ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR

Đồ án tốt nghiệp Trang CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR I GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY : Nhà máy sản xuất gạch men xây dựng địa hình tương đối phẳng với diện tích cách trung tâm thị xã Thủ Dầu Một khoảng – km Môi trường xung quanh nhà máy bụi bặm, không ẩm khí ăn mòn Nhiệt độ môi trường xung quanh nhà máy nhiệt độ trung bình khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28 – 380C, nhà máy có quy mô sản xuất vừa phải, điện không gây thiệt hại đến tính mạng người mà gây thiệt hại kinh tế, nên thuộc hộ tiêu thụ điện loại Mặt nhà máy cho H.1 Nhà máy có phân xưởng bố trí đồng kế sát Ngoài nhà máy có khu túc xá văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất, nhà máy thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy thiết kế dây chuyền sản xuất với công nghệ Italia, làm việc liên tục ba ca ngày thời gian làm việc nhiều năm TMax = 7000h Sản phẩm gạch sản xuất ngày (24h) với sản lượng từ 8 ngàn mét vuông gạch, gồm hai loại : lát ốp tường Do sản xuất dây chuyền máy móc, thiết bị tự động nên số lượng công nhân nhà máy (kể nhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km với công suất hệ thống vô (SHT = ) điện áp hạ áp trạm khu vực U = 15KV Quy trình công nghệ sản xuất gạch men gồm công đoạn sau, mô tả tổng quát sơ đồ khối hình 1.2 Nguyên liệu Thành phẩm Nghiền Sấy phun Nung Tráng men Định hình Hình 1.2 Sơ đồ khối công đoạn sản xuất gạch men + Công đoạn : Nghiền nguyên liệu Nguyên liệu làm gạch men gồm đất, cát, đá, hóa chất Tất đưa vào khâu nghiền nguyên liệu Sau nghiền xong hỗn hợp đưa xuống hầm chứa Đồ án tốt nghiệp Trang có qua phận lọc Hỗn hợp nằm hầm chứa để tránh đông đặc nhờ động có gắn trục cánh quạt hầm quay để trộn + Công đoạn : Sấy nguyên liệu Hỗn hợp từ hầm chứa đưa qua phận sấy phun lò sấy Ở hỗn hợp từ dạng lỏng sấy để trở thành dạng bột, sau bột đưa vào bồn chứa + Công đoạn : Định hình Bột từ bồn chứa đưa băng tải có gầu xúc đến bồn máy dập Tại bột đưa xuống khuôn in máy dập thành khối tạo hình gạch + Công đoạn : Tráng men Gạch từ công đoạn định hình qua lò sấy đưa qua phận tráng men, in màu Xong công đoạn gạch đưa vào xe chứa + Công đoàn : Nung gạch Gạch tráng men từ xe chứa đưa vào phận lò nung làm cho gạch chín sau thời gian (khoảng 45 phút) gạch đưa phận KCS đóng thùng thành phẩm II ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI XÍ NGHIỆP Phụ tải xí nghiệp chủ yếu động điện có công suất lớn, nhỏ, trung bình, đèn chiếu sáng, thời gian sản xuất xí nghiệp ngày ca Nhà máy điện gây hàng loạt phế phẩm ( phận lò nung) gây lãng phí sức lao động nhiều phận, ngừng cung cấp điện không gây nguy hại đến tính mạng người bị hư hỏng thiết bị, nhà máy sử dụng hầu hết động điện ba pha roto lồng sóc, điện áp định mức 380V, tần số 50Hz Động có công suất lớn xí nghiệp 150KW, động sử dụng điện cao áp Theo phân tích xếp nhà máy sản xuất gạch men vào hộ tiêu thụ điện loại II III ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải điện đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ thiết bị riêng lẻ hộ tiêu thụ điện + Thiết bị riêng lẻ động điện, lò điện, đèn điện + Hộ tiêu thụ điện tập hợp thiết bị điện phân xưởng hay xí nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang Khi thiết vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cần ý ba đại lượng phụ tải : công suất tác dụng, công suất phản kháng dòng điện Sự thay đổi phụ tải theo thời gian quan sát nhờ dụng cụ đo dụng cụ tự ghi Có thể phân loại đồ thị phụ tải điện sau : * Phân loại theo đại lượng đo : - Đồ thị phụ tải tác dụng P (T) - Đồ thị phụ tải phản kháng Q(T) - Đồ thị phụ tải theo dòng điện I (T) * Phân loại theo thời gian khảo sát - Đồ thị phụ tải hàng ngày - Đồ thị phụ tải hàng tháng - Đồ thị phụ tải hàng năm Ở xét đồ thị phụ tải tác dụng hàng ngày theo số liệu thực tế vận hành nhà máy Đồ thị phụ tải điện hàng ngày : p Là đồ thị phụ tải điện ngày đêm 24 Trong thực tế vận hành dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải, hay nhân viên vận hành ghi lại giá trị phụ tải sau khoảng thời gian định Để thuận tiện tính toán đồ thị phụ tải vẽ theo hình bậc thang, chiều cao bậc thang lấy theo giá trị trung bình phụ tải thời gian xét Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày xí nghiệp biết tình trạng làm việc thiết bị, từ xếp quy trình vận hành hợp lý để đảm bảo đồ thị tương đối phẳng Đồ thị phụ tải tác dụng nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR cho hình vẽ 1.3 IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Bảng số liệu phụ tải xí nghiệp : (Bảng 1.4.1) Số lượng máy phân xưởng sản xuất gạch men (Bảng 1.4.1.a) Số lượng máy phân xưởng sản xuất phân chia theo nhóm (Bảng 1.4.1b) Đồ án tốt nghiệp Trang BẢNG SỐ LƯNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR BẢNG 1.4.1.a ST Tên thiết bị T Số Công lượng suất  m(V) Iđm cos (A) Ghi P(KW ) Máy nghiền 150 0,85 220/380V 255 0,86 Băng tải 5.5 0,9 // 11 0,72 Máy dập 45 0,85 // 79 0,78 Quạt gió 10 0,8 // 20 0,8 phân Động kéo dây chuyền 30 0.75 0,87 // 1,8 0,75 Động kéo rulô 20 1.5 0,87 // 3,4 0,76 Máy hút bụi 75 0,85 // 125 0,87 Máy khuấy bùn 5.5 0,9 // 11 0,75 Máy nén khí 0,8 // 0,78 10 Động kéo xe chứa 7.5 0,87 // 15 0,83 11 Bơm áp lực 15 0,85 // 28 0,82 12 Bơm nước 0,87 // 6,5 0,76 13 Máy đóng goùi 1.5 0,86 // 3,4 0,8 // TC 96 1079 Máy lớn xưởng sản xuất có công suất 150K W Đồ án tốt nghiệp Trang SỐ LƯNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG PHÂN CHIA THEO NHÓM BẢNG 1.4.1.b Tên nhóm máy Tên máy Công suất định mức (KW) (1) (2) (3) (4) (5) Máy nghiền 1A 150 255 Máy nghiền 1B 150 255 Máy nghiền 1C 150 255 Máy nghiền 1D 150 255 Băng tải 2A 5,5 11 Băng tải 2B 5,5 11 Băng tải 2C 5,5 11 Băng tải 2D 5,5 11 Máy khuấy bùn 3A 5,5 11 Máy khuấy bùn 3B 5,5 11 Máy khuấy bùn 3C 5,5 11 Quạt gió 4A 10 20 Bơm áp lực 5A 15 28 Bơm áp lực 5B 15 11 Máy khuấy bùn 3D 5,5 11 Máy khuấy bùn 3E 5,5 11 Băng tải 2E 5,5 11 Băng tải 2F 5,5 11 Băng tải 2G 5,5 11 Băng tải 2H 5,5 11 2 Dòng Ký hiệu điện định mặt mức (A) Ghi (6) Đồ án tốt nghieäp (1) Trang (2) (3) (4) (5) Máy dập 6A 45 79 Máy dập 6B 45 79 Máy dập 6C 45 79 Máy hút bụi 7A 75 125 Bơm nước 8A 6,5 Bơm nước 8B 6,5 Bơm nước 8C 6,5 Bơm nước 8D 6,5 Bơm nước 8E 6,5 Bơm nước 8F 6,5 Máy nén khí 9A Máy nén khí 9B Máy nén khí 9C Máy nén khí 9D Máy nén khí 9E Máy nén khí 9F Động kéo xe chứa 10A 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10B 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10C 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10D 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10E 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10F 7,5 15 10 Động kéo xe chứa 10H 7,5 15 10 Máy đóng gói 11 A 1,5 3,4 11 Máy đóng gói 11 B 1,5 3,4 11 30 động kéo dây chuyền 30 x 0,75 30 x 1,8 12 20 động kéo rulô 20 x 1,5 20 x 3,4 13 (6) Đồ án tốt nghiệp Trang CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN I KHÁI QUÁT Dựa vào số liệu phụ tải xí nghiệp sản xuất gạch men thu thập được, thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp Việc thiết kế lại mạng điện nhằm mục đích : + Nâng cao chất lượng, giảm tổn thất điện + Phí tổn kinh tế hàng năm nhỏ + An toàn vận hành, thuận tiện bảo trì sửa chữa + Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao II PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Hiện có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán dựa sở khoa học để tính toán phụ tải điện hoàn thiện phương diện lý thuyết sở quan sát phụ tải điện xí nghiệp vận hành Thông thường phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kết không thật xác, muốn xác cao phải tính toán lại phức tạp Do tùy theo giai đoạn thiết kế thi công yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp Sau trình bày chi tiết phương pháp tính toán : Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm - Nếu hộ tiêu thụ sản xuất năm M sản phẩm, sản phẩm để thành phẩm cần W0 điện Nhu cầu dùng điện hộ tiêu thụ : Tổng điện A = W0.M Đơn vị KWh Trong : W0 : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Đơn vị : KWh/1 đơn vị sản phẩm M: Số lượng sản phẩm Suy phụ tải tính toán : Đồ án tốt nghiệp Ptt Trang A = = Tlvmax W0.M Tlvmax (KW) Với Tlvmax : Thời gian sử dụng công suất lớn năm, tính Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải đơn vị P0 Thì Ptt : Ptt = P0.F Trong : P0 : Suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất mét vuông, đơn vị (KW/m2) F: Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m2) Phương pháp phù hợp với phân xưởng có mật độ máy móc phân bố có sai số :  Quy trình công nghệ  Mặt sản xuất Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt hệ số nhu cầu n Ptt = Knc  Pđi, KW i =1 Pđm Mà Pđ =  Trong : Pđi : Công suất đặt thứ i, (KW) Pđm : Công suất định mức, (KW)  : Hiệu suất Knc : Hệ số nhu cầu nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra cẩm nang tra cứu Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (Kmax) công suất trung bình Ptb (phương pháp số thiết bị hiệu qủa) Phương pháp cho kết tương đối xác, ta chọn phương pháp thiết bị hiệu để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng, phương pháp áp dụng cho nhóm thiết bị kể nhóm thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có lợi xét đến tổng phụ tải cực đại nhóm thiết bị (gồm thiết bị làm việc công suất khác nhau) Đồ án tốt nghiệp Trong Trang n Ptt = Kmax Ksd  Pñmi, KW i =1 + Kmax : Hệ số cực đại công suất tác dụng xác định theo đường cong Kmax = f(hq,Ksd) nhq : Số thiết bị hiệu tính biểu thức : nhq = nhq*.n với nhq* = f(n*,p*), tra bảng n : Tổng số thiết bị + Ksd : Hệ số sử dụng, lấy từ đồ thị phụ tải, tính biểu thức : P1t1 + P2t2 + + Pntn Pñm(t1 + t2 + + tn) P1 : công suất thiết bị khoảng thời gian t1, KW Ksd = Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị khoảng thời gian xem xét III TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA Khái quát phương án cung cấp điện * Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm : - Chọn cấp điện áp - Nguồn điện - Sơ đồ nối dây - Phương thức vận hành Muốn thực đắn hợp lý nhất, ta phải thu thập phân tích đầy đủ số liệu ban đầu, số liệu nhu cầu điện quan trọng nhất; Đồng thời sau phải tiến hành so sánh phương án đề phương diện kinh tế kỹ thuật * Phương án điện chọn xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau : - Đảm bảo chất lượng điện - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải - Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp sửa chữa Đồ án tốt nghiệp Trang 10 * Đối với thiết bị xí nghiệp có công suất lớn, nhỏ, trung bình khác nhau, nên ta chọn phương pháp cung cấp điện có sơ đồ dạng hỗn hợp (gồm sơ đồ hình tia sơ đồ phân nhánh), cho phù hợp với đặc điểm công nghệ xí nghiệp - Sơ đồ hình tia : Đơn giản độ tin cậy cao dễ dàng vận hành, bảo quản sửa chữa - Sơ đồ phân nhánh : Độ tin cậy sơ đồ hình tia, tiền đầu tư cao tổn thất điện áp cao Với thiết bị có công suất nhỏ ta dùng sơ đồ phân nhánh, thiết bị có công suất lớn trung bình dùng sơ đồ hình tia * Phương án sơ đồ nối dây : Sơ đồ nối dây hay phương án nối dây cấu trúc chắp nối nguồn điện tải tiêu thụ Phương án phải rõ ràng linh động nhu cầu dùng điện hộ loại 2, quy trình công nghệ sản xuất nhà máy có sử dụng nguồn dự phòng máy phát Diezen, chuyển đổi nguồn dự phòng tay Xác định phương án nối dây cho phân xưởng yếu tố cần thiết Chọn phương án dây mạng từ tủ phân phối đến tủ động lực thiết bị, số trường hợp phải đặt dây dẫn ống cách điện ngầm đến thiết bị điện Lựa chọn máy biến áp Việc lựa chọn số lượng công suất máy biến áp sở kỹ thuật kinh tế cho trạm giảm áp trạm biến áp phân xưởng có ý nghóa quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp hợp lý Số lượng máy biến áp trạm giảm áp trạm biến áp phân xưởng không nên hai máy biến áp Về kinh tế, trạm hai máy biến áp thường hợp lý trạm máy trạm có nhiều máy biến áp - Chọn công suất máy biến áp : hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, công suất máy biến áp điện lực điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo cung cấp điện cho tất thiết bị tiêu thị điện hộ dùng điện IV TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH Chi phí vận hành hàng năm hệ thống cung cấp điện xí nghiệp bao gồm : Đồ án tốt nghiệp Trang 49 Thiết bị bù phải chọn sở tính toán so sánh kỹ thuật, kinh tế Mỗi thiết bị có ưu nhược điểm riêng Hình thức đặt thiết bù gồm có : Bù riêng, bù nhóm, bù tập trung + Bù riêng : thiết bị bù nối trực tiếp với thiết bị cần bù Hình thức bù có nhược điểm lớn không sử dụng tốt tụ điện, cắt điện cho thiết bị điện cắt thiết bị bù + Bù nhóm : Nối thiết bị bù vào tủ phân phối nhóm phân xưởng xí nghiệp + Bù tập trung : Thiết bị bù nối vào cao áp hạ áp trạm biến áp phân xưởng III BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNGCHO XÍ NGHIỆP Chọn thiết bị vị trí bù : Do xí nghiệp có công suất tiêu thụ điện vào loại trung bình, không đòi hỏi dung lượng bù lớn lắm, thông thường dung lượng bù nhỏ 5000KVAR người ta dùng tụ điện Do đặc điểm thiết bị quy trình công nghệ xí nghiệp có vài động không đồng có công suất lớn Cho nên ta phối hợp đặt tập trung phía hạ áp máy biến áp bù theo nhóm tủ động lực phân xưởng Xác định dung lượng bù : Khi ta nâng hệ thống số cos1 có hệ số cos2 Với P1 = 3UI1.cos1 (1) P2 = 3UI2.cos2 (2) P1 = P2 = const Vậy I1 = I2 = cos1 cos2 (3) Công suất phản kháng : Q1 = 3.UI1.Sin1 (4) Q2 = 3.UI2.sin2 (5) Thay (3) vào (5) ta : Đồ án tốt nghiệp Trang 50 Q2 = 3.UI2 cos1 sin2 (6) cos2 Dùng dung lượng bù để nâng cao từ cos1 đến cos2 Qbù : Qbù = P(tg1 = tg2)., (KVAR) (*) Trong : P : Phụ tải tính toán phân xưởng hay nhóm tính KW 1 : Góc ứng với hệ số công suất trung bình (cos2) trước bù 2 : Góc ứng với hế số công suất (cos1) muốn đạt sau bù  = 0,91 : Hệ số xét tới khả nâng cao cos phương pháp không đòi hỏi thiết bị bù chọn  = Cos2 : Thường lấy hệ số công suất quan quản lý hệ thống điện quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt được, thường nằm khoảng 0,8 0,95 Ở ta lấy cos2 = 0,95 hay tg2 = 0,33 Hệ số công suất trung bình nhóm thiết bị tính theo công thức : Pi.cosi Pi Xác định hệ thống bù công suất phản kháng cho phân xưởng sản xuất gạch men Costb = SHIJAR * Bù tập trung phía hạ áp máy biến áp Phân xưởng có hệ số công suất cos1 = 0,79 hay tg1 = 0,77, nâng hệ số công suất lên đến cos2 = 0,95 hay tg2 = 0,33 + Dung lượng cần bù : QbùPX = Pttpx.(tg1 - tg2). Chọn  = 1, tính : Qbùpx = 1014,74 (0,77 – 0,33).1 = 446,49 (KVAR) Qbùpx = 446,49 (KVAR) Chọn thiết bị bù tụ điện + Dung lượng tụ bù tính theo công thức : (*)Công thức (12 – 9) Trang 453 – CCĐ – TG Nguyễn Xuân Phú Đồ án tốt nghiệp Trang 51 Qtd = 2f.U2.C = 0,314.U2.C, KVAR Trong : (*) U : Điện áp đặt lên cực tụ điện, KV C : Điện dung tụ điện, F Suy : Q bù 446,49 = = 9847,25μ F 0,314.U 0,314.0,38 = 9847,25μ F C bù = C bù Xác định dung lượng bù cho nhóm tủ động lực phân xưởng Tương tự cách tính dựa vào thông số bảng 3.1, tính : Nhóm : Dung lượng cần bù : Qbù1 = 582,3 (0,62 – 0,33) = 168,87 (KVAR) Dung lượng tụ bù : C= 168,87 = 3724,39 (F) 0,314.0,382 + Nhóm : Tương tự cách tính ta kết nhóm lại bảng 7-1 Bảng – Vị trí bù nhóm Ptt(KW) Costb Qbù(KVAR) C(F) 582,3 0,85 168,87 3724,39 63,66 0,78 29,92 659,87 191,52 0,78 90 1984,93 35,95 0,77 17,98 396,55 54,43 0,82 20,14 444,18 43,86 0,76 23,25 512,68 (*)Công thức (12-15) Sách CCĐ trang 461- TG Nguyễn Xuân Phú Ghi Đồ án tốt nghiệp Trang 52 Điều chỉnh dung lượng bù : - Điều chỉnh dung lượng bù tụ điện thực tay tự động + Điều chỉnh tự động dung lượng bù tụ điện thường đặt trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn Có bốn cách điều chỉnh dung lượng bù tự động : Điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian, theo dòng điện phụ tải theo hướng công suất phản kháng Điều chỉnh dung lượng bù theo điện áp thời gian thường dùng - Việc điều chỉnh thực rơle (sử dụng phần tử có tiếp điểm), mạch điện tử (sử dụng phần tử không tiếp điểm) Trong phạm vi luận văn, đưa phương pháp điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp thực rơle Sơ đồ nối dây tụ điện trình bày : ~ 0,4KV CD MC BI BU Tụ điện điện áp cao loại pha nên chúng nối lại với thành hình tam giác, pha có cầu chì bảo vệ riêng, cầu chì pha bị đứt, tụ điện hai pha lại tiếp làm việc Để đo lường bảo vệ người ta đặt máy biến dòng BI máy biến điện áp BU Máy biến điện áp việc đo lường bảo vệ nói dùng làm điện trở phóng điện cho tụ cắt khỏi mạng Đồ án tốt nghiệp Trang 53 Vì BU nối vào phía thiết bị đóng cắt đầu cực nhóm tụ điện Điện trở phóng điện tính theo công thức : Rpt = 15.106 Trong : U2pha ,  (*) Công thức (12-16 ) –Sách CCĐ, tr 465 Q Q : Dung lượng tụ điện, KVA Upha : Điện áp pha mạng, KV - Điện trở phóng điện tụ điện phải thỏa mãn hai yêu cầu sau : + Giảm nhanh điện áp dư tụ để đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp tụ phải giảm xuống 65V + Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất công suất tác dụng điện trở phóng điện so với dung lượng tụ điện không vượt giá trị số 1W/KVAR Để sẵn sàng làm việc sau tụ điện cắt khỏi mạng, điện trở phóng điện phải nối phía thiết bị đóng, cắt đầu cực nhóm tụ điện * Vận hành tụ điện : Sử dụng thiết bị đóng cắt bảo vệ cầu dao cầu chì; aptomat công tắc tơ cầu chì để đóng cắt tụ điện với mạng Tụ điện phải đặt nơi khô ráo, bụi bặm, không dễ nổ, dễ cháy khí ăn mòn ~ 380 – 660V CD CC BI ~ 380 – 660V CD BI ~ 380 – 660 V CD BI CB K Đồ án tốt nghiệp Trang 54 Khi vận hành tụ điện phải đảm bảo điều kiện sau : + Điều kiện nhiệt : Phải giữ cho nhiệt độ không khí xung quanh tụ điện không vượt + 350C + Điều kiện điện áp : phải giữ điện áp cực tụ điện không vượt 110% điện áp định mức Khi điện áp mạng vượt giới hạn cho phép nói phải cắt tụ điện khỏi mạng Trong lúc vận hành thấy tụ điện bị phình phải cắt khỏi mạng, tượng cố nguy hiểm, tụ bị nổ Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG VIII : Trang 55 CHỐNG SÉT – NỐI ĐẤT I CHỐNG SÉT : Khái niệm : - Sét tượng phóng tia lửa điện khí đám mây đất Sự hình thành phát triển phóng điện sét kết trình tích tụ điện đám mây dông số lần phóng điện sét từ đám mây dông phụ thuộc vào tốc độ tái sinh điện tích, độ lớn phân bố chúng lòng đám mây - Sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện làm hư hỏng thiết bị điện gây nguy hiểm cho người vận hành, làm gián đoạn sản xuất lâu dài nhà máy, ảnh hưởng đến đại đa số sống người dân khu vực Chính nguy hại đến tính mạng người công trình, phòng chống sét cho công trình cần thiết Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho xí nghiệp - Ngày với phương tiện kỹ thuật tiên tiến nhà khoa học có điều kiện nghiên cứu đặc điểm sét để có biện pháp phòng chống sét chủ động tích cực Tuy nhiên tầm quan trọng xí nghiệp không cao nên ta chọn giải pháp chống sét theo tập quán kinh điển Franklin Tức dùng hay nhiều kim thu sét gắn mái tôn tòa nhà hay công trình Khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật bảo vệ đặt đó, có khả bị sét đánh gọi vùng hay phạm vi bảo vệ cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lôi phụ thuộc vào chiều cao thu lôi chống sét số lượng sử dụng hệ thống chống sét Đồ án tốt nghiệp Trang 56 Sau trình bày phương pháp xác định phạm vi bảo vệ bốn cột thu loâi : b bxa a bxb h Rx h=h- a hx b Phạm vi bảo vệ bốn cột thu lôi : hx : Chiều cao đối tượng bảo vệ : Chiều cao hiệu dụng cột thu lôi = h – hx Rx : Trị số bán kính bảo vệ Rx = P : Hệ số, với h  30m P= 1,6.ha.P h (1+ x ) h 5,5 h > 30 m P = V h bx : Bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx a,b : Khoảng cách cột D : Khoảng cách xa hai cột thu lôi Đồ án tốt nghiệp Trang 57 D = a2 + b2 7h _ a b x = 2R x ( a ) 14 h a _ a * Kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn cho toàn diện tích cần bảo vệ D  8.(h – hx) với h  30, D  8.(h – hx).P với h> 30m Thiết kế chống sét cho xí nghiệp : Phạm vi cần bảo vệ cho xí nghiệp phân thành vùng với kích thước biểu diễn hình sau : 22,5 22,5 Với diện tích phân xưởng làm phần nên ta tính toán vùng vùng khác giống Trước tiên ta chọn chiều cao hiệu dụng cột thu lôi = 3m, sử dụng cho toàn xí nghiệp a Tính toán cho vùng đặt cột thu lôi hình vẽ Cao : hx = 9m Ngang : a = 11,25m Daøi : b = 20m Dự kiến dùng cột thu lôi bố trí vị trí hình vẽ, vùng cần bảo vệ chia làm hai phần với kích thước sau : hx = 9m = 2m a = 11,25m b = 10 m Đồ án tốt nghiệp Trang 58 h = 11m Kiểm tra : Vật có độ cao hx nằm phân xưởng bảo vệ thỏa mãn điều kieän : D  a  b  8(h _ hx )  (11,25)  (20)  8(11 _ 9)  126,56 400  8.2  15,05  16 Vậy : với chiều cao = m cách bố trí thỏa mãn bảo vệ cho toàn phần diện tích cần bảo vệ - Tính toán phạm vi cần bảo vệ : Áp dụng công thức : 1,6.h a P 1,6.2.1 = = 1,76(m ) hx (1 + ) + 11 h 7h a _ a 7.2 _ 11,25 = 2.R x = 1.1,76 = 0,58(m ) 14 h a _ a 14.2 _ 11,25 Rx = b xa b xb = 2.R x 7h a _ a 7.2 _ 10 = 2.1,76 = 0,22(m ) 14 h a _ a 14.2 _ 10 Thiết kế hệ thống nối đất chống sét - Tính toán thiết bị nối đất chủ yếu tính toán điện cực nối đất, dây dẫn nối đất chọn cho bảo đảm độ bền học độ bền ăn mòn theo qui phạm trang bị điện Không tính toán dây dẫn nối đất cho thiết bị có đặt phận nối đất Trong trường hợp phải tính điện trở mắc nối tiếp dây nối điện cực nối đất cho tổng điện trở chúng không vượt giá trị cho phép Hệ thống nối đất chống sét làm điện cực đứng ngang, theo quy phạm an toàn, điện trở nối đất hệ thống nối đất chống sét phải thảo mãn yêu cầu : + Điện trở nối đất  1 + Hệ thống nối đất chống sét cho thiết bị hai hệ thống hoàn toàn độc lập Đồ án tốt nghiệp Trang 59 Để tính toán thiết kế hệ thống nối đất chống sét cho xí nghiệp cách thuận tiện, ta sử dụng điện cực đứng ngang có loại với hệ thống nối đất cho thiết bị Để tính sơ ta lấy điện trở suất đo nơi tiếp đất : đo = 0,4.104 (cm) Ước đoán sơ dùng 50 điện cực thẳng đứng đóng độ sâu cách đất 0,8m, dùng thép góc L 60 x 60 x dài 2,5m Điện trở khuếch tán cột thẳng đứng : R 1đ  0,366 l Trong :  tt (lg 2l 4.t  l  lg ) d 4t_l l : Chiều dài cột , m (l= 2,5m) t = 0,8 + l 2,5 = 0,8 + = 2,05(m ) 2 d = 0,95.b = 0,95.0,06 = 0,057 : Đường kính đẳng trị với b : bề rộng cạnh thép góc tt = K đo đất (*) Với K : Hệ số hiệu chỉnh tăng cao (Hệ số trang bảng 10 – 1, trang 384 CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) Kđ = 1,5 Kng = 2,0 tt = 1,5.0,4.102 = 0,6.102 (m) Vậy R 1đ  0,366 2.2,5 4.2,05  2,5 0,6.10 (lg  lg )  18,27() 2,5 0,057 4.2,05_2,5 Điện trở khuyếch tán n = 50 cọc có xét đến ảnh hưởng màng che tính theo : Rđ  R 1đ , n. đ (**) (*) Công thức (10 – 9) trang 384 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú (**) Công thức (10 – 12) trang 386 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú Đồ án tốt nghiệp Trang 60 Trong : R1đ : Điện trở cọc hay điện cực thẳng đứng đ : Hệ số sử dụng điện cực thẳng đứng (đ = 0,56) (Hệ số tra bảng 10 – Sách CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) N : Số cọc : Rđ = Vậy : R 1đ = 18,27 = 0,65(Ω ) 50.0,56 n.η đ Thanh nối dùng thép tròn có đường kính 6mm có : l = 50.5 = 250m b = 2.d = 2.0,006 = 0,012(m) t = 0,8m Điện trở khuyếch tán nối nằm ngang chưa xét đến ảnh hưởng màng che 0,366 2.l ttng lg l b.t 0,366 2.(250) 2 R' ng = 0,8.10 lg = 0,83Ω 250 0,012.0,8 R' ng 0,83 R ng = = = 2,96(Ω ) η ng 0,28 R' ng = (với ng=0,28 : tra bảng 10 – trang 387 – CCĐ – Nguyễn Xuân Phú) Điện trở nối đất nhân tạo : R nt  R ñ R ng R ñ  R ng  0,65,2,96  0,53 0,65  2,96  1  Vậy : Với khoảng cách bố trí thỏa mãn đạt yêu cầu kinh tế, kỹ thuật an toàn * Kết luận : - Với cách bố trí cột thu lôi điện cực nối đất trên, thỏa mãn yêu cầu chống sét cho xí nghiệp - Các cột thu lôi nối kết với nối với hệ thống nối đất chống sét xí nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang 61 Sơ đồ nối đất chống sét Thép góc Ống thép nối a = 5m a = 5m 0,8 a = 5m t l II THIEÁT KẾ NỐI ĐẤT : Máy móc thiết bị sau nhiều năm sử dụng chất cách điện bị lão hóa bị rò rỉ điện ngoài, người vận hành không tuân theo quy luật an toàn nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện giật, sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện làm hư hỏng thiết bị điện mà gây nguy hiểm cho người vận hành Do hệ thống cung cấp điện thiết phải có biện pháp an toàn có hiểu tương đối đơn giản thực việc nối đất cho thiết bị điện thiết bị chống sét Trang bị điện nối đất bao gồm điện cực dây dẫn nối đất Chọn hình thức bảo vệ cho xí nghiệp : Để đề phòng điện rò phận bình thường không mang điện, biện pháp chủ yếu thực nối đất vỏ kim loại theo hình thức : - Bảo vệ dây trung tính mục đích dây dẫn trung tính nguồn (máy phát hay máy biến áp) vỏ thiết bị điện bảo vệ phải tính toán cho dòng điện cố phải vượt ba lần dòng điện định mức cầu chì nóng chảy gần hết Đồ án tốt nghiệp Trang 62 - Nốt đất bảo vệ mục đích để giảm điện áp so với đất đến giá trị an toàn cho người phận kim loại bình thường không mang điện cách điện bị hỏng có điện rò Tính toán trang bị nối đất : Thực tế xí nghiệp không cần nối đất lặp lại cuối đường dây 380/220V (Do chiều dài dây nhỏ 100m) mà nối đất trung tính trạm biến áp, điện trở nối đất lặp lại không vượt  Tính toán tương tự nối đất chống sét xí nghiệp Sơ ta lấy điện trở suất nơi tiếp đất đo = 0,4.104 (cm) Dùng điện cực thẳng đứng đóng độ sâu cách mặt đất 0,8m, dùng thép góc L60 x 60 x dài l = 2,5m (Hệ số hiệu chỉnh tăng cao (K) tra bảng 10 – trang 384 sách CCĐ – Tg Nguyễn Xuân Phú) Kđ = 1,5 Kng = 2,0 Điện trở khuyếch tán cột thẳng đứng : R1đ = 0,366 ttñ (lg 2l + lg 4.t + l ) l d 4t _ l Trong : ttñ = K ñ ño = 1,5.0,4.10 = 0,6.10 (cm ) t = 0,8 + l 2,5 = 0,8 + = 2,05(m ) 2 R1ñ d = 0,95.b = 0,95.0,06 = 0,057(m ) 0,366 2.2,5 4.2,05 + 2,5 = 0,6.10 (lg + lg ) l 0,057 4.2,05 _ 2,5 R1ñ = 18,27() Các cọc đóng thành mạch vòng cách laø : a = 2.l = 2.2,5 = 5m Hệ số sử dụng cọc đứng, ngang đ = 0,78 ng = 0,55 Tra baûng 10 – 3, trang 387 – Sách CCĐ – Tg Nguyễn Xuân Phú Đồ án tốt nghiệp Trang 63 Điện trở khuyếch tán cọc : R1 d  R1 d 18 , 27   ,85 (  ) n  d , 78 Thanh nối dùng thép tròn có đường kính 6mm có : l = 4.a = 4.5 = 20 (m) b =2.d = 2.0,006 = 0,012 (m) t = 0,8m Điện trở khuyếch tán nối nằm ngang chưa xét đến ảnh hưởng maøng che 0,366 2.l ttng (lg ) l b.t 0,366 2.20 R' ng = 0,8.10 lg( ) = R' ng = 7,2(Ω ) 20 0,012.0,8 R' ng = Điện trở khuyếch tán ngang : R ng = R' ng nη = ng 7,2 = 13,1(Ω ) 0,55 Điện trở nối đất nhân tạo : R nt  R ñ R ng R ñ  R ng  5,85.13,1  4( 5,85  13,1 ( Vậy số cọc chọn cọc phù hợp Sơ đồ bố trí điện cực nối đất Thép góc Ống thép nối t = 0,8 + l 0,8 a = 5m l=2,5m