Đồ án môn học cung cấp điện đề tài thiết kế hệ thống ccđ cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy cơ khí và toàn bộ nhà máy

Các chương nội dung sinh viên cần thực hiện: Chương 1: Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy.Chương 3: Lự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT VINH

KHOA ĐIỆN   

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

Đề tài : Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí và toàn bộ nhà máy Cơ khí và

toàn bộ nhà máy

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cảnh Ngọc Lớp: ĐHDDTCK16A2(DCN)

Mã SV: 1605210677Giáo viên hướng dẫn: Võ Tiến Dũng

Vinh 2023

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Họ và tên: Nguyễn Cảnh Ngọc

Lớp: ĐHĐĐTCK16A2 Mã số sinh viên: 1605210677

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện- điện tử Hệ đào tạo: Chính quy

1 Tên đề tài

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy cơ khí

2 Các dữ liệu ban đầu

Sơ đồ và số liệu cho mỗi sinh viên

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

3.1 Các chương nội dung sinh viên cần thực hiện:

Chương 1: Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy.Chương 3: Lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy

Chương 4: Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

Chương 5: Tính toán nâng cao hệ số công suất cosφ

3.2 Yêu cầu các bản vẽ:

Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng và toàn Nhà máy (A4)

Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện Phân xưởng và toàn Nhà máy (A3)

Tài liệu tham khảo;

4 Giáo viên hướng dẫn: Võ Tiến Dũng

5 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày: … / … / 20……

6 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày: … / … / 20 …

B¶ng 1

Số liệu phụ tải phân xưởng

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điệnnăng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sửdụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân Cùng với sự phát triển mạnh mẽ vềkinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nôngnghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng Do điện năng không phải là nguồn nănglượng vô hạn nên để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất(cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho cáccông trình này

Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dùnhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung cấp điện,thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn…,) Ngoài ra người thiết kế còn phải có sự hiểubiết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị Công trìnhthiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn, đầu tư.Công trình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng Trong đó có lĩnh vựccông nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước

và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trởthành nước công nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nghành này là một công việc khókhăn, đòi hỏi sự cẩn thận cao Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, 2 đòihỏi độ tin cậy cung cấp điện cao

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập được trongnhững năm ở trường để rèn luyện cho mình phương hướng giải quyết những vấn đề

thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài thiết kế môn học với nội dung : “Thiết kế hệ

thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí và toàn bộ nhà máy” Nhà máy có 12 phân

xưởng với diện tích rộngcần cung cấp một lượng điện tương đối lớn, nguồn điện đượclấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung gian về nhà máy cung cấp đến các phânxưởng Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bốphụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ

áp ,

Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ của thầy “Võ Tiến Dũng”

cùng các bạn bè và anh chị khóa trước Mặc dù em đã rất cố gắng để làm đồ án một

cách tốt nhất nhưng chắc chắn rằng nó còn chứa đựng rất nhiều thiếu sót Em rất mongđược sự chỉ bảo của các thầy cô để có thể hiểu biết rõ hơn về từng vấn đề

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.

Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốtcủa nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cho các ngành công nghiệp khác cũngnhư nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt.Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinhtế,các nhà máy chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước

Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuât các thiết bị cungcấp cho các nhà máy công nghiệp.Nhà máy có 12 hộ phụ tải,quy mô 12 phân xưởngsản xuât và các nhà điều hành

Bảng 2 Bảng số liệu phụ tải tính toán các phân xưởng trong nhà máy

STT Tªn ph©n xưởng P tt (KW) Q tt (Kvar) Lo¹i hé phô t¶i

Nhà máy cần đảm bảo được cung cấp điện liên tục Do đó nguồn điện cấp cho nhàmáy được lấy từ hệ thống quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian

1.1.1 Phân xưởng cơ điện.

Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy.Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp

ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếpphân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.

1.1.2 Phân xưởng cơ khí , đúc gang, đúc thép, nhiệt luyện

Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật.Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao.Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gâylãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.3 Phân xưởng cán thép

Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếungừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnhhưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.4 Khu nhà hành chính.

Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do vậy mức độ

ổn định là quan trọng nhất Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.5 Phân xưởng mộc mẫu, gò hàn.

Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộhóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũngnhư an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấpđiện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.6 Phân xưởng cắt gọt kim loại.

Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chitiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.7 Phân xưởng lắp ráp

Trong chế tạo cơ khí, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạocho chi tiết sau khi gia công cơ những tính chất cần thiết mà còn làm tăng tính côngnghệ của vật liệu Vì vậy có thể nói nhiệt luyện là khâu quan trọng không thể thiếu

được đối với chế tạo cơ khí và là một trong những yếu tố công nghệ quan trọng quyếtđịnh chất lượng của sản phẩm cơ khí.

Nhiệt luyện có ảnh hưởng quyết định tới tuổi thọ của các sản phẩm cơ khí Máymóc càng chính xác, yêu cầu cơ tính càng cao thì số lượng chi tiết cần nhiệt luyện càngnhiều Đối với các nước công nghiệp phát triển, để đánh giá trình độ ngành chế tạo cơkhí phải căn cứ vào trình độ nhiệt luyện, bởi vì dù gia công cơ khí chính xác nhưngnếu không qua nhiệt luyện hoặc chất lượng nhiệt luyện không đảm bảo thì tuổi thọ củachi tiết cũng không cao và mức độ chính xác của máy móc không còn giữ được theoyêu cầu Loại hộ tiêu thụ loại 2

1.1.8 Kho thành phẩm

Là nơi tính toán giá thành, lãi suất Thống kê số liệu sản xuất, kinh doanh Xử lýđơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyên Loại hộ phụ tải loại 2

1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành cácdạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phânphối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh hoạt động của conngười Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt vàcông suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luônluôn đảm bảo cân bằng

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trìnhnày xẩy ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn,tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ,thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiệnquan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạchphát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằmthỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiếncho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kếCCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện:

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiệncho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt.Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừngcung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó taxếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.

1.2.2 Chất lượng điện.

Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêu tần số

do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phảiquan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của

hệ thống lưới điện

Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượngđiện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép daođộng quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượngđiện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ chophép dao động trong khoảng 2,5%

1.2.3 An toàn điện.

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý,mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúngcông suất Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận.Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sửdụng tuyệt đối phải chấp hành những quy địnhvề an toàn điện

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế ta phải vận dụng,lồng ghép các yêu cầu trênvào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

2.1.1 Phân nhóm phụ tải

- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn

N = 9 89,52 0,72 0,18 Nhóm 4.

STT Tên thiết bị Công suất(kW,kVA) Cos Ksd

NHÓM 4 7,74 1,99 48 48,96 68,56 103,3

1

2.2 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí.

- Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức:

Qcspx= 0 ( phân xưởng dùng đèn sợi đốt cosφ = 1 )

2.3 Tính phụ tải tính toàn cho toàn phân xưởng

cosφpx =P S ttpx ttpx =

2.4 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

Bảng 2 Bảng số liệu phụ tải tính toán các phân xưởng trong nhà máy

STT Tªn ph©n xưởng P tt (KW) Q tt (Kvar) Lo¹i hé phô t¶i

I ttnm= S ttnm

√3 U đm= 3065√3.0,38=¿4656,78 (A)

2.5 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm.

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải lớn nhất xuất hiện trong thời gian từ 1 đến 2 giấy, đốivới nhóm động cơ thì phụ tải đỉnh nhọn xuất hiện khi một động cơ có công suất lớn nhất nhóm khởi động còn các động cơ khác đang làm việc ở chế độ định mức do vậy công thức được sử dụng như sau:

K kđ: Bội số dòng điện khởi động của thiết bị, chọn k kđ = 5

I đmmax: dòng điện định mức của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm

Việc thiết kế sơ đồ đi dây trong phân xưởng cần đảm bảo một số yêu cầu quantrọng như: Đảm bảo hài hoà tính kinh tế - kỹ thuật, giảm nhỏ các tổn thất trong mạngđiện, tiết kiệm kim loại màu Đồng thời sơ đồ đi dây phải rõ ràng, mạch lạc, khôngchồng chéo, thuận tiện cho công tác thi công lắp đặt và sửa chữa khi hỏng hóc do sự cốgây nên trong quá trình vận hành, giảm nhỏ ảnh hưởng của các tác động xung quanhdẫn đến suy giảm tuổi thọ của dây dẫn và các thiết bị khác trong mạng điện ( tác động

cơ khí, hoá học, hay các dạng xâm thực khác từ môi trường xung quanh.)

Để thiết kế mạng điện phân xưởng có thể ứng dụng từ những kiểu sơ đồ nguyên

lý cơ bản như: Sơ đồ hình tia, phân nhánh hoặc hỗn hợp

- Sơ đồ mạng điện động lực: Căn cứ vào đặc điểm, yêu cầu cung cấp điện chophân xưởng cơ khí 2: Các thiết bị động lực chủ yếu là các máy gia công kim loại cỡtrung bình và nhỏ, yêu cầu cung cấp điện theo độ tin cậy, an toàn tương đối cao, mặtkhác chúng được bố trí tương đối đồng đều trên mặt phẳng phân xưởng với một diệntích khá nhỏ khoảng 600m2 - Ta thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho các phụ tải động lực

là kiểu sơ đồ hình tia

Cấu trúc của sơ đồ hình tia mạng điện phân xưởng cơ khí 1 được mô tả nhưsau: Xuất phát nguồn là một tủ phân phối trung gian của phân xưởng từ đó có cácđường dây hình tia cung cấp điện cho các tủ động lực, mỗi tủ động lực cấp điện chomỗi nhóm máy Trong mỗi nhóm máy, từ tủ động lực có các đường dây hình tia cấpđiện đến từng máy gia công kim loại

- Sơ đồ mạng điện chiếu sáng: Chiếu sáng làm việc trong các phân xưởng cơkhí thường áp dụng hình thức chiếu sáng hỗn hợp giữa chiếu sáng chung và chiếusáng cục bộ Thiết bị chiếu sáng của mạng chiếu sáng chung là các bóng đèn cócông suất không lớn từ 200 W đến 500 W phân bố đồng đều phía trên trần nhà nên

ta chọn kiểu sơ đồ ứng dụng cho mạng điện chiếu sáng là hình tia Điểm cấp nguồnhoặc là từ tủ phân phối trung gian của phân xưởng đó hoặc là từ mạng chiếu sángđộc lập được thiết kế riêng của nhà máy để nâng cao chất lượng chiếu sáng Cácđèn chiếu sáng cục bộ được bố trí theo từng máy riêng và công suất đã được tínhnhập vào công suất định mức của các máy đó Ngoài ra còn có mạng chiếu sáng sự

cố (ta không giới thiệu trong phạm vi đồ án này)

Như vậy thiết kế mạng điện phân xưởng ta phải xây dựng được hai sơ đồ là sơ đồnguyên lý và sơ đồ đi dây

3.1.1 Sơ đồ nguyên lý phân xưởng sửa chữa cơ khí

3.1.2 Sơ đồ cung cấp điện phân xưởng cơ khí

Cấu trúc của sơ đồ đi dây (sơ đồ lắp đặt các thiết bị mạng điện phân xưởng)được thiết kế như sau:

1) Tủ động lực được đặt tại vị trí thoả mãn các điều kiện sau:

- Càng gần TTPT của nhóm máy càng tốt;

- Tiện lợi cho các hướng đi dây;

- Tiện lợi cho thao tác vận hành, bảo dưỡng sửa chữa;

2) Tủ phân phối trung gian được đặt tại vị trí thoả mãn các điều kiện sau:

- Gần TTPT của các tủ động lực;

Tiện lợi cho các hướng đi dây;

- Tiện lợi cho thao tác vận hành, bảo dưỡng sửa chữa;

3) Đi dây từ TBA đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điệnđặt trong hào cáp (rãnh cáp) có nắp đậy bê tông Nếu phân xưởng lớn có thểphải dùng nhiều đường cáp khi đó nên chia phân xưởng thành nhiều khu vực(hay những phân xưởng con) để thiết kế ccđ tương tự như một phân xưởng đãtrình bày ở trên Vì dùng nhiều đường cáp song song cấp điện đến 1 tủ có nhiềunhược điểm trong quá trình vận hành

4) Đi dây từ tủ phân phối đến tủ động lực bằng cáp bọc cách điện đặt trong rãnh