THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO. XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN. 1.1. Đặt vấn đề: Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện, phụ tải này được gọi là phụ tải tính toán. Người thiết kế phải biết phụ tải tính toán để chọn các loại thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ….để tính toán các tổn thất công suất, điện áp để chọn các thiết bị bù… Như vậy phụ tải tính toán là số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện, phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản phẩm, trình độ vận hành của công nhân…Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ quan trọng, bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn tới cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán được xác định lớn hơn phụ tải thực tế thì các thiết bị điện được chọn quá lớn so với yêu cầu do đó gây lãng phí. Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận lợi thường có kết quả không được chính xác. Ngược lại, nếu nâng cao được độ chính xác, lại thì phương pháp tính phức tạp. Vì vậy, tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương án tính cho thích hợp. Sau đây em sẽ trình bày một số phương án xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện. 1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: 1.2.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của xí nghiệp (chưa có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng, lúc này chỉ biết duy nhất số liệu là công suất đặt của từng phân xưởng và diện tích của từng phân xưởng). Theo tài liệu thiết kế cung cấp điện của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức: P tt = P dl + P cs Q tt = P tt .tgϕ Trong đó: P tt : Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng Q tt : Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng P dl = k nc .p d : Công suất tính toán động lực của phân xưởng P cs = p o .s : Công suất tính toán chiếu sáng của phân xưởng K nc : Hệ số nhu cầu, phụ thuộc loại phân xưởng cosϕ : Hệ số công suất tính toán, phụ thuộc loại phân xưởng, từ đó ta có được tgϕ P o : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích ( W/m2, kW/m2 ) S : diện tích cần được chiếu sáng, ở đây là diện tích phân xưởng Từ đó dễ dàng xác định được phụ tải tính toán toàn phần của phân xưởng S tt = 22 tttt Qp + Cuối cùng, phụ tải tính toán của nhà máy xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời. P ttnm = K dt . ∑ n ttpxi p 1 Q ttnm = K dt . ∑ n ttpxi p 1 S ttnm = 22 ttnmttnm Qp + Cosϕ nm = ttnm ttnm Q p K dt - hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại. Có thể tạm thời lấy: K dt = 0,9 – 0,95 khi số phân xưởng n = 2 - 4 K dt = 0,8 – 0,85 khi số phân xưởng n = 5 - 10 Với ý nghĩa khi số phân xưởng càng lớn thì K dt càng nhỏ. Phụ tải tính toán xác định theo công thức trên dùng để thiết kế mạng cao áp của xí nghiệp. 1.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq ): Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại. Theo tài liệu Thiết kế cung cấp điện của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm ta có công thức tính như sau: P tt = K max . K sd . ∑ n dmi p 1 Trong đó : P dmi – công suất định mức (W, kW). K sd - hệ số cực đại của nhóm thiết bị. K max - hệ số cực đại, tra bảng theo 2 đại lượng K sd và số thiết bị hiệu quả n hq . Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả n hq chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Khi tính toán phụ tải theo phương pháp này, trong một số trường hợp cụ thể dùng các công thức gần đúng sau: Trường hợp 1 động cơ phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: P tt = P dm Trường hợp nhóm động cơ n ≤ 3, phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: P tt = ∑ n dmiti pK 1 . Trong đó: K ti : Hệ số tải của từng máy. Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như: K t = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. K t = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. 1.3. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công kết cấu thép 1: Bảng tổng hợp công suất các thiết bị của phân xưởng cơ khí gia công kết cấu thép 1: Stt TÊN MÁY Số lượng Điện áp U đm (KV) Công suất đặt (Kw) Dòng điện I đm (A) Cosϕ/tgϕ I TỦ ĐỘNG LỰC 1 0.38 58,1 1 Máy cắt đột thép góc CNC 1 0.38 35 66 0,8/0,75 2 Cầu trục 3 tấn 2 0.38 11,25 43 0,8/0,75 3 Quạt chống nóng 1 0.38 0,6 1,14 0,8/0,75 II TỦ ĐỘNG LỰC 2 11,6 1 Máy lốc 3 trục 1 0.38 11 21 0,8/0,75 2 Quạt chống nóng 1 0.38 0,6 1,14 0,8/0,75 III TỦ ĐỘNG LỰC 3 1 53,1 1 Máy cắt đột liên hợp 1 0.38 7,5 14 0,8/0,75 2 Máy ép ngang 1 0.38 15 28 0,8/0,75 3 Máy đột G83CNC 1 0.38 30 57 0,8/0,75 4 Quạt chống nóng 1 0.38 0,6 1,14 0,8/0,75 IV TỦ ĐỘNG LỰC 4 132,1 1 Máy cắt 4mm 1 0.38 7,5 14 0,8/0,75 2 Máy cắt 6,3mm 1 0.38 30 57 0,8/0,75 3 Máy xấn AAA 1 0.38 1,5 3 0,8/0,75 4 Máy xấn INOUE 1 0.38 1,5 3 0,8/0,75 5 Máy xấn BAYKAL 1 0.38 11 21 0,8/0,75 6 Máy hàn điểm NASTOA 1 0.38 30 99 0,8/0,75 7 Máy hàn điểm TAIWAN 1 0.38 35 114 0,8/0,75 8 Máy ép đứng 1 0.38 15 28 0,8/0,75 9 Quạt chống nóng 1 0,22 0,6 1,14 0,8/0,75 V TỦ ĐỘNG LỰC 5 61,2 0,8/0,75 1 Máy TOMINAGA 1 0.38 10 19 2 Máy hàn điểm NISIIO 1 0.22 25 142 0,8/0,75 3 Máy hàn điểm DAIDEN 1 0.22 25 142 0,8/0,75 4 Quạt chống nóng 2 0.38 0,6 1,14 0,8/0,75 VAN PHÒNG HOAC NHÀ KHO T? T? NG T? PP2 T? PP1 T? PP5 T? PP4 T? PP3 Hình 1.0: Sơ đồ mặt bằng của phân xưởng cơ khí gia công kết cấu thép 1.3.1Tính toán phụ tải mạch động lực cho khu vực 1: Tổng số thiết bị tại khu vực 1:n < 4 (n = 3) Xác định phụ tải tính toán động lực khu vực 1: P tt = ∑ n 1 K ti *P đmi (3.1) (Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang,Vũ Văn Tẫm) (Theo xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình)  Xí nghiệp có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng  Thông tin chính xác về việc bố trí máy móc  Công suất,quá trình công nghệ cho từng thiết bị. Ở khu vực 1: n =3 (n ≤ 3) P tt = ∑ n 1 P đmi K ti :Hệ số tải: K=0,9 Thiết bị làm việc chế độ dài hạn. K=0,75 Thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại.  P tt = 0,75(35+22,5)+0,9*0,6=44 (KW). Vậy công suất tác dụng tại khu vực 1: P tt =44 (KW). • Công suất phản kháng xác định: Q ti =P ti *tgφ =44*0,75 =33 (KVAR). • Công suất tác dụng trong chiếu sáng: P cs =P o *S • Trong phân xưởng gia công kết cấu thép gồm những máy gia công và hàn nên ta chọn chung : P o = 14 (W/m 2 ) • Ta có, 5 tủ phân phối nên ta chia đều diện tích phân xưởng cho 5 tủ phân phối trên: Vậy ta chọn: S =72*24=380 (m 2 ).  P cs =14 * 0,38 =5,32 (KW).  Công suất toàn phần kể cả chiếu sáng cho khu vực 1: S TDL1 = ttQPcsPtt 22 )( ++ = 22 33)32,544( ++ =59 (KVA). 1.3.2 Tính toán phụ tải mạch động lưc khu vưc 2: Tổng số thiết bị tại khu vực 2: n=2 Với n =2 (Phụ tải tính toán xác định theo công thức 3.1 ) P tt = ∑ 2 1 K tt *P đmi P tt = 0,75*11 + 0,9*0,6 =8,79 (KW) Vậy công suất tác dụng tính toán ở khu vực 2 là: P tt =8,79 (KW) • Công suất phản kháng xác định: Q tt =P tt *tgφ =8,79*0,75 = 6,59 (KVAR) • Công suất tác dụng trong chiếu sáng: P cs =P o *S • Ở đây ta chọn P o =14 W/m 2 • Và S =12 * 33 =400 m 2  P cs =14 * 0,4 = 5,6 KW Vậy công suất toàn phần kể cả chiếu sáng khu vực 2 là: S TDL2 = ttQPcsPtt 22 )( ++ = 22 95,6)6,579,8( ++ =16 (KVA). 1.3.3 Tính toán phụ tải mạch động lực khu vực 3: Tổng số thiết bị tại khu vực 3: n=4 Với n =4 (Phụ tải tính toán xác định theo công thức 3.1 ) P tt = ∑ 4 1 K tt * P đmi P tt = 0,75 * ( 30 + 15,75) +* 0,9 *0,6 = 40 KW Vậy công suất tác dụng tính toán ở khu vực 3 là: P tt = 40 (KW) • Công suất phản kháng xác định: Q tt = P tt * tgφ = 40 * 0,75 = 30 (KVAR) • Công suất tác dụng trong chiếu sáng: P cs =P o *S • Ở đây ta chọn P o =14 W/m 2 • Và S = 180 m 2  P cs = 0,18 * 14 = 2,52 KW Vậy công suất toàn phần kể cả chiếu sáng khu vực 3 là: S TDL3 = ttQPcsPtt 22 )( ++ = 22 30)52,240( ++ = 52 KVA. 1.3.4 Tính toán phụ tải mạch động lực cho khu vực 4: Tổng số thiết bị tại khu vực 4: n=9 Với n =9, tra bảng n hq* =0,62  n hq =9 * 0,62 =5,6  Tra bảng : K max1 =1,6 K max2 =1,2 Ta có : K sd = 0,4 (nhóm động cơ làm việc ngắn hạn lặp lại) K sd =0,7 (nhóm làm việc liên tục) n hq >4 (Theo 2.12 ,Thiết kế cung cấp điện Ngô Hồng Quang-Vũ Văn Tẫm)  P tt = K max *K sd * ∑ n 1 P đmi = 1,6 * 0,4 (132,1 – 0,6) + 12*0,7*0,6 =85 (KW) Vậy công suất tác dụng tính toán ở khu vực 4 là: P tt =85 (KW) • Công suất phản kháng xác định: Q tt = P tt * tgφ = 85 * 0,75 = 63,8 (KVAR) • Công suất tác dụng trong chiếu sáng khu vực 4: P cs =P o *S • Ở đây ta chọn P o =14 W/m 2 • Và S =380 m 2  P cs =14 * 0,38 = 5,6 KW Vậy công suất toàn phần kể cả chiếu sáng khu vực 4 là: S TDL4 = ttQPcsPtt 22 )( ++ = 22 8,63)32,585( ++ = 110 KVA. 1.3.5 Tính toán phụ tải mạch động lực cho khu vực 5: Tổng số thiết bị tại khu vực 5: n=4 P tt = ∑ 4 1 K ti *P đmi (Theo công thức 3.1) K ti :Hệ số tải: K t1 =0,9 Thiết bị làm việc chế độ dài hạn. K t2 =0,75 Thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại.  P tt = 0,75 *(10 + 86,6) + 0,9 * 1,2 = 73,5 (KW) Vậy công suất tác dụng tính toán ở khu vực 5 là: P tt =73,5 (KW) • Công suất phản kháng xác định: Q tt = P tt * tgφ = 73,5 * 0,75 = 55 (KVAR) • Công suất tác dụng trong chiếu sáng khu vực 5: P cs =P o *S • Ở đây ta chọn P o =14 W/m 2 • Và S = 200 m 2  P cs = 14 * 0,2 = 3,64 KW Vậy công suất toàn phần kể cả chiếu sáng khu vực 5 là: S TDL5 = ttQPcsPtt 22 )( ++ = 22 55)64,35,73( ++ = 95 (KVA). CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG PHÂN XƯỞNG 2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN CHO XƯỞNG.  Để cấp điện cho các máy công cụ trong xưởng ta đạt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về cung cấp điện cho 5 tủ động lực đạt rải rác cạnh tường của phân xưởng.  Tủ phân phối ở xương đạt 1 aptomat tổng,5 aptomat nhánh cung cấp cho 5 tủ phân phối.  Tủ động lực được cấp điện băng đường cáp hình tia,đầu vào đặt dao cách ly,cầu chì,các nhánh ra đặt cầu chì.  Mỗi động cơ máy công cụ được điều khiển bằng 1 khởi động từ (KĐT) gắn sẵn trên thân máy.Trên KĐT có rơle nhiệt bảo vệ quá tải.Các cầu chì trong tủ chủ yếu bảo vệ ngắn mạch , làm dự phòng cho bảo vệ quá tải của KĐT. 2.1.1 Chọn phương án nối dây: Đối với mạng điện hạ áp có 2 dạng sơ đồ chính :  Sơ đồ hình tia (hay còn gọi là sơ đồ dạng cây):  Sơ đồ dạng phân nhánh (hay còn gọi là sơ đồ dạng trục chính): Những sơ đồ này được dùng vừa cho lưới điện áp thấp vừa cho lưới điện áp cao, từ 2 sơ đồ chính trên nó có thể biến dạng thành nhiều sơ đồ khác nhau. a. Phương án 1: Đặt một tủ điện tổng tại phân xưởng, từ tủ điện tổng cấp điện trực tiếp cho các thiết bị của phân xưởng. Tủ Điện Tổng Các phụ tải Ưu điểm: Các thiết bị của phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ tủ điện tổng nên có độ tin cậy khá cao, nếu có sự cố của thiết bị này thì không ảnh hưởng đến thiết bị khác. Nhược điểm: Với số lượng đầu ra lớn nên rất phức tạp, khó khăn trong vận hành và quản lý. b. Phương án 2: Đặt một tủ điện tổng và 5 tủ điện động lực tại phân xưởng, 5 tủ động lực được cấp điện trực tiếp từ tủ điện tổng và để tránh dao động điện áp trên các cực đèn ảnh hưởng đến chiếu sáng trong phân xưởng nên ta cấp cho tủ chiếu sáng một đường dây riêng. . THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO. XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN. 1.1. Đặt vấn đề: Khi thiết kế cung cấp điện cho một công. phân xưởng, từ tủ điện tổng cấp điện trực tiếp cho các thiết bị của phân xưởng. Tủ Điện Tổng Các phụ tải Ưu điểm: Các thiết bị của phân xưởng được cấp điện