Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của nhà máy cơ khí Hải Phòng

của thanh cái: Tra bảng 7.2 trang 362 (sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của tác giả Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007) Chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 30x4, tiết diện 120 mm2 có Icp= 475 (A) Kiểm tra thanh cái theo điều kiện phát nóng cho phép: Trong đó: K1=1 với thanh dẫn đặt đứng K1=0,95 với thanh dẫn nằm ngang K2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (K2=0,95) Thay số ta có: 0,95.475 = 451 ≥ Itt Vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn yêu cầu về điều kiện phát nóng cho phép. 3.2.1.4. Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối. Hình 3.3. Sơ đồ tủ phân phối của phân xưởng áptômát (ATM): Là 1 loại khí cụ điện dùng để đóng bằng tay, cắt tự động khi có sự cố ngắn mạch, quá tải. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn tin cậy, an toàn đóng cắt đồng thời lưới điện 3 pha và có khả năng tự động hoá cao mặc dù giá thành cao hơn cầu chì nhưng ATM ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp. ATM được phân loại và chế tạo với các lưới điện khác nhau: 400V; 440V; 500V; 600V; 690 V. Người ta cũng chế tạo được những loại ATM: 1 pha, 2 pha, 3 pha. Với số cực: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. * Phân loại ATM: + ATM dòng điện cực đại. + ATM điện áp giảm. + ATM công suất ngược. + ATM chống dò điện. * ATM được chọn theo điều kiện sau: UđmA Uđm mạng IđmA Itt a) Lựa chọn áptômát tổng từ thanh cái hạ áp tới tủ phân phối. Điều kiện chọn: IđmA Itt = 359 (A) UđmA Uđm mạng= 380 (V) Tra PL IV.2 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật của ATM tổng. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) NS400E 3 400 500 15 b) Chọn ATM nhánh ở tủ phân phối cấp điện cho các tủ động lực. * Chọn ATM cho tủ động lực 1 (PP - AĐL1): Điều kiện chọn IAĐL1 Itt1 = 86 (A) UđmA Uđm mạng = 380 (V) Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.3: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 1: Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C100E 3 100 500 7,5 * Chọn ATM cho tủ động lực 2 (PP – ĐL2): Điều kiện chọn IAĐL1 Itt2 = 82,7 (A) UđmA Uđm mạng = 380 (V) Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 2: Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C100E 3 100 500 7,5 * Chọn ATM cho tủ động lực 3 (PP – ĐL3): Điều kiện chọn IAĐL1 Itt3 = 77,3 (A) UđmA Uđm mạng = 380 (V) Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 3: Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C100E 3 100 500 7,5 * Chọn ATM cho tủ động lực 4 (PP – ĐL4): Điều kiện chọn IAĐL1 Itt4 = 80 (A) UđmA Uđm mạng = 380 (V) Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.6. Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 4 : Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C100E 3 100 500 7,5 * Chọn ATM cho tủ động lực 5 (PP – AĐL5): Điều kiện chọn IAĐL1 Itt5 = 72,44 (A) UđmA Uđm mạng = 380 (V) Tra PL IV.II (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.7. Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 5: Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C100E 3 100 500 7,5 Từ những tính toán lựa chọn áptômát trên ta có bảng tổng hợp kết quả lựa chọn áptômát tổng và các áptômát tới các tủ động lực như sau: Bảng 3.8. Kết quả lựa chọn áptômát tổng và các áptômát tới các tủ động lực. Tuyến Itt, A Loại AT Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) AT tổng 359 NS400E 3 400 500 15 PP-ĐL1 86 C100E 3 100 500 7,5 PP-ĐL2 82,7 C100E 3 100 500 7,5 PP-ĐL3 77,3 C100E 3 100 500 7,5 PP-ĐL4 80 C100E 3 100 500 7,5 PP-ĐL5 72,44 C100E 3 100 500 7,5 3.2.1.5.Chọn cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực. Cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực được chọn theo mật độ dòng kinh tế. Trong đó: F: Tiết diện dây dẫn. Ilvmax: Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp. Jkt: Mật độ dòng kinh tế ( lấy Jkt = 3,5). Kiểm tra cáp: Do chiều dài của cáp không lớn nên ta có thể bỏ qua việc kiểm tra tổn thất điện áp cho phép Ucp. - Cáp được kiểm tra theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Trong đó: Itt - dòng điện tính toán của phân xưởng (A) Icp - dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây (A) Khc- hệ số hiệu chỉnh, Khc = K1. K2. ( K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; K2 là hệ số hiệu chỉnh theo khoảng cách giữa các sợi cáp). Tra PL VI.10, PL VI.11 (trang 314 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta lấy K1 = 0,95 K2 = 1 Và có thể kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ vì các tuyến cáp được bảo vệ bằng aptomat. Icp * Chọn cáp từ tủ phân phối về tủ động lực I: Dòng điện tính toán của nhóm I: (A) Tiết diện cáp cho phụ tải nhóm I là: Tra bảng PL V.13 (trang 301, sách “Thiết kế cấp điện” – Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXBKHKT 2008 ) chọn dây cáp đồng hạ áp loại 4G25 Icp= 144(A) cách điện PV do hãng LENS chế tạo. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Tra PL VI.10, PL VI.11 (trang 314 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta lấy K1 = 0,95 K2 = 1 Thay số ta có: 0,95.144 = 136,8 ≥ Itt Vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu về điều kiện phát nóng cho phép. * cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực II, III, IV, V chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 3.9. Thông số kĩ thuật của cáp PP- ĐL: Tuyến cáp Itt (A) Loại cáp Icp (A) PP – ĐL1 86 4G25 144 PP – ĐL2 82,7 4G25 144 PP – ĐL3 77,3 4G25 144 PP – ĐL4 80 4G25 144 PP – ĐL5 72,44 4G25 144 3.2.2. Chọn thiết bị cho các tủ động lực. Hình 3.4. Sơ đồ tủ động lực 3.2.2.1. Chọn áptômát tổng cho các tủ động lực. Các áptômát tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các áptômát nhánh tương ứng trong tủ phân phối. Bảng 3.10. Kết quả lựa chọn áptômát tổng trong các tủ động lực Tủ Itt A Loại AT Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) ĐL1 86 C100E 3 100 500 7,5 ĐL2 82,7 C100E 3 100 500 7,5 ĐL3 77,3 C100E 3 100 500 7,5 ĐL4 80 C100E 3 100 500 7,5 ĐL5 72,44 C100E 3 100 500 7,5 3.2.2.2. Chọn thanh cái cho các tủ động lực * Chọn thanh cái cho TĐL1 Thanh cái tủ phân phối của phân xưởng được chọn theo mật độ dòng kinh tế. Dòng điện tính nhóm I: (A) Tiết diện của thanh cái: Tra bảng 7.2 trang 362 (sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của tác giả Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007) Chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 25x3, tiết diện 75 mm2 có Icp= 340 (A) Kiểm tra thanh cái theo điều kiện phát nóng cho phép: Trong đó: K1=1 với thanh dẫn đặt đứng K1=0,95 với thanh dẫn nằm ngang K2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (K2=0,95) Thay số ta có: 0,95.340 = 323 ≥ Itt Vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn yêu cầu về điều kiện phát nóng cho phép. Chọn tương tự cho các tủ còn lại ta có kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 3.11. Kết quả chọn thanh cái cho các tủ động lực Tủ Itt (A) Kích thước(mm) Tiết diện của một thanh mm2 Icp (A) Số thanh/1pha ĐL1 86 25 x 3 75 340 2 ĐL2 82,7 25 x 3 75 340 2 ĐL3 77,3 25 x 3 75 340 2 ĐL4 80 25 x 3 75 340 2 ĐL5 72,44 25 x 3 75 340 2 3.2.2.3. Chọn ATM bảo vệ, cấp điện cho động cơ trong các nhóm. * Chọn ATM cho các động cơ nhóm I: - Máy cắt liên hợp có công suất: Pđm = 10,5 (kW) h= 0,9 Iđm === 25,3 (A) IđmA ≥ Iđmtb = 25,3 (A) UđmA ≥ Uđmmạng = 380 (V) Tra phụ lục PL IV.1 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Chọn áptômát loại C60a do hãng Merlin Gerin (pháp) chế tạo Bảng 3.12. Thông số kĩ thuật của ATM máy cắt liên hợp. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C60a 3 40 440 3 - Máy dập thể tích có công suất: Pđm = 25,5 (kW) h= 0,95 Iđm = == 58,2 (A) IđmA ≥ Iđmtb = 58,2 (A) UđmA ≥ Uđmmạng = 380 (V) Tra phụ lục PL IV.1 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Chọn áptômát loại NC100H do hãng Merlin Gerin (pháp) chế tạo có các thông số: Bảng 3.13. Thông số kĩ thuật của ATM máy dập thể tích. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C60N 3 63 440 6 - Máy khoan đứng có công suất: Pđm = 7.5 (kW) h= 0,95 Iđm = == 17,1 (A) IđmA ≥ Iđmtb = 17,1 (A) UđmA ≥ Uđmmạng = 380 (V) Tra phụ lục PL IV.1 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Chọn áptômát loại C60L do hãng Merlin Gerin (pháp) chế tạo có các thông số sau: Bảng 3.14. Thông số kĩ thuật của ATM máy khoan đứng. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C60L 3 25 440 20 - Máy khoan bàn có công suất: Pđm = 8.0 (kW) h= 0,93 Iđm = == 18,67(A) IđmA ≥ Iđmtb = 18,67 (A) UđmA ≥ Uđmmạng = 380 (V) Tra phụ lục PL IV.1 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Chọn áptômát loại C60L do hãng Merlin Gerin (pháp) chế tạo có các thông số sau: Bảng 3.15. Thông số kĩ thuật của ATM máy khoan bàn. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C60L 3 25 440 20 - Máy rèn tự do có công suất: Pđm = 20 (kW) h = 0,91 Iđm = == 47,7 (A) IđmA ≥ Iđmtb = 47,7(A) UđmA ≥ Uđmmạng = 380 (V) Tra phụ lục PL IV.1 (trang 282 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) Chọn áptômát loại C60N do hãng Merlin Gerin (pháp) chế tạo có các thông số sau: Bảng 3.16. Thông số kĩ thuật của ATM máy rèn tự do. Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) C60N 3 63 440 6 Các áptômát của các thiết bị trong các nhóm khác cũng chọn tương tự như trên, ở tủ động lực của các nhóm có đặt átômát tổng giống áptômát nhánh đến các tủ động lực trong tủ phân phối như vậy ta có bảng sau: Bảng 3.17. Thông số kĩ thuật của ATM cho các máy ttrong các nhóm phụ tải. Nhóm Tên thiết bị Số lượng Pđm/ 1máy (kW) Hiệu suất h Áptômát Ký hiệu Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (kA) I Máy cắt liên hợp 02 10,5 0,9 C60a 3 40 440 3 Máy dập thể tích 01 25,5 0,95 C60N 3 63 440 6 Máy khoan đứng 01 7,50 0,95 C60L 3 25 440 20 Máy khoan bàn 01 8,00 0,93 C60L 3 25 440 20 Máy rèn tự do 01 20,0 0,91 C60N 3 63 440 6 II Máy bào 01 8,00 0,9 C60L 3 25 440 20 Máy khoan đứng 01 7,50 0,95 C60L 3 25 440 20 Máy cắt liên hợp 01 10,5 0,9 C60a 3 40 440 3 Máy rèn tự do 02 20,0 0,91 C60N 3 63 440 6 Máy mài tròn 02 9,50 0.90 C60L 3 25 440 20 III Máy phay vạn năng 01 12,5 0,85 C60a 3 40 440 3 Máy dập thể tích 01 25,5 0,95 C60N 3 63 440 6 Máy mài phẳng 02 9,00 0,92 C60L 3 25 440 20 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 C60L 3 25 440 20 Máy khoan bàn 02 8,00 0,93 C60L 3 25 440 20 IV Máy đột dập 01 21,50 0,85 C60N 3 63 440 6 Máy mài phẳng 01 9,00 0,92 C60L 3 25 440 20 Máy rèn tự do 01 20,0 0,91 C60N 3 63 440 6 Máy uốn 01 8,5 0,95 C60L 3 25 440 20 Máy khoan đứng 02 7,50 0,95 C60L 3 25 440 20 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 C60L 3 25 440 20 V Máy ép trục vít 01 18,50 0,92 C60N 3 63 600 6 Máy phay vạn năng 01 12,5 0,85 C60a 3 40 440 3 Máy mài tròn 01 9,50 0.90 C60L 3 25 440 20 Máy nén khí 01 10 0,9 C60L 3 25 440 20 Máy uốn 01 8,5 0,95 C60L 3 25 440 20 Máy khoan bàn 02 8,00 0,93 C60L 3 25 440 20 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 C60L 3 25 440 20 3.2.2.4. Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực về các máy. Dây dẫn từ tủ động lực đến các động cơ của các thiết bị được chọn theo mật độ dòng kinh tế. Trong đó: F: Tiết diện dây dẫn. Ilvmax: Dòng điện làm việc lớn nhất qua dây dẫn. Jkt: Mật độ dòng kinh tế, lấy Jkt = 3,5 (Tra bảng 4.3 trang 194 sổ tay Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV của Ngô Hồng Quang – NXBKHTK 2007 đối với dây đồng). Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Trong đó: Itt - dòng điện tính toán của thiết bị (A) Icp - dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây (A) Khc- hệ số hiệu chỉnh, Khc = K1. K2. ( K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; K2 là hệ số hiệu chỉnh theo khoảng cách giữa các sợi cáp). * Chọn dây dẫn (cáp) cho các động cơ trong nhóm I + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 tới máy cắt liên hợp: Dòng điện định mức của máy; Iđm === 25,3 (A) Tiết diện dây dẫn: Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV8, phụ tải dòng điện 44A, điện trở dây dẫn 2,3Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1.44 = 39,6 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 tới máy dập thể tích: Dòng điện định mức của máy Iđm = == 58,2 (A) Tiết diện dây dẫn: Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV16, phụ tải dòng điện 68A, điện trở dây dẫn 1,15Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1.68 = 64,6 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 tới máy khoan đứng: Dòng điện định mức của máy Iđm = == 17,1 (A) Tiết diện dây dẫn: Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV5,5, phụ tải dòng điện 35A, điện trở dây dẫn 3,4Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1.35 = 33,25 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 tới máy khoan bàn: Dòng điện định mức của máy Iđm = == 18,67(A) Tiết diện dây dẫn: Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV5,5, phụ tải dòng điện 35A, điện trở dây dẫn 3,4Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1.35 = 33,25 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 tới máy rèn tự do: Dòng điện định mức của máy Iđm = == 47,7 (A) Tiết diện dây dẫn: Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV14, phụ tải dòng điện 62A, điện trở dây dẫn 1,33Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1.62 = 58,9 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp + Tính toán lựa chọn cáp cho các động cơ trong các nhóm II, III, IV tương tự, kết quả cho trong bảng sau: Bảng 3.18. Thông số kĩ thuật của dây dẫn tới các máy. Nhóm Tên thiết bị Số lượng Pđm/ 1máy (kW) Hiệu suất h Dây dẫn Loại, Tiết diện mm2 (F,mm2) Icp (A) Điện trở dây dẫn Ω/km I Máy cắt liên hợp 02 10,5 0,9 CVV8 44 2,3 Máy dập thể tích 01 25,5 0,95 CVV16 68 1,15 Máy khoan đứng 01 7,50 0,95 CVV5,5 35 3,4 Máy khoan bàn 01 8,00 0,93 CVV5,5 35 3,4 Máy rèn tự do 01 20,0 0,91 CVV14 62 1,33 II Máy bào 01 8,00 0,9 CVV5,5 35 3,4 Máy khoan đứng 01 7,50 0,95 CVV5,5 35 3,4 Máy cắt liên hợp 01 10,5 0,9 CVV8 44 2,3 Máy rèn tự do 02 20,0 0,91 CVV14 62 1,33 Máy mài tròn 02 9,50 0.90 CVV8 44 2,3 III Máy phay vạn năng 01 12,5 0,85 CVV10 49 1,83 Máy dập thể tích 01 25,5 0,95 CVV16 68 1,15 Máy mài phẳng 02 9,00 0,92 CVV6 38 3,08 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 CVV5,5 35 3,4 Máy khoan bàn 02 8,00 0,93 CVV5,5 35 3,4 IV Máy đột dập 01 21,50 0,85 CVV16 68 1,15 Máy mài phẳng 01 9,00 0,92 CVV6 38 3,08 Máy rèn tự do 01 20,0 0,91 CVV14 62 1,33 Máy uốn 01 8,5 0,95 CVV6 38 3,08 Máy khoan đứng 02 7,50 0,95 CVV5,5 35 3,4 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 CVV5,5 35 3,4 V Máy ép trục vít 01 18,50 0,92 CVV14 62 1,33 Máy phay vạn năng 01 12,5 0,85 CVV10 49 1,83 Máy mài tròn 01 9,50 0.90 CVV8 44 2,3 Máy nén khí 01 10 0,9 CVV8 44 2,3 Máy uốn 01 8,5 0,95 CVV6 38 3,08 Máy khoan bàn 02 8,00 0,93 CVV5,5 35 3,4 Máy tiện ren 01 7,5 0,90 CVV5,5 35 3,4 Dựa vào phần tính chọn các thiết bị ở trên ta có sơ đồ nguyên lý cung cấp điện và đi dây cho phân xưởng như sau: Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng Hình 3.6: sơ đồ đi dây của phân xưởng cơ khí CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 4.1. Đặt vấn đề Trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khoẻ của người lao động. Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc ở trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết quả hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất lao động thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc. Cũng vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: * Không bị loá mắt. * Không bị loá do phản xạ. * Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất. * Phải có độ rọi đồng đều. * Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 4.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho toàn phân xưởng cơ khí. 4.2.1. Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung. Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng cơ khí sẽ dùng loại bóng đèn sợi đốt có độ rọi yêu cầu: E = 30 lx. Phân xưởng cơ khí cao 4,5m, mặt công tác hlv = 0,8 m, độ cao treo đèn cách trần hc = 0,7 m Ta có: Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: H = h - hc - hlv Trong đó: h - Chiều cao của phân xưởng (tính từ nền đến trần nhà của phân xưởng ), h = 4,5 m. hc- Khoảng cách từ trần nhà đến đèn, hc = 0,7 m. hlv- Chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0,8 m. Thay số ta có: H = h - hc - hlv = 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 (m) Hình 4.1. Các khoảng cách tính toán trong thiết kế chiếu sáng Tra bảng 10.7 (Trang 191- Sách Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp và nhà cao tầng – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch), đối với đèn sợi đốt bóng vạn năng tìm được L/H = 1,8. Xác định được khoảng cách giữa các đèn là: L = 1,8.H = 1,8.3 = 5,4 m, chọn L = 5m Căn cứ vào tổng diện tích của phân xưởng S = 2800m2 (dài 40m x rộng 70 = m2) đèn sẽ đựơc bố trí thành 7 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,5m, mỗi dãy 13 bóng, tổng cộng có n = 91 bóng. Xác định chỉ số của phòng: Trong đó: ai, bi – chiểu rộng và dài của nhà xưởng. Tra bảng PL6.7(Sách Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp và nhà cao tầng – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch) với đèn là sợi đốt vạn năng và rtường = 30%, rtrần = 50% ta có: ksd = 0,48 Xác định quang thông của mỗi đèn: Trong đó: F – Quang thông của mỗi đèn (lumen). E - Độ rọi yêu cầu (lx). S – Diện tích cần chiếu sáng (m2). k – Hế số dự trữ. (lấy k = 1,3) n – Số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng chung. ksd – Hệ số sử dụng. Z – Hệ số phụ thuộc vào loại đèn trong hệ thống và tỉ số L/H, thường lấy Z = 0,8 ÷ 1,4 Chọn Z = 1,2. Thay số ta có quang thông của mỗi đèn: Tra bảng PL VIII.2 (Trang 325 – Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm NXBKHKT 2008), ta chọn bóng đèn sợi đốt đốt do Việt Nam chế tạo với Pđ = 200W, có quang thông F = 3000 (lm). Tổng cộng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng: Pcs = n.Pđ = 91.200 = 18,2 (kW). == 27,65 (A) 4.2.2. Lựa chọn cách bố trí đèn Chiếu sáng cục bộ khá đơn giản và phải căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể để quyết định. Dưới đây sẽ trình bày cách 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 lý của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác. Hình 4.2 trình bày hai cách bố trí đèn trong chiếu sáng nói chung hay được sử dụng. Phương án 1: Đèn đặt ở 4 góc của hình vuông (Hình 4.2a). Nếu bố trí như phương án này mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng sẽ là nhỏ nhất. Phương án 2: Các đèn đặt theo hình thoi (Hình 4.2b). Trong thực tế, việc bố trí đèn còn phụ thuộc vào các xà ngang của xưởng, đường di chuyển của cần trục trong phân xưởng (nếu có). b) a) Hình 4.2: Cách bố trí đèn a. Bố trí theo hình chữ nhật b. Bố trí theo hình thoi Trong bản đồ án này em lựa chọn phương án 1 bố trí đèn theo hình vông. Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng ta đặt 1 tủ chiếu sáng trong phân xưởng cạnh cửa ra vào, tủ gồm 1 Aptomat tổng 3 pha và 7 Aptomat nhánh 1 pha 2 cực, mỗi Aptomat nhánh cấp điện cho 13 bóng đèn. 4.2.2. Lựa chọn thiết bị cho mạng chiếu sáng a) Chọn áptômát tổng. Điều kiện chọn: IđmA Ics = 27,65 (A) UđmA Uđm mạng= 380 (V) Tra PL IV.5 (trang 284 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn ATM do Nhật chế tạo có các thông số như sau: Bảng 4.1. Thông số kĩ thuật của ATM tổng mạng chiếu sáng: Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) EA53-G 2 30 380 5 b. Chọn áptômát từ tủ chiếu sáng đến các cụm bóng đèn: Mạng điện chiếu sáng phân xưởng tổng cộng có n = 91 bóng đựơc bố trí thành 7 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,5m, mỗi dãy 13 bóng, Điều kiện chọn: IđmA Itt13 = = 11,8 (A) UđmA Uđm mạng= 220 (V) Tra PL IV.5 (trang 284 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Ta chọn 7 ATM để đóng cắt và bảo vệ cho 7 dãy đèn, ATM do Nhật chế tạo có các thông số như sau: Bảng 4.2. Thông số kĩ thuật áptômát từ tủ chiếu sáng đến các cụm bóng đèn Kí Hiệu Số Cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) EA52-G 2 15 380 5 c. Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng được chọn theo mật độ dòng kinh tế. Dòng đện tính toán của mạng điện chiếu sáng phân xưởng: == 27,65 (A) Tiết diện dây dẫn. Tra bảng 4.14 (trang 237, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm loại CVV8, phụ tải dòng điện 44A, điện trở dây dẫn 2,31Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1. 44= 41,8 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng aptomat nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp d. Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các cụm bóng đèn. Mạng điện chiếu sáng phân xưởng tổng cộng có n = 91 bóng đựơc bố trí thành 7 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,5m, mỗi dãy 13 bóng, IđmA Itt13 = = 11,8 (A) Tiết diện dây dẫn. Tra bảng 4.8 (trang 231, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kv của Ngô Hồng Quang – NXBKHKT 2007 ) chọn dây điện hạ áp lõi đồng nhiều sợi dây đôi tiết diện CVm2x2,5, dòng điện phụ tải 25A, điện trở dây dẫn 8,06Ω/km do CADIVI chế tạo. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc. Icp Itt Khc. Icp = 0,95.1. 25= 23,75 ≥ Itt Vì dây dẫn được bảo vệ bằng aptomat nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện: (A) Vậy dây dẫn đã chọn là phù hợp Dựa vào phần tính chọn các thiết bị và phương án bố trí đèn ở trên ta có sơ đồ nguyên lý và đi dây mạng điện chiếu sáng của phân xưởng như sau: Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xưởng cơ khí Hình 4.4: Sơ đồ đi dây mạng điện chiếu sáng trên mặt bằng phân xưởng CHƯƠNG V TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG, NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSφ CHO TOÀN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 5.1.Tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ lên 0,95. 5.1.1. Đặt vấn đề. Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện năng được sản xuất ra. Tính chung trong toàn hệ thống điện thường có 10 – 15 % năng lượng được phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối. Mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán đến từng phụ tải nên gây ra tổn thất điện năng lớn. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện trong xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp, mà còn có lợi chung cho nền kinh tế quốc dân. Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. 5.1.2. ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ. Nâng cao hệ số công suất là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Sau đây chúng ta sẽ phân tích hiệu quả do việc nâng cao hệ số công suất đem lại. Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất là: - Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60% 65% tổng công suất phản kháng của mạng. - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20% 25%. - Đường dây trên không, kháng điện và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%. Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy diện xoay chiều, nó không sing ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng điện bằng không. Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện). Vì vậy để tránh truyền tải một lượng công suất Q quá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất của mạng được nâng cao, giữa P, Q, góc có quan hệ như sau: (5-1) Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm kết quả là cos tăng lên. Hệ số công suất cos được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau: 5.1.2.1.Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện. Chúng ta đã biết tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau: (5-2) Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất do Q gây ra. 5.1.2.2. Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện. Tổn thất điện áp được tính như sau: (5-3) Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần do Q gây ra. 5.1.2.3. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Nó phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau: (5-4) Biểu thức trên chứng tỏ với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (I= const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng tải đi. Vì thế khi vẫn giữ nguyên đường dây và máy biến áp nếu cos của mạng được nâng cao (tức giảm lượng Q phải truyền tải) thì khả năng truyền tải của chúng sẽ được tăng lên. Ngoài ra việc nâng cao hệ số cos còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện… 5.1.3. Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên. 5.1.3.1. Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất. Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần xắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp lý nhất. Việc giảm bớt những tác động những nhân công thừa và áp dụng các biện pháp gia công tiên tiến đều đưa tới kết quả tiết kiệm điện, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm. Trong nhà máy, các thiết bị có công suất lớn thường là nơi tiêu thụ nhiều điện năng nhất vì thế cần nghiên cứu để các thiết bị đó vận hành ở các chế độ kinh tế nhất và tiết kiệm nhất. Ở các nhà máy có công suất lớn, các máy đó thường tiêu thụ khoảng từ 30- 40% công suất điện năng cung cấp cho toàn nhà máy. Vì vậy định chế độ vận hành hợp lý cho các máy đó có ảnh hưởng lớn đến vấn đề tiết kiệm điện.Theo kinh nghiệm vận hành thì hệ số phụ tải của các máy công suất lớn gần bằng một thì điện năng tiêu hao trên một đơn vị sản phẩm sẽ giảm tới mức tối thiểu, vì vậy cần bố trí cho các máy này luôn luôn làm việc đầy tải, máy bơm và quạt củng là những hộ tiêu thụ nhiều điện, khi có nhiều máy bơm hay máy quạt làm việc song song thì phải điều chỉnh tốc độ và phương thức vận hành của chúng để đặt được phương thức vận hành kinh tế và tiết kiệm nhất. Các lò điện (điện trở, điện cảm ,hồ quang) thường có công suất lớn và vận hành liên tục trong thời gian dài, vì vậy cần sắp xếp để chúng làm việc đều trong ba ca,tránh tình trạng làm việc một lúc gây tình trạng căng thẳng về phương diện cung cấp điện. 5.1.3.2. Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn. Khi làm việc động cơ đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng bằng (5-5) Trong đó : : Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải. : Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc định mức. : Hệ số phụ tải. Công suất phản kháng không tải thường chiếm khoảng 60-70% công suất phản kháng định mức . Hệ số công suất của động cơ được tính theo công thức sau: (5-6) Từ công thức trên ta thấy nếu động cơ làm việc non tải (thấp) thì cos sẽ thấp. Rõ ràng thay thế động cơ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn ta sẽ tăng được hệ số phụ tải do đó nâng cao được Cos của động cơ. Điều kiện kinh tế cho phép thay thế động cơ là: việc thay thế phải giảm được tổn thất công suất tác dụng trong mạng và động cơ ,vì có được như vậy việc thay thế mới có lợi .Các tính toán cho thấy rằng : - Nếu Kpt<0,45 thì việc thay thế bao giờ củng có lợi. - Nếu 0,45<Kpt<0,7 thì phải so sánh kinh tế kỹ thuật mới xác định việc thay thế có lợi hay không. Điều kiện kỹ thật cho phép thay thế động cơ là:Việc thay thế phải đảm bảo nhiệt độ của động cơ nhỏ hơn nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy và làm việc ổn định của động cơ. 5.1.3.3. Hạn chế động cơ chạy không tải. Các máy công cụ trong quá trình gia công thường nhiều lúc phải chạy không tải ,chẳng hạn như chuyển động từ động tác gia công này sang động tác gia công khác ,khi chạy lùi dao hoặc rà máy cũng có thể do thao tác của công nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải. Nhiều thống kê cho thấy đối với máy công cụ thời gian chậy không tải chiếm khoảng 35-65% toàn bộ thời gian làm việc. Chúng ta đã biết động cơ chạy non tải thì hệ số Cos của nó rất thấp. Vì thế hạn chế động cơ chạy không tải là một trong những biện pháp để nâng cao hệ số Cos của động cơ. Biện pháp hạn chế động cơ chạy non tải được thực hiện theo hai hướng: - Hướng thứ nhất là vận dụng công nhân hợp lý hoá các thao tác, hạn chế đến mức thấp nhât thời gian chạy không tải. - Hướng thứ hai là đặt bộ hạn chế không tải trong sơ đồ khống chế động cơ. Thông thường nếu động cơ chạy không tải quá thời gian chỉnh định t0 nào đó thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng. 5.1.3.4. Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ. Ở những máy sản xuất có công suất tương đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc độ máy bơm, máy phát, máy nén khí, ta nên dùng động cơ đồng bộ. Vì động cơ đồng bộ có những ưu điểm rõ rệt sau đây so với động cơ không động bộ: - Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành một máy bù cung cấp công suất phản kháng cho mạng điện. - Mô men quay tỷ lệ bậc nhất với điện áp của mạng, vì vậy nó ít phụ thuộc vào sự dao động của điện áp. Khi tần số của nguồn không đổi, tốc độ quay của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải, do đó năng suất làm việc của máy cao. Khuyết điểm của động cơ là chế tạo phức tạp, giá thành đắt. Chính vì vậy động cơ không đồng bộ chỉ chiếm khoảng 20% tổng số động cơ dùng trong công nghiệp. Ngày nay nhờ đã chế tạo được những động cơ giá thành hạ và có giả công suất tương đối rộng nên người ta có xu hướng sử dụng loại động cơ đồng bộ. 5.1.3.5. Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ. Do chất lượng sửa chửa động cơ không tốt nên sau khi sửa chữa các tính năng của động cơ thường kém, tổn thất trong động cơ tăng lên, Cosφ giảm. Vì vậỵ cần chú trọng đến khâu nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ góp phần giải quyết vần đề cải thiện hệ số Cosφ của nhà máy. 5.1.3.6. Thay thế máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dụng lượng nhỏ hơn. Máy biến áp là một trong những máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng (sau động cơ không đồng bộ). Vì vậy nếu trong tương lai tương đối dài mà hệ số phụ tải của máy biến áp không có khả năng vượt quá 0,3 thì nên thay nó bằng máy có dung lượng nhỏ hơn. Đứng về mặt vận hành mà xét thì trongthời gian có phụ tải nhỏ (ca ba) nên cắt bớt các máy biến áp non tải. Biện pháp này cũng có tác dụng lớn nâng cao hệ số cosφ tự nhiên của nhà máy. Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên: là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ, hợp lý hoá các quá trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn. Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không phải đặt thêm thiết bị bù. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng biện pháp bù công suất phản kháng. Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng. 5.1.4. Chọn thiết bị bù. Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ không đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích ở đây ta lựa chọn các bộ tụ tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp, bảo quản và vận hành dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tuỳ theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suât sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc. Tuy nhiên, tụ điện cũng có một số nhược điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy, xí nghiệp có công suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất. Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPX, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng đặt các thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy, thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành. 5.1.5. Nâng cao hệ số Cosφ bằng phương pháp bù. Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm được lương công suất phản kháng phải truyền trên đường dây do đó nâng cao hệ số Cosφ mạng điện. Biện pháp bù không giảm được lượng công suất phản kháng của các hộ tiêu thụ mà chỉ giảm được lượng công suất truyền tải trên đường đây mà thôi. Vì thế chỉ sau lkhi thực hiện các biện pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên mà vẫn không đặt được yêu cầu thì chúng ta mới xét tới phương pháp bù. Nói chung hệ số Cosφ tự nhiên cao nhất cũng không đạt tới 0,9 (thường vào khoảng 0,7-0,8) vì thế các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng đặt thêm các thiết bị bù. Cần chú ý là bù công suất phản kháng ngoài mục đích chính là nâng cao hệ số Cosφ để tiết kiệm điện còn có tác dụng hết sức quan trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp của mạng. Bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả kinh tế như trên đã phân tích nhưng phải tốn kém thêm về mua sắm thiết bị bù và chi phí vận hành chung. Vì vậy quyết định phương án bù phải dựa trên cơ sở tính toán và so sánh kinh tế kỷ thuật. 5.1.6. Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện. 5.1.6.1. Tụ tĩnh điện. * Nhược điểm: - Rất khó điều chỉnh trơn trong tụ. - Tụ chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng. - Tụ rất nhạy cảm với điện áp đặt ở đầu cực (công suất phản kháng phát ra tỉ lệ với bình phương điện áp đặt ở đầu cực). - Điện áp đầu cực tăng quá 10% tụ bị nổ. - Khi xảy ra sự cố lớn tụ rất dễ hỏng. * Ưu điểm: - Nó có phần quay nên vận hành quản lí đơn giản. - Giá thành kVA ít phụ thuộc vào tổng chi phí dễ dàng xé lẻ các đại lượng bù đặt ở các phụ tải khác nhau nhằn làm giảm dung lượng tụ đặt ở phụ tải. - Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé (0,03-0,035) kW/kVA. - Tụ có thể ghép nối song song hoặc nối tiếp để đáp ứng với mọi dung lượng bù ở mọi cấp điện áp từ 0,4-750kW. 5.1.6.2 Máy bù đồng bộ. (Thực chất là động cơ đồng bộ song không mang tải) * Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng. - Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng khi hệ thông thừa công suất phản kháng. - Công suất phản kháng phát ra ở đầu cực tỉ lệ bậc nhất với điện áp đặt ở đầu cực (nên ít nhạy cảm). * Nhược điểm: - Giá thành đắt. - Thường dùng với máy có dung lượng từ 5000kVA trở lên. - Tổn hao công suất tác dụng rơi trên máy bù đồng bộ là lớn (đối với máy 5000-6000kVA thì tổn hao từ 0,3-0,35kW/kVA). - Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp (Chỉ có từ 10,5 kV trở xuống). - Máy này chỉ dặt ở phụ tải quan trọng và có dung lượng bù lớn từ 5000kVA trở lên. 5.1.6.3. Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá. - Không kinh tế. giá thành đắt. - Chỉ dùng trong trường hợp bất đắc dĩ (ngoài ra người ta còn dùng máy phát điện phát ra công suất phản kháng tuy nhiên không kinh tế). * Qua những phân tích trên ta thấy để đáp ứng được yêu cầu bài toán và nâng cao chất lượng điện năng ta chọn phương pháp bù bằng tụ điện tĩnh. 5.1.7. Xác định và phân bố dung lượng bù. 5.1.7.1. Xác định dung lượng bù. Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Qbù= Pttpx. ( tg1 - tg2 ).α Trong đó: Pttpx: Phụ tải tác dụng tính toán của phân xưởng (kW). 1: Góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù. cos1 = 0,6 tg1= 1,33 2: Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù. cos2 = 0,95 tg2= 0,33 α: Hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, α = 0,9 - 1. QbùTổng dung lượng cần bù. Với phân xưởng đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần thiết. Qbù= Pttpx. ( tg1 - tg2 ). α = 146,618.(1,33 - 0,33 ).0,9 = 132 (kVAR). Tra PL IV.13 (trang 288 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta chọn 2 bộ tụ 3 pha: (Một bộ có công suất 32kVAr, một bộ có công suất 100 kVAr ) đấu song song do liên xô chế tạo loại KC2-0,66-32-3Y1 và KC2-6,3-100-2Y3. Xác định điện trở phóng điện: Công thức Rpd=15.106. Trong đó: Q – Dung lượng của bộ tụ, kVAr. U - Điện áp pha, kV. Phân xưởng có điện áp 380/220V Như vậy để bù cho xưởng cơ khí 132 kVAr, điện trở phóng điện cần có trị số: Rpd=15.106.= 15.106. = 5500 (Ω) Dùng bóng 40W làm điện trở phóng điện, có: R == 1210 (Ω) Số bóng đèn cần dùng để phóng điện cho bộ tụ là: = 4,5 bóng Như vậy sẽ dùng 6 bóng 40W điện áp 220V, mỗi pha 2 bóng làm điện trở phóng điện cho bộ tụ. 5.1.7.2. phân bố dung lượng bù. Sơ đồ mạch lực nối tụ điện vào mạng 3 pha. Mỗi nhóm tụ điện được bảo vệ bằng cầu chì và đóng cắt bằng công tắc tơ K. Khi tụ điện được cắt ra, tiếp điểm thường đóng của công tắc tơ K đóng lại, đóng điện trở phóng điện Rpđ vào cực của tụ điện để tiêu tán điện áp dư trên tụ điện nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành. Người ta thường dùng bóng đèn sợi đốt công suất khoảng 15W đến 40W để làm điện trở phóng điện cho tụ điện. Dùng bóng đèn có ưu điểm là khi điện áp dư của tụ phóng hết thì đèn sẽ tắt, do đó dễ dàng theo dõi nhưng cần phải chú ý kiểm tra tránh tình trạng đèn hỏng không chị thị được. Điện trở phóng điện phải thoả mãn 2 yêu cầu sau: giảm nhanh điện áp dư trên tụ điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp rơi trên tụ phải giảm xuống dưới 65kV, ở tình trạng làm việc bình thường tổn thất công suất tác dụng trên điện trở phóng điện so với dung lượng của tụ điện không được vượt quá trị số 1W/1kVAR. Từ những tính toán lựa chọn trên ta có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng như sau: Hình 5.1: sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng 5.2. Thiết kế hệ thống đo lường. Để kiêm tra theo dõi tình trạng làm việc của các thiết bị, kiểm tra chất lượng điện năng, kiểm tra phát hiện sự cố trong hệ thống cung cấp điện ta tiến hành đặt hệ thống đo lường cho tủ phân phối của toàn phân xưởng. Việc đặt ra hệ thống đo lường có tác dụng định ra các phương pháp vận hành cho tủ phân phối và đo kiểm chi phí mà xí nghiệp phải chi trả. Căn cứ vào yêu cầu của phân xưởng để đảm bảo kinh tế, kỹ thuật, tiết kiệm vốn đầu tư ta đặt thiết bị đo lường ở phía thứ cấp MBA. Hệ thống đo lường gồm có: 3 đồng hồ Ampemet để đo dòng điện ba pha và phản hồi sự không cân pha, 1 đồng hồ Vônmet và khoá chuyển mạch, 1 côngtơmet đo điện năng tiêu thụ. * Chú ý: Vì đây là hệ thống đo lường cho toàn phân xưởng có điện áp thấp (0,4 kV), ta đo dòng điện và điện áp, điện năng tiêu thụ của phân xưởng, không phải đo công suất phản kháng. Nên khi đo dòng điện và điện áp không cần qua MBA TU mà chỉ cần qua máy biến dòng TI. 5.2.1. Chọn máy biến dòng. Máy biến dòng TI có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số cao xuống trị số thấp để cung cấp cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và tự động hoá. Cuộn dây sơ cấp của TI mắc nối tiếp với mạng điện có số vòng dây ít (đối với dòng điện £ 600A cuộn sơ cấp chỉ có 1 vòng dây). Cuộn thứ cấp sẽ có nhiều vòng dây hơn. Để đảm bảo cho người vận hành cuộn thứ cấp phải được nối đất. Máy biến dòng TI có nhiều loại thích hợp với nhiều vị trí sử dụng - Theo số vòng dây cuộn sơ cấp: loại 1 vòng, loại nhiều vòng. - Theo cách lắp đặt: loại xuyên tường, loại trên giá đỡ. * Điều kiện chọn và kiểm tra TI. Uđm TI Uđm mạng = 380V Iđm TI ILVmax = Ittpx S2 đm S2 tt Vậy ta chọn máy biến áp dòng thoả mãn điều kiện sau: UđmTI ≥ 380 V IđmTI ≥ 409,86 A Tra PL III .16 (trang 272 tài liệu “thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008). Chọn loại TKM- 0,5 có: Uđm= 0,5 kV Iđm= 5800 A Cấp chính xác của lõi thép là 0,5. Số vòng dây cuộn sơ cấp là 1. 5.2.2. Chọn đồng hồ đo lường. Căn cứ vào việc chọn máy biến dòng TI ta chọn đồng hồ đo lường: 3 Ampemet điện từ: Cấp chính xác 2,5. Điện áp đánh thủng 2,5 kV. 1 Vônmet điện từ: Cấp chính xác 0,5. Điện áp 380V. 1 đồng hồ đo điện năng: đo gián tiếp qua TI: I = 5 A, U= 380V. Hình 5.2: Sơ đồ các thiết bị đo lường KẾT LUẬN Trong quá trình học tập tại trường, em đã được sự chỉ bảo và dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong khoa điện và trong nhà trường. Và kết thúc khoá học với kết quả học lực khá 3 kỳ, em được khoa giao cho nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của nhà máy cơ khí Hải phòng”. Với những kiến thức đã được trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời được sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn ths. Phan văn phùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, cùng với sự lỗ lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành bản đồ án của mình. Trong bản đồ án này em đã kết hợp giữa lý thuyết và thực tế để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí, về lý thuyết em đã tính chọn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ như: Aptomat, máy biến dòng, các đường dây cáp để cung cấp điện cho phân xưởng, ngoài ra em còn liên hệ đến trực tiếp phân xưởng của nhà máy để tìm hiểu sơ đồ bố trí thiết bị, hệ thống cung cấp điện.... Tuy nhiên do thời gian cũng như trình độ có hạn nên bản đồ án của em chỉ dừng lại ở những thiết kế mang tính chất kỹ thuật cơ bản nhất và còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý và bổ xung của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án của em được đầy đủ và hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Văn Phùng, toàn thể các thầy, cô trong khoa cùng các cô, chú, anh, chị trong nhà máy cơ khí Hải Phòng đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này./. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Dương, ngày 25 tháng 8 năm 2011 Học sinh Lê Văn Tư TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết kế cấp điện: Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm, NXBKHKT 2008 2. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch, NXBKHKT. 3. Cung cấp điện: Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê, NXBKHKT. 4. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 – 500 KV: Ngô Hồng Quang, NXBKHKT 2007. 5. Giáo trình cung cấp điện - Trường Đại Học Sao Đỏ 6. Đồ án tốt nghiệp các khoá MỤC LỤC NHỮNG KÝ HIỆU DÙNG TRONG BẢN VẼ CUNG CẤP ĐIỆN TT Tên các phần tử trên sơ đồ Ký hiệu 1 Trạm biến áp (TBA) 2 Máy biến áp (MBA) 3 Máy biến dòng điện (BI) 4 Dao cách ly, cầu dao (DCL), (CD) 5 Tụ bù 6 Tủ phân phối (TPP) 7 Tủ động lực (TĐL) 8 Tủ chiếu sáng (TCS) 9 Áptômát (ATM) 10 Động cơ điện (Đ) Đ ~ 11 Thanh góp (thanh cái) (TG) 12 Dây trung tính 13 Dây dẫn 14 Đèn sợi đốt 15 Đồng hồ vôn, ampe, cosφ V A cosφ 16 Công tơ hữu công, vô công KVAh KVArh 17 Nối đất 18 Đường cáp DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thông số các phân xưởng trong nhà máy 5 Bảng 1.2: Danh sách các thiết bị trong phân xưởng và một số thông số cơ bản của thiết bị. 7 Bảng 2.1. Phân nhóm phụ tải trong phân xưởng cơ khí 19 Bảng 2.2. Số liệu phụ tải nhóm I 21 Bảng 2.3. Số liệu phụ tải nhóm II 22 Bảng 2.4. Số liệu phụ tải nhóm III 23 Bảng 2.5. Số liệu phụ tải nhóm IV 24 Bảng 2.6. Số liệu phụ tải nhóm V. 25 Bảng 2.7. Tổng kết phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải. 27 Bảng 3.1. Thông số kích thước của tủ phân phối 33 Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật của ATM tổng. 35 Bảng 3.3: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 1 36 Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 2 36 Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 3 36 Bảng 3.6. Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 4 37 Bảng 3.7. Thông số kĩ thuật của ATM tủ động lực 5 37 Bảng 3.8. Kết quả lựa chọn áptômát tổng và các áptômát tới các tủ động lực 37 Bảng 3.9. Thông số kĩ thuật của cáp PP- ĐL 39 Bảng 3.10. Kết quả lựa chọn áptômát tổng trong các tủ động lực 40 Bảng 3.11. Kết quả chọn thanh cái cho các tủ động lực 41 Bảng 3.12. Thông số kĩ thuật của ATM máy cắt liên hợp. 41 Bảng 3.13. Thông số kĩ thuật của ATM máy dập thể tích. 42 Bảng 3.14. Thông số kĩ thuật của ATM máy khoan đứng. 42 Bảng 3.15. Thông số kĩ thuật của ATM máy khoan bàn. 42 Bảng 3.16. Thông số kĩ thuật của ATM máy rèn tự do. 43 Bảng 3.17. Thông số kĩ thuật của ATM cho các máy ttrong các nhóm phụ tải 44 Bảng 3.18. Thông số kĩ thuật của dây dẫn (cáp) tới các máy. 49 Bảng 4.1. Thông số kĩ thuật của ATM tổng mạng chiếu sáng 55 Bảng 4.2. Thông số kĩ thuật áptômát từ tủ chiếu sáng đến các cụm bóng đèn 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.Sơ đồ tổ chức của nhà máy 3 Hình 1.2: Sơ đồ mặt bằng nhà máy 5 Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 18 Hình 3.1. Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia. 30 Hình 3.2. Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh 31 Hình 3.3. Sơ đồ tủ phân phối của phân xưởng 34 Hình 3.4. Sơ đồ tủ động lực 39 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng 50 Hình 3.6: sơ đồ đi dây của phân xưởng cơ khí 51 Hình 4.1. Các khoảng cách tính toán trong thiết kế chiếu sáng 53 Hình 4.2: Cách bố trí đèn 55 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xưởng cơ khí 58 Hình 4.4: Sơ đồ đi dây mạng điện chiếu sáng trên mặt bằng phân xưởng 59 Hình 5.1: sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng 70 Hình 5.2: Sơ đồ các thiết bị đo lường 72