Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất cơ khí”

Thiết kế cung cấp điện phân xưởng sản xuất cơ khí bao gồm: thiết kế hệ thống mạng điện động lực, thiết kế hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nối đất an toàn cho phân xưởng.Việc t

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề:

Đất nước ngày càng phát triển hiện đại hóa kéo theo các tiềuchuẩn được đề ra trước đó phải phát triển theo, công nghiệp chuyềndần sang tự động hóa và trí tuệ nhân tạo , các phân xưởng sản xuấtchuyển dần sang những loại máy móc các thiết bị có cơ cấu hiện đạihơn Việc đảm bảo chúng hoạt động trôi chảy trong sản xuất cũngnhư đảm bảo an toàn cho người trong quá trình vận hành thì khôngthể nói tới việc thiết kế nguồn cung cấp điện

Các giải pháp cung cấp điện tốt sẽ giúp tiết kiệm năng lượng điệntiêu thụ và đảm bảo an toàn cho phân xưởng Thiết kế cung cấp điệnphân xưởng sản xuất cơ khí bao gồm: thiết kế hệ thống mạng điệnđộng lực, thiết kế hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nốiđất an toàn cho phân xưởng

Việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật, giúptiết kiệm chi phí trong khâu lựa chọn và lắp đặt nguyên thiết bị, giúptiết kiệm tối đa chi phí bỏ ra mà vẫn đảm bảo được cá yêu cầu đặt ratrong khâu thiết kế Dựa trên điều đó, nhóm sinh viên thực hiện đềtài “Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Cơ Khí”

2 Mục đính nghiên cứu:

Dựa trên việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

mà nhóm sẽ đề ra phương pháp thiết kế cung cấp điện một cách hợp

lý Áp dụng những kiến thức đã được học vào trong thực tế và làmquen việc thiết kế cho sau này Trong quá trình làm đồ án nhóm lĩnhhội kinh nghiệm giảng viên hướng dẫn đồ án, học hỏi được thêm kiếnthức thực tế, biết được quá trình từ khảo sát hiện trường cho đếnviệc thiết kế dựa trên thực tế

3 Nội dung nghiên cứu:

Nội dung của bài thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng gồm có các nội dung như sau:

1 Tính toán phụ tải phân xưởng

2 Lựa chọn máy biến áp

3 Lựa chọn dây dẫn và các khí cụ bảo vệ

4 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

5 Thống kê vật tư đã sử dụng

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ

I Đặc điểm phân xưởng:

Dựa vào các đặc điểm của phân xưởng mà ta có thể xác định đượcphương án thiết kế cho phù hợp Bao gồm các đặc điểm sau:

 Kích thước phân xưởng:

 Chiều dài: 54m

 Chiều rộng: 18m

 Chiều cao: 7m

Diện tích toàn phân xưởng: 972m2

 Kết cấu phân xưởng: Kết cấu khung sắt có tường gạch sơn nướcmàu sáng, độ dày tường 20cm, mái tone lạnh, nền nhà lát gạchchịu áp lực, cửa chính ngang 6m cao 3m và của phụ ngang 3mcao 3m

 Môi trường làm việc: Sạch sẽ, ít bụi, khô ráo, thông gió Nhiệt độtrung bình của phân xưởng là 35

 Chế độ làm việc: 2ca/ngày

 Quy mô sản xuất: Xưởng quy mô trung bình

II Thông số và sơ đồ mặt bằng phân xưởng:

1 Bảng thống kê phụ tải phân xưởng:

Sơ đồ mặt bằng phụ tải điện trình bày vị trí của các thiết bị trên toàn bộ mặt bằng phânxưởng

Các thông số phụ tải điện của phân xưởng được cho dưới dạng bảng bao gồm: mãhiệu, số lượng thiết bị, công suất tác dụng định mức Pđm(kW), hệ số công suất cos φ,

hệ số sử dụng của từng thiết bị ksd, …

Pđm(kw)

2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí:

Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN PHÂN CHIA PHỤ TẢI

I Phân bố nhóm cho mặt bằng phụ tải phân xưởng:

Việc phân bố nhóm phụ tải phụ thuộc vào các đặc điểm về vị trí,tính chất của tải…sao cho hiệu quả của công việc được tốt nhất, pháthuy tối đa hiệu suất của các loại tải Ngoài ra, còn phải chú ý đếnđiều kiện về kinh tế, không nên dùng quá nhiều tủ động lực, phânquá nhiều nhóm cùng làm việc đồng thời sẽ không lợi về mặt kinh tế,

số tủ phân phối và số tuyến dây đi trong tủ

Chúng ta sẽ phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau:

 Các thiết bị trong nhóm phải phân bố gần nhau, cùng gầncông suất và có cùng một nhóm chức năng

 Công suất của các thiết bị trong nhóm không được quá lệchnhau (giới hạn trong 10(KW)

 Tổng công suất của các nhóm gần bằng nhau

 Dòng qua tải gần như bằng dòng qua CB

 Nhóm chia phụ tải từ 3 đến 5 nhóm

Do đó, với các thiết bị trên chế độ xem kế hoạch, quyết định chia tất

cả chúng thành hai nhóm nhỏ hơn Ngoài việc cung cấp điện chotừng nhóm (mỗi bảng phân phối), chúng ta cũng cần tính toán nguồncung cấp cho hệ thống chiếu sáng

Ta chia phụ tải của phân xưởng thành 3 nhóm sau đây:

Sốlượng

Pđm(kw)

Sốlượng

Pđm(kw)

Cos

� KuNhóm 2

Pđm(kw)

Bảng 2.3: Bảng thông số thiết bị phân xưởng sản xuất cơ khí nhóm 3

Ta thấy rằng phân chia 3 nhóm như trên thì theo công thức

P = Trong đó : n là số máy trong 1 loại

P là công suất định mức máy (KW)

Thì ta được các công suất theo các nhóm sau :

Việc xác định phụ tải tính toán là cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn, cáp và các thiết bị trong mạng điện như: CB, cầu chì, các tủ phân phối…

Ta có các tiêu chuẩn áp dụng như sau:

❖ TCVN 7447-1-2004(IEC 603642-1-2001): Hệ thống lắp đặt của các tòa nhà-Nguyên tắc cơ bản đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa

Các yêu cầu cần tính cho phân xưởng:

- Công suất tác dụng tính toán của nhóm Pc (KW)

- Công suất biểu kiến tính toán của nhóm Sc (KVA)

- Dòng điện tính toán của nhóm Ic(A)

1 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm:

Hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị j là:

Cos , Tan =

Trong đó:+ là hệ số công suất của thiết bị thứ j

Hệ số công suất trung bình của nhóm 1 :

Cos

tg

Hệ số công suất trung bình của nhóm 2:

3 Xác định công suất tính toán của nhóm:

Công suất tác dụng tính toán P của nhóm thiết bị thứ j được xác cjđịnh theo công thức sau:

Pcj = k sj Trong đó:+ k là hệ số đồng thời của nhóm thứ j được tra ở sj

TCVN:9206 :2012

Trong đó Kđt là hệ số đồng thời được tra bảng ứng với:

+ n = 1 đến 3 suy ra Kđt = 0.9

 n = 4 đến 6 thì Kđt = 0.8+ n = 6 đến 9 thì Kđt = 0.7+ n >= 10 thì Kđt = 0.6

với n là số nhóm máy trong phân xưởng.

+ là hệ số sử dụng của thiết bị thứ i+ là công suất định mức của thiết bị thứ i+ là số lượng thiết bị của nhóm thứ j Công suất phản kháng tính toán Q của nhóm thiết bị thứ j xác định cj theo biểu thức sau:

Qcj = P tg cj

Hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị j là:

Cos = Tan =

Trong đó:+ là hệ số công suất của thiết bị thứ i

Công suât biểu kiến tính toán của nhóm thiết bị thứ j:

Qua lần tính toán ta có được bảng thống kê như sau :

Công suất biểu kiến (KVA)

Dòng qua nhóm

Bảng 2.4: Bảng thống kê tính toán cảu 3 nhóm phân xưởng

4 Xác định vị trí tâm phụ tải của từng nhóm phân xưởng

Mục đích của việc lựa chọn vị trí lắp đặt tủ phân phối là hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về đảm bảo điện năng, tổn thất năng lượng và cả kinh tế

Ta có công thức tính tọa độ như sau:

Xj = ; Y = j

Với P là công suất cúa các thiết bị trong nhóm; X , Y là tọa độ các ij ij ijthiết bị trong nhóm

Vị trí tâm phụ tải của nhóm 1

Xác định tâm phụ tải của nhóm 1 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

X1 =

Y1 =

Vậy đặt tủ động lực của nhóm 1 ở tọa độ X = 4.3734m và Y = 1 111.0354(m)

Xác định tâm phụ tải của nhóm 2 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

X2 =

Y2 =

Vậy đặt tủ động lực của nhóm 2 ở tọa độ X = 29.0394m và Y = 2 29.697m

Vị trí tâm phụ tải nhóm 3:

STT Kí hiệu trên mặt

bằng

P dm (KW )

X(m )

Y(m ) x.P dm y.P dm

Xác định tâm phụ tải của nhóm 3 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

 Khi xác định vị trí đặt tủ động lực và tủ phân phối ta cần chú

ý đến các yêu cầu sau:

 Tủ đặt gần tâm phụ tải

 Thuận lợi cho quan sát toàn nhóm hay toàn phân xưởng và

dễ dàng cho việc lắp đặt, sữa chữa

 Không gây cản trở lối đi

 Gần cửa ra vào, an toàn cho người

 Thông gió tốt

Vì vậy dựa vào các điều kiện trên ta chọn vị trí đặt tủ phân phối và

tủ động lực có thể lệch đi so với tính toán của tâm phụ tải nhưng phải đảm bảo gần tâm phụ tải nhất sau khi xem xét bố trí của phụ tải phân xưởng ta đưa ra phương án đặt tủ động lực và tủ điều khiển

cho toàn phân xưởng như hình vẽ sau :

Do điều kiện làm việc của phân xưởng, nên có những lúc ánh sáng

tự nhiên của mặt trời không đủ hay không còn chiếu sáng cho phânxưởng Cho nên ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phânxưởng

Ánh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhucầu làm việc bình thường của con người, đảm bảo được độ rọi theoyêu cầu của công việc và không được quá chói

Có nhiều hình thức chiếu sáng khác nhau:

Chiếu sáng chung là chiếu sáng đảm bảo tại mọi điểm trên bề mặtđược chiếu sáng đều nhận được lượng ánh sáng giống nhau

Chiếu sáng cục bộ là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về độrọi cao Chiếu sáng làm việc là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việcbình thường

Chiếu sáng dự phòng là hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hànhđược một số công việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố

Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảo cho việc di chuyển mọi người rakhỏi khu vực làm việc một cách an toàn Nguồn chiếu sáng dựphòng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc

Nguồn sáng của hệ thống chiếu sáng có thể phát ra từ:

Đèn tim hay đèn sợi đốt nguyên tắc làm việc dựa trên cơ sở khicho dòng điện chạy qua dây điện trở, nó sẽ bị đốt nóng lên theo hiệuứng joule đến một mức độ nào đó sẽ phát ra ánh sáng Dây điện trởthường được làm bằng volfram hoặc tungsten đặt trong một bóngthủy tinh trong suốt có chứa khí trơ để tăng cường tuổi thọ cho dâyđiện trở này Đèn tim được chế tạo ở nhiều cấp điện áp khác nhaucho nên phạm vi sử dụng khá rộng, cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ sửdụng Khuyết điểm là hiệu suất phát quang kém 10 lumen/w, tỏanhiệt khi phát sáng, tuổi thọ kém

Đèn huỳnh quang làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trongchất khí ưu điểm của loại này là: có hiệu suất phát sáng cao, ánhsáng giống ánh sáng ban ngày, tuổi thọ cao, không tỏa nhiệt khiphát sáng

Nhược điểm là giá thành đắt, sơ đồ nối dây phức tạp, không hoạtđộng được ở nhiệt độ thấp hoặc điện áp giảm Do đèn làm việc dựatrên nguyên tắc phóng điện trong chất khí nên với nguồn điện xoaychiều tần số 50Hz thì tần số phóng điện là 100Hz dẫn đến con ngườilàm việc trong môi trường này thấy mỏi mắt Hơn nữa ánh sáng ánhsáng do đèn huỳnh quang phát ra gây nên hiệu ứng hoạt nghiệm, khiánh sáng của đèn cùng tần số với tần số của vật thể quay làm chovật thể quay như bị đứng yên, do đó rất dễ gây ra tai nạn lao động.Đèn phóng điện làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trong hơikim loại ví dụ như đèn cao áp thủy ngân, đèn sodium Ưu nhượcđiểm của loại đèn này là: hiệu suất phát quang tương đối cao,chỉ sốhoàn màu thấp, nhưng có công suất đơn vị cao vì thế nó được dùng

để chiếu sáng cho nhà xưởng, sân bãi, hội trường lớn

Các đại lượng và đơn vị dùng trong chiếu sáng:

Quang thông :( ): lumen(lx) 

Cường độ sáng : (I): candela(cd)

Độ chói :( L): (cd/m2 )

Độ rọi:( Eyc):( lux)

Hiệu suất sáng:( ): ( lx/w) 

Nhiệt độ màu: ( T): ( ok)

Chỉ số hoàn màu : ( CRI )

II Yêu cầu thiết kế chiếu sáng:

Để đạt dược những yêu cầu chiếu sáng đặt ra thì khi thiết kế chiếusáng cần chú ý:

 Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trị tối thiểu theoyêu cầu

 Chùm sáng phải phù hợp vào tính chất của công việc, thôngthường chọn nguồn sáng giống ánh sáng ban ngày

 Tạo được tính tiện nghi cần thiết:

 Tính thẩm mỹ

 Không gây chói do các tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt

 Không gây chói do các tia phản xạ từ các vật xung quanh

 Không có bóng tối trên mặt bằng làm việc

 Phải tạo được độ rọi tương đối đồng đều để khi quan sát nơi nàysang nơi khác mắt không phải điều tiết quá nhiều(độ chênh lệch tối

đa không quá 20%)

 Phải có hệ thống điều khiển từ xa và tự động hoá

 Tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý

III Thiết kế chiếu sáng:

Áp dụng các tiêu chuẩn chiếu sáng :

• TCVN 3743-1983: Chiếu sáng nhân tạo nhà công nghiệp và cáccông trình công nghiệp

• TCVN 7114-1-2008: Ecgônômi - Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1:Trong nhà

Kết quả tính toán và đo đạc trên phần mềm

Khu KCS:

Tổng quan:

Vị trí đèn:

Kết quả tính toán và đo đạc trên phần mề

Khu nghỉ ngơi: Tổng quan:

Vị trí đèn: Kết quả tính toán và đo đạc trên phần mềm: Khu WC:

Tổng quan:

Vị trí đèn:

Kết quả tính toán và đo đạc trên phần mềm:

 Tổng kết tính toán:

Hầu như việc mô phỏng đã đáp ứng đủ độ rọi của từng khu vực theo các tiêu chuẩn mà đã tính toán lý thuyết ở trên

 Số lượng bóng đèn:

*Nhận xét: Theo tính toán lý thuyết thì số bóng là 25 gần chính xác

so với việc mô phỏng là 26 bóng và 1 số khu vực có số bóng hơi khác

so với tính toán, một phần do việc tính toán lý thuyết chỉ dừng ở sốlượng và độ rọi tiêu chuẩn nhưng trên thực tế còn phụ thuộc vào vịtrí và độ sáng phải đủ cho mắt người nhìn thấy 1 cách rõ ràng chonên ta cần phải sắp xếp lại vị trí bóng sao, thêm hoặc bớt đi vài bóng

để đảm bảo độ sáng ổn nhất phù hợp với khu vực làm việc

*Tính toán công suất đèn:

Ta tính công suất theo số lượng đèn trên mô phỏng tương tự phần

tính toán mục III:

P = Ksd=1

n=26 =>P = 1 26 157 = 4082 W

Tính công suất biểu kiến:

Theo datasheet đèn có hệ số công suất PF = Cos = = 0.95�

Vị trí lắp đặt:

*Tính toán công suất đèn:

Tính công suất:

P = Ksd=1

n=20 =>P = 1 20 47.3 = 946 W

Tính công suất biểu kiến:

Theo datasheet đèn có hệ số công suất PF = Cos = = 0.9�

=> S = = = 1,051 KVA

CHƯƠNG 4:

CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trongtổng số vốn đầu tư của hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, sốlượng và công suất định mức của máy biến áp là việc làm rất quantrọng Để chọn trạm biến áp cần đưa ra một số phương án có xét đếncác ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh điều kiện kinh

tế, kỹ thuật để chọn ra được phương án tối ưu nhất

 Chọn vị trí đặt trạm biến áp:

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầusau:

 Gần tâm phụ tải

 Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ ra

 Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

 Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

 Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt

 An toàn cho người và thiết bị Trong thực tế, việc đặt trạm biến ápphù hợp tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó tuỳ thuộc vàođiều kiện cụ thể trong thực tế mà đặt trạm sao cho hợp lý nhất Căn

cứ vào các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưởng Ta chọn

vị trí lắp đặt trạm biến áp như sau : Trạm biến áp đặt cách phânxưởng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chính MDB(Main Distribution Board )

 Chọn số lượng và loại máy biến áp:

Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

 Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

 Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp

Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên

Đối với hộ phụ tải loại 2: số lượng máy biến áp được chọn còn tuỳthuộc vào việc so sánh hiệu quả về kinh tế- kỹ thuật

 Xác định dung lượng của máy biến áp:

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp.Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

 Chọn theo điều kiện làm việc

 bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình thường) Mức

độ quá tải phải được tính toán sao cho hao mòn cách điện trongkhoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng vớinhiệt độ cuộn dây là 98oC Khi quá tải bình thường, nhiệt độ điểmnóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại)nhưng không vượt quá 140oC và nhiệt độ lớp dầu phía trên khôngvượt quá 95oC

 Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong nhữngmáy biến áp làm việc song song) với một thời gian hạn chế để khônggián đoạn cung cấp điện

Phương pháp công suất đẳng trị

Trong đó: S 1 là công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 1

S là công suất biểu kiến của phụ tải nhóm 2