Đô án cung cấp điện THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng 1.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm Phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 1.1... Với điều kiện phân xưởng có trần cao,

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sản xuất và kinh doanh điện đóng vai trò rất quan trọng, điện để chạy máy sản xuất ra hàng hóa Vì vậy để đảm bảo độ tin cậy

và chất lượng điện là rất quan trọng Với kiến thức đã được học và

sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn đồ án Nguyễn Ngọc Âu em

đã được giao làm đồ án: “ Thiết kế cung cấp điện cho xưởng cơ khí”.

Tuy nhiên, do còn hạn chế về kiến thức, tài liệu tham khảo, kinh nghiệm thực tế và thời gian thực hiện đề tài nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy

cô cùng sự đóng góp ý kiến của các bạn để xây dựng tập đồ án này hoàn thiện hơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày… tháng… năm… Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC TRANG

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 7

I Đặt vấn đề 7

II Nhiệm vụ đề tài 7

III Mục đích đề tài 7

IV Kế hoạch thực hiện 8

CHƯƠNG I: CHỌM TRẠM BIẾN ÁP 9

I Đặc điểm phân xưởng 9

II Thông số và sơ đồ mặt bằng phân xưởng 9

1 Bảng phụ tải phân xưởng 9

Máy khoan đứng vạn năng 2S132 9

Máy ép thủy lực 2 trụ 63T 9

2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí máy 10

3 Phân nhóm phụ tải 10

III Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng 11

1.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm 11

2 Xác định phụ tải chiếu sáng 12

3 Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng 13

4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng 14

5 Xác định tâm phụ tải cho phân xưởng cơ khí 15

6 Xác định vị trí đặt tủ động lực cho từng nhóm máy 18

IV.CHỌN TRẠM BIẾN ÁP 22/0.4KV 19

1.Cơ sở lý thuyết chọn trạm biến áp 19

1.1.Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp 20

2.Chọn trạm biến áp 22/0.4kv cho phân xưởng cơ khí 20

3 SƠ ĐỒ CỦA TRẠM BIẾN ÁP 21

CHƯƠNG II: CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT BẢO VỆ 22

I.Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 22

1 Lựa chọn CB tổng hạ thế 22

2.Chọn Aptomat cho tủ phân phối đặt tại xưởng 23

3 Chọn Aptomat cho tủ động lực nhóm 24

3.3 Chọn Aptomat cho tủ động lực nhóm 3 27

II CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY 29

1 Phương án đi dây trong mạng phân xưởng 29

2 Sơ đồ đi dây trong phân xưởng 31

III Chọn dây dẫn 33

1.Khái niệm chung 33

2 Chọn tiết diện dây dẫn, dây cáp theo điều kiện phát nóng 33

3.Chọn dây dẫn từ MBA đến tủ phân phối chính 35

 Chọn dây dẫn theo dòng định mức biến áp 35

4.Chọn dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực 35

5 Chọn dây dẫn từ các tủ động lực đến các phụ tải 36

5.1 Chọn dây dẫn từ tủ động lực 1 tới phụ tải 37

3.2 Chọn dây dẫn từ tủ động lực 2 tới phụ tải 37

5.3 Chọn dây dẫn từ tủ động lực 1 tới phụ tải 39

5.4 Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng tới đèn 40

6 Kiểm tra sụt áp 40

CHƯƠNG III: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 44

I.Các lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cosφ 44

II Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ 44

1 Biện pháp bù tự nhiên: 44

2 Biện pháp bù nhân tạo: 44

III Tính toán bù công suất phản kháng cho phân xưởng 44

1 Bù tập trung: 44

2 Bù nhóm: 45

3 Bù riêng lẽ: 46

IV Chọn phương án bù và tính toán tụ bù 46

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG 48

I.Khái niệm chung về chiếu sáng 48

II.Kích thước phân xưởng 48

III.Thiết kế chiếu sáng phân xưởng 48

1.Khu vực làm việc 48

2.Khu vực nhà điều hành 49

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 52

I.Chống sét cho phân xưởng 52

1.Tổng quan về chống sét: 52

2.Tính toán chống sét 54

II.Nối đất cho phân xưởng 57

1.Ý nghĩa của nối đất 57

2.Tính toán nối đất trung tính nguồn cho trạm biến áp 22/0,4 kV 57

3 Tính toán nối đất cho hệ thống thiết bị trong phân xưởng và các thiết bị 1 pha, 3 pha khác 59

CHƯƠNG VI: LẬP DỰ TOÁN VẬT TƯ ĐIỆN 59

1.Dây dẫn 60

2 Máy cắt 60

3 Thiết bị khác 60

CHƯƠNG KẾT LUẬN 61

I.Kết quả đạt được, nhận xét 61

1.Kết quả đạt được 61

2.Nhận xét 61

II Hướng phát triển 61

PHỤ LỤC 62

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, vì vậy nhu cầu sử dụng điện trong lĩnh vực công nghiệp ngày một tăng cao Hàng loạt khu chế xuất, khu công nghiệp cũng như các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp được hình thành và đi vào hoạt động Từ thực tế yêu cầu phải có một lực lượng đông đảo các kỹ sư, kỹ thuật viên ngành điện tham gia thiết kế và lắp đặt các công trình cấ điện

bổ ích,em đã làm đồ án này Thông qua đồ án này em mong mình có thể bù đắp lại những kiến thức còn thiếu của mình cũng như củng cố lại những kiến thức cũ của em

ngành điện công nghiệp mà em đang theo học Đề tài này đưa em tiếp cận thực tế trong các xưởng cơ khí ,cách bố trí cũng như cách cung cấp điện đều là những kiến thức mà em mong muốn học hỏi.Thông qua đồ án lần này em mong rằng sẽ thu được nhiều kiến thức bổ ích và bổ trợ cho kiến thức sau này

IV Kế hoạch thực hiện

CHƯƠNG I: CHỌM TRẠM BIẾN ÁP

I Đặc điểm phân xưởng

 Đây là phân xưởng lắp ráp, sửa chữa cơ khí, mặt bằng hình chữ nhật, có các đặc

điểm sau:

 Diện tích toàn phân xưởng: 1250 m2

II Thông số và sơ đồ mặt bằng phân xưởng

1 Bảng phụ tải phân xưởng

lực

Máy ép thủy lực 2 trụ63T

2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí máy

4A 4B 4C 4D 6

A 6B

6 C

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

Để phân nhóm phụ tải tính toán,ta cần phải tuân theo các nguyên tắc chung khi phân nhóm:

 Các thiết bị trong nhóm nên cùng chế độ làm việc

 Các thiết bị trong nhóm nên ở gần nhau về vị trí

Từ những nguyên tắc trên ta phân phụ tải trong xưởng ra thành 3 nhóm:

Sơ đồ bố trí phụ tải.

4A 4B 4C 4D 6

A 6B

6 C

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

III Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

1.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm

Phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1.1 Nhóm 1:

Tra bảng PL1 của xưởng cơ khí có K nc =0,4, cosφ=0,6

 Đây là phân xưởng sản xuất cho nên việc thiết kế chiếu sáng ta phải quan tâm đến loại đèn dùng trong xưởng Với điều kiện phân xưởng có trần cao, yêu cầu sửa chữa chính xác và tọa điều kiện thuận lợi cho người làm việc thì ta nên chọn loại đèn Metal Halide.

 Để xác định phụ tải chiếu sáng, ta tính theo phương pháp chiếu sáng trên một đơn vịđiện tích

Pttcs = P0×F

Trong đó:

P0 : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2)

F : diện tích phân xưởng (m2)

 Công suất tính toán chiếu sáng

Với cosφ=0,95 cho đèn Metal Halide (tham khảo trên internet).

 Công suất tính toán biểu kiến

3 Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng

Phân xưởng được chia làm 3 nhóm phụ tải, trong phân xưởng có một tủ phân phốichính, 3 tủ động lực và 1 tủ chiếu sang

Trong thực tế thì các thiết bị thường không dùng đồng thời, đây là lý do mà ta phảichọn số thiết bị làm việc đồng thời mà ta quan tâm khi tính toán phụ tải toàn phân xưởng

Có thể tạm lấy :

Kđt = 0.9÷0.95 khi số phân xưởng n=2÷4

Kđt = 0.8÷0.85 khi số phân xưởng n=5÷ 10

(Trang 42 giáo trình Thiết kế cấp điện_Ngô Hồng Quang)

4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Bảng kết quả tính toán toàn phân xưởng

Số liệu P ttpx(kW) Q ttpx(kVAr) S ttpx(kVA)

5 Xác định tâm phụ tải cho phân xưởng cơ khí

Do phân xưởng cơ khí thường có nhiều động cơ nên tâm phụ tải I(Xi,Yi) của các nhóm máy được xác định bằng công thức sau:

- Pi là công suất định mức của thiết bị thứ i

- Xi,Yi là tọa độ của máy i

Vậy tọa độ tâm phụ tải nhóm I là: II(13,42;8,36)

Vậy tọa độ tâm phụ tải nhóm 2 là: III(45,35;6,4)

Vậy tọa độ tâm phụ tải nhóm 3 là: IIII(29,6;23)

Tâm phụ tải của toàn phân xưởng được xác dịnh theo công thức sau:

Vậy tọa độ tâm phụ tải toàn phân xưởng là: I(29,5;11,9)

Tâm phụ tải của các nhóm và của phân xưởng được thể hiện trên hình vẽ

 Không gây cản trở lối đi

Tuy nhiên việc đặt tủ theo tâm phụ tải trên thực tế không thỏa được các yêu cầu trên nên ta

có thể dời tủ đến vị trí khác thuận tiện hơn như gần cửa ra vào và cũng gần tâm phụ tải hơn

 Vị trí đặt tủ động lực cho các nhóm máy và cho toàn phân xưởng (lý thuyết):

Tủ động lực nhóm máy I: (13,42;8,36)

Tủ động lực nhóm máy II: (45,35;6,4)

Tủ động lực nhóm máy III: (29,6;23)

Tủ phận phối chính của phân xưởng: (29,5;11,9)

Tuy nhiên việc đặt tủ theo tâm phụ tải trên thực tế thì không thỏa được các điều kiện trên nên ta có thể dời tủ đến vị trí khác thuận tiện hơn như gần cửa ra vào và gần tâm phụ tải hơn

Sơ đồ vị trí đặt tủ phân phối và tủ động lực trên lý thuyết

4A 4B 4C 4D 6

A 6B

6 C

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

CS NHÓM 3

NHÓM 1 NHÓM 2

IV.CHỌN TRẠM BIẾN ÁP 22/0.4KV

Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác chophù hợp với yêu cầu truyền tải và sử dụng điện

1.Cơ sở lý thuyết chọn trạm biến áp

1.1.Chọn số lượng và công suất của trạm biến áp

 Vốn đầu tư của trạm biến áp là một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của hệ thống điện vì vậy,việc chọn vị trí ,số lượng và công suất định mức của máy biến áp là việc làm rất quan trọng để chọn trạm biến áp cần đưa ra một số phương

án có xét đến các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán so sánh kinh tế -kỹ thuật

dể chọn phương án tối ưu

 Chọn vị trí đặt trạm biến áp

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

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

- An toàn cho người và thiết bịTrong thực tế ,việc đạt tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn.do đó cần xem xét và cân nhắcđến các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp lý nhất

2.Chọn trạm biến áp 22/0.4kv cho phân xưởng cơ khí

Với phân xưởng cơ khí có diện tích 1250m2, có Sttpx=157,7 kVA và là phụ tải loại 3 nên

 Điện áp giới hạn cuộn dây: 22KV + 2x2,5% / 0,4 KV

 Dòng điện không tải I0 : 2 %

3 SƠ ĐỒ CỦA TRẠM BIẾN ÁP

 Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện sau:

 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

 Sơ đồ đấu dây phải rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố

 Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo về kỹ thuật

CHƯƠNG II: CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT BẢO VỆ

I.Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ.

CB (Circuit Breaker): là một khí cụ đóng hay cắt mạch bằng phương pháp không tự động nhưng có khả năng cắt mạch tự động khi các tiếp điểm của nó có dòng điện lớn hơn đòng điện cho phép đi qua

 Dựa theo cấu tạo của vỏ bên ngoài, ta có các loại sau:

 MCB (Miniature Curcuit Breaker): thường gọi là CB tép hay CB 1 pha

 MCCB (Molded Case Circuit Breaker): là CB 3 pha chung 1 vỏ

 ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker): đây là loại CB ngoài chức năng đóng cắt và bảo

vệ như các CB thông dụng mà nó còn kèm theo chức năng chống dòng rò bảo vệ an toàn cho người khi thiết bị điện bị rò điện

3.1.1 Chọn Aptomat cho máy bào P=7,5 Kw

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

I tt= 7,5

0,38.0,83 √3=13,7 A

3.1.2 Chọn Aptomat cho máy cưa P=7,5 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.1.3 Chọn Aptomat cho máy mài P=3,75 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.2 Chọn Aptomat cho tủ động lực nhóm 2

3.2.1 Chọn Aptomat cho máy tiện P=5,5 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.2.2 Chọn Aptomat cho máy khoan P=4 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.2.3 Chọn Aptomat cho máy ép thủy lực P=2,2 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

I tt= 2,2

0,38.0,8 √3=4,2 A

U đm ≥U ng ≥380 V

I đm ≥ I tt ≥4,2 A

 Chọn Aptomat do Nhật sản xuất (EA53-G) có các thông số sau

I đm=10 A

U đm=380 V

I N=5 kA

3.2.4 Chọn Aptomat cho máy búa hơi P=4 Kw

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.2.5 Chọn Aptomat cho máy xọc P=3 Kw

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.3.2 Chọn Aptomat cho tủ sấy động cơ P=2,2 Kw

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

3.3.3 Chọn Aptomat cho máy doa P=3,75 kW

 Chọn Aptomat theo điều kiện sau:

Dòng cắt ngắn mạch(kA)

Dòng cắt ngắn mạch(kA Nhóm 1

II CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

1 Phương án đi dây trong mạng phân xưởng

a Yêu cầu:

- Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sữa chữa

- Đảm bảo tính kinh tế: ít phí tổn kim loại màu.

- Sơ đò nối dây đơn giản, rõ ràng

b Phương án đi dây:

- Phương án đi dây hình tia:

Ưu điểm của phương án này là:

 Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Đơn giản trong việc xác định sự cố, bảo trì hay mở rộng

Nhược điểm: Sự cố xảy ra trong đường cấp điện từ tủ điện chính sẽ cắt tất cả các mạch và tủđiện phía sau

-MBA

Ưu điểm:

 Giảm được các số tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

Nhược điểm: phức tạp trong vận hành và sữa chữa, các thiết bị ở cuối đường dây sụt áp lớn

c Vạch phương án đi dây:

Phân xưởng đang thiết kế có phụ tải là phụ tải tập trung, và phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại 3

Ta chọn phương án đi dây cho phân xưởng như sau:

 Từ tủ phân phối đén các tủ động lực sử dụng phương án đi dây hình tia

 Từ tủ động lực đén các thiết bị sử dụng sơ đồ hình tia cho các thiết bị công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị có công suất nhỏ

 Các nhánh đi từ tủ phân phối không nên quá nhiều (n < 10) và tải của các nhánh này có công suất gần bằng nhau

2 Sơ đồ đi dây trong phân xưởng

Từ tủ nguồn đến đến các phụ tải

Tủ nguồn

P1 P2 P3

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

CS NHÓM 3

NHÓM 1 NHÓM 2

Sơ đồ đi dây từ các tủ động lực đến động cơ

4A 4B 4C 4D 6

A 6B

6 C

6 D

2 D

2 C 2B 2 A

1 A 1B

1 D

1 C

7A 7B 7C 7D 5D

5C 5B 5A

CS NHÓM 3

NHÓM 1 NHÓM 2

Sơ đồ đi dây nguyên lý của phân xưởng

1A 1B 1C 1D

6A 6B 6C 6D

7A 7B 7C 7D

9A 9B 9C 9D

10A 10B 10C 10D

2A 2B 2C 2D

8A 8B 8C 8D 8E 8F

11A 11B 11C 11D

1.Khái niệm chung

Dây dẫn là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện vì vậy, việc lựa chọn

dây dẫn phải đúng tiêu chuẩn kĩ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo

chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc

hạ thấp giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn cho ngành điện và

các ngành kinh tế quốc dân

- Để đảm bảo an toàn dây dẫn và dây cáp phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Chọn theo điều kiện phát nóng

- Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

2 Chọn tiết diện dây dẫn, dây cáp theo điều kiện phát nóng.

- Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB:

Tính dòng điện cực đại của phụ tải I B , chọn CB có dòng định mức thỏa điều kiện: I n ≥ I B.

Chọn dòng phát nóng cho phép I B của dây cáp mà CB có khả năng bảo vệ:

* Phương pháp đi dây trên máng cáp, thang cáp,…:

I cp ≥ I lvmax

K1 K2 K3

- I cp: dòng điện làm việc lâu dài của cáp và dây dẫn (A)

- K1: hệ số điều chỉnh theo các lấp đặc dây

- K2: hệ số xét đến nhiệt độ môi trường khác 30o C.

* Phương pháp dây chôn ngầm trong đất:

Theo điều kiện lấp đặc thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:

- Hệ số K6 xét đến tính chất của đất.

- Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20o C.

Do phân xưởng đang thiết kế là phân xưởng sữa chữa cơ khí, môi trường làm việc nhiều thiết bị máy móc, do đó ta chọn phương án đi dây từ tủ động lực đến thiết bị dây chôn ngầm

3.Chọn dây dẫn từ MBA đến tủ phân phối chính

I dmMBA= 160

0,4.√3=230,1 A

Lấy nhiệt độ môi trường là 30 0 C, dây không chôn dưới đất, đi dây cáp đa lõi, dây lắp hoặc chôn trong tường.

 Tra bảng K1, K2, K3 Giáo trình Cung Cấp Điện Tr.104 (TS.Quyền Huy Ánh)

K 1 K 2 K 3=

230,10,9.0,65.1=293,3 A

 Tra bảng chọn cáp cách điện PVC 4 lõi của CADIVI có tiết diện 240mm2

, I dm=446 A, độsụt áp: 0,21mV

 Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với Aptomat bảo vệ

I cp .K1.K2.K3≥ 1,25 I đmA

1,25.2501,5 ≥208 A

I cp.K1.K2.K3=446.0,9.0,65=260,9 A thỏa mãn điều kiện

4.Chọn dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực

4.1 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực 1

Lấy nhiệt độ môi trường là 30 0 C, dây không chôn dưới đất, đi dây bằng hầm cáp hoặc mương cáp, đặt hàng đơn trên tường hoặc nền nhà, hoặc trên khay cáp không đục lỗ.

I cp ≥ I ttNhom 1

K 1 K 2 K 3=

75,80,95.0,75.1=106,4 A