Thiết kế cung cấp điện cho công ty may găng tay da hà an

LỜI MỞ ĐẦU Hiện , điện ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Điện định phần lớn tốc độ cơng nghiệp hóa đại hóa Nâng cao chất lượng điện độ tin cậy lưới phân phối mối quan tâm hàng đầu nhà phân phối điện người sử dụng Thực tế , hệ thống điện ln có vấn đề cần xử lý nhằm mục đích ổn định cung cấp liên tục cho khách hàng Để ngăn ngừa cố tránh hư hỏng thiết bị, tránh nguy hiểm người sử dụng điện yêu cầu thiết kế mạng điện hạ áp phải kỹ thuật đảm bảo an tồn Tuy nhiên việc tính tốn thiết kế cung cấp điện cơng việc khó khăn, đòi hỏi nhà thiết kế ngồi lĩnh vực chun mơn kỹ thuật phải có hiểu biết mặt : môi trường, xã hội, đối tượng cấp điện,… Trong trình thiết kế cấp điện, phương án xem hợp lý tối ưu thỏa yêu cầu sau :  Vốn đầu tư nhỏ bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất phụ tải  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo an toàn cho người thiết bị  Thuận tiện cho việc vận hành, bảo quản sửa chửa  Đảm bảo chất lượng điện ( đảm bảo độ lệch độ dao động điện áp bé nằm giới hạn cho phép so với định mức ) Tuy nhiên hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế tài liệu tham khảo, thời gian thực hiện, nên đồ án tránh khỏi thiếu sót , kính mong thầy hướng dẫn góp ý xây dựng cho đồ án ngày hoàn thiện để cố kiến thức em tương lai Ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực Lê Hồng Hà LỜI CẢM ƠN: Em xin chân thành cảm ơn Phan Thị Thanh Bình tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Và em xin cảm ơn quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ, anh chị khóa bạn sinh viện khóa đóng góp ý kiến quý báu để đồ án hoàn thành thời gian quy định Sinh viên thực Lê Hồng Hà LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH Phần 1: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY I Ý nghĩa việc thiết kế hệ thống cung cấp điện Công nghiệp khách hàng tiêu thụ điện lớn Trong tình hình kinh tế thị trường nay, xí nghiệp lớn nhỏ, tổ hợp sản xuất phải tự hạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng giá sản phẩm Điện thực đóng dóp phần quan vào lỗ lãi xí nghiệp Nếu tháng xảy điện 1- ngày xí nghiệp khơng có lãi, điện lâu xí nghiệp thua lỗ Chất lượng điện xấu (chủ yếu điện áp thấp) ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thứ phẩm phế phẩm, giảm hiệu suất lao động Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế biến thực phẩm… Vì vậy, việc thiết kế hoàn thiện hệ thống cung cấp điện điều quan trọng cần thiết Việc thiết kế cung cấp điện cho công ty (hộ tiêu thụ) có nhiều phương án Một phương án đánh giá tối ưu phải thỏa mãn yêu cầu sau: Đảm bảo chất lượng điện, tính liên tục cao, độ tin cậy cao, tùy theo tính chất xí nghiệp (mức độ yêu cầu phụ tải)  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo cho người thiết bị  Thuận tiện cho việc sửa chữa vận hành lắp đặt mở rộng sản xuất tương lai Tuy nhiên yêu cầu thường gây mâu thuẫn với nên cần phải cân nhắc kết hợp hài hòa yếu tố tùy thuộc vào hồn cảnh cụ thể cơng ty Do trước thiết kế phải nghiên cứu kỹ cụ thể vào thực tiễn sản xuất tổ chức, cấu công nghệ để công việc thiết kế đảm bảo yêu cầu chuyên môn II Khái quát công ty may găng tay da Hà An Công ty may gang tay da Hà An nằm đường số 7, khu cơng nghiệp Biên Hòa 2, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Cơng ty có 1500 cán công nhân viên, làm việc ca ngày Diện tích mặt cơng ty 9600 m2 Với sản phẩm cơng ty gang tay da, nên quy trình cơng nghệ cơng ty xếp sau: Bảng danh mục thiết bị công ty: Pđm (KW) Số Uđm Tên thiết bị Ksd cos  lượng (V) Một máy Tổng máy (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Văn phòng Máy lạnh 17,5 17,5 0,65 0,8 380 SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Máy kiểm định da (1) Phòng thêu Máy lạnh Máy thêu Xưởng cắt Máy cắt dây Máy cắt lớn Máy cắt nhỏ Phòng may mẫu Máy lạnh lớn Máy may Kho nguyên liệu Máy lạnh Máy dán nóng Máy cắt đai Máy diệt khuẩn Máy dán keo Phòng dao Máy khoan Máy mài Máy hàn Phòng ép logo Máy ép logo Tủ hấp da Motor bơm Tháp nước Motor bơm nước sinh hoạt Motor cứu hỏa Xưởng may lầu Máy lạnh Máy lạnh Máy may Sân thượng Motor tháp nước máy lạnh Motor tháp nước máy lạnh Phòng in Máy in Máy ép siêu cao tần Máy sấy Máy ép Motor bơm SVTH: LÊ HỒNG HÀ GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH (2) (3) (4) 0,3 (5) 0,6 (6) 380 (7) 1,5 12 0,65 0,5 0,8 0,7 380 380 10 48 3,7 0,75 37 36 0,6 0,5 0,5 0,7 0,7 0,7 380 380 380 55 0,25 13,75 0,65 0,6 0,8 0,7 380 380 1 3,5 20 10,5 20 0,65 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,75 0,7 0,7 0,8 380 380 380 380 380 2 1,5 12 24 0,3 0,3 0,3 0,7 0,7 0,7 380 380 380 2 18 3,7 36 16 3,7 0,65 0,65 0,65 0,8 0,8 0,8 380 380 380 7,5 7,5 0,1 0,5 380 7,5 15 0,1 0,5 380 800 26,5 15 0,25 106 30 200 0,65 0,65 0,6 0,8 0,8 0,7 380 380 380 36 0,65 0,8 380 2,2 13,2 0,65 0,8 380 2 1,5 20 3,7 1,5 16 20 7,4 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 380 380 380 380 380 MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH Chương 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI NHÀ MÁY I Khái qt tính tốn phụ tải Phụ tải điện số liệu quan trọng, nên thiết kế cho công trình, nhà máy, xí nghiệp có tiêu thụ điện Nếu xác định tính tốn khơng mặt dẫn đến hàng loạt sai số phía sau dẫn đến hệ thống làm việc khơng đảm bảo, làm tải làm ảnh hưởng đến thiết bị điện gây hư hỏng hệ thống Nếu non tải dẫn đến chi phí đầu tư cao, tổn hao lớn vận hành khó Tùy qui mơ nhà máy mà phụ tải điện xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tính tốn từ số liệu mà đưa phương án cung cấp đảm bảo yếu tố kinh tế kỹ thuật Trong tính tốn phụ tải có nhiều cách tính tốn, cách phương pháp tính tốn dựa yêu cầu sau:  Điện áp, dòng điện, tần số  Theo nhu cầu cấp điện liên tục hay không liên tục mức độ dự trữ  Theo bố trí ổn định  Theo sơ đồ cung cấp điện  Khi thiết kế vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp, phải ý dạng phụ tải  Công suất tác dụng  Công suất phản kháng  Dòng điện Lựa chọn phương án phân nhóm: Lựa chọn phương án phân nhóm phụ tải mạng hạ áp phân xưởng quan trọng tiền đề cho hàng loạt cơng đoạn sau như:  Vị trí đặt tủ phân phối, tủ động lực cho nhóm thiết bị  Giảm bớt phức tạp chủng loại dây cáp hay chiều dài dây cáp đến thiết bị  Dễ dàng phát cố, cách ly vị trí cố khỏi mạng điện, dễ dàng lắp đặt cho việc sửa chữa thay Có phương án phân nhóm xí nghiệp nhà máy sản xuất: a Phân nhóm theo cơng suất: SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH Các thiết bị có cơng suất gom lại thành nhóm b Phân nhóm theo vị trí mặt Cách xác định tâm phụ tải theo trục xoy Mục đích xác định vị trí đặt tủ phân phối tủ động lực nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp tổn thất cơng suất nhỏ, chi phí kim loại màu hợp lí Việc chọn lựa vị trí cuối phụ thuộc vào yếu tố mỹ quan, thuận tiện thao tác Công thức xác định tâm phụ tải: n X X i 1 i  Pdmi n P i 1 dmi n ;Y  Y  P i i 1 dmi n P i 1 dmi Bảng tính tốn tâm phụ tải Tủ Tên thiết bị (1) (2) Máy lạnh Motor tháp nước máy lạnh Máy kiểm định da Máy kiểm định da Máy kiểm định da Máy kiểm định da Tổng Tọa độ tủ A1 máy cắt nhỏ máy cắt nhỏ máy cắt nhỏ máy cắt nhỏ máy cắt nhỏ máy cắt nhỏ Tổng Tọa độ tủ A2 Máy cắt dây Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn A1 A2 A3 SVTH: LÊ HỒNG HÀ Ký hiệu (3) 1a1 Pđơnvị Xi Yi Pđơnvị×Xi Pđơnvị×Yi (4) 17,5 (5) 16,5 (6) 20,5 (7) 288,75 (8) 358,75 2a1 2,2 18,5 20,5 40,7 45,1 3a1 4a1 5a1 6a1 1 1 23,7 16,5 16,5 18,5 18,5 22 23,5 22 23,5 16,5 16,5 18,5 18,5 399,45 22 23,5 22 23,5 494,85 16,85 31 31 31 31 31 31 20,88 32 36 40 44 48 52 186 186 186 186 186 186 1116 192 216 240 264 288 312 1512 31 27 27 27 27 27 27 23 23 42 37 40 43 46 49 52 40 43 81 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 85,1 85,1 111 140 159,1 170,2 181,3 192,4 140 159,1 1a2 2a2 3a2 4a2 5a2 6a2 6 6 6 36 1a3 2a3 3a3 4a3 5a3 6a3 7a3 8a3 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP A4 A5 A6 A7 Máy cắt lớn Máy cắt lớn Máy cắt lớn Tổng Tọa độ tủ A3 Máy lạnh lớn Motor tháp nước máy lạnh 30 máy may 25 máy may Tổng Tọa độ tủ A4 Máy lạnh Motor tháp nước máy lạnh Máy thêu Máy thêu Máy thêu Máy thêu Máy thêu Máy thêu Máy thêu Máy thêu Tổng Tọa độ tủ A5 Máy lạnh Motor tháp nước máy lạnh Máy dán nóng Máy dán nóng Máy cắt đai Máy cắt đai Máy cắt đai Máy diệt khuẩn Máy dán keo Tổng Tọa độ tủ A6 Máy khoan Máy mài Máy mài Máy hàn Máy hàn Tổng Tọa độ tủ A7 SVTH: LÊ HỒNG HÀ GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH 9a3 10a3 11a3 3,7 3,7 3,7 40 23 23 23 46 49 52 85,1 85,1 85,1 1006 170,2 181,3 192,4 1797 1a4 25 68 44,9 66 612 594 2a4 2,2 72,5 66 159,5 145,2 3a4 4a4 7,5 6,25 24,95 68 68 32 52 510 425 1706,5 240 325 1304,2 1a5 68,4 23 52,3 58 207 522 2a5 2,2 23 66 50,6 145,2 3a5 4a5 5a5 6a5 7a5 8a5 9a5 10a5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 23,2 26 29 32 35 26 29 32 35 58 58 58 58 66 66 66 66 39 43,5 48 52,5 39 43,5 48 52,5 623,6 87 87 87 87 99 99 99 99 1411,2 1a6 26,8 44 61 13 396 117 2a6 2,2 48 13 105,6 28,6 3a6 4a6 5a6 6a6 7a6 8a6 9a6 4 3,5 3,5 3,5 20 52,7 52 44 48 52 44 48 52 13 17 17 17 21 21 21 208 176 168 182 154 144 1040 2573,6 52 68 59,5 59,5 73,5 63 420 941,1 1a7 2a7 3a7 4a7 5a7 1,5 1,5 12 12 28 48,8 108 112 116 112 116 17,85 57 57 57 108 168 174 1344 1392 3186 57 85,5 85,5 636 636 1500 113,75 53,57 MSSV: 0851030025 53 53 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP A8 A9 A10 Máy ép logo Máy ép logo Tủ hấp da Tủ hấp da Motor bơm Tổng Tọa độ tủ A8 Motor bơm nước sinh hoạt Motor cứu hỏa Motor cứu hỏa Tổng Tọa độ tủ A9 Máy in Máy ép siêu cao tần Máy ép siêu cao tần Máy sấy Máy ép Máy ép Motor bơm Motor bơm Tổng Tọa độ tủ A10 Tủ TĐL1 TĐL2 TĐL3 TĐL4 TĐL5 TĐL6 TĐL7 TĐL8 TĐ9 TĐL10 Tổng TPP1 GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH 1a8 2a8 3a8 4a8 5a8 18 18 8 3,7 55,7 16 19 16 19 16 15 15 18 18 12 17,45 15,66 288 345 128 152 59,2 972,2 270 270 144 144 44,4 872,4 1a9 7,5 66.25 7,5 496,9 2a9 3a9 7,5 7,5 22,5 1 67,5 68,75 7,5 7,5 22,5 506,3 515,6 1518,8 108 112 116 108 112 116 104 104 67,5 67 67 67 63 63 63 63 67 162 896 928 2160 448 464 384,8 384,8 5827,6 100,5 536 536 1260 252 252 233,1 247,9 3417,5 1a10 2a10 3a10 4a10 5a10 6a10 7a10 8a10 1,5 8 20 2 3,7 3,7 48,9 119,2 69,9 Tọa độ tủ tủ phân phối tầng (TPP1) Pđơnvị 23,7 36 40 24,95 23,2 52,7 28 55,7 22,5 48,9 355,65 Xi 16,85 31 25 68,4 26,8 48,8 113,75 17,45 119,2 Yi 20,88 42 44,9 52,3 61 17,85 53,57 15,66 67,5 69,9 48,99 41,5 Pđơnvị×Xi 399,35 1116 1000 1706,6 621,8 2571,8 3185 972 22,5 5828,9 17423,95 Pđơnvị×Yi 494,86 1512 1796 1304,9 1415,2 940,7 1500 872,3 1518,8 3418 14772,76 Để thuận tiện cho vận hành sửa chữa mỹ quan ta dời tủ vị trí sau: Tủ TĐL1 có tọa độ A1 (16,20) TĐL2 có tọa độ A2 (20,31) SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH TĐL3 có tọa độ A3 (20,55) TĐL4 có tọa độ A4 (68,52) TĐL5 có tọa độ A5 (28,55) TĐL6 có tọa độ A6 (40,17) TĐL7 có tọa độ A7 (120,50) TĐL8 có tọa độ A8 (15,19) TĐL9 có tọa độ A9 (3,65) TĐL10 có tọa độ A10 (120,60) TPP1 có tọa độ (48,35) Bảng tính tâm phụ tải xưởng may lầu Tủ Tên thiết bị B1 Pđơnvị Xi Yi Pđơnvị×Xi Pđơnvị×Yi Máy lạnh Máy lạnh Motor tháp nước Motor tháp nước 26,5 26,5 9 71 11 13 11 13 41,5 41,5 43,5 43,5 291,5 344,5 99 117 852 1099,75 1099,75 391,5 391,5 2982,5 Máy lạnh Máy lạnh Motor tháp nước Motor tháp nước 26,5 26,5 9 71 12 11 13 11 13 42 46,5 46,5 48,5 48,5 291,5 344,5 99 117 852 1232,25 1232,25 436,5 436,5 3337,5 12 11 13 11 13 47 51,5 51,5 53,5 53,5 165 195 24,2 28,6 412,8 772,5 772,5 117,7 117,7 1780,4 12 23 23 23 23 23 51,76 20 24,2 28,4 32,6 36,8 230 230 230 230 230 1150 200 242 284 326 368 1420 23 28,4 Tổng Tọa độ B2 Tổng Tọa độ B3 Máy lạnh Máy lạnh Motor tháp nước Motor tháp nước 15 15 2,2 2,2 34,4 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 10 10 10 10 10 50 Tổng Tọa độ B4 Ký hiệu Tổng Tọa độ SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP B5 GVHD: TS PHAN THỊ THANH BÌNH 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 10 10 10 10 10 50 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 10 10 10 10 10 50 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 40 máy may 10 10 10 10 10 50 Tổng Tọa độ B6 Tổng Tọa độ B7 Tổng Tọa độ 23 23 23 23 23 40,8 45 49,2 53,4 57,6 23 52 52 52 52 52 49,2 20 24,2 28,4 32,6 36,8 52 52 52 52 52 52 28,4 40,8 45 49,2 53,4 57,6 52 49,2 230 230 230 230 230 1150 408 450 492 534 576 2460 520 520 520 520 520 2600 200 242 284 326 368 1420 520 520 520 520 520 2600 408 450 492 534 576 2460 Tọa độ tủ phân phối xưởng may lầu (TPP2) Tủ TĐL11 TĐL12 TĐL13 TĐL14 TĐL15 TĐL16 TĐL17 Tổng TPP2 Pđơnvị 71 71 34,4 50 50 50 50 376,4 Xi 12 12 12 23 23 52 52 Yi 42 47 51,76 28,4 49,2 28,4 49,2 25,5 42,13 Pđơnvị×Xi 852 852 412,8 1150 1150 2600 2600 9616,8 Pđơnvị×Yi 2982 3337 1780,5 1420 2460 1420 2460 15859,5 Để thuận tiện cho vận hành sửa chữa mỹ quan ta dời tủ vị trí sau: TĐL11 có tọa độ (10,43) TĐL5 có tọa độ (20,55) TĐL12 có tọa độ (10,47) TĐL16 có tọa độ (50,70) TĐL13 có tọa độ (10,52) TĐL17 có tọa độ (52,10) TĐL14 có tọa độ (20,27) TPP2 có tọa độ (10,40) SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV: 0851030025 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH C), thiết bị có tiết diện nhỏ 10 mm2 phải dùng riêng hai dây (dây trung tính N dây bảo vệ PE) nối theo sơ đồ TN – S II Thiết kế nối đất an toàn cho xưởng sản xuất: Mạng điện hạ áp nhà máy 380(V) có trung tính trực tiếp nối đất, cần nối đất lặp lại cho xưởng với tiêu chuẩn điện trở nối đất lặp lại là: Rnđll ≤ 10(Ω) Hệ thống gồm hệ thống cọc chơn sâu 0.8m nối với theo hình tia thực lại tủ động lực xưởng sản xuất + Thông số thiết kế - Dùng cọc thép có đường kính d= 60mm, chiều dài 3m - Thanh ngang làm thép dẹp có tiết diện S = 40×4 (mm2) hàn vào đầu điện cực cọc thẳng đứng - Điện trở suất đất chổ nối đất đo được: ρđo=100(Ω.m) - Hệ số hiệu chỉnh điện trở suất đất Km=1,4 - Độ sâu trung bình cọc: với độ sâu t0=0.8m, chiều dài cọc L=3m l t  t0   0,8   2,3( m) 2 - Điện trở suất tính tốn đất với điện cực cọc thẳng đứng : ρtt = Km× ρđo=1.4×100=140(Ω.m) - Điện trở nối đất cọc xác định sau : tt  2l 4t  l  140    2,3   ln  ln  36, 7()  ln  ln  2  l  d 4t  l  2   0, 06  2,3   - Tỉ số bước cọc chiều dài cọc: a   1,33 l - Ta chọn n = (cọc), cọc cách (m): tra bảng có c  0, 74;t  0, 77 - Xác định sơ số cọc: R1coc 36, n   4,95(coc);( Rndtn  10()) c  Rndtn 0, 74 10 - Xác định điện trở nối nằm ngang: tt 2l2 160 122 Rt   ln   ln  19,3() 2  l b  t0 2 12 0, 04  0,8 Trong đó: ρtt = Km×ρđo = 1,6×100 = 160 (Ω.m) Km=1,6 (của thanh) L = 3×4 =12 (m) b = 0,04 (m) - điện trở tản hệ thống nối đất bao gồm cọc thanh: Rcoc  Rthamh 36, 19,3 Rndll    8,3()  10() thỏa đk Rcoc t  Rthanh t  n 36,  0, 74  19,3  0, 74  Thực nối đất lặp lại cho xưởng tương tự tính tốn với: Rnđll = 8.3 (Ω) Rc  SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 98 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH III Tính nối đất cho hệ thống: Do trạm khơng có nối đất tự nhiên theo u cầu quy phạm mạng điện áp 1000V, phải tính tốn nối đất nhân tạo có điện trở nối đất theo yêu cầu năm không vượt (  ) Điện cực nối đất gồm cột chôn sâu 0,8 (m) Cột thẳng đứng dài 2,5(m), dùng thép góc L 60 x 60 x Điện trở suất đất chỗ nối đất (khi độ ẩm = 10 – 20% trọng lượng đo = 40 (/m) (Tra PL6.4 - 412, sách “Hệ thống cung cấp điện” Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch) Hệ số tăng cao cho điện cực nằm ngang: Kng = (tra sách thiết kế cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú) Hệ số tăng cao cho điện cực nằm đứng: Kđ = 1,5 (tra sách thiết kế cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú) Điện trở suất tính tốn: Thanh ngang: ttng  K ng     40  80( / m) Thanh đứng: ttd  Kd  do  1,5  40  60( / m)  Điện cực thẳng đứng: Với độ chôn sâu tc = 0,8 (m); chiều dài cọc L = 2,5 (m) Khoảng cách từ đất tới điểm điện cực thẳng đứng: l 2,5 t  t0   0,8   2, 05(m) 2 Ta dùng thép L 60 x 60 x 6, nên đường kính đẳng trị tính d = 0,95  b (với bề dày cọc b = 0,06 (m)) d = 0,95  0,06 = 0,057 (m) Vậy điện trở tản cọc thẳng đứng xác định sau: 0,366 4t  l   2l R1d   ttd   lg   lg  l 4t  l   d 0,366  2, 05  2,5    2,5 R1d   60   lg   lg  18,3() 2,5  2, 05  2,5   0, 057 Xác định sơ số cọc a - Chọn tỷ số khoảng cách cọc so với chiều dài:  l  2,5(m) nên l   l  2,5(m) - Mạch vòng thiết kế nối đất cho trạm 25m Số cọc cần dùng cho hệ thống nối đất: n1  SVTH: LÊ HỒNG HÀ L 25   10 cọc a 2,5 MSSV:0851030025 Trang 99 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Tra bảng PL6.7, sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện” Nguyễn Công Hiền   0,71 ; Nguyễn Mạnh Hoạch ta hệ số sử dụng điện cực thẳng đứng: d  ng  0,43 Vậy ta có, điện trở khuếch tán số điện cực thẳng đứng: R 18, 27 Rd  1d   2,57() n1 d 10  0, 71  Điện cực ngang: Điện trở nối đất ngang nối mạch vòng Chọn loại thép 40×4mm2, L= 60m, chơn sâu đất 0,8m Điện trở tản điện cực ngang:     l2  0,366 '   Rng  Rng      ttng  lg    ng l  bt   ng  Với b bề rộng thép: b = 40mm = 0,04m   602  0,366  Rng    80  lg   0, 43 60  bt  Rng = 5,6 (Ω) Điện trở toàn hệ thống nối đất: Rd  Rng 2,57  5, RHT    1, 76()  R0  4() Rd  Rng 2,57  5, Như vậy, cách thiết kế điện trở nối đất hệ thống nối đất RHT = 1,76 (Ω) nhỏ điện trở yêu cầu R0 = 4(Ω): thoả mãn điều kiện kỹ thuật nối đất SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 100 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Chương 10: CHỐNG SÉT I Khái niệm Sét tượng phóng điện đám mây tích điện trái dấu mây đất cường độ điện trường đạt đến trị số cường độ điện trường phóng điện khơng khí Khi bảo vệ chống sét cho cơng trình, thiết bị mặt đất, cần quan tâm đến tượng phóng điện đám mây đất II Q trình phóng điện sét Phần đám mây giơng tích điện âm, cảm ứng mặt đất điện tích dương tương ứng tạo nên tụ điện khơng khí khổng lồ Theo đà tích lũy điện tích âm đám mây, cường độ điện trường tụ mây- đất tăng dần lên chỗ cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25÷ 30KV/cm khơng khí bị ion hóa tạo thành dòng plasma bắt đầu trở nên dẫn điện, mở đầu cho q trình phóng điện tia sét Phóng diện sét chia làm giai đoạn chính:  Phóng điện tiên đạo  Phóng điện ngược (phóng điện chủ yếu)  Kết thúc q trình phóng điện III Tác hại sét Sét nguy hiểm trước hết nguồn điện áp cao dòng lớn, dòng sét sinh nhiệt độ lực học lớn Khi người bị sét đánh trực tiếp thường bị chết ngay, sét đánh vào vật liệu dễ cháy nổ gây nên đám cháy lớn Nhiều trường hợp tháp cao, cối bị nổ tung dòng sét qua nung nóng phần lõi, nước bốc nhanh cộng với lực tác động gây phá vỡ tháp thân Nhiều sét không phóng điện trực tiếp gây nguy hiểm dòng điện sét gây nên chênh lệch lớn vùng đất gần nhau, người gia súc đứng gần phải chịu điện áp bước nguy hiểm đến tính mạng Trong thực tế, xuất mây giơng cơng trình, thiết bị, vật thể mặt đất bị cảm ứng tĩnh điện, có tập trung điện tích cục Khi điện tích cảm ứng đủ lớn xuất phóng tia lửa điện, gây nguy hiểm cho người thiết bị Ngoài đường dây điện, đường cáp, đường ống kim loại, dây phơi kim loại,… dẫn vào nhà hay cơng trình có sét đánh xa, sóng sét lan truyền qua đường dây, đường ống vào cơng trình nhà cửa, thiết bị gây nguy hiểm cho người thiết bị Đặc biệt sét đánh váo đường SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 101 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH dây tải điện, sóng điện áp truyền vào trạm biến áp nối với đường dây bị sét đánh phá hỏng máy biến áp thiết bị đóng cắt trạm Quá điện áp khí phát sinh sét đánh trực tiếp vào cơng trình thiết bị đặt ngồi trời sét đánh gần cơng trình điện Mỗi điện áp định mức có mức cách điện tương ứng nó, dùng mức cách điện cao nhiều trị định mức làm tăng giá thành thiết bị điện, hạ thấp mức cách điện trị định mức dẫn đến cố nặng nề Do vậy, mức cách điện phải xác định tùy theo đặc tính trị số điện áp có tham số thiết bị dùng để hạn chế điện áp Khả cách điện chịu điện áp khí xác định điện áp thí nghiệm xung kích Tóm lại, sét gây nguy hiểm trực tiếp gián tiếp cho người công trình, thiết bị IV Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Để hạn chế thiệt hại người công trình, thiết bị sét đánh trực tiếp có nhiều biện pháp ngày hoàn thiện dựa vào nguyên lý cổ điển Franklin phát minh vào năm 1750, là: dùng vật thu sét (kim thu sét, hay dây thu sét,…) đặt cao vật cần bảo vệ nối với hệ thống nối đất có điện trở nhỏ dây (hoặc thanh) dẫn kim loại có tiết diện hợp lý để tản dòng điện sét Mục đích dùng vật đặt cao cơng trình, thiết bị nối vật với hệ thống có điện trở nhỏ tập trung điện tích cảm ứng dễ dàng xuất mây giơng, vật thu tập trung điện tích từ mặt đất, tạo nên cường độ điện trường lớn vật thu sét mây→ định hướng phóng điện sét phía để tạo khơng gian an tồn cho cơng trình, thiết bị cần bảo vệ Mặt khác hệ thống nối đất có điện trở nhỏ để tản dòng điện sét cách dễ dàng; đồng thời có dòng điện sét qua phận thu, dẫn sét, điện áp phận khơng gây phóng điện ngược từ tới cơng trình gần Như hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bao gồm:  Bộ phận thu sét (cột dây thu sét);  Bộ phận tản dòng điện sét vào đất (điện cực nối đất)  Bộ phận nối vật thu sét với điện cực nối đất (dây dẫn dòng điện sét) V Tính tốn chống sét cho nhà máy Nhà máy sử dụng đầu ESE để bảo vệ, vùng bảo vệ ESE hình nón có đỉnh đầu kim thu sét, bán kính bảo vệ Rp(m)=f (khoảng cách kích hoạt trung bình L ( m) kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D(m) tùy theo mức độ bảo vệ) Cơng thức tính bán kính bảo vệ Rp đầu thu ESE, áp dụng h  5m SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 102 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Rp  Dh  h  L(2 D  L) D(m): phụ thuộc cấp bảo vệ h: chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt bảo vệ L ( m) : độ lợi khoảng cách phóng tia tiên đạo Tính tốn bán kính bảo vệ cho nhà máy Ta chọn đầu thu SE 12 L  45(m) h  6(m) D  45(m)  R p   45    45  (245  45)  81(m) Tính tốn nối đất chống sét cho nhà máy a Điều kiện thiết kế: Rxung  10() Sử dụng hệ thống nối đất chống sét: dạng tia thanh, có cọc chơn độ sâu 0,8m b Thông số thiết kế: Thanh: làm thép dẹp 4×40 mm2 dài 10m, ba tia hợp với góc 120o chơn độ sâu t0= 0,8m Cọc: làm thép tròn có đường kính d= 60mm, chiều dài 3m, tia có cọc khoảng cách cọc 3m Điện trở suất đất chỗ nối đất đo được: do  100(m) Biên độ dòng sét biến thiên phạm vi rộng: I s  10 100( KA) Trong thiết kế điện trở nối đất chống sét cho nhà máy, ta thiết kế điện trở tản xung phận nối đất tương ứng với dòng sét: I s  50( KA) Tính tốn chi tiết: SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 103 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Hệ số mùa: K m  1, 25  tt  K m  do  1, 25 100  125(m) Độ chơn sâu trung bình với độ sâu t0  0,8m , chiều dài cọc l  3m l  0,8   2,3( m) 2 t  t0  Điện trở tản xoay chiều thanh: tt 2l2 125 102 Rt   ln   ln  17, 4() 2  l b  t0 2 10 0, 04  0,8 Dòng điện chạy tia: It  Is d coc  50  16, 6( KA) Với l  10m;   100m; I t  16, 6KA;  xk  0,95 Điện trở tản xung kích thanh: Rxk   xk  Rt  0,95 17,  16,5() Điện trở tản xoay chiều cọc thẳng đứng: Rc  tt  2l 4t  l  125    2,3   ln  ln  32, 75()  ln  ln  2  l  d 4t  l  2   0, 06  2,3   Hệ số sử dụng xoay chiều cọc thanh: c  0,85;t  0,9 Điện trở tản tương đương cọc: RCtong  RC 32, 75   4,3() n C  0,85 Điện trở tản tương đương thanh: Rttong  Rt 17,   6, 4() n t  0,9 Dòng điện sét chạy hệ thống cọc thỏa hệ phương trình: SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 104 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH I ctong  I ttong  50(1) I ttong I ctong  Rttong  Rctong 4,3  0, 67(2) 6, Giải hệ phương trình (1) (2) ta được: I ctong  30( KA); I ttong  20( KA) Dòng điện sét chạy cọc, thanh: IC  I Ctong nC  I ttong 20 30  3,3( KA); I t    6, 7( KA) nt Hệ số xung kích cọc:  xc  0,9 Hệ số xung kích thanh:  xt  0,95 Điện trở tản xung cọc thanh: Rxc   xc  Rc  0,9  32, 75  29, 47() Rxt   xt  Rt  0,95 17,  16,53()   xk  0, 75 Điện trở xung kích hệ thống: Rxung  Rxk c  Rxk t 29, 47 16,53     4, 2()  10() thỏa đk Rxk c  nC  Rxk t  xk 29, 47   16,53 0, 75 Vậy hệ thống nối đất chống sét dạng tia đạt yêu cầu SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 105 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Phần 2: CHUYÊN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam tuyên truyền, vận động qua phương tiện thông tin đại chúng, song hiệu xem dự báo Với ngành cơng nghiệp vấn đề tiết kiệm lượng để giảm chi phí xuống mức thấp đặt lên hang đầu Ở đây, em muốn nêu giải pháp, phương diện kỹ thuật, so với nước tiên tiến công nghiệp, lại cần cho sở sản xuất công nghiệp sử dụng động điện không đồng công suất vừa lớn Hệ thống truyền động điện cho máy công tác dây chuyền sản xuất phục vụ sản xuất nông nghiệp sử dụng phổ biến động điện xoay chiều ba pha không đồng loại rotor lồng sóc hay gọi động cảm ứng So với loại động điện khác (động điện đồng bộ, động điện chiều) động khơng đồng có nhiều ưu việt như: kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, độ bền cao, giá đầu tư thấp Nhưng sử dụng thiết bị để điều khiển loại đơn giản động không đồng lại tồn số nhược điểm như:   Dòng điện khởi động lớn, gấp ÷ lần dòng điện định mức động cơ, chí cao đặc biệt máy ln có tải thường trực máy bơm nước, quạt ly tâm, máy nén khí, băng tải, máy nghiền búa Điều gây ảnh hưởng xấu tới máy khác vận hành đồng thời giảm tuổi thọ động điện Tốc độ vòng quay động điện cảm ứng điều khiển theo cấp (hữu cấp); thông thường động thay đổi dãy tốc độ đồng như: 3.000 ÷ 1.500vòng/phút; 1.500 ÷ 1.000vòng/phút 1.000 ÷ 750 vòngg/phút, có cơng nghệ sản xuất yêu cầu hệ thống truyền động cần điều khiển tốc độ liên tục (vô cấp) theo moment phụ tải thay đổi nên hệ truyền động điện khơng có khả đáp ứng Để khởi động dừng động điện không đồng công suất vừa lớn thông thường sở sản xuất sử dụng phương pháp khởi động trực tiếp (qua cầu dao áp tô mát) nên gây sụt áp đường dây lớn Cơ sở sản xuất có điều kiện sử dụng thiết bị “khởi động sao/tam giác ( Y /  )” hạn chế dòng điện khởi động nên độ sụt áp tổn hao điện đường dây giảm đáng kể Tuy nhiên, với phương pháp “cổ truyền” phù hợp với xu sản xuất hàng hóa chất lượng cao theo công nghệ tiên tiến tỷ lệ tổn thất điện tồn hệ thống cao Gần đây, nhiều sở sản xuất có công suất tiêu thụ điện lớn trạm bơm nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp, xí nghiệp cơng nghiệp, xí nghiệp sản xuất chế biến nơng hải sản, hoa sử dụng thiết bị “khởi động mềm” Khởi động mềm thiết bị điện tử thay cho phương pháp khởi động “sao/tam giác” nhằm giảm dòng điện khởi động, khơng có khả điều khiển tốc độ động Khởi động mềm thường kết hợp với động điện không SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 106 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH đồng cơng suất trung bình lớn khơng đòi hỏi phải thay đổi số vòng quay, ví dụ số thiết bị máy như: bơm nước nơng nghiệp, quạt thơng gió kho bảo quản, máy nghiền thức ăn chăn nuôi Do phát triển vượt bậc kỹ thuật vi điện tử điện tử công suất nên ngày có nhiều loại thiết bị điều khiển động điện khơng đồng với chức hồn hảo (thuận tiện sử dụng, an tồn có khả tiết kiệm điện tối đa) mà “ biến tần AC ” điển hình Biến tần nguồn bán dẫn điều khiển kết hợp với động không đồng xoay chiều ba pha để thực khởi động/dừng điều chỉnh xác số vòng quay động theo u cầu cơng nghệ Có nhiều loại biến tần thiết kế phù hợp với dẫy động công suất từ nhỏ (vài trăm W) đến hàng 100kW Khái niệm  Bộ biến tần thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện có tần số f1 cố định thành nguồn điện có tần số fr thay đổi đựơc nhờ khóa bán dẫn  Biến tần chia làm hai loại: biến tần gián tiếp biến tần trực tiếp  Biến tần gián tiếp hay gọi biến tần có khâu trung gian chiều dùng chỉnh lưu biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn chiều Sau lại dùng nghịch lưu biến đổi nguồn chiều thành dòng xoay chiều Khâu trung gian chiều đóng vai trò khâu tích lũy lượng dạng nguồn áp dùng tụ điện nguồn dòng dùng cuộn cảm tạo khâu cách ly định phụ tải nguồn điện áp lưới Biến tần gián tiếp cấu tạo từ chỉnh lưu, khâu lọc trung gian nghịch lưu  Biến tần trực tiếp tạo điện áp tải phần tử điện áp lưới Mỗi lần nối tải vào nguồn phần tử đóng ngắt khoảng thời gian định không thông qua khâu lượng trung gian Nguyên lý hoạt động biến tần Tốc độ đồng (chưa tính đến độ trượt s) động khơng đồng xoay chiều ba pha tính: n = 60f/p (vòng/phút) Ở f - tần số lưới điện 50Hz (một số quốc gia giới có số f = 60Hz); p - số cặp cực từ stato động Stato quấn theo số cặp cực: p = 1, 2, 4; tương ứng với tốc độ đồng bộ: n = 3000, 1500, 1000 750 vòng/phút Thơng thường động thiết kế để làm việc hai tốc độ đồng Ví dụ: từ n = 3000 1500vòng/phút; n = 1500 1000vòng/phút Nếu động quấn với nhiều tốc độ phức tạp dẫn đến giá thành không dễ chấp nhận Mặt khác, việc thay đổi số cặp cực (p) đạt tốc độ hạn chế, nhiều trường hợp khơng phù hợp cơng nghệ sản xuất Vì vậy, dựa vào cơng thức tính (n), người ta thay đổi tần số (f) nguồn vào động cơ, tốc độ động thay đổi theo để đạt giá trị mong muốn, thiết bị gọi biến tần SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 107 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Nguyên lý làm việc biến tần đơn giản Đầu tiên nguồn điện xoay chiều pha hay ba pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số cos  hệ biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị cao 0,96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành nguồn xoay chiều bap pha đối xứng Công đoạn thực thơng qua hệ IGBT (Transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn nay, tần số mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn, cho động giảm tổn thất lõi sắt động Để tính lượng điện tiết kiệm sử dụng biến tần với mức xác chấp nhận, ta sử dụng công thức tổng quát: A  Adm  Abt ( KWh / ngay) Trong đó: Ađm = Pđm×t - điện tiêu thụ không dùng biến tần (kWh/ngày); Abt = % Pđm×% t - điện tiêu thụ động điện điều khiển biến tần (kWh/ngày); t - thời gian máy hoạt động ngày, h/ngày Về ứng dụng Biến tần AC với công suất điều khiển lớn sử dụng hiệu trường hợp như:    Điều khiển động không đồng công suất từ 15 đến 600kW với tốc độ khác nhau; Điều chỉnh lưu lượng bơm, lưu lượng khơng khí quạt ly tâm, suất máy, suất băng tải Ổn định lưu lượng, áp suất mức cố định hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi; SVTH: LÊ HỒNG HÀ MSSV:0851030025 Trang 108 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP  GVHD: TS.PHAN THỊ THANH BÌNH Điều khiển q trình khởi động dừng xác động hệ thống băng tải Biến tần AC cơng suất nhỏ từ 0,18 ÷ 14 kW sử dụng để điều khiển máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ Với bơm quạt ly tâm máy có mơ men tải thay đổi theo tốc độ vòng quay sau: Q2 n1  Q1 n2  Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc với tốc:  H n  Áp suất (Pa) tỷ lệ bình phương tốc độ:    H1  n2   P n  Công suất điện tiêu thụ (kW) tỷ lệ lập phương với tốc độ:    P1  n1  Ở đây: Q1, H1, P1 - lưu lượng, áp suất cơng suất điện tương ứng với số vòng quay định mức động Q2, H2, P2 - lưu lượng, áp suất, công suất điện ứng với tốc độ vòng quay điều chỉnh (n2