tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xu hội nhập, trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước diễn cách mạnh mẽ Trong trình phát triển đó, điện đóng vai trò quan trọng Nó dạng lượng đặc biệt, có nhiều ưu điểm như: dễ chuyển hóa thành dạng lượng khác( năng, hóa năng, nhiệt năng…), dễ dàng truyền tải phân phối… Do ngày điện sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực đời sống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ kinh tế, đời sống xã hội ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lên không ngừng Để đảm bảo nhu cầu to lớn đó, phải có hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí”, sau thời gian làm đồ án, hướng dẫn thầy Nguyễn Mạnh Quân tài liệu tham khảo - Hệ thống cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh Bài tập cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh Thiết kế cấp điện :Ts Vũ Văn Tẩm-Ts Ngô Hồng Quang Giáo trình cung cấp điện: Ninh Văn Nam (chủ biên)- Hà Văn Chiến –Nguyễn Quang Thuấn Đến nay, chúng em hoàn thành nội dung đồ án môn học Do trình độ thời gian có hạn nên tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong bảo, giúp đỡ thầy cô để làm chúng em hoàn thiện Đồng thời giúp chúng em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện: Dề 1: Mặt bố trí thiết bị phân xưởng: A B 6000 D C E 24000 mm 6000 17 27 28 34 19 20 29 10 35 30 36000 mm 11 18 22 36 4 12 32 37 23 21 13 5 38 24 33 25 39 14 15 44 40 41 42 26 45 43 16 31 Mục Lục I Thuyết minh Tính toán phụ tải điện 1.1 Phụ tải chiếu sáng 1.1.1 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng phải quan tâm đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Không bị loá mắt - Không loá phản xạ - Không có bóng tối - Phải có độ rọi đồng - Phải đảm bảo độ sáng đủ ổn định - Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục chiếu sáng kết hợp ( kết hợp cục chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc xác, nơi mà thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng không tạo bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm loại: bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường dung đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang có tần số 50Hz thường gây ảo giác không quay cho động không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây tai nạn lao động Do người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho phân xưởng sửa chữa khí Việc bố trí đèn đơn giản, thường bố trí theo góc hình vuông hình chữ nhật Xác định kích thước phân xưởng Phân xưởng có kích thước sau : rộng a=24m, dài b=36m, cao h=7m Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền Huy Ánh bảng 10.5 trang 159 công nghiệp nhẹ), ta xác định hệ số phản xạ trần, tường sàn 50%, 30% 10% Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn số hoàn màu cao, phù hợp với chiếu sáng công nghiệp Chọn loại đèn có thông số sau: P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, có bóng Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) 1m, chiều cao làm việc 0,8m, ta tính độ cao treo đèn tính toán là: Htt = 7-1-0,8 = 5,2m Ta tính số phòng i: I = 2,8 Từ tham khảo GT cung cấp điện_TS Quyền Huy Ánh bảng 10.4 Đặc tuyến phân bố cường độ sáng số đèn thông dụng trang 149 ta xác định hệ số sử dụng CU = 92% Ta chọn : Môi trường sử dụng trung bình chế độ bảo trì 12 tháng Hệ số mát ánh sáng: LLF = 0,61 ( Trang 161 GT cung cấp điện_Quyền Huy Ánh) Hệ số mát ánh sáng xác định theo biểu thức: LLF = LLD.LDD.BF.RSD đây: LLD hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng, LDD hệ số suy hao quang thông bụi, BF hệ số cuộn chấn lưu, RSD hệ số suy hao phản xạ phòng bụi Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp khí chi tiết trung bình – nhỏ) · Tính số đèn sử dụng Phân bố đèn: ta chọn 20 đèn phân bố theo diện tích phân xưởng thành hàng cột sau: Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn phân xưởng Kiểm tra độ rọi đồng đều: ta kiểm tra theo hai số α β = 0,8 1,8 (đèn HID – trần cao) β = 0,3 0,5 Theo chiều rộng ta tính được: Phụ tải nhóm chiếu sáng Từ kết thiết kế chiếu sáng ta tính phụ tải chiếu sáng tính toán phân xưởng Trong đó: kđt : hệ số đồng thời phụ tải chiếu sáng N : số bóng cần thiết Pđ : công suất bóng đèn lựa chọn Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= Do đó, ta có công suất toàn phần nhóm chiếu sáng là: Qcs = (kVAr) 1.2 Phụ tải thông gió làm mát a) Phụ tải thông gió Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là: Q= n*V= 6*24*36*7= 36288 (m3) Trong đó: n số lần làm tươi 1h, V thể tích khí Với số liệu cho: MODEL : DLHCV40-PG4SF có lượng gió 4500 (m3/h) Ta chọn q= 4500 m3/h => số quạt: Nq = quạt Bảng 1: Thông số quạt hút Thiết bị Quạt hút Uđm=380(V); Công suất (W) 300 iđm=0,57(A); Lượng gió 4500 Số lượng Ksd 0,7 cos φ 0,8 ilvmax=0,7(A) Hệ số nhu cầu: (áp dụng công thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện) Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông gió làm mát:Nếu chưa biết hiệu suất động nên ta lấy gần P đ=Pđm (áp dụng công thức 2.41 chương sách giáo trình cung cấp điện) Trong đó: Pđmi công suất định mức thiết bị thứ i,kW Ptt,Qtt,Stt : Công suất tác dụng ,phản kháng toàn phần tính toán nhóm thiết bị,kW,kVAR,kVA; n:là số thiết bị nhóm; knc : hệ số nhu cầu; b) Phụ tải làm mát • Để đảm bảo cho không gian làm việc thông thoáng mát mẻ ta chọn 15 quạt đứng công nghiệp có thông số sau: Model SLS650 • Kiểu: Đứng • Công suất(W): 225 • Sải cánh (mm): 650 • Lượng gió (m3/min): 220 • Cấp độ gió: cấp độ • Tần số (Hz): 50 • Độ ồn (Db): 68 • Tốc độ (Rpm): 1400 • Điện áp (V): 220 • Ksd=0,7;cosφ =0,8; • Hãng sản xuất: Điện Hà Nội giá bán 1.480.000 VNĐ Tính tương tự làm mát ta Knc=0,77; Pttlm= 2,598 (kW) ; Qttlm=1,95(kVAr); Sttlm=3,248 (kVA) c) Tổng hợp phụ tải thông gió làm mát Công suất tác dụng: Ptttglm=Ptttg+Pttlm=2,16+2,598=4,578 (kW) Công suất phản kháng: Qtttglm=Qtttg+Qttlm=1,62+1,95=3,57(kVAr) Công suất toàn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA) Dựa vào TCVN 5687 -2010 thông gió,điều hòa không khí tiêu chuẩn thiết kế 1.3 Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải nhóm, tổng hợp phụ tải động lực Bảng 2: Phụ tải động lực TT Tên thiết bị Nhóm 1 Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy khoan Máy ép Máy khoan Máy khoan Lò gió Tổng nhóm Nhóm Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy khoan Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Cần trục Máy ép nguội Máy ép nguội Tổng nhóm Ký hiệu Số lượn g Công suất Pdm(kw) Cosφ Ksd 1 5.4 0.67 0.35 2.7 0.68 0.32 18 0.67 0.35 7.2 0.68 0.32 10 17 19 20 27 1 1 n=9 1.1 18 1.4 1.4 7.2 62.4 0.66 0.63 0.66 0.66 0.9 0.69 0.27 0.41 0.27 0.27 0.53 0.38 11 12 13 18 22 23 1 1 1 1 n=9 1.1 7.2 1.4 2.2 7.2 72 99 199.1 0.65 0.65 0.65 0.66 0.58 0.58 0.67 0.7 0.7 0.69 0.3 0.3 0.3 0.27 0.3 0.3 0.25 0.27 0.47 0.37 Nhóm Máy phay Máy phay Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy mài Tổng nhóm Nhóm Lò gió Máy xọc,(đục) Máy tiện bu lông Máy mài Máy hàn Máy quạt Máy quạt Máy hàn Máy cắt tôn Máy quạt Tổng nhóm Nhóm Cần trục Máy ép quay Máy khoan Máy khoan Máy xọc,(đục) Máy ép quay Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Tổng nhóm 14 15 16 24 25 26 1 1 1 1 n=8 2.7 5 5.4 13.5 18 23.4 3.6 76.6 0.56 0.56 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0,63 0.58 0.26 0.26 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.45 0.3 31 33 38 39 40 41 42 43 44 45 1 1 1 1 1 9.9 9.9 9.9 8.1 50.4 9.9 13.5 50.4 13.5 0.9 0.6 0.55 0.63 0.82 0.78 0.78 0.82 0.57 0.78 0.53 0.4 0.32 0.45 0.46 0.65 0.65 0.46 0.27 0.65 n=1 180.5 0.77 0.48 1 1 1 1 n=9 23.4 39.6 2.2 2.2 7.2 54 2.7 8.1 144.4 0.67 0.58 0.66 0.66 0.6 0.58 0.55 0.55 0.55 0.59 0.25 0.45 0.27 0.27 0.4 0.45 0.32 0.32 0.32 0.39 21 28 29 30 32 34 35 36 37 Tính toán phụ tải nhóm: Bảng 3: Tính toán cho nhóm 10 4.5 Nhận xét Khi tính toán nối đất cho trạm biến áp điện trở đất nhỏ tốt,khi có cố hay có luồng sét đánh vào điện trở đất nhỏ tản dòng sét nhanh, tránh gây nguy hại cho thiết bị Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng a) giảm tổn thất công suất điện tất phần tử( đường dây biến áp) ∆p =R = R + R = ∆P(p) + ∆Q(P) Thực Q giảm -> ∆P(Q) giảm -> ∆P giảm ->∆A giảm b) Làm giảm tổn thất điện áp phần tử mạng: ∆U = + = ∆U(p) + ∆U(q) C, tăng khả truyền tải phần tử I= Trong công suất tác dụng đại lượng xác định công suất làm hay lượng truyền tải đơn vị thời gian, công suất S Q không xác định công làm hay lượng truyền tải đơn vị thời gian Nhưng tương tự khái niệm công suất tác dụng kỹ thuật điện ta quy ước cho công suất phản kháng ý nghĩa tương tự 47 coi công suất phát ra, tiêu thụ truyền tải đại lượng quy ước gọi lượng phản khánh Wp -> Q = Wp/t (VArh) Xác định công suất phản kháng cần bù Ta có : Qb∑ = Ptb(tg Trong : Ptb _ công xuất tác dụng trung bình phân xưởng tg(hệ số trước bù) tg(hệ số trước sau bù) ta có Ptt = 588,66( KW) Cos = 0,68 suy tg = 1,08 Cos = 0,9 suy tg0.48 Thay số liệu vào công thức ta có: Qb∑ = 588,66 (1,08 – 0,48) = 353,196(kva) Tính toán nối đất chống sét 6.1 Tính toán nối đất Tính toán nối đất cho phân xưởng khí hạ áp có nguồn cấp lớn 100(KVA) nên theo quy phạm giáo trình an toàn điện ta cần phải tính toán điện trở nối đất đạt yêu cầu :Ryc ≤ 4(Ω) 48 Dự kiến dùng điện cực hỗn hợp gồm 30 cọc thép góc 60x60x60 dài 2,5 (m) chôn thẳng đứng xuống đất theo mạch vòng hình chữ nhật, cọc cách khoảng a = 5(m) Thanh ngang dùng thép dẹt 40x5(mm) chôn độ sâut t = 0,8(m) Hình 5: sơ đồ bố trí cọc Vậy ta áp dụng công thức : Điện trở cọc: R Rc chiều dài cọc l = 2,5(m) độ chôn sâu cọc tc = tt + = 0,8 + 1,25 = 2,05(m) d = 0,95b = 0,9560 = 57(mm)= 0,057(m) 49 p=pdkm = 1002 = 200 (m) ( lấy k=2 dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATD) Thay vào công thức ta có: Rc = Điện trở Rt= T=0,8(m) P=pdkm=1001,6=1,6102(Ωm) Lấy km=1,6 d===20(mm)=0,002(m) l=530=150(m) nối 20 cọc với nhau, cọc cách a=5(m) k=f()==1,5 tra bảng 5.3 K=5,81 thay vào công thức ta có: Rt=)=4,44(Ω) Mặt khác ta có số cọc 20 =2 Suy ta tra nc=0,64 nt=0,32 Điện trở điện cực hỗn hợp: R===3,54