ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ XƯỞNG XÍ NGHIỆP

Cơ sở lý thuyết - Thực tế trong xí nghiệp có rất nhiều loại máy khác nhau, với các công nghệ khác nhau; đồng thời trình độ sử dụng chúng cũng rất khác nhau và với nhiều yếu tố khác dẫn t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

=========

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ

XƯỞNG XÍ NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: T.S Hoàng Mai Quyền

Mã số sinh viên: 2021601572

Hà Nội – Năm 2024

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

HÀNỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Họ và tên sinh viên: MSV:

Lớp: Lớp học phần:

Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp

NỘI DUNG

Mặt bằng bố trí thiết bị của nhà xưởng:

1

2

3

4

5

6

7

mm 6

0 0

0

3 6 0 0 0

Văn phòng xưởng

2 1 3

4

11 12

15

7

8

10

9 16

17 18

19

20

Ký hiệu và công suất đặt của thiết bị trong nhà xưởng:

(Lưu ý: hệ số k sd của mỗi máy cộng thêm M/100, công suất mỗi máy cộng thêm N/5 (kW) – với MN là hai chữ số cuối cùng của MSV), M=7 N=2

Số hiệu

trên sơ

đồ

Công suất đặt

P (kW)

17, 18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,6 0,69 10,4+12,

4

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Xác định phụ tải tính toán cho nhà xưởng

2 Đề xuất các phương án cấp điện và so sánh kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn phương án cấp điện

3 Thiết lập sơ đồ cấp điện và lựa chọn các phần tử trong sơ đồ

4 Tính toán, lựa chọn hệ thống chống sét và nối đất

5 Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng cho nhà xưởng

Bản vẽ:

1 Sơ đồ mặt bằng cấp điện cho nhà xưởng

2 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho nhà xưởng

3 Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất & chống sét cho nhà xưởng

Ngày giao đề: 03/04/2024 Ngày hoàn thành: 16/06/2024

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hoàng Mai Quyền

Lời Mở Đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điện răng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng tồng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng.

Do điện năng không phải là nguồn năng lượng 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

cà kinh tế) thì ta phải thiết kế cung ấp điện cho các công trình này.

Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dù nhỏ 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 co sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện,

về tiếp thị Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, tiền của làm ứ đọng vốn đầu tư Công trình thiết kế sai sẽ gây nên những hậu quả nghiêm trọng (Gây sự cố mất điện, thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tài sản và tiền của của nhân dân).

Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội thì môn học hệ thống cung cấp điện là một môn học quan trọng Việc làm

đồ án môn học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn nữa nó chính

là bước tập đượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này.

Đề tài thiết kế môn học này của em là : Thiết kế hệ thông cung cấo điện cho nhà máy chế biến gỗ Trong quá trình làm đồ án em đã được sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy giáo Hoàng Mai Quyền.

Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót do chưa có kinh nghiệm vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ báo và nhận xét thẳng thắn của các thầy cô để em

có thể nhận thức đúng đắn nhất về vấn để và có thêm kinh nghiệm cho công việc thiết kế sau này của em.

Chúng em xin chân thành cám ơn !

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 1.1 Cơ sở lý thuyết

- Thực tế trong xí nghiệp có rất nhiều loại máy khác nhau, với các công nghệ khác nhau; đồng thời trình độ sử dụng chúng cũng rất khác nhau và với nhiều yếu tố khác dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị điện không bao giờ bằng công suất định mức của chúng và luôn luôn thay đổi Chính vì lý do đó phụ tải điện, đại

lượng đo bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong một thời điểm, là một đại lượng biến đổi và xác định được phụ tải điện gặp rất nhiều khó khăn Nhưng phụ tải điện lại là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của hệ thống điện Phụ tải điện

là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), và vì vậy chúng không tuân thủ theo một qui luật nhất định Công suất mà ta xác định được bằng cách tính toán gọi là phụ tải tính toán Ptt Nếu xác định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thường dẫn đến các

sự cố hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị, là nguy cơ tiềm ẩn cho các sự cố tai nạn sau này Nếu xác định phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí do các thiết bị không được khai thác,

sử dụng hết công suất Trước tầm quan trọng đối với việc xác định đúng phụ tải, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định được phụ tải tính toán sát nhất với phụ tải thực tế và đã có nhiều phương pháp được áp dụng Các phương pháp xác định phụ tải được chia thành hai nhóm:

+ Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phương pháp này là: thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả kém chính xác)

+ Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và

thống kê (có ưu điểm cho kết quả khá chính xác, song cách tính lại rất phức tạp )

1.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng

Trong thiết kế chiếu sáng của phân xưởng, phải đáp ứng được yêu cầu độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thị giác Do đó ta có 1 số tiêu chuẩn về chất lượng chiếu sáng ở trong phân xưởng:

● Chỉ số hoàn màu tối thiểu ≥ 80 (Ra)

● Nhà xưởng nên sử dụng những thiết bị chiếu sáng có nhiệt độ màu rộng Khi nhiệt độ màu phù hợp, người lao động sẽ cảm thấy dễ chịu khi ở trong nhà xưởng.

● Dải nhiệt độ màu phù hợp cho nhà xưởng công nghiệp theo tiêu chuẩn ánh sáng trong sản xuất là từ 4000K – 6000K.

Tính toán chiếu sáng

● Kích thước phòng (36m× 24m × 7,5m)

● Đèn treo thả 2m so với trần

Giải pháp chiếu sáng

● Chiếu sáng chung

● Hình thức chiếu sáng trực tiếp

Diện tích của phân xưởng: F = 36.24 = 864 (m 2 )

Trả bảng 1.9 trang 234 giáo trình Cung cấp điện chọn suất phụ tải chiếu sáng: p0= 14W/m2 CITATION Nin15 \l 1066 [1]

Công suất cần sử dụng để chiếu sáng phòng: Pcs =

p0 F=14.864=12,1(kW )

Lấy hệ số trung bình cos φCS = 0,8

🡪SCS = cos φ Pcs

CS

= 12,1 0,8 =15,12 (kVA)

🡪 Q CS=√S CS2 −P CS2 =√15,1 22−12, 12=9,06(kVAr)

1.3 Tính toán phụ tải làm mát cho phân xưởng

Hiện nay, một trong những phương pháp làm mát nhà xưởng được ứng dụng nhiều nhất là sử dụng quạt thông gió và tấm làm mát để giảm nhiệt độ Tuy nhiên trước khi thi công lắp đặt, chúng ta cần phải tính toán thật kỹ và xác định chuẩn số lượng cần thiết phù hơp với nhà xưởng

 Tính thể tích nhà xưởng cần lắp quạt công nghiệp

V = d.r.h = 36.24.5 = 4,32 (m3)

 Tính lưu lượng thông gió cho nhà xưởng

Tg = X.V Trong đó:

Tg: Tổng lượng không khí cần dùng (m3/h)

X: Số lần thay đồi không khí

V: Thể tích của nhà xưởng

Bởi đặc trưng là nhà xưởng sản xuất – chế biến gỗ nên có các thiết

bị tỏa nhiệt, do đó số lần thay đổi gió tươi trong nhà xưởng X dao động từ khoảng 40 lần/giờ cho đến 60 lần/giờ (Ta lấy mức trung bình là 50 lần/giờ) Vậy lưu lượng thông gió là:

Tg = X.V = 50.4,32 = 216 (m3/h)

 Tính số lượng quạt thông gió của nhà xưởng

Để tính số lượng quạt thông gió dùng cho nhà xưởng, ta áp dụng công thức:

N = Tg/Q Trong đó: N: Số quạt dùng cho nhà xưởng

Tg: Tổng lượng không khí cần dùng

Q: Lưu lượng gió của quạt

Sử dụng quạt ly tâm GTECO model CFC.CLA 675 có thông số là:

P = 3 (kW), Q = 20 (km3/h), cos φ tb=0,8CITATION GTE 09 ¿ 1066 [2]

Vậy số lượng quạt cần sử dụng cho nhà xưởng là:

N = 216/20 = 11 ( chiếc)

 Tính công suất làm mát của nhà xưởng

- Công suất tiêu thụ: P lm = N.P = 33 (kW)

tan φ=√1−φ

cosφ =

√1−0, 82 0,8 =0,75

- Công suất phản kháng: Q lm=P lm tan φ=33.0,75=24,75(kVAR)

1.4 Xác định phụ tải tính toán động lực cho toàn xưởng

Hai số cuối mã sinh viên: MN = 72

 Hệ số ksd của mỗi máy cộng thêm: M/100 = 7/100 = 0,07

 Công suất mỗi máy cộng thêm: N/5 = 2/5 = 0,4 (kW)

Ta có bảng thiết bị động lực sau:

Số hiệu

trên sơ

đồ

Tên thiết bị Hệ số k sd cos

Công suất đặt

P (kW)

17, 18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,6 0,69 10,4+12,4

Bảng 1.1 Bảng thiết bị động lực của nhà xưởng

Sơ đồ nhóm thiết bị động lực:

1 1.

Sơ

đồ

chia

thiết bị động lực

Bảng phân nhóm thiết bị mạch động lực:

Nhó

m Số hiệutrên sơ

đồ

ksd Cosφ Công suất đặtP(kW)

16 Máy hàn xung 0,39 0.55 20,4

Thực hiện tính toán phụ tải theo từng nhóm:

 Nhóm 1:

Nhó

m Số hiệutrên sơ

đồ

ksd Cosφ Công suất đặtP(kW)

* n1=7

* n1,=5

=>n1¿

= 5

7≈ 0,71

* P1= 61,5(kW); P1,=53(kW)

=>P1¿

= 53

61,5≈ 0,86

=>n hq 1

¿

P1¿ 2

n1¿ + ¿ ¿ ¿

Số thiết bị hiệu quả ở nhóm 1:

nhq1 = nhq1*.n1 = 0,86.7 = 6,02

Hệ số sử dụng trung bình của nhóm 1:

k sd1=

∑

i=1

7

❑P i k sdi

∑

i =1

7

❑P i

= 15,4.0,42+12,4.0,39+2,6.0,67+7,9.0,62+5,9.0,6+8,4.0,52+8,9.0,49

61,5 ≈ 0,49

k1=1+1,3.√ 1−k sd1

n hq 1 k sd1+ 2=1+1,3.√6,02.0,49+21−0,49 ≈1,42

Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

P tt 1=k1 k sd1 .∑

i=1

7

❑P i=1,42.0,49 61,5≈ 42,8 (kW)

Hệ số công suất trung bình của nhóm 1:

cos φ tb=

∑

i=1

7

❑cosφ i P i

∑

i=1

7

❑P i

= 15,4.1+12,4.1+2,6.0,8+7,9.0,78+5,9.0,82+8,4.0,76+8,9.0,49

61,5 ≈ 0,84

🡪 tan φ=√1−φ

cosφ =√1−0,8 42

0,84 ≈ 0,64

Công suất phản kháng của nhóm 1:

Q tt 1=P tt 1 tan φ=42,8.0,64=27,4 (kVAr)

Công suất biểu kiến của nhóm 1:

S tt 1=√P tt 12 +Q tt 12 =√42,82+27,42≈ 50,82 (kVA)

 Nhóm 2

Nhó

m Số hiệutrên sơ

đồ

ksd Cosφ Công suất đặtP(kW)

* n2=5

* n2,=2

=>n2¿

= 2

5=0,4

* P2 = 33,4 (kW); P2’ = 24,8 (kW)

=> P2¿

= 24,8

33,4≈ 0,74

=> n hq 2

¿

P2¿ 2

n2¿ + ¿ ¿ ¿

Số thiết bị hiệu quả ở nhóm 2:

nhq2 = nhq2*.n2 = 0,64.5 = 3,2

Hệ số sử dụng trung bình của nhóm 2:

k sd2=

∑

i=1

5

❑P i k sdi

∑

i=1

5

❑P i

= 4,4.0,37+12,4.0,43+1,6.0,64+2,6.0,58+12,4.0,6

33,4 ≈ 0,5

k2=1+1,3.√ 1−k sd 2

n hq 2 k sd 2+ 2=1+1,3.√3,2.0,5+21−0,5 ≈ 1,48

Phụ tải tính toán của nhóm 2 là:

P tt 2=k2 k sd2 .∑

i=1

5

❑P i=1,48.0,5 33,4 ≈ 24,72 (kW)

Hệ số công suất trung bình của nhóm 2:

cos φ tb=

∑

i=1

5

❑cosφ i P i

∑

i=1

5

❑P i

= 4,4.1+12,4.1+1,6.0,8+2,6.0,78+12,4.0,69

33,4 ≈ 0,86

tan tan φ= √1−φ

cos cosφ=

√1−0,8 62 0,86 ≈ 0,59

Công suất phản kháng của nhóm 2:

Q tt 2=P tt 2 tan φ=24,72.0,59≈ 14,6 (kVAr)

Công suất biểu kiến của nhóm 2:

S tt 2=√P tt 22 +Q tt 22 =√24,722+14,62≈28,7 (kVA)

Nhóm 3:

Nhó

m

Số hiệu

trên sơ

đồ

ksd Cosφ Công suất đặtP(kW)

n3=4

n3’=1

= 1

4=0,25

P3 = 22,5(kW); P3’ = 10,4 (kW)

P3¿

= 10,4

22,5≈ 0,46

n hq 3¿

P3¿2

n3¿

+ ¿¿ ¿

Số thiết bị hiệu quả ở nhóm 3:

nhq3 = nhq3*.n3 = 0,77.4 = 3,08

Hệ số sử dụng trung bình của nhóm 3:

k sd3=

∑

i=1

4

❑P i k sdi

∑

i=1

4

❑P i

= 4,9.0,52+3,6.0,47+3,6.0,53+10,4.0,6

22,5 ≈ 0,55

k3=1+1,3.√ 1−k sd 3

n hq 3 k sd 3+2=1+1,3.√3,08.0,55+21−0,55 ≈ 1,45

Phụ tải tính toán của nhóm 3 là:

P tt 3=k3 k sd3 .∑

i=1

4

❑P i=1,45.0,55 22,5 ≈ 18 (kW)

Hệ số công suất trung bình của nhóm 3:

cos φ tb=

∑

i=1

4

❑cosφ i P i

∑

i=1

4

❑P i

= 4,9.0,7+3,6.0,72+3,6.0,53+10,4.0,6

22,5 ≈ 0,63

🡪 tan φ= √1−φ

coscos φ=√1−0,6 32

0,63 ≈ 1,23

Công suất phản kháng của nhóm 3:

Q tt 3=P tt 3 tan φ=18.1,23 ≈ 22,14 (kVAr)

Công suất biểu kiến của nhóm 3:

S tt 3=√P tt 32 +Q tt 32 =√182+22,142≈ 28,5 (kVA)

 Nhóm 4:

m Số hiệutrên sơ

đồ

ksd Cosφ Công suất đặtP(kW)

n4=4

n4’=2

n4¿

= 2

4=0,5

P4 = 55,6 (kW); P4’ = 40,8 (kW)

P4¿

= 40,8

55,6≈ 0,73

n hq 4¿

P4¿2

n4¿

+ ¿¿ ¿

Số thiết bị hiệu quả ở nhóm 4:

nhq4 = nhq4*.n4 = 0,78.4 = 3,12

Hệ số sử dụng trung bình của nhóm 4:

k sd4=

∑

i=1

4

❑P i k sdi

∑

i=1

4

❑P i

= 6,9.0,69+7,9.0,39+20,4.0,39+20,4.0,54

55,6 ≈ 0,48

k4=1+1,3.√ 1−k sd 4

n hq 4 k sd 4+ 2=1+1,3.√3,12.0,48+21−0,48 ≈ 1,5

Phụ tải tính toán của nhóm 4 là:

P tt 4=k4 k sd4 .∑

i=1

4

❑P i=1,5.0,48.55,6 ≈ 40 (kW)

Hệ số công suất trung bình của nhóm 4:

cos φ tb=

∑

i=1

4

❑coscosφ i P i

∑

i=1

4

❑P i

= 6,9.0,85+7,9.0,8+20,4.0,55+20,4.0,7

55,6 ≈ 0,67

tan φ=√1−φ

cosφ =√1−0,6 7 2

0,67 ≈ 1,1

Công suất phản kháng của nhóm 3:

Q tt 4=P tt 4 tan φ=40.1,1 ≈ 44 (kVAr)

Công suất biểu kiến của nhóm 3:

S tt 4=√P tt 42

+Q tt 42

=√40 2

+ 44 2≈ 59,46 (kVA)

1.5 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Phân xưởng được chia làm 4 phụ tải, trong phân xưởng có một tủ phân phối chính, bốn tủ động lực, 1 tủ chiếu sáng và 1 tủ làm mát Trong thực tế không hẳn các thiết bị hoạt động một cách đồng thời do đó ta cần quan tâm đến việc chọn số thiết bị làm việc đồng thời Với phân xưởng này ta chọn hệ số đồng thời Kđt = 0,9[ CITATION TCV12 \l 1066 ]

Công suất tác dụng của toàn phân xưởng:

Ptpx =K dt∑

i=1

n

❑ (P tt+P cs+P lm)=0,9.(42+24,72+40+18+12,1+33)=152,838 (kW) Công suất phản kháng của toàn phân xưởng:

Qtpx =K dt∑

i=1

n

❑ (Q tt+Q cs+Q lm)=0,9.(27,4+14,6+22,14+44+9,06+24,75)=127,755 (kVAr) Công suất biểu kiến toàn phân xưởng:

Stpx =√P tpx2+Q tpx2=√152, 8382+ 127,7552=199,2(kVA)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Ninh Văn Nam, GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN, Hà Nội: Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, 2015

[2] GTECO, “gteco.vn,” GTECO company, 2009 [Trực tuyến] [3] TCVN 4514: 2012, 2012

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP

ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Sơ đồ mạch vòng

 Các phụ tải được cung cấp điện từ các nguồn khác

nhau

 Các nguồn được nối thành vòng kín vận hành hờ

 Chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng cao

 Độ tin cậy cung cấp điện cao nhất

 Khó trong việc lựa chọn thiết bị.

2.1.2 Sơ đồ hình tia

 Mỗi phụ tải được cung cấp một đường dây riêng

biệt

 Chi phí vận hành, bảo dưỡng, đầu tư cao

 Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Các phụ tải riêng biệt, không phụ thuộc vào

nhau

 Dễ lắp đặt thêm đường dây dự phòng

2.1.3 Sơ đồ rẽ nhánh

 Các phụ tải được đấu nối chung từ một đường trục.

 Chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành cao, độ tin cậy cung

cấp điện thấp.

 Thường xảy ra sự cố trên đường dây.

 Có nhiều mối nối, các phụ tải phụ thuộc vào nhau.

2.2 Đề suất các phương án cấp điện