Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí chế tạo và CNC

0.Nhận xét của giáo viên hướng dẫn. Chữ kí giáo viên LỜI NÓI ĐẦU ( Công nghiệp điện lực luôn giữ một vai trò đặc biệt quan trọng , nó chính là cơ sở để phát triển được nền kinh tế ở mỗi quốc gia.Nó không những cần thiết với đời sống sinh hoạt hàng ngày của mọi người mà nó đặc biệt quan trọng khi ta cung cấp cho các khu công nghiệp trọng điểm . ( Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố .v.v….trước tên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho thiêt bị và nhu cầu sinh hoạt của con người. ( Hệ thống cung cấp điện bao gồm các khâu phát điện, truyền tải và phân phối điện năng làm nhiệm vụ cung cấp điện cho một khu vực nhất định. Nguồn của hệ thống này lấy từ hệ thống điện quốc gia và thường dùng cấp điện áp trung bình trở xuống. ( Trong các xí nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân hiện nay thì những phân xưởng như phân xưởng CNC là một ngành quan trọng. Mặc dầu đây chỉ là phân xưởng ở mức trường chỉ đào tạo tay nghề chứ không làm ra sản phẩm để tiêu thụ trên thị trường nhưng nó làm cơ sở cho sự phát triển các nhà máy cơ khí chế tạo. Sản phẩm của các nhà máy này được sử dụng ở hầu hết các lĩnh vực của đời sống như máy móc phục cụ sản xuất trong nông nghiệp, công nghiệp, các phương tiện giao thông…Đặc điểm riêng của nhà máy loại này là số lượng phân xưởng nhiều và cần mặt bằng sản xuất rộng và day chuyền công nghệ lớn. ( Để có một phương án cung cấp điện hợp lý cho các nhà máy cơ khí nói chung cũng như các phân xưởng cơ khí nói riêng trước hết ta phân tích quy mô tổng thể của toàn nhà máy cũng như của toàn phân xưởng rồi đến các thiết bị tiêu thụ điện năng kèm theo đặc điểm công nghệ cụ thể. Lời cảm ơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thây giáo NGUYỄN DUY BÌNH cùng các thầy cô trong tổ bộ môn cung cấp điện đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn thầy đã cung cấp cho em nhưng kiến thức cần thiết, có hệ thống của môn học này. Kính chúc thầy luôn dồi dào sức khỏe. Xin chân thành cảm ơn thầy. Nhóm sv thực hiện đồ án. PHẠM TUẤN ANH PHẠM ANH TÀI NGÔ VĂN TÌNH. TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN  CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM   KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  Độc lập – Tự do – Hạnh phúc   ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên sinh viên: Phạm tuấn anh Ngô văn tình Phạm anh tài Lớp ĐK1 Khóa học: 2003 – 2008 Nghành đào tạo :Kỹ thuật điện Tên đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng CKCT và CNC. Số liệu cho trước: Mặt bằng phân xưởng CKCT và CNC, số liệu phụ tải điện của phân xưởng. Nội dung cần hoàn thành: Tổng quan về mạng điện phân xưởng. Tính toán phụ tải điện phân xưởng. Thiết kế mạng điện phân xưởng. Tính chọn thiết bị và tụ điện bù cos( cho phân xưởng. Kết luận. Các bản vẽ A0 hoặc trên Folie: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Ngày giao đề: Ngày 20 tháng 02 năm 2006 Ngày hoàn thành: Ngày 15 tháng 04 năm2006 NGUYỄN DUY BÌNH PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 1.1 Trạm biến áp phân xưởng 1.1.1 Xác định vị trí đặt trạm Việc chọn vị trí và số lượng máy biến áp trong một xí nghiệp cần phải tiến hành so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Muốn tiến hành so sánh kinh tế, kỹ thuật phải sơ bộ xác định được các phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp. Trên cơ sở các phương án được chấp nhận mới có thể tiến hành so sánh giữa các chỉ tiêu để chọn vị trí số lượng biến áp trong xí nghiệp. Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu sau: An toàn cung cấp điện liên tục. Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới. Thao tác vận hành quản lí dễ dàng. Phòng tránh được các khí ăn mòn, bụi bặm cháy nổ. Tiến kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ. Vị trí trạm biến áp phân xưởng có thể ở bên ngoài, nằm kề hoặc ở bên trong phân xưởng. Vị trí đặt được mô tả như hình vẽ.
Trạm xây dựng bên ngoài còn gọi là trạm độc lập thường dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, hoặc cần tránh xa nơi bụi bặm, có khí ăn mòn tác động. Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng trạm và ít ảnh hưởng tới công trình khác. Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng có phụ tải lớn, khi sử dụng trạm cần đảm bảo các điều kiện phòng chống cháy nổ. 1.1.2 Vị trí trung tâm phụ tải. Việc xác định vị trí trung tâm phụ tải có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phương án cung cấp điện. Trạm biến áp cần được đặt gần trung tâm phụ tải khi đó sẽ đảm bảo được chất lượng cung cấp điện cho phụ tải. Trên mặt bằng phân xưởng chọn hệ toạ độ Oxy như hình vẽ: Xác định toạ độ các thiết bị, của nhóm thiết bị và của cả phân xưởng theo công thức:


Hoặc

Trong đó: X, Y là toạ độ trung tâm phụ tải. xi yi là toạ độ của các điểm tải i. Pi Si là công suất tác, dụng công suất toàn phần của điểm tải i. Sau đó tuỳ theo mặt bằng của phân xưởng mà có thể di chuyển các trung tâm phụ tải cho hợp lí. 1.2 Đường dây cung cấp điện trong phân xưởng. Dây dẫn điện trong phân xưởng cần đạt được các yêu cầu đó là dẫn điện tốt và bền. Dây dẫn phải có tiết diện và kết cấu thích hợp với yêu cầu truyền dẫn. Việc đi dây trong phân xưởng cần có sự mạch lạc khoa học và kinh tế. Dây dẫn với phụ tải động lực và dây dẫn với phụ tải chiếu sáng cần có sự tách biệt do các điều kiện làm việc khác nhau và cũng dễ cho việc bảo quản, xử lí sự cố. Dây dẫn có thể đi ngầm hoặc đặt trong hầm có tấm đậy đảm bảo an toàn và mĩ quan phân xưởng 1.3 Phụ tải phân xưởng. Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó nên phụ tải điện không tuân theo một quy luật nhất định. Do đó việc xác định chính xác phụ tải điện là một điều rất khó khăn nhưng đồng thời là một việc rất quan trọng. Phụ tải điện là một số liệu dùng làm căn cứ chọn các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì các thiết bị chọn ra sẽ quá lơn so với yêu cầu dẫn tới lãng phí. Hiện nay có nhiêù phương pháp để tính toán phụ tải .Thông thường nếu thuận tiện cho việc tính toán thì thiếu chính xác, ngược lại nếu nâng cao được độ chính xác kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng thì phương pháp tính lại quá phức tạp. Sau đây là một số phương pháp hay dùng để xác định phụ tải động lực: 1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Công thức tính:


Cách tính phụ tải tính toán theo phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện tuy nhiên hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số nhất định, như ta đã biết: Knc = Ksd.Kmax Mà Ksd và Kmax phụ thuộc vào quá trình sản xuất và số thiết bị trong nhóm này. Hai yếu tố này thường xuyên thay đổi do đó dẫn tới kết quả sẽ không chính xác. 2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Công thức tính: Pt= po . F Trong đó: + F: Diện tích đặt máy sản xuất ( m2 ). + po: Suất phụ tải(W). Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng vì vậy nó thường được dùng để tính toán cho các phân xưởng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. 3.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. Công thức tính:
Trong đó: + M: Số đơn vị sản phẩm SX ra trong 1 năm. + W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. + Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất. Phương pháp này thường để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như quạt gió, bơm nước... 4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb. Công thức tính: Ptt = Kmax.Ptb. Thay Ptb = Ksd.Pđm => Ptt = Kmax.Ksd.Pđm Trong đó: + Ptb, Pđm: Công suất trung bình và định mức. + Kmax, Ksd: Hệ số cực đại, hệ số sử dụng. Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì nó kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng như: số thiết bị trong nhóm và chế độ làm việc của thiết bị. Do đó ta chọn phương pháp này để xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng. Phụ tải của phân xưởng gồm: ( Phụ tải động lực ( Phụ tải chiếu sáng 1.3.1 Phụ tải động lực Phụ tải động lực là thành phần tiêu thụ chủ yếu của mạng điện phân xưởng. Việc xác định phụ tải động lực là bước đầu tiên trong việc xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng. Từ các yêu cầu, các thông số của các thiết bị động lực sẽ giúp ta chọn được dây dẫn, cũng như các thiết bị cung cấp và bảo bệ khác. Phụ tải động lực có nhiều loại, có nhiều đặc điểm riêng nên khi tính toán cần dựa vào chính các thiết bị đó, điều kiện làm việc để chọn các tham số cho hợp lí. 1.3.2 Phụ tải chiếu sáng Chiếu sáng nói chung và chiếu sáng công nghiệp nói riêng có ý nghĩa rất quan trọng với mọi hoạt động sản xuất. Chiếu sáng tốt có khả năng làm cho chất lượng công việc tăng lên. Nếu đảm bảo được các quy định chiếu sáng đặt ra có thể mang lại một số lợi ích như: Tăng số lượng sản phẩm ( Giảm số lần xuất hiện tai nạn lao động. ( Tạo điều kiện tốt cho việc đảm bảo vệ sinh, sức khoẻ chung. ( Ánh sáng tốt sẽ duy trì được thị lực tốt, giảm sự mệt mỏi của mắt người. Những yêu cầu về chiếu sáng : Độ rọi phải đảm bảo. (Sự che tối và tỉ lệ độ chói cần phải xác định, định hướng sao cho mắt người thu nhận được được những hình ảnh rõ ràng nhất về vật thể. ( Ánh sáng phải thoả mãn đồng đều. Tức quan hệ giữa độ chói cực đại và độ chói cực tiểu của bề mặt không được vượt quá giới hạn nhất định. ( Màu của ánh sáng phải tương thích với công việc đang tiến hành. Việc bố trí đèn và độ chói của đèn phải thoả mãn sao cho mắt người không bị mệt mỏi do ánh sáng chiếu trực tiếp hay phản xạ. Trong công nghiệp sử dụng rất nhiều loại máy móc khác nhau, ở các máy này bề mặt cần chiếu sáng gồm có bề mặt trực tiếp gia công và bề mặt bị chiếm bởi những sự bài trí, thao tác kiểm tra. Khi thiết kế chiếu sáng cho các phân xưởng cần lưu ý tới sự tương phản của máy móc và chi tiết. Với những máy gia công cỡ lớn có thể gây ra bóng tối xung quanh. Với các công việc đòi hỏi độ chính xác cao thì cần phải có sự chiếu sáng cục bộ, tức là chiếu sáng với hệ thống ánh sáng hỗn hợp. Bố trí đèn chiếu sáng: Với chiếu sáng cục bộ thì tuỳ thuộc vào hoàn cảnh, yêu cầu cụ thể để chọn các bố trí cho hợp lí. Với chiếu sáng dùng chung thì có thể bố trí theo 2 phương án: Đặt các đèn trên các đỉnh của hình vuông
Đặt các đèn trên các đỉnh của hình chữ nhật
Đặt các đèn trên đỉnh của hình thoi
Khi tính toán phụ tải chiếu sáng ta sử dụng công thức: Pttcs = F . P0 F: diện tích cần chiếu sáng P0: suất phụ tải chiếu sáng. Đối với phân xưởng cơ khí ta lấy P0 = 15 (w/m2) PHẦN II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 2.1 Tính toán phụ tải Để xác định phụ tải động lực của phân xưởng cơ khí theo phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả ta tiến hành phân nhóm thiết bị. Mỗi nhóm phải thoả mãn điều kiện sau: +Thiết bị trong mỗi một nhóm phải gần nhau. + Sơ đồ đi dây phải đơn giản, thuận tiện không được chồng chéo, góc lượn của ống phải ( 1200 ngoài ra có thể kết hợp các công suất của các nhóm gần bằng nhau. + Có tủ động lực thích hợp. 2.3.Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng CNC Dựa vào vị trí , số lượng, công suất của các thiết bị trong xưởng CNC ta chia thành các nhóm Nhóm  Tên thiết bị  Kí hiệu  Số lượng  Ksd  Pđm(kw)  Cos(   Nhóm I  Máy mài  4  1  0,35  2,8  0,65    Máy tiệnCTX200E  5  1  0,2  35  0,6    Máy tiệnDMU60T  6  1  0,2  21  0,6    ∑   3   58,8    Nhóm II  Máy phay  2  7  0,16  9  0,6    ∑   7   63    NhómIII  Máy tiện  1  9  0,2  4  0,6    Máy phay DMU50M  3  1  0,16  17  0,6    Máykhoan  7  2  0,2  1.5  0,6    ∑   12   56    2.3.1 Tính toán phụ tải cho từng nhóm: Nhóm I: Có số thiết bị là n=4 Số thiết bị có công suất =>
=
=17.5 là n1=2
P*=
=
= 0.74 Từ n* và p* tra bảng 3-1 (Trang 36 - CCĐ - Nguyễn Xuân Phú) ta có: n*hq=0.76 ( nhq=n.n*hq=4*0.76=3.04,chọn nhq=3. Tra đường cong tra cứu với nhq=3 và Ksd=0.16 ta được Kmax =3.3 Đối với phân xưởng CNC ta chọn Ksd=0.16 Ta có :
do các thiết bị trong nhóm đều có cosφ = 0.6 ( cosφtb = 0.6 từ đó tính được
=1.33 Gía trị của hệ số cực đại được xác định theo biểu thức: với Ksd∑=
=Ksd∑=0.16 vì Ksd1=Ksd2=….=Ksdi=0.16 Công suất tính toán nhóm I: Ptt=KM*Ksd∑Pđm=3.3*0.16*75.8=40.022 (KW) Công suất phản kháng là: Qtt=Ptt* tgφtb = 40.022*1.33=53.23(KVAr) Công suất toàn phần:
Dòng điện tính toán:
Nhóm II Có số thiết bị là : n=18 Số thiết bị có công suất =>
=
= 4.5 là n1=7

=
=
= 0.617 Từ n* và p* tra bảng 3-1 (Trang 36 - CCĐ - Nguyễn Xuân Phú) ta có: n*hq=0.81( nhq=n.n*hq=18*0.81=14.58 Tương tự như nhóm I ta có: cosφtb = 0.6 Ksd∑=0.2 và tgφ = 1.33 Hệ số cực đại là: KM=1+1.3
=1+1.3

=1.524 Công suất tính toán nhóm II: Ptt=KM*Ksd∑Pđm=1.524*0.16*102=24.872(KW) Công suất phản kháng là: Qtt=Ptt* tgφtb = 24.872*1.33=33.08(KVAr) Công suất toàn phần:
Dòng điện tính toán nhóm II:
Nhóm  ∑Pđm  cosφtb  Ksd∑  KM  Ptt  Qtt  Stt  Itt  n   I  75.8  0.6  0.16  3.3  40.022  53.23  66.597  101.2  4   II  102  0.6  0.16  1.524  24.872  30.08  41.387  66.9  18   ∑  177.8     64.894  83.31      2.3.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng CNC Để sơ bộ xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng CNC ta dùng phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích phân xưởng theo công thức: Pcs= p0*F Với : p0:công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (đối với phân xưởng CNC ta chọn p0=15W/m2) F: diện tích mặt bằng phân xưởng. Phân xưởng CNC có chiều dài là: a=24(m). có chiều rộng là: b=15m). - Diện tích toàn phân xưởng là: F=a.b=24.15=360(m2) Trong phân xưởng CNC có 2 phòng nhỏ Phòng chuyên dùng1 có chiều dài 12,5(m) có chiều rộng 5(m) - Diện tích Phòng 1 là: F=12,5 . 5= 62,500(m2) Phòng chuyên dùng 2 có chiều dài 12(m) có chiều rộng 6 (m) (có cả 2 phòng gồm :1 phòng làm việc và 1 phòng WC)
Diện tích phòng 2 là : F2=12 . 6=72(m2) - Diện tích còn lại là : F3= F - F1 - F2 = 360 - 62,5 -72 = 225,5(m2) Công suất chiếu sáng cho diện tích còn lại Pcs= 15. 225,5 = 3382,5 (W) Phòng chuyên dùng 1 bố trí 8 bóng huỳnh quang (2 dãy) Phòng chuyên dùng 2 bố trí 12 bóng huỳnh quang (2 dãy) và hai bóng đèn sợi đốt cho khu vực wc, mỗi bóng có công suất 40(W) ( Công suất chiếu sáng cho cả 2 phòng là: 22*40=880(W) Vậy công suất chiếu sáng cả phân xưởng CNC là: Pcs=3282,5 + 880= 4262,5 (W) = 4,263 (KW) Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng CNC : - Công suất tác dụng toàn phân xưởng: Pttpx=Kđt*∑Pttđl= 0,9.72,823 = 65,541(KW) - Công suất phản kháng toàn phân xưởng: Qttpx=Kđt*∑Qttdl=0,9 . 96,876 = 87,188(KVAr) - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng: Sttpx=
=
(KVA) Cos(px =

PHẦN III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 3.1 Đặt vấn đề Thiết kế mạng điện phân xưởng là một phần không thể thiếu trong quá trình thiết kế cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng. Đây là cơ sở cho việc chọn các thông số cho các thiết bị ở các phần sau. Trong phần này ta tiến hành lựa chọn các thiết bị dùng trong cung cấp, bảo vệ và bố trí mạng điện phù hợp với mặt bằng phân xưởng số liệu khảo sát và những điều kiện làm việc của phân xưởng, lựa chọn các thiết bị dùng trong cung cấp, bảo vệ và bố trí mạng điện phải đảm bảo một số yêu cầu sau: ( Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu phụ tải . ( Kết hợp hài hòa giữa ba yếu tố kỹ thuật, kinh tế và thẩm mỹ. 3.2 Nội dung. 3.2.1. Chọn vị trí đặt tủ động lực và tủ phân phối phân xưởng CNC Trên cơ sở phân nhóm các thiết bị ta tiến hành bố trí vị trí tủ động lực và tủ phân phối sao cho phù hợp với từng nhóm và phân xưởng.Vị trí đặt các tủ động lực và tủ phân phối phù hợp với các điều kiện sau: ( Vị trí đặt tủ ở gần trung tâm phụ tải của nhóm hoặc phân xưởng. ( Vị trí tủ ở gần các thiết bị và bố trí sao cho dễ quan sát để khi vận hành hoặc có sự cố xảy ra thì người công nhân thuận tiện trong việc thao tác và xử lý tình huống xảy ra. ( Đảm bảo yếu tố thẩm mỹ của phân xưởng . a. Xác định tọa độ các tủ động lực của phân xưởng CNC Xác định tọa độ trung tâm phụ tải của các nhóm: Mục đích của việc xác định trung tâm phụ tải của nhóm nhằm tìm ra tọa độ của điểm có phụ tải tập trung nhất rồi căn cứ vào đó và mặt bằng phân xưởng ta tiến hành chọn vị trí đặt trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực cho hợp lí, từ đó giảm tổn hao trong mạng lưới điện và giảm được chi phí đầu vào. Chọn hệ trục tọa độ như vẽ:
Tọa độ trung tâm phụ tải được xác định như sau :
;
Trong đó : xi, yi: là tọa độ của các tủ động lực. Trong trường hợp tính tọa độ cho tủ động lực thì nó là tọa độ của các máy trong tủ động lực . Pi: là công suất của từng tủ. Trong trường hợp tính công suất cho tủ động lực thì nó là công suất của các máy trong tủ động lực. 3.2.2. Chọn vị trí đặt tủ động lực và tủ phân phối phân xưởng CNC a. Xác định tọa độ các tủ động lực của phân xưởng CNC. Dựa vào sơ đồ mặt bằng và tỉ lệ kích thước bản vẽ trên thực tế ta có tọa độ vị trí đặt các máy như bảng sau: - Tính tọa độ tủ động lực 1: Số liệu được cho trong bảng sau: Stt  Tên thiết bị  KH  Pđm (
w)  X(m)  Y(m)   1  Máy mài  4  2.8  21,960  2,464   2  Máy tiện CTX200E  5  35  15,600  2,464   3  Máy tiện DMU60T  6  21  3,120  5,529   Áp dụng công thức trên ta tính được tọa độ tủ 1:
Căn cứ theo măt bằng thực tế của phân xưởng ta chọn tọa độ như sau :

Hoàn toàn tương tự ta có bảng kết quả sau: Tên tủ  Ptt (kw)  X (m)  Y( m)   Động lực 1  45,158  12  2,5   Động lực 2  30,082  17,5  5   Động lực 3  27,72  5,5  12  
 102,96     b. Xác định toạ độ tủ phân phối xưởng CNC. Tương tự như trên ta tính tọa độ trung tâm phụ tải của phân xưởng: X=11,86 (m) Y= 5,8(m) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của phân xưởng ta chọn tọa độ tủ phân phối như sau X= 12 (m) Y= 4,5 (m) ******************************* SƠ Đồ Vị TRí Tủ PHÂN PHốI Và Tủ Đẫng lực************************************************************************************************************************************************************************************************* 3.2.3. Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ . Tùy theo yêu cầu của phụ tải và vốn đầu tư mà ta lựa chọn phương án bảo vệ phù hợp.