Tài liệu Kỹ thuật: Tổng quan về cung cấp điện cho phân xưởng

Tổng quan cung cấp điện phân xưởng: tìm hiểu hệ thống, yêu cầu kỹ thuật, giải pháp đảm bảo an toàn, ổn định và hiệu quả hoạt động.

• Đề tài: Tổng Quan Về Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng
• Loại tài liệu: Graduation Project
• Chuyên ngành: Electrical Engineering

Tóm tắt

I. Khái niệm chung về cung cấp điện cho phân xưởng

Cung cấp điện cho phân xưởng là một hệ thống quan trọng trong các cơ sở sản xuất công nghiệp. Nó bao gồm các thiết bị, dây dẫn và hệ thống bảo vệ nhằm đảm bảo cấp điện ổn định cho các máy móc và thiết bị hoạt động liên tục. Hệ thống này phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế như IEC 2018 để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Phân xưởng sản xuất yêu cầu lượng điện năng lớn, do đó cần thiết kế hệ thống cung cấp với khả năng xử lý tải cao. Việc tính toán chính xác công suất điện và lựa chọn thiết bị phù hợp là nền tảng của một hệ thống điện hiệu quả.

1.1. Yêu cầu sử dụng điện của phân xưởng

Yêu cầu điện năng của phân xưởng phụ thuộc vào loại máy móc và quy mô sản xuất. Các phân xưởng cần cấp điện liên tục để vận hành máy móc, hệ thống chiếu sáng, và thiết bị điều khiển. Tải điện thay đổi theo từng thời kỳ hoạt động, đòi hỏi hệ thống phải linh hoạt trong việc cấp điện ổn định. Đồng thời, cần tính toán dự phòng cho các tình huống tải cao đột ngột.

1.2. Phân nhóm phụ tải

Phân nhóm phụ tải giúp quản lý điện năng hiệu quả hơn. Các tải được chia thành: tải động cơ điện, tải chiếu sáng, tải điều khiển và tải khác. Mỗi nhóm có đặc tính riêng, yêu cầu hệ số công suất khác nhau. Việc phân nhóm chính xác cho phép lựa chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn phù hợp, tối ưu hóa chi phí và đảm bảo an toàn.

II. Lý thuyết tính toán công suất điện

Tính toán công suất điện là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện. Công suất biểu kiến được xác định từ công suất định mức của tải, hiệu suất và hệ số công suất theo công thức: Pa = Pn/(η × cosφ). Công suất yêu cầu được tính bằng cách nhân công suất biểu kiến với hệ số đồng thời kdt. Dòng điện định mức được tính từ công suất biểu kiến chia cho điện áp và căn bậc ba của ba pha. Các hệ số này phải được tra cứu từ tiêu chuẩn IEC 61439 để đảm bảo độ chính xác.

2.1. Công suất biểu kiến và hệ số công suất

Công suất biểu kiến (Pa) là tích của điện áp và dòng điện, đo bằng kVA. Hệ số công suất (cosφ) phản ánh hiệu quả sử dụng điện, với cosφ = kW/kVA. Các thiết bị khác nhau có cosφ khác nhau; động cơ điện thường có cosφ từ 0.75-0.90. Hiệu suất (η) là tỷ lệ giữa công suất đầu ra và đầu vào. Tính toán chính xác những thông số này là nền tảng để xác định công suất cần cung cấp.

2.2. Hệ số đồng thời và tải yêu cầu

Hệ số đồng thời (kdt) phản ánh khả năng không phải tất cả tải hoạt động cùng lúc. Giá trị kdt được tra từ bảng tiêu chuẩn IEC 61439, thường nhỏ hơn 1. Tải yêu cầu (P) = Pa × kdt cho phép giảm kích thước hệ thống cung cấp. Dòng điện toàn bộ I = √3 × 400V × Pa ÷ (√3 × 400) được dùng để chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn.

III. Phương pháp chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ

Chọn dây dẫn phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn điện. Tiết diện dây được xác định dựa trên dòng điện hiệu chỉnh I'tt = Itt/(k1×k2×k3×k4), trong đó k1, k2, k3, k4 là các hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ, môi trường và cách lắp đặt. Thiết bị bảo vệ như cầu chì và bộ ngắt mạch phải được chọn sao cho dòng định mức lớn hơn dòng điện của tải nhưng nhỏ hơn dòng định mức của dây dẫn. Việc tuân thủ tiêu chuẩn IEC 2018 đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và hiệu quả.

3.1. Tiêu chuẩn chọn tiết diện dây dẫn

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (k1) áp dụng khi nhiệt độ môi trường khác 30°C (tra bảng G12 tiêu chuẩn). Hệ số hiệu chỉnh trong đất (k2) dùng cho cáp ngầm khi nhiệt độ khác 20°C (bảng G13). Hệ số hiệu chỉnh cách lắp (k3, k4) phụ thuộc cách xếp dây và số lượng cáp. Dòng điện hiệu chỉnh I'tt phải lớn hơn hoặc bằng Itt chia cho tích các hệ số để đảm bảo khả năng mang dòng của dây.

3.2. Lựa chọn thiết bị bảo vệ và ngắt mạch

Thiết bị bảo vệ bao gồm cầu chì, bộ ngắt mạch, rơ-le quá dòng và rơ-le đất. Dòng định mức thiết bị phải được chọn sao cho bảo vệ hiệu quả cả tải lẫn dây dẫn. Bộ ngắt mạch có khả năng cắt dòng ngắn mạch cao hơn cầu chì. Rơ-le đất bảo vệ con người khỏi điện giật nguy hiểm. Các thông số này phải tuân theo tiêu chuẩn IEC 61439 và các quy định an toàn địa phương.

IV. Lý thuyết tính toán hệ thống chiếu sáng

Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng đòi hỏi xác định độ rọi yêu cầu, chọn bóng đèn và bộ đèn phù hợp. Độ rọi (Etc) được xác định dựa trên loại công việc và tiêu chuẩn an toàn lao động, thường từ 300-500 lux cho phân xưởng. Chỉ số địa điểm K = ab/[htt(a+b)] giúp xác định hệ số sử dụng. Quang thông tổng được tính: Φtổng = Etcs × Sd/U, trong đó Sd là diện tích, U là hệ số sử dụng. Số bộ đèn cần thiết là Nbộ = Φtổng/(Φ các bóng/1 bộ đèn). Việc kiểm tra độ rọi trung bình sau lắp đặt đảm bảo điều kiện làm việc tốt nhất.

4.1. Xác định yêu cầu chiếu sáng và kích thước phòng

Độ rọi yêu cầu Etc phụ thuộc vào loại công việc: công việc nặng cần 500 lux, công việc thường 300-400 lux. Kích thước phòng gồm chiều dài a, chiều rộng b, chiều cao trần h'. Hệ số phản xạ của trần (ρtrần), tường (ρtường) và sàn (ρsàn) ảnh hưởng đến hiệu quả chiếu sáng. Nhiệt độ màu (Tm) theo đường cong Kruithof quyết định cảm giác ánh sáng ấm hay lạnh (2700-6500K).

4.2. Tính toán và phân bố bộ đèn

Hệ số suy giảm quang thông δ1 và δ2 do bám bụi ảnh hưởng đến hiệu suất. Hệ số bù d = 1/(δ1×δ2) bù lại sự suy giảm. Tỷ số treo j = h'/(h'+htt) xác định vị trí bóng đèn. Hệ số sử dụng Ud và U được tra bảng dựa chỉ số địa điểm K. Quang thông tổng Φtổng và số bộ đèn được tính, sau đó kiểm tra sai số để đảm bảo độ rọi trung bình Etb đạt yêu cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 1. Những yêu cầu sử dụng điện của phân xưởng 1. Phân nhóm phụ tải CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 2. Lý thuyết tính toán chiếu sáng 2.1 Kích thước: Chiều dài a =……………….hệ số phản xạ trần ρtrần =……………….

Tường:………hệ số phản xạ tường ρtường =……………….hệ số phản xạ trần ρ sàn=……………….3 Độ rọi yêu cầu: Etc =¿¿…………………(lx) 2.4 Chọn hệ chiếu sáng: 2.5 Chọn khoảng nhiệt độ màu : Tm=………………….(K) theo đồ thị đường cong Kruithof 2.6 Chọn bóng đèn Loại:…………………….7 Chọn bộ đèn loại : Loại:. Cấp bộ đèn:……………………………hiệu suất:……………. Số đèn/1 bộ:……………………………quang thông:………….8 Phân bố các bộ đèn: Cách trần h' =¿………………………….(m) Bề mặt làm việc: hlv =¿ ……………….9 Chỉ số địa điểm: ab K= =¿ h tt (a+b) 2.10 Hệ số bù: Chọn hệ số suy giảm quang thông:δ 1=¿……………… Chọn hệ số suy giảm do bám bụi : δ 2=¿……………… Hệ số bù: 1 d= δ 1 δ2 2.11 Tỷ số treo: h' j= ' h + htt 2.12 Hệ số sử dụng:………………. Hệ số có ích U d =¿…………….

Hệ số sử dụng U=…………………….13 Quang thông tổng : E tc Sd ∅ tổng = U 5 tong.14 Xác định số bộ đèn: ∅ tổng N boden = ∅ các bóng/1 bộ đèn Chọn số bộ đèn N bộ đèn=¿…………………… 2.15 Kiểm tra sai số quang thông: N bộ đèn ∅ cácbóng /1 bộ đèn−∅tổng Δ ∅= ∅tổng Kết luận:…………………………………….16 Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc: N bộ đèn ∅ cácbóng/ 1bộ đèn U Etb = Sd 2.17 Phân bố các bộ đèn: 2.18 Xác định phụ tải chiếu sáng Công suất tác dụng tính toán: Pttcs =N bộ đèn nbong/ 1boden ¿ Công suất phản kháng: Qttcs =Pttcs tg φ =¿ 2. Lý thuyết tính toán phụ tải điện - Thiết kết lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC 2018 (Theo quyển [2], trang A19) 6 tong.xuong - Công suất đặt biểu kiến: Pa (kVA)( (Theo quyển [2], trang A15) Pn Pa= η × cosφ Trong đó: 𝜂 = Hiệu xuất = Công suất đầu ra kW/Công suất đầu vào kW cosφ = hệ số công suất = kW/kVA - Công suất biểu kiến yêu cầu: P=P a × k sd - Dòng điện đầy tải với tải có điện áp pha – trung tính (Theo quyển [2], trang A15) 3 Pa ×10 I ( A )= √3 × 400 - Công suất biểu kiến của nhóm tải Pa (kVA) Pa=∑ Pi × k dt 7 tong.xuong - Hệ số kdt : tra bảng hệ số đồng thời cho tủ phân phối (IEC 61439) (Theo quyển [2], trang A18) 2. Phương pháp chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ 2.1 Phương pháp chọn dây dẫn Tiết diện của cáp được xác định dựa vào d.ng điện định mức của tải I tt chia cho các hệ số hiệu chỉnh, k1, k2, k3, k4,….(Theo quyển [2] trang G10) I tt I ' tt ≥ =¿ k 1 × k 2 ×k 3 × k 4 Trong đó: I ' tt : Dòng điện tải hiệu chỉnh, nó tương đương với khả năng mang dòng điện của dây dẫn. I tt: Dòng điện định mức của tải (A) k 1: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường khác 30°C (Bảng G12 theo quyển [2] trang G11).

k 2: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường trong đất khác 20°C (Bảng G13 theo quyển [2] trang G11). k 3: Hệ số hiệu chỉnh theo tính chất của đất (Bảng G15 theo quyển [2] trang G12). k 4: Hệ số suy giảm đối với nhóm có nhiều hơn một mạch hoặc nhiều hơn một cáp đa lõi (Bảng G16 theo quyển [2] trang G12).2 Phương pháp chọn thiết bị bảo vệ  Chọn CB Chọn dòng diện của CB (𝐼𝐶𝐵) lớn hơn so với dòng điện của thiết bị. Ta có công thức chọn dòng định mức CB như sau: I CB ≥ I tt Kèm theo điều kiện: Itt < ICB < I’dd  I’dd = Idd .xuong CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 3.

Kích thước Chiều dài a=100(m) Chiều rộng b=30(m) Chiều cao H=6(m) 2 Diện tích S=a ×b=100 ×30=3000(m ) 3. Màu sơn: ( Theo Quyển [1], trang 192, bảng 2) Trần : vàng hệ số phản xạ trần: ρtr =0.5 Tường: xám sáng hệ số phản xạ tường ρtg =0.7 Sàn : xám đậm hệ số phản xạ sàn ρlv =0. Độ rọi yêu cầu: Etc =450(lx) 3. Chọn hệ chiếu sáng: chung đều 3.

Chọn khoảng nhiệt độ mà: T m=3200 ÷ 4800(° K ) theo đồ thị đường cong Kruithoft (Theo quyển [1], trang 39) 3. Chọn bóng đèn: (Theo quyển [1], Hương trang 190) Loại: đèn thủy ngân cao áp (TNCA) T m=4000(° K ) Ra =42 Pđ =250( W ) Φ đ =13000(lm), ballast điện từ, cos = 0.5 htt max Lngang =1. Chọn bộ đèn loại: RI (đèn TNCA) chóa nhôm (Theo quyển [1], trang 222) Cấp bộ đèn: bộ đèn cấp B hiệu suất: trực tiếp ηd =0.78 Số đèn/1 bộ: 1 đèn quang thông: 13000(lm) 10 tong. Phân bố các bộ đèn: Cách trần h' =1(m) Bề mặt làm việc: 0.8( m) Chiều cao treo đèn so với mặt làm việc: htt =4.

Chỉ số địa điểm: ab 100 ×30 K= = =5.2 ×(100+30) Nên chia mặt bằng làm 3 phần bằng nhau Tính chỉ số địa điểm 1 phần 100 × 30 a1b1 3 K 1= = =3. Hệ số bù: (Theo quyển [1], trang 110, 111 và 193) Chọn hệ số suy giảm quang thông: δ 1=1 Chọn hệ số suy giảm do bám bụi: δ 2=0.8 Hệ số bù: 1 1 d= = =1. Tỷ số treo: h' 2 1 j= ' = ≈ h + htt 2+ 4. Hệ số sử dụng: (Theo quyển [1], trang 198) Hệ số có ích: ud =0.3 4−3 Hệ số sử dụng: U =ud ηd + ui ηi=0.

Quang thông tổng 1 phần: Etc Sd 450 × 1000× 1. Xác định bộ đèn 1 phần: Φtổng 733377 N bộ dèn= = =56. Kiểm tra sai số quang thông: N bộ dèn Φ các bóng/1 bộ đèn−Φ tổng 168× 13000−3 × 733377 ∆ Φ= = ×100=−0.73 % ∈(−20 % đến 10 %) Φ tổng 3× 733377 Kết luận: thỏa yêu cầu 3. Kiểm tra độ rội trung bình trên bề mặt làm việc: N bộ dèn Φcác bóng/1 bộ đèn U 168 × 13000× 0.

Phân bố các bộ đèn Bố trí 24 bộ đèn theo chiều dọc và 7 bộ đèn theo chiều ngang 12 tong.xuong Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn Hình 2: Sơ đồ phân bố 3 pha 13 tong.xuong Hình 3: Sơ đồ nguyên lý Hình 4: Sơ đồ đơn tuyến 3. Xác định phụ tải chiếu sáng: Công suất tác dụng tính toán tổng: Pttcs =N boden nbong/ boden ( Pden + Pballast )=168 × 1× 267=45(kW ) tong Pden + Pballast =267 (W ) : (Theo quyển [1], trang 223) 14 tong.xuong Công suât tác dụng cho từng pha: Pttcs =N boden / pha n bong/boden ( P den+ P ballast )=56 ×1 ×267=15( kW ) pha Công suất tác dụng cho từng nhóm: Pttcs =N boden/ nhóm nbong/ boden ( Pden + Pballast ) =7 ×1× 267=2(kW ) nhóm 3.1 Tính toán dòng điện chọn dây và CB a) Chọn dây dây dẫn và CB cho tủ chiếu sáng Pttcs 45 ×10 3 I tt = tong = =70( A) tong √ 3 U d cosφ √ 400× 0.93 3 ×  Với nhiệt độ môi trường là 40 0 C và dây dẫn có vỏ bọc cách điện loại PVC, tra bảng G12 (Quyển [2] trang 202) ta được hệ số: k 1=0.87  Với số lượng mạch đi cùng trong 1 nhóm là 8 mạch và phương thức đi dây loại C, tra bảng G16 (Quyển [2] trang 203) ta chọn được hệ số : k 4=0.70 I ttcs 70 I ' tt = tong = =115( A) tong k1 k4 0.70  Kiểm tra lại điều kiện chọn dây đẫn (Itt < ICB < I’dd ) - I tt =70 ( A ), ta chọn ICB = 100 (A) (MCCB-NF125-CV-3(P+N)-100A tong (Mitsubishi)) - I ' tt =115 (A ) , ta chọn Idd = 122 (A) (25mm2 ) (Theo catalog cáp hạ áp tong Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,71 = 75(A) < ICB (100A), nên ta phải chọn lại dây, ta chọn Idd = 149 (A) (35mm2 ) (theo catalog cáp hạ áp Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,71 = 92 (A) < ICB (100A) nên ta phải chọn lại dây, ta chọn Idd = 182 (A) (50mm2 ) (theo catalog cáp hạ áp Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,71 = 112 (A) > ICB (100A) (để dảm bảo an toàn cho dây dẫn ta chọn cao hơn 1 cấp dây dẫn nữa) nên ta phải chọn lại dây, ta chọn Idd = 229 (A) (70mm2 ) (Theo catalog cáp hạ thế Cadivi loại lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .xuong  Vậy ta chọn dây theo catalog cáp hạ thế Cadivi loại 2 lõi 70mm2 với khả năng chịu dòng Idd = 229 (A) và ta chọn thiết bị đóng cắt loại MCCB-NF125-CV-3P-100A (Mitsubishi)  Dây trung tính chọn bằng dây pha b) Chọn dây dẫn và CB cho từng nhóm đèn: Ptt 2 ×1 03 I tt = nhóm = =9.93  Với nhiệt độ môi trường là 40 0 C và dây dẫn có vỏ bọc cách điện loại PVC, tra bảng G12 (Quyển [2] trang 202) ta được hệ số: k 1=0.87  Với số lượng mạch đi cùng trong 1 nhóm là 8 mạch và phương thức đi dây loại B1 ,tra bảng G16 (Quyển [2] trang 203) ta chọn được hệ số : k 4=0.4 I ' tt = nhóm = =21( A) nhóm k1 k4 0.52  Kiểm tra lại điều kiện chọn dây đẫn (Itt < ICB < I’dd ) - I tt =9.5mm2 ) (Theo catalog cáp hạ áp Cadivi nhóm loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .5mm2 ) (theo catalog cáp hạ áp Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,52 = 13 (A) < ICB (16A), nên ta phải chọn lại dây, ta chọn Idd = 38 (A) (4mm2 ) (Theo catalog cáp hạ thế Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,52 = 17 (A) > ICB (16A) (để dảm bảo an toàn cho dây dẫn ta chọn cao hơn 1 cấp dây dẫn nữa) nên ta phải chọn lại dây, ta chọn Idd = 45 (A) (6mm2 ) (Theo catalog cáp hạ thế Cadivi loại 2 lõi) - Kiểm tra : I’dd = Idd .0,52 = 20 (A) > ICB (16A) - Tương tự tính toán tải cho các nhóm còn lại, mỗi nhóm có số liệu như trên.xuong  Vậy ta chọn dây theo catalog cáp hạ thế Cadivi loại 2 lõi 6mm2 với khả năng chịu dòng Idd = 45 (A) và ta chọn thiết bị đóng cắt loại MCB-BH-D6-2P(1+N)-16A Mitsubishi.  Dây trung tính chọn bằng dây pha 17 tong.xuong CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Thông số các phụ tải phân xưởng được liệt kê trong bảng sau: Bảng phân bố nhóm phụ tải cho phân xưởng như sau: Số Pđm Hiệu Hệ số Stt Tên thiết bị ksd lượng (Kw) suất η cosφ 1 Máy mài sắt 2 15 0.85 6 Quạt thông gió 1 5 0.76 hướng tâm 3 Máy doa tọa độ 3 15 0.7 palang điện 7 Quạt thông gió 2 5 0.