NỘI DUNG
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
1.1.1 Giới thiệu chung về cung cấp điện
- Điện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như: cơ năng, hóa năng, nhiệt năng… được sản xuất tại các trung tâm điện và được truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có một số đặc tính.
+ Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện.
+ Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậy thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao. a Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện
- Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lượng trong phạm vi cho phép.
- Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) được xem là hợp lý khi thỏa mãn các nhu cầu sau:
+ Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm.
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiêu thụ.
+ Chi phí vận hành hàng năm thấp.
+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
+ Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa…
+ Đảm bảo chất lượng điện năng.
+ Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng… b Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện
+ Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu, chọn phương thức cung cấp điện cho phù hợp.
+ Xác định phương án về nguồn điện.
+ Xác định cấu trúc mạng.
+ Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người và thiết bị. + Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi công như các bản vẽ lắp đặt, những nguyên vật liệu cần thiết… Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao.
1.1.2 Giới thiệu về sơ đồ lấy điện thường dùng trong các công ty hiện nay
- Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn, điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp.
- Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp phân thành 2 phần: bên trong và bên ngoài. + Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: Là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp Bên dưới là một số dạng sơ đồ phổ biến Sơ đồ a): khi cấp điện áp sử dụng của nhà máy trùng với điện áp cung cấp từ hệ thống Sơ đồ b): các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ hệ thống và hạ xuống 0,4kV để sử dụng Sơ đồ c): có trạm biến áp trung tâm trước khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởng Sơ đồ d): trường hợp khi xí nghiệp có máy phát điện dự phòng.
Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài xí nghiệp
- Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp Với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp Với những xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặc vài phân xưởng
+ Sơ đồ cung cấp điện bên trong: Từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thông và hỗn hợp Lưới hạ áp xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng Để cấp điện cho phân xưởng người ta đặt các tủ phân phối nhân điện hạ áp từ các máy biến áp về cấp cho các tủ động lực, từ tủ này cung cấp điện cho các thiết bị.
Hình 1.2 Sơ đồ cung cấp điện bên trong xí nghiệp
1.2 Tính toán phụ tải điện
Thông thường công suất vận hành khác với công suất thực tế do nhiều yếu tố khác nhau và là một hàm theo thời gian Nhưng phải xác định phụ tải điện cho việc tính toán cung cấp điện Phụ tải tính toán còn được gọi là công suất tính toán (Ptt).
- Nếu Ptt < P thực tế: thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể cháy nổ.
- Nếu Ptt > P thực tế: lãng phí vốn đầu tư.
1.2.1.1 Các đặc tính chung của phụ tải điện
- Mỗi phụ tải có đặc trưng riêng, có 3 đặc trưng mà các phương án cung cấp phải xét đến:
+ Công suất định mức: Thường được ghi trên nhãn của thiết bị Đối với động cơ, công suất định mức là công suất trên trục của động cơ, công suất điện
Pđ=Pđm/ηđm Thường ηđm =0,8÷0,85; trường hợp động cơ nhỏ có thể xem Pđ=Pđm.
+ Điện áp định mức: Điện áp làm việc của thiết bị phải phù hợp với lưới điện nơi đặt thiết bị.
+ Tần số: Tần số làm việc của thiết bị khác nhau nhiều từ 0Hz (điện DC) đến hàng triệu Hz ở thiết bị cao tần.
1.2.1.2 Đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải: “Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị riêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp”.
Phân loại: Có nhiều cách phân loại
- Theo đại lượng đo: đồ thị phụ tải tác dụng P, phản kháng Q và điện năng A.
- Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng và hàng năm. Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:
- Đồ thị phụ tải ngày: như hình a) được ghi bằng máy; b) được ghi và vẽ lại bởi các vận hành viên và c) thể hiện dạng bậc thang thông số trung bình trong một khoảng thời gian.
Hình 1.3 Đồ thị phụ tải ngày Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp lại quy trình vận hành hợp lý nhất, nó cũng làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ… Đồ thị phụ tải ngày có 5 thông số đặc trưng sau:
+ Phụ tải cực đại: P max, Q max.
+ Hệ số công suất cực đại: cosφ max.
+ Điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm: A[kWh], A r [kVArh].
+ Hệ số công suất trung bình cosφ tb tương ứng tgφ tb =A r /A.
+ Hệ số điền kín của đồ thị phụ tải:
- Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc
Hình 1.4 Đồ thị phụ tải tháng Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp Từ đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các thiết bị điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất.
- Đồ thị phụ tải năm: Thường được xây dựng dạng bậc thang, xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình.
Gọi: n1: số ngày mùa đông trong năm n2: số ngày mùa hè trong năm =>
Hình 1.4 Đồ thị phụ tải năm Đồ thị phụ tải năm có các thông số đặc trưng như:
+ Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong năm: A[kWh/năm] và Ar[kVArh/năm].
+ Thời gian sử dụng công suất cực đại
+ Hệ số công suất trung bình cosφ tb tương ứng tgφtb =Ar/A
+ Hệ số điền kín phụ tải:
Trong đó, cần lưu ý khái niệm Tmax là thời gian tiêu thụ công suất bằng công suất thực tế nếu giả thiết phụ tải luôn là Pmax Nếu Tmax càng lớn thì phụ tải càng bằng phẳng, còn Tmax càng nhỏ thì phụ tải ít bằng phẳng hơn.
1.2.1.3 Chế độ làm việc của phụ tải
- Chế độ dài hạn: Chế độ mà nhiệt độ của thiết bị đạt giá trị xác lập, phụ tải làm việc ổn định.
- Chế độ ngắn hạn: Nhiệt độ thiết bị tăng lên trong khi làm việc và giảm đến nhiệt độ môi trường trong khi ngừng làm việc.
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CÔNG
Dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy
Hình 2.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất của công ty
Kim cương thô sẽ được đưa đi để loại bỏ các lớp bụi và bã khác Sau đó được phân loại và xử lý để tạo ra các viên kim cương có giá trị thương mại (Quá trình xử lý kim cương thô bao gồm các bước Đó là cạo vỏ, lấy mẫu, chia nhỏ và đánh bóng Quá trình cạo vỏ giúp loại bỏ lớp bụi và bã khác trên bề mặt kim cương. Sau đó kim cương sẽ được phân loại theo kích thước và màu sắc Tiếp theo, các viên kim cương được chia nhỏ theo kích thước mong muốn.)
Sau khi các viên kim cương được chia nhỏ Chúng được đánh bóng để tạo ra bề mặt sáng bóng và tăng giá trị thương mại Quá trình đánh bóng kim cương thô được thực hiện bằng cách sử dụng các dụng cụ cắt và mài chuyên dụng Với độ chính xác và tinh tế cao.
Gia công cắt Lắp ráp Kiểm tra Sản phẩm Mài tạo hình
Quá trình cắt và mài kim cương là giai đoạn cuối cùng trong quy trình sản xuất Đây là bước quan trọng nhất trong việc tạo ra một viên kim cương có giá trị thương mại cao Vì nó quyết định đến hình dáng, kích thước, số lượng mặt cắt và độ sáng của viên kim cương Các viên kim cương có thể được cắt thành nhiều hình dạng khác nhau Sau khi cắt, quá trình mài sẽ được thực hiện để tạo ra các mặt cắt trên bề mặt kim cương Các mặt cắt này được đánh bóng để tạo ra một bề mặt
Nhà máy được xây dựng mới với trình độ tự động hóa cao, một số nhà máy làm việc theo dây chuyền có công suất lớn Nhà máy làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4500 h Với những đặc điểm và tính chất sản xuất đó, nhà máy được xếp vào phụ tải loại 1 Nhà máy cần được cung cấp điện một cách liên tục và an toàn, đảm bảo chất lượng điện năng tốt.
Sau đây là tổng mặt bằng của nhà máy, mặt bằng của phân xưởng sửa chữa cơ khí và phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Hình 2.2 Bản vẽ công ty
Hình 2.3 Bản vẽ phân xưởng số 8
Bảng 2.1 Công suất đặt và diện tích các phân xưởng
Ký hiệu trên mặt bằng
Tên phân xưởng Diện tích S
1 Phân xưởng xử lí nguyên liệu thô 2600 2500
8 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 825 Theo tính toán
9 Ban quản lý nhà máy 600 120
10 Chiếu sáng phân xưởng 16525 Xác định theo diện tích
Bảng 2.2 Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí
TT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG NHÃN HIỆU CÔNG SUẤT
2 Máy tiện ren cấp chính sác cao 1 IN6N 1,7
12 Máy mài dao cắt gọt 1 3818 14
14 Máy mài sắc mũi phay 1 3667 13,5
26 Máy biến áp hàn 1 CTĐ-24 9,0
2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí
2.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải a Phân chia các nhóm phụ tải
Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 1
TT Tên thiết bị Số lượng
Ký hiệu trên mặt bằng
2 Máy tiện ren cấp chính xác cao
Bảng 2.4 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 2
TT Tên thiết bị Số lượng
Ký hiệu trên mặt bằng
Bảng 2.5 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 3
TT Tên thiết bị Số lượng
Ký hiệu trên mặt bằng
1 Máy mài dao cắt gọt 1 12 14 14 0,85 0,85
3 Máy mài sắc mũi phay 1 14 13,5 13,5 0,8 0,8
Bảng 2.6 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 4
TT Tên thiết bị Số lượng
Ký hiệu trên mặt bằng
Tổng 9 54,5 b Tính toán cho nhóm 1
Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng theo công thức: k sd = n=1 ∑ n
Hệ số công suất trung bình của phân xưởng:
Từ số liệu trong bảng 2.3 ta có: n = 13, n1 =6 n1: Là số thiết bị cú cụng suất khụng nhỏ hơn ẵ cụng suất của thiết bị cú công suất lớn nhất n: Là tổng số thiết bị trong phân xưởng
Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm là:
Thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm là:
Nên tỉ số: m = P max P min = 1,7 14 = 8,2
Tra bảng PL1.4 (TL1) ta có: n * hq = 0,81 Từ đó tìm được số thiết bị sử dụng hiệu quả là: nhq = 0,81.13 = 10,53
Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,65 và nhq = 10,53 có kmax = 1,25
Công suất phản kháng tính toán:
Công suất toàn phần tính toán:
S tt = P tt tg φ = 59 0,96 =¿ 61,45 (kVAr) Dòng điện tính toán:
Ta tính toán tương tự các nhóm còn lại, được bảng kết quả sau:
Bảng 2.7 Phụ tải tính toán của các nhóm
Nhóm K sd Cos ϕ P tt Q tt S tt I tt
2.1.3 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỷ lệ với diện tích nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo công thức:
F: Diện tích khu vực sản xuất trong phân xưởng, (m 2 ).
Diện tích phân xưởng: F = 600 m 2 p 0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/m 2 ) Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí có p0 = 0,015 (kW/m 2 ), đèn chiếu sáng trong phân xưởng là đèn sợi đốt có cos = 1.
Vậy phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí là:
Qcs = Pcs.tgcs = 0 (kVAr)
2.1.4 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Phụ tải tác dụng của phân xưởng là:
Trong đó: kdt: Hệ số đồng thời toàn phân xưởng có giá trị bằng 0,85.
P tti : Tổng công suất tác dụng tính toán của 4 nhóm thiết bị
Phụ tải phản kháng của phân xưởng là:
Q tti =0,85.(56,64 + 38,76+ 44,4 + 25,1) ¿ 140,1(kVAr ) Phụ tải toàn phần của phân xưởng là:
Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng là:
Hệ số công suất của toàn phân xưởng là: cos φ= P Px
2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng còn lại và toàn nhà máy
Vì các phân xưởng của nhà máy đều chỉ cho biết công suất đặt nên phụ tải tính toán được xác định theo phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Các công thức tính toán của phương pháp này là:
Ptt: Công suất tính toán của phân xưởng, kW
Pd: Công suất đặt của phân xưởng, kW
Knc: Hệ số nhu cầu của phân xưởng tra trong bảng PL1.3 (TL1).
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:
- p0: Suất phụ tải chiếu sáng cho một đơn vị diện tích, kW/m 2
Chiếu sáng cho phân xưởng ta vẫn dùng bóng đèn sợi đốt.
2.2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng xử lí nguyên liệu thô
Phân xưởng có diện tích là 2600 m 2 , với công suất đặt là 2500 kW.
Tra bảng PL1.3 (TL1) với phân xưởng xử lí nguyên liệu thô có: knc = 0,5 cos tg = 0,8 0,75 Tra bảng PL1.7 (TL1) ta được suất chiếu sáng p0 = 15 W/m 2
Công suất tính toán động lực:
Q dl =P dl tg50.0,757,5(kVAr) Công suất tính toán chiếu sáng:
Q cs =P cs tg cs =0(kVAr)
Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:
P tt =P dl +P cs 50+3989(kW) Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng:
Q tt =Q dl +Q cs 7,5+07,5(kVAr) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:
Dòng điện tính toán của phân xưởng:
2.2.2 Các phân xưởng khác tính toán tương tự ta có bảng kết quả toàn nhà máy
Bảng 2.8 Phụ tải tính toán của các phân xưởng
PX xử lí nguyên liệu thô 2500 1250 39 1289 937,5 1593,87
PX sửa chữa cơ khí 157,1 9 166,1 140,1 217,3
Ban quản lý nhà máy 120 72 9 81 59,58 100,5
Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
Kdt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy:
Trong đó: kdt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:
Hệ số công suất của nhà máy: cos φ= P ttnm
2.3 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà máy
2.3.1 Yêu cầu của mạng điện chiếu sáng
Với hệ thống cấp điện cho sinh hoạt, chiếu sáng được cấp chung với mạng điện cấp cho các phụ tải khác Với hệ thống cấp điện cho xưởng máy, nên để cho hệ thống chiếu sáng di theo mạng riêng (đường dây riêng, tủ điện riêng), tránh cho việc đóng mở động cơ làm dao động điện áp lớn trên cực đèn. Độ lệch điện áp mạng động lực cho phép 5% Udm, đổi với mạng chiếu sáng chỉ cho phép 2,5% Udm.
Tủ chiếu sáng nên dùng aptomat (tổng và nhánh) để khi mất điện có thể đóng trở lại nhanh, không mất thời gian thay dây chì.
Tủ, bảng chiếu sáng nên đặt ở gần cửa ra vào của nhà xưởng, phòng làm việc. Tại các nhà xưởng, ngoài chiếu sáng làm việc còn cần thiết kế chiếu sáng sự cố để phòng trong trường hợp mất điện lưới Nguồn chiếu sáng sự cố thường là các bộ ắc quy 12 V, 24 V, 36 V chỉ nhằm chiếu sáng an toàn cho công nhân vận hành khi mất điện lưới.
Lựa chọn aptomat cho tủ chiếu sáng cũng như lựa chọn aptomat cho mạng động lực.
Lựa chọn dây dẫn, cáp cho mạng chiếu sáng cũng chọn theo dòng phát nóng cho phép và kiểm tra theo điều kiện kết hợp bảo vệ:
+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì: k I cp ≥ I dc
0,8 + Nếu bảo vệ bằng aptomat: k I cp ≥ I kdnh
1,5 Cần hết sức chú ý việc phân pha cho đều, tránh trường hợp điện áp quá chênh lệch trên đầu cực đèn ở đầu và cuối đường dây.
2.3.2 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí a Xác định số lượng và công suất của bóng đèn
Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng sản xuất có bụi bặm, khói và có độ chói giữa dụng cụ sản xuất nên phân xưởng cần có ánh sáng thật, ổn định, không gây mỏi mắt cho người sản xuất… Vì những đặc điểm đó ta chọn bóng đèn dây tóc loại đèn vạn năng để chiếu sáng cho phân xưởng Bóng đèn dây tóc có ưu điểm là phát ra ánh sáng thật, ít bị nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp, ánh sáng không gây mỏi mắt, đèn có giá thành rẻ, có hệ số công suất cos cao. Để giảm độ tương phản, đảm bảo độ rọi đồng đều trên toàn diện tích ta dùng hệ thống chiếu sáng với cách bố trí đèn ở bốn góc
Hình 2.4 Sơ đồ bố trí đèn b Tính chọn công suất đèn
Vì chiếu sáng chung nên ta dùng phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông) để tính chọn công suất cho đèn.
Trong đó: F: Quang thông của mỗi đèn, lm.
S: Diện tích cần chiếu sáng, m 2 k: Hệ số dự trữ. n: Số bóng đèn sử dụng trong phân xưởng. ksd: Hệ số sử dụng của đèn, phụ thuộc vào loại đèn và điều kiện của phản xạ phòng.
Phân xưởng sữa chữa cơ khí có chiều dài a = 55 m và chiều rộng b = 15 m với tổng diện tích S = 825 m 2
H: Khoảng cách từ đèn tới mặt công tác, m. hlv: Độ cao của mặt công tác so với nền nhà, m. hc: Khoảng cách từ đèn đến trần, m.
Căn cứ vào độ cao của nhà xưởng 5,0 (m), độ cao của mặt công tác so với nền nhà hlv = 0,8 (m) và đèn cao cách trần hc = 0,7 (m) ta xác định được khoảng cách từ đèn tới mặt công tác:
Hình 2.5 Độ treo cao của đèn
Tra bảng với đèn vạn năng được trị H L =1,8 là thích hợp Khoảng cách giữa các đèn là: L = 1,8.H = 1,8.3.5 = 6,3 (m)
Dựa vào chiều dài, chiều rộng của phân xưởng ta chọn L = 5 (m) Do vậy, ta bố trí phân xưởng 33 bóng trong dó chia làm 11 dãy, mỗi dãy 3 bóng, các bóng cách nhau 5 m, cách tường 2,5 m.
Xác định chỉ số phòng: φ= a b
3,5.(55+15 ) = 3,37 Lấy hệ số phản xạ của tường là tg = 50% và của trần là tr = 30% Tra bảng phụ lục ta có ksd = 0,452.
Xác định quang thông F: Đô rọi yêu cẩu: E = 30 (lx)
Quang thông của mỗi đèn là:
Ta chọn đèn sợi đốt chao vạn năng có công suất dặt Pd = 200 W, quang thông
F = 2528 (lm) và điện áp Udm = 220 V.
Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng là:
PCS = 33.200 = 6600 W = 6,6 kW c Thiết kế mạng điện chiếu sáng
Theo tính toán ở phần thiết kế hạ áp, nguồn chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được lấy từ một lộ ra của tủ phân phối phân xưởng Lộ này cung cấp cho tủ chiếu sáng đặt cạnh cửa ra vào của phân xưởng Tủ gồm 1 aptomat tổng và
11 aptomat nhánh 1 pha, mỗii aptomat nhánh cáp điện cho 3 bóng đèn.
Chọn aptomat theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
Chọn aptomat loại C60H do hãng Mer1in Gerin chế tạo với các thông số sau:
* Chọn cấp tử từ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng
Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc.Icp Itt = 10,03 (A) khc = 1: hệ số hiệu chỉnh
Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ là aptomat:
Chọn cáp đồng 4 lõi, vỏ PVC do LENS sản xuất có tiết diện F = 2,5 mm 2 với dòng cho phép Icp = 41 A.
Chọn aptomat theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
0,22 =2,73 ( A ) Chọn aptomat loại NC45a do hãng Merlin Gerin chế tạo với các thông số sau:
* Chọn dây từ tủ chiếu sáng tải bóng đèn
Chọn dây theo điều kiện phát nóng: khc.Icp Itt = 2,73 A khc = 1: hệ số hiệu chỉnh
Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ là aptomat:
Chọn cáp đóng 2 lõi, vỏ PVC do LENS sản xuất có tiết diện F = 2x1,5 mm 2 với dòng cho phép Icp = 26 A.
2.3.3 Thiết kế chiếu sáng cho các phân xưởng khác a Phương án tính toán chiếu sáng bằng đèn sợi đốt cho các phân xưởng
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TY TNHH
TY TNHH LAURELTON DIAMONDS VIỆT NAM 3.1 Thiết kế mạng điện hạ áp cho công ty
3.1.1 Sơ đồ cung cấp điện của phân xưởng
Sơ đồ nối dây mạng hạ áp có hai dạng cơ bản là mạng hình tia và phân nhánh.
- Sơ đồ hình tia: Có ưu điểm là nối dây dễ dàng, mỗi bộ được cung cấp điện từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản Khuyết điểm của sơ đồ này là vốn đầu tư lớn nên sơ đồ nối dây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 và loại 2.
Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực từ tủ phân phối có các đường dây dẫn đến phụ tải Sơ đồ này có độ tin cậy tương đối cao, thường được dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tích rộng như phân xưởng cơ khí, lắp ráp…
- Sơ đồ phân nhánh: Có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia Vì vậy, loại sơ đồ này thường được dùng cho các hộ tiêu thụ loại 2 và loại 3 Để cấp điện cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí ta đặt một tủ phân phối ở gần trạm biến áp phân xưởng Tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ cấp điện cho 4 tủ động lực và một tủ chiếu sáng cho toàn phân xưởng trong mỗi tủ phân phối đặt 6 aptomat ở mỗi đầu ra và 1 aptomat tổng ở đầu vào.
Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải, đầu vào và đầu ra của tủ động lực đều đặt aptomat Mỗi tủ động lực có 8 đầu ra vì vậy với nhóm nào có quá 8 thiết bị thì một số máy có công suất nhỏ, có vị trí gần nhau sẽ phải đấu chung ở đầu ra Mỗi động cơ của máy công cụ được đóng cắt bằng khởi động từ, được bảo vệ quá tải bằng role nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat đặt trên đường dây của các tủ động lực.
Do khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối phân xưởng và khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ động lực ngắn nên để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, để dễ thuận tiện trong thao tác và sửa chữa ta sử dụng đường dây cáp chôn ngầm dưới đất trong nền nhà phân xưởng và sơ đồi nối điện hình tia.
3.1.1.1 Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối phân xưởng
Như đã nhận xét ở trên, khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối ngắn nên ta chọn cáp ở mạch hạ áp theo điều kiện phát nóng cho phép mà không cần phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Tiết diện dây cáp chọn theo điều kiện phát nóng phải thỏa mãn: khc.Icp ≥ Itt
Itt: Dòng tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí, A
Icp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn, A khc: Hệ số hiệu chỉnh kể tới nhiệt độ môi trường đặt tại dây.
Tra bảng phụ lục ứng với nhiệt độ môi trường 20 0 C và nhiệt độ tiêu chuẩn là
Dòng điện tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện bằng PVC do hãng LENS sản xuất đặt trong nhà, U < 1 kV, có tiết diện F = 185 mm 2 với dòng điện cho phép: Icp = 350 A.
Ta có: khc.Icp = 0,96.350 = 336 A > Itt = 330,1 A.
Vậy cáp đã thỏa mãn điều kiện
1.1.1.2 Chọn phương án cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
- Phương án từ tủ động lực phân phối điện đến máy qua các trục chính
Hình 3.1 Phương án đi dây từ tủ đến các máy qua các trục chính
- Phương án từ tủ động lực phân phối trực tiếp tới các máy
Hình 3.2 Phương án đi dây trực tiếp từ tủ tới các máy
Các nhánh còn lại đi dây tương tự
Với 2 phương án đi dây đã đưa ra, ta thấy:
- Phương án đi dây 1 vừa đảm bảo tính kỹ thuật và mỹ quan vừa đem lại hiệu quả về kinh tế
- Phương án đi dây 2 vừa rắc rối vừa không đảm bảo về mặt kỹ thuật và mỹ quan cũng như hiệu quả kinh tế không cao
Qua đó chọn phương án đi dây là phương án 1 là tối ưu và hợp lí nhất.
3.1.2 Lựa chọn phần tử mạng điện hạ áp phân xưởng
Trong chương 2 ta đã thực hiện việc chia nhóm, xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm và cho cả phân xưởng sửa chữa cơ khí Ta có bảng 3.1
Bảng 3.1 Tổng kết phụ tải các nhóm phân xưởng sửa chữa cơ khí
Nhóm P d , kW P tt , kW Q tt , kVAr S tt , kVA I tt , A
Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí kể cả phụ tải chiếu sáng:
Dựa vào số liệu trên ta tính toán lựa chọn các phần tử hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Tủ phân phối nhận điện từ TBAPX cung cấp cho các tủ động lực thông qua đường cáp Để cung cấp điện cho 4 tủ động lực và tủ chiếu sáng cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn 1 tủ phân phối hạ áp đặt tại thanh cái của trạm biến áp phân xưởng do hãng SAREL của Pháp chế tạo
Hình 3.3 Sơ đồ tủ phân phối a Chọn aptomat
Chọn aptomat cho 5 tủ aptomat tổng Các aptomat này được chọn theo điều kiện làm việc lâu dài (hay là dòng điện tính toán). Điều kiện chọn aptomat là:
IdmA ≥ Ilvmax = Itt = √ 3 S U tt dm
Udmmd: Điện áp định mức mạng điện
Với dòng tính toán Itt đã xác định được trong chương 2 ta chọn các aptomat của hãng Merlin Gerin có các thông số cơ bản sau:
Bảng 3.2 Thông số aptomat trong tủ phân phối
Tên lộ I ttnhóm (A) Loại U dm (V) I dm (A) I N (kA)
A-CS 71,5 NC100H 440 100 10 Đối với aptomat tổng ta chọn theo dòng tính toán của toàn phân xưởng:
Ta chọn aptomat của hãng Merlin Gerin có các thông số:
Bảng 3.3 Thông số của aptomat tổng
Aptomat Loại U dm (A) I dm (A) I N (kA)
AT NS400L 690 400 50 b Chọn thanh dẫn
Chọn thanh dẫn của tủ phân phối là thanh dẫn bằng đồng có tiết diện được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: k1.k2.Icp ≥ Itt
Trong đó: k1 = 0,95: Hệ số hiệu chỉnh khi thanh dẫn đặt nằm ngang. k2 = 0,9: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
Itt = 330,1 A: Dòng điện tính toán của phân xưởng.
Vậy ta chọn thanh dẫn có tiết diện F = 90 mm 2 với Icp = 340 A
Tủ phân phối với các thiết bị c Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực
Ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng nhưng ở đây là mạng hạ áp bảo vệ aptomat, để thỏa mãn điều kiện phát nóng thì ngoài điều kiện: khc.Icp ≥ Ilvmax
Ta còn phải phối hợp điều kiện bảo vệ: k hc I cp ≥ I kdnhiệt
1,5 Trong đó: khc = 1: Hệ số điều chỉnh cho cáp chôn theo dưới đất theo từng tuyến.
Icp: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, A
Ilvmax: Dòng điện tính toán có thể cho 1 động cơ, nhóm động cơ hoặc cho cả phân xưởng tùy theo vị trí dây được chọn.
Ikdnhiệt = 1,25.IdmA: Dòng điện khởi động của thiết bị cắt mạch bằng nhiệt của aptomat. Áp dụng các điều kiện trên ta chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực ta chọn loại cáp đồng cách điện bằng PVC do hãng LENS sản xuất.
* Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1
Dòng điện tính toán nhóm 1 là: Ittn1 = 93,36 A
Dòng điện định mức của aptomat A1 là: IdmA1 = 116,7 A khc.Icp ≥ Ilvmax = 93,36 A k hc I cp ≥ I kdnhiệt
Vậy với khc = 1 thì dòng cho phép thỏa mãn:
Ta chọn cáp có tiết diện F = 35 mm 2 với Icp = 100 A
* Chọn cáp tới các tủ động lực còn lại
Ta chọn cáp tương tự như cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1 Kết quả ghi trong bảng 3.4.
Bảng 3.4 Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực
Tuyến cáp I tt , A F cáp , mm 2 I cp , A
Tủ PP – ĐL4 71,5 35 85 d Chọn tủ động lực
Chọn tủ động lực cho các nhóm phụ tải cùng một loại, do hãng SAREL của Pháp chế tạo Tủ động lực có 8 đầu ra và 1 đầu vào có các lỗ gá hàn sẵn để lắp đặt các aptomat.
Sơ đồ của tủ động lực:
3.1.2.2 Chọn các thiết bị cho các tủ động lực
Ta chọn aptomat trong tủ động lực và dây dẫn từ tủ động lực tới các động cơ, các máy công cụ có trong phân xưởng. a Chọn aptomat
- Chọn aptomat tổng: Chọn aptomat tổng của tủ động lực giống với aptomat nhánh ở tủ phân phối cấp cho tủ động lực.
- Chọn aptomat nhánh: Chọn theo 2 điều kiện:
Nếu aptomat bảo vệ cho một nhóm động cơ thì:
UdmA ≥ Udmmd b Chọn dây dẫn
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ là aptomat. Điều kiện chọn dây: khc.Icp ≥ Ilvmax = Itt
Kiểm tra với điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ là aptomat: k hc I cp ≥ I kdnhiệt
1,5 Tất cả dây dẫn trong phân xưởng chọn loại dây cáp hạ áp với 4 lõi, cách điện bằng PVC do hãng LENS chế tạo đặt trong ống sắt kích thước 3/4" và hệ số hiệu chỉnh khc = 0,95. c Đối với tủ động lực 1
Ta chọn aptomat loại C60N giống aptomat ở đầu ra của tủ phân phối
Các aptomat nhánh chọn do hãng Merlin Gerin chế tạo.
+ Aptomat bảo vệ tiện ren 4,5 kW và máy phay ngang 2,8 kW.
√3.0,38 0,6 ,5( A )Chọn aptomat loại NC100H do hãng Merlin Gerin chế tạo có:
IdmA = 20 (A); IcắtN = 6 (kA); UdmA = 440 (V); có 4 cực
Chọn aptomat cho các thiết bị khác tương tự như trên cho các tủ và nhóm thiết bị khác
Tất cả dây dẫn trong phân xưởng đều chọn dây cáp do hãng LENS sản xuất.
Hệ số điều chình knc về nhiệt độ của môi trường xung quanh đối với dòng phụ tải của cáp knc = 0,95.
+ Chọn dây từ tủ động lực 1 đến máy tiện ren 4,5 kW, phay ngang 2,8 kW. khc.Icp ≥ Ilvmax = Itt = 18,5 (A)
Ta chọn cáp có tiết diện F = 1,5 mm 2 ; Icp = 31 (A)
Kết hợp với thiết bị bảo vệ: k hc I cp ≥ I kdnhiệt
1,5 ,7 ( A ) Vậy cáp được chọn là thỏa mãn.
- Bằng cách chọn tương tự như đối với tủ động lực 1 ta cũng chọn được aptomat và dây dẫn từ các tủ cho tới từng động cơ.
Bảng 3.5 Kết quả chọn aptomat từ tủ động lực đến tủ thiết bị
Phụ tải Dây dẫn MCB
Mài dao cắt gọt 18 0,65 1,64 4G1,5 31 3/4" NC100H 10 8,3 Mài mũi khoan 19 1,5 3,8 4G1,5 31 3/4" NC100H 10 8,3 Mài sắc máy phay 20 1,0 2,53 4G1,5 31 3/4" NC100H 10 8,3 Mài dao chuốt 21 0,65 1,64 4G1,5 31 3/4" NC100H 10 8,3 Mài mũi khoét 22 2,9 7,34 4G1,5 31 3/4" NC100H 10 8,3
3.2 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
- Linh hoạt và đơn giản trong vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Có thể đáp ứng được sự phát triển của phụ tải.
- Thỏa mãn các chỉ tiêu kinh tế.
3.2.1 Vị trí, số lượng, dung lượng trạm biến áp
3.2.1.1 Vị trí trạm biến áp
Vị trí các trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:
- An toàn và liên tục cung cấp điện.
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến.
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.
- Phòng cháy, nổ, bụi bặm, khí ăn mòn.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.
Trong các nhà máy thường sử dùng các kiểu TBA phân xưởng:
- Các trạm biến áp cung cấp điện cho 1 phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến các công trình khác.
