Đồ Án Tốt Nghiệp - Đề Tài - Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Giày Việt Hưng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY GIÀY VIỆT HƯNG


NỘI DUNG ĐỒ ÁN

1.Mục đích của việc thiết kế hệ thống cung cấp điện
2.Tính cấp thiết của đề tài
3.Đối tượng nghiên cứu.
3.1. Sơ đồ mặt bằng các thiết bị
3.2. Thông số thiết bi trong toàn phân xưởng
4. Nhiệm vụ của đề tài


1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
- Thiết kế cung cấp điện là trình bày các phương pháp tính tốn để qua đó ta có
thể lựa chọn những thiết bị của hệ thống điện phù hợp với yêu cầu hộ tiêu thụ. Mục
tiêu chính của của việc thiết kế cung cấp điện là đảm bảo nhu cầu điện năng cho hộ
tiêu thụ với chất lượng điện năng trong phạm vi cho phép. Với cùng một hộ tiêu thụ ,ta
có thể có nhiều phương án thiết kế. Một phương án cung cấp điện xí nghiệp được xem
là hợp lý khi thoả mãn những yêu cầu :
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ
- Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị:
- Thuận tiện trong vận hành và sửa chữa:
Ngoài ra, người thiết kế phải chú ý đến yêu cầu cần phát triển phụ tải trong tương lai.


2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Điện năng đang ngày càng đóng vai trị hết sức quan trọng trong đời sống con người
chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn năng lượng khác (như:

dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao...) mà ngày
nay điện năng được sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vụ, ...
Cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày nay
khơng một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương
lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ vẫn tiếp tục tăng cao.
Trong những năm gần đây, nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn trong phát triển
kinh tế, xã hội. Số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thương mại, dịch vụ,...
gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất và tiêu dùng ở nước ta tăng lên đáng
kể và dự báo sẽ tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới. Do đó hiện nay chúng ta đang rất
cần đội ngũ những người am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng như vận hành, cải
tạo và sửa chữa lưới điện nói chung, trong đó có khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện.
Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là vịêc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng
có thêm nhiều nhà đâu tư nước ngồi đến với chúng ta. Do vậy mà vấn đề đặt ra là chúng ta
cần phải thiết kế các hệ thống cung cấp điện một cách có bài bản và đúng quy cách, phù hợp
với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Có như thế thì chúng ta mới có thể theo kịp với trình
độ của các nước.


3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
3.1 Mặt bằng nhà máy giày Việt Hưng


3.2 Thông số phụ tải của nhà máy
STT
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

TÊN THIẾT BỊ
Quạt
Máy sấy
Mortor băng tải
Máy gị mủi

Máy gị gót
Quạt
Máy sấy
Mortor băng tải
Máy mài
Máy mày
Máy định vị
Quạt
Quạt
Mortor băng tải
Máy gị mủi
Máy gị gó
Quạt
Máy sấy
Mortor băng tải
Máy mày
Máy hút keo
Máy định vị
Máy hút keo
Máy sấy
Mortor băng tải
Máy sấy
Máy gị gó
Quạt
Máy sấy
Mortor băng tải

KHMB

Pđm

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Ku
6,30
6,30
6,30
9,45
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
9,45
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30
6,30

6,30
6,30

COS
0,85
1,00
0,85
1,00

0,85

0,75
1,00

0,85

1,00
0,85
1,00
0,85
0,85
1,00
0,85


4. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

4.1 Xác định tâm và tính tốn phụ tải:
4.2 Tính tốn bù cơng suất phản kháng - chọn máy biến áp
4.3 Lựa chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp

4.4 Tính tốn ngắn mạch và lựa chọn thiết bị bảo vệ
4.5 Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất cho nhà máy cơ khí


4.1 Xác định tâm và tính tốn phụ tải

• Phân nhóm phụ tải và xác định tâm phụ tải động lực:
- Dựa vào sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị của xưởng hay khu vực phân bố để thiết bị
phân nhóm cho hợp lí.
- Dựa vào tổng cơng suất định mức của nhóm thiết bị với : Pđm.nhóm ≤ 300kW
- Dựa vào tổng thiết bị trong nhóm với: n ≤ 20 thiết bị.
- Dựa vào các yếu tố trên ta chia nhà máy thành 9 nhóm. (TĐL)
Tâm phụ tải tính tốn theo cơng thức:
Xi : tọa độ của thiết bị thứ i theo trục hồnh ( so với góc chuẩn).
Yi : tọa độ của thiết bị thứ i theo trụ tung (so với góc chuẩn).
Xxxx ; Yyyy : là hoành độ và tung độ của tâm phụ tải tại vị trí đang xét ( so với góc
chuẩn).
Pđmi : là công suất định mức của thiết bị.
n : là số thiết bị trong tủ động lực (TĐL) .


 Tính tốn phụ tải của nhà máy
Tính tốn phụ tải theo phương pháp hệ số đồng thời:
- Trong thực tế chuyện tất cả các tải trong hệ thống lắp đặt hoạt động đồng thời với nhau
chưa bao giờ xảy ra, nghĩa là ln có một mức độ chênh lệch và đều này được xem xét để dự
tính hệ số đồng thời ( ks).
- Chúng ta áp dụng hệ số ks cho mổi nhóm tải riêng biệt ( nhận điện từ trạm phân phối hay tủ
phân phối phụ).
- Xác định phụ tải theo công thức:
Ptt – TB = Pđm * Ku

Ptt – TĐL = Ptt – TB * Ks
Trong đó:
Ptt – TB : Công suất tác dụng của thiết bị.
Ptt – TĐL : cơng suất tác dụng của nhóm .
Ku :là hệ số sử dụng
Ks :là hệ số đồng thời được xác định theo chức năng mạch


4.2 Tính tốn bù cơng suất phản kháng - chọn máy biến áp
 Chọn máy biến áp:
Thực tế cho thấy nhu cầu tiêu thụ điện của nhà máy không dừng lại ở con số cơng
suất đã tính tốn như trên. Mà nhà máy còn phát triển do nhiều yếu tố như : tăng dung
lượng do sự phát triển thêm của phân xưởng sản xuất, lắp đặt thêm những công nghệ
mới, …. Mặt khác cũng phụ thuộc vào nhu cầu của xã hội. Do vậy, chúng ta cần tính
đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Chọn phương án dự báo phát triển phụ tải
tầm vừa từ 3 đến 10 năm, sai số cho phép của phương pháp này là 10% đến 20%.
Do hầu hết các thiết bị trong nhà máy trong nhà máy đều sử dụng điện áp 3 pha là
380/220 V. Với vị trí nhà máy sẽ gần lưới điện quốc gia 22 KV. Vì vậy, ta chọn máy
biến áp của trạm có phần cao áp là 22 KV và phần hạ áp là 0,4 KV.


 Bù công xuất phản kháng:
*** Nâng cao hệ số công suất ( cosφ ), đem lai những ưu điểm :
- Giảm sụt áp
- Giảm tổn hao công suất
- Tăng khả năng truyền tải đường dây
- Tăng khả năng máy biến áp
- Tăng khả năng phát triển tải khi cần thiết
- Tránh bị điện lực phạt nếu (cosφ) ≤ 0.85 do tiêu thụ quá mức công suất phản
kháng

*** Các phương pháp bù công suất phản kháng:
- Bù tập trung: thường dùng cho hệ thống có tải thay đổi liên tục, tải đa dạng.
- Bù nhóm: thường dùng cho hệ thống có tải tập trung ổn định theo nhóm.
- Bù riêng lẻ: thường dùng cho thiết bị có cơng suất trung bình hoặc lớn, hoạt
động mang tải ổn định.
- Bù ứng động: là phương pháp bù dựa theo giá trị hệ số cơng suất , có tác dụng
như các phương pháp trên nhưng ổn định hơn , yêu cầu kỷ thuật điều khiển phức tạp.


4.3 Lựa chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp
 Mục đích chọn dây dẫn:
- Chúng tuân thủ các tiêu chuẩn đặc biệt và các quy định bắt buộc.
- Chúng có thể chịu được tải.
- Chúng thỏa mãn những nhu cầu thiết yếu về vận hành.
 Quy trình chọn dây:
- B1: Xác định mạch tải: 3 pha hay 1 pha
- B2: Xác định loại dây: Cu hoặc Al, cách điện PVC hoặc XLPE, dây dẫn bọc cách điện,
cáp một lõi hoặc cáp nhiều lõi;
- B3: Xác định phương pháp lắp đặt (mã lắp đặt);
- B4: Xác định nhiệt độ môi trường để suy ra hệ số hiệu chỉnh Ca;
- B5: Xác định số mạch (hoặc số cáp đi cùng) để suy ra hệ số hiệu chỉnh Cg;
- B6: Xác định nhiệt trở xuất của đất để suy ra hệ số hiệu chỉnh Ci (đối với trường hợp dây
chôn ngầm trong đất);
Suy ra dòng điện để xác định chọn dây:
Với các phương pháp lắp đặt có tiếp xúc với khơng khí:
Iz = Iz’ * Ca * Cg * Ch
Với phương pháp lắp đặt chôn ngầm:
Iz = Iz’ * Ca * Cg * Ci * Ch
Sau đó sử dụng các bảng tra dòng Iz’ để xác định tiết diện dây pha (mm2).

 Kiểm tra sụt áp
- Độ sụt áp lớn nhất cho phép trên đường dây dẩn điện trong chế độ vận hành bình
thường (ổn định tĩnh) từ điểm nối vào lưới tới cực của phụ tải phụ thuộc vào tính chất
của phụ tải và tuân theo bảng 9 - Tiêu chuẩn TCVN 9207.
Bảng 9 – Độ sụt áp cho phép
 
Vị  trí  điểm  đầu   
điện
Chiếu sáng

Loại hình phụ tải điện
 
Thiết  bị  điện  áp  Các  loại  phụ  tải 
12 đến 42V
khác
Động cơ điện

5%Uđm
10%
5%Uđm
Từ tủ phân phối hạ  5%Uđm
áp trạm biến áp
- Khi độ sụt áp vượt quá phạm vi cho phép ta cần tăng tiết diện dây dẫn.
- Ngoài ra cũng cần kiểm tra sụt áp trong quá trình khởi động của nhóm động cơ vì
khi khởi động dịng điện có thể tăng lên từ 5 đến 7 lần so với dịng làm việc bình
thường. Do đó, động cơ có thể đứng n hoặc tăng tốc chậm với dịng tải lớn gây phát
nóng có thể làm cháy động cơ và gây sụt áp cho các thiết bị trong nhóm.
- Độ sụt áp cho phép có thể thay đổi tùy theo quốc gia, đồ án này lấy giá trị như sau:
Ở chế độ bình thường: ∆U% ≤ 5% ≤ ∆UN

4.4 Tính ngắn mạch và lựa chọn thiết bị bảo vệ
 Mục đích
- Tính tốn hiệu chỉnh bảo vệ rơle.
- Lựa chọn thiết bị điện phù hợp, chịu được dòng điện trong thời gian tồn tại ngắn
mạch
- Việc tính tốn ngắn mạch nhằm kiểm tra lại sự an toàn của dây dẫn và thiết bị
bảo vệ trong trường hợp xảy ra ngắn mạch. Đây là trường hợp thường gặp, hay xảy ra
và rất nguy hiểm vì dịng ngắn mạch rất lớn. Nó có thế gây ra hư hỏng thiết bị bảo vệ,
hư dây dẫn và thậm chí cả máy móc.
- Tính tốn ngắn mạch 3 pha nhằm lựa chọn dịng cắt lớn nhất của CB phù hợp và
tiết kiện chi phí vật tư thiết bị.
- Tính tốn ngắn mạch 1 pha nhằm lựa chọn dòng cắt nhỏ nhất cho CB.


• Tính tốn ngắn mạch:
- Ngắn mạch một pha:
-

Ngắn mạch ba pha:

-

Tổng trở mỗi pha:


4.5 Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất an tồn điện cho nhà máy
 Mục đích của việc nối đất:
- Chống giật khi cách điện của thiết bị bị hư hỏng

- Chống cháy do điện phát sinh
- Cung cấp điện liên tục
- Chống quá điện áp
- Chống nhiễu điện từ
- Bảo vệ an toàn cho hệ thống
 Định nghĩa:
- Sơ đồ nối đất là sự liên hệ của hai phần tử:
+ Điểm trunh tính của nguồn cấp điện
+ Các vỏ kim loại của thiết bị nơi sử dụng
- Ký hiệu của các sơ đồ nối đất gồm 2 hoặc 3 chữ cái:
+ Chữ cái thứ nhất: thể hiện sự liên hệ với đất của điểm trung tính của nguồn cấp điện, là một trong
hai chữ sau đây:
T: điểm trung tính nối đất trực tiếp
I: điểm trung tính cách ly với đất hoạc nối đất qua một trở kháng (khoảng vài ngàn ôm).
+ Chữ cái thứ hai: thể hiện sự liên hệ với đất của các vỏ kim loại của thiết bị tại nơi sử dụng, là một trong
hai chữ sau đây:
T: vỏ kim loại nối đất trực tiếp
N: vỏ kim loại nối với điểm trung tính của nguồn cung cấp điện ( điểm này đã được nối đất trực tiếp)


 Sơ đồ TN-C

- Dây trung tính là dây bảo vệ được gọi là dây PEN. Sơ đồ này khơng được sử dụng cho 
các dây nhỏ hơn 10 mm2 (đối với đồng) và 16 mm2 (đối với nhơm) và thiết bị điện cầm 
tay. Sơ đồ TN-C địi hỏi một sự đẳng thế hiệu quả trong lưới với nhiều điểm nối đất lặp 
lại. Các vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ nối với dây trung tính


 Sơ đồ TN-S:

- Dây bảo vệ và dây trung tính là riêng biệt .Đối với cáp có vỏ bọc chì, dây bảo vệ thường 
là vỏ chì. Hệ TN-S là bắt buộc đối với mạch có tiết diện < 10mm (Cu) và 16mm (Al) hoặc 
các thiết bị di động


 Sơ đồ TN-C-S:

- Sơ đồ TN-C-S là sự kết hợp giữa hai sơ đồ TN-C và TN-S,vì vậy mà ta tận dụng được 
những ưu khuyết điểm của chúng để bảo vệ an tồn cho phân xưởng.
- Khi dùng chung một lưới, sơ đồ TN-S ln sử dụng sau sơ đồ TN-C và điểm phân giữa 
dây PE khỏi dây PEN thường là điểm đầu của lưới.



• Tính tốn nối đất cho nhà máy:
-Một điện cực đât bằng thép tròn hay thép ống thẳng đứng trong đất, có thành phần
cấu tạo thống nhất sẽ có điện trở tản, theo công thức sau: (theo phụ lục IV TCVN
46:1984 – chống sét cho các cơng trình xây dựng)
- Điện trở nối đất của một điện cực nằm ngang: (theo phụ lục IV TCVN 46:1984 –
chống sét cho các cơng trình xây dựng)
- Điện trở suất tính tốn :
- Điện trở nối đất từ n bộ phận giống nhau hợp thành:
- Điện trở tản của tổ nối đất:
Điện trở tản của hệ thống nối đất gồm các cọc chôn thẳng đúng và thanh ngang: