Bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện đề tài nx1 thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

BÀI TẬP LỚN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Sinh viên : TRẦN VĂN CHUNG - 2018605644
TRẦN VĂN PHÒNG - 2018605644
TRẦN VĂN PHÚC - 2018605891
Lớp
: TĐH3+4
GVHD
: NGUYỄN VĂN HÙNG
Đề tài NX1 : THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
SỬA CHỮA CƠ KHÍ
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành điện là một ngành ln phải đi tiên phong trong quá trình phát triển kinh
tế của mọi quốc gia. Do đó ngành điện ln gặp phải những khó khăn, đặc biệt do
ln phải đi trước đón đầu để tạo tiền đề phục vụ cho các ngành kinh tế nói riêng
và nền kinh tế nói chung. Một trong những vấn đề của ngành điện là ngoài việc
cung cấp điện an toàn, ổn định, liên tục để phục vụ mục đích kinh tế, chính trị của
quốc gia, ngành điện còn phải đảm bảo doanh thu để đảm bảo cuộc sống cho cán
bộ công nhân viên ngành điện và đầu tư phát triển. Ngoài việc đáp ứng tốt các tiêu
chẩn kỹ thuật, ngành điện cần phải tính tốn cân đối ngân sách thu chi và đầu tư
vào các dự án sao cho đảm bảo tốt các mục tiêu đề ra.
Trong đó có lĩnh vực cơng nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm của
đất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng
trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020. Thiết kế
cung cấp điện cho nghành này vì thế là 1 cơng việc khó khăn, địi hỏi sự cẩn thận
cao. Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, đòi hỏi độ tin cậy cung cấp
điện cao. Một phương án cung cấp điện hợp lý là 1 phương án kết hợp hài hòa
được các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật, đảm bảo đơn giản trong sửa chữa và vận hành
thuận tiện, đảm bảo chất lượng điện năng. Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùng
các thiết kế hiện đại và có khả năng mở rộng trong tương lai .
Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hùng chúng em được nhận đề tài
Thiết kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đồ án bao gồm 1 số

phần chính như chọn máy và vị trí đặt trạm biến áp, chọn dây và các phần tử bảo
vệ, hạch tốn cơng trình . Việc làm đồ án đã giúp chúng em điều kiện áp dụng
những kiến thức đã học và tích lũy thêm được nhiều kinh nghiệm. Đây là 1 đồ án
có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong cơng tác sau
này .


Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã nhận được sự chỉ bảo rất tận tình
của thầy Nguyễn Văn Hùng. Tuy nhiên do trình độ cịn hạn chế nên việc thực hiện
đồ án cịn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận thêm được nhiều sự chỉ dẫn của thầy
cơ để hồn thiện hơn cho đồ án .
Em xin chân thành cảm ơn .

Dữ kiện.
Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 200m
Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là ρđ =
100Ωm
Thiết bị trên sơ đồ mặt
bằng

Tên thiết bị

Hệ số ksd

Công suất đặt (kW)

Cosφ

1; 8

Máy mài nhẵn tròn

0,35

3+ 10

0,67

2; 9

Máy mài nhẵn phẳng

0,32

1,5+ 4

0,68

3;4;5

Máy tiện bu lông

0,3

0,6+2,2+ 4

0,65

6; 7

Máy phay

0,26

1,5+2,8

0,56

10; 11; 19; 20; 29; 30

Máy khoan

0,27

0,66

12; 13; 14; 15;16; 24; 25

Máy tiện bu long

0,30

17

Máy ép

0,41

0,6+0,8+0,8+
0,8+1,2+1,2

1,2+2,8+2,8+3+
7,5+10+13
10

18; 21

Cẩn trục

0,25

4+13

0,67

22; 23

Máy ép nguội

0,47

40+55

0,70

26; 39

Máy mài

0,45

2+4,5

0,63

27; 31

Lị gió

0,53

4+5,5

0,9

28; 34

Máy ép quay

0,45

22+30

0,58

32;33

Máy xọc, (đục)

0,4

4+5,5

0,60

0,58
0,63


35; 36; 37; 38

Máy tiện bu lông

0,32

1,5+2,8+4,5+5,5

0,55

40; 43

Máy hàn

0,46

28+28

0,82

41; 42; 45

Máy quạt

0,65

5,5+7,5+7,5

0,78

44

Máy cắt tôn

0,27

2,8

0,57


Sơ đồ mặt bằng phân xưởng
A

B

6000mm

C

E

D

24000 mm

6000mm

1

27

8

1

34 28

2

9

2

20
10

3
36000mm

29
35

3

11
30

22

18

36
4
37

32
23

21

13

5

38

39

6

4

12

40

5

24
33

14

6

25
15

26

7
16


44

41

45

42

7

43

31


CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
Tính toán lựa chọn đèn.

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng các
yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả
của chiếu sáng cịn phụ thuộc vào quang thơng, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hơp
lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan của hoàn cảnh.
Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

✓
✓
✓
✓
✓

Khơng lóa do phản xạ.
Khơng có bóng tối.
Phải có độ rọi đồng đều.
Phải đảm bảo độ sáng định đủ và ổn.
Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng , gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn
huỳnh quang. Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh

quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không
đồng bộ, gây nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động. Do
đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vng
hoặc hình chữ nhật .
Sở bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :
Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x5m .
Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi
được chọn là : Eyc = 100 lux.
Chọn độ cao treo đèn là h1 = 0,5 m .
Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 0,8 m .
Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h1- h2 = 5 -0,5- 0,8 =
3,7 m .
h1

H

h

h2

Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng


Với H : chiều cao nhà xưởng , tính bằng m , đã cho ở đầu bài.
Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn năng L/h=1,5÷1,8.
Suy ra : L=1,8.h = 1,5.3,7 =5,55 m.
Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là:
Ld = 4,5 m, (đèn gần tường nhất p~2,25m) và Ln = 4 m (đèn gần tường nhất
q~2m).

Trong đó :
Ld :là khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài phân xưởng ,m.
Ln : là khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m.
Như vậy tổng cộng có 8 hàng đèn, mỡi hàng có 6 bóng.
Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:
n

L

4 2=4
32
4,5
3

2,25

=

d

3

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý.
Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng đều là : Nmin = 48 bóng.
Sơ đồ bố trí chiếu sáng như hình vẽ minh họa dưới đây

4,5
2

24000
2000

Hình vẽ 1.2 : Sơ đồ minh họa chiếu sáng đơn giản
Xác định chỉ số phòng :

a b

24 36

h (a + b) = 3,7 (24 + 36) 5,5.

=

tuong

=30 %

Coi hệ số phản xa của trần và tường lần lượt là là :
tran =50 % và
kết hợp với chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: Ksd = 0,59 (đèn sợi đốt
chiếu sâu_bảng 47.plBT).
Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính tốn Z=1,1 xác định được quang thông của
mỗi đèn như sau:
k.E 1,3 100 24 36 1,1
= 4362, (lumen).
=
7
=
480,59

F
yc

n


Dựa vào Fyc ta chọn loại đèn sợi đốt Halogen có Pđ = 300 W, F = 6300
lm (tra bảng PL VIII.2 –Ngô Hồng Quang)


Ngồi ra ta trang bị thêm cho 2 phịng thay đồ và 2 phịng vệ sinh, mỡi phịng có 1
bóng 60W.
Tổng công suất đèn là Pcs = 48.300 + 4.60 = 146400 W = 14,64 kW
Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng
Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng.
P
14,64
= 22,243 ( A) (với đèn sợi đốt cos =1)
=
=

Ilv max

3U

cs

Cos

3 0,38 1

đm

Tmax =4500 h ( tra bảng 9pl – SBT) suy ra jkt = 2,7mm2
Vậy tiết diện dây cần tìm là :
F= I

22,243

lv max

=

j

2,7

2

= 8,238 mm

kt

Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có F =10mm2 (các thơng số r0 =
1,83(Ω/km), x0 =0,073(Ω/km).(tra bảng pl V.12- Ngô Hồng Quang )
Chọn dây dẫn từ áp tơ mát nhánh tới các nhóm đèn.

Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích.
Bóng đèn được chia thành 6 nhóm, mỡi nhóm sẽ có 8 bóng, cơng suất mỡi bóng là

300W.
- Nhóm 1:
Tổng cơng suất nhóm 1 : P = 8.300 =2400 W =2,4 kW.
I

= 2,4 =10,9A
0,22
lv max
F

= I lv max = 10,9 = 4,037 mm2
jkt2,7

Suy ra:
Vậy ta chon dây dẫn bằng đồng có có F = 4 mm2 (các thông số r0 =
4,61(Ω/km), x0 =0,09 (Ω/km).( tra bảng pl V.12- Ngơ Hồng Quang )
Các nhóm khác cũng có cùng số lệu như nhóm 1 nên kết quả giống như nhóm 1.
Từ kết quả tính tốn trên ta được bảng số liệu thông số dây dẫn mạch chiếu sáng
như sau:

Vị trí
Cáp tổng
cs

2

Icp

r0
(Ω/km)ở

200C

87

1,83

F, mm

10


Dây nhánh

4

53

4,61


Chọn áp tô mát

Chọn áp tô mát tổng.
Ilvmax = 22,243 A, ta chọn áp tô mát tổng Iđm= 40 A, 3 cực, do LG chế tạo.
Chọn áp tô mát nhánh.
+ Nhánh cung cấp điện cho 8 bóng:
Ilv max =

2,4
0,22 = 10,9 A , ta chọn áp tô mát Iđm

= 20 A, 2 cực, do LG chế tạo.

+ Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm = 20 A cùng loại.
Bảng 1.2: Thơng số Át-tơ-mát được lựa chọn
Số
Vị trí
Áp tơ mát tổng

Loại
50AF

Kiểu
ABE 53a

Udm(V)
600

cực Idm(A)
3
40

Áp
tô
nhánh

50AF

ABE 53a

600

2

mát
20

Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tô mát

Điều kiện kiểm tra:

1,25.I

I
cp

1,5.k

.k
1

- Mạch chiếu sáng tổng dùng dây10 mm2, bảo vệ bằng áp tô mát kiểu
50AF:
1,25.I
I

1,25.40
đmA

=87A

cp

1,5.k.k

=

= 35,08 A

.k

1

1,5.0,95.1.1

2

3

- Các mạch nhánh dùng dây 4mm2 , bảo vệ bằng áp tô mát kiểu 50AF:
1,25.I

I

đmA

= 53A
cp

1,5.k.k
1

=

.k
2

CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN

1,25.20

1,5.0,95.0,7.1
3


Tính tốn phụ tải điện là cơng việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi cơng trình
cung cấp điện . Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện
về sau của người kĩ sư . Phụ tải tính tốn có giá trị tương đương với phụ tải thực tế
về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ
được đảm bảo .
Có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu ,
hệ số tham gia cực đại . Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa


chữa cơ khí , vì đã có các thơng tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc
cơng suất và q trình cơng nghệ của từng thiết bị nên sử dụng phương pháp hệ số
nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực . Nội dung chính của phưong pháp như
sau :
Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỡi nhóm đó sẽ được cung
cấp điện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung . Các thiết bị
trong nhóm nên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng, có chế độ làm

việc và công suất tương tự nhau.
Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của mỡi nhóm thiết bị theo biểu thức sau :
Pi .ksdi

k sd =

Pi

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỡi nhóm nhd :

nhd =

(P )

2
i

(2.2)

P
2

i

- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :
1−k

knc =

k

+

sd

sd

n

(2.3)

hd

- Phụ tải tính tốn của mỡi nhóm là :
Ptt = knc.
(2.4)
Pi
Hệ số cơng suất của phụ tải mỡi nhóm :
P
Cos

i

Cos

tb

=

P

(2.5).

i

2.1. Phụ tải tính tốn nhóm chiếu sáng.
Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính tốn của tồn
phân xưởng.
Pcs = kđt .N .Pđ = 1.(48.300 +4.60) = 14640 W =14,64 kW.
Trong đó:
kđt : hệ số đồng thời của nhóm phụ tải chiếu sáng.
N
: số bóng đèn cần thiết.
Pđ : cơng suất của mỡi đèn được lựa chọn.
Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1. Do đó, ta có cơng suất
tồn phần của nhóm chiếu sáng là:


P

Scs =
Qcs = 0 kVAr.

cs

cos

=

14,64

1

= 14,64 kVA


2.2. Phụ tải tính tốn nhóm thơng thống và làm mát
a: Phụ tải làm mát bằng điều hịa
Với đặc tính khơng gian rộng lớn, máy móc và thiết bị nhiều của nhà xưởng,
nhà máy do vậy mà nhà xưởng cần một hệ thống điều hịa khơng khí mạnh mẽ
với cơng suất lạnh, lưu lượng gió lớn và hoạt động ổn định. Bên cạnh đó, việc
lắp đặt cần tiết kiệm khơng gian và phải linh hoạt, vì vậy điều hịa cho nhà
xưởng là một trong những thiết làm mát tại các phân xưởng, nhà máy phổ biến
nhất hiện nay
Ta có 1m3=200 BTU
Thể tích nhà xưởng: V =4320 m3
Vậy diện tích phân bố công suất lạnh = 4320.200 = 864000 BTU
Ta sử dụng 5 cái ĐIỀU HÒA 1 CHIỀU PANASONIC KC18QKH-8 18000BTU
Ta có: 1HP = 9000BTU = 746 W
Suy ra Cơng suất lạnh của 5 cái điều hòa: Plm = 18000.5=900000 BTU =
74600 W
Cosφ =0,8 suy ra : Qlm= Plm.tgφ = 74600.0.75 = 55950 VAR
Slm = Plm/ Cosφ =74600/0,8 = 93250 VA
b: Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng
Q = n.V

là:

(m

/ h)

3

n – tỉ số đổi khơng khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)
3

V – thể tích của phân xưởng (m ) V = a.b.H
với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)
H (m)– chiều cao của phân xưởng;
Suy ra :
Q = 6 24 36 4,12 = 21,358 10 3 (m3 / h)

Chọn quạt hút cơng nghiệp có q = 2200 / h, với số lượng là 10 quạt .
Bảng 2 .1 : Thông số kỹ thuật của quạt hút cơng nghiệp
Cơng
Lượng gió
Thiết bị
Số lượng
ksd
cos
3
(m
/h)
suất.W
Quạt hút
215
2200
10
0,7
0,8

k

Hệ số nhu cầu của quạt hút là:

=k +
qh
nc

1− k
sd

sd

n

=0,7+

Trong đó : n là tổng số thiết bị trong nhóm.
Phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thơng thống-làm mát:
n

1−0,7
10

= 0,795 .


Plm = kncqh
i=1

Pđmqi = 0,795 10 215 =1709,25W
=1,709kW .


P
S

lm

=
lm

Qlm =

1,709
=

= 2,136kVA

cos
S

2
lm

−P

2

0,8

2

2

= 2,136 +1,709 = 2,736

kVAr

lm

2.3. Phụ tải tính tốn nhóm động lực
Vì phân xưởng có rất nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trên mặt bằng
phân xưởng, nên để cho việc tính tốn phụ tải chính xác hơn và làm căn cứ thiết kế
tủ động lực cấp điện cho phân xưởng, ta chia các thiết bị ra từng nhóm nhỏ, đảm
bảo:
Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;
Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm
việc;
Cơng suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau.
Căn cứ vào các thiết bị và diện tích mặt bằng phân xưởng ,ta chia các thiêt bị động
lực ra thành 4 nhóm và tính tốn cho từng nhóm như sau:
•
Q trình tính tốn cho nhóm 1: Nhóm 1 gồm 9 thiết bị động lực như bảng
sau :
Số hiệu trên sơ
đồ
34
28
35
29

36
30
37
32
21

Tên thiết bị
Máy ép quay
Máy ép quay
Máy tiện bu lông
Máy khoan
Máy tiện bu lông
Máy khoan
Máy tiện bu lông
Máy xọc (đục)
Cẩn trục

Hệ số ksd
0,45
0,45
0,32
0,27
0,32
0,27
0,32
0,4
0,25

cosφ
0,58

0,58
0,55
0,66
0,55
0,66
0,55
0,6
0,67

Bảng 2.2 :Số liệu các thiết bị nhóm 1.

Cơng suất đặt
P,KW
30
22
1,5
1,2
2,8
1,2
4,5
4
13


- Hệ số sử dụng tổng hợp :
9

P k

sd

i

k

i =1

=

sd 1

31,714
=

9

i

80,2

P

= 0,4

i =1

- Số lượng hiệu dụng:
Pi

n

hd 1

=

2

9

i=1

=

P

(80,2)

2

= 4,01

9

i

1602,22

2

i=1

- Hệ số nhu cầu:
1−k
k

=k

1− 0
sd i

+

nc 1

sd i

=0,4+

n

4,
hd1

-

Tổng công suất phụ tải động lực:
Pđl 1 = k nc

n
1

Pi =

0,7.80,2 = 56,14(kW )

i =1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực:
9
i

P
Cos

Cos

=

i

=

47,69

1
tb1

9

i

P
1

80,2


- Cơng suất tồn phần

P
đl1

=

S

56,14

đl1

= 93,56(kVA)

=

Cos

0,6
tb1

- Cơng suất phản kháng:
Q

= S
đl1

2
đl1

2

−P
đl1

=

93,56

2

− 56,14

2

= 74,84(kVAR

)