Bài tập lớn môn khí cụ điện

Bài tập lớn tìm hiểu về cấu hình các loại tủ điện đóng cắt , điều khiển và bảo vệ, sử dụng cho hệ thống cung cấp điện nói chung và hệ thống nhiệt lạnh nói riêng. File word gồm 24 trang tìm hiểu về các tủ điện thông dụng và phổ biến trong thực tế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC KHÍ CỤ ĐIỆN TÌM HIỂU VỀ CẤU HÌNH CÁC LOẠI TỦ ĐIỆN ĐĨNG CẮT, ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ, SỬ DỤNG CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NÓI CHUNG VÀ HỆ THỐNG NHIỆT LẠNH NÓI RIÊNG Sinh viên: Nguyễn Văn An MSSV: 20121941 Lớp: HT&TB NHIỆT MỤC LỤC 1.Tủ điện 1.1 Tủ điện ? Tủ điện nơi chứa thiết bị điện, đấu nối, mạch điều khiển, cầu dao,… nhằm điều khiển hệ thống cung cấp điện cho hệ thống phụ tải Chúng thường có hình chữ nhật hình vng, tùy theo vị trí mục đích sử dụng Tủ điện phận khơng thể thiếu hệ thống cung cấp điện, từ gia đình đến nhà máy, tịa nhà cao tầng Mục đích tủ điện để tách biệt thiết bị điều khiển mạng lưới điện tránh xa người sử dụng thông thường Tủ điện công nghiệp tủ điện sử dụng tất ngành cơng nghiệp, phải đảm bảo tiêu chí độ bền bỉ, độ ổn định, liên tục xác thời gian dài môi trường làm việc khác Tủ điện công nghiệp tủ điện nơi cần cung ứng điện với công suất lớn, chúng thường có cấu trúc lớn so với tủ điện nhỏ gia đình, có hệ thống kết nối cấu trúc mạch điều khiển phức tạp Hình Tủ điện thực tế 1.2 Phân loại Hiện có nhiều tiêu chí để phân loại tủ điện Một số cách phân loại hay thấy : • Theo điện : Tủ điện cao , tủ điện trung , tủ điện hạ • Theo chức : Tủ điện phân phối , tủ điện động lực , tủ điện điều khiển , tủ điện bảo vệ , … • Theo lĩnh vực ứng dụng : Tủ điện công nghiệp tủ điện dân dụng • Theo vị trí lắp đặt: tủ điện đặt âm tường , tủ điện đặt nhà , tủ điện lắp đặt trời 1.3 Chức tủ điện Tủ điện phận quan trọng cơng trình cơng nghiệp hay dân dụng , từ nhà máy điện đến trạm biến áp , hệ thống truyền tải đến hộ tiêu thụ Tủ điện có chức : • • • Là nơi lắp đặt bảo vệ cho thiết bị điện, thiết bị điều khiển Là nơi đấu nối, phân phối điện cho công trình Đảm bảo cách ly thiết bị mang điện với người sử dụng trình vận hành Các thiết bị phận có tủ điện : Nút bấm: đa số tủ điện có nút bấm , thiết bị thường thiết kế mặt trước tủ thuận tiện cho việc vận hành, sử dụng Nút dừng khẩn cấp: tất tủ điện có nút , nút sử dụng trường hợp hệ thống xảy cố, đóng cắt tồn mạch điện Biến thế: thiết bị thực truyền lượng hay tín hiệu điện xoay chiều mạch điện thông qua cảm ứng điện từ Biến áp: thiết bị điện dùng để giảm dòng điện xoay chiều Relay: thiết bị mà tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp tín hiệu đầu vào đạt giá trị định gồm relay điện từ , relay cảm ứng , relay nhiệt , relay dòng , … Contactor: dùng để thường xuyên đóng cắt mạch điện động lực từ xa Aptomat: thiết bị bảo vệ đa năng, có chức bảo vệ cố ngắn mạch, tải, cố dòng điện dò, cố áp Trên thực tế aptomat sử dụng chủ yếu bảo vệ cố ngắn mạch, tải cho động điện Trên thị trường đặc biệt kỹ sư điện năm rõ chức loại thiết bị này, aptomat dần thay thiết bị khác cầu dao hay cầu chì, vận hành tủ tốt so với loại Đồng hồ đo : Đồng hồ đo thiết bị để đo hiển thị giá trị Đèn hiển thị: đèn hiển thị trạng thái hệ thống điện Cầu đấu dây điện: Hay gọi domino thiết bị để kết nối dây điện với thiết bị điều khiển hay động lực, giúp nối liền hệ thống điện tủ điện 1.4 Cấu tạo tủ điện Tủ điện làm từ kim loại composit với kích thước độ dày khác tùy theo nhu cầu người sử dụng sử dụng Tủ bảng điện thường sơn tĩnh điện trơn nhăn với màu sắc khác tùy theo yêu cầu thiết kế Để dễ dàng chia loại cấu tạo tủ điện có khái niệm form tủ điện Form tủ điện khái niệm để quy định ngăn cách thành phần tủ điện hạ Thiết bị đóng cắt ( thường nằm phía trước tủ ) Điểm đấu nối thiết bị điện : nơi đấu nối điện từ vào tủ từ tủ thiết bị ( thường nằm phía sau tủ ) • Thanh truyền dẫn điện: Truyền dẫn điện điểm đấu nối thiết bị điện thiết bị đóng cắt • • Dưới form chia theo yêu cầu độ an toàn hệ thống tủ điện Kiểu form Form Đặc điểm Hình vẽ minh họa Không phân chia tủ Form Form Form Form Phân chia với đơn vị chức Form 2a Form 2b Form 3a Form 3b Phân chia với đơn vị chức phân chia đơn vị chức với , không phân chia với đầu nối Như form thêm phần chia lộ đơn vị chức Form 4a Form 4b Hình Tủ điện form 3B thực tế 1.5 Ứng dụng Tủ điện ứng dụng hầu hết lĩnh vực ngành điện : • • • Tủ điện dùng để điều khiển máy móc thiết bị động điện Việc sử dụng tủ điện công nghiệp dùng để quản lý bảo vệ cho máy móc hoạt động ổn định Các loại tủ điện cơng nghiệp có nhiều ưu điểm: công suất lớn, độ bền cao, điều khiển tốt cho cho động điện Tủ điện điều khiển ứng dụng nhiều không gian khác như: nhà máy bơm nước, xưởng sản xuất hay khu công nghiệp lớn Tủ điện phân phối dùng mạng điện hạ để phân phối điện đến thiết bị dùng điện Tủ điện dùng để bảo vệ thiết bị công nghiệp động điện hay máy điện Các loại tủ điện dùng hệ thống cung cấp điện nói chung 2.1 Tủ điện âm tường Tủ điện âm tường hay gọi hộp đựng ổ cắm âm tường, vật dụng thiết bị sử dụng để chứa thiết bị điện, aptomat cầu dao điện, Tủ điện thường thiết kế với nhiều kích thước khác để người dùng lắp đặt vào tường nhà cơng trình thi cơng Bạn đặt vật dụng vị trí nhà vệ sinh, chân cầu thang khu vực gần cửa vào, Về bản, cấu tạo tủ điện âm tường không giống cấu tạo loại tủ điện thông thường khác, sản phẩm lắp âm sâu vào tường khơng để lộ bên ngồi Với cấu tạo đặc biệt này, tủ điện âm tường vừa có chức bảo vệ thiết bị điện, lại vừa tạo nét thẩm mỹ cho khơng gian cơng trình Số module mẫu tủ điện âm tường số thiết bị lắp đặt bên tủ điện Thông thường, mẫu tủ điện âm tường chứa khoảng 18 module tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng vị trí lắp đặt thiết bị Số module tủ điện âm tường lớn kích thước tủ điện lớn Hình Tủ điện âm tường Kích thước số loại tủ điện âm tường theo module: • Tủ điện âm tường module: Có thể lắp đặt RCBO, RCCB, ECLB MCB Tủ điện âm tường module: Có thể lắp đặt RCBO, RCCB, ECLB MCB • Tủ điện âm tường module: Có thể lắp đặt RCBO, RCCB, ECLB MCB • Tủ điện âm tường 12 module: Có thể lắp đặt 12 RCBO, RCCB, ECLB MCB • RCCB ( Residual Current Circuit Breaker): aptomat chống dòng rò đơn RCBO ( Residual Current Circuit Overcurrent): aptomat chống dòng rò với chức dùng để ngắt dịng điện phát có dịng rị gặp cố thiết bị điện Điểm ưu việt RCBO tự động ngắt mạch tải ngắn mạch ECLB ( Earth leakage circuit breaker): thiết bị làm việc nguyên tắc phát chênh lệnh dòng điện dòng điện để ngắt phía nguồn tiêu thụ có chênh lệch chúng ECLB dùng để bảo vệ cho lưới điện, quan trọng an toàn người nguy bị điện giật MCB (Miniature Circuit Breaker ): aptomat loại tép, thường có dịng định mức thấp dịng cắt q tải thấp ( 100A ) Kích thước tủ điện âm tường xét theo chiều cao, chiều rộng chiều sâu Dưới số kích thước tủ điện âm tường sử dụng phổ biến cơng trình điện dân dụng • Tủ điện 200 x 200 x 100mm: Lắp đặt - module • Tủ điện 200 x 300 x 150mm: Lắp đặt - module • Tủ điện 300 x 400 x 200mm: Lắp đặt - module • Tủ điện 400 x 600 x 200mm: Lắp đặt - 12 module • Tủ điện 800 x 600 x 200mm: Lắp đặt 18 - 24 module 2.2 Tủ điện MSB Tủ điện MSB ( Main Distribution Switchboard ) loại tủ điện lắp đặt sau trạm hạ ( từ 15kV xuống 380V ) Chức tủ MSB đóng cắt , bảo vệ an toàn cho hệ thống điện phụ tải Tủ điện MSB lắp đặt phòng kỹ thuật điện tổng cơng trình cơng nghiệp nhà máy , xưởng công nghiệp , trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bênh viện, trường học, cảng, sân bay,… Tủ điện MSB thiết kế module hóa gồm nhiều ngăn , ngăn có chức riêng biệt : ngăn chứa ACB ( air circuit breaker ) MCCB ( moduled case circuit breaker ) tổng , ngăn chứa MCCB tải, ngăn chứa đồng, ngăn đo đếm chống tổn thất… • • ACB (air circuit breaker) : máy cắt khơng khí MCCB (mouled case circuit breaker ): aptomat khối , thường có dịng cắt ngắn mạnh lớn ( tới 80kA) Tủ MSB thiết kế để kéo kéo vào , để vận hành thuận tiện an tồn Do thay thiết bị nhanh chóng thuận tiện khơng cần ngắt nguồn điện Cấu hình STT 10 11 Danh mục Tiêu chuẩn Tần số hoạt động Nhiệt độ làm việc Số cực Điện áp định mức Dòng điện tối đa Cấp bảo vệ Form tủ Vật liệu Bề mặt Kết cấu 12 Kích thước Thơng số kỹ thuật IEC 60439-1 , IEC 60529 50Hz/60Hz – 500C 5P – 3W 400/690 VAC 6300A IP 43 – IP 55 Form 1,2a,2b,3d,3b,4a,4b Tôn Mạ kẽm sơn tĩnh điện Cánh tủ: từ – lớp Vỏ tủ: làm từ thép tấm, sơn tĩnh điện từ – 2mm Cao: 1200 – 2200 mm Rộng: 600 – 1200 mm Sâu: 400 – 1250 mm Hình ảnh ví dụ tủ điện MSB thực tế Hình Tủ điện MSB Cấu trúc tủ: Cánh tủ làm tơn sơn tĩnh điện dày 2mm , kích thước tủ phụ thuộc theo nhu cầu sử dụng Các mặt bên mặt đơn tủ có khả tháo lắp dời Ngõ vào ngõ tủ thiết kế phía phía Bên tủ gồm MCCB tổng MCCB nhánh thiết bị điện khác ( tùy thuộc vào mạch điện ) , thiết bị tủ kết nối hệ thống làm đồng nguyên chất hệ thống dây cáp Bên cánh tủ gồm đồng hồ hiển thị, đèn báo nút bấm cho người sử dụng dễ dàng theo dõi xử lý có cố Hệ thống quạt hút giúp điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm tủ điện để giữ điều kiện làm việc tủ nhiệt độ thường 2.3 Tủ điện DB Hình Tủ điện DB 10 Tủ điện phân phối DB ( Distribution Board ) tủ phân phối sử dụng mạng hạ có nhiệm vụ trung gian , lấy nguồn từ tủ phân phối tổng (MSB ) cấp cho phụ tải Vị trí tủ DB thường sau tủ phân phối tổng MSB nút Dòng điện định mức lên đến 100A, cung cấp điện cho nhóm thiết bị thiết bị đầu cuối (máy nén, động cơ, máy móc,…) Nó loại tủ điện nhỏ nhất, đặt gần phụ tải Các thiết bị điện có tủ DB gồm MCB/RCCB , đèn báo pha, cầu chì Một số đặc biệt cịn có gắn đồng hồ cơng suất, Ampe kế, Volt kế, bảo vệ pha, tụ bù,… • MCB (Miniature Circuit Breaker ) aptomat loại tép, thường có dòng định mức thấp dòng cắt tải thấp ( 100A ) • RCCB (Residual Current Circuit Breaker) aptomat chống dịng rị Cấu hình STT Danh mục Tiêu chuẩn Điện áp định mức Dòng cắt Tần số Dòng điện tối đa Cấp bảo vệ Nhiệt độ làm việc Thông số kỹ thuật IEC 60439-1, IEC60529 220-230/380-415 VAC 6kA-50kA 50Hz / 60Hz 1000A IP 43 – IP 55 – 500C 2.4 Tủ điện điều khiển động Tủ điện điều khiển động có chức cấp nguồn động lực cho động cơ, điều khiển chế độ khởi động, giám sát bảo vệ động Tủ điện điều khiển động ứng dụng nhà máy, khu công nghiệp, khu dân cư,… Ứng dụng để điều khiển động công suất lớn động cần thay đổi tốc độ hay lưu lượng Ví dụ như: điều khiển bơm nước sinh hoạt , bơm cứu hỏa, bơm tăng áp đài phun nước, quạt thơng gió tầng hầm, quạt hút khói cầu thang, động trạm trộn bê tông,… Ở hệ thống nhỏ khơng cần cấp điều khiển q xác kết hợp tủ điện động lực ( phân phối) với tủ điện điều khiển Các phận tủ điện điều khiển động có thể: điều khiển trung tâm PLC, thiết bị đóng cắt MCCB/MCB, contactor, relay, timer, biến tần, thiết bị bảo vệ pha,… Chức tủ điện điều khiển động cung cấp điện thống, đóng cắt , bảo vệ an tồn cho hệ thống phụ tải Bao gồm loại tủ điện: • Tủ điện điều khiển động khởi động trực tiếp, khởi động – tam giác: Thường ứng dụng cho động có cơng suất nhỏ ( 20 năm • Hoạt động ổn định điều kiện khí hậu khắc nghiệt -2500C ÷ +4000C Phân loại tủ điện RMU: Có nhiều cách để phân loại sản phẩm đặt tên chúng Dựa vào cấu tạo chia làm loại • Tủ mở rộng (Extensible) • Tủ không mở rộng (Compact) Dựa vào kiểu dập hồ quang buồng khí, tính chất cách điện chia • Tủ cách điện mơi trường khơng khí • Tủ cách điện mơi trường chân khơng • Tủ cách điện mơi trường khí SF6 Dựa vào cấp điện áp chia • Tủ 24KV • Tủ 36KV Tủ điện dùng hệ thống nhiệt lạnh 19 3.1 Tổng quan nguyên tắc làm lạnh hệ thống lạnh Hình Nguyên lý hệ thống lạnh Nguyên lý làm việc hệ thống: Môi chất lạnh nhận “ nhiệt ” từ vật cần làm lạnh Sau nhận nhiệt môi chất lạnh sôi bay hồn tồn thành bão hịa khơ Tiếp mơi chất lạnh nén lên áp suất cao đồng thời lúc nhiệt độ tăng bão hịa khơ trở thành q nhiệt Hơi nhiệt đưa qua giàn nóng để thải nhiệt mơi trường trở thành lỏng bão hịa Sau lỏng bão hịa qua tiết lưu để giảm áp suất khiến phần lỏng hóa thành mơi chất lúc bão hịa ẩm Hơi bão hòa ẩm đưa vào giàn lạnh để nhận nhiệt tiếp khép kín chu trình Trên nguyên lý làm việc hệ thống lạnh chưa kể đến thiết bị phụ bình tách lỏng, bình tách dầu, bình trung gian, bình hồi nhiệt, bình tách khí khơng ngưng, Sơ đồ sơ đồ nên dùng hệ thống lạnh có cơng suất lớn hệ thống khó điều khiển gặp biến đổi lớn tải Để sử dụng cho hệ thống lạnh lớn ta sử dụng sơ đồ đây: 20 – máy nén, – bình tách dầu, – bình chứa, – bình ngưng, – tháp giải nhiệt(giàn nóng), – làm mát trung gian, – bình tách lỏng, – bình trống tràn, – buồng cấp đông(giàn lạnh) 3.2 Điều khiển bảo vệ thiết bị lạnh Bảo vệ máy nén: máy nén thiết bị quan trọng hệ thống lạnh, phải bảo vệ cách nghiêm ngặt Khi điều kiện làm việc khơng đảm bảo hệ thống lạnh ngắt mạch điện để dừng máy nén.Các cấp bảo vệ gồm: • Bảo vệ áp suất • Bảo vệ dòng nhiệt • Bảo vệ điều kiện giải nhiệt • Bảo vệ thiết bị khác không làm việc Điều khiển mức môi chất lạnh bình trung gian: bình trung gian bình chứa lỏng môi chất lạnh để đưa vào dàn bay Để điều khiển môi chất lạnh dàn bay người ta thường sử dụng van phao điện từ mức: • Mức cực đại: Khống chế mức cực đại nhằm bảo vệ máy nén tránh hút ẩm, gây ngập lỏng phía cao áp • Mức cực tiểu: Nhằm đảm bảo lượng mơi chất lạnh để hệ thống làm việc 21 Điều khiển mức môi chất lạnh bình chứa hạ áp: Để điều khiển mức mơi chất lạnh bình chứa hạ áp ta dùng van phao: − Van phao cùng, bảo vệ mức dịch cực đại tránh vượt mức cho phép, máy nén hút lỏng gây nguy hiểm Khi đạt mức cực đại van phao tác động đóng van điện từ cấp dịch bình − Van phao giữa, trì mức dịch trung bình, mức dịch trung bình giảm mức trung bình, van phao đóng mạch điện van điện từ cấp dịch vào bình − Van phao bảo vệ mức dịch cực tiểu, mức dịch cố, nhằm bảo vệ bơm Khi lượng dịch bình thấp, van phao tác động ngắt điện cuộn dây khởi động từ máy bơm cấp dịch Điều khiển nhiệt độ phòng lạnh: Nhiệt độ kho lạnh điều khiển tự động, đóng cắt theo nhiêt độ yêu cầu Nguyên tắc sau: Khi nhiệt độ phòng lạnh đạt yêu cầu ( xuống nhiệt độ đặt Thermostat), Thermostat tác động đóng van điện từ ngừng cấp mơi chất cho dàn lạnh, máy nén hoạt động nên áp suất hút giảm xuống, sau thời gian áp suất hút xuống thấp mức quy định relay áp suất thấp tác động dừng máy Khi nhiệt độ phòng tăng, Thermostat tác động mở van điện từ cấp môi chất cho dàn lạnh, áp suất hút tăng dần lên relay áp suất thấp đóng mạch cho khởi động lại máy nén Để xây dựng tủ điện đảm bảo yếu tố phân phối, điều khiển bảo vệ hệ thống lạnh phức tạp Do khả trình độ có hạn nên tập lớn lần em đưa tủ điện có thị trường thiết bị 22 Hình Tủ điện hệ thống lạnh thực tế Các thiết bị bên tủ điện điều khiển hệ thống lạnh thường có: MCCB (mouled case circuit breaker ): aptomat khối , thường có dịng cắt ngắn mạnh lớn ( tới 80kA) Thường dùng để đóng ngắt khơng thường xun mạch điện • Relay nhiệt bảo vệ dòng nhiệt: Relay nhiệt sử dụng để bảo vệ dòng nhiệt Khi dòng điện q lớn lý nhiệt độ cuộn dây mô tơ cao Relay nhiệt ngắt mạch điện để bảo vệ mô tơ máy nén Relay nhiệt đặt bên bên ngồi máy nén Trong trường hợp đặt nhằm bảo vệ dịng relay nhiệt thường với contactor • Relay bảo vệ áp suất: Để bảo vệ máy nén áp suất dầu áp suất hút thấp, áp suất đầu đẩy cao người ta sử dụng relay áp suất dầu (OP), relay áp suất thấp (LP) relay áp suất cao ( HP) Khi có cố relay áp suất ngắt mạch điện cuộn dây contactor máy nén để dừng máy • Relay áp suất dầu: áp suất dầu máy nén phải trì giá trị cao áp suất hút máy nén khoảng định đó, tùy thuộc vào loại máy nén cụ thể nhằm đảm bảo trình lưu chuyển hệ thống rãnh cấp dầu bôi trơn tác động cấu giảm tải máy nén Khi làm việc relay áp suất dầu so sánh hiệu áp suất dầu áp suất cacte máy nén nên cịn gọi relay hiệu áp suất Vì hiệu áp suất thấp, chế độ bôi trơn không đảm bảo, không điều khiển cấu giảm tải khiến máy nén hỏng • 23 Thermostat: thiết bị điều khiển dùng để trì nhiệt độ cần làm lạnh mức định Khi nhiệt độ đạt mức yêu cầu thermostat ngắt mạch điện cấu bầu cảm biến • Relay bảo vệ áp suất nước relay lưu lượng: Nhằm bảo vệ máy nén bơm giải nhiệt thiết bị ngưng tụ bơm giải nhiệt máy nén làm việc không tốt (áp suất tụt, thiếu nước, …) người ta sử dụng relay áp suất nước relay lưu lượng Khi áp suất bơm tụt mức quy định relay áp suất nước ngắt điện cuộn dây khởi động từ máy nén để dừng máy Relay lưu lượng tương tự, có nước chảy tiếp điểm relay tiếp xúc hở hệ thống hoạt động bình thường Khi khơng có nước chảy qua tiếp điểm đóng lại đồng thời ngắt mạch cuộn dây khởi động từ máy nén để dừng máy • 24 Kết luận Qua trình tìm hiểu loại tủ điện, em có nhìn tổng qt ứng dụng khí cụ điện học chương trình áp dụng vào chun ngành Do khả tìm hiểu kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Mong thầy giúp đỡ em sửa lại sai sót Em xin cam đoan tài liệu em tìm hiểu tổng hợp lại, chép bạn khác Nếu sai em xin chịu hình thức xử phạt! Sinh viên thực Ký tên Nguyễn Văn An 25 ... nghiệp lớn Tủ điện phân phối dùng mạng điện hạ để phân phối điện đến thiết bị dùng điện Tủ điện dùng để bảo vệ thiết bị công nghiệp động điện hay máy điện Các loại tủ điện dùng hệ thống cung cấp điện. .. phân loại tủ điện Một số cách phân loại hay thấy : • Theo điện : Tủ điện cao , tủ điện trung , tủ điện hạ • Theo chức : Tủ điện phân phối , tủ điện động lực , tủ điện điều khiển , tủ điện bảo vệ... tính chất cách điện chia • Tủ cách điện mơi trường khơng khí • Tủ cách điện môi trường chân không • Tủ cách điện mơi trường khí SF6 Dựa vào cấp điện áp chia • Tủ 24KV • Tủ 36KV Tủ điện dùng hệ