Đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xu hội nhập, trình cơng 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 tồn 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 TS Đặng Hoàng Anh 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 Ngơ 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 mơn học Do trình độ thời gian có hạn nên khơng thể 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 chun mơn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 21 tháng năm 2016 Sinh viên thực hiện: Nhóm 1:Trần Việt Hoàng; Phạm Văn Lợi; Nguyễn Xuân Long Tính tốn 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 Ngồi 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 hồn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Khơng bị lố mắt - Khơng lố phản xạ - Khơng 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 vng 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 cơng nghiệp Chọn loại đèn có thơng số sau: P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhơm, 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 tốn 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 tốn phân xưởng Trong đó: kđt : hệ số đồng thời phụ tải chiếu sáng N : số bóng cần thiết Pđ : cơng suất bóng đèn lựa chọn Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= Do đó, ta có cơng suất tồn phần nhóm chiếu sáng là: Qcs = (kVAr) 1.2 Phụ tải thơng gió làm mát a) Phụ tải thơng 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); 300 Lượng Số gió lượng 4500 iđm=0,57(A); ilvmax=0,7(A) Cơng (W) suất Ksd 0,7 cos φ 0,8 Hệ số nhu cầu: (áp dụng cơng thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện) Phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thơng gió làm mát:Nếu chưa biết hiệu suất động nên ta lấy gần P đ=Pđm (áp dụng cơng thức 2.41 chương sách giáo trình cung cấp điện) Trong đó: Pđmi cơng suất định mức thiết bị thứ i,kW Ptt,Qtt,Stt : Công suất tác dụng ,phản kháng tồn phần tính tốn 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 thống mát mẻ ta chọn 15 quạt đứng cơng nghiệp có thơng 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 thơng 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) Cơng suất tồn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA) Dựa vào TCVN 5687 -2010 thơng gió,điều hòa khơng 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 Nhóm Máy phay Máy phay Ký hiệu Số lượn g Công suất Pdm(kw) Cosφ Ksd 1 0.67 0.35 0.68 0.32 0.67 0.35 0.68 0.32 10 17 19 20 27 1 1 n=9 1.2 20 1.6 1.6 55.4 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 1.2 4.4 1.6 2.4 5.6 80 110 221.2 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 1 5.6 0.56 0.56 0.26 0.26 Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lơng Máy mài Tổng nhóm Nhóm Lò gió Máy xọc,(đục) Máy tiện bu lơng 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 lơng Tổng nhóm 14 15 16 24 25 26 1 1 1 n=8 5.6 15 20 26 85.2 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0,63 0.58 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 11 11 11 56 11 15 56 5.6 15 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=1 200.6 0.77 0.48 1 1 1 1 n=9 26 44 2.4 2.4 60 5.6 160.4 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 tốn phụ tải nhóm: Bảng 3: Tính tốn cho nhóm TT Tên thiết bị Ký Số hiệ lượn u g Công suất Cos Pdm(kw) φ Ksd Idm (A) Nhóm 10 22kV Dòng qua MCLL dòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn bị điện Dòng qua MCLL điều kiện nặng nề trường hợp điện nguồn,đường dây lại cung cấp điện cho đồng thời MBA thiết bị cao áp nói vào phải làm việc chế độ tải Điều kiện chọn MCLL +UđmDCL Uđmmạng=22(kV); IđmDCL Ilvmax= Tra bảng ta chọn máy cắt chân không trung áp đặt nhà siemens chế tạo bảng 5.20 trang 314 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang Bảng 23: Chọn máy cắt liên lạc Loại 3AH1 Uđm(kV) 24 Iđm(A) 880-2500 IN(kA) 20 Số lượng - Chọn cáp trung áp 22 (kV) trạm biến áp Imax = Sttpx/(*U)=27,4 (A) Fkt = Imax/Jkt = 27,4/1,1 = 24,9 (mm2) Chon cáp AC 35 có F = 55,38 (mm ) (ro = 0,85 Ω/km; xo = 0,403 Ω/km) ΔU = 8,25 (V) > 5%U - Chọn máy cắt hợp trung áp Icb = Stt/(*Udm) = 1043,1/(*22) = 27,4 A Chọn máy cắt 24kVloại 3AF ABB chế tạo Bảng 24: Chọn máy cắt hợp trung áp Udm (kv) Idm(A) Imax (kA) 24 630 31,5 Xht = Utb.Utb/Scdm = (23*23)/(22*12,5) = 1,11 (Ω) In3s (kA) 12,5 Zd = 0,17 +j0,0806 (Ω) In = Utb/(Zn) = 11,04 (kA) Bảng 25: Kiểm tra máy cắt Điện áp định mức(kV) Dòng điện định mức(A) Dòng ngắn mạch(kA) UdmMC = 24> UdmLD = 22 IdmMC = 630 > Icb = 27,26 Icdm = 12,5 > In = 11,04 32 Công suất cắt định mức ổn định nhiệt (kA) Scdm = 476,3 > 420,6 Iddn = 31,5 > 28,1 3.4 Chọn thiết bị hạ áp - Chọn dẫn chính: 8010=800 (mm2) ; Icp=1900(A) - Chọn dẫn tủ 2,3,4,5,6 : 505=250(mm2); Icp=860(A) Dự định đặt pha cách 15cm, đặt sứ khuy tủ cách 70cm Momen chống uốn 8010 đặt đứng ; Với ;tqd=0,5 ; F=8010=800 > Vì thỏa mãn Làm tương tự ta có: Ftt=6,9 kG; M=48,35 kG.Cm; W=0,208 (cm3); ; ;F=505=250>=139,96 Chọn aptomat liên lạc Ap3: trạm bị cố 1MBA phụ tải nhà xưởng cung cấp điện thông qua ATM liên lạc: Điều kiện để chọn:UđmA Uđmmạng =400(V); IđmA Ilvmax==1499(A); INA IN1=16,5(kA) dựa vào điều kiện ta chọn thiết bị bảng sau: ATM kiều hộp Merlin Gerin chế tạo Bảng 26: Chọn ATM liên lạc Kiểu Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) Số cực Số lượn g CM1600 690 1600 50 3,4 N - Chọn aptomat đầu máy biến áp Ap1 ;Ap2 Aptomat Ap4;ap5;Ap6;Ap7;Ap8;Ap9 : +UđmA Uđmmạng =400(V); +IđmA Ilvmax==1616,6(A); + INA IN1=16,5(kA) dựa vào điều kiện ta chọn thiết bị bảng sau: 33 ATM kiều hộp Merlin Gerin chế tạo Bảng 27: Chọn ATM đầu máy biến áp Kiểu Uđm(V) CM2000 690 N Iđm(A) INmax(kA) Số cực 2000 50 3,4 Số lượn g - Chọn aptomat cho thiết bị phân xưởng sửa chữa khí: Điều kiện : +UđmA Uđmmạng=0,4(kV); +IđmA Ilvmax ; +INA INi dựa vào bảng phân nhóm phụ tải ta có số liệu I lvmax thiết bị ta phân thành hai nhóm sau: Chọn aptomat hãng LS sản xuất Bảng 28: Chọn ATM cho thiết bị phân xưởng Thiết bị Loại Iđm (A) Uđm(V) IN(kA) Số cực Số sơ đồ ATM lượng mặt 2;3;6;10;1 ABN53c 10 400 18 14 1; 12;19;20;2 9; 30;35;26; thơng gió làm mát ánh sáng 1;4;8;27;1 ABN53c 15 400 18 3; 14;44; 5;7;9;18;3 ABN53c 20 400 18 6; 15;31 32;33;37;3 ABN53c 30 400 18 9; 41;42;45 17;16;15;3 ABN53c 50 400 18 21;24;25 ABN103 75 400 22 c 28;40;43; ABN203 150 400 30 3 c 34 ABN203 175 400 30 34 23 c ABN203 c 250 400 30 Chọn sứ đỡ cho cái: điều kiện chọn UđmsứUđmmạng=24(kV); Iđmsứ Ilvmax chọn sứ đỡ cho nên ta không quan tâm đến Iđm mà quan tâm đến điện áp chúng: Tra bảng ta chọn sứ đứng CD429 hay gọi sứ cách điện trung sử dụng làm sứ đỡ đường dây trạm biếnáp24kV Sứ đứng (sứ cách điện đứng) làm vật liệu gốm cách điện có độ bền nhiệt cao chịu điều kiện khí hậu khắc nghiệt sứ đứng (sứ cách điện đứng) dùng điều kiện khí hậu bình thường, vùng sương muối vùng khí hậu nhiễm bẩn Màu sắc sứ đứng (sứ cách điện đứng): màu trắng Thông số sứ đứng 24kV sau: - Tiêu chuẩn áp dụng: IEC720-1981, TCVN 4759-1993 - Điện áp định mức (kV): 24 - Chiều dài đường rò (mm): ≥ 429 - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp khô phút (kV): ≥ 75 - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp ướt phút (kV): ≥ 55 - Điện áp chịu đựng xung sét (kV): ≥ 125 - Điện áp đánh thủng tần số 50Hz (kV): ≥ 160 - Tải trọng phá hủy khí (daN): ≥ 1300 3.5 Chọn thiết bị đo lường Chọn máy biến dòng - Tính dòng máy máy theo cơng thức Do tra bảng 8.11 trang 390 lựa chọn thiết bị (Tg:Ngô Hồng Quang)ta chọn thiết bị sau 35 Bảng 29: Chọn máy biến dòng Thiết bị Uđm(kV) Iđm(A)sơ Cấp cấp xác lõi thép TH-35M 35 0.5 P 800 Phụ tải thứ cấp Số định mức lượng Cấp Cấp chính xác 0,5 xác 0.8 3.6 Nhận xét đánh giá Việc lựa chọn thiết bị mạng điện dựa tiêu chí kỹ thuật ,giá thành dễ dàng việc mua thiết bị Thiết kế trạm biến áp 4.1 Tổng quan máy biến áp: Máy biến áp hay máy biến thế, gọi gọn biến áp, thiết bị điện thực truyền đưa lượng tín hiệu điện xoay chiều mạch điện thông qua cảm ứng điện từ Máy biến áp gồm có cuộn dây sơ cấp hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, tạo trường điện từ Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo dòng điện cảm ứng cuộn thứ cấp Để đảm bảo truyền đưa lượng bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc  Ở tần số thấp biến áp điện lực, âm tần dùng vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao thép silic, permalloy, mạch từ khép kín lõi ghép chữ E, chữ U, chữ I [1]  Ở tần số cao, vùng siêu âm sóng radio dùng lõi ferrit khép kín mạch từ Ở tần số siêu cao vùng vi sóng sóng truyền hình, có biến áp dùng lõi khơng khí thường không khép mạch từ Tuy nhiên quan hệ điện từ chúng khác với hai loại nói trên, không coi biến áp thật 36 Các cuộn sơ cấp thứ cấp cách ly hay nối với điện, dùng chung vòng dây biến áp tự ngẫu Thông thường tỷ số điện áp cuộn thứ cấp với điện áp cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, gọi tỷ số biến áp Khi tỷ số >1 gọi tăng thế, ngược lại ∆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, cơng suất S Q khơng 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 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 _ cơng xuất tác dụng trung bình phân xưởng 41 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 cơng thức ta có: Qb∑ = 588,66 (1,08 – 0,48) = 353,196(kva) Tính tốn nối đất chống sét 6.1 Tính tốn nối đất Tính tốn nối đất cho phân xưởng khí hạ áp có nguồn cấp lớn 100(KVA) nên theo quy phạm giáo trình an tồn điện ta cần phải tính tốn điện trở nối đất đạt yêu cầu :Ryc ≤ 4(Ω) Dự kiến dùng điện cực hỗn hợp gồm 30 cọc thép góc 60x60x60 dài 2,5 (m) chơn 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 cơng thức : R 42 Điện trở cọc: 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) p=pdkm = 1002 = 200 (m) ( lấy k=2 dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATD) Thay vào cơng 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 cơng 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