Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 1 Lời giới thiệu ông nghiệp Điện lực giữ vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng đất nước, yêu cầu về sử dụng điện & thiết bị điện ngày càng tăng. Việc trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người cung cấp điện năng cho các thiết bị của khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết. Hệ thống cung cấp điện là hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực. Khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một thành phố ... Trước hết chúng ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để đảm bảo đủ điện năng cho máy móc, các nhà máy và nhu cầu sinh hoạt của con người. Sự phát triển của sản xuất và nhu cầu sử dụng năng lượng điện đã dẫn đến việc hình thành các hệ thống điện ngày càng lớn với điện áp chuyển tải ngày càng cao làm nảy sinh nhiều vấn đề khó khăn, phức tạp. Những người làm chuyên môn cần nắm vững kiến thức cơ bản và hiểu biết sâu rộng về hệ thống điện thì mới có thể đáp ứng được yêu cầu hiện nay. Bản đồ án này đối với em là một sự tập dượt qúy báu khi bước vào thực tế đầy khó khăn. Đồ án gồm 2 phần: C Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 2 Phần 1: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi gồm có 5 chương: Chương 1: Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương 2; 3: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy. Chương 4: Tính bù công suất phản kháng cho nhà máy Chương 5: Thiết kế nối đất cho nhà máy Phần 2 : Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương 1: Khái niệm về ánh sáng. Chương 2 : Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đến nay bản đồ đã được hoàn thành, mặc dù bản thân em đã rất cố gắng nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo thêm của các thầy, cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy: Trần Tấn Lợi đã hướng dẫn en hoàn thành đồ án này. Xin cảm ơn quí thầy, qúi cô và các bạn đã giúp em trong suốt quá trình học tập và làm đồ án này. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 3 Phần I THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO VÒNG BI Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP 1. LOẠI NGÀNH NGHỀ, QUY MÔ VÀ NĂNG LỰC CỦA XÍ NGHIỆP 1.1. Loại ngành nghề: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói chung và nhà máy chế tạo vòng bi nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân. - Nhà máy chế tạo vòng bi mà em thiết kế là nhà máy có nhiệm vụ sản xuất chế tạo các loại vòng bi phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Ngoài những mặt hàng trên nhà máy còn có dây chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho các máy nghiền than của các nhà máy Xi măng và các nhà máy Nhiệt điện. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 4 Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy. 1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp: - Xí nghiệp có tổng diện tích là 34.975m2 nhà xưởng, bao gồm 10 phân xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 15MVA. - Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 2 . QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦA XÍ NGHIỆP: PX. SỐ 1 PX. SỐ 2 PX. SỐ 3 PX .SỐ 4 PX. RÈN px. SCCK BỘ PHẬN THÍ NGHIỆM TRẠM BƠM BPHC & QL BP.NÉN ÉP SẢN PHẨM Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 5 * BPHC & QL - Bộ phận hành chính và quản lý. * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa cơ khí. * PX SÔ 1 - Phân xưởng số 1. * PX SÔ 2 - Phân xưởng số 2. * PX SÔ 3 - Phân xưởng số 3. * PX SÔ 4 - Phân xưởng số 4. * PX REN - Phân xưởng rèn. - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại I. - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. 3 . GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀN XÍ NGHIỆP. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. - Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng. - Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép ΔUCf = ± 5% Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi tần số f=50Hz. - Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện tần số f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng ΔUCf = ±2,5%. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 6 3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp. - 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 cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn nhà máy chế tạo vòng bi ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại I là 82%. Phụ tải loại I lớn gấp 4 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. PHẠM VI ĐỀ TÀI. - Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn, đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình. - Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến: + Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy. + Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. + Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. + Tính toán nâng cao hệ số cho toàn nhà máy. + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 7 PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT VÒNG BI Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) 1 Phòng thí nghiệm 150 2 Phân xưởng số 1 1500 3 Phân xưởng số 2 3000 4 Phân xưởng số 3 1700 5 Phân xưởng số 4 2200 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Lò ga 300 8 Phân xưởng rèn 1500 9 Bộ phận nén ép 1200 10 Trạm bơm 300 11 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 8 DANH SÁCH THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ TT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng Số lượng Ký hiệu Công suất định mức 1 2 3 4 5 6 BỘ PHẬN RÈN 1 Búa hơi để rèn 1 2 M-412 10,0 2 Búa hơi để rèn 2 2 M-413A 28,0 3 Lò rèn 3 2 4,5 4 Lò rèn 1 6,0 5 Quạt lò 3 1 2,8 6 Quạt thông gió 4 1 2,5 7 Đe 2 mỏ 5 2 - 8 Máy ép ma sát 6 1 ΦA124 10,0 9 Lò điện 7 1 H-15 15,0 10 Bàn 8 1 11 Dầm treo có pa lăng điện 9 1 4,85 12 Máy mài sắc 10 1 3M634 3,2 13 Quạt li tâm 11 1 BBDM8 7,0 14 Bàn 12 1 15 Bể nước 13 1 16 Lò đứng 14 1 17 Máy biến áp 15 2 2,2 BỘ PHẬN NHIỆT LUYỆN 18 Lò băng chạy điện 16 1 W-30 30,0 19 Lò điện để hoá cứng kim loại 17 1 W-90 90,0 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 9 20 Lò điện 1 H-30 30,0 21 Lò điện để rèn 1 TH-32 36,0 22 Lò điện 18 1 C-20 20,0 23 Lò điện 1 B-20 20,0 24 Bể dầu 1 MB-40 4,0 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 Y3W 18,0 26 Bể dầu có tăng nhiệt 19 1 - 3,0 27 Bể nước 20 1 - - 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 TK 0,6 29 Máy đo độ cứng đầu tròn 1 TW - 30 Bàn 1 - - 31 Máy mài sắc 1 330-2 0,25 32 Bàn 1 - - 33 Cẩu trục cánh có pa lăng điện 1 - - 34 Thiết bị cao tần 1 AΓ-606 80,0 35 Tủ 1 - - 36 Bàn 1 - - 37 Thiết bị đo bi 1 - 23,0 38 Tủ đựng bi 1 - - 39 Bàn 1 - - 40 Máy nén khí 1 - 25,0 BỘ PHẬN MỘC 41 Máy bào gỗ 22 1 C∅-4 2,0 4,5 42 Máy khoan 22 1 CB∏A 1,0 3,2 43 Bàn mộc 4 - - 44 Máy cưa đại 23 1 C80-3 4,5 45 Bàn 24 3 - - 46 Máy bào gỗ 1 CP6-5Γ 7,0 1,3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 10 1,7 47 Máy cưa tròn 1 - 7,0 BỘ PHẬN QUẠT GIÓ 48 Quạt gió trung áp 26 1 - 9,0 49 Quạt gió số 9,5 27 1 - 12,0 50 Quạt gió số 14 34 1 - 18,0 Chương II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY I- XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SCCK. 1/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Phụ tải tính toán là số liệu cơ bản, dùng để thiết kế cung cấp điện, phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi tương đương với phụ tải thực tế về mặt phát nóng của thiết bị. Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán khác nhau, tùy theo từng trường hợp cụ thể mà áp dụng phương pháp phù hợp. Ví dụ: Như khi xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị, yêu cầu chính xác, thì phải sử dụng phương pháp số thiết bị hiệu quả. Phương pháp xác định phụ tải tính toán được xem là quan trọng, trong việc thiết kế cung cấp điện. Người ta thường quan tâm đến các thông số cơ bản khi thiết kế, có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán & ngày càng được hoàn thiện về mặt lý thuyết. Khi tiến hành thì phải sử dụng đến một số đại lượng, ví dụ như: Pđm, Pđ, Ptb ... & các hệ số tính toán. Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng: • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 11 • Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất • Phương pháp tính theo hệ số yêu cầu • Phương pháp tính theo công suất trung bình 1.1/ Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt Pđ, & hệ số nhu cầu Knc. )1.1( 1 PKPKPKP dmi n i ncdi n ii ncdnctt ∑∑ == ⋅≈⋅=⋅= Knc: Thường được cho trong các số tay về cung cấp điện Pđ: Công suất đặt của phân xưởng Qtt = Ptt . tgϕ (1.2) )3.1.1( cos 22 ϕ PQPS ttTTTTtt =+= Qtt: Công suất phản kháng Stt: Công suất toàn phần tính toán Trong phương pháp này, nếu các hệ số công suất cosϕ của các động cơ khác nhau thì ta phải tính toán cosϕtb. Với: )4.1.1( ..... ...21 21 21 coscoscoscos PPP PPP n n tb n +++ +++= ϕϕϕϕ P P i n i ii n i ∑ ∑ = == 1 1 cosϕ Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản & được sử dụng rộng rãi. Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác. Vì phương pháp này tính theo hệ số nhu cầu tức là do tổng kết kinh nghiệm & đồng thời hệ số Knc không phụ thuộc vào số lượng nhưng thực chất: Knc = Kmax . Ksd lại phụ thuộc vào số lượng thiết bị & chế độ vận hành. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 12 1.2/ Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Ptt = Po . F (KW) (1.2) Po: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (KW/m2) F: Diện tích sản xuất (m2) Phương pháp này cũng chỉ cho kết quả gần đúng & chỉ có thể áp dụng cho các phân xưởng truyền thống & có mật độ thiết bị tương đối đồng đều. 1.3/ Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm. )3.1()( . max 0 KW M T WPtt = M: Là số sản phẩm được sản xuất ra trong một năm W0: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (Kwh/sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 1.4/ Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại & công suất trung bình. (Phương pháp số thiết bị hiệu quả) Ptt = Kmax . Ksd . Pđm (KW) (1.4.1) = Kmax . Ptb = Kmax . Ksd . )( 1 KW n i dmiP∑= Ksd: hệ số sử dụng của thiết bị, tra trong sổ tay Kmax : Hệ số cự đại, có thể tra trên đồ thị hoặc bảng Kmax = t(Ksd, nhq) Pđm: Tổng công suất định mức của các thiết bị trong nhóm (KW). Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, & thường được dùng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị. + Nếu n≤ 3 và nhq < 4 thì tính như sau: Ptt = ΣPđmi ( KW ) (1.4.2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 13 Với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lập lại thì có thể tính như sau: Ptt = )3.4.1()(875,0 KWPdm ε + Nếu n>3 & nhq <4 thì phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: Ptt = )4.4.1()(. 1 KWPK dmi n i Pti∑= Kpti: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i + Nếu nhq > 300 & Ksd< 0,5 thì lấy ứng với nhq = 300; còn nếu nhq > 300 & Ksd ≥ 0,5 thì Ptt = 1,05 . Ksd . Pđm (1.4.5) + Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ...) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình Ptt = Ptb = Ksd . Pđm (KW) (1.4.6) + Nếu có thiết bị 1 pha thì cố gắng phân phối đều phụ tải cho các pha & phải tính quy đổi về 3 pha. 2/ Tính toán cụ thể cho từng phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi. Bảng chỉ dẫn các thông số của các phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi. Căn cứ vào đầu đề thiết kế ta có bảng sau: Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt KW 1 Phòng thí nghiệm 150 2 Phân xưởng số 1 1.500 3 Phân xưởng số 2 3.000 4 Phân xưởng số 3 1.700 5 Phân xưởng số 4 2.200 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 14 7 Lò ga 300 8 Phân xưởng rèn 1.500 9 Bộ phận nén ép 1.200 10 Trạm bơm 300 11 Chiếu sáng phân xưởng XĐ theo diện tích 2.1/ Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. a. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí - Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm + Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau : + Nhóm 1: 1;1 ;2; 2; ;3; 4; 11; 6; 5; 12; 23; + Nhóm 2 : 3; 8; 34; 9; 13; 17;17; + Nhóm 3 : 20; 21; 33; 26; 24; 25;18; + Nhóm 4: 19; 22; 28; 31; 44; + Nhóm 5 : 37; 40; 41; 42; 46; 47; 48; 49; 50; Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm. Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 Công suất tổng (kw) 119,85 120,9 118 115,1 114,7 Số lượng thiết bị 11 7 7 5 9 b. Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 15 *. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . *. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1 Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1. TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Công suất (kw) 1 Búa hơi để rèn 2 1 10,0 2 Búa hơi để rèn 2 2 28,0 3 Lò rèn 1 3 4,5 4 Lò rèn 1 4 6,0 5 Quạt lò 1 5 2,8 6 Quạt thông gió 1 6 2,5 7 Dầm treo có Palăng điện 1 11 4,85 8 Máy mài sắc 1 12 3,2 9 Lò điện 1 23 20 Công thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . Σ Ksdi . Pđmi. ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kw) + Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 16 + Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị. (Bảng phụ lục 1 trang 321 HT CCĐ). + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq . + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả Vì hệ số sử dụng Ksd và hệ số cosϕ của nhóm1khác nhau nên ta phải tính: -Hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình: Ksdtb = ∑ ∑ n dm dhi n sdi P PK 1 1 . (2-3) [ ] 85,119 1,0.3,0.85,47,0).75,28,2(2,0).2,32065,45620( +++++++++ = 0,26 Hệ số công suất trung bình được xác định theo công thức: ∑ ∑ = n dmi n dmi tb p p Cos 1 1 cos. ϕ ϕ (2-4) [ ] 85,119 5,0.656,28,0.3,126,0.7,111 ++ =0,64 Từ cosϕ =0,64→tgϕ =1,2 *Trình tự xác định nhq như sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Với nhóm 1, ta có n1 = 2 - Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 17 Ta có ∑= n1 1 dm1 PP + Pđm : công suất định mức của n1 thiết bị. P1 = 56kw - Xác định n* và p* : Σ == P P P* ; n n *n 11 Trong đó: 47,0 119,85 56p* ; 18,0 11 2* ====n - Từ các giá trị n* = 0,18 và p* = 0,47 tra bảng (PL: 1.4: HTCCĐ] được nhq*= 0,61, vậy ta có nhq = n . nhq* = 11 . 0,61 = 6,7 ↔ nhq = 7 • Từ Ksd = 0,22 và nhq = 7 tra bảng [PL: 1.5 HTCCĐ] được Kmax = 2,1 vào công thức (2-1) tính được: Ptt = 2,1 . 0,26 .119,85 = 65,44 (kw) Qtt = Ptt . tgϕ = 65,44. 1,2 = 78,53 (KVAR) )22,10253,7844,65 2222 KVAQPS tttttt =+=+= )(3,155 380.3 10.22,102 .3 3 A U SI tttt === • Một số công thức được dùng để tính toán: - Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị: 2)-(2 %K.PP ddmqd = + Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm. - Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 18 Pđm.tđ = 3 Pđm.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw) • Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong bảng B2-3. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 19 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 20 1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 21 Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =P0. F (2-6) Trong đó : + P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) + F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2) - Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 18 x 87,5 =1575 (m2) - Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Po =15 (W/m2) Thay vào công thức (2-6) được : Pcs =15 . 1575 = 23,6 (Kw). 1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Công thức: ∑ ∑+= n 1 csnhi.ttdtpx.tt PpkP ( 2-7) ∑= n 1 nhi.ttdtPX.tt QKQ Trong đó : + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw) + P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 22 Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được: Pttpx = 0,85 .(65,44 + 84,63 + 62,3 + 80,57 + 79,8) + 23,6 = 340,43 (kw) Qttpx=0,85.(78,53+106,63 + 82,86 +107,16 + 79) = 386,0 (KVAR) Stt.px = )(71,5140,38643,340 22 KVA=+ 1.5. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị. Phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ(max) + (Itt - Ksd . Iđm(max)) (2-8) Trong đó: Ikđ(max) - Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Ikđ(max)= Kkđ.Iđm(max) Với động cơ không đồng bộ lấy Kkđ=5÷7 Với động cơ đồng bộ lấy Kkđ=2÷3 Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động. Ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. - Iđn.nh1 = 70,9. 3 + (155,3 - 0,26 . 70,9) = 349,57 (A) - Iđn.nh2 = 202,57. 3 + (206,8 - 0,23 . 202,57) = 773,97 (A) - Iđn.nh3 = 91,16 . 3 + (157,49 - 0,2 . 91,16) = 412,74(A) - Iđn.nh4 = 227,9 . 3 + (204 - 0,2 . 227,9) = 842,12(A) - Iđn.nh5 = 58. 3 + (170,6 - 0,48 . 58) = 316,76(A) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 23 2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC VÀ TOÀN XÍ NGHIỆP. 2.1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng. Các phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi đều là các phân xưởng truyền thống quen thuộc & có thể tra các hệ số tính toán của chúng trong các tài liệu về cung cấp điện (P.L 1.3) Trong phần này phụ tải tính toán của các phân xưởng được xác định bằng phương pháp hệ số nhu cầu. Ptt = Pđ . Knc (KW) (2.1) Trong đó: Ptt : Công suất tính toán của phân xưởng đó Knc: Hệ số nhu cầu của phân xưởng đó Pđ: Công suất đặt của phân xưởng đó Qtt = Ptt . tgϕ (KVAR) (2.2) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định như sau: Pcs = P0 . F (2.3) Trong đó: Pcs : Công suất chiếu sáng của phân xưởng (W) P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên 1 đơn vị điện tích F: Diện tích của phân xưởng đó (m2) Hệ thống chiếu sáng phân xưởng dùng toàn bộ các đèn sợi đốt có hệ số công suất cosϕ = 1 Công suất tính toán của toàn phân xưởng được xác định theo công thức sau: Stt = QPP ttCStt 22)( ++ (KVA) (2.4) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 24 * Phân xưởng số 1: Phân xưởng số 1 có ký hiệu trên mặt bằng là số 2, công suất đặt của nó là: Pđ = 1.500 KW Tra bảng phụ lúc 1.3 ta có: Knc= 0,4; cosϕ = 0,7 Diện tích mặt bằng của phân xưởng là: F = 65x110 = 7.150 m2 Suất phụ tải chiếu sáng trên 1 đơn vị diiện tích là P0 = 14 (W/m2) Áp dụng công thức (2-1) tính được. Pđl = Knc. Pđ = 0,4 . 1.500 = 600 (KW) Áp dụng công thức (2.3) tính được . Pcs = P0 .F = 14 . 7.150 = 100.100 (W) = 100,1 (KW) cosϕ = 0,7 ⇒ tgϕ = 1,02 Qtt = Ptt . tgϕ = (Pđl + Pcs ). tgϕ = (600+100,1) . 1,02 = 714,1 KVAR Áp dụng công thức (2.4) Stt = 1,714)1,100600()( 2222 ++=++ QPP ttCStt Stt =1000 (KVA) (phân xưởng số 1) Tính toán tương tự như các phân xưởng còn lại. Kết quả tính toán cho từng phân xưởng được trình bày trong bảng 6. Bảng 6: Bảng kết quả tính toán phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Tên PX Pđ KW Knc Cosϕ Tgϕ F m2 P0 W/ m2 Pđl KW Pcs KW Ptt KW Qtt KVAR Stt KVA P.Tnghiệm 150 0,8 0,8 0,75 3150 20 120 63,00 183,0 137,25 228,75 PX số 1 1500 0,4 0,7 1,02 7150 14 600 100,1 700,1 714,1 1000,0 PX số 2 3000 0,4 0,7 1,02 4125 15 1200 61,87 1261,87 1287,1 1802,48 PX số 3 1700 0,4 0,7 1,02 4950 14 680 69,3 749,3 764,29 1070,32 PX số 4 2200 0,4 0,7 1,02 4275 15 880 64,13 944,13 963,01 1348,73 PX scck 588,5 0,2 0,6 1,33 1575 15 316,8 23,6 340,43 386 514,71 Lò ga 300 0,6 0,8 0,75 2100 13 180 27,3 207,3 155,47 259,13 PX. rèn 1500 0,6 0,7 1,02 4300 15 900 64,5 964,5 983,79 1377,71 BP. nén ép 1200 0,7 0,7 1,02 1125 15 720 16,87 736,87 751,6 1052,56 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 25 Tr. bơm 300 0,4 0,8 0,75 1925 12 120 23,1 143,1 107,32 178,87 Tổng 5716,8 513,7 6230,57 6249,9 8833,26 2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp: )(14,5087 10 1 10 1 kwPPkP csittidlttXN =+= ∑∑ - Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: QttXN = kđt 92,49999,6249.8,0 10 1 ==∑ ttiQ (KVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp: )(89,713292,499914,5087 22 KVASttXN =+= - Hệ số công suất của toàn xí nghiệp: 71,0 89,7132 14,5087 === ttXN ttXN x S PCosϕ 2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 10 năm sau: - Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai: S(t) = Stt (1 + α1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN. Trong đó: Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại. α1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (α1 = 0,0655) trang 262 sách CCĐXNCN t - Số năm dự kiến (t = 10 năm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 26 Vậy S(10) = 7132,89 . (1 + 0,0655 . 10) = 11804,93 (KVA) → P(10) = S(10) . Cosϕ = 11804,93 . 0,75 = 8853,69(Kw) 3. XÁC ĐỊNH BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI: - Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp. - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn. - Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng . - Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp. - Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. 3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải: m SR ttPXii .Π= ( 2-10 ) Trong đó : + SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA) + Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm + m : tỉ lệ xích KVA/mm2 • Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 27 p p tt cs cs .360=α Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm2. Bảng tính kết quả R và αcs : Bảng 2-5 Ký hiệu Tên phân xưởng Pcs Kw Ptt Kw Stt KVA m KVA/mm2 R, mm α0cs 1 Phòng thí nghiệm 63 120 288,75 3 5,54 189 2 Phân xưởng số 1 100,1 600 1000 3 10,3 60 3 Phân xưởng số 2 61,87 1200 1802,48 3 13,83 18,56 4 Phân xưởng số 3 69,3 680 1070,32 3 10,66 36,69 5 Phân xưởng số 4 64,13 880 1348,73 3 11,96 4,37 6 PX sửa chữa cơ khí 23,6 340,43 514,71 3 7,39 24,95 7 Lò ga 27,3 180 259,13 3 3,07 54,6 8 Phân xưởng rèn 64,5 900 1377,71 3 12,09 25,8 9 Bộ phận nén ép 16,87 720 1052,56 3 10,57 8,44 10 Trạm bơm 23,1 120 178,87 3 4,35 69,3 3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải. Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là ( xi, yi ) ta xác định được toạ độ tối ưu M0(x0, y0 ) Vòng tròn phụ tải : 9,1757 2 Tên phân xưởng; Công suất tính toán của phân xưởng a/ Xác định tâm phụ tải điện của nhà máy. Góc phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực. αcs Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 28 Tâm phụ tải điện của nhà máy được xác định theo công thức như sau: 1 1 0 0 1 1 (2 6) n n i i i i i i n n i i i i x S x S Y y S S = = = = = = − ∑ ∑ ∑ ∑ Trong đó: x0; y0: Là tọa độ tâm phụ tải điện của nhà máy Xi; Yi: Là tọa độ tâm phụ tải điện của phân xưởng thứ i. Xét nhà máy trong hệ tọa độ vuông góc, với gốc tọa độ là điểm O ở góc trái phía dưới của nhà máy & 2 trục tọa độ OX (trục hoành) OY (trục tung), đơn vị tính bằng mét: Khi đó tâm phụ tải điện của các phân xưởng có tọa độ như trình bày ở bảng 7 dưới dây. Bảng 2-6: Số hiệu PX X(m) y(m) Stt X.Stt y.Stt x0 y0 1 4 33 228,75 915,00 7548,75 2 26 11 1000,00 26000,00 11000,00 3 51 10,5 1802,48 91926,48 18926,04 4 24,5 54 1070,32 26222,84 57797,28 5 42 55 1348,73 56646,66 74180,15 6 66 9,5 514,71 33970,86 4889,75 7 89 10 259,13 23062,57 2591,3 8 72 55 1377,71 99195,12 75774,05 9 94 46 1052,56 98940,64 48417,76 10 101 33 178,87 18065,87 5902,71 T/cộng 8834,26 474946,04 307027,79 53,76 34,75 Thay thế các giá trị cụ thể vào công thức (2- 6) ta tính được tọa độ tâm phụ tải của nhà máy là: (53,76; 34,75) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 29 Chương III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO XÍ NGHIỆP 1. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN : - Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó, khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho từng xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ ... Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý. - Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh tế và tính an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng nguồn cung cấp của sơ đồ . - Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành. Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá. 2. TỔNG HỢP PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA XÍ NGHIỆP: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 30 - Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên không ngừng do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng, tăng năng suất của các máy chính, tăng dung lượng năng lượng, thay hoặc hoàn thiện các thiết bị công nghệ, xây lắp thêm các thiết bị công nghệ,... .Để hợp lý hoá sơ đồ cung cấp điện và tất cả các phần tử của nó phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn phụ tải điện, nếu không tính đến sự phát triển của phụ tải sẽ dẫn đến phá hoại các thông số tối ưu của lưới. - Nhưng do không có thông tin cụ thể về sự phát triển của phụ tải điện của xí nghiệp nên ở đây ta không xét đến mức gia tăng của phụ tải trong tương lai do đó phụ tải tính toán Stt đã tính trước với số năm dự kiến là 10. Stt(10) = 1104,93 KVA Ptt(10) = 8853,69 kw 3. XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ HỆ THỐNG ĐẾN XÍ NGHIỆP: 3.1. Công thức kinh nghiệm: Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau: P16l34,4U += (a) 4 l.P16U = (b) (3-1) P 16 l .17U += (c) Trong đó: + U : Điện áp truyền tải tính bằng (kv) + l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km) + P : Công suất truyền tải tính bằng (1000 kw) 3.2. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 31 Thay các giá trị PttXN(10) = 8853,69 kw và l = 5km vào công thức (3-1a) trên ta tính được U = 52,55 kv. Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là Uđm =35 kv. 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP : 4.1. Các phương án về trạm nguồn: - Giới thiệu những sơ đồ đặc trưng cung cấp điện cho xí nghiệp chỉ từ hệ thống (Hình 19 - 14a, b, c, d - Tra cứu CCĐXNCN). Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 32 - Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kv xuống điện áp 0,4kv thì có lợi giảm được tổn thất nhưng chi phí cho các thiết bị cao. Loại sơ đồ này phù hợp với các xí nghiêp có các phân xưởng nằm cách xa nhau (Hình b) - Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các biến áp phân xưởng 10/0,4kv thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn (Hình c) Theo phân tích trên ta dùng sơ đồ trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX) 4.2. Chọn vị trí xây dựng trạm : • Trạm biến áp trung tâm . - Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) hay đường dây của hệ thống có điện áp 35kv biến đổi xuống điện áp 10kv cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. - Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung sau: + Gần tâm phụ tải điện M0 (53,76;34,75) + Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn. Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân xưởng số 2 (ký hiệu số 5 trên mặt bằng ) • Trạm biến áp phân xưởng : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 33 - Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp 10kv xuống điện áp phân xưởng 0,4kv cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xưởng. - Vị trí các trạm phân xưởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân xưởng, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa . + Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ . + Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ. + Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng Vậy trạm biến áp được chọn xây dựng kề phân xưởng. 5. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP: 5.1. Xác định số lượng máy biến áp: - Chọn số lượng máy biến áp cho các trạm chính cũng như trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý. - Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một trạm biến áp chỉ cần đặt một máy biến áp là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy. + Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết các trường hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhưng có nhược điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 34 + Trạm hai máy biến áp thường có lợi về kinh tế hơn so với các trạm ba máy và lớn hơn. Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số lượng máy biến áp cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện . - Dựa vào tính năng và mức độ quan trọng của từng phân xưởng trong xí nghiệp có thể phân ra hai loại phụ tải sau : • Phụ tải loại 1 gồm : - Phân xưởng số 1, ký hiệu trên mặt bằng số 2. - Phân xưởng số 2, ký hiệu trên mặt bằng số 3. - Phân xưởng số 3, ký hiệu trên mặt bằng số 4. - Phân xưởng số 4, ký hiệu trên mặt bằng số 5 - Lò ga, ký hiệu trên mặt bằng số 7. - Phân xưởng rèn, ký hiệu trên mặt bằng số 8. - Bộ phận nén ép, ký hiệu trên mặt bằng số 9. • Phụ tải loại 3 gồm: - Phòng thí nghiệm, ký hiệu trên mặt bằng số 1. - Phân xưởng (SCCK), ký hiệu trên mặt bằng số 6 - Trạm bơm, ký hiệu trên mặt bằng số 10. • Số lượng trạm biến áp được chọn như sau: - Phân xưởng là phụ tải loại 1, cần đặt 2 MBA cho trạm BAPX đó, phụ tải loại 3 dùng chung trạm BAPX với phụ tải loại 1. - Căn cứ vào vị trí, công suất tính toán và yêu cầu độ tin cậy CCĐ của phân xưởng, quyêt định đặt 7 trạm (BAPX) như sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 35 + Trạm B1 (2MBA) : Cấp cho PX số 1 và phòng thí nghiệm. + Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho PX số 2. + Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho PX số 3. + Trạm B4 (2 MBA) : Cấp điện cho PX số 4. + Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho lò ga + PX sửa chữa cơ khí. + Trạm B6 (2 MBA): Cấp điện cho phân xưởng rèn. + Trạm B7 (2 MBA): Cấp điện cho bộ phận nén ép + trạm bơm. 5.2. Chọn dung lượng máy biến áp: - Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện (A.T.C.C.Đ). Máy biến áp được chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định, việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện. - Các máy biến áp của các nước được chế tạo với các định mức khác nhau về nhiệt độ môi trường xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở những nơi có điều kiện khác với môi trường chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của máy biến áp. • Điều kiện chọn công suất máy biến áp . - Nếu 1MBA : SS TTdmB ≥ (3-2) Nếu 2 MBA SSk SS scdmBqtsc TTdmB 2 ≥ ≥ (3-3) Trong đó: + SđmB : Công suất định mức của MBA (KVA) + Stt : Công suất tính toán của phụ tải ( KVA) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 36 + Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (KVA) + Kqtsc: Hệ số quá tải sự cố ; Kqtsc = 1,4. Trạm biến áp trung tâm: )(09,8432 4,1 93,11804 4,1 )(47,5902 2 93,11804 2 KVA KVA SS SS SC dmB TT dmB ==≥ ==≥ - Chọn MBA do Liên Xô chế tạo loại TDH có Sđm = 10 MVA khi đưa về lắp đặt trong nước thì công suất định mức của MBA phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ. - Công thức hiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ .[ giáo trình: CCĐXN ] ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−= θθ 100 35 1. 100 5 1 Maxtb dm ' dm SS (3-4) Trong đó: + S’đm : công suất định mức sau khi hiệu chỉnh (kVA) + Sđm : công suất định mức ghi trên nhãn máy (kVA) Theo khí hậu miền Bắc lấy θtb= 240C, θmax=420C, như vậy công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S’đm=0,75Sđm→S’đm=0,75.10000= 7500(KVA). Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp trung tâm: Bảng 3-1 Sđm kVA Điện áp (kv) Tổn thất UN% C H ΔPo ΔPn C-H TDH 7500 35 10 14,5 65 8,0 • Trạm biến áp phân xưởng : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 37 - Nên chọn cùng một cỡ máy hoặc chọn không qúa 2-3 cỡ máy. - Trạm biến áp phân xưởng B1 )(678,877 4,1 75,1228 4,1 )(375,614 2 75,1228 2 KVA KVA SS SS sc dmB tt dmB ==≥ ==≥ Chọn máy biến áp 1000KVA của ABB sản xuất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ. • Chọn tương tự cho các trạm biến phân xưởng khác, những máy có Sđm≤1000kVA, ta chọn MBA của hãng ABB sản xuất tại Việt Nam nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường chung với tường phân xưởng. Kết quả chọn ghi trong bảng B3-2. Bảng 3-2 Ký hiệu Tên phân xưởng Stt (kVA) Số máy SđmB (KVA) Tên trạm 1 PX số 1 + phòng thí nghiệm 1228,75 2 1000 B1 2 Phân xưởng số 2 1802,48 2 1600 B2 3 Phân xưởng số 3 1070,32 2 1000 B3 4 Phân xưởng số 4 1348,73 2 1000 B4 5 Lò ga + phân xưởng SCCK 773,84 2 800 B5 6 PX. rèn 1377,71 2 1000 B6 7 Bộ phận nén ép + trạm bơm 1231,43 2 1000 B7 6. CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG CAO ÁP CỦA XÍ NGHIỆP: - Trạm biến áp trung tâm của xí nghiệp sẽ được lấy điện từ hệ thống bằng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 38 - Để đảm bảo an toàn, đảm bảo không gian và mỹ quan cho xí nghiệp mạng cao áp được dùng cáp ngầm. Từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng B1; B2; B3 ; B4 ; B5; B6; B7 dùng cáp lộ kép. Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp phân xưởng và trạm biến áp trung tâm trên mặt bằng, đề ra 3 phương án đi dây mạng cao áp. • Phương án 1: Các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ trạm BATT. • Phương án 2 và phương án 3; các trạm biến áp xa trạm BATT của nhà máy, lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm BATT. Các phương án đi dây của mạng điện xí nghiệp như sau: (Vẽ các sơ đồ đi dây của 3 phương án) Trong đó: 7. TÍNH TOÁN SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN Đường dây cấp điện từ hệ thống về trạm BATT của xí nghiệp bằng đường dây trên không, loại dây AC Tra bảng với dây dẫn AC và Tmax=4500h được Jkt =1,1(A/mm2) - Trạm biến áp trung tâm (BATT) - Trạm biến áp phân xưởng (BAPX) - Cáp cao áp - Cáp hạ áp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 39 Ta có )(51,88 1,1 37,97F ; ).(37,97 35.3.2 93,11804 32 2 kt mm A J IF U SI kt ttXN kt dm ttXN ttXN === === Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 95mm2, ký hiệu AC-95 có Icp =330(A) - Kiểm tra sự cố khi đứt một dây : )A(2,173 35.3 7500.4,1 U.3 S4,1 I dm dmB sc === Icp > Ittsc = 173,2 (A). Dây dẫn chọn thoả mãn. - Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp, vì tiết diện dây đã chọn vượt cấp cho sự gia tăng của phụ tải trong tương lai, nên không cần kiểm tra theo ΔU. 7.1. Tính toán kinh tế - kỹ thuật cho các phương án: Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho 3 phương án. Mục đích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa 3 phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa 3 phương án. Cả 3 phương án đều có những phần tử giống nhau: đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian (BATG) về (BATT), 7 trạm biến áp, vì thế chỉ so sánh kỹ thuật - kinh tế giữa 3 mạng cáp cao áp. Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật cho trong phụ lục. a. Phương án 1: Chọn cáp từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng được dùng cáp đồng 10kv, 3 lõi cách điện XLPE đai thép vỏ PVC. Với cáp đồng và Tmax = 4500h, tra bảng được Jkt= 3,1 A/mm2. - Chọn cáp từ trạm BATT đến trạm B1: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 40 )(47,35 10.3.2 75,1228 .3.2 1 max/ AU SI dm TTB vl === )(44,11 1,3 47,35 2max mm j IF kt kt === Chọn cáp có tiết diện F=16mm2, ký hiệu 2XLPE (3x16) có Icp=110 (A). + Kiểm tra điều kiện phát nóng : Isc = 2Imax = 70,94 < 110 (A). - Chọn tương tự cho các đường cáp khác, kết quả ghi trong bảng B 3-3 sau: BẢNG 3-3 Đường cáp F, mm2 L, m Giá, 103đ/m Tiền, 103đ BATT-B1 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 BATT-B3 16 100 48 4800 BATT-B4 16 80 48 3840 BATT-B5 16 200 48 9600 BATT-B6 16 55 48 2640 BATT-B7 16 205 48 9840 K1 = 51045.103 đ. • Tổn thất công suất tác dụng: • 3 2 2 10.R.P U s −=Δ (KW) Trong đó : + S : Công suất truyền tải (kVA) + U : Điện áp truyền tải (kV) + R : Điện trở tác dụng ( Ω ) - Tổn thất trên đoạn cáp từ trạm BATT đến trạm B1: cáp có r0 = 1,47 Ω/km, L=150 m → R = r0 . l R = 1,47 . 0,15 = 0,22 (Ω) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 41 )(32,310.22,0. 10 75,1228 3 2 2 kwP ==Δ − - Tính tương tự cho các tuyến cáp khác, kết quả ghi trong bảng B3-4 sau : BẢNG 3-4 Đường cáp F,mm2 L,m R0, Ω/km R, Ω Stt,kVA Δ, kw BATT-B1 16 150 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 175 0,93 0,162 1802,48 5,26 BATT-B3 16 100 1,47 0,147 1070,32 1,68 BATT-B4 16 80 1,47 0,117 1348,73 2,12 BATT-B5 16 200 1,47 0,294 773,84 1,76 BATT-B6 16 55 1,47 0,08 1377,71 1,52 BATT-B7 16 205 1,47 0,30 1231,43 4,55 ΔPΣ1=20,21 kw • Tổn thất điện năng : ΔA =ΔPΣ.τ Tra bảng với Tmax = 4500h và Cosϕ = 0,71 ta được thời gian tổn thất lớn nhất τ =3300h → ΔA1 =ΔPΣ1.τ = 20,21 . 3300 = 66693 kwh • Tính toán kinh tế : Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án: Z = ( at c + avh ) . Ki + Yi . ΔA Trong đó : + at c : hệ số thu hồi vốn đầu tư. + avh : hệ số vận hành. + Ki : vốn đầu tư. + YiΔA.= C .ΔA : phí tổn vận hành hàng năm. Tính toán với đường cáp lấy : at c = 0,2; avh = 0,1 C =750đ/kwh Chi phí vận hành cho phương án 1 là: ↔Z1 = (0,1 + 0,2) . 51045 . 103 + 750 . 66693= 65333 . 103 đồng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 42 • Tính toán tương tự cho các phương án khác, kết quả ghi trong các bảng sau: b. Phương án 2: Bảng kết quả chọn cáp: BẢNG 3-5 Đường cáp F, mm2 L, m Giá x103đ/m Tiền x103đ BATT-B1 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 B4-B3 16 90 48 4320 BATT-B4 25 100 75 7500 B5-B7 16 120 48 5760 BATT-B7 25 205 75 15375 BATT-B6 16 55 48 2640 K2 = 55920.103đ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 44 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 46 • Bảng tính toán tổn thất công suất ΔP. Bảng 3-6 Đường cáp F, mm2 L, km R0 , Ω/km R, Ω Stt kVA ΔP. Kw BATT-B1 16 0,15 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 0,175 0,93 0,162 1802,48 5,26 B4-B3 16 0,09 1,47 0,132 1070,32 1,51 BATT-B4 25 0,1 0,93 0,093 2419,05 5,44 BATT-B7 25 0,205 0,93 0,19 2005,27 7,64 B7-B5 16 0,12 1,47 0,176 773,84 1,05 BATT-B6 16 0,055 1,47 0,08 1231,43 1,2 ΔP∑2 = 25,42 kw • Chi phí tính toán ΔA2 =ΔP∑2 . τ = 25,42 . 3300 = 83886 kwh → Z2 =0,3 K2 + C.ΔA2 → Z2 = 0,3 . 55920 . 103 + 750 . 83886 = 79690.103 đ c. Phương án 3: Bảng kết quả chọn cáp: BẢNG 3-7 Đường cáp F, mm2 L, Km Giá.103đ/m Tiền .103 đ BATT-B1 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 BATT-B3 16 100 48 4800 BATT-B4 16 80 48 3840 BATT-B5 16 200 48 9600 BATT-B7 25 55 75 4125 B7 –B6 16 210 48 10080 K3 = 52770.103đ Bảng kết quả tính toán tổn thất công suất ΔP : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 47 BẢNG 3-8 Đường cáp F mm2 L m R0 Ω/km R Ω Stt kVA ΔP, kw BATT-B1 16 150 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 175 0,93 0,162 1802,48 5,26 BATT-B3 16 100 1,47 0,147 1070,32 1,68 BATT-B4 16 80 1,47 0,117 1348,73 2,12 BATT-B5 16 200 1,47 0,294 773,84 1,76 BATT-B7 25 0,05 0,93 0,0465 2609,14 3,17 B3 -B5 16 0,21 1,47 0,308 1021,08 3,2 ΔP∑3 = 20,51kw • Chi phí tính toán : ΔA3 = ΔP∑3.τ = 20,51 . 3300 = 67683 kwh → Z3=0,3.K3+ C.ΔA3 = 0,3 . 52770.103+750.67683=66593 . 103đ → Z3 = 66593 .103đ 7.2. So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án: Các tuyến cáp đã chọn vượt cấp, các TBAPX rất gần TBATT, các phương án coi như điều kiện tổn thất điện áp đã đạt yêu cầu và không đem so sánh nữa. Bảng 3-9 Phương án Ki .103đ ΔAi kwh Zi .103đ 1 51045 66693 65333 2 55920 83886 79690 3 52770 67683 66593 Theo bảng trên ta thấy : - Xét về mặt kinh tế thì phương án 1 có chi phí tính toán hàng năm (Z) là nhỏ nhất. - Xét về mặt kỹ thuật thì phương án 1 có tổn thất điện năng hàng năm bé nhất - Xét về mặt quản lý vận hành thì phương án 1 có sơ đồ hình tia → thuận lợi cho vận hành, sửa chữa. Vậy chọn Phương án 1 làm phương án tối ưu của mạng cao áp. 8. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THUYẾT MINH VẬN HÀNH CỦA PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 48 8.1. Sơ đồ nguyên lý : (sơ đồ ở trang sau.) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 49 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 50 Hình 3.4. Sơ đồ nối trạm biến áp phân xưởng đặt 1 MBA Hình 3.5. Sơ đồ đấu nối các trạm phân xưởng đặt 2 MBA. Tủ cao áp CD - CC MBA 10/0,4KV Tủ Aptomat tổng Tủ Aptomat nhánh Tủ cao áp Máy biến áp 10/0,4K Tủ aptômát tổng Tủ aptômát nhánh Tủ A phân đoạn Tủ áptômát Tủ aptômát tổng Máy biến áp 10/0,4K Tủ cao áp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 51 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn xí nghiệp 35KV CSV MC BATT MC BU TG 10 KV MCLL TG 10 KV 0,4 KV B6 CC CD B1 B2 B3 B4 B5 B7 Hình 3 - 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 52 8.2. Các thiết bị và nguyên tắc vận hành: a. Các thiết bị: - Đường dây trên không 35kv dùng dây AC-95, có đặt máy cắt loại SF6. - Phía cao áp của trạm BATT đặt máy cắt SF6 và đầu vào trạm đặt chống sét van. - Phía hạ áp (10kv) của trạm BATT sử dụng hệ thống một thanh góp gồm hai phân đoạn, chúng được liên hệ với nhau bằng máy cắt liên lạc (MCLL). + Các máy cắt cấp 10kv được sử dụng máy cắt hợp bộ. + Trên mỗi phân đoạn ta đặt các biến điện áp 3 pha 5 trụ ( BU ). - Phía cao áp (10Kv) trạm biến áp phân xưởng dùng tủ cầu dao- cầu chì trọn bộ. - Phía hạ áp (0,4Kv) của trạm BAPX đặt Aptomat tổng (AT) và các Aptomat nhánh, trạm 2 MBA ta đặt thêm Aptomat liên lạc (ATLL). b. Nguyên tắc vận hành: - Bình thường các MCLL, ATLL luôn mở, các máy biến áp làm việc độc lập với nhau (vận hành hở). - Khi một trong hai MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD- CC) phía cao áp và MC (AT) hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai phân đoạn - Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. - Bảng thông số kỹ thuật các máy biến áp phân xưởng : Bảng 3-10 Sđm,kVA UC, kv UH, kv ΔP0, W ΔPN, W UN% 1000 10 0,4 1750 13000 5,5 800 10 0,4 1400 10500 5,5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 53 + Tổng hợp lại ta thấy rằng phương án 1 có chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt hơn phương án 2, vì vậy chọn phương án cung cấp điện 1 cho nhà máy. Sơ đồ nguyên lý mạch cao áp của nhà máy được trình bày ở bản vẽ 2.6 dưới đây. Chương III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN. I- TÍNH NGẮN MẠCH: 1/ Sơ đồ thay thế: Sơ đồ hệ thống điện có thể biểu diễn như sau: Sơ đồ thay thế như sau: Zc1: Tổng trở của đoạn cáp từ trạm biến áp khu vực đến trạm phân phối của nhà máy. N1 N2 ~ HT BAPX Uht Xht ZC1 ZC2 N2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 54 Zc2: Tổng trở của đoạn cáp từ trạm phân phối của nhà máy đến trạm biến áp phân xưởng. - Các tham số trong sơ đồ thay thế. Trong phần này, để chọn máy cắt điện & cáp cao áp, ta chỉ cần tính dòng ngắn mạch tại 2 điểm N1 & N2 (hình vẽ trên). Vì chỉ tính trong một cấp điện áp nên tính trong hệ đơn vị có tên sẽ thuận lợi. + Điện kháng của hệ thống Như đã biết công suất ngắn mạch tại thanh góp 10KV của trạm biến áp khu vực là SN1 = 200 (MVA). Vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên có thể coi UHT là không đổi & UHT = 10,5KV. Điện kháng của hệ thống được xác định như sau: XHT = )(55,0200 5,10 2 1 2 Ω== S U N HT (3.1) + Tổng trở của đoạn cáp từ trạm biến áp khu vực đến Zc1. .Đường dây từ trạm biến áp khu vực đến nhà máy là đường cáp kép có tiết diện là 150mm2 & chiều dài là 3km r0 = 0,123 (Ω/km) X0 = 0,079 (Ω/km) Điện trở & điện kháng của đường dây là: Rc1 = )(1845,02 3.123,0 2 .0 Ω==lr Xc1 = )(1185,02 3.079,0 2 .0 Ω==lx Zc1 = 146,0079,0123,0 2222 =+=+ XR (Ω) = 0,21927 2/ Xác định dòng ngắn mạch tại N1. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 55 Vì hệ thống được coi là nguồn công suất vô cùng lớn, điểm N1 ở xa nguồn nên có thể bỏ qua quá trình quá độ khi ngắn mạch, dòng ngắn mạch thay đổi rất ít & có thể coi là I" = I∞ = IN Dòng ngắn mạch tại N1 được xác định như sau: IN1 = 11 3.5,10 200 3. == U S dm N (KA) Dòng ngắn mạch xung kích được xác định như sau: IXk = KXk . IN . 2811.2 = (KA) - Kxk : Hệ số xung kích, trong trường hợp này có thể lấy Kxk = 1,8. 3/ Xác định dòng ngắn mạch tại điểm N2 Biến đổi sơ đồ thay thế như sau: 1 1 1 2 222 ( ) (0,55 0,1185)0,1845 0,693( )dt ht c c c htR X X Z X ntZ + + + += = = = Ω Dòng ngắn mạch tại N2 là: 10,5 8,78( ) 3 0,69. 3 ht N dt U I KA Z = = = Dòng xung kích tại điểm N2 IXK = Kxk . 2 . IN2 = 1,8 . 2 . 8,79 = 22,4 (KA) II- CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 1/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp a/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp từ trạm biến áp khu vực đến trạm phân phối của nhà máy: Uht Zđt N2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 56 Dòng ngắn mạch lớn nhất có thể chạy qua đoạn cáp này là. IN1 = 11 KA Tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt được xác định theo công thức sau: Fmin = α . I∞ t (mm2) (3.3) α: Hệ số phụ thuộc vật dẫn, ở đây dùng cáp lõi đồng có α = 7 I∞: Dòng ngắn mạch duy trì lớn nhất có thể đi qua cáp (KA) t: Thời gian duy trì ngắn mạch, phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle, ở đoạn đường dây này thì t = 1 (s) Theo công thức (3.3) thì tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch trên đoạn này là: Fmin 1= α . IN1 . t = 7 . 11 = 77 (mm2) So sánh với tiết diện của cáp đã chọn ở phần trên là 150mm2 >77mm2, vậy cáp đã chọn như vậy là thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. b/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp từ trạm phân phối của nhà máy đến các trạm biến áp phân xưởng. Dòng ngắn mạch lớn nhất có thể chạy qua đoạn cáp này là IN2 = 8,79 (KA). Thời gian tồn tại ngắn mạch ở đoạn này là t = 1,5 (s). Theo công thức (3.3) tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt trong đoạn này là: IN = α . IN2 . t = 7 . 8,79 . 5,1 = 75,36 mm2 Vậy cáp có tiết diện 50mm2 < 75,36 mm2 như đã chọn ở trên là không thỏa mãn. Do vậy theo điều kiện ổn định nhiệt, chọn cáp đồng có tiết diện là 95mm2 cho các đường dây nối từ trạm phân phối của nhà máy đến các trạm biến áp phân xưởng. 2/ Chọn và kiểm tra máy cắt. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 57 - Các điều kiện chọn, kiểm tra máy cắt + Điều kiện chung: Uđm ≥ Um Iđm ≥ ILVmax + Điều kiện kiểm tra: Ildd ≥ IXK 2 2. .nh nhI t I t∞≥ Iđmcắt ≥ I" Trong đó: Um: Điện áp định mức của mạng điện ILVmax : Dòng điện làm việc lớn nhất đi qua máy cắt Ildd: Dòng ổn định động của máy cắt Inh: Dòng ổn định nhiệt của máy cắt ở thời gian Inh t: Thời gian duy trì ngắn mạch, ở đây t = 1,5 (s) I": Dòng ngắn mạch siêu quá độ, ở đây như đã trình bày ở trên I" = I∞ = 8,79 (KA) - Chọn máy cắt đầu vào trạm phân phối Dòng điện làm việc lớn nhất qua máy cắt là: ILVmax = SbΣ' / (2 . .3 Iđm) = 10692 / (2 . .3 10) = 308 (A) Vậy có thể chọn máy cắt BMΓ 133-I có các thông số như sau: Uđm = 10 (KV) Iđm = 630 (A) Ildd = 52 (KA) Icắtđm = 11,6 (KA) Inh / tnh = 20/5 (KA/sec) + Kiểm tra ổn định động Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 58 Như đã tính ở phần tính toán ngắn mạch IXk2 = 22,4 (KA) Vậy là máy cắt vừa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động + Kiểm tra ổn định nhiệt I nh2 .tnh = 202 . 5 = 2000 (KA2.sec) tI .2∞ = 5,1.79,8 2 = 115,9 (KA2.sec) ⇒ I nh2 tnh > tI .2∞ , vậy máy cắt vừa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. + Kiểm tra khả năng cắt Icắtdm = 11,6 (KA) > I" = 8,79 (KA) Vậy là máy cắt vừa chọn thỏa mãn khả năng cắt ngắn mạch. - Tất cả các máy cắt ở trạm phân phối được chọn cùng một loại, vì vậy các máy cắt đường dây ra cũng là loại BMΓ 133-I. Vì máy cắt đầu vào đã thỏa mãn các điều kiện kiểm tra rồi, mà dòng làm việc đi qua máy cắt đầu vào lớn hơn nhiều so với dòng làm việc đi qua các máy cắt đầu ra, nên máy cắt vừa chọn cũng thỏa mãn cho các đường dây ra, không cần kiểm tra lại nữa. - Trạm phân phối được ghép bởi các tủ phân phối hợp bộ loại KCO - 2YM do Liên Xô chế tạo. Sơ đồ nguyên lý của trạm phân phối trình bày trên bản vẽ 2.4, còn sơ đồ ghép nối các tủ hợp bộ của trạm phân phối được trình bày trên bản vẽ 3.1. Đặc tính kỹ thuật của tủ phân phối hợp bộ KCO-2YM như sau: Bảng 17 Uđm (KV) Iđm (A) Iđm thanh góp (A) Kiểu máy cắt Iđmcắt (KA) Ildd (KA) Kiểu truyền động Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 59 10 600 900 BMΓ-133I 11,6 52 ΠC-10 - Chọn thiết bị cho trạm biến áp phân xưởng Trạm biến áp phân xưởng được ghép bởi các tủ phân phối hợp bộ & các máy biến áp đã chọn ở phần trên. + Đầu vào máy biến áp là tủ dao cách ly loại tủ KCO-2YM có dòng định mức là 600(A) + Lộ ra là các tủ phân phối hạ áp kiểu OЩ, trong đó sử dụng áptômát kiểu AB10, AB15 của Liên Xô chế tạo. + Sơ đồ ghép nối các trạm có một máy biến áp được trình bày trên bảng vẽ 3.2, sơ đồ ghép nối của các trạm có hai máy biến áp thể hiện trên bản vẽ 3.3. Chương IV BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT VÒNG BI Như chúng ta đã biết, các phụ tải động lực tiêu thụ rất nhiều công suất phản kháng, công suất phản kháng dùng để từ hóa mạch từ, bộ phận không thể thiếu được trong các máy điện & máy biến áp. Việc chuyển tải công suất phản kháng trên đường dây gây ra rất nhiều tốn kém do phải tăng thiết bị đường dây & thiết bị phân phối, làm tăng tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp trong hệ thống điện & làm giảm khả năng tải của đường dây ... Trong khi đó lại có thể tạo ra được công suất phản kháng tại nơi tiêu thụ bằng các thiết bị bù như là máy bù đồng bộ & tụ điện tĩnh. Vì vậy việc bù công suất Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 60 phản kháng cho các phụ tải tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là vô cùng cần thiết. Đối với hệ thống điện việc bù công suất phản kháng phải dựa trên các tính toán kinh tế kỹ thuật. Nhưng đối với một xí nghiệp công nghiệp nhỏ, việc bù công suất phản kháng chủ yếu là để thỏa mãn hệ số công suất cosϕ mà công ty điện đã quy định. Trong hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi cũng vậy, chúng ta sẽ bù công suất phản kháng cho nhà máy để đạt hệ số công suất cosϕ mong muốn & phân bố các công suất bù sao cho hợp lý nhất. I- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ CẦN THIẾT. Theo kết quả tính toán của phần trên công suất tính toán của nhà máy như sau: Ptt = 7229,3 (KW) Qtt = 5422,0 (KVAR) Stt = 9036,8 (KVA) Hệ số công suất của nhà máy là: cosϕ = Ptt / Stt = 7229,3 / 9036,8 = 0,7999 ≈ 0,8 Mục tiêu là bù một lượng công suất phản kháng sao cho hệ số công suất của nhà máy cosϕ = 0,95 Lượng công suất phản kháng cần bù thêm được tính như sau: Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) (KVAR) (4.1) ϕ1 : Góc lệch pha của nhà máy trước khi bù ϕ2: Góc lệch pha của nhà máy sau khi bù Ở đây: cosϕ1 = 0,8 ⇒ tgϕ1 = 0,75 cosϕ2 = 0,95 ⇒ tgϕ2 = 0,329 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 61 Thay các giá trị này vào công thức 4.1 ta tìm được lượng công suất phản kháng cần bù là: Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) = 7229,3 (0,75 - 0,329) = 3043,5 (KVAR) Như vậy để đạt hệ số công suất cosϕ = 0,95 thì nhà máy phải bù thêm một lượng công suất phản kháng nữa là 3043,5 (KVAR). Việc bù công suất phản kháng có thể thực hiện bằng tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ. Trong trường hợp này, nhà máy là một phụ tải nhỏ, lượng công suất phản kháng cần bù chỉ có 3043,5 (KVAR), diện tích nhỏ hẹp nên thích hợp với thiết bị bù là tụ điện tĩnh. Vì tụ điện tĩnh có đặc điểm là giá tiền rẻ, lắp đặt vận hành đơn giản, kích thước nhỏ. II- PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ CHO CÁC NHÁNH: Khi đã biết tổng dung lượng công suất phản kháng cần phải bù tại nhà máy, thì việc tiếp theo là phân bố chúng trên các nhánh một cách kinh tế nhất. Mạng cao áp của nhà máy thuộc kiểu hình tia. Dựa trên tiêu chuẩn của sự tổn thất công suất ít nhất trên các nhánh đường dây của mạng hình tia, người ta xây dựng được công thức xác định dung lượng bù hợp lý tại mỗi nhánh trong mạng điện hình tia như sau: Qbùi = Qi - r QQ i bï− . rtd (KVAR) Qbù : Dung lượng bù ở nhánh thứ i (KVAR) Q: Tổng phụ tải phản kháng của nhà máy (KVAR) Qbù= Tổng dung lượng cần phải bù cho mạng điện của nhà máy (KVAR) ri: Điện trở đường dây của nhánh thứ i (Ω) ri = r0 . l1 / n n: Số đường dây song song Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 62 r0 : Điện trở của 1 km đường dây cáp đồng 95 mm2 có r0 = 0,2 (Ω/km) Điện trở đường dây của nhánh thứ nhất là: r1 = r0 . l1 / n = 0,2 . 0,107 / 2 = 0,0107 (Ω) Điện trở đường dây của các nhánh khác cũng cũng tính toán tương tự như vậy, kết quả được ghi ở bảng 19 Rtđ: Điện trở tương đương của tất cả các nhánh đường dây (Ω), nó được xác định như sau: ∑= = n i itd rR 1 11 (4.3) Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.3) tính được điện trở tương đương của các nhánh là: Rtđ = 00142,01 1 1 = ∑ = n i ir (Ω) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 63 - Áp dụng công thức (4.2) tính được dung lượng cần bù ở nhánh 1 là: Qbù1 = Q1 - 1,75200142,0.0107,0 5,304352881050. 1 =−−=− r r QQ td bu (KVAR) - Dung lượng cần bù ở các nhánh còn lại cũng được tính toán tương tự, kết quả tính thể hiện ở bảng 19. Bảng 19 Tên đường dây r0 (Ω/km) l (km) r (Ω) Rtđ (Ω) Qi (KVAR) Qbùi (KVAR) TPP - T1 0,2 2x0,107 0,0107 1050 752,1 TPP - T2 0,2 2x0,05 0,005 1236 598,6 TPP - T3 0,2 2x0,079 0,0079 0,00142 900 496,6 TPP - T4 0,2 1x0,043 0,0086 750 379,4 TPP - T5 0,2 2x0,06 0,006 1352 820,8 III- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ TỐI ƯU PHÍA HẠ ÁP: Như chúng ta đã biết, giá tiền của tụ bù cao áp rẻ tiền hơn tụ bù hạ áp có cùng dung lượng. Nhưng việc bù phía hạ áp lại có ưu điểm hơn là giảm được lượng công suất phản kháng truyền trong mạng hạ áp & truyền qua máy biến áp do đó mà giảm được đáng kể tổn thất điện năng & tổn thất điện áp trong mạng hạ áp. Vì vậy mà việc đặt thiết bị bù phía hạ áp hay cao áp còn phải tùy thuộc & từng trường hợp cụ thể. Giải bài toán tìm cực đại của hàm hiệu quả kinh tế khi bù phía hạ áp, người ta xác định được dung lượng bù tối ưu phía hạ áp theo công thức sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 64 )5.4( ....2 10.).( )4.4()( 32 tkn UaaM KVAR RR MQQ caothap tdb buthap β −= +−= Q: Phụ tải phản kháng của trạm biến áp phân xưởng athap: Giá tiền 1 KVAR tụ hạ áp, athap= 120.000 đ/ KVAR acao: Giá tiền 1 KVAR tụ cao áp, acao= 100.000đ/ KVAR U: Điện áp định mức của mạng hạ áp, U=0,38KV n: Thời gian thu hồi vốn đầu tư, thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn theo quy định là n = 8năm k: Hệ số có xét đến số ca làm việc trong ngày, ở đây nhà máy làm việc 3 ca nên k = 0,75 β: Giá tiền của 1kwh điện năng, β = 500đ/ kwh t: Số giờ làm việc trong năm, t = 8760h Rb: Điện trở của máy biến áp quy về phía điện áp thấp Rtđ: Điện trở tương đương của mạng hạ áp, ở đây tạm lấy Rtđ = 0,4. Rb + Thay giá trị cụ thể vào công thức (4.5) ta xác định được giá trị của M là: + Phụ tải phản kháng của trạm biến áp phân xưởng bao gồm cả tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp. Q = Qtt + ΔQb (KVAR) (4.6) Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp được tính như sau: 05495,0 8760.5,0.75,0.8.2 10.38,0).100120( ....2 10.).( 3232 =−=−= tkn UaaM caothap β Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 65 ΔQb = n . ΔQ0 + XnU S b tt . .10. 32 2 (KVAR) (4.7) ΔQ0 : Tổn thất công suất phản kháng không tải + Với máy TM 1600/10 thì ΔQ0 = 20,78 (KVAR) + Với máy TM 1000/10 thì ΔQ0 = 14 (KVAR) Xb: Điện kháng rò của máy biến áp quy về phía cao áp + Với máy TM 1600/10 thì Xb = 3,39 (Ω) + Với máy TM 1000/10 thì Xb = 5,36 (Ω) Stt: Phụ tải tính toán của trạm biến áp đó (KVA) + Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.7) tính được tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của trạm T1 là: ΔQb1= nΔQ0+ 2.10.10 7,177178,20.2. .10. 32 2 132 2 +=XnU S b tt .3,39 = 94,8(KVAR) Áp dụng công thức (4.6) tính được phụ tải phản kháng của trạm biến áp T1 là: Q = Qtt + ΔQb = 1050 + 94,8 = 1144,8 (KVAR) + Phụ tải phản kháng của các trạm biến áp phân xưởng khác cũng tính toán tương tự như vậy, kết quả thể hiện trong bảng 20 Bảng 20: Tên trạm biến áp Số ba ΔQ0 (KVAR) Xb (Ω) Stt (KVA) ΔQb (KVAR) Qtt (KVAR) Q (KVAR) T1 2 20,78 3,39 1771,9 94,8 1050 1144,8 T2 2 20,78 3,39 2100 110,4 1236 1346,4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 66 T3 2 14 5,36 1515,6 89,6 900 989,6 T4 1 20,78 3,39 1264,6 75 750 825 T5 2 14 5,36 2180,3 122,1 1352 1474,1 + Điện trở quy về phía điện áp thấp của máy biến áp là rb = k Rb 2 (Ω) rb : Điện trở của máy biến áp quy về phía hạ áp k: Tỉ số biến áp, k = 10/0,38 = 26,32 Với máy biến áp TM 1600/10 rb = 0,7/ 26,32 = 1.10-3 Với máy biến áp 1000/10 rb = 1,22/ 26,32 = 1,76 . 10-3 + Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.4), tính được dung lượng bù tối ưu phía hạ áp của trạm biến áp T1 là: Qbuthap1 = Q - 10.2 1).4,01( 05495,08,1144 3−+ −=+ RR M tdb = 1066 (KVAR) + Đối với các nhánh khác cũng tính toán tương tự như vậy & được kết quả như ở bảng 21. Bảng 21: Tên trạm biến áp Qbù thap tu (kvAR) Qbù (kvAR) Dung lượng bù thực tế (kvAR) T1 1066 752,1 21 x 36 T2 1267,9 589,6 17 x 36 T3 945,0 496,6 14 x 36 T4 785,8 379,4 11 x 36 T5 1395,6 820,8 23 x 36 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 67 Thấy rằng dung lượng bù hạ áp tối ưu ở các nhánh đều lớn hơn lượng công suất phản kháng cần bù tại các nhánh đó. Vì vậy có thể kết luận rằng nên bù toàn bộ phía hạ áp. IV- CHỌN THIẾT BỊ BÙ: Như đã trình bày ở phần trên, ở nhà máy này chúng ta bù công suất phản kháng bằng tụ điện tĩnh. Điện áp định mức của tụ là 0,38KV, Gồm các bộ tụ 3 pha nối tam giác & được bảo vệ bằng áptômát. Các bộ tụ điện tĩnh này sẽ được đặt ở các tủ động lực của các phân xưởng. Chọn loại tụ KC2 - 0,38-36-3Y3 có điện áp định mức là 0,38KV, công suất là 36 (KVAR) do Liên Xô chế tạo. Với nhánh số 1, công suất phản kháng cần bù là 752,1(KVAR), số bộ tụ cần dùng là: n = 752,1 / 36 = 20,89, vậy ở nhánh số 1 sẽ chọn 21 bộ tụ KC2- 0,38-36-3Y3 với công suất bù là 21 x 36 = 756 (KVAR) Với các nhánh khác cũng tính toán tương tự như trên, số lượng tụ bù sử dụng ở mỗi nhánh được ghi ở bảng 20. Tổng công suất phản kháng được bù cho nhà máy chính xác là: QbùΣ = (21 +17 + 14 + 11 + 23). 36 = 3096 (KVAR) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 70 Chương V TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT Như chúng ta đã biết, trong nhà máy thường xuyên có người làm việc & tiếp xúc với các thiết bị điện. Nếu cách điện bị hỏng thì các bộ phận bằng kim loại (vỏ thiết bị, tay cầm ...) sẽ mang điện áp & gây nguy hiểm cho người vận hành chúng. Vì vậy việc nối đất các bộ phận bằng kim loại mà có khả năng có điện áp khi cách điện bị hỏng nhằm đảm bảo cho điện thế tiếp xúc luôn ở giá trị không gây nguy hiểm cho con người. Tùy theo tính chất của từng mạng điện (dòng điện chạm đất nhỏ hay lớn, thời gian tồn tại lâu hay ngắn ...), tùy vào mức độ quan trọng của việc nối đất an toàn, mà yêu cầu điện trở nối đất có trị số phù hợp. Điện trở nối đất của một cọc hay một vật nối đất có kích thước nhỏ thường không thỏa mãn được trị số cần thiết nên thường phải dùng cả hệ thống nối đất mới đạt yêu cầu. I- TÍNH ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CẦN THIẾT. Hệ thống cung cấp điện của nhà máy gồm có hai cấp điện áp là 10KV & 0,4KV. Mạng điện 10KV có trung điểm cách điện với đất, dòng điện chạm đất nhỏ & tồn tại khá lâu. Mạng điện 0,4KV có trung tính trực tiếp nối đất nhưng dòng điện chạm đất thường không đủ làm cho bộ phận bảo vệ cắt mạch. Vì vậy xác suất bị điện giật do chạm vỏ rất cao, vì vậy việc nối đất an toàn cho các thiết bị ở nhà máy là rất cần thiết. Các thiết bị ở cả hai cấp điện áp này sẽ được sử dụng chung một hệ thống nối đất. Theo quy định về an toàn trong trường hợp này điện áp tiếp xúc không được vượt quá 125V. Dòng điện chạm đất trong mạng 10kV là 30A, điện trở nối đất được xác định như sau: I Ur d d d = (Ω) (5.1) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 71 rd: Điện trở nối đất (Ω) Ud: Điện áp rơi trên điện trở nối đất (V) Id: Dòng điện chạm đất (A) Theo quy định điện trở nối đất cần thực hiện ở đây là: rd = TX d U I = 16,4 30 125 = (Ω) Điện trở nối đất trong mạng 0,4KV không được vượt quá 4 (Ω), do vậy điện trở nối đất cần thực hiện ở đây là 4 (Ω). II- XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TỰ NHIÊN. Khi xây dựng hệ thống nối đất cần sử dụng triệt để hệ thống nối đất tự nhiên. Các vật nối đất tự nhiên có thể là vỏ chì của các đường dây cáp chôn dưới đất, đường ống nước bằng kim loại, móng bê tông cốt sắt của các công trình xây dựng ... Ở đây ta đã có hệ thống nối đất tự nhiên gồm vỏ cáp bằng chì, móng bê tông của các phân xưởng, điện trở nối đất tự nhiên của tất cả là 8 (Ω). Trong khi đó điện trở nối đất yêu cầu là: 4 (Ω) < 8 (Ω), vì vậy phải xây dựng thêm hệ thống nối đất nhân tạo. Điện trở của hệ thống nối đất nhân tạo phải đạt giá trị sau: . 4.8 8( ) 8 4 d tn nt tn nt R RR R R = = = Ω− − III- THIẾT KẾ NỐI ĐẤT NHÂN TẠO. Thiết bị nối đất thường được sử dụng là các cọc sắt (ống thép hoặc thép góc) & các thanh sắt (dẹt hoặc là tròn), tiết diện của chúng cần đảm bảo được độ bền cơ yêu cầu. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 72 Chọn cọc là thép góc (60 x 60mm), có độ dài là 2,5m, chôn dưới đất với đầu trên của cọc cách mặt đất là 70cm. Chọn thanh dẹt (60mm), hàn ở đầu trên của các cọc nối đất cách mặt đất là 70cm. Điện trở suất của đất là ρ = 2.104 (Ω.cm) - Hệ số mùa đối với thanh là : Kt = 2. Hệ số mùa đối với cọc là: kc = 1,5 Điện trở của một cọc được xác định như sau: R1c = ).4 .4lg..2(lg..366,0 lt lt d l kl c − +ρ (Ω) (5.2) R1c: Điện trở nối đất của một cọc (Ω) :ρ Điện trở nối đất của một cọc l : Độ dài của cọc (cm) d: Đường kính của cọc (cm), ở đây sử dụng thép góc thì lấy giá trị tương đương là a = 0,95. b = 0,95. d = 5,7 cm t: độ chôn sâu của cọc, độ chôn sâu của cọc đươc tính từ giữa cọc đến mặt đất , ở đây t = 0,7 + 2,5/2 =1,95 Thay các giá trị cụ thể vào công thức 5.2, tính đươc điện trở nối đất của một cọc là ) 250195.4 250195.4lg. 2 1 7,5 250.2.(lg5,1.10.2.250 366,0 4 1 − ++=R c = 91,13 (Ω) Bố trí các cọc theo vòng kín chữ nhật, khoảng cách giữa 2 cọc gần nhau là: a = 5m; tỉ số 2 5,2 5 == l a Tra phụ lục với cách bố trí cọc theo vòng kín hình chữ nhật & tỉ số Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 73 l a = 2 tìm được hệ số sử dụng của cọc là 0,64, xác định được sơ bộ số cọc cần là: 8,17 64,0.8 3,91 = (cọc), số cọc cần dùng khoảng 16 cọc vì còn tính đến điện trở nối đất của thanh. Với số cọc là 16 thì sẽ phải sử dụng thanh dài l = 5 . 16 = 80 (m), chôn sâu 0,7m, hệ số sử dụng của thanh là: ksdt = 0,3. Điện trở nối đất của thanh được xác định như sau: Rt = tb lk kl t sd . .2lg... . 366,0 2ρ (Ω) Rt: Điện trở nối đất của thanh (Ω) kt: Hệ số mùa kể đến sự thay đổi điện trở suất của đất theo thời tiết l: Độ dài của thanh (cm) b: Độ rộng của thanh (cm) t: Độ chôn sâu của thanh (cm) Thay các giá trị cụ thể vào công thức 5.3, tính được điện trở nối đất của thanh là: Rt = 5,3370.6 8000.2lg.2.10.2.3,0.8000 366,0 . .2lg.. . 366,0 242 == tb lk kl t sd ρ (Ω) Vậy điện trở nối đất chính xác của hệ thống cọc cần thiết là: Rc = 5,1085,33 5,33.8. =−=− RR RR dt td (Ω) Vậy số cọc cần dùng chính xác là: n = 6,13 5,10.64,0 3,91 . 1 == Rk R csd c (Ω) Vậy chọn số cọc là 16, khi đó điện trở nối đất của hệ thống cọc là: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 74 Rc = 92,816.64,0 3,91 . 1 == nk R sd c (Ω) Điện trở nối đất nhân tạo là: Rnt = 75,3392,8 5,33.92,8. =+=+ RR RR tc tc (Ω) Điện trở nối đất của cả hệ thống nối đất thực tế là: Rtt = . 7.8 3,73 7 8 tn nt tn nt R R R R = =+ + (Ω) Vậy hệ thống nối đất của nhà máy gồm hệ thống nối đất tự nhiên (8Ω) & hệ thống nối đất nhân tạo (7Ω). Hệ thống nối đất nhân tạo gồm 16 cọc có kích thước nói trên, đóng sâu xuống đất 0,7m & bố trí theo vòng kín quanh trạm phân phối trung gian của nhà máy, mỗi cọc cách nhau là 5m, & thanh sắt dẹt được hàn vào đầu trên của cọc. Điện trở nối đất của cả hệ thống nối đất là:3,73 (Ω) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 75 PHẦN II HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ ÁNH SÁNG 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ÁNH SÁNG 1. ÁNH SÁNG: ánh sáng là những bức xạ điện từ có chiều dài sóng nằm giữa khoảng 400 đến 760nm, đó là ánh sáng nhìn thấy hoặc gọi đơn giản là ánh sáng. 2. PHỔ ÁNH SÁNG. Phổ ánh sáng là tập hợp của các bức xạ có tần số khác nhau, được xếp theo chiều dài sóng của chúng. Phổ có thể là liên tục hoặc gián đoạn. Phổ ánh sáng nhìn thấy được là phổ liên tục. Người ta chứng minh được rằng phổ của các bước sóng ánh sáng gồm 7 màu sắc khác nhau từ cận màu tím tương ứng với bước sóng λ = 400nm đến cận màu đỏ tương ứng với bước sóng λ = 760nm. Trong quang phổ nhìn thấy được mắt ta nhạy cảm nhiều nhất đối với ánh sáng có bước sóng λ = 550nm. Còn đối với hai cận màu tím & màu đỏ tương ứng với các bước sóng λ = 400nm & λ =760nm thì mắt ta hầu như không có tác dụng gây cảm giác sáng. Vì vậy, trong thiết kế chiếu sáng ta cần chú ý tới điểm này để tạo ra ánh sáng phù hợp với điều kiện hoạt động của mắt. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 76 1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG. 1. Góc đặc hay góc khối Ω. Góc khối Ω là phần không gian hình nón có đỉnh nằm tại tâm của nguồn sáng & có đường sinh tựa trên chu vi của mặt được chiếu sáng. Giả thiết rằng một nguồn sáng điểm đặt tại tâm O của 1 hình cầu rỗng bán kính R & ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình cầu này. Hình nón đỉnh O cắt S trên hình cầu biểu diễn góc khối hay góc đặc Ω, nguồn nhìn mặt S dưới góc này. Góc khối Ω được định nghĩa là tỷ số của diện tích S với bình phương của bán kính R. Ω = R S 2 Ta có giá trị cực đại của góc khối Ω khi từ tâm O ta chắn cả không gian, tức là toàn bộ mặt cầu: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 77 Ω = ππ 44 2 2 2 == R R R S Đơn vị của góc khối là stêradian, ký hiệu là Sr. Vậy: Sr là góc đặc hay góc khối mà dưới góc đó một người quan sát đứng ở tâm một quả cầu có bán kính 1m nhìn thấy diện tích 1m2 trên mặt cầu này. Nếu bán kính là X mét thì mặt chắn X2m2. 2. Quang thông. Ký hiệu: Φ Đơn vị: Lumen - lm quang thông là đại lượng đo quang cơ bản, nó liên quan đến thông lượng bức xạ thông qua đường cong tương đối có thể nhận được của người bằng mắt thường. Lumen là quang thông do nguồn phát ra trong một góc đặc bằng một stéradian. 3. Cường độ ánh sáng. Ký hiệu: I Đơn vị: candela - cd Cường độ ánh sáng I của một nguồn sáng dạng điểm theo một phương cho là tỷ lệ giữa quang thông dΦ phát ra từ trong một góc đặc cơ bản ở xung quanh hướng này & giá trị dΩ của góc đặc này: I = Ω Φ d d Từ trên suy ra: l cd = Sr lm 1 1 4. Độ rọi: Ký hiệu: E Đơn vị: lux = lx Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 78 Độ rọi E của một diện tích ở tại một điểm, là tỷ lệ giữa quang thông dΦ nhận được bởi một vi phân diện tích ở xung quanh điểm này với diện tích dS của nó: E = dS dΦ Từ trên suy ra: 1lux = 2 1 1 lm m Khi sự chiếu sáng trên bề mặt không đều, ta nên tính trung bình số học ở các điểm khác nhau để tính độ rọi trung bình.Một số giá trị thông thường khi chiếu sáng tự nhiên hoặc nhân tạo: - Ngoài trời, buổi trưa trời nắng: 100.000lx - Trời có mây: Từ 2000 đến 10.000lx - Phòng làm việc: 400 ÷ 600lx - Trăng tròn: 0,25lx - Nhà ở 159 ÷ 300lx - Chiếu sáng đường phố: 20 ÷ 50lx Khái niệm về độ rọi ngoài ra còn liên quan đến vị trí của mặt được chiếu sáng. Giả thiết có một nguồn sáng O, diện tích được chiếu sáng dS có phương pháp tuyến n. Thông lượng của nguồn O đi qua diện tích dS là: dΦ = IdΩ. Gọi là góc hợp bởi pháp tuyến n của ds với phương r. Góc đặc dΩ chắn trên một hình cầu bán kính r, một diện tích ds cosα. dΩ = r ds 2 cosα Suy ra: E = r I dSr I dS d 22 coscos αα ==Φ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 79 Vậy độ rọi của nguồn sáng tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng & tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn tâm điện tích được chiếu sáng, ngoái ra còn phụ thuộc vào hướng tới của nguồn. 5. Độ chói. Ký hiệu: L Đơn vị: cd/m2 Các nguyên tố diện tích của các vật chiếu sáng nói chung phản xạ ánh sáng nhận được một cách khác nhau & tác động như một nguồn sáng thứ cấp phát cường độ ánh sáng khác nhau theo mọi hướng. Để đặc trưng cho các quan hệ của nguồn, kể cả nguồn sơ cấp lẫn nguồn thứ cấp đối với mắt, người ta bổ sung cách xuất hiện ánh sáng. Quan hệ này được minh họa bởi ví dụ: Một đèn sợi đốt công suất 40W, thực tế phát ra cùng một quang thông, do vậy sẽ có cùng một cường độ theo mọi hướng dù là thủy tinh trong hay thủy tinh mờ. Rõ ràng đối với mắt, cách xuất hiện của hai loại bóng đèn này rất khác nhau, đối với bóng đèn thủy tinh trong ta nhận thấy chói mắt hơn đối với bóng đèn thủy tinh mờ. Người ta định nghĩa độ chói L trong một phương cho trước, của một diện tích mặt phát dS nhưng tỉ số của cường độ sáng dI phát bởi dS phương này trên diện tích mặt biểu kiến của dS: L = αcos.dS dI (cd/m2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 81 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 2.1/ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG. Ánh sáng là phần không thể thiếu được trong các quá trình sản xuất ở các nhà máy xí nghiệp. Để đảm bảo sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm được tốt, năng suất lao động cao, đảm bảo an toàn cho công nhân thì ngoài ánh sáng tự nhiên cần có một hệ thống ánh sáng nhân tạo trong nhà máy. Chiếu sáng nhân tạo bằng điện hiện nay được sử dụng rất rộng rãi. Sở dĩ như vậy bởi chiếu sáng bằng điện có rất nhiều ưu điểm: Thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo được ánh sáng gần giống với ánh sáng tự nhiên, với tầm quan trọng đó vấn đề chiếu sáng đã được chú ý nghiên cứu trên nhiều lĩnh vực chuyên sâu như: Nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp ... ở đây, trong yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà máy cơ khí ta chỉ quan tâm đến thiết kế chiếu sáng công nghiệp. Khi thiết kế chiếu sáng, điều quan trọng nhất là phải đáp ứng được yêu cầu về độ rọi & hiệu quả của ánh sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: 1. Không lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng thẳng, thị giác bị mất chính xác. 2. Không lóa do phản xạ: Ở một số mặt công tác có các tia phản xạ khá mạnh & trực tiếp. Do đó khi bố trí đèn cần chú ý tranh hiện tượng này. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 82 3. Không có bóng tối: Ở nơi sản xuất, các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng. Muốn khử các bóng tối cục bộ thường sử dụng bóng mờ & treo cao đèn. 4. Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không được điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt. 5. Phải tạo được ánh sáng giống như ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác 2.2/ PHÂN LOẠI CÁC HÌNH THỨC CHIẾU SÁNG. 1. Chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ & chiếu sáng hỗn hợp. a/ Chiếu sáng chung. Chiếu sáng chung là hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng đều trên toàn diện tích phân xưởng. Ở hình thức chiếu sáng này thường các bóng đèn được treo cao trên trần nhà theo một quy luật nào đó để tạo nên độ rọi đồng đều trong phân xưởng. Trong chiếu sáng chung các đèn thường được phân bố theo hai cách: Phân bố đều & phân bố chọn lọc. Phân bố đều là cách phân bố mà các bóng đèn được bố trí theo một quy luật nhất định để đạt được yêu cầu về độ rọi trên toàn diện tích. Phương pháp phân bố này hay dùng ở các phân xưởng có máy giống nhau, các máy phân bố đều trên toàn diện tích phân xưởng. Phân bố chọn lọc là phân bố các đèn ở nơi thích hợp để tạo ra ánh sáng có lợi nhất cho người công nhân vận hành ở các cụm máy tập trung. Cách này thường dùng trong các phân xưởng có máy móc phân bố không đều hoặc có các máy treo cao gây nên những khoảng tối trong phân xưởng. Chiếu sáng chung được sử dụng chiếu sáng trong các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu về độ rọi như nhau tại mọi điểm trên bề mặt Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 83 nào đó. Chiếu sáng chung còn được sử dụng phổ biến ở các nơi mà ở đó quá trình công nghệ không đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng như ở phân xưởng rèn, đường đi ... Các phương án bố trí đèn trong phương pháp chiếu sáng chung: b/ Chiếu sáng cục bộ. Ở những nơi có yêu cầu quan sát chính xác, tỉ mỷ & phân biệt các chi tiết ... thì cần có độ rọi cao mới làm việc kết quả. Muốn vậy phải dùng phương pháp chiếu sáng cục bộ, tức là đèn được đặt gần nơi quan sát. Khi để gần, ta chỉ cần bóng đèn có công suất bé cũng tạo nên độ rọi lớn trên bề mặt chi tiết cần quan sát, do vậy giảm được chi phí vốn đầu tư. Chiếu sáng cục bộ thường dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, chiếu sáng ở các bộ phận kiểm tra... tại đây chiếu sáng chung sẽ không đủ độ rọi cần thiết nên phải sử dụng thêm chiếu sáng cục bộ. Các loại đèn chiếu cục bộ trên máy công cụ hoặc các đèn cầm tay di động thường dùng với điện áp 36V hay 12V. Ở những nơi quá ẩm ướt, bụi bặm hay có khí dễ cháy & nổ thì người ta thường dùng những loại đèn kiểu kín. c. Chiếu sáng hỗn hợp. Chiếu sáng hỗn hợp là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung & chiếu sáng cục bộ. Chiếu sáng hỗn hợp được dùng ở những phân xưởng gia công, các phân xưởng khuôn mẫu, đúc ... trong nhà máy cơ khí để phân biệt màu sắc, độ lồi, lõm của các chi tiết máy. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 84 2. Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố: Ngoài hệ thống chiếu sáng làm việc, phải đặt thêm hệ thống chiếu sáng sự cố. Độ rọi của hệ thống chiếu sáng sự cố phái thiết kế lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng làm việc, ở những nơi nếu hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện mà có khả năng phát sinh cháy, nổ, gây nguy hiểm hoặc ảnh hưởng đến chính trị, kinh tế cần đặt hệ thống chiếu sáng sự cố, đảm bảo cho công nhân tiếp tục làm việc trong thời gian chờ sửa chữa. Khi chiếu sáng làm việc bị mất điện, nếu cần phân tán người ra khỏi phân xưởng để tránh tai nạn thì các đèn chiếu sáng sự cố phải đặt ở những nơi máy còn quay, hố dầu, cầu nối, lan can, cầu thang ... Độ rọi của các đèn này không được nhỏ hơn 0,1 lux. Điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng sự cố phải lấy ở nguồn dự trữ hoặc nguồn ắc quy. Hệ thống chiếu sáng sự cố phải làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc hoặc phải có thiết bị tự động đóng, đưa hệ thống chiếu sáng sự cố vào làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện. Các đèn thuộc hệ thống chiếu sáng sự cố cần đánh dấu riêng để tiện kiểm tra. 2.3/ DỤNG CỤ CHIẾU SÁNG VÀ CHAO ĐÈN. 1. Bóng đèn. Hiện nay có các loại bóng đèn chính được sử dụng rộng rãi nhất đó là: Bóng đèn nung sáng, bóng đèn huỳnh quang. a/ Bóng đèn dây tóc. Bóng đèn sợi tóc được sử dụng rộng rãi. Đèn dây tóc dựa trên cơ sở bức xạ nhiệt. Khi dòng điện đi qua sợi dây tóc, dây tóc sẽ phát nóng & phát quang. Dây tóc thường dùng là vônfram, tungsten, vặn xoắn ốc hoặc để thẳng mắc dích dắc trên các cực phụ & hai cực chính trong bóng đèn. Trong bóng có chứa các loại khí trơ hoặc chân không, thông số cơ bản của đèn gồm: Điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 85 áp, công suất, quang thông, hiệu suất quang thông, hiệu suất quang & tuổi thọ của đèn. Đặc tính của đèn phụ thuộc rất nhiều vào điện áp đặt vào hai cực của bóng đèn. Khi điện áp đặt vào đèn tăng cao thì dòng điện, nhiệt độ quang thông & hiệu suất quang đều tăng. Nhưng dây tóc sẽ bị bốc hơi nhiều, tuổi thọ giảm nhanh. Khi điện áp giảm sẽ có hiện tượng ngược lại, do đó để đảm bảo tuổi thọ của đèn đúng định mức, hiệu suất quang tốt thì điện áp đặt lên hai cực chỉ được dao động trong phạm vi ± 2,5% * Các ưu điểm của đèn: - Chế tạo đơn giản - Nối trực tiếp vào lưới điện - Kích thước nhỏ - Bật sáng ngay - Giá thành thấp - Tạo màu sắc ấm áp * Nhược điểm của bóng đèn dây tóc: - Tính năng của đèn thay đổi khá đáng kể theo biến thiên điện áp - Tiêu thụ nhiều điện - Phát nóng b/ Đèn huỳnh quang. Nguyên lý phát quang của đèn huỳnh quang dựa trên cơ sở phóng điện trong các chất khí. Sau khi rút chân không, người ta nạp vào trong bóng một ít khí argôn & thủy ngân, Phía trong ống bôi một lớp bột huỳnh quang, hai điện cực đặt ở hai đầu ống, khi điện áp đặt vào hai cực đủ lớn thì xảy ra quá trình phòng điện. Các sóng điện từ tần số cao phóng qua, phóng lại giữa hai điện cực của bóng đèn đồng thời đập vào lớp bột huỳnh quang ở vách trong Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 86 của bóng đèn làm phát ra tia phóng xạ thứ cấp ở các bước sóng mà mắt người cảm nhận được. * Ưu điểm của đèn huỳnh quang là: c Hiệu suất quang lớn, dùng ở nơi có độ rọi lớn d Thành phần quang phổ tốt, diện tích phát quang lớn e Tuổi thọ cao, ít phát nóng f Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép quang thông giảm ít * Nhược điểm của đèn huỳnh quang là: c Chế tạo phức tạp, giá thành cao, cosϕ thấp d Quang thông phụ thuộc vào nhiệt độ, phạm vi phát quang cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Hiện nay đèn huỳnh quang được sử dụng rộng rãi & có mẫu mã khá phong phú. 2. Chao đèn Chao đèn là bộ phận bao bọc ngoài bóng đèn. Nó được sử dụng để phân phối lại quang thông của bóng đèn một cách hợp lý & theo yêu cầu nhất định. Chao đèn còn có tác dụng bảo vệ cho mắt khỏi bị chói, bảo vệ cho bóng đèn khỏi bị va đập bụi bám & bị phá hủy bởi các chất khí ăn mòn ... chao đèn còn có tác dụng thẩm mỹ, làm tăng vẻ đẹp của hệ thống chiếu sáng. Nhờ có các loại chao đèn khác nhau nên người ta có thể phân bố quang thông của các đèn theo yêu cầu khác nhau. Theo yêu cầu người ta có thể chiếu rộng, chiếu sâu, chiếu đều hoặc chiếu hẹp. Mỗi nơi làm việc có yêu cầu phân bố quang thông riêng, nếu diện tích làm việc là một khoảng rộng thì phải dùng hình thức chiếu sáng rộng hoặc đều. Khi cần tập trung ánh sáng vào một vùng nào đó thì phải dùng hình thức chiếu sáng sâu & hẹp. Chao đèn có hai chỉ tiêu chủ yếu là hiệu suất & góc bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 87 - Hiệu suất của chao đèn là tỷ số quang thông của đèn có chao & quang thông của bản thân bóng đèn, vì chao đèn hấp thụ một số quang thông của nguồn sáng nên hiệu suất của chao đèn chỉ còn khoảng 0,5 ÷ 0,9. - Góc bảo vệ (β): Góc bảo vệ càng lớn tác dụng làm chói mắt càng nhỏ & ngược lại. Góc bảo vệ tính như sau: tgβ = Rr h + Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 88 Trong đó: β: Góc bảo vệ h: Khoảng cách từ sợi dây tóc đến mép dưới của chao đèn. r: Bán kính của vòng dây sợi đốt của đèn R: Bán kính của miệng chao đèn. Góc bán kính bảo vệ cần lớn hoặc bé là tùy thuộc vào đặc điểm của nơi làm việc. Theo cách phân bố quang thông của nguồn sáng ta có thể chia chao đèn ra 3 loại chính. Chao đèn chiếu trực tiếp, chao đèn phản xạ & chao đèn khuyếch tán. Chao đèn trực tiếp có thể tập trung hơn 90% quang thông của nguồn sáng phía dưới. Ngược lại chao đèn phản xạ tập trung hơn 90% quang thông của nguồn sáng lên phía trên rồi phản xạ trở xuống. Chao đèn khuyếch tán tạo ra ánh sáng khuyếch tán chứ không chiếu sáng trực tiếp. 2.4/ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG: 1. Phương pháp hệ số sử dụng: Phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ của tường, của trần & của vật cảnh. Phương pháp này thường dùng để tính chiếu sáng cho các phân xưởng có diện tích lớn hơn 10m2, không thích hợp để tính toán chiếu sáng cục bộ & chiếu sáng ngoài trời. Theo phương pháp này thì F quang thông được xác định: F = nk ESKZ sd Với: F: Là quang thông của mỗi đèn, lm E: Độ rọi, lx. S: Diện tích cần chiếu sáng, m2 k: Hệ số dự trữ n: Số bóng đèn sử dụng trong phân xưởng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 89 ksd: Hệ số sử dụng của đèn, nó phụ thuộc vào loại đèn, kích thước & điều kiện của phản xạ phòng. Khi tra bảng để tìm hệ số sử dụng phải xác định được trị số gọi là chỉ số của phòng: Trong đó: - a,b: Chiều dài, chiều rộng của phòng, m - H: Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m - Z: Hệ số tính toán, phụ thuộc vào loại đèn & tỷ số H L , với L khoảng cách giữa các đèn, nó được xác định: Z= E Etb min 2. Phương pháp tính theo từng điểm: Phương pháp này dùng để tính chiếu sáng cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng & khi tính không quan tâm đến hệ số phản xạ. Để đơn giản trong tính toán người ta coi đèn là một đểm sáng để áp dụng được luật bình phương khoảng cách. Trong phương pháp này ta phải phân biệt để tính độ rọi cho ba trường hợp điển hình: - Tính độ rọi trên mặt phẳng nằm ngang, Eng. - Tính độ rọi trên mặt phẳng đứng, Ed. - Tính độ rọi trên mặt phẳng nghiêng một góc θ, Engh a/ Tính độ rọi trên mặt phẳng nằm ngang. Với hệ thống cấp điện cho xưởng máy, nên để cho hệ thống chiếu sáng đi theo mạng riêng (đường dây riêng, tủ điện riêng), tránh cho việc đóng mở động cơ làm dao động điện áp lớn trên cực đèn. ).( . baH ba +=ϕ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 90 2. Độ lệch điện áp mạng động lực cho phép ±5%Udm, đối với mạng chiếu sáng chỉ cho phép ±2,5%Udm, 3. Tủ chiếu sáng nên dùng áptômát (cả tổng, cả nhánh) để khi mất điện có thể đóng trở lại nhanh, không mất thời gian dây chì. 4. Tủ, bảng chiếu sáng nên đặt ở gần cửa ra vào của nhà xưởng, phòng làm việc. 5. Tại các nhà xưởng, ngoài chiếu sáng làm việc còn cần thiết kế chiếu sáng sự cố đề phòng trường hợp mất điện lưới. Nguồn chiếu sáng sự cố thường là các bộ ắc quy 12V, 36V chỉ nhằm chiếu sáng an toàn cho công nhân vận hành khi mất điện lưới. 6. Lựa chọn áptômát cho tủ chiếu sáng cũng theo công thức như chọn áptômát mạng động lực. 7. Lựa chọn dây dẫn, cáp cho mạng chiếu sáng cũng chọn theo dòng phát nóng cho phép & phải kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: - Nếu bảo vệ bằng cầu chì: k.Icp ≥ 8,0 I dc - Nếu bảo vệ bằng áptômát: k.Icp ≥ 5,1 .25,1 5,1 II dmAkdnh = 8. Cần hết sức lưu ý việc phân pha cho đều, trách trường hợp điện áp quá chênh lệch trên đầu cực đèn ở đầu & cuối đường dây. 2.6/ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ. 1. Xác định số lượng & công suất của bóng đèn. a/ Chọn nguồn sáng. Phân xưởng sửa chữ a cơ khí là phân xưởng có phụ tải được xếp vào phụ tải loại 3 không có yêu cầu cao về độ rọi, hiệu quả chiếu sáng, là phân xưởng sản xuất có bụi bặm, khói & có độ chói giữa dụng cụ sản xuất & bên ngoài làm giảm năng lượng cảm thấy nên phân xưởng cần có ánh sáng thật, ổn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 91 định, không gây mỏi mắt cho người sản xuất ... Vì những đặc điểm đó ta quyết định chọn bóng đèn dây tóc loại đèn vạn năng để chiếu sáng cho phân xưởng. Bóng đèn dây tóc có ưu điểm là phát ra ánh sáng thật, ít bị nhạy cảm với độ thay đổi của điện áp, ánh sáng không gây mỏi mắt, đèn có giá thành rẻ, có hệ số công suất cosϕ cao. b/ Chọn hệ thống chiếu sáng. Để làm giảm độ tương phản, đảm bảo độ rọi đồng đều trên toàn bộ diện tích ta dùng hệ thống chiếu sáng với cách bố trí đèn ở 4 góc của hình vuông: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 92 ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ 2. Tính chọn công suất đèn. Vì chiếu sáng chung nênta dùng phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông) để tính chọn công suất cho đèn. Theo phương pháp này sử dụng công thức: F = kn ZkSE sd. ... Với: F: Là quang thông của mỗi đèn, lm E: Độ rọi, lx. S: Diện tích cần chiếu sáng, m2. k: Hệ số dự trữ n: Số bóng đèn sử dụng trong phân xưởng ksd: Hệ số sử dụng của đèn, nó phụ thuộc vào loại đèn, kích thước & điều kiện của phản xạ phòng. * Thực hiện tính toán: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 93 Trong đó: hlv: Độ cao của mặt công tác so với nền nhà, m H: Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m hc: Khoảng cách từ đèn đền trần, m Căn cứ vào độ cao của nhà xưởng 4,5m, độ cao của mặt công tác so với nền nhà: hlv = 0,8m, đèn treo cách trần hc = 0,7m, ta có khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: H = 4,50 - 0,7 - 0,8 = 3m. Tra bảng với đèn vạn năng được trị số H L = 1,8 là tích hợp, Suy ra khoảng cách giữa các đèn: L = 1,8 . H = 1,8 . 3 = 5,4m Dựa vào chiều dài, chiều rộng của phân xưởng ta chọn L = 5m. Do đó ta bố trí phân xưởng 30 bóng chia làm 3 dãy, mỗi dãy 10 bóng, mỗi bóng cách nhau 5m, cách tường 2,5m. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 94 Xác định chỉ số của phòng: ϕ = 225,3 )1250.(3 12.50 ).( . =+=+ baH ba Lấy hệ số của phản xạ của tường là ρtg = 50% và của trần là ρtrần = 30%. Tra bảng phụ lục tìm được hệ số sử dụng là ksd = 0,46 Xác định quang thông F: Chọn độ rọi E = 30lx, hệ số dự trữ k = 1,3 & hệ số tính toán Z = 1,2 Quang thông của mỗi đèn: F = lm kn ZSEk sd 2035 46,0.30 2,1.600.30.3,1 . ... == Tra bảng chọn bóng đèn dây tóc chao vạn năng công suất 200W, điện áp Udm = 220V có quang thông F = 2528lm. 3. Chọn sơ đồ cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Để cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí, dùng một tủ chiếu sáng. Sơ đồ điện nguyên lý của tủ này thể hiện ở hình vẽ dưới đây: - Lộ vào tủ chiếu sáng có cầu dao 3 pha, được cấp điện từ tủ phân phối của phân xưởng bằng cáp đồng 4 lõi, thiết diện là 4mm2. Các bóng đèn đều là thiết bị điện một pha nên tủ chiếu sáng có 3 lộ ra 1 pha, mỗi lộ cấp điện cho 10 bóng đèn theo sơ đồ phân nhánh & được đóng cắt bằng cầu dao 1 pha & được bảo vệ bằng cầu chì. Dòng điện định mức của mỗi lộ là: 10.200 I 9,1( ) 220dm A= = Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 95 Chọn cầu dao có Iđm = 15 (A) Idc = 10(A) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Công Hiền Giáo trình cung cấp điện tập I, II 2. A.A.Fedorov Sách tra cứu về cung cấp điện, Tập I, II (Bộ môn hệ thống điện trường Đại học bách khoa dịch) 3. Bộ môn hệ thống điện Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp 4. Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện 5. Giáo trình kỹ thuật điện cao áp Võ Viết Đạm 6. Một số vấn đề kỹ thuật điện cao áp ở siêu cao áp & cực cao áp 7. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp phần quá điện áp khí quyển 8. Bảo vệ chống sét 9 PA TRICK VAN DE PLAN QUE Kỹ thuật chiếu sáng ( Người dịch : Lê Văn Doanh – Đặng Văn Đào) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 96 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BK HÀ NỘI CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---W›X--- BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH HỌC: HỆ THỐNG ĐIỆN œœœ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Ngành: Khoa: ĐIỆN I- ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT VÒNG BI II- CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: 1. Điện áp nguồn U = 10KV 2. Công suất nguồn vô cùng lớn, SN = 200 MVA 3. Khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp khu vực là l = 3km 4. Nhà máy làm việc 3 ca 5. Phụ tải điện của nhà máy sản xuất vòng bi Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 97 6. Sơ đồ mặt bằng của nhà máy sản xuất vòng bi 7. Danh sách các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí 8. Sơ đồ mặt bằng của phân xưởng sửa chữa cơ khí TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Công Hiền Giáo trình cung cấp điện tập I, II 2. A.A.Fedorov Sách tra cứu về cung cấp điện, Tập I, II (Bộ môn hệ thống điện trường Đại học bách khoa dịch) 3. Bộ môn hệ thống điện Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp 4. Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện 5. Giáo trình kỹ thuật điện cao áp Võ Viết Đạm 6. Một số vấn đề kỹ thuật điện cao áp ở siêu cao áp & cực cao áp 7. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp phần quá điện áp khí quyển 8. Bảo vệ chống sét 9 PA TRICK VAN DE PLAN QUE Kỹ thuật chiếu sáng ( Người dịch : Lê Văn Doanh – Đặng Văn Đào)