1 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện LỜI NÓI ĐẦU - Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá ), 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 là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển đô thị và các khu vực 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 thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai. - Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân đang ngày càng được nâng cao. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt cũng tăng trưởng không ngừng. Đặc biệt với chủ trương kinh tế mở của nhà nước, vốn đầu tư nước ngoài tăng lên làm các nhà máy, xí nghiệp mới mọc lên càng nhiều. Do đó đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt. Để làm được điều này thì nước ta cần phải có một đội ngũ đông đảo và tài năng có thể thiết kế, đưa ứng dụng công nghệ điện vào trong đời sống. Sinh viên khoa điện trong tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này. Chính vì vậy đồ án môn học cung cấp điện là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên của khoa. Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về ngành điện để hỗ trợ cho trình độ chuyên môn của mình. Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ ba còn đang ngồi trong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo. Qua đây em xin được gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Hoài Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 1 2 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU NGÀNH NGHỀ VÀ QUI MÔ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 1.1. Quy mô, năng lực của nhà máy - Nhà máy cần thiết kế cung cấp điện trong đề tài thiết kế có quy mô khá lớn. Nhà máy có các phụ tải điện sau: Số trên mặt bằng Tên phân xưởng (phân xưởng) Diện tích ( m 2 ) Công suất đặt (kW) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 200 1950 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 600 1800 3 Phân xưởng đúc 400 1200 4 Phân xưởng nén khí 300 800 5 Phân xưởng rèn 200 1200 6 Trạm bơm 150 640 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 200 Xác định theo tính toán 8 Phân xưởng gia công gỗ 500 450 9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 400 80(Chưa kể chiếu sáng) 10 Bộ phận thử nghiệm 200 370 11 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích - Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ được mở rộng và thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kĩ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và không để quá dư thừa dung lượng mà sau vài năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 1.2. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 2 3 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện 1.2.1 Các đặc điểm của phụ tải điện Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể chia ra làm hai loại phụ tải - Phụ tải động lực - Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f=50 Hz. 1.2.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như trong các phân xưởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 3 4 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 2.1. Những vấn đề chung Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn để chiếu sáng nhân tạo. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cũng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra, chúng ta còn quan tâm tới màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phải đảm bảo mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: • Không lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng thẳng, thị giác mất chính xác. • Không lóa do phản xạ: Ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh. • Không có bóng tối: Ở nơi sản xuất các phân xưởng không lên có bóng tối, mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng. Muốn khử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn. • Độ rọi yêu cầu đồng đều: Nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều gây mỏi mắt. • Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: để thị giác đánh giá được chính xác 2.2. Phương án bố trí đèn. Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta bố trí đèn cho chiếu sáng chung. Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn. Vấn đề đặt ra là phải xác định được vị trí hợp lí của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác. Đối với chiếu sáng chung người ta hay sử dụng 2 cách bố trí đèn. GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 4 5 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện - Theo hình chữ nhật - Theo hình thoi 2.3. Các phương pháp tính toán chiếu sáng được sử dụng khi tính chiếu sáng công nghiệp. - Phương pháp hệ số sử dụng. - Phương pháp từng điểm. - Phương pháp tính gần đúng. - Phương pháp tính gần đúng đối với đèn ống. - Phương pháp tính toán với đèn ống. 2.4. Thiết kế chiếu sáng 1. Có hai cách tính toán: GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 5 6 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện a. Tính toán sơ bộ Ở bước thiết kế sơ bộ, hoặc với đối tượng chiếu sáng không yêu cầu chính xác cao có thể dùng phương pháp tính toán gần đúng theo các bước sau: - Lấy một suất chiếu sáng P o , W/m 2 sao cho phù hợp yêu cầu khách hàng - Xác định công suất tổng cần cấp cho chiếu sáng khu vực có diện tích S, m 2 P cs = P o .s ( kw) -Xác định số lượng đèn: Chọn công suất một bóng đèn P b , từ đây dễ dàng xác định số lượng bóng đèn: - Bố trí đèn trong khu vực (theo cụm hoặc theo dãy). b. Tính toán theo phương pháp hệ số sử dụng Trình tự tính toán theo phương pháp này như sau - Xác định độ treo cao đèn: H = h - h 1 - h 2 GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 6 7 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng Trong đó: H là độ cao của phân xưởng h 1 là khoảng cách từ trần đến bóng đèn, thường h 1 = 0.5 ÷ 0.7m h 2 là độ cao của mặt làm việc, thường 0.7 ÷ 0.9m Từ bảng 7.4 sách giáo trình cung cấp điện tra tỷ số L/H, xác định được khoảng cách giữa 2 đèn kề nhau L(m). Căn cứ vào bố trí đèn trên mặt bằng mặt cắt xác định hệ số phản xạ của tường, trần P tg , P tr . Xác định chỉ số của phòng kích thước a×b: 3. Từ P tg , P tr , ϕ tra bảng tìm ra hệ thống K sd . 4. Xác định quang thông của đèn (Lumen) Trong đó: K là hệ số dự trữ E là độ rọi (lx) S là diện tích phân xưởng z là hệ số tính toán, thường z = 0.8 ÷ 1.4 n là số bóng đèn. Xác định sau khi bố trí đèn trên mặt bằng từ đây tra bảng tìm GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 7 8 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện công suất bóng đèn có công suất tương ứng. Tính toán như sau: - Xác định số lượng và công suất bóng Chọn E =30 lx Căn cứ vào trần nhà cao 4.5 m Mặt công tác h 2 = 0.8m Độ cao treo đèn cách trần h 1 = 0.7 m Vậy H = 4.5- 0.8- 0.7 = 3m Tra bảng 7.4 sách giáo trình cung cấp điện với đèn sợi đốt bóng vạn năng có L/H=1.8 xác định khoảng cách giữa các đèn L/H = 1.8 → L =1.8 ×H = 1.8 × 3 = 5.4(m) Căn cứ vào diện tích phân xưởng có chiều dài a= 70m Chiều rộng b = 45 m Ta Chọn L = 5m Căn cứ vào diện tích phân xưởng thì ta bố trí đèn làm 8 dãy cách nhau 5m, cách tường 2.5m theo diện tích phân xưởng. Tổng số bóng đèn cần dùng là 112 bóng trong phân xưởng. Ở đây ta cần chiếu sáng thêm cho phòng vệ sinh và phòng thay đồ là 4 bóng 100w. Vậy số bóng dùng cho chiếu sáng chung là 116 bóng . GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 8 9 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện - Xác định chỉ số của phân xưởng Φ = = = 8,75 Lấy hệ số dự trữ K = 1.3 (Tra bảng 7.5 sách giáo trình cung cấp điện) Hệ số tính toán z = 1.1 Lấy hệ số phản xạ của tường là p tg = 30% và của trần là p tr = 50% Tra bảng pl VIII.1 (sách thiết kế cấp điện) ta tra được k sd = 0.46 Xác định được quang thông của môi đèn: F = = = 2234 lumen Tra bảng 7.2 sách giáo trình cung cấp điện Ta chọn bóng đèn sợi đốt 200w sử dụng điện áp 220v. Có quang thông GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 7 0 m 45 m 5 m 0,5 m 1 5 m 5 m 9 1 0 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện F=2234 lm Ngoài chiếu sáng chung cho phân xưởng ta còn cần chiếu sáng cho 2 phòng vệ sinh và 2 phòng thay đồ mỗi phòng sử dụng 1 bóng đèn 100w. Ta đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào và được lấy điện từ tủ phân phối của xưởng. Tủ gồm 1 áptômát tổng 3 pha 4 cực và 9 áptômát nhánh 1 pha. Trong đó 8 áptômát nhánh 1pha bảo vệ cho 112 bóng 200w mỗi áp bảo vệ cho 3 bóng, 1 áptômát bảo vệ cho 4 bóng 100w. Còn 1 áptômát còn lại bảo vệ cho thiết bị làm mát và thông gió . Vậy phụ tải chiếu sang là 112 bóng x 200W + 4 bóng x 100W = 22800W = 22,8 KW Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng cơ khí GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức Thạo 10 [...]... ϕ b) Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng: 2 Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng D ( m ) và công suất đặt Pđ ( kW ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy Mục đích là: - Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng - Chọn biến áp cho phân xưởng - Chọn dây dẫn về phân xưởng - Chọn các thiết bị đóng cắt cho phân xưởng Phụ tải tính toán của một phân xưởng được xác định theo công suất... VIII.1 (sách thiết kế cấp điện) ta tra được ksd = 0.46 Xác định được quang thông của môi đèn: F= = = 2234 lumen Tra bảng 7.2 sách giáo trình cung cấp điện Ta chọn bóng đèn sợi đốt 200w sử dụng điện áp 220v Có quang thông GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn 13 SVTH: Lê Đức Thạo 1 Chuyên đề tốt nghiệp F=2234 lm Thiết kế cung cấp điện Ngoài chiếu sáng chung cho phân xưởng ta còn cần chiếu sáng cho 2 phòng... tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 3.1.3 Phân loại và phân nhóm phụ tải cho phân xưởng □ Nhận xét: Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn □ Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào các nguyên tắc sau: - Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc - Các thiết bị trong nhóm nên được đặt gần nhau, tránh chồng chéo khi đi dây và sẽ giảm được tổn thất - Tổng công suất các thiết bị trong... 1 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 3.1 Giới thiệu các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho khu vực công nghiệp 3.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán ( phụ tải điện ) Phụ tải tính toán ( hay còn gọi là phụ tải điện ) là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi trạng... nhóm nhằm tạo tính đồng loại cho các trang thiết bị cung cấp điện - Số lượng các thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều vì số lộ ra của các tủ dộng lực cũng bị hạn chế và nếu đặt nhiều quá sẽ làm phức tạp trong vận hành và sửa chữa, cũng như làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cho từng thiết bị □ Căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia làm các nhóm... Trong đó: nm – số nhóm máy của phân xưởng mà ta đã phân ở trên kđt – hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0.85 ÷ 1 ) GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn 21 SVTH: Lê Đức Thạo Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện **) Nhận xét: phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng Nó cho một kết quả khá chính xác, nhưng... đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cosϕ= 0.8, nếu dùng 2 quạt ( cosϕ= 0.8 ) và 1 đèn sợi đốt ( cosϕ=1 ) thì ta lấy chung cosϕ= 0.9 Trong các công thức trên: knc - hệ số nhu cầu ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.3 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ) Pđ - công suất đặt 2 P0 ( W/m ) – suất phụ tải chiếu sáng ( trang 253, phụ lục I.2 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ) Pđl , Qđl – các phụ tải động lực của phân xưởng Pcs , Qcs... chế tạo cho Uđm - điện áp dây định mức của lưới (Uđm = 380 V ) ksd – hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị ( tra sổ tay trang 253, phụ lục I.1 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ) kmax – hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị ( hệ số này được xác định theo hệ số sử dụng ksd và số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq , tra sổ tay trang 256, phụ lục I.6 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ) nhq - số thiết bị... được lấy điện từ tủ phân phối của xưởng Tủ gồm 1 áptômát tổng 3 pha 4 cực và 9 áptômát nhánh 1 pha Trong đó 8 áptômát nhánh 1pha bảo vệ cho 112 bóng 200w mỗi áp bảo vệ cho 3 bóng, 1 áptômát bảo vệ cho 4 bóng 100w Còn 1 áptômát còn lại bảo vệ cho thiết bị làm mát và thông gió Vậy phụ tải chiếu sang là 112 bóng x 200W + 4 bóng x 100W = 22800W = 22,8 KW Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng cơ khí GVHD:... Ở đây ta cần chiếu sáng thêm cho phòng vệ sinh và phòng thay đồ là 4 bóng 100w Vậy số bóng dùng cho chiếu sáng chung là 116 bóng GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn 12 SVTH: Lê Đức Thạo 1 Chuyên đề tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện 70 m 45 m 5 m 0,5 m 5m 1 5m - Xác định chỉ số của phân xưởng Φ= = = 8,75 Lấy hệ số dự trữ K = 1.3 (Tra bảng 7.5 sách giáo trình cung cấp điện) Hệ số tính toán z = 1.1 . định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. S tt = s 0 .D ( 2-1 ) Trong đó: s 0 ( kVA/ ha ) – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. D ( ha ) – diện tích sản. ) kVA/ ha. Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết được sản lượng thì ta xác định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng. Trong. điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ truyền tải được một lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng truyền tải trong thực tế một năm. GVHD: Giảng viên : Nguyễn Thị Hoài Sơn SVTH: Lê Đức