2 Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến từng nhánh đèn

Vì ta chọn đi dây trong ống và gắn trên tường nên tra bảng ta có: k=1.

Mỗi nhánh đèn đều có 4 bóng, do đó chúng ta chỉ cần tính công suất cho một nhánh, và nhánh còn lại sẽ tương tự Tổng công suất của một nhánh đèn gồm 4 bóng.

Để bảo vệ hệ thống, chúng ta lựa chọn cầu dao hai cực do hãng Mitsubishi sản xuất với dòng định mức 10A và điện áp định mức 230V Sau khi hiệu chỉnh dòng định mức với hệ số Kr=0,8, ta tính được Imax1d = Kr IZ = 0,8.10 = 8A Do đó, cầu dao hai cực được chọn có mã hiệu BH-D6 với dòng định mức CB là 10A.

Căn cứ vào kết quả tính toán ta chọn dây dẫn có thông số sau: Chọn dây cáp mềm

Số sợi / đ.kính sợi (Nxmm) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm) Cường độ tối đa (Amp)

Yêu cầu chống sét

Năng lượng của sét rất lớn, điện áp 25kv- 30 kv, dòng điện 50kA -100KA,nhiệt độ

Thời gian ngắn từ 20-30 micro giây có thể gây nguy hiểm lớn cho cả con người và thiết bị Do đó, việc thiết kế bộ chống sét là rất quan trọng trong các nhà máy và phân xưởng để bảo vệ an toàn.

Tính toán cụ thể bảo vệ chống sét cho phân xưởng

Phân xưởng có kích thước dài a0m, rộng b m và cao 6m Chiều cao lắp đặt kim thu sét là 5.5m, với hệ thống 6 kim thu sét được bố trí thành hình vòng kín trên mái phân xưởng.

Hình 11 Vị trí các kim thu sét

Cặp 2 kim tụ sét được đặt tại đầu hồi phan xưởng với khoảng cách 16m, đỉnh mái nằm giữa hai vị trí đặt kim, thấp hơn đầu kim 0.5m Đây là cặp kim thu sét tiêu biểu, và nếu cặp kim này thực hiện tốt chức năng bảo vệ, thì các vị trí kim thu sét khác cũng sẽ được đảm bảo an toàn.

B1: giả sử chiều cao tương đối của kim thu sét là hm Do đó, chiều cao hiệu dụng của kim sét là: h a =h −h x −5.5 =4.5 m

Vậy chiều cao bảo vệ giữa 2 kim sét là: h o =h− a

Thõa mãn bảo vệ đỉnh mái của phân xưởng chiều cao là 6m.

B2: tính toán bán kính đường tròn vùng bảo vệ kim thu sét.

Khoảng cách xa nhất từ kim thu sét đến vòng bảo vệ là L x =2m ,R x >l x thỏa mãn yêu cầu bảo vệ.

B3: xác định bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ ở độ cao h x

B4: kiểm tra phạm vi bảo vệ của cả 6 kim thu sét

Vậy chiều cao hiệu dụng của kim thu sét 4.5m là đúng.

- Mặt cắt bố trí kim thu sét và phạm vi bảo vệ của chúng.

Hình 12 Mặt cắt bố trí kim thu sét và phạm vi của chúng

- Mặt bằng phạm vi bảo vệ của 6 kim thu sét.

Hình 13 Mặt bằng phạm vi của các kim thu sét

VIII Nối đất bảo vệ các 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 khi thực hiện sơ đồ TN:

+ Mạng có trung tính nguồn nối đất trực tiếp.

Trung tính phía hạ áp của MBA nguồn, vỏ tủ phân phối, vỏ tủ động lực, vỏ thiết bị và các phần tử dẫn điện trong mạng cần phải được nối đất chung để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hệ thống điện.

+Thực hiện nối đất lặp lại ở những vị trí cần thiết dọc theo dây PEN.

+Dây PEN không được ngắt trong bất kỳ trường hợp nào.

Dây PEN không nên đi ngang qua máng dẫn hoặc ống sắt, và không lắp đặt vào kết cấu thép Điều này là do hiện tượng cảm ứng và hiệu ứng gần có thể làm tăng tổng trở của dây.

Nối đất hệ thống

Khái niệm chung

Bảo vệ nối đất là biện pháp an toàn cơ bản được sử dụng từ lâu nhằm bảo vệ thiết bị điện Nó bao gồm việc nối tất cả các phần kim loại của thiết bị điện hoặc các kết cấu kim loại có thể xuất hiện điện áp khi cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất.

Lựa chọn sơ đồ nối đất là TN-C-S nên ta thiết kế hệ thống điện trở nối đất trung tính nguồn.Với

Mục đích bảo vệ nối đất

Bảo vệ nối đất là biện pháp quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng khi tiếp xúc với thiết bị có vỏ bị chạm Phương pháp này giúp giảm điện áp trên vỏ thiết bị xuống mức an toàn, ngăn ngừa nguy cơ điện giật và bảo vệ sức khỏe người dùng.

Chú ý: Ở đây ta hiểu chạm vỏ là hiện tượng một pha nào đó bị hỏng cách điện và có sự tiếp xúc điện với vỏ thiết bị.

Đối với các mạng điện có trung tính cách điện và điện áp trên 150V, như mạng 220V, 380V, và 500V, việc nối đất là bắt buộc Điều này áp dụng cho tất cả các nhà sản xuất và thiết bị điện được lắp đặt ngoài trời, không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

Các hình thức nối đất

Là hình thức dùng một số cọc nối đất tập trung trong đất tại một chổ, một vùng nhất định phía ngoài vùng bảo vệ.

Nhược điểm của nối đất tập trung là trong nhiều trường hợp, phương pháp này không thể giảm điện áp tiếp xúc và điện áp đến mức an toàn cho con người.

2.3.2 Nối đất mạch vòng Để khắc phục nhược điểm của nối đất tập trung người ta sử dụng hình thức nối đất mạch vòng Đó là hình thức dùng nhiều cọc đóng theo chu vi và có thể ở giữa khu vực đặt thiết bị điện

Điện trở suất của đất

Điện trở suất của đất (ρ) được đo bằng đơn vị Ω.m hoặc Ω.cm, và có sự biến đổi lớn do thành phần phức tạp của nó Thực tế cho thấy rằng điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố chính.

Tính toán hệ thống nối đất

Hệ thống điện trở nối đất khi ρ đất = 100 ta sử dụng hình thức nối đất bốn cọc thẳng đứng

Với: d: đường kính của cọc d = 16 mm h: độ sâu của chon cọc h= 0.8 m t: khoảng cách từ mặt đất đến giữa cọc a: khoảng cách giữa 2 cọc gần nhau ta chọn a = 6m ρ tt = ρ đất × K m

Với Km : hệ số thay đổi điện trở suất theo mùa

Km được cho theo bảng sau:

Hình thức nối đất Độ sâu cọc nối đất

Thay đổi hệ số của điện trở suất Ghi chú

Trị số ứng với loại đất khô

0.8 1.2  1.4 Trị số ứng với loại đất ẩm

Tiêu đề	THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
Tác giả	Đinh Trọng Cường Việt
Người hướng dẫn	Th.S Võ Văn Ân
Trường học	ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành	Điện - Điện tử
Thể loại	Đề tài
Năm xuất bản	2022
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	731,32 KB