Thiết kế cấp điện cho xưởng cơ khí trường Đại học Công nghiệp Tp. Hồ Chí Minh (Cơ sở 1) :Đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO XƢỞNG CƠ KHÍ TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP

TPHCM

(cơ sở 1)

SINH VIÊN LÊ VĂN HÙNG 14070831

THÂN HOÀNG PHƢƠNG 14073311

LÊ MẠNH CƢỜNG 14042201

LỚP DHDI10E

GVHD GV. LÂM TẤN CÔNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2018

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

i

PHIẾU GIAO ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài

(1): Lê Văn Hùng MSSV: 14070831

(2): Thân Hoàng Phƣơng MSSV: 14073311

(3): Lê Mạnh Cƣờng MSSV: 14042201

2. Tên đề tài

THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO XƢỞNG CƠ KHÍ TRƢỜNG ĐH CÔNG

NGHIỆP TPHCM (cơ sở 1)

3. Nội dung

- Xác định phụ tải tính toán

- Thiết kế mạng điện hạ áp cho xƣởng thực hành cơ khí

- Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ cho

phân xƣởng

4. Kết quả

- Hiểu đƣợc quy trình thiết kế một phân xƣởng

- Biết cách tính toán và lựa chọn thiết bị

Giảng viên hƣớng dẫn

Lâm Tấn Công

Tp. HCM, ngày 04 tháng 06 năm 2018

Sinh viên

Lê Văn Hùng

Lê Mạnh Cƣờng

Trần Hoàng Phƣơng

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

iii

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI....................1

1.1 Tổng quan cung cấp điện......................................................................................1

1.2 Giới thiệu đề tài ....................................................................................................1

1.3 Mục tiêu thiết kế ...................................................................................................2

1.4 Nội dung tính toán thiết kế ...................................................................................3

1.4.1 Thông số thiết bị trong toàn xƣởng ..................................................................3

1.4.2 Nội dung tính toán............................................................................................4

CHƢƠNG 2 : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN............................................................5

2.1 Tính toán phụ tải động lực của xƣởng thực hành cơ khí......................................5

2.1.1 Phân nhóm phụ tải động lực.............................................................................5

2.1.2 Tính toán phụ tải động lực cho từng nhóm ......................................................7

2.2 Tính toán chiếu sáng cho xƣởng thực hành cơ khí............................................11

2.3 Công suất toàn xƣởng thực hành cơ khí.............................................................14

CHƢƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO XƢỞNG THỰC HÀNH ............15

3.1 Xác định tâm phụ tải...........................................................................................15

3.1.1 Ý nghĩa của việc xác định tâm phụ tải ...........................................................15

3.1.2 Xác định tâm phụ tải.......................................................................................15

3.2 Chọn phƣơng án cấp điện cho xƣởng thực hành cơ khí.....................................23

3.2.1 Phƣơng án cấp điện ........................................................................................23

3.2.2 Phân tích và lựa chọn phƣơng án cấp điện cho xƣởng thực hành .................28

3.2.3 Sơ đồ nguyên lí của xƣởng thực hành cơ khí.................................................29

3.2.4 Xác định dung lƣợng tụ bù và chọn máy biến áp...........................................32

3.3 Lựa chọn phƣơng pháp tính tiết diện dây dẫn chọn CB.....................................35

3.4 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn ......................................................................37

3.5 Chọn CB (APTOMAT)......................................................................................46

3.5.1 Tính toán ngắn mạch ......................................................................................46

3.5.2 Chọn CB (APTOMAT) cho xƣởng thực hành cơ khí ....................................48

CHƢƠNG 4 :BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHÂN XƢỞNG........................59

4.1 Biện pháp nâng cao hệ số cos ..........................................................................59

4.1.1 Nâng cao hệ số cos tự nhiên ........................................................................59

4.1.2 Nâng cao hệ số cos bằng phƣơng pháp bù công suất phản kháng...............59

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

iv

4.2 Chọn thiết bị bù ..................................................................................................60

4.2.1 Tụ điện............................................................................................................60

4.2.2 Máy bù đồng bộ..............................................................................................60

4.3 Vị trí và phân bố thiết bị bù trong mạng điện hình tia .......................................61

4.3.1 Vị trí................................................................................................................61

4.3.2 Tính toán tụ bù: ..............................................................................................63

4.4 Lựa chọn dây dẫn, CB, contactor cho tụ bù: ......................................................65

4.4.1 Chọn dây dẫn:.................................................................................................65

4.4.2 Chọn CB: ........................................................................................................65

4.4.3 Chọn contactor : .............................................................................................65

CHƢƠNG 5 : NỐI ĐẤT.................................................................................................67

5.1 Các hệ thống nối đất...........................................................................................67

5.1.1 Mục đích và ý nghĩa của hệ thống nối đất:.....................................................67

5.2 Sơ đồ nối đất:.....................................................................................................69

5.2.1 Sơ đồ IT..........................................................................................................69

5.2.2 Sơ đồ TN ........................................................................................................71

5.2.3 Sơ đồ TT.........................................................................................................75

PHỤ LỤC ……………………………………………………………………...… .........78

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

v

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 : Thông số thiết bị trong phân xƣởng....................................................................3

Bảng 2.1 : Thông số thiết bị theo nhóm ...............................................................................6

Bảng 2.2 : Các thông số liên quan sau khi tra và chọn.........................................................9

Bảng 2.3 : Thông số máy theo nhóm 1...............................................................................10

Bảng 2.4 : Kết quả tính toán phụ tải theo nhóm.................................................................11

Bảng 2.5 :Thông số bộ đèn.................................................................................................12

Bảng 2.6 : Kết quả tính toán phụ tải theo nhóm.................................................................14

Bảng 3.1 : Bảng tọa độ phụ tải trong nhóm 1.....................................................................17

Bảng 3.2 : Bảng tọa độ phụ tải trong nhóm 2.....................................................................18

Bảng 3.3 : Bảng tọa độ phụ tải trong nhóm 3.....................................................................19

Bảng 3.4 : Bảng tọa độ phụ tải trong nhóm 4.....................................................................20

Bảng 3.5 : Bảng tọa dộ phụ tải trong nhóm 5.....................................................................21

Bảng 3.6 : Bảng tọa độ phụ tải trong nhóm 6.....................................................................22

Bảng 3.7 Thông số kĩ thuật của Máy biến áp....................................................................34

Bảng 3.8 Kết quả tính toán đối với từng phụ tải động lƣc ...............................................44

Bảng 3.9 Kết quả lựa chọn dây dẫn cho từng phụ tải động lực .......................................45

Bảng 3.9 : Bảng giá trị thông dụng của USC .....................................................................47

Bảng 3.10 : Kết quả tính ngắn mạch cho từng nhóm.........................................................48

Bảng 3.11 : Kết quả chọn thết bị bảo vệ cho các tủ động lực ............................................50

Bảng 3.12 : Kết quả chọn thiết bị bảo vệ cho từng phụ tải ................................................50

Bảng 3.13 : Kết quả chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho từng tủ phân phối.....................51

Bảng 3.14 : Kết quả chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho từng phụ tải động lực...............51

Bảng 5.1: Dòng điện định mức theo điện trở nối đất .........................................................76

Bảng :7,1 Bảng thông số Máy biến áp ABB chế tạo..........................................................78

Bảng 7.2 Bảng tra Nhq và Ksd..........................................................................................79

Bảng 7.3 Bảng tra Knc , Cosφ theo tên nhóm thiết bị......................................................80

Bảng 7.4 Bảng tra Knc , Cosφ theo tên phân xƣởng.......................................................81

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mặt bằng phân xƣởng......................................................................................... 4

Hình 3.1 : Mặt bằng phân xƣởng........................................................................................16

Hình 3.2 : Sơ đồ mạng trục chính.......................................................................................25

Hình 3.3 : Sơ đồ mạng hình tia...........................................................................................26

Hình .3.4 : Sơ đồ mạch vòng ..............................................................................................27

Hình 3.5 : Sơ đồ nguyên lý xƣởng thực hành cơ khí..........................................................29

Hình 3.6 : Mặt bằng đi dây và thiết bị cho phân xƣởng....................................................31

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý đi dây tới các tủ phân phối ....................................................35

Hình 3.8 : Sơ đồ tính ngắn mạch .......................................................................................46

Hình 3.9 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho các tủ động lực ................................................52

Hình 3.10 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải nhóm 1 ................................................53

Hình 3.11 : Sơ đồ cấp điện cho các phụ tải trong nhóm 2 .................................................54

Hình 3.12 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải trong nhóm 3.......................................55

Hình 3.13 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải trong nhóm 4.......................................56

Hình 3.14 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải trong nhóm 5.......................................57

Hình 3.15 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phụ tải trong nhóm 6.......................................58

Hình 4.1 : Bù tập trung .......................................................................................................62

Hình 4.2 : Bù theo nhóm (khu vực)....................................................................................63

Hình 4.3 : Hình ảnh tụ bù ...................................................................................................64

Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho tủ bù ..................................................................66

Hình 5.1 : Sơ đồ hệ thống nối đất bảo vệ ...........................................................................68

Hình 5.2 :Hệ thống nối đất LE ...........................................................................................69

Hình 5.4 : Sơ đồ IT.............................................................................................................70

Hình 5.5 : Sơ đồ TN-C .......................................................................................................71

Hình 5.7 : Sơ đồ TN-C-S....................................................................................................73

Hình 5.8 : Sơ đồ TT............................................................................................................75

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

1

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan cung cấp điện

Điện năng là nguồn năng lƣợng không thể thiếu đƣợc trong đời sống và sự phát

triển của nhân loại. Nó đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp,

dịch vụ cho đến cuộc sống hằng ngày của ngƣời dân. Trong tƣơng lai nhu cầu về điện

năng sẽ càng tăng cao và cũng là bài toán nang giải cho nhiều nhà khoa học trên khắp

thế giới về vấn đề nguồn năng lƣợng và luôn đi kèm bên nó là sự biến đổi khí hậu toàn

cầu. Những năm gần đây, Việt Nam là nƣớc có tốc độ tăng trƣởng kinh tế khá nhanh.

Số lƣợng những nhà máy, công ty hoạt động trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, dịch

vụ, thƣơng mại...gia tăng nhanh chóng. Dẫn đến lƣợng điện năng tiêu thụ ở nƣớc ta

tăng lên một cách đáng kể và dự báo sẽ vẫn còn tiếp tục tăng trong nhiều năm đến.

Chính vì lý do đó, mà bài toán tiết kiệm năng lƣợng đã đƣợc đặt ra cho tất cả các

doanh nghiệp và ý thức của từng ngƣời dân chúng ta. Với sự phát triển của rất nhiều

sản phẩm tiết kiệm năng lƣợng, đi kèm với nó cần phải có một đội ngủ kỹ sƣ, có trình

độ chuyên môn về thiết kế cung cấp để tạo ra một hệ thống điện không chỉ đảm bảo về

an toàn điện mà còn phải đảm bảo tất cả những tiêu chuẩn đã đƣợc đề ra. Có nhƣ vậy,

Việt Nam chúng ta mới theo kịp trình độ của các nƣớc bạn.

1.2 Giới thiệu đề tài

Trong xƣởng thực hành cơ khí có nhiều loại máy móc khác nhau rất đa dạng,

phong phú và phức tạp. Các loại máy này có tính công nghệ cao và hiện đại. Do vậy

mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lƣợng và độ tin cậy cao.

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ

tải trong tƣơng lai, về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phƣơng án cấp điện sao cho

không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dƣ thừa dung lƣợng

công suất dự trữ.

Đây là xƣởng thực hành nên phân bố các thiết bị tƣơng đối đều. Phần lớn các

thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. Những đặc điểm này cần quan tâm khi phân nhóm

phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phƣơng án thiết kế cung cấp điện cho

phân xƣởng.

Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Hùng- Thân Hoàng Phƣơng-Lê Mạnh Cƣờng

2

Phụ tải điện trong xƣởng thực hành cơ khí có thể phân ra làm 2 loại phụ tải

chính:

+ Phụ tải động lực thƣờng có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến

thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục kW và

đƣợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50Hz.

+ Phụ tải chiếu sáng thƣờng là phụ tải 1 pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng

bằng phẳng , ít thay đổi và thƣờng dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz.

1.3 Mục tiêu thiết kế

 Đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị

 Đảm bảo trang bị điện vận hành đáp ứng đƣợc yêu cầu sử dụng

 Đảm bảo, phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và thế giới.