Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Lời nói đầu Trong nghiệp xây dựng phát triển đất nớc, công nghiệp điện giữ vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì, công nghiệp điện ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân, làm tăng suất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng kinh tế Chính vậy, xây dựng nhà máy, khu dân c hay thành phố việc phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt nơi Đất nớc ta đờng công nghiệp hoá - đại hoá, đẩy mạnh phát triển công nghiệp, mở rộng nhà máy công suất lớn, công nghệ đại Điều có ý nghĩa lớn việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo tiêu kinh tế - kỹ thuật Với kiến thức đợc học tập, nghiên cứu nhà trờng, trớc tốt nghiệp em đợc giao báo cáo với đề tài: "Thiết kế chọn thiết bị lắp đặt hệ thống cung cấp điện cho xởng chế biến thức ăn gia súc" Báo cáo tốt nghiệp tập dợt quý cho em trớc bớc vào thực tế Sau thời gian làm báo cáo , với nổ lực thân, đồng thời với hớng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo môn, đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn ĐứcTuấn , đến em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp Song với kiến thức hạn chế, với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện tơng đối khó phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm chuyên môn cao nên trình thiết kế em không tránh khỏi sai sót.Vì vậy, em mong đợc nhận xét góp ý thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Tuấn toàn thể thầy cô giáo môn hớng dẫn em hoàn thành tốt báo này Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Phần I: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng Giới thiệu chung phân xởng chế biến thức ăn gia súc Ngành chế biến thức ăn gia súc từ lâu nghành tơng đối quan trọng kinh tế quốc dân Với nhiệm vụ sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế nông nghiệp nói chung Ngày nay, với phát triển ngành công nghiệp khác, chế biến thức ăn gia súc không ngừng phát triển số lợng chất lợng Phân xởng có tổng diện tích 6375m2 với máy có công suất đặt cho bảng 1-1 Bảng 1-1: Tên công suất đặt máy phân xởng Ký Tên máy Số lợng Công suất hiệu đặt(KW) mặt Đóng bao 5KW Nghiền 16 12KW bột Lò 20KW Quạt 2KW Chơng thông gió Xác định phụ tải tính toán Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình (cụ thể phân xởng ta thiết kế) nhiệm vụ ngời thiết kế phải xác định đợc nhu cầu điện phụ tải công trình (hay công suất đặt phân xởng ) Tuỳ theo quy mô công trình (hay phân xởng ) mà phụ tải điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tơng lai Cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho phân xởng chủ yếu dựa vào máy móc thực tế đặt phân xởng phải kể đến tơng lai xa Nh vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực ) Nhng ta xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện phân xởng ta Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải công trình sau công trình vào sử dụng Phụ tải thờng đợc gọi phụ tải tính Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện toán Ngời thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn thiết bị điện nh: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn thiết bị bù Chính vậy, phụ tải tính toán số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất số lợng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình công nghệ phân xởng , trình độ vận hành công nhân v.v Vì vậy, xác định xác phụ tải tính toán nhiệm vụ khó khăn nhng lại quan trọng Bởi vì, phụ tải tính toán đợc xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện đợc chọn lớn so với yêu cầu, gây lãng phí không kinh tế Do tính chất quan trọng nh vậy, nên có nhiều công trình nghiên cứu có nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện Nhng phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh trình bày biến động theo thời gian nên thực tế cha có phơng pháp tính toán xác tiện lợi phụ tải điện Nhng áp dụng số phơng pháp sau để xác định phụ tải tính toán: + Phơng pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu + Phơng pháp tính theo hệ số cực đại công suất trung bình + Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm + Phơng pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong trình chuẩn bị thiết kế tuỳ theo quy mô, đặc điểm công trình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán phụ tải cho thích hợp Sau trình bày số đại lợng, hệ số tính toán phơng pháp tính phụ tải tính toán I Các đại lợng hệ số tính toán Công suất định mức Pđm: Công suất đinh mức thiết bị tiêu thụ điện thờng đợc nhà chế tạo ghi sẵn nhãn hiệu máy lý lịch máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi nhãn hiệu máy công suất trục động Công suất đặt công suất đầu vào động cơ, công suất đặt trục động đợc tính nh sau: Đồ án tốt nghiệp Pđ = Pdm dc Thiết kế hệ thống cung cấp điện (2.1) Trong đó: Pđ : Công suất đặt động (kW) Pđm : Công suất định mức động (kW) dc : Hiệu suất định mức động Trên thực tế, hiệu suất động tơng đối cao (dc= 0,85ữ0,95) nên ta xem Pđ Pđm - Đối với thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt công suất đợc ghi đèn Công suất công suất tiêu thụ đèn điện áp mạng điện định mức - Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại (nh cầu trục, máy hàn v.v ) tính toán phụ tải điện chúng, ta phải quy đổi công suất định mức chế độ làm việc dài hạn Có nghĩa quy đổi chế độ làm việc có hệ số tiếp điện % = 100% Công thức quy đổi nh sau: + Đối với động cơ: P'đm = Pđm % (2.2) + Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos % (2.3) Trong đó: P'đm công suất định mức quy đổi chế độ làm việc dài hạn Phụ tải trung bình Ptb: Phụ tải trung bình đặc trng tĩnh phụ tải khoảng thời gian Tổng phụ tải trung bình thiết bị cho ta để đánh giá giới hạn dới phụ tải tính toán Trong thực tế, phụ tải trung bình đợc tính toán theo công thức sau: P t Trong đó: ptb = ; qtb = Q t (2.4) P , Q : Điện tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr t: thời gian khảo sát, h * Phụ tải trung bình cho nhóm thiết bị: Ptb = n p tbi i =1 ; Qtb = n q tbi (2.5) i =1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Biết đợc phụ tải trung bình ta đánh giá đợc mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụ tải tính toán tính tổn hao điện Phụ tải cực đại Pmax: Phụ tải cực đại phụ tải trung bình lớn đợc tính khoảng thời gian tơng đối ngắn (từ 5ữ30 phút) Thông thờng lấy thời gian 30 phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn ngày Phụ tải cực tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn thiết bị điện, dây dẫn dây cáp theo mật độ kinh tế Phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian ngắn (1ữ 2s) Thờng xảy mở máy động Phụ tải đợc dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động rơle bảo vệ Phụ tải đỉnh nhọn làm ảnh hởng đến làm việc thiết bị khác mạng điện Phụ tải tính toán Ptt: Phụ tải tính toán đợc tính theo điều kiện phát nóng cho phép, phụ tải giả thiết lâu dài không đổi phần tử hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đờng dây) tơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn Nói cách khác phụ tải tính toán làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Do để đảm bảo an toàn trạng thái vận hành, thực tế thiết kế ta sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng Ptb Ptt Pmax Hệ số sử dụng ksd: Hệ số sử dụng tỉ số phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức thiết bị + Đối với thiết bị: ksd = p tb p dm (2.6) n + Đối với nhóm thiết bị: P ksd = tb = Pdm p tbi i =1 n p dmi (2.7) i =1 Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng đợc toán nh sau: Đồ án tốt nghiệp ksd = P1 t + P2 t + + Pn t n Pdm (t + t + + t n ) Thiết kế hệ thống cung cấp điện (2.8) Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện chu kỳ làm việc số liệu để tính phụ tải tính toán Hệ số phụ tải kPt: Hệ số phụ tải (còn gọi hệ số mang tải) tỉ số công suất thực tế với công suất định mức Thờng ta phải xét đến hệ số phụ tải khoảng thời gian n P P Nên: kpt = thctế = tb = Pdm Pdm p tbi i =1 n (2.9) p dmi i =1 Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng đợc tính nh công thức (2.8) sau: kpt = P1 t + P2 t + + Pn t n Pdm (t + t + + t n ) Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện khoảng thời gian xét Hệ số cực đại kmax: k max Hệ số cực đại tỉ số phụ tải tính toán phụ tải trung bình khoảng thời gian xét: kmax = Ptt Ptb (2.10) Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu số thiết bị hiệu nhq hệ số sử dụng ksd hàng loạt yếu tố đặc trng cho chế độ làm việc thiết bị nhóm làm phức tạp nên tính toán thờng tra theo đờng cong: kmax = f(nhq, ksd) Hệ số nhu cầu knc: Hệ số nhu cầu tỉ số phụ tải tính toán công suất định mức knc = Ptt P P = tt tb = kmax.ksd Pdm Ptb Pdm (2.11) Hệ số nhu cầu thờng đợc dùng tính cho phụ tải tác dụng Trong thực tế hệ số nhu cầu thờng kinh nghiệm vận hành tổng kết lại 10 Hệ số thiết bị hiệu nhq: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Hệ số thiết bị hiệu số thiết bị giả thiết có công suất chế độ làm việc Chúng đòi hỏi phụ tải phụ tải tính toán nhóm phụ tải thực tế (gồm thiết bị có chế độ làm việc khác nhau): n Pdmi nhq = i =1 n (Pdm )2 (2.12) i =1 Khi số thiết bị dùng điện nhóm lớn (n >5), tính nhq theo công thức phức tạp nên ngời ta tìm nhq theo bảng đờng cong Trình tự tính nh sau: Trớc hết tính: n* = n1 ; n P* = P1 P (2.13) Trong đó: n: Số thiết bị nhóm n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ công suất thiết bị có công suất lớn nhóm P, P1 tổng công suất ứng với n n1 thiết bị Sau tính đợc n* P* tra bảng đờng cong tìm đợc n*hq, từ tính nhq theo công thc sau: nhq = n.n*hq (2.14) Số thiết bị hiệu số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện II Các phơng pháp tính phụ tải tính toán Hiện nay, có nhiều phơng pháp để tính phụ tải tính toán Những phơng pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thờng kết không xác Ngợc lại, độ xác đợc nâng cao phơng pháp tính phức tạp Vì tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phơng pháp tính cho thích hợp, sau số phơng pháp xác định phụ tải tính toán thờng dùng Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt hệ số nhu cầu: Công thức tính: n Ptt =knc Pdi (2.13) Qtt = Ptt.tg (2.14) i =1 Ptt (2.15) cos Một cách gần lấy Pđ = Pđm nên: Stt = P tt + Q tt = Ptt = knc n p dmi (2.16) i =1 Trong đó: Pđi, Pđmi : Công suất đặt, công suất định mức thiết bị thứ i (kW) Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA) n : Số thiết bị nhóm knc: Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật tg : ứng với cos đặc trng cho nhóm thiết bị, tra sổ tay kỹ thuật Nếu hệ số công suất cos thiết bị nhóm không giống phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: cos tb = P1 cos + P2 cos + + Pn cos n P1 + P2 + + Pn (2.17) Hệ số nhu cầu máy khác thờng đợc cho sổ tay Phơng pháp có u điểm đơn giản, tính toán thuận tiện Tuy nhiên, nhợc điểm chủ yếu phơng pháp độ xác không cao Bởi hệ số nhu cầu k nc tra sổ tay cố định cho trớc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm Trong lúc đó, theo công thức ta có knc = kmax.ksd, có nghĩa hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích Công thức tính: Ptt = p0.F (2.18) Trong đó: p0: Suất phụ tải 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2) F : Diện tích sản xuất (m2) Giá trị p0 đợc cho sẵn bảng, phụ thuộc vào tính chất phụ tải phân tích theo số liệu thống kê Phơng pháp cho kết gần Nó đợc dùng để tính phụ tải, phân xởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối nên áp dụng giai đoạn thiết kế sơ Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Công thức tính: Ptt = M.w Tmax (2.19) Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm (sản lợng) w : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn (h) Phơng pháp thờng dùng để tính toán cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi hay không thay đổi nh: quạt gió, máy nén khí phụ tải tính toán gần phụ tải trung bình kết tơng đối xác Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại công suất trung bình.(phơng pháp số thiết bị hiệu quả): Khi số liệu cần thiết để áp dụng phơng pháp tơng đối đơn giản nêu cần nâng cao độ xác phụ tải tính toán nên dùng phơng pháp Công thức tính: Ptt = kmax.ksd.Pđm (2.20) 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Góc khối đợc định nghĩa tỷ số diện tích S với bình phơng bán kính R: = S R2 Ta có giá trị cực đại góc khối từ tâm O ta chắn không gian, tức toàn mặt cầu: S 4. R = = 2 R R Đơn vị góc khối Sterađian, ký hiệu Sr Vậy Sr góc khối có đỉnh tâm mặt cầu tởng tợng chắn mặt cầu có diện tích bình phơng bán kính mặt cầu = Cờng độ sáng - I (Cd) Là đại lợng đa vào hệ đơn vị SI hợp lý hoá từ khái niệm quang thông Xét nguồn sáng O gởi ánh sáng lên mặt S vị trí mặt phẳng nhận đợc ánh sáng nh nhau, quang thông nguồn sáng phát theo phơng không đồng cấu trúc nguồn sáng không đối xứng ( nguồn sáng thực tế nguồn điểm) Vì vậy, để đặc trng cho phân bố nhiều hay quang thông theo phơng nguồn sáng ngời ta đa khái niệm cờng độ ánh sáng Nh vậy, cờng độ ánh sáng nguồn sáng theo phơng quang thông mà nguồn gửi đơn vị góc khối nằm theo phơng Gọi I cờng độ ánh sáng nguồn theo phơng ta có: I = dF d Trong đó: dF : vi phân quang thông gửi góc khối d theo phơng Đơn vị đo cờng độ ánh sáng Cendela, ký hiệu Cd 1Cd = 1(Lm) 1(Sr) 38 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Cendela cờng độ sáng theo phơng cho nguồn phát xạ đơn sắc có tần số 540.1012 Hz ( = 550 nm) cờng độ lợng theo phơng 1/683 (W/Sr) Nh vậy, cờng độ sáng mật độ khối quang thông theo phơng xác định Quang thông - (Lm) Lumen quang thông nguồn phát góc mở Steridian Đơn vị cờng độ sáng Cendela nguồn phát theo hớng tơng ứng với đơn vị quang thông Lumen Do đó, ta biết đợc phân bố cờng độ sáng nguồn không gian ta biết đợc quang thông nguồn Trờng hợp đặc biệt nhng thờng gặp cờng độ xạ I không phụ thuộc vào phơng quang thông là: 4. = I d = I Độ rọi - E (Lux) Độ rọi mật độ quang thông rơi bề mặt, có đơn vị Lux E= (Lux) S hay Lux = 1(lm) 1(m ) Khi chiếu sáng bề mặt không nên tính trung bình số hình học điểm khác để tính độ rọi trung bình Một số giá trị thông thờng chiếu sáng tự nhiên hay nhân tạo: + Ngoài trời buổi tra, trời nắng: 100 000 lux + Trời có mây : 2000 ữ 10 000 lux + Trăng tròn : 0,25 lux + Phòng làm việc : 400 ữ 600 lux + Nhà : 159 ữ 300 lux + Phố đợc chiếu sáng : 20 ữ 50 lux Khái niệm vể độ rọi liên quan tới vị trí mặt đợc chiếu sáng Ta coi nguồn sáng điểm O xạ tới mặt nguyên tố dS cách O khoảng R, có cờng độ sáng I 39 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Gọi góc hợp pháp tuyến n dS với phơng R Góc khối d chắn hình cầu bán kính R diện tích dS cos d = dS.cos d = R2 I Ta có: d I.cos = dS R2 Biểu thức với nguyên tố bề mặt chứng tỏ độ rọi thay đổi với độ nghiêng tơng đối bề mặt tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách Độ chói - L (Cd/m2) Các vật đợc chiếu sáng nói chung phản xạ ánh sáng cách khác tác động nh nguồn sáng thứ cấp cờng độ sáng khác theo hớng Để đặc trng cho quan hệ nguồn kể nguồn sơ cấp lẫn nguồn thứ cấp mắt cần phải thêm vào cờng độ sáng cách xuất ánh sáng Quan hệ đợc minh hoạ ví dụ sau: Một đèn sợi đốt 40 W thực tế phát quang thông, cờng độ sáng theo hớng dù bóng đèn thuỷ tinh hay thuỷ tinh mờ Tuy nhiên mắt, xuất cách khác nhau, chói mắt bóng đèn thuỷ tinh Ngời ta định nghĩa độ chói L phơng cho trớc tỷ số cờng độ sáng dI theo phơng diện tích biểu kiến dS E= dI (Cd/m2) dS.cos Độ chói đóng vai trò kỹ thuật chiếu sáng, sở khái niệm tri giác thị giác L= Chơng Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc I Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng ánh sáng phần thiếu đợc trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp công nghiệp Để đảm bảo sản xuất, đảm bảo chất l40 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện ợng sản phẩm đợc tốt, suất lao động cao, đảm bảo an toàn cho công nhân ánh sáng tự nhiên cần có hệ thống chiếu sáng nhân tạo PX Chiếu sáng nhân tạo điện đợc sử dụng rộng rãi, chiếu sáng điện có nhiều u điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo đợc ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên Với tầm quan trọng vấn đề chiếu sáng đợc nghiên cứu nhiều lĩnh vực chuyên sâu nh: nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng công cộng v v đây, yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xởng ta quan tâm đến chiếu sáng công nghiệp Khi thiết kế chiếu sáng điều quan trọng phải đáp ứng đợc nhu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng phụ thuộc vào quang thông, mầu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý chao đèn, bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, mỹ quan Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: Không bị loá mắt: Vì với cờng độ sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác loá, thần kinh bị căng thẳng, thị giác xác Không loá phản xạ: số vật công tác có có tia phản xạ mạnh trực tiếp Do đó, bố trí đèn cần phải tránh tợng Không có bóng tối: nơi sản xuất phân xởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều, quan sát đợc toàn phân xởng Muốn khử bóng tối cục thờng sử dụng bóng mờ treo cao đèn Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đích quan sát từ vị trí sang vị trí khác mắt ngời không đợc điều tiết nhiều, gây mỏi mắt Phải tạo đợc ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá đợc xác II Các phơng pháp tính toán chiếu sáng Phơng pháp hệ số sử dụng Phơng pháp dùng để sử dụng tính chiếu sáng chung, không ý đến hệ số phản xạ tờng vật cảnh Phơng pháp thờng dùng để tính chiếu sáng cho phân xởng có diện tích lớn 10 m2, không thích hợp để tính chiếu sáng cục chiếu sáng trời Theo phơng pháp quang thông đợc xác định: 41 Đồ án tốt nghiệp F= Thiết kế hệ thống cung cấp điện E.S.k.Z n.k sd Trong đó: F: quang thông đèn, lm E: độ rọi, lx S : diện tích cần chiếu sáng, m2 k: hệ số dự trữ n: số bóng đèn sử dụng phân xởng ksd: hệ số sử dụng đèn, phụ thuộc vào loại đèn điều kiện phản xạ phòng Khi tra bảng để tìm hệ số sử dụng phải xác định đợc trị số gọi số phòng Chỉ số phòng đợc tính: = a.b H.(a + b) Với: a, b: chiều dài chiều rộng phòng, m H: khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m Z: hệ số tính toán, phụ thuộc vào loại đèn tỷ số cách đèn, Z = L , với L khoảng H E tb E Phơng pháp tính theo điểm Phơng pháp dùng để tính chiếu sáng cho phân xởng có yêu cầu quan trọng tính không quan tâm đến hệ số phản xạ Để đơn giản tính toán ngời ta coi đèn điểm sáng để áp dụng đợc luật bình phơng khoảng cách Trong phơng pháp ta phải phân biệt để tính độ rọi cho trờng hợp điển hình: 2.1 Tính độ rọi mặt phẳng nằm ngang, Eng E ng = I cos h2 2.2 Tính độ rọi mặt phẳng thẳng đứng, Eđ I cos tg Eđ = h 2.3 Tính độ rọi mặt phẳng nghiêng góc , Engh 42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Engh = Eng.(cos + tg sin) Trong đó: tg = P h I : tra sổ tay ứng với loại đèn Phơng pháp tính gần Phơng pháp thích hợp để tính toán chiếu sáng cho phòng nhỏ số phòng nhỏ 0,5 yêu cầu tính toán không cần độ xác cao Phơng pháp gần có hai cách: 3.1 Cách Phơng pháp thích hợp thiết kế tính toán sơ Sử dụng phơng pháp cần xác định công suất ánh sáng đơn vị diện tích (W/m2) theo yêu cầu chiếu sáng khác nhau, sau nhân với diện tích cần chiếu sáng ta đợc công suất tổng Công suất tổng: Ptổng = p.S (W) Trong đó: p: công suất tổng đơn vị diện tích, W/m2 S: diện tích cần chiếu sáng, m2 3.2 Cách Cách chủ yếu dựa vào bảng số tính toán sẵn với công suất 10W mét vuông Khi thiết kế lấy độ rọi phù hợp với độ rọi bảng tính sẵn hiệu chỉnh Nếu khác phải hiệu chỉnh theo biểu thức: 10.E k E Trong đó: p: công suất đơn vị diện tích, W/m2 Emin:độ rọi tối thiểu cần có E: độ rọi tra bảng tính sẵn với tiêu chuẩn 10 W/m2 k: hệ số an toàn Sau tính đợc p ta tìm đợc công suất đặt: Pđ = p.S với S diện tích phòng p= 43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Pd với P công suất đèn mà ta chọn, W P Phơng pháp tính toán với đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang thờng dùng để chiếu sáng chung, đèn huỳnh quang có u điểm công suất tiêu thụ nhng độ rọi không cao, ánh sáng dịu mát Giả thiết nguồn sáng song song với mặt phẳng khảo sát Độ rọi M xác định theo biểu thức: Số lợng đèn n = I' cos l.r l E= + arctg 2.h r l + r Trong đó: I' : cờng độ ánh sáng thớc nguồn quang r: cự ly nguồn sáng đến điểm M h: độ treo cao bóng so với mặt công tác : góc h r l: chiều dài nguồn quang III Yêu cầu mạng điện chiếu sáng Với hệ thống cấp điện cho sinh hoạt, chiếu sáng đợc cấp chung với mạng điện cấp cho phụ tải khác Với hệ thống cấp điện cho xởng máy, nên hệ thống chiếu sáng theo mạng riêng ( đờng dây riêng, tủ điện riêng), tránh cho việc đóng mở động làm dao động điện áp lớn cực đèn Độ lệch điện áp mạng động lực cho phép 5% Uđm, mạng chiếu sáng cho phép 2,5% Uđm Tủ chiếu sáng nên dùng áptômát (tổng nhánh) để điện đóng trở lại nhanh, không thời gian thay dây chì Tủ, bảng chiếu sáng nên đặt gần cửa vào nhà xởng, phòng làm việc Tại nhà xởng, chiếu sáng làm việc cần thiết kế chiếu sáng cố đề phòng trờng hợp điện lới Nguồn chiếu sáng cố thờng ắcquy 12V, 24V, 36V nhằm chiếu sáng an toàn cho công nhân vận hành điện lới Lựa chọn áptômát cho tủ chiếu sáng nh lựa chọn áptômát cho mạng động lực 44 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Lựa chọn dây dẫn, cáp cho mạng chiếu sáng chọn theo dòng phát nóng cho phép kiểm tra theo điều kiện kết hợp bảo vệ: + Nếu bảo vệ cầu chì: I dc 0,8 + Nếu bảo vệ áptômát: k.Icp k.Icp I kdnh 1,25.I dmA = 1,5 1,5 Cần ý việc phân pha cho đều, tránh trờng hợp điện áp chênh lệch đầu cực đèn đầu cuối đờng dây IV Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc xác định số lợng công suất bóng đèn Phân xởng phân xởng sản xuất có bụi bặm, có độ chói dụng cụ sản xuất nên phân xởng cần có ánh sáng thật, ổn định, không gây mỏi mắt cho ngời sản xuất Vì đặc điểm ta chọn bóng đèn dây tóc loại đèn vạn để chiếu sáng cho phân xởng Bóng đèn dây tóc có u điểm phát ánh sáng thật, bị nhạy cảm với thay đổi điện áp, ánh sáng không gây mỏi mắt, đèn có giá thành rẻ, có hệ số công suất cos cao Để giảm độ tơng phản, đảm bảo độ rọi đồng toàn diện tích ta dùng hệ thống chiếu sáng với cách bố trí đèn bốn góc Hình 2.1: Sơ đồ bố trí đèn Tính chọn công suất đèn 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Vì chiếu sáng chung nên ta dùng phơng pháp hệ số sử dụng (phơng pháp quang thông) để tính chọn công suất cho đèn F= E.S.k.Z n.k sd Trong đó: F: quang thông đèn, lm E: độ rọi, lx S: diện tích cần chiếu sáng, m2 k: hệ số dự trữ n: số bóng đèn sử dụng phân xởng ksd: hệ số sử dụng đèn, phụ thuộc vào loại đèn điều kiện phản xạ phòng Phân xởng chế biến thức ăn gia súc có chiều dài a = 75 m chiều rộng b = 85 m với tổng diện tích S = 6375 m2 Các bớc thực hiện: hc h hlv Hình 2-2: Độ treo cao đèn Trong H: khoảng cách từ đèn tới mặt công tác, m hlv: độ cao mặt công tác so với nhà, m hc: khoảng cách từ đèn đến trần, m Căn vào độ cao nhà xởng 6,5 (m), độ cao mặt công tác so với nhà hlv = 0,8 (m) đèn cao cách trần hc = 0,7 (m) ta xác định đợc khoảng cách từ đèn tới mặt công tác: H = 6,5 - hlv - hc = 6,5 - 0,8 = 5,7(m) 46 Đồ án tốt nghiệp Tra bảng với đèn vạn đợc trị số Thiết kế hệ thống cung cấp điện L = 1,8 thích hợp Khoảng cáh H đèn là: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dựa vào chiều dài, chiều rộng phân xởng ta chọn L = (m) Do vậy, ta bố trí phân xởng 1275 bóng chia làm 30 dãy, dãy bóng, bóng cách 25 m, cách tờng 2,5 m Xác định số phòng: = a.b = 6,99 H.(a + b) Lấy hệ số phản xạ tờng tg = 50% trần tr = 30% Tra bảng phụ lục ta có ksd = 0,452 Xác định quang thông F: Độ rọi yêu cầu: E = 30 lx Hệ số dự trữ: k = 1,3 Hệ số tính toán: Z = 1,1 Quang thông đèn là: F= E.S.k.Z 30.825.1,3 1,1 = = 2372,8 (lm) n.k sd 33.0,425 Ta chọn đèn sợi đốt chao vạn có công suất đặt Pđ = 200 W, quang thông F = 2528 lm điện áp Uđm = 220 V Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xởng là: PCS = 1275 6375= 8128125 W = 8128,125 kW Thiết kế mạng điện chiếu sáng Theo tính toán chơng III, nguồn chiếu sáng phân xởng chế biến thức ăn gia súc đợc lấy từ lộ tủ phân phối phân xởng Lộ cung cấp cho tủ chiếu sáng đặt cạnh cửa vào phân xởng Tủ gồm áptômát tổng 11 áptômát nhánh pha, áptômát nhánh cấp điện cho bóng đèn Chọn áptômát tổng: Chọn áptômát theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmA Uđm.m = 0,38 kV 47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Dòng điện định mức: IđmA Itt = PCS 3.U dm.m cos = 6,6 3.0,38.1 = 10,03 (A) Chọn áptômát loại C60H hãng Merlin Gerin chế tạo với thông số sau: UđmA = 415 V IđmA = 25 A IN = 10 kA Chọn cáp từ tủ phân phối phân xởng đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc.Icp Itt = 10,03 (A) khc = 1: hệ số hiệu chỉnh Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ áptômát: I kdnh 1,25.I dmA 1,25.25 = = = 20,83 (A) 1,5 1,5 1,5 Chọn cáp đồng lõi, vỏ PVC LENS sản xuất có tiết diện F = 2,5 mm2 với dòng cho phép Icp = 41 A Icp Chọn áptômát nhánh: Chọn áptômát theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmA Uđm.m = 220 V Dòng điện định mức: n.Pd 3.0,2 = = 2,73 (A) U dm.m 0,22 Chọn áptômát loại NC45a hãng Merlin Gerin chế tạo với thông số sau: UđmA = 400 V IđmA = A ICắt N = 4,5 kA IđmA Itt = Chọn dây từ tủ chiếu sáng tới bóng đèn: Chọn dây theo điều kiện phát nóng: khc.Icp Itt = 2,73 A khc = 1: hệ số hiệu chỉnh 48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ áptômát: I kdnh 1,25.I dmA 1,25.6 = = = (A) 1,5 1,5 1,5 Chọn cáp đồng lõi, vỏ PVC LENS sản xuất có tiết diện F = 2x1,5 mm2 với dòng cho phép Icp = 26 A Tổng công suất đèn sợi đốt toàn Px là: Icp P = 0,3.(96 + 140 + 120 + 60 + 120 + 24) + 0,2.(24 + 33 + 36) = 186,6 (kW) Phơng án tính chiếu sáng đèn huỳnh quang phần tính toán này, ta cần ý phân xởng thay đèn sợi đốt đèn huỳnh quang Tuỳ theo tính chất công việc mà ta thay đợc Các phân xởng chế biến thức ăn gia súc không đòi hỏi cao chiếu sáng nên ta không thay đèn sợi đốt đèn huỳnh quang 2.1 Thay cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Thay toàn bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang có công suất bóng 40 (W) quang thông 2250 (lm) Mỗi bóng đèn sợi đốt thay bóng đèn huỳnh quang Vậy tổng số bóng đèn huỳnh quang là: n = (4x96) = 384 (bóng) Công suất tổng bóng đèn là: P = n.P = 384.40 = 15360 (W) = 15,36 (kW) 3.Phân tích kinh tế - kỹ thuật phơng án 3.1.Phân tích kinh tế - kỹ thuật Tổng công suất tiêu thụ phơng án dùng đèn sợi đốt là: P = 186,6 (kW) Tổng công suất tiêu thụ phơng án dùng đèn sợi đốt đèn huỳnh quang : P = 108,2 (kW) Chênh lệch công suất tiêu thụ hai phơng án là: P = 186,6 - 108,2 = 78,4 (kW) Lợng điện tiết kiệm năm là: Atk = P 8760 = 78,4.8760 = 686 784 (kWh) 49 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nếu giá điện tiêu thụ 500 (đồng/kWh) năm nhà máy tiết kiệm đợc số tiền là: 500.686 784 = 343 392 000 (đồng) Nh vậy, sau phân tích hai phơng án ta nhận thấy phơng án chiếu sáng dùng phần đèn sợi đốt đèn huỳnh quang đem lại lợi ích rõ rệt Điều có lợi cho xí nghiệp, nhà máy sản xuất kinh doanh, giảm chi phí sản xuất hàng năm 3.2 Phân tích vốn đầu t ban đầu Với phơng án thiết kế chiếu sáng dùng toàn đèn sợi đốt vốn đầu t ban đầu (nh chi phí mua thiết bị, chi phí vận chuyển, lắp đặt, vận hành sửa chữa) tơng đối rẻ so với dùng đèn huỳnh quang ta phân tích sâu phơng án dùng đèn huỳnh quang kết hợp với đèn sợi đốt để cuối xem vốn đầu t ban đầu chấp nhận đợc hay không + Giá đèn huỳnh quang hợp bóng hãng Clípal 300 000 (đồng) Tổng giá trị 560 là: K1 = 560.300 000 = 168 106 (đồng) Chi phí vận chuyển lắp đặt 1000 (đồng/bộ) nên tổng chi phí vận chuyển lắp đặt là: K2 = 560.10 000 = 5,6.106 (đồng) + Giá trung bình bóng đèn sợi đốt hợp 50 000 (đồng) Tổng giá trị 93 là: K3 = 93.50 000 = 4,65.106 (đồng) Chi phí vận chuyển lắp đặt 5000 (đồng/bộ) nên tổng chi phí vânh chuyển lắp đặt là: K4 = 93.5000 = 0,47.106 (đồng) Tổng vốn đầu t cho phơng án là: K = K1 + K2 + K3 + K4 = (168 + 5,6 + 4,65 + 0,47).106 = 178,72.106 (đồng) Nếu phơng án sử dụng toàn đèn sợi đốt tổng vốn đầu t ban đầu là: K = 653.(50 000 + 5000) = 35,92.106 (đồng) Sau phân tích vốn đầu t ban đầu ta thấy dùng hoàn toàn đèn sợi đốt vốn đầu t ban đầu nhỏ nhng chi phí năm lớn Còn dùng bóng đèn huỳnh quang có vốn đầu t lớn nhng lại có chi phí năm nhỏ Ta chọn 50 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện phơng án sử dụng bóng đèn sợi đốt kết hợp với đèn huỳnh quang phơng án chiếu sáng cho nhà máy Vậy để có đợc phơng án chiếu sáng cho phù hợp nhà máy, xí nghiệp phơng án thoả mãn kỹ thuật mà thoả mãn kinh tế 51 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Mục lục Phần I Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Chơng I Giới thiệu chung phân xởng chế biến thức ăn gia súc Chơng II Xác định phụ tải tính toán I / Các đại lợng hệ số tính toán II/ Các phơng pháp tính phụ tải tính toán III/Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Chơng III Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc I/Sơ đồ cung cấp điện phân xởng chế biến thức ăn gia súc Phần II Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc I/ Khái niệm chung ánh sáng II/ Phổ ánh sáng III/ Độ nhạy mắt với ánh sáng IV/ Các đại lợng đo ánh sáng 52 [...]... ta lựa chọn phơng thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập (áptômát phân đoạn của thanh cái hạ áp thờng ở trạng thái cắt) Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị sự cố 22 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Để tiện lợi cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa ta sử dụng chung một loại dao cách ly cho tất... cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy ngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các thiết bị ta có thể chia các thiết bị trong phân xởng thành nhóm để từ đó xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị theo phơng pháp hệ số cực đại kmax 1 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc. .. kiện kỹ thuật cần thiết 33 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Phần II Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Chơng 1 Khái niệm về ánh sáng I Khái niệm chung về ánh sáng 1 Sóng điện từ Ta gọi bức xạ điện từ của một vật là hiện tợng lan truyền đồng thời theo đờng thẳng của điện trờng biểu diễn bằng véctơ cờng độ điện tr ờng E và từ trờng biểu diễn bằng véctơ... nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Kiểm tra áptômát: Loại NC100H có IN = 6 kA Vậy áptômát đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động Kiểm tra cáp tiết diện 4G10 mm2: Tiết diện ổn định nhiệt của cáp F I t qd = 6.1,83 0,4 = 5,9 mm2 Vậy chọn cáp 4G10 là hợp lý Kết luận: Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện hạ áp của phân xởng chế biến thức ăn gia súc đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết. .. cung cấp điện từ một đờng dây, do đó chúng ít ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tơng đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, dễ vận hành bảo quản Khuyết điểm của sơ đồ này là vốn đầu t lớn nên sơ đồ nối dây hình tia thờng đợc dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 và 2 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho. .. 10 Dòng điện ổn định động cho phép: iđm đ = 40 (kA) > 6,36 (kA) Vậy dao cách ly chọn thoả mãn điều kiện Iđm DCL = 400( A) > Ilvmax = 26 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện e Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp Trên mỗi phân đoạn thanh góp trạm phân phối trung tâm đặt một máy biến điện áp BU loại 3 pha 5 trụ 4MR12 của hãng SIEMENS chế tạo Thông số kỹ thuật của máy biến điện áp cho trong... trong phân xởng Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xởng Số thiết bị trong cùng một nhóm không nên... kđt Q tti i =1 Trong đó: kđt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8 Qttnm = 0,8 413683,2 = 330946,56(kVAr) Phụ tải tính toán toàn phần của phân xởng Sttnm = P 2 ttnm + Q 2 ttnm = 2510989 (kVA) Hệ số công suất của phân xởng cos = Pttnm =0,9 S ttnm Chơng 3 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc I Sơ đồ cung cấp điện của phân xởng chế biến thức ăn gia súc Sơ đồ nối dây mạng hạ áp có... tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện * Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trớc khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tơng đơng: Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: Pqđ = 3.P1pha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = 3 P1pha max 5 Hớng dẫn cách chọn các phơng... cầu knc III Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc : Trong một phân xởng thờng có nhiều loại thiết bị có công suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau: Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ