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 I Giới thiệu chung phân xưởng Mặt phân xưởng Sơ đồ mặt Các thông số thiết bị phụ tải phân xưở II Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng toàn nhà máy Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng 1.1 Chia nhóm phụ 1.2 Xác định phụ t 1.3 Xác định phụ t Xác định vị trí đặt tủ động lực cho n III Chọn biến áp phân xưởng Chọn số lượng công suất trạm biến 1.1 Chọn vị trí đặt 1.2 Chọn số lượng 1.3 Xác định dung IV Chọn phương án dây phân xưởng Yêu cầu Phân tích phương án dây 2.1 Phương án d 2.2 Phương án d 2.3 Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh Vạch phương án dây cho phân xưởng Xác định phương án lắp đặt dây 4.1 thực chia nhóm 4.2 Sơ đồ nguyên lý dây mạng phâ V Chọn dây dẫn khí tụ bảo vệ Chọn dây dẫn 1.1 Các loại cáp, dây dẫn phạm vi 1.2 Chọn loại cáp dây dẫn Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 2.1 Chọn cáp từ tủ động lực đến 2.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chí Chọn thiết bị bảo vệ 3.1 Chọn MCCB cho tủ động lực 3.2 Chọn MCCB bảo vệ nhánh máy VI Tính tốn chiếu sáng Yêu cầu thiết kế chiếu sáng Trình tự thiết kế chiếu sáng 2.1 Kích thước phân xưởng 2.2 Hệ số phản xạ 2.3 Chọn đèn 2.4 Chọn độ cao treo đèn 2.5 Xác định hệ số sử dụng đèn CU 2.6 Xác định hế số ánh sáng LLF 2.7 Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn Emin 2.8 Xác định số đèn 2.9 Phân bố bóng đèn 2.10 Vạch phương án dây Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 3.1 Chọn dây dẫn VII Chống sét Yêu cầu chống sét Tính tốn cụ thể bảo vệ chống sét cho phân xưởng VIII Nối đất bảo vệ thiết bị Chọn sơ đồ nối đất Nối đất hệ thống 2.1 Khái niệm chung 2.2 Mục đích bảo vệ nối đất 2.3 Các hình thức nối đất 2.4 Điện trở suất đất Tính tốn hệ thống nối đất DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ mặt phân xưởng Hình Thơng số thiết bị phụ tải phân xưởng Hình Vị trí đặt tủ động lưc 17 Hình Máy biến áp hãng THIBIDI 19 Hình Phương án dây hình tia 21 Hình Phương án dây hình nhánh 22 Hình Phương án dây hình tia phân nhánh 23 Hình Phương án dây sơ đồ hình tia cho phân xưởng 24 Hình Sơ đồ nguyên lý dây mạng phân xưởng 26 Hình 10 Sơ đồ dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng 38 Hình 11 Vị trí kim thu sét 41 Hình 12 Mặt cắt bố trí kim thu sét phạm vi chúng 42 Hình 13 Mặt phạm vi kim thu sét 42 Hình 14 Sơ đồ nối đát TN-C-S 43 Hình 15 Cọc nối đất 45 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 Các thông số thiết bị phụ tải phân xưởng Hình Thơng 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 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 công suất đồng nhóm phụ tải Vì ta chia phân xưởng thành nhóm, nhóm cấp tủ động lực Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm 1.2 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm Xác định phụ tải tính tốn (sử dụng phương pháp tính tốn theo Kmax cơng suất trung bình) 1.2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm - Tổng số thiết bị nhóm 1: n1 =4 - Cơng suất nhóm : Pnhóm1 =37(kW ) - Hệ số cơng suất trung bình : ∑ cos φtbi Pđmi cos φtb= i=1  Hệ số công suất trung bình nhóm = cos φtb nhóm1 - Cơng suất trung bình : n Ptb nhóm2=∑(Pđmi × ksdi ¿)¿ i=1 danh định (mm2) CV50 2.2.4 Dòng làm việc nhóm 3: I lvmax= Stt nhóm3 √ = 3U 105.8 đm =160 A √3 0.38 Kết hợp với CB bảo vệ ta chọn CB có dịng định mức IZ = 200A Ta chỉnh dòng định mức CB với hệ số hiệu chỉnh Kr = 0,85 ta được: I max=K r I z=0.85 × 200=170 A I I cp= Kmax =170 A Tra bảng chọn dây CADIVI ta chọn dây cáp điện lực CV-50 cho dây pha CV-14 cho dây trung tính nối đất Tiết diện danh định (mm2) CV50 Chọn thiết bị bảo vệ CB (Circuit Breaker) : khí cụ đóng hay cắt mạch phương pháp khơng tự động có khả cắt mạch tự động tiếp điểm có dịng điện lớn mức chỉnh đặt trước qua Dựa theo cấu tạo vỏ bên ngoài, ta có loại sau : MCB (Miniature Circuit Breaker): thường gọi CB tép hay CB pha MCCB (Molded Case Circuit Breaker): CB ba pha chung vỏ (không phải ba CB pha ghép lại) ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker): loại CB chức đóng cắt bảo vệ CB thơng dụng mà cịn kèm theo chức chống dịng rị bảo vệ an tồn cho người thiết bị điện bị rị điện CB có chức sau : 33 Tính Bảo vệ tải Bảo vệ ngắn mạch Bảo vệ thấp áp (sử dụng kèm cuộn dây bảo vệ thấp áp) Đóng cắt cách ly Điều kiện lựa chọn CB cho phân xưởng: Điện áp vận hành định mức: UđmCB Uđmmang Điện áp cách điện định mức Điện áp xung định mức Điện áp kiểm tra phút Dòng điện định mức: IZ Ilvmax Khả cắt dòng ngắn mạch: cu INmax Dãy điều chỉnh dòng điện định mức f = 50 60 (Hz) Số cực: 1,2,3,4 cực Thông thường chọn CB cho mạng hạ áp ta cần ý đến điều kiện sau: Dịng cắt ngắn mạch: cu INmax Dịng điện định mức: IZ Ilvmax Điện áp định mức: UđmCB Uđm 3.1 Chọn MCCB cho tủ động lực Từ kết tính tốn ta chọn MCCB nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3, nhóm nhóm 34 3.2 Chọn MCCB bảo vệ nhánh máy 3.2.1 Đ 3.2.2 Đ 3.2.3 Đ 3.2.4 Đ nhánh nhánh nhánh nhánh VI Tính tốn chiếu sáng Yêu cầu thiết kế chiếu sáng Để đạt dược yêu cầu chiếu sáng đặt thiết kế chiếu sáng cần ý: Độ rọi toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trị tối thiểu theo yêu cầu Ánh sáng phải phù hợp vào tính chất cơng việc, thơng thường chọn nguồn sáng giống ánh sáng ban ngày Tạo tính tiện nghi cần thiết : Tính thẩm mỹ Khơng gây chói tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt Khơng gây chói tia phản xạ từ vật xung quanh 35 Khơng có bóng tối mặt làm việc Phải tạo độ rọi tương đối đồng để quan sát nơi sang nơi khác mắt điều tiết nhiều(độ chênh lệch tối đa khơng q 20%) Phải có hệ thống điều khiển từ xa tự động hoá Tiết kiệm lượng giá hợp lý Trình tự thiết kế chiếu sáng Vì phân xưởng sản xuất nên địi hỏi phải đảm bảo độ xác cao, màu sắc giống ánh sáng ban ngày 2.1 Kích thước phân xưởng Dài a= 30m Rộng b= 20m Cao h=6m Tổng diện tích phân xưởng 600m2 2.2 Hệ số phản xạ Hệ số phản xạ trần: tr = 50% Hệ số phản xạ tường: t = 30% Hệ số phản xạ sàn: s = 10% 2.3 Chọn đèn Vì phân xưởng có trần cao h = 6m nên để đủ ánh sáng ta chọn loại đèn có kiểu chiếu sáng trực tiếp chóa phản xạ trịn (Round Vefiector) Chọn loại bóng đèn HID-Metal Halide với: P Công suất đ = 250W ϕ Quang thông đèn đ = 20000 lm Chiều dài l = 163 mm Số bóng đèn: Quang thông công suất đèn: ϕbđ =ϕđ (số bóng trongbộđèn)=2000 ×1=2000 lm 36 Pbđ =Pđ (số bóng trongbộđèn)=250 ×1=250 W 2.4 Chọn độ cao treo đèn Độ cao treo đèn hđ khoảng cách từ đáy đèn đến mặt phẳng làm việc hđ =h−Dd−hlv Trong đó: h: độ cao từ trần nhà đến sàn Dd:khoảng cách từ đèn đến trần nhà Ta chọn hlv=0.8m đèn treo sát trần nên Dđ =0 Suy hđ=5.2 m 2.5 Xác định hệ số sử dụng đèn CU Chỉ số phòng i: i= Căn vào kiểu chiếu sáng đèn, hệ số phản xạ trần, tường, sàn số phòng ta tra bảng “đặc tính phân bố cường độ sáng” để xác định hệ số sử dụng CU:CU=0,9 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 Emin(lux): Đây phân xưởng sản xuất chọn Emin = 200 lux 2.8 Xác định số đèn Tổng số đèn cần thiết: Nbd = Ta chọn Nbđ =12 37 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 u 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: Hình 10 Sơ đồ dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng 38 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: P❑cs=Pbđ × Nbđ =250 ×12=3 kW Dòng làm việc cực đại: I =I = lvmax cs Vì ta chọn dây máng cáp mạch cáp gồm dây nên: K=1 Phối hợp chọn dây dẫn với MCCB, ta chọn MCCB có dòng định mức Iz = 10 A Ta chỉnh dòng định mức CB với hệ số hiệu chỉnh Kr = 0,9 ta được: I Suy ra: I cp ≫ Imaxcs maxcs=Kr Iz =0.9 ×10=9 A K = =9 A Chọn MCCB loại MCCB mã hiệu NF30-CS hãng Mitsubishi theo I đmCB = 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 định (mm2) VC 1.0 3.1.2 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 : Pđ =250 × 4=1 kW 39 Chọn I lvmaxcs Phối hợp bảo vệ với CB ta chọn CB hai cực hãng Mitsubishi sản xuất có dịng 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 I đm CB= 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 VII Chống sét Yêu cầu chống sét Sét tượng phóng điện khí đám mây đất mang điện trái dấu Năng lượng sét lớn, điện áp 25kv- 30 kv, dòng điện 50kA -100KA,nhiệt độ 100000C Thời gian ngắn 20-30μs 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 hx=5.5 m, ta sử dụng hệ thống kim thu sét bố trí thành hình vịng kín mái phân xưởng hình vẽ 40 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: h a=h−hx=10−5.5=4.5 m Vậy chiều cao bảo vệ kim sét là: h a 16 =10− =7.7 m o=h− Thõa mãn bảo vệ đỉnh mái phân xưởng chiều cao 6m B2: tính tốn bán kính đường trịn vùng bảo vệ kim thu sét R x= 16 h ×4.5 =4.65 m 5 10 1+h hx = 16 1+ 41 Khoảng cách xa từ kim thu sét đến vòng bảo vệ Lx=2m ,Rx >lx thỏa mãn yêu cầu bảo vệ B3: xác định bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ caohx b =4 × 4.65 × x × 4.5−16 =6.1 m 14 × 4.5−16 B4: kiểm tra phạm vi bảo vệ kim thu sét D=√162+182=24 m Điều kiện D≤ hx 24 ≤ × 4.5=36 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 - Mặt phạm vi bảo vệ kim thu sét Hình 13 Mặt phạm vi kim thu sét 42 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 +Thực nối đất lặp lại vị trí cần thiết dọc theo dây PEN +Dây PEN khơng 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 43 Lưa chon sơ đồ nối đât la TN-C-S nên ta thiêt kê thông điên trơ nơi đât trung tinh ngn.Vơi 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 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 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 44 Tính tốn hệ thống nối đất Hệ thống điện trở nối đất ρđất = 100 ta sử dụng hình thức nối đất bốn cọc thẳng đứng Rnđ cọc 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 ρ tt =ρ đất ×K m Với Km : hệ số thay đổi điện trở suất theo mùa Km cho theo bảng sau: Hình thức nối đất Tia (thanh) nằm ngang Cọc đóng thẳng đứng 45 Rnđ n : số cọc η : hệ số sử dụng Yêu cầu thiết kế: Rnđ< (Ω) ρ =100 ( Ω/m ) l = 2,4 (m) d =16 (mm), η= 0,8 dat Cọc đóng cách mặt đất 0,8(m) Dùng dây S=75(mm) để nối cọc với T =2(m) Rnđ cọc Số cọc cần sử dụng 15 cọc 46 ... mặt phân xưởng Các thông số thiết bị phụ tải phân xưởng Hình Thơng 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. .. (W) Điện áp ngắn mạch Un(%) Tổng trọng lượng (kg.s) IV Chọn phương án dây phân xưởng Yêu cầu Bất kỳ phân xưởng 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: Hình 10 Sơ đồ dây hệ thống bóng đèn cho phân xưởng 38 Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng 3.1