Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI 1.1 – VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ 6 1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 8 CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ .11 2.1.1: Phân nhóm phụ tải 11 2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 13 2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm 18 2.1.4 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí .19 2.1.5 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí .20 2.1.6 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng 21 2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY .25 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ 27 3 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 28 3.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 29 3.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy 29 3.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị .33 3.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy 37 3.3.4 – Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy .38 3.3.5 – Chọn tủ phân phối 38 3.3.6 – Chọn tủ động lực 39 3.3.7 – Chọn áptomat bảo vệ cho phân xưởng 40 3.3.8 – Chọn áptomat bảo vệ cho các nhóm 40 B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ 41 3.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY .42 3.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện 42 3.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy 43 3.2.3 – So sánh các phương án 45 3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT 51 3.3.1 - Xác định tổn thất trong các MBA 51 3.3.2 – Vị trí đặt trạm biến áp nhà máy 51 3.2.2 - Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy 53 A CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP 53  - Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian tới tủ phân phối phân xưởng .53  - Chọn thanh cái hạ áp cho MBA 55  - Chọn sứ đỡ thanh cái hạ áp .56  - Chọn ATM liên lạc 56  - Chọn ATM đầu ra của MBA .57 - Chọn ATM cho các phân xưởng của nhà máy 58 B - CHỌN THIẾT BỊ CAO ÁP .59  - Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA NM 59  - Chọn dao cách ly cho đầu vào thanh cái 35 kV .59  - Lựa chọn chống sét 59  - Chọn thanh cái 35 kV 61  - Chọn sứ đỡ cho thanh cái 35 kV .62  - Chọn máy cắt 62  - Chọn dao cách ly cho các đầu vào các MBA 64  - Chọn cầu chì cao áp cho đầu vào các MBA .64 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 5.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH .66 A – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao ( 35 kV) 68 B – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp (0,4 kV) .69 C – Tính ngắn mạch 2 pha .74 D – Tính ngắn mạch 1 pha .74 5.2 : KIỂM TRA THIẾT BỊ .77 5.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp .77 5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp 83 CHƯƠNG V THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 89 5.2.LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG 89 5.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 90 CHƯƠNG VI NÂNG CAO HỆ SỐ BÙ CỦA TOÀN NHÀ MÁY 6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 94 6.2.XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ .95 6.2.1.Xác định dung lượng bù 95 6.2.2 Ph©n phèi dung lîng bï cho c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n xëng 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Khoa: Điện CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Đại I Tên đề tài:Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp II.Các số liệu kỹ thuật 1.Phụ tải điện của nhà máy 2.Phụ tải điện của phân xưởng cơ khí 3.Điện áp nguồn : tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy 4.Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250 MVA 5.Đường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không 6.Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 12km 7.Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn 8.Nhà máy làm việc : 3 ca, Tmax=5000 giờ III.Nội dung thuyết minh và tính toán : 1.Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải 2.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy 3.Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và cho toàn nhà máy 4.Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện 5.Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng cơ khí 6.Tính toán bù công suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện của nhà máy IV Bản vẽ thiết kế: ( A 3) 1.Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng 2.Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy 3.Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn nhà máy 4.Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng V Kế hoạch thực hiện : Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đồ án : Hướng dẫn đề tài Võ Tiến Dũng LỜI MỞ ĐẦU Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điện năng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng Do điện năng không phải là nguồn năng lượng vô hạn nên để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất (cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho các công trình này Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn…) Ngoài ra người thiết kế còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn, đầu tư Công trình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng (gây sự cố mất điện-thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân) Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên khoa Điện thì môn học Hệ thống cung cấp điện là một môn học quan trọng Việc làm đồ án môn học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn thế nữa nó chính là bước tập dượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này Đề tài thiết kế môn học của em là: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Võ Tiến Dũng Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng chắc chắn rằng nó còn chứa đựng rất nhiều thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để có thể nhận thức đúng đắn nhất về từng vấn đề Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thiết kế: NGUYỄN ĐỨC ĐẠI Lớp: ĐH_ĐIỆN B K3 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI 1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuất các thiết bị cung cấp cho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 12 hộ phụ tải, quy mô với 12 phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành Bảng 1 -1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tên phân xưởng Cơ điện Nhiệt luyện Cơ khí Cắt gọt kim loại Đúc thép Đúc gang Mộc mẫu Lắp ráp Gò hàn Cán thép Kho Nhà hành chính Ptt (kW) 250 270 Qtt (Kvar) 220 250 250 400 370 185 220 320 300 35,5 35,5 240 350 320 150 200 300 270 35,5 35,5 Loại hộ 2 1 1 2 1 1 2 2 2 1 2 2 Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiều thiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 ( tùy theo vai trò quy trình công nghệ) Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn Do đó nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian 1.1.1 – Phân xưởng cơ điện Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2 1.1.2 – Phân xưởng cơ khí Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây lãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 1.1.3 - Phân xưởng đúc thép, đúc gang Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 1.1.4 – Phân xưởng lắp ráp Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộ hóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấp điện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2 1.1.5 – Phân xưởng gò hàn Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 1.1.6 – Phân xưởng mộc mẩu Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sản xuất Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2 1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trình này xẩy ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv… Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: 1.2.1 – Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2 1.2.2 – Chất lượng điện Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của hệ thống lưới điện Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5% 1.2.3 – An toàn điện Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúng công suất Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện 1.2.4 – Kinh tế Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí STT Tên thiết bị Công suất (kW Cos ϕ Ksd -kVA) 1 Máy khoan 5,5 0,7 0,22 2 Máy doa 18 0,8 0,18 3 Máy tiện 15 0,6 0,15 4 Máy bào 8,5 0,7 0,16 5 Máy phay 7,5 0,6 0,2 6 Máy mài tròn 13 0,7 0,25 7 Máy chuốt 7 0,6 0,23 I ô.đn ≥ 2,7 Ta có: 1,93 = 1,2 ( kA) 10 Iô.đnMC(10s) = 7,1 (kA) > 1,2 (kA) Iô.đnMCcp = 7,1 (kA) > 1,2 (kA)  Kết luận: Máy cắt thoả mãn điều kiện chọn  Khả năng cắt dòng ngắn mạch : SCMC ≥ SN Trong đó : SN: Là công suất cắt ngắn mạch S N 1 = 3 I N 1 U cb = 3.2,7.37 = 173 ( MVA) → SCMC(chọn) = 400 (MVA) > 173 (MVA) e - Kiểm tra sứ đỡ thanh cái cao áp (TC1): Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ : FCP ≥ Ftt.Khc ( Khc = H’/H) Trong đó : Khc: Là hệ số hiệu chỉnh Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc ≈ 1 FCP = 0,6.Fph (Fph : Lực phá hỏng) = 0,6.1250 = 750 (kg) Ftt = 1,76.i2xkN1.l.10-2/a = 1,76.6,872 100 10-2/30 = 2,77 (kG) FCP = 750 (kG) > Ftt = 8,45 (kG)  Kết luận sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra 5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp 1/ Xác định thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N2 Khi ngắn mạch tại N2 : tgtN2 = tgtCkN2 + tgttdN2 tN2 = tbv + tMC = tATM1 + ∆t + tMC = 0,63 + 0,4 + 0,1 = 1,13 (s) tN2 > 1(s) bỏ qua tgttdN2 → tgtN2 = tN2 = 1,13 (s) 2/ Kiểm tra áptômát bảo vệ đầu ra máy biến áp và áptômát liên lạc: a/ áptômát đầu ra máy biến áp: Có ký hiệu CM-3200N có : Iđm = 3200 (A) = 3,2 (kA); Icắt = 50 (kA)  Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: ixkCP ≥ ixktt ( hoặc IxkCP ≥ Ixktt)  Kiểm tra độ nhạy: Knhạy = I (21) N / IđmATM ≥ 1,3 Với ATM1 có: Iđm = 3200 (A) ixktt = ixkN2 = 59,5 (kA) Ixktt = IxkN2 = 34,6 (kA) IxkCP = 50 (kA) > Ixktt Knhạy = 16,5 / 3,2 = 5,2 > 1,3  Kết luận: áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra b/ Tương tự cho áptômát bảo vệ cho phân xưởng cơ khí và áptômát liên lạc : Ta có bảng sau: Loại ATM Iđm (A) IxkCP (kA) IxkttN2 (kA) CM-3200N BM-35 NS630N 3200 600 630 50 13,3 10 IxkttN3 (kA) 34,6 34,6 I(1)N2 (kA) I(1)N3 (kA) 16,5 16,5 5,2  Vậy các áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra 3/ Kiểm tra thanh cái hạ áp máy biến áp a/ Theo điều kiện ổn định lực điện động σ ≤ σcp với σtt = M/W Tính σtt: Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây ra F(3) = 1,76.i2xkN2.l.10-2/a (kg) Trong đó : l: Là khoảng cách giữa các sứ trong một pha (cm) lấy l = 80 (cm) a: Là khoảng cách giữa các pha lấy a = 30 (cm) F(3) = 1,76.59,52.80.10-2/30 = 166,2 (kG) Xác định mômen uốn, mômen chống uốn : Knh 1,3 1,3 1,3 M = F(3)tt l/10 = 166,2.80/10 = 1329,6 (kGcm) W = h2.b/6 = 0,8.(8)2 /6 = 8,5 (cm2) σtt = 1329,6 / 8,5 = 156,4 (kG/cm2) σtt = 156,4 (kG/cm2) < σCP = 1400 (kG cm2) ( thanh cái bằng đồng có kích thước 80x8 mm2 )  Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này b/ Kiểm tra ổn định nhiệt STC1 ≥ Sô.đn Với : Sô.đn = α.I∞ t gt Trong đó: (mm2) I∞ : là dòng điện ngắn mạch ổn định lấy bằng I(3)N2 α : là hệ số hiệu chỉnh thanh cái bằng đồng α = 6 Tgt = tgtN2 = 1,13 (s) Sô.đn = 6.25,4 1,13 = 162 ( mm 2 ) STC2 = 800 (mm2) > Sô.đn = 162 (mm2)  Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này c/ Kiểm tra theo điều kiện dao động cộng hưởng: Do tác động của dòng ngắn mạch thanh cái bị rung mạnh khi có dòng ngắn mạch chạy qua tần số dao động riêng tính bằng công thức: fdđrTC1 = 3,62.105.b/l2 (Hz) Trong đó : b: Là bề rộng tiết diện thanh cái theo phương dao động tính bằng cm.lấy bằng 0,8 l: Khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp l = 80 (cm) → fdđrTC2 = 3,62.105.0,8/(80)2 = 45,25 (Hz) Để đảm bảo an toàn thì fdđrTC1 ≠ n.(f ± 10%f) = fch → fdđrTC1 ≠ n.( 50 ± 0,1.50) Với n là số tự nhiên (n= 1,2 ) n =1 → fdđrTC2 = 45,25 (Hz) ≠ 55 (Hz) n = 2 → fdđrTC2 = 45,25 (Hz) ≠ 110 (Hz) Tương tự cho các giá trị n khác  Kết luận: Thanh cái thoả mãn các điều kiện chọn và kiểm tra 4/ Kiểm tra sứ đỡ thanh cái hạ áp (TC2) Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ : FCP ≥ Ftt.Khc ( Khc = H’/H) Trong đó : Khc: Là hệ số hiệu chỉnh Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc ≈ 1 FCP = 0,6.Fph (Fph : Lực phá hỏng) = 0,6.750 = 450 (kG) Ftt = 1,76.i2xkN2.l.10-2/a = 1,76.59,52.80.10-2/30 = 166,2 (kG) FCP = 450 (kg) > Ftt = 166,2 (kG)  Kết luận: Sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra 5 / Kiểm tra cầu chì bảo vệ cho tủ động lực T2 Điều kiện kiểm tra : K nh ( I N1)min = > 3 I dc IdcnhIII = 100 (A) = 0,1 (kA) INmin(1) = IN4(1) = 3,86 (kA) Vậy: K nh = ( I N1)min 3,86 = = 38,6 > 3 I dc 0,1 Vậy cầu chì 1 thoả mãn điều kiện kiểm tra 6/ Kiểm tra cáp (hạ áp) từ thanh cái hạ áp đến tủ phân phối của phân xưởng cơ khí Do cáp được chế tạo chắc chắn nên không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động mà chỉ kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Tiết diện ổn định nhiệt : Scp ≥ Sôđn ; Trong đó : Sôđn = α.I∞N3 t gtN 3 (mm2) α : Là hệ số tính toán với cáp bằng đồng α = 7 tgtN3 = tgtck3 + tgttdN3 tgttdN3 = 0,05.(β’’)2 = 0,05.(I”N3/I∞N3)2 = 0,05.1 = 0,05 (s) tgtckN3 = tATM2 = 0,38(s) → tgtN3 =0,38 + 0,05 = 0,43 (s) → Sôđn = 7.6,1 0,43 = 28 (mm2) → Sôđncp = 240 (mm2) > 28 (mm2)  Vậy cáp1 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra 7/ Kiểm tra cáp từ tủ phân phối của phân xưởng cơ khí tới tủ động lực của nhóm I Cáp có kí hiệu (cáp2) Scp ≥ Sôđn ; Sôđn = α.I∞N4 t gtN 4 (mm2) Lấy tgtN4 = 0,1(s) → Sôđn = 7.4,51 0,1 = 9,98 (mm2) → Sôđncp = 4 × 16 = 64 (mm2) > 9,98 (mm2)  Vậy cáp 2 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra 8/ Kiểm tra tổn thất điện áp Để biết được việc tính toán, thiết kế có đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện năng hay không, ta tiến hành kiểm tra tổn thất điện áp Điểm tính chọn tổn thất điện áp là đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, có công suất lớn nhất Sơ đồ tính tổn thất như sau: P1 = Pttpxck = 209,6 (kW) ; Q1 = Qttpxck = 222,4 (Kvar) P2 = PttnhIII = 55 (kW) ; Q2 = QttnhIII = 57,7 (Kvar) P3 = Ptt tủ sấy 3pha = 12,5 (kW) ; Q3 = Qtt tủ sấy 3pha = P3.tgϕ = 12,5.tg(arccos0,7) = 12,75 (Kvar) Xác định tổn thất điện áp (bỏ qua tổn thất công suất ) ∆U % mang = 100.10 −3 i [ P Ri + Qi X i ] 2 ∑ i 1000.U đm 1 Trong đó : Pi ,Qi : là công suất chạy trên đoạn đường dây i (kW, Kvar) Ri,Xi: là điện trở, điện kháng của đoạn đường dây i (mΩ) Uđm: là điện áp định mức của mạng (kV) ∆U % mang = 10 −4 [ 209,6.17 + 222,4.9 + 55.12,5 + 57,7.7 + 12,5.60 + 12,75.0,54] = 4,63% 0,4 2 → ∆U%mạng = 4,63% < [ ∆U ] = 5% Vậy mạng điện sau khi thiết kế đã đảm bảo chất lượng điện năng CHƯƠNG V THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp thì hệ thống chiếu dáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, bảo đảm an toàn lao động và sức khoẻ của người lao động Vậy hệ thông chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: * Không bị loá mắt * Không bị loá do phản xạ * Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất * Phải có độ rọi đồng đều * Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt 5.2.LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng SCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sửa chữa cơ khí sẽ dùng các bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam Phân xưởng sửa chữa cơ khí có chiều dài và chiều rộng như sau: Dãy nhà : Chiều dài a = 0,175 m Chiều rộng b = 0,115 m diện tích: 3020 ( m 2 ).Tỷ lệ 1/400 Vì sơ đồ mặt bằng là hình chữ nhật nhưng bị khuyết đi 1 góc hình chữ nhật có giá trị : Chiều dài khuyết ak= 0,05 (m) Chiều rộng khuyết bk= 0,025 (m) Vậy chiều dài,chiều rộng thực tế : a = 0,175 400 = 70 (m) b = 0,115 400 = 46 (m) Nguồn điện sử dụng U = 220 V lấy từ tủ chiếu sáng của trạm biến áp phân xưởng B1 hc h H h lv Độ treo cao của đèn: H = h - hc – hlv Trong đó h= 7,5 m là chiều cao của phân xưởng tính từ nền đến trần của phân xưởng hc = khoảng cách từ trần đến đèn, hc = 0,7 m hlv – Chiều cao của nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0,8 m H=7,5-0,7-0,8= 6 (m) Tra bảng 5.1.TL1 ta có được tỷ số L/H=1,8 nên khoảng cách giữa 2 đèn kề nhau là L=5,4 m Hệ số phản xạ của tường: ρtuong = 50 % Hệ số phản xạ của trần: ρtran = 70 % EFZk Công thức tính toán quang thông của đèn : F= n.k lumen sd Trong đó: F-Quang thông của đèn lumen E- Độ rọi yêu cầu lx, tra bảng 18.pl.BT bài tập CCĐ trang 458 ta được Eyc =100 (lx) S-Diện tích chiếu sáng, m2 Zk- hệ số dự trữ, tra bảng 5.2 TL1 n- số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng ksd- hệ số sử dụng Z- hệ số phụ thuộc loại đèn và tỉ số L/H, thường lấy Z=0,8 ÷ 1,4 Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng ta sẽ bố trí bóng đèn như sau: Nhà xưởng bố trí 4 dãy đèn,vì có 1 dãy đèn vì lý do phân xưởng khuyết đi 1 Sdt hình chữ nhật.Nên ta thiết kế 3 dãy đèn trước Có 3 dãy đèn khoảng cách giữa các dãy đèn là 10 m , mỗi dãy gồm 12 bóng cách nhau giữa các bóng là 5,5 m Khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất theo chiều dài phân xưởng là 2 m, theo chiều rộng phân xưởng là 3 m Riêng dãy 4 ta thiết kế 9 bóng mỗi đèn cách nhau 5 m.Vậy tổng số bóng cần dùng là n = 45 bóng a.b 70.46 φ= H ( a + b ) = 6.(70 + 46) = 4,63 Tra bảng ta có: ksd1 = 0,625 ; Hệ số dữ trữ lấy bằng Zk =1,2 Quang thông của mỗi bóng đèn: ESZk 100.3020.1,2 F1 = n.k = 45.0,625 = 12885,3 (Lumen) sd Tra bảng 45.pl đèn sợi đốt do Rạng đông chế tạo sách bài tập CCĐ trang 487 ta chọn đèn sợi đốt có Model MH-ED 150W/642 ,công suất 150W/1đèn , quang thông 14000 lumen.Tuổi thọ 10000h Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs= 45.150 = 6,75 (kW) 5.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng trong phân xưởng gồm 1 MCCB tổng loại 3 pha 4 cực và 3 aptomat cấp cho 3 dãy đèn 12 bóng,và 1 aptomat cấp cho 1 dãy đèn 9 bóng Chọn MCCB tổng UđmA ≥ Uđm = 0,38 kV PCS 6,75 Dòng điện định mức : I®mA ≥ Itt= 3.U cos ϕ = 3.0,38.0,9 = 11,4 (A) dmm Chọn loại MCCB C60L do hãng Merlin Gerin chế tạo,Iđm =25 (A), Uđm = 600 (V) 3 cực * Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng * Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc.Icp ≥Itt = 11,4 (A) (khc =1) Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng MCCB: I 1,25 I 1,25.11,4 kddt Icp ≥ 1,5 = 1,5dmA = 1,5 = 9,5 (A) Vậy chọn loại cáp 3 G 1,5 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có Icp = 31 (A) * Chọn các MCCB nhánh Aptomat bảo vệ cho 1 dãy đèn 12 bóng: UđmA ≥ Uđmm = 0,22 kV Dòng điện định mức : I®mA ≥ Itt = 4.Pd 4.150 = = 2,73 (A) Udm 220 * Chọn 3 aptomat loại NC45A do hãng Merlin Gerin chế tạo có 2 cực, Iđm = 6 (A), Uđm = 400 (V), 2 cực * Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn * Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc.Icp ≥ Itt = 2,73 (A) (khc = 1) Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng MCCB: I kddt 1,25.I dmA 1,25.6 = = Icp ≥ = 5 (A) 1,5 1,5 1,5 Vậy chọn loại cáp đồng hạ áp 2 lõi x 1,5 mm2 cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có Icp = 37 (A) CHƯƠNG VI NÂNG CAO HỆ SỐ BÙ CỦA TOÀN NHÀ MÁY 6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ phần lớn số diện năng sản xuất ra Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý hay không Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ chương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất của quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất tác dụng là công suất biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi năng lượng.Việc tạo ra công suất phản kháng đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp kéo máy phát điện Tuy vậy công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn Để tránh phải truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các thiết bị sinh ra Q như tụ điện, máy bù đồng bộ,…để cung cấp trực tiếp cho phụ tải Công việc này gọi là bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng sẽ tăng lên, giữa P,Q và góc φ có quan hệ như sau: φ= arctg P Q Khi lượng P là không đổi thì nhờ việc bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên Hệ số công suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau đây: 1 Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện 2 Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện 3 Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp Ngoài ra việc tăng hệ số cosφ còn đưa đến hiệu quả làm giảm được chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát của các máy phát điện,.v.v Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ 1.Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên: Là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như: áp dụng các quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện,v v… 2 Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp bù: Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm được lượng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây do đó nâng cao được hệ số công suất cosφ của mạng Biện pháp bù không giảm được lượng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà chỉ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dâymà thôi Vì thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cosφ tự nhiên mà vẫn không đạt yêu cầu thì chúng ta mới xét tới phương pháp bù 6.2.XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ 6.2.1.Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định dựa trên công thức sau: Qbù = Pttnm.(tgφ1 – tgφ2).α Trong đó: Pttnm- phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy, kW φ1- góc lệch ứng với công suất trung bình trước bù, cosφ1 = 0,74 φ2 – góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù, cosφ2 = 0,91 α – Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp đòi hỏi không phải đặt thiết bị bù, α = 0,9 ÷ 1 Vậy ta xác định được dung lượng bù cần thiết: Qbù = Pttnm.(tan(arccos0,74) – tan(arccos0,91)).α = 2845,6.(tan(arccos0,74) – tan(arccos0,91)).1 = 1151,1 (Kvar) 6.2.2 Ph©n phèi dung lîng bï cho c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n xëng Tõ tr¹m ph©n phèi trung t©m vÒ c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n xëng lµ m¹ng h×nh tia gåm 3 nh¸nh cã s¬ ®å thay thÕ tÝnh to¸n nh sau: TPPTT Rc1 Rc2 Rc3 RB1 RB2 RB3 H×nh 5.1 S¬ ®å thay thÕ ®Ó bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia: Qbi = Qi – (Q – Qb) R t® Ri Trong đó: Q= 8 ∑Q i =1 i = 2593,4 (Kvar): Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy Ri = RB + RC 1 n RB = ∆PNđmBA U 2 2 SđmBA 103 ( Ω ) : Điện trở máy biến áp 1 n RC = r0.L ( Ω ) : Điện trở của đường cáp Căn cứ vào số liệu máy biến áp, và cáp đã chọn ở chương III ta có bảng tính toán thông số sau : Bảng 1: Kết quả tính điện trở của mỗi nhánh Đường dây F mm2 RC Ω RB Ω PPTT – B1 95 0,021 1,4.10 −3 0,0224 PPTT – B2 95 0,0168 1,4.10 −3 0,0182 PPTT – B3 95 0,00945 1,4.10 −3 0,01085 1 1 Ri 1 Rtđ = ( R + R + + R )-1 1 2 n 1 1 1 ⇒ Rtđ = ( + + )-1 0,0224 0,0182 0,01085 = 0,0052 ( Ω ) Dung lượng bù tối ưu cho các nhánh: 0,0052 Qb1 = 797,9 – (2593,4 – 1151,1) 0,0224 = 463 (Kvar) 0,0052 Qb2 = 870 – (2593,4 – 1151,1) 0,0182 = 457,8 (Kvar) 0,0052 Qb3 = 920,5 – (2593,4 – 1151,1) 0,01085 = 229 (Kvar) Kết quả phân bố dung lượng bù cho từng nhánh được ghi trong bảng : TBA B1 Loại tụ DLE - 3H175K6T Qbù (Kvar) 175 Số bộ 3 ∑Qbù (Kvar) 525 Qbù (Kvar) 463 ... thiết kế cung cấp điện cho cho cơng trình Thiết kế hệ thống cung cấp điện việc làm khó Một cơng trình điện dù nhỏ u cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, ... III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ : Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp phân phối điện. .. CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ 27 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN