Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí trường đại học sư phạm kỹ thuật tp. hcm: bao gồm 8 chương. Chương 1 tổng quan về mặt bằng. chương 2 tính toán phụ tải. chương 3 thiết kế chiếu sáng. chương 4 chọn trạm biến áp............
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Ngọc Âu - giảng viên hướng dẫn đồ án môn học Cung cấp điện, với đề tài "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khí" Sự tận tâm, kiên nhẫn kiến thức chuyên môn Thầy giúp chúng em có hướng đắn hồn thành đồ án cách tốt Nhóm chúng em thật biết ơn dẫn hỗ trợ Thầy suốt trình thực đồ án Thầy không chia sẻ kiến thức chuyên mơn q báu mà cịn truyền đạt kỹ quan trọng để chúng em áp dụng thực tế Những lời khuyên góp ý xây dựng từ Thầy giúp chúng em nhìn nhận vấn đề cách tồn diện nâng cao khả phân tích, giải vấn đề Chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn đến thành viên nhóm Sự đoàn kết, cống hiến chia sẻ kiến thức thành viên tạo nên môi trường làm việc tích cực hiệu Chúng em học hỏi phát triển không kiến thức chuyên mơn mà cịn kỹ làm việc nhóm, quản lý thời gian giao tiếp trình thực đồ án Lời cảm ơn dành cho gia đình, bạn bè người thân u ln động viên ủng hộ chúng em suốt trình làm việc Sự quan tâm lời khích lệ từ người thân quen nguồn động lực quan trọng để chúng em vượt qua khó khăn hồn thành đồ án cách thành cơng Chúng em xin cam kết tiếp tục phát triển kiến thức kỹ mình, khơng ngừng học hỏi nỗ lực để trở thành chun viên có ích cho xã hội Mong chúng em nhận bảo hướng dẫn từ Thầy/Cô để hoàn thiện thân phát triển nghiệp tương lai Cuối cùng, đồ án mà chúng em thực hiện, với hạn chế thời gian kinh nghiệm sinh viên mới, chúng em nhận thức báo cáo đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do đó, chúng em mong bảo đóng góp ý kiến quý báu từ thầy cô để chúng em có hội bổ sung nâng cao kiến thức Trân trọng!!! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu PHẦN 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: II THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHỤ TẢI ĐIỆN III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG Phân nhóm phụ tải cho thiết bị 10 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm 11 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG .13 I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 13 Các tiêu chuẩn áp dụng 13 Trình tự thiết kế chiếu sáng 13 Tính tốn chiếu sáng 15 II LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LỰA CHỌN TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT DỰ PHÒNG .19 I PHƯƠNG PHÁP CHỌN MÁY BIẾN ÁP 19 Chọn vị trí đặt trạm biến áp: 19 Chọn số lượng chủng loại máy biến áp: 19 Xác định dung lượng máy biến áp: .19 II TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ NGUỒN DỰ PHÒNG CHO PHÂN XƯỞNG .20 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN CÁP VÀ DÂY DẪN 22 I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN, LỰA CHỌN DÂY DẪN 22 II KẾT QUẢ TÍNH TỐN 25 Tính tốn dịng cho phép chọn cáp ngầm từ máy biến áp 400kVA đến tủ điện phân xưởng 25 Tính tốn dịng cho phép chọn cáp từ tủ điện đến tủ điện phụ 25 Tính tốn dịng cho phép chọn cáp từ tủ điện phụ tới tủ động lực, tủ động lực đến động 26 Tính tốn sụt áp .30 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ĐĨNG CẮT 33 I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN .33 Tính tốn ngắn mạch 33 Phương pháp trình tự tính toán ngắn mạch 33 Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 36 II KẾT QUẢ TÍNH TỐN NGẮN MẠCH, CHỌN THIẾT BỊ ĐĨNG CẮT 37 Tính tốn ngắn mạch 37 Lựa chọn thiết bị đóng cắt 40 CHƯƠNG 6: CHỌN THIẾT BỊ ĐĨNG CẮT, BẢO VỆ PHÍA TRUNG THẾ 43 I CHỌN MÁY CẮT TRUNG THẾ 43 Kết lựa chọn 43 Phương pháp lựa chọn 43 II CHỌN CẦU CHÌ TỰ RƠI – FCO (FUSE CUT OUT) 44 Phương pháp lựa chọn 44 Kết lựa chọn 44 II CHỌN VAN CHỐNG SÉT – LA (LIGHTNING ARRESTER) 44 Phương pháp lựa chọn 44 Kết lựa chọn 45 CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN LỰA CHỌN TỤ BÙ, BỘ ĐIỀU TỤ BÙ NĂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT .46 I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN, LỰA CHỌN TỤ BÙ .46 Xác định dung lượng bù 46 Lựa chọn thiết bị bù công suất 46 Xác định vị trí đặt tụ bù 47 II KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ BÙ CƠNG SUẤT 48 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN LỰA CHỌN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 51 I Thiết kế hệ thống nối đất cho phân xưởng .51 Mục đích 51 Yêu cầu 51 Vật liệu thực nối đất 51 Các kiểu nối đất .51 Cơng thức tính tốn trị số điện trở nối đất 52 II Chọn cọc tính tốn 53 III Thiết kế chống sét cho phân xưởng khí 54 PHẦN 3: TỔNG KẾT 56 PHẦN 4: PHỤ LỤC 57 DANH SÁCH BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN 57 DANH SÁCH BẢNG VẼ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong q trình đổi mới, cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, sở phân xưởng sản xuất đặt yêu cầu cao trang bị hệ thống cấu trang thiết bị đại Trong ngành khí, việc thiết kế cung cấp điện đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu Chúng ta hiểu việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khí khơng đảm bảo an tồn mà cịn đóng góp vào việc tiết kiệm lượng điện tăng cường hiệu hoạt động phân xưởng Thiết kế bao gồm hệ thống mạng điện động lực, hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét nối đất an toàn Với tinh thần hướng tới kết hợp yêu cầu kỹ thuật kinh tế, nhóm sinh viên lựa chọn đề tài "Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí" Chúng nghiên cứu áp dụng phương pháp tiên tiến để đảm bảo hệ thống cung cấp điện hoạt động hiệu đáp ứng mục tiêu tiết kiệm chi phí Bằng tận tâm nỗ lực, hy vọng đề tài mang lại giá trị đáng kể, cung cấp giải pháp sáng tạo đáng tin cậy cho việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khí Chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến bảo quý báu từ thầy cô để hoàn thiện đồ án nâng cao kiến thức chúng tơi lĩnh vực Mục đích nghiên cứu Đề xuất phương án cung cấp điện hiệu khả thi cho phân xưởng, đáp ứng đồng thời yêu cầu kinh tế kỹ thuật Qua trình nghiên cứu thiết kế, mong muốn tạo hệ thống cung cấp điện hợp lý, giúp tối ưu hóa tiêu thụ lượng đảm bảo hoạt động ổn định phân xưởng Đồ án hội để áp dụng lý thuyết kiến thức học vào thực tế Chúng hy vọng qua trình làm đồ án, củng cố nâng cao kiến thức chuyên ngành, đồng thời rèn luyện kỹ thiết kế áp dụng tương lai Dưới hướng dẫn tận tâm kiến thức uyên bác giáo viên hướng dẫn, học hỏi lĩnh hội kinh nghiệm quý báu trình làm đồ án Sự hỗ trợ đóng góp ý kiến từ giáo viên giúp khám phá hiểu rõ lĩnh vực này, đồng thời phát triển kỹ làm việc nhóm tư sáng tạo Nội dung nghiên cứu Đồ án tập trung nghiên cứu vấn đề lĩnh vực cung cấp điện cho phân xưởng, toàn nhà học môn học lý thuyết cung cấp điện: Chương 1: Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng Chương 2: Tính tốn, thiết kế chiếu sáng Chương 3: Tính chọn trạm biến áp (22/0,4kV), chọn máy phát dự phòng Chương 4: Chọn cáp, dây dẫn Chương 5: Tính tốn ngắn mạch chọn phần tử đóng cắt, bảo vệ hạ Chương 6: Tính tốn lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ trung Chương 7: Tính tốn lựa chọn tụ bù, điều khiển tụ bù Chương 8: Tính tốn thiết kế nối đất, chống sét PHẦN 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG: - Phân xưởng lựa chọn phân xưởng khí, có mặt hình chữ nhật, với thơng số sau: • Chiều dài: 30m • Chiều rộng: 20 m • Chiều cao: m ➢ Diện tích toàn phân xưởng: 600 m2 - Đặc điểm phân xưởng: • Kết cấu xây dựng: Thiết kế theo dạng nhà lắp ghép, kết cấu khung sắt có tường bao quanh, mái tole tráng kẽm, nhà lót bê tơng chịu lực • Mơi trường làm việc phân xưởng: sạch, bụi, khơ ráo, thơng gió Nhiệt độ trung bình phân xưởng 35ºC • Chế độ làm việc: phân xưởng làm việc ca ngày • Yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện: Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ điện loại 2, lấy điện trực tiếp từ đường dây trung 22kV Phân xưởng cung cấp nguồn dự phòng xảy điện • Đặc điểm phụ tải tiêu thụ điện phân xưởng: phụ tải phân xưởng chủ yếu máy cắt gọt kim loại có điện áp định mức Un=0,4kV, cơng suất trung bình nhỏ • Phân xưởng cấp điện từ nguồn có cơng suất ngắn mạch SN =500MVA II THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHỤ TẢI ĐIỆN - Công suất biểu kiến thiết bị xác định theo biểu thức: Pn Sn = (kVA) ηcosφ (1.1) Trong đó: • Sn cơng suất biểu kiến (kVA); • Pn cơng suất tác dụng thiết bị điện (kW); • η hiệu suất sử dụng máy; • cosφ hệ số công suất STT Ký hiệu mặt Tên thiết bị 1 Máy bào 11 0.85 0.9 14.379 0.8 Pha 2 Máy tiện 11 0.85 0.9 14.379 0.8 Pha Pn Số cosφ lượng (kW) η Sn Ku (KVA) Ghi 3 Máy Phay 11 0.85 0.9 14.379 0.8 Pha 4 Máy cắt 15 0.85 0.9 16.667 0.8 Pha 5 Máy cắt 37 0.85 0.9 48.366 0.8 Pha 6 30 0.85 0.9 39.216 0.8 Pha 7 18.5 0.85 0.9 24.183 0.8 Pha 8 30 0.85 0.9 39.216 0.8 Pha 9 15 0.85 0.9 16.667 0.8 Pha 10 10 30 0.85 0.9 39.216 0.8 Pha 11 11 18.5 0.85 0.9 24.183 0.8 Pha 12 12 Máy công cụ 18.5 0.85 0.9 24.183 0.8 Pha 13 13 Ổ cắm đôi 20 14 P1 Máy Bơm 7.5 0.8 0.9 10.417 0.8 Pha 15 P2 Máy Bơm 15 0.8 0.9 20.833 0.8 Pha Máy tiện CNC Máy tiện CNC Máy Phay CNC Máy Phay CNC Máy bào CNC Máy bào CNC 0.9 3.3 0.2 Pha Bảng 1: Bảng thông số phụ tải điện phân xưởng ➢ Bảng vẽ sơ đồ mặt phân xưởng trình bày mục lục bảng vẽ (Bảng vẽ 1) III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG Xác định phụ tải tính tốn làm sở cho việc lựa chọn dây dẫn, cáp thiết bị mạng điện như: CB, cầu chì, tủ phân phối chính, tủ phân phối, … Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 7447-1-2004 (IEC 603642-1-2001): Hệ thống lắp đặt điện tòa nhà- Nguyên tắc đánh giá đặc tính chung, định nghĩa TCVN 7447-2010: Hệ thống lắp đặt điện hạ áp TCVN 9206-2012: Đặt thiết bị nhà cơng trình cơng cộng - Tiêu chuẩn thiết kế QCVN 12-2014 BBXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hệ thống điện nhà nhà công cộng Phân nhóm phụ tải cho thiết bị - Căn vào việc bố trí phân xưởng yêu cầu làm việc thuận tiện nhất, để làm việc có hiệu thơng qua chức hoạt động máy móc thiết bị Ngồi yêu cầu kỹ thuật ta phải đạt yêu cầu kinh tế, không nên đặt nhiều nhóm làm việc đồng thời, nhiều tủ động lực không lợi kinh tế… - Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng dựa vào yếu tố sau: • Các thiết bị nhóm nên có chức • Phân nhóm theo khu vực: thiết bị gần chia thành nhóm • Phân nhóm có ý đến phân cơng suất cho nhóm: tổng cơng suất nhóm gần • Dịng tải nhóm gần với dịng tải CB chuẩn • Số nhóm khơng nên q nhiều: 2,3 nhóm Dựa vào yếu tố ta chia phụ tải phân xưởng thành nhóm phụ tải, thể bảng Tên nhóm A Tên Ký hiệu nhánh mặt A1 A2 A3 A5 A8 A12 A13 P2 B B1 B2 B6 B10 B12 B13 P2 Số lượng 1 1 1 Sn (KVA) 14.379 14.379 14.379 48.366 39.216 24.183 16.667 20.833 cosφ Ku Ks 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 1.00 0.80 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.2 0.8 0.9 1 1 14.379 14.379 39.216 24.183 39.216 16.667 20.833 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 1.00 0.80 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.2 0.8 0.9 10 - Điện trở nối đất thanh/cáp nối cọc 𝑟𝑡 = rtt 𝜋.Lt [ln ( 4Lt √ℎ𝑑 210 )] = 𝜋.120 [ln ( 4.120 √0,8∗8.10−3 )] = 4,84(Ω) - Điện trở nối đất thanh/cáp nối cọc (xét hệ số sử dụng nối theo mạch vòng) 𝑟 5,16 𝑅𝑡ℎ = 𝑡 = = 15,15(Ω) η 𝑡ℎ 0.32 - Điện trở nối đất toàn hệ thống: 𝑅 𝑅 4,66∗15,15 𝑅𝐻𝑇 = 𝑐 𝑡ℎ = = 3,56(Ω) 𝑅𝑐 +𝑅𝑡ℎ 4,66+15,15 Điện trở xung nối đất chọn ɑ =1 Rnđ = ɑ * 𝑅𝐻𝑇 = 1* 3,56 =3,56 (Ω) Kết luận: Đạt yêu cầu - Để thuận tiện cho việc nối vỏ thiết bị với hệ thống nối đất, sử dụng đồng nối đất Mỗi đồng có chiều dài 300mm, rộng 50mm, dày 5mm, có đầu nối dây Các đồng bố trí dọc theo chu vi phân xưởng nối với hệ thống nối đất cáp đồng trần F=50mm² Các vỏ thiết bị nối với bảng đồng gần cáp đồng bọc PVC, F= 25mm² III Thiết kế chống sét cho phân xưởng khí Phân xưởng có chiều cao 8m nơi tập trung đông công nhân, để chống sét đánh trực tiếp, sử dụng kim phóng điện sớm ESE (Early Streamer Emission) - Kim đặt cột đỡ nhơm có đường kính Φ60, chiều dài h= 2m, mái phân xưởng, chọn mức bảo vệ tương ứng biên độ dòng sét cực đại I= 6kA; khoảng cách phóng điện tương ứng: D=10*I2/3 = 10 * 62/3 = 33m - Chọn kim Prevectron (France) có cấp độ bảo vệ III (D= 45m) mã hiệu S3.40; loại tia; có thời gian phát tia tiên đạo ∆T=40μs; chiều dài kim 0,385m; bán kính bảo vệ Rp=84m - Thiết kế nối đất cho hệ thống chống sét có điện trở nối đất yêu cầu Rđ