Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện xí nghiệp chè và chuyên đề điện

Nghiên cứu chi tiết về thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp sản xuất chè, từ chọn MBA, máy phát dự phòng đến tính toán ngắn mạch, chống sét và an toàn

• Tác giả: Nguyễn Hoài Tâm
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
• Trường học: Đại học Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp sản xuất chè
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế cung cấp điện xí nghiệp chè

Điện năng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chè đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả. Hệ thống phải đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy, an toàn và kinh tế. Quá trình này bao gồm phân tích phụ tải, chọn thiết bị và bảo vệ hệ thống. Mục tiêu là tối ưu hóa vận hành và giảm thiểu sự cố. Thiết kế phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn điện. Công việc này thường là đề tài đồ án tốt nghiệp cho sinh viên ngành điện.

1.1. Vai trò của điện năng trong sản xuất chè

Điện năng là nguồn động lực chính cho các thiết bị sản xuất chè như máy sấy, máy nghiền và hệ thống chiếu sáng. Việc cung cấp điện ổn định giúp duy trì chất lượng sản phẩm và năng suất. Nếu mất điện, quy trình sản xuất bị gián đoạn, gây thiệt hại kinh tế. Do đó, thiết kế hệ thống điện phải tính đến tính liên tục và dự phòng. Các yếu tố như công suất, điện áp và tần số cần được kiểm soát chặt chẽ.

1.2. Mục tiêu của thiết kế cung cấp điện

Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chè hướng đến nhiều mục tiêu chính. Đầu tiên là đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện theo tính chất phụ tải. Thứ hai là giảm chi phí vận hành hàng năm và đầu tư ban đầu. Thứ ba là bảo vệ an toàn cho người và thiết bị. Thứ tư là thuận lợi cho việc vận hành, bảo quản và sửa chữa. Cuối cùng là đảm bảo chất lượng điện năng như điện áp ổn định và hệ số công suất cao.

II. Phân tích vấn đề trong thiết kế cung cấp điện xí nghiệp chè

Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chè đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Việc xác định phụ tải tính toán là bước quan trọng để chọn thiết bị phù hợp. Phụ tải bao gồm động cơ, chiếu sáng và các thiết bị khác. Cần phân nhóm phụ tải để tính toán chính xác công suất và dòng điện. Các yếu tố như hệ số sử dụng và hệ số đồng thời ảnh hưởng lớn đến kết quả. Ngoài ra, vấn đề bảo vệ quá tải và ngắn mạch phải được xem xét. Thiết kế cũng phải đảm bảo an toàn cháy nổ trong môi trường sản xuất chè.

2.1. Xác định phụ tải và tính toán công suất

Phụ tải trong xí nghiệp chè được thống kê và phân loại thành các nhóm. Công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến được tính toán. Dòng điện tính toán giúp chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ. Các hệ số như hệ số sử dụng Ksd và hệ số đồng thời Kmax được áp dụng. Ví dụ, cho nhóm động cơ sấy chè, công suất tính toán dựa trên công suất danh định và hệ số an toàn. Kết quả là cơ sở để chọn máy biến áp và cáp điện.

2.2. Thách thức về an toàn và độ tin cậy

An toàn điện là mối quan tâm hàng đầu trong thiết kế. Nguy cơ chạm đất, ngắn mạch và quá tải có thể gây cháy nổ. Hệ thống phải có thiết bị bảo vệ như cầu chì, aptomat và chống sét. Độ tin cậy cung cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất. Thiết kế cần dự phòng nguồn điện, ví dụ dùng máy phát diesel. Ngoài ra, môi trường ẩm ướt trong nhà máy chè đòi hỏi cách điện và bảo vệ chống ẩm. Các tiêu chuẩn an toàn như TCVN phải được tuân thủ.

III. Giải pháp và phương pháp thiết kế cung cấp điện xí nghiệp chè

Giải pháp thiết kế bao gồm nhiều bước kỹ thuật. Đầu tiên là chọn máy biến áp phù hợp về công suất và vị trí lắp đặt. Tiếp theo là thiết kế mạng hạ áp với dây dẫn và thiết bị đóng cắt. Hệ thống chiếu sáng được tính toán riêng để đảm bảo độ rọi cần thiết. Các phương pháp bảo vệ như nối đất và chống sét được áp dụng. Thiết kế sử dụng phần mềm mô phỏng và tra bảng để tối ưu hóa. Cuối cùng là lập sơ đồ nguyên lý và bố trí thiết bị trong nhà máy. Phương pháp này đảm bảo tính khoa học và thực tiễn.

3.1. Chọn máy biến áp và thiết bị bảo vệ

Máy biến áp được chọn dựa trên tổng công suất tính toán của xí nghiệp. Vị trí lắp đặt phải thuận tiện cho vận hành và bảo dưỡng. Thiết bị bảo vệ bao gồm cầu chì trung thế, aptomat và rơ le bảo vệ. Chống sét đánh trực tiếp và lan truyền được thực hiện bằng cột thu lổ và kẹp chống sét. ATS (tự động chuyển nguồn) được dùng cho máy phát dự phòng. Việc chọn thiết bị phải tuân thủ tiêu chuẩn và kinh tế.

3.2. Thiết kế mạng hạ áp và chiếu sáng

Mạng hạ áp thiết kế từ trạm biến áp đến các tủ phân phối chính. Dây dẫn được chọn theo dòng điện tính toán và điều kiện lắp đặt. Hệ thống chiếu sáng tính toán cho từng khu vực như văn phòng, nhà xưởng và ngoài trời. Công suất đèn được xác định dựa trên độ rọi yêu cầu và hệ số sử dụng. Bố trí đèn đảm bảo phân bố ánh sáng đều. Sử dụng đèn huỳnh quang hoặc LED để tiết kiệm năng lượng.

IV. Kết luận và ứng dụng của thiết kế cung cấp điện xí nghiệp chè

Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chè là công việc tổng hợp nhiều yếu tố kỹ thuật. Kết quả là một hệ thống điện an toàn, tin cậy và kinh tế. Ứng dụng thực tế giúp nhà máy hoạt động ổn định và giảm thiểu sự cố. Đồ án tốt nghiệp cung cấp kiến thức nền tảng cho sinh viên ngành điện. Quá trình thiết kế rèn luyện kỹ năng tính toán và tư duy hệ thống. Từ đó, sinh viên có thể áp dụng vào các dự án thực tế trong ngành công nghiệp thực phẩm. Thiết kế cũng góp phần vào phát triển bền vững.

4.1. Ý nghĩa của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp về thiết kế cung cấp điện giúp sinh viên tổng hợp kiến thức đã học. Sinh viên được thực hành từ lý thuyết đến thực tế, nâng cao kỹ năng chuyên môn. Đồ án cũng là bước chuẩn bị cho công việc sau này trong lĩnh vực điện công nghiệp. Ngoài ra, nó đóng góp vào kho tàng tài liệu tham khảo cho các thế hệ sau. Qua đó, sinh viên hiểu rõ quy trình thiết kế và các tiêu chuẩn áp dụng.

4.2. Ứng dụng trong thực tế sản xuất

Thiết kế cung cấp điện áp dụng trực tiếp vào nhà máy sản xuất chè. Hệ thống giúp vận hành máy móc hiệu quả, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa giảm chi phí năng lượng và bảo trì. Ứng dụng có thể mở rộng sang các ngành công nghiệp khác như chế biến thực phẩm. Công nghệ mới như tự động hóa và giám sát từ xa được tích hợp. Điều này nâng cao năng lực cạnh tranh cho doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TR NG I H C M THÀNH PH H CHÍ MINH KHOA XÂY D NG VÀ I N ÁN T T NGHI P K S NGÀNH CÔNG NGHI P THI T K CUNG C P I N CHO XÍ NGHI P S N XU T CHÈ VÀ CHUYÊN SVTH : NGUY N HOÀI TÂM MSSV : 20702030 GVHD : PGS TS. PHAN TH THANH BÌNH TP. H Chí Minh, tháng 02 n m 2012 L IM U i n l c đang là ngành công nghi p m i nh n ph c v cho t t c các ngành kinh t c a đ t n c và nhu c u sinh ho t c a ng i dân. Vì v y vi c s dung đi n n ng an toàn, ti t ki m không ch là trách nhi m và quy n l i c a nh ng ng i tr c ti p s d ng đi n mà còn là trách nhi m c a các nhà qu n lý. tài “ Thi t k cung c p đi n cho XÍ NGHI P S N XU T CHÈ ” xu t phát t nhu c u th c t s n xu t c a xí nghi p, đ m b o cung c p đi n liên t c, an toàn và hi u qu , ng n ng a các s c , t i u v m t kinh t …Trong quá trình thi t k cung c p đi n, ph ng án đ c xem là t i u và h p lý khi thõa các yêu c u:  V n đ u t nh đ m b o đ tin c y cung c p đi n theo m c đ tính ch t ph t i  Chi phí v n hành hang n m th p  m b o an toàn cho ng i và thi t b  Thu n l i cho vi c v n hành, b o qu n và s a ch a  m b o ch t l ng đi n n ng tài g m 7 ch ng chính liên quan đ n các v n đ thi t k cung c p đi n cho xí nghi p. Ngoài ra còn có thêm m t ch ng “CHUYÊN ”nh m tìm hi u thêm v các s c ph c t p nh ch m đ t kép ng n m ch m t pha kèm đ t dây m t pha có th x y ra trong m ng đi n xí nghi p. Tuy nhiên do còn h n ch v m t ki n th c, kinh nghi m th c t , tài li u tham kh o, th i gian th c hi n, nên đ án không th tránh kh i nh ng thi u sót. Kính mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp c a quý Th y cô đ đ tài ngày càng hoàn thi n và đ c ng c ki n th c c a em trong t ng lai. H Chí Minh, tháng 02 n m 2012 Sinh viên th c hi n Nguy n Hoài Tâm d L IC MT Em xin chân thành c m n cô Phan Th Thanh Bình đã t n tình h ng d n giúp đ em su t th i gian th c hi n đ tài này. Em xin g i l i c m n t i quí th y cô trong khoa Xây D ng và i n Tr ng iH c M TP H Chí Minh đã t n tình truy n đ t nh ng ki n th c trong th i gian em h c t p t i tr ng. SVTH: Ngy n Hoài Tâm án t t nghi p k s đi n GVHD: PGS.TS Phan Th Thanh Bình M CL C CH NG I: T NG QUAN V XÍ NGHI P S N XU T CHÈ . T NG QUAN V XÍ NGHI P S N XU T CHÈ . T NG QUAN V CUNG C P I N. T ng quan v cung c p đi n cho xí nghi p: . Yêu c u chung khi thi t k cung c p đi n. 1 CH NG II: XÁC NH TÂM PH T I TÍNH TOÁN . Th ng kê ph t i . Phân nhóm và xác đ nh tâm ph t i : . Xác đ nh ph t i tính toán . PH T I CHI U SÁNG:. Thi t k chi u sáng cho khu v n phòng ( TCS3 ). Thi t k chi u sáng phòng máy đi n ( TCS4 ): . Thi t k chi u sáng nhà x ng . Thi t k chi u sáng ngoài tr i (TCSNT):. T ng công su t chi u sáng toàn xí nghi p: . T ng công su t toàn xí nghi p: CH NG III: CH N MBA VÀ MÁY PHÁT D PHÒNG . Ch n v trí, s l ng và công su t MBA: . Ch n MBA cho xí nghi p: . CH N MÁY PHÁT D PHÒNG:. CH N ATS CHO MÁY PHÁT: . CH N THI T B ÓNG C T TRUNG TH : . Ch n s đ dây d n t l i trung th đ n MBA . Ch n FCO trung th . Ch n thi t b b o v sét đánh . 60 CH NG IV : THI T K M NG I N H ÁP . Ch n dây d n t tr m bi n áp đ n t phân ph i chính: . 62 SVTH : Nguy n Hoài Tâm MSSV : 20702030 án t t nghi p k s đi n GVHD: PGS.TS Phan Th Thanh Bình 3. Ch n dây d n t máy phát (MF) đ n TPPC: . Ch n dây d n t TPPC đ n TPPI: . Ch n dây d n t TPPC đ n TPPII . Ch n dây d n t TPPC đ n TPPIII. Ch n dây t TPPC đ n TPPIV: . Ch n dây t TPPC đ n TPPV: . Ch n dây d n t TPPC đ n t chi u sáng phân x ng (TCSXN):. M c đích tính toán s t áp: . Ph ng pháp tính toán đ s t áp: . Cách tính g n đúng: . Tính toán c th t ng nhóm thi t b :. TÍNH TOÁN NG N M CH 3 PHA:. M c đích tính toán ng n m ch: . Ph ng pháp tính ng n m ch: . Tính toán chi ti t:. TÍNH NG N M CH 1 PHA CH M V : . Ph ng pháp tính:. Tính toán ng n m ch 1 pha ch m v : . CH N THI T B ÓNG C T B O V : . 99 CH NG V: THI T K BÙ CÔNG SU T . Dung l ng t bù:. Ch n dây d n cho b t : . 109 CH NG VI: AN TOÀN I N . CH N S N I T CHO XÍ NGHI P: . TÍNH N I T CHO XÍ NGHI P . 112 SVTH : Nguy n Hoài Tâm MSSV : 20702030 án t t nghi p k s đi n GVHD: PGS.TS Phan Th Thanh Bình 1. 113 CH NG VII: TÍNH TOÁN CH NG SÉT . Hi n t ng sét: . B o v ch ng sét đánh tr c ti p: . TÍNH TOÁN CH NG SÉT: . Tính toán c t thu sét: . Tính toán n i đ t an toàn: . 116 CH NG VIII: PH N CHUYÊN S C PH C T P . Khái ni m chung. Cách gi i t ng quát . NG N M CH M T PHA KÈM T DÂY M T PHA . 127 SVTH : Nguy n Hoài Tâm MSSV : 20702030 án t t nghi p k s đi n GVHD: PGS.TS Phan Th Thanh Bình CH NG I: T NG QUAN V XÍ NGHI P S N XU T CHÈ I. T NG QUAN V XÍ NGHI P S N XU T CHÈ - Phân x ng s n xu t chè có di n tích m t b ng 1925m2, di n tích nhà x ng 1061 m2. G m có 39 lo i máy v i 106 máy đ c phân b trên m t b ng đ s n xu t chè theo 2 quy trình công ngh OTD và CTC. Các thi t b trong phân x ng ho t đ ng g n k t v i nhau theo dây chuy n s n xu t t công đo n héo chè đ n thành ph m. - Xí nghi p đ c thi t k 2 t ng mái b ng, t ng tr t cao 5m, t ng 2 cao 5m. T ng 1 có dây chuy n s n xu t và sân ph i chè. Phòng và tr n đ c s n màu vàng, sàn lát g ch. T NG QUAN V CUNG C P I N 1. T ng quan v cung c p đi n cho xí nghi p: L i đi n cung c p cho xí nghiêp s n xu t chè là l i đi n ba pha trung th 22kV qua MBA chuy n xu ng c p 380Vcung c p cho phân x ng. Kho ng cách t l i đ n xí nghi p là 35m. Xí nghi p có s d ng c thi t b 1 pha và 3 pha, do đó yêu c u thi t k h th ng cung c p đi n 3 pha 380V và đi n áp 1 pha 220V đ đ a vào phân x ng. C n c theo yêu c u ho t đ ng c a xí nghi p, ngu n đi n ph i đ c cung c p liên t c trong th i gian nhà máy ho t đ ng vì công đo n này ng ng tr s nh h ng đ n các công đo n khác c a quá trình s n xu t. Cho nên c n thi t thi t k ngu n đi n d phòng cho xí nghi p .Các thi t b s d ng đi n (đ ng c ), trong công đo n có h s s d ng Ksd = 0. Vì tính ch t công vi c (nguyên li u phôi đ u vào) c a công đo n này t ng đ i đ ng nh t và đ ng đ u. Yêu c u chung khi thi t k cung c p đi n Yêu c u chính là thi t k h th ng đi n đ m b o cho xí nghi p luôn đ đi n n ng s n xu t v i ch t l ng n m trong ph m vi cho phép.