Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ khí

LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì ngành công nghiệp điện luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm. Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng. Đồ án môn học Cung cấp điện là bước khởi đầu giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu được một cách tổng quát những công việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và về chuyên ngành Cung cấp điện. Nội dung của đồ án là Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đồ án bao gồm các phần chính sau: 1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 2. Tính toán phụ tải điện 3. Lựa chọn thiết bị, thiết kế mạng điện của phân xưởng 4. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra thiết bị đã chọn 5. Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất 6. Tính toán nối đất, chống sét 7. Dự toán công trình Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này. Hà Nội, ngày 27 tháng 06 năm 2009 Sinh viên: Hoàng Minh Hiển 1 PHẦN A: ĐỀ BÀI Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số hiệu 4, phương án C. Tỷ lệ phụ tải điện loại I & II là 85%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp ∆U cp = 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cosϕ = 0,92. Hệ số chiết khấu i = 10%. Thời gian sử dụng công suất cực đại T M = 4890 (giờ). Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k = 2,44 (MVA). Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k = 2,5 (s). Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng L = 68 (m). Giá thành tổn thất điện năng c ∆ = 1000 (đ/kWh), suất thiệt hại do mất điện g th = 4500 (đ/kWh). Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. Ta có bảng tổng hợp số liệu: Bảng 1: Số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng Tên Tên đệm Họ Alphabê Phân xưởng S k (MVA) H (m) L (m) T M (h) Số hiệu Phương án 1 2 H 4 C 68 4890 M 2,44 3,8 Bảng 2: Phụ tải của phân xưởng cơ khí – sửa chữa N 0 4 Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd cosϕ Công suất đặt P (kW) Phương án C 1; 2; 3; 19; 20; 26; 27 Máy tiện ngang bán tự động 0,35 0,67 12 + 17 + 22 4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5 + 3 + 7,5 + 12 6 Máy tiện xoay 0,30 0,65 8,5 + 18 11 Máy khoan đứng 0,26 0,56 3 + 5,5 9; 10; 12 Máy khoan đứng 0,37 0,66 2x5,5 + 8,5 13 Máy khoan định tâm 0,30 0,58 3 14; 15; 16; 17 Máy tiện bán tự động 0,41 0,63 2,8 + 4,5 + 2x7,5 18 Máy mài nhọn 0,45 0,67 3 21; 22; 23; 28; 29; 30; 31 Máy tiện ren 0,47 0,70 3x2,8 + 2x4,5 + 8,5 + 10 25; 32; 33 Máy doa 0,45 0,63 4 + 5,5 + 7,5 34 Máy hàn hồ quang 0,53 0,90 40 35 Máy biến áp hàn ε = 0,4 0,45 0,58 35 36 Máy tiện ren 0,40 0,60 18 37 Máy hàn xung 0,32 0,55 20 38; 39 Máy chỉnh lưu hàn 0,46 0,62 30 2 Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí – sửa chữa N 0 4 PHẦN B: NỘI DUNG THUYẾT MINH 3 CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG Tra Phụ lục A - bảng 18.pl.BT – sách Bài tập Cung cấp điện có độ rọi yêu cầu của nhà xưởng là E yc = 50:100 (lx). Ta lấy giá trị E yc =70 (lx). Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 70 (lx) nhiệt độ màu cần thiết là 2400 0 K sẽ cho môi trường sáng tiện nghi. Xưởng cao: H = 3,8 (m) Chiều rộng: 24 (m) Chiều dài: 36 (m) Coi trần nhà có màu trắng, tường màu vàng. Chọn đèn Rạng Đông có công suất P = 200 (W), quang thông F = 3000 (lm) Giả thiết chiều cao của mặt bằng làm việc là h lv = 0,8 (m) Chiều cao treo đèn là: h = H – h lv = 3,8 – 0,8 = 3 (m) Độ đồng đều của chiếu sáng phụ thuộc vào: khoảng cách giữa các đèn L; hệ số phản xạ của trần, tường và nền; loại đèn. Ta chọn L/H phụ thuộc vào cách bố trí đèn và nơi chiếu sáng, ở đây là phân xưởng nên lấy L/H = 1,5 (Tra bảng 2.11 - trang 43 sách BHLĐ & KTATĐ) Khoảng cách giữa các đèn là : L = 1,5.3 = 4,5 (m) Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là L d = 3 (m), L ng = 4 (m) Ta kiểm tra theo 2 điều kiện : ≤ q ≤ và ≤ p ≤ Với: p: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều dọc, chọn p = 2 (m) q: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều ngang, chọn q = 1,5 (m) Theo cách bố trí trong bài thì sẽ có 8 dãy đèn theo chiều dọc và 9 dãy đèn theo chiều ngang. Ta có : ≤ 1,5 ≤ (thỏa mãn) ≤ 2 ≤ (thỏa mãn) Vậy số lượng đèn tối thiểu là : 8.9 = 72 (đèn). Hệ số không gian là : k kg = = ≈ 4,8 Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng trần : tường : sàn là 70 : 50 : 30. Hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với k kg = 4,8 là k ld = 0,63 4 Lấy hệ số dự trữ là δ dt = 1,2. Hệ số hiệu dụng của đèn là: η = 0,6. Quang thông tổng cần thiết là: F ∑ = = = 192000 (lm) Số lượng đèn cần thiết là: N = = = 64 (đèn) Kiểm tra độ rọi thực tế ứng với 72 đèn Rạng Đông 200 W, 3000 lm là: E = = ≈ 70 (lx) = E yc (thỏa mãn) Vậy hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu của đề bài. Ngoài chiếu sáng chung cho phân xưởng ta cần trang bị thêm cho mỗi máy (trừ máy sấy) 1 đèn 75W để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh mỗi phòng 1 bóng 75W. Vậy cần thêm 43 đèn chiếu sáng cục bộ. Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng: Hình 1.1: Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng 5 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 1. Phụ tải chiếu sáng: 6 Coi hệ số đồng thời của các phụ tải chiếu sáng bằng 1  Tổng công suất chiếu sáng chung là: P cs.ch = k đt .N.P đ = 1.72.200 = 14400 (W)  Công suất các đèn chiếu sáng cục bộ là: P cs.cb = 75.43 = 3225 (W)  Tổng công suất chiếu sáng là: ∑P cs = 14400 + 3225 = 17625 (W) = 17,625 (kW) Vì ta sử dụng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ của nhóm phụ tải chiếu sáng bằng 1 2. Phụ tải thông thoáng và làm mát: Phân xưởng có diện tích là 24 x 36 (m 2 ) sẽ được trang bị 60 quạt trần công suất 120 (W/quạt), và 11 quạt hút công suất (80W/quạt)  Tổng công suất thông thoáng và làm mát là: ∑P lm = 60.120 + 11.80 = 8080 (W) = 8,08 (kW) Các hệ số của nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát là: k sd = 0,65; cosφ = 0,75 (Tra bảng 13.pl - sách Hệ thống CCĐ)  Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị thông thoáng và làm mát là: k nc = k sd + = 0,65 + ≈ 0,692  Phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát là: P tt.lm = 8,08.0,692 ≈ 5,59 (kW) 3. Phụ tải động lực: Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để xác định phụ tải động lực. 3.1. Phân nhóm các phụ tải động lực: Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:  Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.  Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. 7  Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12 Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể. Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 2.1 Bảng 2.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số k sd cosϕ Công suất P (kW) NHÓM 1 1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,35 0,67 12,00 2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,35 0,67 17,00 3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,50 4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,50 5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12,00 6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3,00 7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,80 8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,50 Tổng 67,3 NHÓM 2 1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,00 2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,50 3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3,00 4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 5,50 5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 5,50 6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 3,00 7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 8,50 8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 7,50 9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 7,50 10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 3,00 Tổng 67 STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ Hệ số k sd cosϕ Công suất P (kW) NHÓM 3 1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,00 2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 17,00 8 3 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,80 4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 22,00 5 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 12,00 6 Máy tiện ren 28 0,47 0,70 4,50 Tổng 70,3 NHÓM 4 1 Máy tiện ren 22 0,47 0,70 2,80 2 Máy tiện ren 23 0,47 0,70 2,80 3 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 1,50 4 Máy doa 25 0,45 0,63 4,00 5 Máy tiện ren 29 0,47 0,70 4,50 6 Máy tiện ren 30 0,47 0,70 8,50 7 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 10,00 8 Máy doa 32 0,45 0,63 5,50 9 Máy doa 33 0,45 0,63 7,50 Tổng 47,10 NHÓM 5 1 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,00 2 Máy biến áp hàn hồ quang ε = 0,4 35 0,45 0,58 22,14 3 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00 4 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 20,00 5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30,00 6 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,46 0,62 30,00 Tổng 160,14 3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: 3.2.1. Xác định phụ tải tính toán cho Nhóm 1 : (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1)  Hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: k = = ≈ 0,34  Số lượng hiệu dụng của Nhóm 1 là: n = = ≈ 6,1  Hệ số nhu cầu của Nhóm 1 là: k nc = k sd ∑ + = 0,34 + ≈ 0,61  Phụ tải tính toán của Nhóm 1 là: 9 P tt = k nc .∑P i = 0,61.67,3 = 41,053 (kW)  Hệ số cosφ tb của Nhóm 1 là: cosφ tb = = ≈ 0,662 3.2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại :  Tính toán tương tự Nhóm 1 ta có Bảng tổng hợp số liệu phụ tải tính toán của các nhóm: 10 [...]... các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà) Từ các TPP cấp điện đến các đường... (V) Cấp chính xác: 1,5 Đơn giá: 310.103 (đ/cái) (Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT)  Chọn cầu chảy bảo vệ vôn kế: có dòng định mức Iđm.CC = 6 (A) Đơn giá: 50.103 (đ/bộ) (Phụ lục A – bảng 20.c.pl.BT) II CHỌN TỦ PHÂN PHỐI, TỦ ĐỘNG LỰC : 27 1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:  Sơ đồ hình tia : Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp. .. có phụ tải tính toán của phân xưởng là: Ptt.px  = P2 = 232,97 (kW) Hệ số công suất của toàn phân xưởng là: cosϕpx = = ≈ 0,696 ⇒  tgφpx ≈ 1,032 Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng là: Qtt.px = Ptt.px tgφpx = 232,97.1,032 = 240,43 (kVAR)  Công suất tính toán của toàn phân xưởng là : Stt.px = = ≈ 334,79 (kVA) CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG I CHỌN TRẠM BIẾN ÁP... kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị  Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn … 2.2.2 Chọn tủ phân phối: Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 6 Aptomat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng  Sơ đồ tủ phân phối: Hình 3.7: Sơ đồ tủ phân phối  Chọn thanh góp của TPP:... lục B – bảng 31.pl) 2.2.3 Chọn tủ động lực: Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các Aptomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra Sơ đồ tủ... cần có MBA dự trữ) 2.1.2 Công suất máy biến áp: Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít chủng loại máy, khả năng làm... trí tâm các nhóm phụ tải, tâm phân xưởng và vị trí đặt TBA 19 2 Chọn máy biến áp (MBA) : 2.1 Nguyên tắc chung: 2.1.1 Số lượng máy biến áp: Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện Các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại III chỉ... phụ tải nhất có thể 2.2 Chọn tủ phân phối và tủ động lực: 2.2.1 Nguyên tắc chung: Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên... suất tính toán của phân xưởng khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (15% phụ tải loại III) = ≤ SMBA ≈ 203,3 < 250 (thỏa mãn) Bảng 3.5 Thông số của MBA phân xưởng Phương án 2 SMBA (kVA) 2 x 250 ∆P0 (kW) 0,64 Điện áp (kV) 10/0,4 ∆Pk (kW) 4,1 Uk % I0 % 4,5 7 Vốn đầu tư MBA (.106đ) 117,6 Vốn đầu tư TBA (.106đ) 150,25 (Phụ lục B - bảng 10.pl & 12.pl) Tổn thất điện năng trong TBA:... dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng 2 Chọn tủ phân phối và tủ động lực: 2.1 Chọn vị trí tủ phân phối và tủ động lực : 2.1.1 Nguyên tắc chung: Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để . tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,00 2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,50 3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3,00 4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 5,50 5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 5,50 6 Máy khoan đứng. tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,00 2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 17,00 8 3 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,80 4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 22,00 5 Máy tiện ngang bán. khoan đứng 9 0,66 5,5 8,33 11,685 21,180 97,375 176,500 5 Máy khoan đứng 10 0,66 5,5 8,33 11,650 20,500 97,083 170,833 6 Máy khoan đứng 11 0,56 3,0 5,36 11,671 18,911 62,523 101,309 7 Máy khoan