Đồ án chuyên ngành cung cấp điện cho phân xưởng co khí
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN: ĐIỆN - ĐIỆN TƯ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2: CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯƠNG CƠ KHÍ GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG MSSV: 06192192 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH MỤC LUC Trang Chương 1: tổng quan…………………………………………………………… I-Tổng quan thiết kế cung cấp điện ………………………………….6 II-Tổng quan phân xưởng …………………………………………….6 Chương 2: tính tốn phụ tải phân xưởng……………………………………….8 I-Phân nhóm phụ tải……………………………………………………….8 II-Xác định phụ tải tính tốn………………………………………………9 Chương 3: Chọn phương án dây…………………………………………….17 I-Đặt vấn đề: ………………………………………………………………17 II-Yêu cầu:………………………………………………………………….17 III-Phân tích phương án dây:………………………………………….17 CHƯƠNG 4: Chọn dây dẫn khí cụ bảo vệ………………………………….19 I-Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ ………………………………………19 II-Kiểm tra sụt áp………………………………………………………… 21 III-Tính tốn ngắn mạch………………………………………………… 26 CHƯƠNG 5: Xác định tổn thất………………………………………………… 28 I-Tổn thất công suất……………………………………………………….28 II-Tổn thất điện năng………………………………………………………32 CHƯƠNG 6: Tính tốn chiếu sáng………………………………………………33 I-u cầu thiết kế chiếu sáng…………………………………………… 33 II_Trình tự thiết kế chiếu sáng………………………………………… 33 III-Chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho hệ thống chiếu sáng………….35 CHƯƠNG 7: Tính tốn chống sét…………………………………………… …37 I Sét thông số sét……………………………………… … 37 II Giải pháp chống sét toàn diện………………………………… …… 39 III Hệ thống truyền sét xuống đất……………………………….……….40 IV Tính tốn chống sét cho phân xương khí…………….………….40 CHƯƠNG 8: Tính bù cơng suất phản kháng……………………….………… 43 I-Khái niệm …………………………………………………………………43 II-Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất………………………… 43 III-Xác định lượng bù đường dây ……………………………………44 IV-Lựa chọn thiết bị bù…………………………………………………… 44 V-Vị trí đặt tụ bù …………………………………………………………….45 CHƯƠNG 9: Hệ thống nối đất thiết bị ……………………………………………46 I-Mục đích lựa chọn hệ thống nối đất………………………………………46 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH II-Các hệ thống nối đất………………………………………………………46 III-Lựa chọn phương án nối đất…………………………………………… 47 IV-tính tốn nói đất……………………………………………………………47 LỜI CẢM ƠN SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Quý Thầy Cô, đặc biệt Quý Thầy Cơ Khoa Điện tận tình truyền thụ cho em kiến thức quý báu Những kiến thức khơng cần cơng việc chun mơn mà cịn học thiết thực giúp em hoàn thiện nhân cách Em xin cảm ơn thầy Trương Việt Anh giảng viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật dẫn em bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học Thầy tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu cho em suốt trình thực tập đồ án Đây hành trình quý báu giúp em thực tốt đồ án Cuối cùng, em xin kính chúc Quý Thầy Cơ ln dồi sức khỏe để hồn thành tốt nghiệp trồng người cao quý Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sinh viên thực Đặng Hải Dương NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN: SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH I-Tổng quan thiết kế cung cấp điện Trong trình thiết kế cung cấp điện, phương án coi hợp lý thoả mãn yêu cầu sau: Vốn đầu tư nhỏ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo tính chất phụ tải Chi phí vận hành hàng năm thấp Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Thuận tiện cho vận hành sửa chữa Đảm bảo chất lượng điện tần số điện áp Ngoài thiết kế cung cấp điện phải ý đén yêu cầu phát triển phụ tải, giảm ngắn thời gian thi cơng tính mỹ quan cơng trình Các bước thiết kế cung cấp điện: Khảo sát đối tượng cung cấp điện Tính tốn phụ tải tính tốn cho phân xưởng Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng Thiết kế hệ thống chiếu sáng Thiết kế chống sét nối đất II-Tổng quan phân xưởng Đây phân xương khí, có dạng hình chữ nhật, có kích thước sau: Chiếu dài: 54m Chiều rộng: 18m Chiều cao: 7m Tổng diện tích: 972m Phân xưởng có cửu, có cửu cửu phụ Trong phân xưởng có nha kho nhà kiểm tra sản phẩm Tất có 34 máy loại Ngồi phân xưởng cịn có hệ thống chiếu sáng Sơ đồ mặt phân xưởng thông số phụ tải Sơ đồ mặt bằng: Các thông số phụ tải: Stt Ký hiệu Số lượng p dm (kw) cos k sd SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG 10 11 12 10 11 12 GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH 3 2 3 14 12 18 18 14 12 11 11 11 0.9 0.9 0.9 1.0 0.9 1.0 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.9 0.8 0.8 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.8 0.7 0.9 0.8 0.9 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI TÍNH TỐN PHÂN XƯỞNG I-Phân nhóm phụ tải SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH Căn vào sơ đồ mặt phân xương, việc phân bố máy phân xưởng yêu cầu làm việc thuận tiên ma ta phân nhóm phụ tải cho hợp lý, thẩm mỹ Vân đề quan la phải ý đến kỹ thuật kinh tế Về kỹ thuật: Các thiết bị có cúng chung nhóm Chú ý phân cơng suất Dịng tải nhóm gần với dịng tải CB số nhóm khơng q nhiều Về mặt kinh tế:Tủ phân phối phải tâm phụ tải nhằm tiêt kiệm dây Lắp đặt vận hành phải thuận tiện Căn vào yếu tố ta chia thành nhóm phụ tải sau: Nhóm Ký hiệu số lượng p dm (kw) cos k sd máy 10 Tổng 12 11 10 28.0 36.0 36.0 100.0 0.9 0.9 1.0 0.8 0.7 0.8 36.0 7.0 18.0 61.0 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 18.0 7.0 9.0 34.0 36.0 54.0 11.0 101.0 0.9 0.9 0.9 0.7 0.9 0.9 12.0 18.0 11.0 41.0 22.0 33.0 14.0 7.0 22.0 98.0 0.9 0.8 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.7 0.8 0.9 11.0 11.0 14.0 7.0 11.0 54.0 3 Tổng 0.8 0.8 0.7 2 Tổng 14.0 12.0 18.0 44.0 0.9 1.0 1.0 Tổng p dm (kw) tổng 15.0 32.0 14.0 61.0 Tổng p dm (kw) máy 5.0 18.0 14.0 37.0 1 II-Xác định phụ tải tính tốn SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH 1-Xác định phụ tải cho nhóm 1: Nhóm máy Ký hiệu số lượng p dm (kw) máy 5.0 18.0 14.0 37.0 Tổng p dm (kw) p dm (kw) tổng 15.0 32.0 14.0 61.0 cos k sd 0.9 1.0 1.0 0.8 0.8 0.7 Xác định công suất tính tốn máy số Ptt K sd Pdm ( KW) Ptt 0.8 * 4 (KW) Tương tự ta có cơng suất máy cịn lại nhóm 1: Nhóm máy Ký hiệu số lượng Tổng cos p dm (kw) p dm (kw) máy p dm (kw) tổng 5.0 18.0 14.0 15.0 32.0 14.0 61.0 37.0 0.9 1.0 1.0 k sd Ptt (KW) 0.8 0.8 0.7 Một máy 14.4 9.8 ` Công suất tính tốn nhóm 1: n Pttn1 K dt Ptti ( KW) i 1 Chọn hệ số đồng thời: K dt =0.9 n Pttn1 K dt Ptti 0.9(12 28.8 9.8) 45.54( KW) i 1 Xác định hệ số cơng suất trung bình nhóm 1: Tổng 12 28.8 9.8 50.6 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH n cos P i cos tbn1 i 1 n P dmi 13.5 32 14 0.98 15 32 14 dmi i 1 Cơng suất biểu kiến nhóm 1: Sttn1 Pttn1 45.54 46.47 (KVA) cos tbn1 0.98 Cơng suất phản kháng nhóm 1: Qtt1 Stt21 Ptt21 46.47 45.542 9.25( KVAR ) Tương tự ta có kết nhóm cịn lại : Nhóm Số lượng 7 Tổng công suất 61 100 61 101 98 cos tb K dt Ptt Stt Qtt 0.98 0.96 0.90 0.90 0.88 46,47 63.67 46.58 74.4 74 9.25 17.84 20.31 32.43 35.15 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 45.54 61.12 41.92 66.96 65.12 2-Xác định phụ tải tính tốn động lực cho tồn phân xưởng: Pttdli K dt * Ptti ; K dt : Hệ số đồng thời Chọn K dt =0.8 Công suất tác dụng động lực tồn phân xưởng: Pttdl =0.8*(45,54+61.12+41.92+66.96+65.12)=248.04(KW) Cơng suất biểu kiến động lực toàn phân xưởng: 10 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH Vậy khoảng cách đèn dẫy đèn là: 5m 10 Thiết kế chiếu sáng cho phòng KCS nhà kho Do phòng KCS nhà kho đòi hỏi độ sáng cao Mặt khác diện tích khơng gian nhỏ nên ta bố chí sau: Phịng KCS: đèn Nhà kho : đèn 11 Vạch phương an dây Ta chia xưởng làm phận sau: Tổ đèn 1: Dẫy đèn 1a Tổ đèn 2: Dẫy đèn 1b Tổ đèn 3: Dẫy đèn 2a Tổ đèn 4: Dẫy đèn 2b Tổ đèn 5: Nhà KCS Tổ đèn 6: Nhà kho Dùng CB điều khiển để tiết kiệm điện không làm việc hết xưởng Chọn dây dẫn ống PVC Ta bố trí đèn dây sơ đồ dưới: III CHỌN DÂY DẨN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO HẸ THỐNG CHIẾU SÁNG 1.Chọn dây CB bảo vệ Vì chọ dây ống PVC nên ta có: K =0.77 K =0.95 34 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH K =1 K= K + K + K =0.77+0.95+1=2.72 a) Xét tổ đèn P=40*3*5=600 W P 600 3.2 A U f * cos 220 * 0.85 Chọn máy cắt MCB hãng Federal, loại FMB-B có thơng số: Loại : FMB-B Dòng định mức:4 A Số cực: I I cp B =3.2/2.72=1.2 A K Chọn dây điện bọc nhựa PVC có thơng số: Số lõi: dòng định mức: A tiết diện: 0.5 mm b) Tương tự ta có tổ đèn cịn lại Bảng chọn CB IB Stt P (W) 600 600 600 600 360 240 I B ( A) 3.2 3.2 3.2 3.2 1.9 1.3 Loại CB FMB-B FMB-B FMB-B FMB-B FMB-B FMB-B Dòng đm (A) 4 4 4 Số cực 2 2 2 Bảng chọn dây dẫn: stt K I cp (A) Dòng đm(A) Số lõi Tiết diện mm 2 2.27 2.27 2.27 2.27 2.27 2.27 1.2 1.2 1.2 1.2 0.7 0.5 5 5 5 2 2 2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 35 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT I SÉT VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA SÉT SỰ HÌNH THÀNH SÉT Trong điều kiện khí tượng định có phân chia điện tích đám mây đơng Khi dơng bảo sấm sét xảy Sét dạng tia lửa khơng khí với khoảng cách lớn Q trình phóng điện xảy khí đám mây với đám mây với đất Có loại mây dơng : Dơng nhiệt : nóng ánh sáng mặt trời Dơng front : hình thành gặpp luồng khơng khí ẩm với hình thành từ khí nóng luồng khí nóng ẩm bốc lên đốt luồng khơng khí nắng lạnh Sau đạt đén độ cao định vùng khơng khí bị lạnh , nước bị ngưng tụ thành giọt nước li ti , tinh thể băng tạo thành mây dông Các đám mây dông mang điện kết phân tích tích điện trái dấu tập trung chúng câc phần khác đám mây Phần đám mây tích điện âm phần mây tích điện dương cường độ điện trường đám mây đất tăng dần điểm cường độ điện trường đạt trị số tới hạn ( 25 ÷ 30 ) KV/Cm khơng khí bị ion hóa bắt đầu phóng điện Sét được hình thành qua các giai đoạn sau Giai đoạn phóng tiên đạo Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa Giai đoạn phóng điện ngược 36 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH Dưới giai đoạn phóng sét biến thiên dịng sét theo thời gian Giai đoạn phóng tiên đạo Tiên đạo đến gần mặt đất hình thành vùng ion hóa mãnh liệt Giai đoạn phóng điện ngược hay giai đoạn phóng chủ yếu Phóng điện chủ yếu kết thúc Các thông số của sét Dịng điện sét có dạng xung.Trong khoảng vài ba micro giây dòng điện tăng nhanh đến giá trị cực đại tạo thành phần đầu sóng, sau giảm chm khong (20ữ100)às Dng súng ca sột c c trưng thơng số : Biên đọ dịng sét giá trị lớn set biên độ khơng vượt q khoảng (200÷300)A Thời gian đầu sóng thi gian tng nhanh n giỏ tr cc i (1ữ100)às vi tia tiờn o u tiờn v (0.1ữ1)às vi cỏc tia sét sát lập Tốc độ tăng dịng đạy tới 70KA/µs với tia tiên đạo 200KA/µs với tia Tốc độ tăng áp 20 KV/µs Cường độ hoạt động sét khu vực biểu thị : Số ngày dông năm , số dơng trung bình năm Mật độ sét : số lần sét đánh trung bình đơn vị diện tích mặt đất (1km2) năm Các thông số của sét Xác xuất trường hợp có giá trị lớn số liệu STT Đặc tính sét Số xung sét lần đánh Thời gian hai xung sét 99% 10 90% 25 75% 35 50% 55 25% 90 10% 150 1% 12 400 Cường độ dòng cực đại xung đầu Cường độ dòng cực đại xung tiếp Xung 12 10 12 20 15 30 15 25 50 20 80 30 40 130 40 70 30 các tác hại sét gây a sét đánh trực tiếp 37 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH Do lượng sét lớn nên bị sét đánh trực tiếp nguy hiểm cho cơng trình người ảnh hưởng đến độ bền khí , học cơng trình, phá hoại cơng trình gây cháy nổ … b ảnh hưởng sự lan truyền sóng điện từ gây bởi dong sét xảy phóng điện sét gây nên sóng điệ từ tỏa xung quanh với tốc đọ lớn khơng khí với tốc đọ vận tốc ánh sáng sóng điện từ truyền vào cơng trình theo đường dây điện lực , thơng tin ….gây q điện áp tác dụng cơng trình gây hư hỏng với thiết bị đặc biệt : thiết bị điện tử ,máy tính mạng máy tính… II GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT TOÀN DIỆN Để chống sét cách toàn diện hiệu việc quan tâm đến công nghệ thiết bị tiên tiến cịn phải xây dựng giải pháp chống sét tồn diện cho cơng trình bao gồm: Điểm thu sét ( kim thu sét phải chủ động phóng điện sớm ) Dẫn sét xuống đất an toàn cáp chống sét Tản lượng sét vào đất qua hệ thống nối đát chống sét Đẳng hệ thống nối đất thiết bị đẳng Chống sét lan truyền đường cấp nguồn Chống sét lan truyền đường tín hiệu liệu Thu sét bằng kim thu sét phóng điện sớm ESE ( Early Streamer Emission ) Kim thu sét phóng điện sớm sử dụng rộng rải giới : mỹ , pháp Đã cho kết tốt so với kim Franklin Đặc điểm kim thu sét phóng điện sớm bao gồm: Được chế tạo theo tiêu chuẩn ISO 9002 Quả cầu bên thiết bị tạo ion hóa,giải phóng ion chủ động phóng điện sớm Khơng cần cấp nguồn bên Tạo vùng bảo vệ lớn với mức an toàn Thường sử dụng bầu thu sét cho tồn cơng trình Dễ lắp đặt bảo trì 2.Nguyên lý xác định của vùng bảo vệ Bán kính bảo vệ kim thu sét phóng điện sớm xác định theo công thức sau Rbv = h : chiều cao kim thu sét 38 SVTH: ĐẶNG HẢI DƯƠNG GVHD: TS.TRƯƠNG VIỆT ANH D : bán kính bán cầu phóng điện D=10* I : biên độ dịng sét : độ lợi khoảng cách V : tỉ số tốc độ tia tiên đạo lên tia tiên o i xung V = ( 1.1ữ1.2) m/às : lợi thời gian phụ thuộc vào kiểu kim thu sét III HỆ THỐNG TRUYỀN SÉT XUỐNG ĐẤT Hệ thống nối đất mô tả hệ thống điện kết nối vào đất Đặc tính xác định hiệu hẹ thoogs nôi đất tổng trở hệ thống nối đất 1.Hệ thống nối đất phải đảm bảo các yêu cầu sau Tản nhanh an toàn lượng sét đánh trự tiếp vào đất Tản an toàn xung áp xung đột biến sét đánh lan truyền vào đất Bảo vệ an oàn cho người thiết bị khỏi nguy hiểm điện áp bước Duy trùy chức vận hành hệ thống điện 2.Các yếu tố cần đối với hệ thống nối đất chống sét Một hệ thống nối đất chống sét tốt phải thỏa mãn yêu cầu sau Giá trị tổng trở nối đất Rđ