Thiết kế hệ thống cung cấp Điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay nhu cầu sử dụng điện là cần thiết đối với tất cả mọi người trong mọi lĩnh vực đời sống hàng ngày từ việc sử dụng điện để chiếu sáng đến việc sử dụng điện phục vụ cho sản xuất, tất cả nhưng nhu cầu đó đã cho ta biết vai trò của điện trong đời sống. Cùng với sự phát triện kinh tế-xã hội, khoa học kỹ thuật, thiết kế hệ thống cung cấp điện là một trong những vấn đề quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đât nước ta. Hệ thống cung cấp điện đóng vai trò rất lớn trong công cuộc xây dựng đất nước ta hiện nay. Cùng với nhu cầu sử dụng điện và các trang thiết bị ngày càng hiện đại nên việc trang bị kiến thức mới về hệ thống cung cấp điện, cách thức sử dụng hệ thống trong xí nghiệp, khu công nghiêp, nhà ở … là rất cần thiết. Qua việc học môn Thiết kế hệ thống cung cấp điện và làm bài tập lớn Thiết kế hệ thống cung cấp điện, với đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp” với sự hướng dẫn của Thầy XXX đã giúp em có cơ hội tổng hợp lại kiến thức đã học và học hỏi thêm một số kiến thức mới. Em sẽ cố gắng phát huy được sáng tạo và nghiên cứu,tìm hiểu để lựa chọn các thiết bị cho hệ thống tối ưu nhất. Tuy nhiên trong quá trình thiết kế sẽ có nhiều sai sót. Vì vậy, em rất mong giáo viên hướng dẫn đóng góp ý kiến và giúp đỡ để hoàn thiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn!

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ XƯỞNG

Phụ tải chiếu sáng

Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn để chiếu sáng nhân tạo Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cũng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài ra, chúng ta còn quan tâm tới màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phải đảm bảo mỹ quan

Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không lóa mắt: vì với cường độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng thẳng, thị giác mất chính xác

- Không lóa do phản xạ: ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh.

Trong các phân xưởng sản xuất, bóng tối là điều cần phải tránh Thay vào đó, cần duy trì ánh sáng đồng đều khắp không gian để có thể quan sát toàn bộ phân xưởng dễ dàng Để khắc phục các bóng tối cục bộ, có thể sử dụng bóng mờ và treo đèn ở độ cao thích hợp.

- Độ rọi yêu cầu đồng đều: nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều gây mỏi mắt.

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: để thị giác đánh giá được chính xác.

1.2.2 Phương án bố trí đèn Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta bố trí đèn cho chiếu sáng chung Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn Vấn đề đặt ra là phải xác định được vị trí hợp lí của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác Đối với chiếu sáng chung người ta hay sử dụng 2 cách bố trí đèn theo hình chữ nhật hoặc hình thoi.

1.2.3 Các phương pháp tính toán chiếu sáng được sử dụng khi tính chiếu sáng công nghiệp.

- Phương pháp hệ số sử dụng

- Phương pháp tính gần đúng

- Phương pháp tính gần đúng đối với đèn ống

- Phương pháp tính toán với đèn ống

1.2.4 Mô phỏng thiết kế chiếu sáng Để cung cấp ánh sáng cho một nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp với diện tích 36x24x7m, độ rọi yêu cầu của xưởng E yc 300lux, độ rọi yêu cầu của văn phòngE yc 500lux

Theo tiêu chuẩn việt nam 7114-2008-quyển 1 ta chọn bộ đèn có thông số kĩ thuật như bảng sau:

Bảng 1 1 Đèn sử dụng trong phân xưởng

TT Hãng Tên đèn Chủng loại Số lượng Công suất

1 Philips BY120P G4 PSU 1 xLED 100S/865 WB Highbay 38 69

 Sử dụng phần DIAlux evo mô phỏng thu được kết quả:

Hình 1 1 Mô phỏng chiếu sáng phân xưởng

Bảng 1 2 Thông số độ rọi trong nhà xưởng

Average Emin Emax Emin/Etb Emin/Emax

Hình 1 2 Bố trí đèn trong phân xưởng a Khu vực văn phòng (Room 2)

Hình 1 3 Độ rọi khu vực văn phòng b Khu phân xưởng (Room 1)

Hình 1 4 Độ rọi khu vực phân xưởng

Phụ tải động lực

Từ dữ kiện của bài cho ta có thể phân các thiết bị trong xưởng thành 4 nhóm như sau:

Hình 1 5 Chia nhóm thiết bị

Số ký hiệu trên sơ đồ

Hệ số ksd cosφ Công suất đặt

18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,54 0,69 12,6

Số ký hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd cosφ

1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,36 1,00 15,6

1.3.2 Tính toán cho từng nhóm.

Tên thiết bị Hệ số ksd cosφ Công suất đặt

(A) Tính toán tương tự với các nhóm khác ta thu được kết quả trong bảng dưới đây:

Phụ tải Ksdt knc Cos φn Pttn(kW) Qttn(kVAr) Sttn(kva) I tt (A)

Tổng hợp phụ tải

1.4.1 Xác định phụ tải chiếu sáng của cả phân xưởng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng xí nghiệp công nghiệp xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Trong đó : n : Số lượng đèn

P0 : Công suất mỗi đèn (W) a Khu vực phân xưởng

Khu vực đặt thiết bị sau khi thiết kế chiếu sáng ta có Po = 69W, n = 44, cos = 0,9

Phụ tải chiếu sáng của khu vực đặt thiết bị:

Q cs1 = P cs tgφ cs = 3,03  0,48 = 1,45 (kVAr) b Khu vực văn phòng

Khu vực văn phòng sau tính toán ta có Po = 69W, n = 44, cos = 0,9

Q cs2 = P cs tgφ cs = 0.4  0,48 = 0.19 (kVAr)

Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng là:

1.4.2 Tính toán cho toàn phân xưởng

P tti + Pcs= kdt  (Pttn1 + Pttn2 + Pttn3 + Pttn4) + (Pcs1 + Pcs2)

( ) tt dt ttn ttn ttn ttn cs cs

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ

Đề xuất các phương án cấp điện cho phân xưởng

Để đảm bảo an toàn và tính thẩm mỹ trong nhà xưởng, các đường dây điện được thi công bằng cáp điện Sơ đồ mặt bằng thể hiện bố trí cụ thể các tủ động lực và tủ phân phối tổng, đảm bảo sự gọn gàng, dễ dàng quản lý và vận hành hệ thống điện.

Hình 2 5 Sơ đồ bố trí tủ động lực và tủ phân phối tổng

Phương án 1: đặt TPP ở góc phân xưởng sát trạm biến áp đi dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và chiếu sáng

Hình 2 6 Phương án đi dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và chiếu sáng

Phương án 2: đặt TPP ở góc phân xưởng sát trạm biến áp và đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng

Hình 2 7 Phương án đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng

2.4.1 Chọn lắp đặt máy biến áp Điều kiện lựa chọn MBA phải thõa mãn điều kiện sau:

Bảng 2 1 Thông số MBA lựa chọn

2.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn và tính toán các loại tổn thất trong mạng điện

 Phương án 1: Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện như trong hình dưới đây.

Hình 2 8 Sơ đồ nguyên lý phương án 1

Chọn cáp từ biến áp về tủ phân phối và từ tủ phân phối về tủ động lực

Theo phương pháp ICP, sử dụng dây Tmax H00h Phương pháp đi dây trong đất được lựa chọn cho đoạn dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối Nhiệt độ môi trường sẽ được sử dụng làm thông số thiết kế.

Xét đường đây từ biến áp đến tủ TPP có Itt= 213,83 (A)

Trong đó: k1: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây, cáp k2: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh

Chọn cáp đồng 1 lõi do LENS chế tạo: PVC (1x95mm 2 ) có Icp01A

Tổng trở biến áp quy về phía hạ áp

(m) Cáp đã chọn có r0 = 0,193 (/km); x0 = 0,1 (/km)

Dòng ngắn mạch có trị số:

Vậy cáp đã chọn PVC (1x95mm 2 ) có Icp01 (A) thõa mãn.

 Chọn dây dẫn từ 0 đến TĐL 1

 Dòng điện tính toán của đoạn từ 0 đến TDDL:

Dòng điện dây tối thiểu dây cáp phải chịu được:

Tra cẩm nang chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện (1x50)mm 2 dòng điện Icp = 206 A

Cho nhiệt độ môi trường là 25 o C nên k1 = 1, đi 3 cáp 1 rãnh nên k2 = 0,85 k k I 1 2 cp 1.0,85.206 175,1 164, 43  (A)

Vậy chọn cáp của đoạn 0 đến 1 loại PVC hãng LENS (1x50mm 2 ) có r0 = 0,387 (/km), x0 = 0,1 (/km)

 Dòng điện tính toán của đoạn từ 1 đến 2:

Cho nhiệt độ môi trường là 25 o C nên k1 = 1, đi 3 cáp 1 rãnh nên k2 = 0,85 k k I 1 2 cp 1.0,85.144 122, 4 108,41  (A)

 Chọn dây dẫn từ 3 đến 4

 Dòng điện tính toán của đoạn từ 3 đến 4:

Cho nhiệt độ môi trường là 25 o C nên k1 = 1, đi 3 cáp 1 rãnh nên k2 = 0,85 k k I 1 2 cp 1.0,85.174 149,7 129, 27  (A)

Vậy chọn cáp của đoạn 3 đến 4 loại PVC hãng LENS (1x35mm 2 )

 Dòng điện tính toán của đoạn từ 4 đến TĐL 4:

Cho nhiệt độ môi trường là 25 o C nên k1 = 1, đi 3 cáp 1 rãnh nên k2 = 0,85 k k I 1 2 cp 1.0,85.87 73,95 60,51  (A)

Tương tự ta có bảng sau

Bảng 2 2 Chọn cáp cho phương án 1

Tiết diện đường dây (mm 2 )

0 – ĐL1 164,43 206 50 6 0,387 0,1 ĐL1 - ĐL2 108,41 144 25 12,2 0,727 0,1 ĐL2 - CS 5.77 31 1.5 8,2 12,1 0.1

 Phương án 2: Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện như trong hình dưới đây.

Hình 2 9 Sơ đồ nguyên lí cấp điện phương án 2

Tương tự phương án 1 ta có bảng sau:

Bảng 2 3 Chọn cáp cho phương án 2

Tiết diện đường dây (mm 2 )

Tính toán tổn thất điện năng và tổn thất điện áp trong mạng điện hạ áp

Tổn thất điện năng được tính toán theo công thức

S - công suất tính toán đi qua đường dây đó

Tổn thất điện áp đươc xác định bởi công thức:

 Tính toán tổn thất cho phương án 1

 Tổn thất trên đoạn từ trạm biến áp về tủ phân phối

Cáp đã chọn từ TBA - TPP cho phương án 1 có r0 = 0,193 (/km); x0 = 0,1 (/km)

 Tổn hao điện năng trên đoạn cáp là:

 Tổn thất trên đoạn 0 đến 1

 Tổn hao điện năng trên đoạn cáp là:

 Tổn thất điện áp trên đoạn cáp

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 2 4 Tính toán tổn thất điện áp và điện năng của phương án 1

Tên đường dây Chiều dài

Tính toán tương tự cho phương án 2 ta có bảng sau:

Bảng 2 5 Tính toán tổn thất điện áp và điện năng của phương án 2

So sánh kinh tế kỹ thuật của các phương án

- Các thông số kỹ thuật và chi phí trong tủ động lực và máy biến áp là như nhau nên trong so sánh kinh tế kỹ thuật ta không đề cập đến

- Trong 2 phương án cáp đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối và từ tủ phân phối đến tủ động lực là như nhau nên khi so sánh kinh tế và kỹ thuật ta chỉ đề cập đến chiều dài dây và tiết diện đường dây

- Dựa vào bảng số liệu tính toán ở các mục trên ta có thể thấy:

 Phương án 2 tổn thất ít hơn so với phương án 1

 Phương án 2 dễ đi dây và gọn hơn phương án 1

 Về yêu cầu kỹ thuật, phương án 2 dễ sửa chữa và bảo trì hơn

 Chọn phương án đi dây cấp điện cho phân xưởng là phương án 2.

THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ

Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đo lường

3.3.1 Chọn máy biến áp Điều kiện lựa chọn MBA phải thõa mãn điều kiện sau:

Bảng 3 4 Thông số MBA lựa chọn

 Chọn aptomat từ trạm biến áp về tủ phân phối

Xét đường đây từ biến áp đến tủ TPP có Itt= 234,44 (A)

(m) Cáp đã chọn có r0 = 0,193 (/km); x0 = 0,1 (/km)

Vậy chọn aptomat có thông số như sau:

Bảng 3 5 Thông số aptomat từ TBA về TPP

Aptomat Loại Udm (V) Idm (A) Icdm (kA)

 Chọn aptomat cho các tủ động lực

Bảng 3 6 Chọn aptomat cho TĐL

Tên tủ Aptomat Loại Udm

(kA) ĐL1 LS ABN103c 600 75 56,02 22 ĐL2 LS ABN203c 600 125 102,64 30 ĐL3 LS ABN103c 600 100 68,76 22 ĐL 4 LS ABN103c 600 75 60,51 22

Dòng định mức của động cơ được tính theo công thức sau:

Thông số IdmĐ của các phụ tải trong nhóm 1 như sau:

Bảng 3 7 Thông số phụ tải nhóm 1

Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng

Bàn lắp ráp và thử nghiệm 18 13,6 0,69 31,52

Chọn aptomat bảo vệ cho các phụ tải:

Lựa chọn aptomat 1 bảo vệ cho bể ngâm tăng nhiệt: dmA dmLD 0,38

Chọn aptomat có UdmA = 600(V); Idm = 15 (A)

Chọn aptomat có UdmA = 600(V); Idm = 30(A)

Tính toán tương tự ta có bảng chọn aptomat bảo vệ cho các phụ tải trong nhóm 1 như sau:

Bảng 3 8 Chọn aptomat bảo vệ cho các phụ tải

Ký hiệu trên mặt bằng

Aptoma t Loại Udm (V) Idm (A) Itt

Bể ngâm tăng nhiệt LS ABN103c 600 15 8,96 22

Máy quấn dây LS ABN53c 600 15 7,60 18

Máy khoan bàn LS ABN53c 600 15 7,79 18

Bàn lắp ráp và thử nghiệm LS ABE103a 600 40 31,5 22

Nhóm 2 Bàn thử nghiệm LS ABN103c 600 20 15,24 18

Cần cẩu điện LS ABN53c 600 30 18,19 18

Máy hàn xung LS ABN103c 600 75 62,81 22

Máy ép nguội LS ABN103c 600 60 49,35 22

Bể ngâm dung dịch kiềm LS ABN53c 600 40 26,55 18

Bể ngâm nước nóng LS ABN53c 600 30 21,75 18

Máy khoan đứng LS ABN53c 600 30 18,66 18

Bảng 3 9 Chọn aptomat bảo vệ cho các phụ tải LM & CS

Tên thiết bị Aptomat Loại Udm

LM & CS - lộ 1 LS ABE53a 600 5 2.4 18

LM & CS - lộ 2 LS ABN53c 600 5 2.4 18

LM & CS - lộ 3 LS ABN53c 600 5 2.4 18

LM & CS - lộ 4 LS ABN53c 600 5 0.9 18

LM & CS - văn phòng LS ABN53c 600 15 7.86 18

Dòng điện lớn nhất chạy qua thanh góp chính là dòng định mức máy biến áp:

(A) Chọn thanh góp đồng, tiết diện hình chữ nhật, M25x3 có Icp = 340 (A)

Cáp đã chọn có r0 = 0,193 (/km); x0 = 0,1 (/km)

Trị số dòng ngắn mạch xung kích

Dự định đặt 4 thanh góp ba pha cách nhau 15cm, mỗi thanh được đặt trên 2 sứ khung tủ cách nhau 70 cm

(kG.cm)Momen uốn của thanh 25x3 đặt đứng:

(Kg/cm 3 ) Với  = 6 và tqd = tc = 0,5 s, kết quả kiểm tra thanh góp đã chọn ở bảng sau: Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, (A) K K I 1 2 cp 1.1.340I cb 231

Khả năng ổn định động, (kG/cm 2 )  cp 1400 tt 190,4

Khả năng ổn định nhiệt, (mm 2 ) F 25.3 75  .l  t qd 6.4,9 0,5 20,7

Vậy chọn thanh cái M25x3 là thõa mãn.

Tương tự ta chọn được thanh góp cho các tủ động lực: ĐL1: M20x6; Icp = 100A ĐL2: M20x4; Icp = 200A ĐL3: M20x3; Icp = 100A ĐL4: M20x3; Icp = 100A

3.3.4 Chọn biến dòng Điều kiện chọn biến dòng: dm tt

3.3.5 Chọn và kiểm tra dây dẫn a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho từng máy.

- Dựa vào sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện” của tác giả Ngô Hồng Quang, bảng 4.13 cung cấp thông số lựa chọn phù hợp cáp hạ áp ba lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm đặt có định do CADIVI sản xuất.

- Kí hiệu: Vật liệu dẫn điện (C-F), C là số lõi của dây dẫn, F là tiết diện.(M là dây dẫn chất liệu đồng)

Bảng 3 10 Tiết diện dây dẫn cho từng máy

STT Tên nhóm và thiết bị Kí hiệu

Pđ (kW) Cosφ I dm I cp Loại dây dẫn

1 Bể ngâm tăng nhiệt 3 5,2 1 8,96 10,75 M(3-1) (I cp

5 Bàn lắp ráp và thử nghiệm

10 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 16,2 1 26,55 31,86 M(3-5,5) (I cp = 35)

11 Bể ngâm nước nóng 2 13,2 1 21,75 26,10 M(3-3,5) (I cp = 27)

19 Bàn lắp ráp và thử nghiệm

20 Quạt gió 20 9,7 0,83 19,46 23,35 M(3-3,5) (I cp = 27) b) Lựa chọn dây dẫn cho phụ tải chiếu sáng.

- Lựa chọn cáp hạ áp lõi đồng cách điện PVC loại nhiều sợi (dây dẫn đôi mềm xoắn) do CADIVI chế tạo và tra trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang ở bảng 4.8.

Tên thiết bị I dm (A) P dm (kW) Loại dây dẫn

1 Chiếu sáng 5,77 3.64 M(2x1) I cp = 14A c) Lựa chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà xưởng.

- Chọn cáp đồng và dây làm 2 lộ để đảm bảo độ tin cậy cấp điện.

- Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải lớn nhất là: max

- Tiết điện dây cao áp được chọn theo mật độ kinh tế dòng diện Đối với cáp đồng 3 pha T max @00h ta tra đợc J kt = 3,1(A/mm 2 ) (Phụ lục 4 giáo trình cung cấp điện DHCNHN).

- Khi đó ta có tiết diện dây dẫn là: max 140,74 2

Chọn cáp vặn xoắn 3 lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng

FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có tiết diện 50mm 2 có r 0 =0,387 Ω/km,x 0 =0,124Ω/km Và có dòng điện cho phép 205 (Tra bảng 4.57 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang trang 273).

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn: I sc k k I 1 2 cp Trong đó:

- Icp: Dòn điện chạy trên dây cáp lúc làm việc bình thường

- Isc: Dòng điện chạy trên dây cáp.

- k1: Hệ số chỉnh theo nhiệt độ môi trường, do tính toán sơ bộ nên chọn k1=0,96.

- k2: Hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt phụ thuộc số lộ cáp cùng đặt trong một

Kiểm tra tổn thất điện áp:

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp.

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp
Tác giả	Xxx Xxx Xxx Xxx
Người hướng dẫn	Th.S Xxx Xxx Xxx Xxx
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	1,9 MB