Đồ án CCD trường đại học SPKT

Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT Đồ án CCD trường đại học SPKT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH SVTH : ĐỖ TẤN DƯƠNG MSSV: 19642085 KHĨA: 2020 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH SVTH : ĐỖ TẤN DƯƠNG MSSV: 19642085 KHÓA: 2019-2020 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: NHÂN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thưc hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghi c ̣ ho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.TS.Quyền Huy Ánh LỜI CẢM ƠN Để đồ án đạt kết tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ thầy – PGS.TS Quyền Huy Ánh Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy, tạo điều kiện thuận lợi giúp em suốt trình thực đồ án đến em hoàn thành đồ án: “Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí” Em xin chân thành cảm ơn thầy Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế sinh viên, luận văn khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Cuối cùng, lời cám ơn với lớp anh chị trước, người đồng hành chia sẻ, trao đổi kiến thức kinh nghiệm giúp đỡ em suốt trình thực đồ án Xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực Đỗ Tấn Dương SVTH: Đỗ Tấn Dương MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục PHẦN I MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Giới hạn đồ án Tổng quan dự án PHẦN II PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 1.1 Các số liệu ban đầu 1.2 Phân nhóm phụ tải 10 1.3 Xác định phụ tải tính tốn 10 CHƯƠNG VẠCH PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 16 2.1 Vạch phương án 17 2.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống cung cấp điện 17 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHẦN TỬ CỦA SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN 19 3.1 Chọn máy biến áp 20 3.2 Chọn máy phát điện dự phòng 22 3.3 Chọn dây dẫn/cáp thiết bị đóng cắt bảo vệ 22 3.4 Chọn tủ phân phối hạ thế 34 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 37 4.1 Phương pháp thiết kế chiếu sáng 38 4.2 Thiết kế mạng chiếu sáng .41 CHƯƠNG LỰA CHỌN TỤ BÙ ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 45 5.1 Xác định dung lương bù 46 5.2 Lựa chọn thiết bị bù công suất .46 5.3 Vị trí đặt tụ bù 47 CHƯƠNG THIẾT KẾ NỐI ĐẤT 48 6.1 Mục đích yêu cầu hệ thống nối đất 49 6.2 Vật liệu thực 49 6.3 Các hệ thống nối đất chuẩn 50 6.4 Cơng thức tính tốn 50 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 52 7.1 Phương án chông sét 53 7.2 Kỹ thuật thu sét điểm định trước .53 7.3 Dây thoát sét 55 7.4 Thiết kế nối đất cho hệ thống chống sét 57 CHƯƠNG THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 58 8.1 Tính tốn phụ tải 59 8.2 Vạch phương án cung cấp điện 65 8.3 Lựa chọn phần tử sơ đồ cấp điện .65 8.4 Thiết kế chiếu sáng 80 8.5 Lựa chọn tụ bù để nâng cao hệ số công suất 85 8.6 Thiết kế nối đất 86 8.7 Thiết kế chống sét 88 PHẦN III LẬP BẢNG DỰ TOÁN 90 PHẦN IV TỔNG KẾT 91 Những nội dung thực đề tài 92 Những khuyết điểm đề tài 92 Hướng phát triển đề tài 92 PHẦN V PHỤ LỤC 93 Danh sách bảng kết tính tốn 94 Tài liệu tham khảo 95 Danh sách vẽ 96 PHẦN I MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện q trình đổi cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, yêu cầu đặt cho sở, phân xưởng sản xuất phải trang bị hệ thống cấu trang thiết bị đại Bên cạnh việc trang bị hệ thống máy móc cơng cụ việc thiết kế cung cấp điện ln giữ vai trị quan trọng Do đó, thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khí không ngoại lệ, giải pháp cung cấp điện tốt giúp tiết kiệm lượng điện tiêu thụ đảm bảo an toàn cho phân xưởng Thiết kế cung cấp điện phân xưởng khí bao gồm: thiết kế hệ thống mạng điện động lực, thiết kế hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét nối đất an toàn cho phân xưởng Việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật, tức đáp ứng tốt việc tiết kiệm chi phí mặt kinh tế đảm bảo hội tụ đầy đủ mặt kỹ thuật Trên tinh thần đó, em thực đề tài “Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí” Mục đích nghiên cứu  Đề xuất phương án cung cấp điện hợp lí cho phân xưởng đạt yêu cầu kinh tế kỹ thuật  Củng cố lại lý thuyết học, áp dụng điều học vào thực tế, làm quen với công việc thiết kế sau  Lĩnh hội kinh nghiệm kiến thức quý báu từ giáo viên hướng dẫn trình làm đồ án Nội dung nghiên cứu Đồ án tập trung vào vấn đề sau:  Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng  Tính chọn trạm biến áp cho phân xưởng (15-22kV/0,4kV)  Lựa chọn máy phát điện dự phòng cho phân xưởng (15-22kV/0,4kV)  Chọn cáp, dây dẫn phần tử đóng cắt, bảo vệ hạ thế  Tính tốn lựa chọn tụ bù, điều khiển tụ bù để nâng cao hệ số công suất cho phân xưởng  Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng  Thiết kế hệ thống nối đất, chống sét cho phân xưởng  Lập dự toán Giới hạn đồ án Do thời gian có hạn, nên sinh viên trọng tâm nghiên cứu vấn đề quan trọng thiết kế cấp điện cho phân xưởng Tổng quan dự án 5.1 Mơ tả cơng trình Dự án “Phân Xưởng Cơ Khí” thuộc Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, tọa lạc số 01-Võ Văn Ngân-Linh Chiểu-Thủ Đức-Tp Hồ Chí Minh Phân xưởng khí chuyên gia công, chế tạo dụng cụ , thiết bị khí nhằm phục vụ cho nhu cầu giảng dạy học tập giảng viên sinh viên trường Phân xưởng có chiều dài 54m, chiều rộng 18m, chiều cao 8m (tính từ sàn) với tổng diện tích tổng thể 972m² 5.2 Yêu cầu kỹ thuật Hệ thống điện cho cơng trình chủ ́u phục vụ cho nhu cầu chiếu sáng, cung cấp nguồn cho thiết bị điện Hệ thống cần phải đảm bảo yêu cầu sau:  Đảm bảo an toàn, tiêu chuẩn, kỹ thuật  Đảm bảo tính cung cấp nguồn liên tục ổn định  Tiết kiệm nguồn lượng điện tiêu thụ  Dễ dàng kiểm soát, bảo trì hệ thống hoạt động  Giảm chi phí cho việc vận hành bảo trì hệ thống PHẦN II PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ -Xác định dòng cho phép dây dẫn: -Chọn CB bảo vệ với dòng định mức: -Chọn -Xác định hệ số hiệu chỉnh K: K1= (Cáp khay cáp treo) K2= (Đi mạch đơn khay cáp treo) K3= (Dây có cách điện PVC, nhiệt độ mơi trường 30ºC) K = K1.K2.K3= 1.1.1= - Dòng cho phép dây dẫn tính đến hệ số hiệu chỉnh: - Chọn: I´zcp3.1= 27A; F= 2,5mm² - Kiểm tra sụt áp Chiều dài dây dẫn: L = 29.10−3 km → R = 0r L = 9.29.10−3 = 261.10−3 Ω x0 = 0,08Ω / km → X = x0.L = 0,08.29.10−3 = 2,32.10−3Ω Cosϕcs = 0,8 → Sinϕcs = 0,6 ⋅ 7,1⋅ (261 ⋅ 0,8 + 2,32 ⋅ 0,6) ⋅10−3 = 3V Tính tốn tương tự cho nhóm đèn 2,3,4,5,6 ta bảng sau: Như vậy, dây dẫn nhóm đèn thỏa điều kiện tổn thất điện áp Chọn cáp từ tủ phân phối (MDB) đến tủ chiếu sáng (DLB) -Xác định dòng cho phép cáp: Icp3= Chọn CB bảo vệ với dòng định mức:InCB3 = 16A - Chọn: Iz3 = InCB3 = 16A - Xác định hệ số hiệu chỉnh K: K1= (Cáp khay cáp không đục lỗ) K2= (Đi mạch đơn khay cáp không đục lỗ) K3= (Dây có cách điện PVC, nhiệt độ mơi trường 30ºC) K = K1.K2.K3= 1.1.1= - Dòng cho phép dây dẫn tính tới hệ số hiệu chỉnh: - Chọn: I´zcp3 = 24 A; F= 2,5mm² - Kiểm tra sụt áp dây: Chiều dài dây dẫn: L = 9.10−3 km → R =0r L = 9.9.10−3 = 81.10−3Ω x0 = 0,08Ω / km → X = 0x L = 0,08.9.10−3 = 0,72.10−3Ω Cosϕcs = 0,8 → Sinϕcs = 0,6 = Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp 8.4.3 Chọn thiết bị bảo vệ cho mạng chiếu sáng Chọn CB tổng cho tủ chiếu sáng DLB • Chọn MCCB3 Dịng điện làm việc cực đại: IB = I6 = 14,2A Đường dây: khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng L= 9m RL = r0.L = 9.9 = 81mΩ XL = x0 L = 0,08.9 = 0,72mΩ Điện trở ngắn mạch điểm đặt MCCB3: RN = RN + RL = 5,95 + 81 = 86,95mΩ Điện kháng ngắn mạch điểm đặt MCB6: X N = X N + XL = 22,37+ 0,72 = 23,09mΩ Dòng điện ngắn mạch ba pha điểm đặt MCCB3: Un I SC6 = =  R2N 3NX3 380 86,952 23,092 ≈ 2,43 kA Với dòng làm việc cực đại bằng với dòng làm việc tủ: IB = I3= 14,2A, chọn MCCB3 cho tủ phân phối loại NF63-HW hãng Miitshubishi có thơng số sau: - Điện áp định mức hoạt động: Un= 415V - Dòng điện định mức: In= 20A - Dòng cắt ngắn mạch: Icu= 15kA - Số cực: - Đặc tún bảo vệ: loại C • Chọn MCCB6: Dịng điện làm việc cực đại: IB=I3=14,2A Bỏ qua điện trở, điện kháng góp, dịng điện ngắn mạch ba pha điểm đặt MCCB3: ISC6 = ISC3 = 2,43kA Với dòng làm việc cực đại IB= 14,2A, chọn MCCB6 loại với MCCB3 Chọn CB nhánh cho nhóm đèn • Chọn MCB3.1 cho nhóm đèn 1: I3.1 = 7,1A Dòng điện ngắn mạch ba pha điểm đặt MCB3.1: ISC3.1 = ISC3 = 2,43kA Với dòng làm việc cực đại IB =7,1A, chọn MCB3.1cho nhánh đèn loại BH-D6 hãng Mitshubishi sản xuất có thơng số sau: - Điện áp định mức hoạt động: Un= 230VAC - Dòng điện định mức: In= 10A - Dòng cắt ngắn mạch: Icu= 4,5k - Số cực: 2(1+N) - Đặc tuyến bảo vệ: loại C Chọn MCB tương tự cho nhóm đèn lại Kết lựa chọn cáp CB trình bày Bảng 8.14 8.15 Bảng 8.14 Kết chọn cáp mạng chiếu sáng Tuyến dây MDB- DLB DLB- nhóm đèn DLB- nhóm đèn DLB- nhóm đèn DLB- nhóm đèn DLB- nhóm đèn DLB- nhóm đèn Icp (A) 14,2 7,1 7,1 7,1 7,1 7,1 7,1 Iz (A) 16 10 10 10 10 10 10 K 1 1 1 I´z (A) 16 10 10 10 10 10 10 Cáp Mã cáp 3CVV-2,5 CV-2.5 CV-2.5 CV-2.5 CV-2.5 CV-2.5 CV-2.5 Số sợi 2 2 2 I’zcp(A) 24 27 27 27 27 27 27 Bảng 8.15 Kết chọn CB mạng chiếu sáng Vị trí Kí hiệu Icp ISC đặt CB sơ đồ (A) (kA) cấp điện MDB MCCB6 14,2 10,4 MCCB3 14,2 2,43 MCB3.1 7,1 2,43 MCB3.2 7,1 2,43 MCB3.3 7,1 2,43 DLB 7,1 2,43 MCB3.4 MCB3.5 7,1 2,43 MCB3.6 7,1 2,43 CB Mã hiệu NF63-HW NF63-HW BH-D6 BH-D6 BH-D6 BH-D6 BH-D6 BH-D6 Un (V) 380 380 230 230 230 230 230 230 In (A) 16 16 10 10 10 10 10 10 Icu (kA) 15 15 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Số cực Đặc tuyến 3 C C C C C C C C 2(1+N) 2(1+N) 2(1+N) 2(1+N) 2(1+N) 2(1+N) Sơ đồ dây mạng điện chiếu sáng toàn phân xưởng trình bày Bản vẽ BV5 Sơ đồ phân phối tủ chiếu sáng DLB trình bày vẽ BV4 8.5 LỰA CHỌN TỤ BÙ ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 8.5.1 Chọn dung lượng tụ bù Tổng công suất biểu kiến máy biến áp đầy tải: ST= 320kVA Với cơng thức tính tốn: Ở đây: PT công suất tác dụng máy biến áp đầy tải (kW); ST công suất biểu kiến cuả máy biến áp đầy tải (kVA); cosϕ hệ số công suất Suy : = 0,8 320 = 256kW Dung lượng cần bù cho phân xưởng để nâng hệ số công suất phân xưởng từ cosϕ1 = 0,8 ( tgϕ1 = 0,75 ) lên đến trị số cosϕ2 = 0,95 ( tgϕ2 = 0,33): Qb = Pn (tgϕ1 − tgϕ2 ) = 256.(0,75 − 0,33) = 107,52kVar Chọn tủ tự động bù hệ số công suất hiệu Shizuki có thơng số kỹ thuật:  Model: RF-T41520  Dung lượng: 120 kVar  Điện áp: 415V  Số cấp: 6.(6×20)  Kiểu lập trình 1:1:1  Kích thước: Indoor: H= 1400mm; W= 600mm; D= 500mm Outdoor: H= 1400mm; W= 600mm; D= 600mm Phụ tải phân xưởng ổn định liên tục, tụ bù đặt tập trung góp hạ áp tủ phân phối nhằm gia tăng khả mang tải cho máy biến áp 8.5.2 Chọn điều khiển hệ số công suất PFC (Power Factor Controller) Chọn điều khiển PFC hiệu MIRKO có thông số kĩ thuật sau:  Model: PFR60-415-50 (6 cấp)  Sử dụng vi xử lí điều khiển đóng ngắt tự động thơng minh  Tự động xác lập hệ số C/K cài đặt bằng tay  Tự động diều chỉnh cực tính biến dịng (CT) nếu đấu ngược  Thông số hiển thị: hệ số cosϕ, dòng thứ cấp báo lỗi  Hiển thị số bằng LED đoạn  chế độ cài đặt đóng ngắt: Auto/ Auto Rotate/ 4-quadrant/ Manual  Cấp cuối cài đặt thành: tiếp điểm cảnh báo có cố (Alarm) tiếp điểm cho quạt (Fan) làm mát  Nguồn điện điều khiển: 220VAC-240VAC / 380VAC-415VAC  Kích thước: 144×144×90mm Trọng lượng: 0,6kg 8.6 THIẾT KẾ NỐI ĐẤT  Thiết kế nối đất bên phân xưởng, điện trở nối đất cho phép trạm biến áp Rđ ≤ 4Ω Điện trở suất đất: ρ=150Ωm (loại đất pha cát); hệ số mùa: Km =1,4 (đo vào mùa khô) Chọn cọc nối đất loại trịn lõi thép bọc đồng có chiều dài Lc= 2,4m; đường kính dc= 16mm, đặt dọc theo chu vi phân xưởng cách mép phân xưởng 2,5m Cọc chôn sâu cách mặt đất h= 0,5m Chọn dây cáp đồng trần liên kết cọc có tiết diện F= 50mm², đường kính dt = 8mm với tổng chiều dài: Lt= (2×23)+(2×59)=164m Với tổng chiều dài Lt =164m, chọn khoảng cách trung bình cọc a= 5m Số lương cọc cần dùng n= 33 cọc Thiết kế nối đất bằng cọc thẳng đứng đóng xung quanh xưởng theo chu vi mạch vòng, xét tỉ số ; chọn hệ số sử dụng cọc hệ số sử dụng nối cọc là: ηc = 0,65 ηt = 0,34 - Điện trở suất tính tốn đất: ρtt = Km ⋅ ρ = 1,4.150 = 210Ωm - Điện trở nối đất cọc: - Điện trở nối đất hệ thống n cọc (xét hệ số sử dụng cọc): - Điện trở nối đất thanh/cáp nối cọc: - Điện trở nối đất thanh/cáp nối cọc (xét hệ số sử dụng thanh): - Điện trở nối đất toàn hệ thống: Giá trị điện trở nối đất tính tốn đạt u cầu Để thuận tiện cho việc nối vỏ thiết bị với hệ thống nối đất, sử dụng đồng nối đất đồng có chiều dài 300mm, rộng 50mm, dày 5mm, có đầu nối dây Các đồng bố trí dọc theo chu vi phân xưởng nối với hệ thống nối đất bằng cáp đồng trần F=50mm² Các vỏ thiết bị nối với bảng đồng gần bằng cáp đồng bọc PVC, F= 16mm² Liên kết phận nối đất với bằng cơng nghệ hàn hóa nhiệt CADWELD, đảm bảo chất lượng mối nối phân tử mà không cần lượng ngồi hay nguồn nhiệt Sơ đồ bố trí cọc nối đất mặt cắt chơn cọc trình bày vẽ BV6, BV7 8.7 THIẾT KẾ CHỐNG SÉT Phân xưởng có chiều cao 8m nơi tập trung đơng cơng nhân, để chống sét đánh trực tiếp, sử dụng kim phóng điện sớm ESE (Early Streamer Emission) Kim đặt cột đỡ bằng nhơm có đường kính Φ60, chiều dài h= 2m,chính mái phân xưởng, chọn mức bảo vệ tương ứng biên độ dòng sét cực đại I= 6kA; khoảng cách phóng điện tương ứng: D = 10.I 2/3 = 10.62/3 ≈ 33m Chọn kim Prevectron (France) có cấp độ bảo vệ III (D= 45m) mã hiệu S3.40; loại tia; có thời gian phát tia tiên đạo ∆T=40μs; chiều dài kim 0,385m; bán kính bảo vệ R p=84m Thiết kế nối đất cho hệ thống chống sét có điện trở nối đất yêu cầu Rđ