thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm e design

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM E-DESIGN NHÓM SINH VIÊN:ĐỖ HỒNG SINH 15042681 BÙ

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM E-DESIGN

Giới thiệu phần mềm

E-design là một phần mềm của hãng ABB dành cho việc thiết kế và tính toán mạch điện đơn tuyến cho dự án điện áp thấp và trung bình Phần mềm cho phép lựa chọn các thiết bị bảo vệ và kiểm tra khả năng liên kết bảo vệ của chúng

E-design là phần mềm chuyên dụng dành cho tất cả kỹ sư, chuyên gia trong ngành điện như là công cụ thiết kế nhanh chóng và đơn giản, các chức năng có trong phần mềm bao gồm:

 Vẽ sơ đồ mạch đơn tuyến

 Vẽ sơ đồ mạch phụ trợ

 Tính toán dòng điện và điện áp rơi

 Tính toán thiết bị bảo vệ

 Thiết lập và điền phối thiết bị bảo vệ

 Kiểm tra bảo vệ cáp in sơ đồ đơn tuyến và các tài liệu của dự án

Chương trình có thể tính toán ở mạch điện sau:

 Mạch trung thế: V 14,5 (A)

UCB ≥ 400 (V) Tra bảng Catologe CB ABB chọn CB 3 pha MS116, có các thông số Uđm = 400

 Chọn CB cho máy bào 1.2: Điều kiện: 55 > ICB > 27,2 (A)

UCB ≥ 400 (V) Tra bảng Catologe CB ABB chọn CB 3 pha MS450 có các thông số Uđm 400V, ICB = 40A, Icu = 10kA

Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design

105Monday, June 10, 20248:43:53 PM8:43:53 PM105Monday, June 10, 20248:43:53 PM8:43:53 PM105Monday, June 10, 20248:43:53 PM8:43:53 PM

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành, tăng hiệu suất sản xuất Thiết kế này tối ưu hệ thống điện, giảm tổn thất và tăng tính ổn định của hệ thống Việc sử dụng phần mềm E Design giúp mô phỏng, tính toán chính xác các thông số, đảm bảo hệ thống cung cấp điện hoạt động hiệu quả và an toàn.

105Monday, June 10, 20248:43:54 PM8:43:54 PM105Monday, June 10, 20248:43:54 PM8:43:54 PM105Monday, June 10, 20248:43:54 PM8:43:54 PM Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design giúp tối ưu hệ thống điện, đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành Phần mềm chuyên dụng này cho phép các kỹ sư điện thiết kế hệ thống điện chính xác và hiệu quả, tính toán và phân tích tải trọng, bố trí thiết bị hợp lý, và tuân thủ các tiêu chuẩn điện hiện hành.

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design nhằm đảm bảo việc cung cấp nguồn điện ổn định, liên tục và an toàn cho các thiết bị và máy móc hoạt động trong phân xưởng Phần mềm E Design là một phần mềm chuyên dụng trong thiết kế hệ thống điện, cho phép người dùng mô phỏng và tính toán chính xác các thông số điện, từ đó đưa ra phương án thiết kế tối ưu, đảm bảo hệ thống điện hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

105Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignMonday, June 10, 2024

Bằng cách tương tự ta có thể chọn CB cho các tải còn lại trong phụ tải nhóm 1

Bảng so sánh kết quả chọn CB giữa tính thủ công và phần mềm E design:

Tên thiết bị Kết quả tính thủ công Kết quả phần mềm

Bảng 4.7 So sánh kết quả chọn CB

Kết quả chọn CB thủ công và tự động tương đồng Tuy nhiên, sự khác biệt nhỏ có thể xảy ra do sai số trong tính toán hoặc chênh lệch công nghệ sản xuất, dẫn đến sự sai khác về thông số giữa các CB.

Xác định độ sụt áp

Công thức sử dụng: Điện trở của dây dẫn R (Ω/km):

𝑆 (𝑡𝑖ế𝑡 𝑑𝑖ệ𝑛 𝑑â𝑦,𝑚𝑚 2 đối với dây nhôm Chú ý:

 R được bỏ qua khi tiết diện dây dẫn lớn hơn 500 mm 2

 X: là cảm kháng của dây dẫn (Ω/km), X được bỏ qua khi tiết diện dây dẫn nhỏ hơn 50 mm 2 Khi không có thông tin nào khác, ta sẻ lấy X bằng giá trị 0,08 (Ω/km)

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Giải pháp thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng được thực hiện bằng phần mềm E Design, đảm bảo tính tối ưu và hiệu quả trong việc cung cấp nguồn điện ổn định, an toàn, đáp ứng yêu cầu sản xuất của phân xưởng Phần mềm E Design cung cấp các tính năng tiên tiến cho phép thiết kế hệ thống điện một cách nhanh chóng và chính xác, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình triển khai dự án.

Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design Thiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E DesignThiet ke cung cap dien cho phan xuong su dung phan mem E Design

 Sụt áp 3 Pha: Δ𝑈 = √3𝐼 𝐵 (𝑅 cos 𝜑 + 𝑋 sin 𝜑)𝐿 Δ𝑈% = 100.Δ𝑈

L: là chiều dài dây dẫn (Km)

IB: dòng làm việc lớn nhất (A)

Un: Điện áp dây (V) Xác định độ sụt áp từ Tủ động lực 1 đến các thiết bị trong phụ tải nhóm 1:

 Tại vị trí máy tiện 1.1:

Do S < 50mm 2 => X= 0 (Ω/km) Δ𝑈 = √3𝐼 𝐵 (𝑅 cos 𝜑 + 𝑋 sin 𝜑)𝐿=√3 ∗ 14,5 ∗ 5,63 ∗ 0,62 ∗ 0,009 = 0,79V Δ𝑈% = 0,79∗100

 Tại vị trí máy bào 1.2:

Do S < 50mm 2 => X= 0 (Ω/km) Δ𝑈 = √3𝐼 𝐵 (𝑅 cos 𝜑 + 𝑋 sin 𝜑)𝐿= √3 ∗ 27,2 ∗ 2,25 ∗ 0,52 ∗ 0,011 = 0,6V Δ𝑈% = 0,6∗100

 Tại vị trí máy bào 1.3:

Do S < 50mm 2 => X= 0 (Ω/km) Δ𝑈 = √3𝐼 𝐵 (𝑅 cos 𝜑 + 𝑋 sin 𝜑)𝐿=√3 ∗ 27,2 ∗ 2,25 ∗ 0,52 ∗ 0,013 =0,71V

Phần mềm E Design được sử dụng phổ biến trong thiết kế cấp điện cho nhà xưởng Phần mềm này cung cấp các tính năng mạnh mẽ giúp người dùng thiết kế hệ thống điện hiệu quả và chính xác Với E Design, người dùng có thể dễ dàng tạo các sơ đồ hệ thống, tính toán tải điện và lựa chọn thiết bị điện phù hợp.

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

E Design là phần mềm hiệu quả, được sử dụng rộng rãi trong thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng Phần mềm này hỗ trợ các kỹ sư tối ưu hóa thiết kế, đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống cung cấp điện E Design cung cấp khả năng mô hình hóa chính xác, tính toán tải chính xác và mô phỏng dòng điện để dự đoán hiệu suất của hệ thống Bên cạnh đó, E Design còn cho phép tích hợp với các phần mềm khác, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất làm việc.

BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Ý nghĩa của nâng cao hệ số công suất cho phụ tải

Các phân xưởng, xí nghiệp thường dung điện áp tương đối thấp, đường dây phân phối dài, phân tán đến từng phụ tải gây ra tổn thất điện năng lớn Mặt khác, các thiết bị trong phân xưởng thường tiêu thụ một lượng công suất phản kháng Q lớn

Công suất phản kháng không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

 Về kinh tế: chúng ta phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ

 Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó Cũng tức là ta nâng cao hệ số cosφ

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cosφ:

 Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …)

 Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

 Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Các phương pháp nâng cao hệ số công suất

Phương pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên: thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ, hạn chế động cơ chạy không tải, thay thế các động cơ làm việc non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn,

Phương pháp nâng cao hệ số công suất nhân tạo: đặt các thiết bị bù công suất phản kháng tại nơi tiêu thụ điện, các thiết bị bù thường dùng là máy bù đồng bộ và tụ bù điện Trong bài báo cáo này, ta sẽ sử dụng phương pháp bù tập trung bằng tụ bù điện đấu vào thanh góp của tủ phân phối chính để bù công suất phản kháng cho phân xưởng

 Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ quá nhiều công suất phản kháng

 Đơn giản trong vận hành và lắp đặt

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Với phần mềm E Design, các kỹ sư có thể cung cấp điện an toàn và hiệu quả cho các phân xưởng sản xuất Chương trình bao gồm các công cụ chuyên dụng giúp thiết kế và phân tích hệ thống phân phối điện, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu công suất và an toàn của nhà máy Phần mềm này cũng cho phép tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như hệ thống năng lượng mặt trời và gió, để giảm chi phí năng lượng và tác động môi trường.

 Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết

 Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế

 Kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp tụ bù không được cải thiện

 Nếu các tải trong phân xưởng không hoạt động hết dẫn đến tình trạng bù dư Q lên hệ thống dẫn đến quá áp trên các tải đang hoạt động Vì thế tụ bù cần có bộ tự động điều khiển bù Q ở các cấp khác nhau.

Nâng cao hệ số công suất cho phụ tải

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó

Giả sử ta có công suất của tải là P, hệ số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1 (trước khi bù), hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2 Công suất phản kháng cần bù là:

 Xác định công suất Q cần bù cho phân xưởng:

288 = 0,665 => tgφ1 = 1,123 Theo tiêu chuẩn điện lực, hệ số công suất cosφ2 = 0,9 => tgφ2 = 0,484 Dung lương Q cần bù cho phân xưởng là:

Qbù = Pt*(tgφ1 – tgφ2) = 191,5*(1,123-0,484) = 122 (kVAr)

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng, ứng dụng phần mềm E Design để triển khai thiết kế hệ thống cấp điện an toàn, hiệu quả và tối ưu Phần mềm này cho phép mô phỏng và phân tích dòng điện, điện áp, tổn hao công suất, giúp giảm thời gian thiết kế, nâng cao độ chính xác và tiết kiệm chi phí.

Các thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design đảm bảo hiệu quả và độ an toàn tối ưu Phần mềm này cho phép các kỹ sư thiết kế, mô phỏng và tối ưu hóa hệ thống điện, đảm bảo phân bổ nguồn điện hợp lý, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.

Hình 5.2 Sơ đồ bù công suất phản kháng

 Dung lượng bù của phần mềm:

Hệ số công suất và công suất phản kháng cần bù có kết quả tương đối giống nhau giữa tính toán thủ công và phần mềm tính toán Sai số này là rất nhỏ có thể chấp nhận được

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT CHO PHÂN XƯỞNG

Thiết kế chống sét cho phân xưởng

6.1.1 Kiến thức cơ bản về sét

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa các đám mây và đất Năng lượng của sét rất lớn, điện áp 25-35 kV, dòng điện 50 kA đến 100 kA, nhiệt độ 10000 độ C, thời gian rất ngắn nên rất nguy hiểm cho người và thiết bị

Sự hình thành của sét có thể giải thích như sau:

 Dưới tác dụng của các luồng khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ (khi gần có mưa) sẽ có sự phân chia và tích lũy điện tích rất mạnh trong các đám mây

 Phần dưới của đám mây thường tích điện âm, phần trên tích điện dương

Các đám mây và đất hình thành các tụ điện mây và đất Cường độ diện trường của các tụ điện mây đất sẽ tăng dần lên và khi tăng tới trị số 25-

30 kV/cm thì không khí sẽ bị ion hóa và bắt đầu trở nên phóng điện

Sự phóng điện của sét được chia làm 3 giai đoạn:

 Đầu tiên xuất hiện một dòng sáng phát triển xuống đất, chuyển động với tộc độ 100-1000 km/s, tạo nên ở đầu cực của nó một điện thế rất cao hàng triệu vôn Dòng này gọi là dòng tiên đạo

Giai đoạn thứ hai của hiện tượng sét là giai đoạn phóng điện chủ yếu Trong giai đoạn này, luồng sét tiến xuống đất thông qua các vật dẫn điện nối với đất như cây cối và cột.

 Khi đó, các điện tích dương của đất sẽ chạy lên trung hòa các điện tích âm của dòng tiên đạo Không khí trong dòng phóng điện bị nung nóng ở nhiệt độ khoảng 10000 độ C và giản nở rất nhanh tạo thành sóng âm thanh Giai đoạn phóng điện thứ ba sẽ kết thúc khi sự di chuyển điện tích giữa mây và đất tắt dần

Các hậu quả cảu phóng điện sét:

 Sét đánh trực tiếp gây chết người và gia súc

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm EDesign, đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định, đáp ứng nhu cầu hoạt động của các thiết bị trong phân xưởng Hệ thống thiết kế được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất cao, độ tin cậy và khả năng mở rộng, đáp ứng các yêu cầu sản xuất trong tương lai.

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design là một giải pháp hiệu quả giúp tối ưu hóa hệ thống điện, đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của phân xưởng Phần mềm E Design cung cấp các tính năng tiên tiến cho phép mô phỏng, phân tích và thiết kế hệ thống điện, từ đó xác định chính xác nhu cầu điện năng, lựa chọn thiết bị phù hợp và bố trí hệ thống tối ưu Thiết kế hệ thống điện bằng E Design giúp tiết kiệm chi phí, nâng cao độ tin cậy và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất của phân xưởng.

Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design nhằm mục đích cung cấp năng lượng điện một cách an toàn, ổn định và hiệu quả cho các thiết bị, máy móc trong phân xưởng, đảm bảo hoạt động sản xuất liên tục và hiệu quả.

Thiết kế điện cực nối đất cho phân xưởng

Theo sách IEC, quyển 2, trang E10, có 3 cách thức lắp đặt điện cực nối đất cơ bản:

 Sử dụng mạch vòng chôn dưới tòa nhà

 Sử dụng cọc nối đất

 Sử dụng bản cực nối đất

Trong 3 cách trên, phương pháp sử dụng mạch vòng chôn dưới tòa nhà được đánh giá là hiệu quả nhất và được khuyến khích sử dụng cho một tòa nhà mới Đặc điểm của phương pháp nối đất sử dụng mạch vòng chôn dưới tòa nhà:

 Điện cực cần chôn dọc theo chu vi hố đào của nền móng Cần để dây trần tiếp xúc trực tiếp với đất (không được đặt trong sỏi cát của nền bê tông) Ít nhất cần có 4 dây thẳng nối lên từ điện cực để kết lưới và ở những nơi cần thiết, cọc của kết cấu bê tông phải nối với điện cực

 Dây dẫn tạo thành điện cực nối đất, đặc biệt là khi nó được chôn dưới móng tòa nhà, cần được chôn trong đất ít nhất là là 50cm dưới phần

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E Design, đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định và an toàn cho toàn bộ hệ thống sản xuất, góp phần nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro Thiết kế này đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt, bao gồm tính toán tải trọng, lựa chọn thiết bị và phân phối điện hợp lý, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động thông suốt và hiệu quả.

Mạch vòng nối đất dưới móng nhà bê tông phải đảm bảo cho điện cực tiếp địa và dây nối lên tầng trệt không tiếp xúc với nền móng bê tông Điều này giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của hệ thống nối đất, tránh các sự cố do tiếp đất kém hoặc tiếp đất sai cách.

Dây dẫn có thể là :

 Cáp đồng : Cáp trần (≥ 25 mm 2 ) hoặc nhiều sợi (≥ 25 mm 2 và dày ≥ 2 mm)

 Nhôm bọc chì: Cáp (≥ 35 mm 2 )

 Cáp thép mạ kẽm: Cáp trần (≥ 95 mm 2 ) hoặc nhiều sợi (≥ 100 mm 2 và dày ≥ 3 mm) Điện trở gần đúng R của điện cực nối đất:

𝜌: Điện trở suất của đất (Ωm)

Phân xưởng có kích thước 52,4 x 27,4m, chu vi phân xưởng là 162m Để tạo điện cực nối đất, ta lắp đặt cáp thép mạ kẽm (loại cáp trần) tiết diện 95mm 2 , chiều dài L= 165 m, chôn dọc theo hố đào của móng phân xưởng, độ sâu chôn cáp cách móng 0.5m

Giả sử phân xưởng xây dựng trên vùng đất pha cát, tra bảng E23, sách IEC, quyển 2 ta có điện trở suất của đất 𝜌 = 300 (Ωm)

Suy ra điện trở R của hệ thống điện cực nối đất là:

1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM1052410068:43:52 PM8:43:52 PM

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sử dụng phần mềm E-Design
Tác giả	Đỗ Hồng Sinh, Bùi Nguyễn Anh Tuấn
Người hướng dẫn	THS. Võ Tấn Lộc
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp TP. HCM
Chuyên ngành	Công nghệ Điện
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	33,61 MB