Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo Nền kinh tế nói riêng và diện mạo xã hội nói chung của đất nước đang thay đổi từng ngày với tốc độ nhanh chóng nhằm mục tiêu hội nhập với nền kinh tế khu vực và vươn tầm quốc tế. Đóng góp rất lớn vào sự đổi mới đó là nền công nghiệp ngày một phát triển. Đất nước ta với nền công nghiệp còn non trẻ với mục tiêu phát triển mạnh nhưng rất chú trọng đến tính bền vững, nó thể hiện ở việc đặc biệt phát triển ngành công nghiệp chế tạo máy, phục vụ trực tiếp cho sự phát triển nền công nghiệp đất nước. Một trong những ngành đó là ngành sản xuất chế tạo máy kéo, với mục tiêu hiện đại hoá nền nông nghiệp vốn là một thế mạnh trong nền kinh tế quốc dân. Với tốc độ phát triển như vậy của đất nước, nhu cầu và yêu cầu về điện năng không ngừng gia tăng và đã đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy tốc độ phát triển đó. Đi đôi với sự lớn mạnh của nền kinh tế là các qui trình công nghệ, máy móc ngày một hiện đại, đòi hỏi chất lượng điện năng, độ tin cây, an toàn…hết sức nghiêm ngặt. Do đó việc thiết kế hệ thống cung cấp điện đòi hỏi độ tin cậy tuyệt đối nhất có thể đạt được đồng thời với tính kinh tế hiệu quả nhất vì kinh tế đất nước ta còn hạn chế… Với đề tài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo”, sau quá trình học tập và tìm hiểu em đã hoàn thành bài tập dài. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của thầy cô giáo để em được mở rộng, nâng cao kiến thức. Em xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lê Việt Tiến cùng các thầy cô đã giúp em hoàn thành bài tập dài này. Hà nội, ngày 26 tháng 11 năm 2013 Sinh viên thực hiện Đặng Văn Tuệ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô khá lớn với 13 phân xưởng và nhà làm việc. Phụ tải của nhà máy được cho trong bảng dưới đây: Phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Diện tích (m2) Loại hộ tiêu thụ 1 Khu nhà phòng ban quản lý và xưởng thiết kế 200 III 2 Phân xưởng (PX) đúc 1500 I 3 PX gia công cơ khí 3600 I 4 PX cơ lắp ráp 3200 I 5 PX luyện kim màu 1800 I 6 PX luyện kim đen 2500 I 7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III 8 PX rèn dập 2100 I 9 PX nhiệt luyện 3500 I 10 Bộ phận nén khí 1700 III 11 Trạm bơm 800 I 12 Kho vật liệu 60 III 13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy kéo để cung cấp cho các ngành kinh tế trong nước và xuất khẩu. Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn. Đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại I là 67%. Phụ tải loại I lớn gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy sản xuất máy kéo 1.2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1. Xác định phụ tải tinh toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 3. Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất cosφ của nhà máy. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Phụ tải tính toán Ptt là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra. Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Ptt = knc.Pđ (2.1) Trong đó: knc là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật Pđ: công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán lấy Pđ Pdđ . Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình về hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải Ptt = khd.Ptb (2.2) Trong đó : khd là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW). Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình Ptt = Ptb ± β.σ (2.3) Trong đó : σ là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình β là hệ số tán xạ của  Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ (2.4) Trong đó : Pdđ là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) kmax là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f (nhq; ksd) ksd là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật nhq là số thiết bị dùng điện hiệu quả. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đợn vị sản phầm (2.5) Trong đó: a0 là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWhđvsp) M là số sản phẩm sản suất trong một năm

LỜI NĨI ĐẦU Nền kinh tế nói riêng diện mạo xã hội nói chung đất nước thay đổi ngày với tốc độ nhanh chóng nhằm mục tiêu hội nhập với kinh tế khu vực vươn tầm quốc tế Đóng góp lớn vào đổi cơng nghiệp ngày phát triển Đất nước ta với cơng nghiệp cịn non trẻ với mục tiêu phát triển mạnh trọng đến tính bền vững, thể việc đặc biệt phát triển ngành công nghiệp chế tạo máy, phục vụ trực tiếp cho phát triển công nghiệp đất nước Một ngành ngành sản xuất chế tạo máy kéo, với mục tiêu đại hố nơng nghiệp vốn mạnh kinh tế quốc dân Với tốc độ phát triển đất nước, nhu cầu yêu cầu điện không ngừng gia tăng đóng vai trị then chốt việc thúc đẩy tốc độ phát triển Đi đơi với lớn mạnh kinh tế qui trình cơng nghệ, máy móc ngày đại, địi hỏi chất lượng điện năng, độ tin cây, an toàn…hết sức nghiêm ngặt Do việc thiết kế hệ thống cung cấp điện địi hỏi độ tin cậy tuyệt đối đạt đồng thời với tính kinh tế hiệu kinh tế đất nước ta cịn hạn chế… Với đề tài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo”, sau trình học tập tìm hiểu em hồn thành tập dài Tuy nỗ lực nhiều thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đánh giá, chỉ bảo thầy cô giáo để em mở rộng, nâng cao kiến thức Em xin chân thành cảm ơn giảng dạy, hướng dẫn tận tình thầy giáo Lê Việt Tiến thầy cô giúp em hoàn thành tập dài Hà nội, ngày 26 tháng 11 năm 2013 Sinh viên thực Đặng Văn Tuệ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mơ lớn với 13 phân xưởng nhà làm việc Phụ tải nhà máy cho bảng đây: Phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo TT Tên phân xưởng Khu nhà phòng ban quản lý xưởng thiết kế Phân xưởng (PX) đúc Công suất đặt (kW) 200 Diện tích (m2) Loại hộ tiêu thụ III 1500 I PX gia cơng khí 3600 I PX lắp ráp 3200 I PX luyện kim màu 1800 I PX luyện kim đen 2500 I PX sửa chữa khí Theo tính tốn III PX rèn dập 2100 I PX nhiệt luyện 3500 I 10 Bộ phận nén khí 1700 III 11 Trạm bơm 800 I 12 Kho vật liệu 60 III 13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo loại máy kéo để cung cấp cho ngành kinh tế nước xuất Đứng mặt tiêu thụ điện nhà máy hộ tiêu thụ lớn Đánh giá tổng thể tồn xí nghiệp khí ta thấy tỷ lệ (%) phụ tải loại I 67% Phụ tải loại I lớn gấp lần phụ tải loại III, xí nghiệp đánh giá hộ phụ tải loại I, yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục Sơ đồ mặt toàn nhà máy sản xuất máy kéo Từ hệ thống đến 11 12 1.2 NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ Xác định phụ tải tinh tốn phân xưởng sửa chữa khí toàn nhà máy Thiết kế mạng điện cao áp cho tồn nhà máy Bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất cosφ nhà máy CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Phụ tải tính tốn Ptt phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Ptt = knc.Pđ (2.1) Trong đó:  knc hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật  Pđ: công suất đặt thiết bị nhóm thiết bị, tính tốn lấy Pđ Pdđ Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ sớ hình dáng đồ thị phụ tải Ptt = khd.Ptb (2.2) Trong :  khd hệ số hình dáng đồ thị phụ tải  Ptb cơng suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị (kW) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình và độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình Ptt = Ptb ± β.σ (2.3) Trong :  σ độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình  β hệ số tán xạ   Ptb công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình và hệ sớ cực đại Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ (2.4) Trong :  Pdđ cơng suất danh định thiết bị nhóm thiết bị (kW)  kmax hệ số cực đại, tra sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f (nhq; ksd)  ksd hệ số sử dụng, tra sổ tay kĩ thuật  nhq số thiết bị dùng điện hiệu Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đợn vị sản phầm Ptt  a 0M Tmax (2.5) Trong đó: a0 suất chi phí điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp) M số sản phẩm sản suất năm Tmax thời gian sử dụng công suất lớn (h) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất trang bị điện đơn diện tích Ptt = p0.F (2.6) Trong đó:  p0 suất trang bị điện đơn vị diện tích (W/m2)  F diện tích bố trí thiết bị (m2) Phương pháp tính trực tiếp Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho hai trường hợp: – Phụ tải đa dạng áp dụng phương pháp để xác định phụ tải tính tốn – Phụ tải giống lặp lặp lại khu vực khác phụ tải khu chung cư 2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 2.2.1 Phân nhóm phụ tải Trong phân xưởng có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần dựa nguyên tắc sau: – Các thiết bị điện nhóm nên để gần để giảm thiểu chiều dài đường dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng – Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định phụ tải tính tốn thuận tiện xác thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm – Tổng cơng suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm khơng nên q nhiều đầu tủ động lực thường từ ÷ 16 – Tuy nhiên thường khó để thỏa mãn lúc tất nguyên tắc trên, người thiết kế phải lựa chọn cách phân nhóm hợp lý Dựa vào nguyên tắc phân nhóm phụ tải cơng suất đặt sơ đồ mặt thiết bị, ta chia thiết bị phân xưởng sửa chữa khí thành nhóm sau: Kết phân nhóm phụ tải STT Tên thiết bị 1 Số lượng Máy tiện ren Kí hiệu mặt BỘ PHẬN DỤNG CỤ Nhóm Pđm ( kW ) máy Toàn 10 40 5 Máy tiện ren Máy khoan bàn Máy mài sắc Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt Cộng nhóm 1 Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giường trụ Máy khoan hướng tâm Máy mài trịn Cộng nhóm 2 Máy doa tọa độ Máy doa ngang Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy xọc Máy doa ngang Máy mài trịn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Máy mài phẳng có trục nằm Máy ép thủy lực Cộng nhóm 10 1 13 Nhóm 2 1 1 1 11 Nhóm 1 2 1 22 23 26 27 10 0,65 2,8 2,8 40 0,65 5,6 2,8 97,25 10 11 12 13 15 17 4,5 5,62 0,6 10 4,5 14 4,5 5,62 0,6 14 10 4,5 63,22 14 16 18 19 4,5 4,5 7 4,5 2,8 10 4,5 4,5 14 14 4,5 2,8 10 20 2,8 2,8 12 21 4,5 4,5 62,6 4,5 3,2 10 4,5 5,8 2,8 2,8 21 4,5 6,4 10 4,5 5,8 2,8 2,8 BỘ PHẬN SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN Nhóm Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng 10 Máy cưa 11 10 Máy mài hai phía Cộng nhóm 13 Nhóm 1 1 1 1 14 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Bàn nguội Máy cưa Máy mài hai phía Máy khoan bàn Cộng nhóm 12 2,8 2,8 64,6 11 12 13 4,5 3,2 10 2,8 2,8 2,8 0,65 4,5 3,2 10 2,8 2,8 2,8 3,9 44 * Giả thiết tất thiết bị làm việc chế độ pha dài hạn 2.2.2 Xác định PTTT nhóm phụ tải Vì biết nhiều thơng tin phụ tải, xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Tra bảng với phân xưởng sửa chữa khí K sd = 0,15 cosφ = 0,6 (tanφ= 1,33) 2.2.2.1 Tính tốn cho nhóm 1: Danh sách thiết bị nhóm STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan bàn Máy mài sắc Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt Cộng nhóm Số lượng 4 1 13 Kí hiệu mặt 22 23 26 27 Pđm ( kW ) máy Toàn 10 40 10 40 0,65 0,65 2,8 5,6 1 2,8 2,8 97,25 Ta có: Pmax = suy n1 = 8, P1 = 80 kW P 80 n1 P*    Pđm.n 97, 25 ≈ 0,82 n 13 = 0,62; với n* = 0,38; P* = 0,82 tra bảng [I.5- TL1] ta nhq* = 0,57 nhq = nhq*.n = 0,69.13 ≈ n*  Tra bảng [I.6-TL1] với Ksd = 0,15 nhq = Kmax = 2,48 Phụ tải tính tốn nhóm 1: Ptt =Kmax.Ksd.Pđm.n = 2,48 0,15.97,25= 36,2 kW Qtt = Ptt.tgφ = 36,2.1,33 = 48,27 kVAr Stt = Ptt2  Q 2tt  36, 2  48, 27 Itt = Stt 60,33  10 3U d 3.380 = 91,67 A = 60,33 kVA 2.2.2.2 Tính tốn cho nhóm Danh sách thiết bị nhóm STT Tên thiết bị Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giường trụ Máy khoan hướng tâm Máy mài trịn Cộng nhóm Số lượng 1 1 1 11 Kí hiệu mặt 10 11 12 13 15 17 Pđm ( kW ) máy Toàn 14 4,5 4,5 5,62 5,62 0,6 0,6 3 14 10 10 4,5 4,5 7 63,22 Ta có: Pmax = suy n1 = 7; P1 = 50,62 kW P 12,9 n1 P*    Pđm.n 14,55 ≈ 0,8 n 11 = 0,64, với n* = 0,64; P* = 0,8 tra bảng [I.5- TL1] ta nhq* = 0,86 nhq = nhq*.n = 0,8.11 ≈ Tra bảng [I.6-TL1] với Ksd = 0,15 nhq = Kmax = 2,2 Phụ tải tính tốn nhóm 1: Ptt =Kmax.Ksd.Pđm = 2,2 0,15.63,22= 20,86 kW Qtt = Ptt.tgφ = 20,86.1,33 = 27,82 kVAr n*  Stt = Ptt2  Q2tt  20,862  27,822 = 34,77 kVA Itt = Stt 34,77  10 3U d 3.380 = 52,83 A 2.2.2.3 Tính tốn cho nhóm Danh sách thiết bị nhóm STT Tên thiết bị 10 Số lượng Máy doa tọa độ Máy doa ngang Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy xọc Máy doa ngang Máy mài trịn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Máy mài phẳng có trục nằm Máy ép thủy lực Cộng nhóm 1 2 1 Kí hiệu mặt 14 16 18 19 Pđm ( kW ) máy Toàn 4,5 4,5 4,5 4,5 14 1 14 4,5 4,5 2,8 2,8 10 10 20 2,8 2,8 12 21 4,5 4,5 62,6 Ta có: Pmax = suy n1 = 5; P1 = 38 kW P 38 n1 P*    Pđm.n 62,6 ≈ 0,61 n 12 = 0,42, với n* = 0,42; P* = 0,61 tra bảng [I.5- TL1] ta nhq* = 0,81 nhq = nhq*.n = 0,81.12 ≈ 10 Tra bảng [I.6-TL1] với Ksd = 0,15 nhq = 10 Kmax = 2,1 Phụ tải tính tốn nhóm 1: Ptt =Kmax.Ksd.Pđm.n = 2,1 0,15.62,6= 19,72 kW Qtt = Ptt.tgφ = 19,72.1,33 = 26,29 kVAr n*  Stt = Ptt2  Q 2tt  19,722  26, 292 Itt = Stt 32,87  10 3U d 3.380 = 49,94 A = 32,87 kVA 2.2.2.4 Tính tốn cho nhóm Danh sách thiết bị nhóm STT Tên thiết bị 10 Số lượng Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng Máy cưa Máy mài hai phía Cộng nhóm 1 1 1 13 Kí hiệu mặt 10 11 12 Pđm ( kW ) máy Toàn 21 4,5 4,5 3,2 6,4 10 10 4,5 4,5 5,8 5,8 2,8 2,8 4 2,8 2,8 2,8 2,8 64,6 Ta có: Pmax = suy n1 = 5; P1 = 36,8 kW n*  P 36,8 n1 P*    Pđm.n 64, ≈ 0,57 n 13 = 0,38, với n* = 0,38; P* = 0,57 tra bảng [I.5- TL1] ta nhq* = 0,86 nhq = nhq*.n = 0,86.13 ≈ 11 Tra bảng [I.6-TL1] với Ksd = 0,15 nhq = 11 Kmax = 1,98 Phụ tải tính tốn nhóm 1: Ptt =Kmax.Ksd.Pđm.n = 1,98 0,15.64,6= 19,19 kW Qtt = Ptt.tgφ = 19,19.1,33 = 25,58 kVAr Stt = Ptt2  Q 2tt  19,192  25,582 Itt = Stt 31,98  10 3U d 3.380 = 48,59 A = 31,98 kVA 2.2.2.5 Tính tốn cho nhóm Danh sách thiết bị nhóm STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Số lượng 1 1 Kí hiệu mặt Pđm ( kW ) máy Toàn 7 4,5 4,5 3,2 3,2 10 10 2,8 2,8 10 K qt SdmB  1, 4.SdmB 3.0,38 Ilvmax = 3U dm Điều kiện kiểm tra: khả cắt ngắn mạch: INmax > IN2i Sử dụng aptomat khơng khí Merlin Gerin chế tạo Tra [PL IV.4- TL1] ta chọn aptomat tổng cho TBA bảng Kết chọn aptomat tổng TBA Sđm (kVA) Số MBA Ilvmax (A) IN2i (kA) Loại A Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) B1 1000 2127,1 22,65 M25 690 2500 55 B2 750 1595,3 18,99 M16 690 1600 40 B3 2000 4254,2 39,94 M50 690 5000 85 B4 1000 2127,1 22,65 M25 690 2500 55 B5 1000 2127,1 22,65 M25 690 2500 55 B6 1250 2658,8 25,59 M32 690 3200 75 B7 1600 3403,3 31,8 M40 690 4000 75 B8 750 1595,3 18,99 M16 690 1600 40 B9 560 850,8 15,84 M10 690 1000 40 Ta thấy aptômát tổng chọn thỏa mãn khả cắt ngắn mạch – Chọn aptomat nhánh: Điều kiện lựa chọn: + UđmA ≥ Umạng = 0,38 kV Sttpx + IđmA ≥ Ittpx = n 3.U dm Với n số Aptomat cấp điện cho phân xưởng, phân xưởng mà TBAPX có MBA ( khơng cấp chung cho PX khác) n=2, cịn lại n=1 Sử dụng aptomat kiểu hộp Merlin Gerin chế tạo Ta chọn aptomat nhánh cho PX bảng Kết chọn aptomat nhánh PX Sttpx (kVA) n Ittpx (A) Loại A Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) IN2i (kA) PX1 206,42 313,6 CM1250N 690 1250 25 22,65 63 PX2 1318,21 2002,8 CM2500N 690 2500 50 18,99 PX3 3632,93 2759,8 CM3000N 690 3000 50 39,94 PX4 1959,11 1488,3 CM1600N 690 1600 50 22,65 PX5 1617,22 2457,1 CM2500N 690 2500 50 22,65 PX6 2218,48 1685,3 CM2000N 690 2000 50 25,59 PX7 159,92 243,0 CM1250N 690 1250 25 22,65 PX8 1773,83 2695,1 CM3000N 690 3000 50 22,65 PX9 3084,42 2343,1 CM2500N 690 2500 50 31,48 PX10 1476,18 1121,4 CM1250N 690 1250 25 18,99 PX11 807,80 613,7 CM1250N 690 1250 25 15,84 PX12 69,19 105,1 CM1250N 690 1250 25 18,99 Ta thấy aptômát nhánh chọn thỏa mãn khả cắt ngắn mạch d) Chọn góp hạ áp: Thanh góp chon theo điều kiện phát nóng cho phép: Stt k1.k2.Icp ≥ Icb = 3.U dm Trong đó: + k1 = với góp đặt đứng + k2 = 1: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ theo môi trường Chọn góp đồng, mỡi pha ghép n thanh, để dễ lắp đặt bảo dưỡng, ta chọn loại góp đồng tiết diện 120x10 có Icp= 2650 A, tùy theo yêu cầu dòng cho phép mà ta ghép thêm dẫn Ta có kết chọn dẫn hạ áp bảng 3.34 Kết lựa chọn góp hạ áp TBA Stt (kVA) Icb (A) Thanh góp (mm2) n Icp (A) B1 1955,2 2822,1 120x10 4100 B2 1381,1 1993,4 120x10 2650 B3 3632,93 5143,7 120x10 5200 B4 1959,11 2827,7 120x10 4100 64 B5 1773,1 2559,2 120x10 2650 B6 2218,48 3202,1 120x10 4100 B7 3084,42 4452,0 120x10 5200 B8 1476,18 2130,7 120x10 2650 B9 807,6 1165,7 120x10 2650 Kiểm tra ổn định động: i xk l2 i xk  2,53 cp  tt b.h b.h ≥ = 1,76.10-3 a Trong đó:   + cp : ứng suất cho phép, góp đồng cp = 1400 kG/cm2 + l: khoảng cách sứ pha, lấy l = 60 cm + a: khoảng cách pha, lấy a = 15 cm + ixk: dòng ngắn mạch xung kích điểm N2i + b: chiều rộng tiết diện góp, đơn vị cm + h: chiều dài tiết diện góp, đơn vị cm Thay vào cơng thức ta có kết bảng Kết tính ứng suât dẫn TBA Thanh góp (cm) Ixk (kA) B1 120x10 57,66 58,41 B2 120x10 48,33 41 B3 120x10 101,66 181,5 B4 120x10 57,66 58,41 B5 120x10 57,66 58,41  tt (kG/cm2) cp kG/cm2 1400 65 B6 120x10 65,15 74,6 B7 120x10 80,14 112,8 B8 120x10 48,33 41 B9 120x10 40,33 28,1 Vậy góp thỏa mãn điều kiện ổn định động Các góp có Icp > 1000A nên khơng phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 3.4.3.3 Cáp 35 kV Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt Vì tất cáp ta chọn có tiết diện 50 mm2 nên ta kiểm tra cáp với dòng ngắn mạch lớn max{ I N1i } = 1,83 kA Cơng thức: F �.I� t qd Trong đó: + α: hệ số nhiệt độ, với cáp lõi đồng α = + I∞ : dòng điện ngắn mạch trì, ngắn mạch xa nguồn nên I∞ = IN + tqđ : thời gian quy đổi, tqđ = f(β’’, t) I'' 1 I ’’ � +β = + t: thời gian tồn ngắn mạch, lấy t = 0,5s Tra đồ thị ( Hình 7.3 - TL3), tìm tqđ = 0,4 Thay số vào ta được: F ≥ 6.1,83 0, = 6,94 mm2 Vậy chọn cáp 50 mm2 thỏa mãn 3.4.4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp toàn nhà máy Sau lựa chọn kiểm tra thiết bị, ta thiết lập sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp toàn nhà máy: 66 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp nhà máy 35 kV 35 kV AC150 AC150 TPPTT 4MA76 8DC11 4MA76 4MA76 35 kV 35 kV MCLL 8DC11 8DC11 3EE1 4MA76 4MS36 XLPE(3x50) 8DA10 XLPE(3x50) B1 B2 2x1000 kVA 2x750 kVA M16 M25 0,4 kV B3 B4 2x2000 kVA 2x1000 kVA M50 0,4 kV B5 0,4 kV B7 2x1600 kVA M32 M25 M25 0,4 kV B6 2x1250 kVA 2x1000 kVA 0,4 kV M40 0,4 kV 0,4 kV B8 B9 750 kVA 2x560 kVA M16 M10 0,4 kV 8DA10 0,4 kV 3.5 KẾT LUẬN Trong chương 3, ta tính toán sơ phương án thiết kế mạng điện cao áp nhà máy lựa chọn phương án tối ưu nhất, phương án với vốn đầu tư 19087,5 tỷ đồng, tổn thất điện 981,5 MWh, hàm chi phí tính tốn 7198,5 tỷ đồng Sau ta thiết kế chi tiết cho phương án chọn: lựa chọn thiết bị TPPTT TBAPX, kiểm tra thiết bị vẽ sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp tồn nhà máy BP Trạm nénbơm khí Đây sở để thực phần tính tốn CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT Hệ số công suất cosφ chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosφ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện Mục tiêu nâng hệ số công suất lên cosφ = 0,95 4.1 Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSΦ Phần lớn thiết bị tiêu dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q 67 Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt thiết bị dùng điện, cịn cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hóa máy điện xoay chiều khơng sinh cơng Q trình trao đổi cơng suất Q máy phát hộ tiêu dùng điện trình dao động Mỡi chu kỳ dịng điện, Q đổi chiều lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dịng điện khơng Việc tạo cơng suất Q khơng địi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất Q cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn Vì để tránh truyền tải lượng cơng suất Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ tiêu thụ điện máy sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ,…) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, cách làm gọi bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng Q góc lệch pha dịng điện điện áp mach nhỏ đi, hệ số công suất cosφ mạng nâng cao Quan hệ P, Q góc φ : arctg P Q φ= (4.1) Khi lượng P thay đổi, nhờ có bù Q, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc φ giảm → cosφ tăng lên Hệ số công suất cosφ nâng cao mang đến hiệu sau:  Giảm tổn thất công suất: P2  Q2 P2 Q2 R  R  R U2 U = ∆P(P) + ∆P(Q) ∆P = U Q giảm → ∆P(Q) giảm → ∆P giảm  Giảm tổn thất điện năng: ∆A = ∆P.t Q giảm → ∆P giảm → ∆A giảm  Giảm tổn thất điện áp: U  P.R  Q.X P.R Q.X    U (P)  U (Q) U U U Q giảm → ∆U(Q) giảm → ∆U giảm  Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp: Khả truyền tải đường dây MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng Dòng điện chạy dây dẫn MBA: I P2  Q2 3U 68 Q giảm → I giảm Ngoài việc nâng cao cosφ cịn làm giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát điện… Vì lí mà việc bù Q, nâng cao hệ số cosφ trở thành vấn đề quan trọng, cần quan tâm mức 4.2 BIỆN PHÁP NÂNG CAO COSΦ 4.2.1 Nâng cao cosφ phương pháp tự nhiên – Thay động thường xuyên vận hành non tải động có cơng suất nhỏ – Giảm điện áp động mang tải – Hạn chế động không đồng chạy không tải – Nâng cao chất lượng sửa chữa động điện không đồng – Thay chuyển đổi MBA Nâng cao cosφ phương pháp tự nhiên có lợi đem lại hiệu kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù 4.2.2 Nâng cao cosφ phương pháp nhân tạo Đặt thiết bị bù gần hộ tiêu thụ điện để cung cấp Q theo yêu cầu chúng, nhờ giảm lượng Q truyền tải đường dây Có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động điện đồng Với nhà máy khí cơng nghiệp địa phương xét ta dùng tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù Sử dụng tụ điện có ưu điểm tiêu hao cơng suất P, khơng có phần quay máy bù đồng nên lắp ráp, bảo quản vận hành dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ tùy theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao bỏ vốn đầu tư lúc Vị trí đặt thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt TPPTT, cao áp, hạ áp TBAPX, TPP, TĐL đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng đặt thiết bị bù cần phải tính tốn so sánh kinh tế, kỹ thuật cho phương án Theo kinh nghiệm thực tế, công suất dung lượng bù công suất phản kháng nhà mày thiết bị không thật lớn nên ta phân bố dung lượng bù hạ áp TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành 69 4.3 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ 4.3.1 Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cho nhà máy xác định theo công thức: Q b �  Pttnm (tg1  tg2 ). Trong đó:  Qb �: Tổng dung lượng công suất phản kháng cần bù  Pttnm: Phụ tải tác dụng tính tốn nhà máy  φ1: Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình NM trước bù Theo tính tốn chương 1, cosφ1 = 0,71 → tgφ1 = 0,99  φ2: Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc, mục tiêu cosφ2 =0,95 → tgφ2 = 0,33  α: Hệ số xét tới khả nâng cao cosφ phương pháp khơng địi hỏi thiết bị bù, chọn α = Thay vào công thức Qb = 12941,02.(0,99 - 0,33).1 = 8104,1 kVAr 4.3.2 Phân bố dung lượng bù cho TBAPX Với trạm MBA phía hạ áp ta dùng phân đoạn, dung lượng bù chia cho nửa Sơ đồ thay tính dung lượng bù – Cơng thức tính cơng suất bù mạng hình tia: R td R Qbi = Qi – ( Q�- Qb �) i 70 Trong đó:  Qbi: cơng suất cần bù phụ tải thứ i, Q  Qi: công suất phản kháng phụ tải thứ i  Q�: công suất phản kháng nhà máy     Qb � : tổng công suất bù toàn nhà máy Rtđ: điện trở tương đương mạng điện Ri: điện trở nhánh thứ i: Ri = RBi + Rci RBi, Rci: điện trở MBA cáp nhánh thứ i – Tính điện trở MBA: PN U dm 103 RB = n.Sdm Kết tính điện trở máy biến áp TBA Qtt (kVAr) Sđm (kVA) ∆PN (kW) n RB (Ω) B1 1473,3 1000 10 6,1 B2 940,5 750 7,1 7,7 B3 2872,8 2000 19,4 3,0 B4 1660,8 1000 10 6,1 B5 1063,6 1000 10 6,1 B6 1312,5 1250 13,9 5,4 B7 1837,5 1600 16 3,8 B8 1040,4 750 7,1 15,5 B9 480 560 5,47 10,7 – Tính điện trở cáp: r0.L RD = n Điện trở cáp 35 kV Đường dây Cáp L(m) r0(Ω/km) n RC (Ω) 71 TPPTT-B1 2XLPE(3x50) 246,5 0,494 0,06 TPPTT-B2 2XLPE(3x50) 220,2 0,494 0,05 TPPTT-B3 2XLPE(3x50) 101,3 0,494 0,03 TPPTT-B4 2XLPE(3x50) 107,8 0,494 0,03 TPPTT-B5 2XLPE(3x50) 89,1 0,494 0,02 TPPTT-B6 2XLPE(3x50) 138,4 0,494 0,03 TPPTT-B7 2XLPE(3x50) 112,7 0,494 0,03 TPPTT-B8 2XLPE(3x50) 214,1 0,494 0,05 TPPTT-B9 2XLPE(3x50) 181,6 0,494 0,04 Từ ta tính điện trở nhánh: Kết tính điện trở nhánh TBA RBi (Ω) RCi (Ω) Ri (Ω) B1 6,1 0,06 6,16 B2 7,7 0,05 7,75 B3 3,0 0,03 3,03 B4 6,1 0,03 6,13 B5 6,1 0,02 6,12 B6 5,4 0,03 5,43 B7 3,8 0,03 3,83 B8 15,5 0,05 15,55 B9 10,7 0,04 10,74 – T í n h điện trở tương đương: 1 �1 1 1 1 1 �        �  � �R � R R R R R R R R � Rtđ = � 72 1 1 1 1 1 � �1 �6,16  7,75  3,03  6,13  6,12  5,43  3,83  15,55  10,74 � � =� = 0,642 Ω Áp dụng công thức xác định dung lượng bù cho TBA: R td R Qbi = Qi – ( Q�- Qb �) i Với Q� = 10779,22 (kVAr); Qb � = 8104,1 (kVAr); Rtđ = 0,642 Ω; ta có bảng kết sau: Kết tính điện trở bù nhánh TBA Qtt (kVAr) Ri (Ω) Qbi(kVAr) B1 1473,3 6,13 993,9 B2 940,5 7,73 560,3 B3 2872,8 3,01 1896,5 B4 1660,8 6,11 1179,8 B5 1063,6 6,11 582,6 B6 1312,5 5,42 770,3 B7 1837,5 3,81 1066,2 B8 1040,4 15,61 852,1 B9 480 10,72 205,9 4.3.3 Chọn tụ bù Tra (bảng 6.8 - TL2) chọn tụ bù cosφ điện áp 380V DAE YEONG chế tạo Kết chọn số lượng loại tụ bù TBA Qb (kVAr) Loại tụ Qtụ (kVAr) Số lượng Qbù(kVAr) B1 993,9 DLE - 3H100K6T 100 10 1000 B2 560,3 DLE - 3H100K6T 100 600 B3 1896,5 DLE - 3H100K6T 100 19 1900 B4 1179,8 DLE - 3H100K6T 100 12 1200 73 B5 582,6 DLE - 3H100K6T 100 600 B6 770,3 DLE - 3H100K6T 100 700 B7 1066,2 DLE - 3H100K6T 100 11 1100 B8 852,1 DLE - 3H100K6T 100 800 B9 205,9 DLE - 3H100K6T 100 200 Tổng 8104,1 81 8100 Tổng công suất tụ bù: Q tụ= 8100 kVAr Công suất phản kháng truyền tải lưới sau bù: Q = QttNM - Q tụ = 12681,4- 8100 = 4581,4 kVAr Hệ số công suất nhà máy sau bù: PttNM 12941,02   0,95 PttNM  Q 12941,02  4581, cosφ = 4.4 KẾT LUẬN Trong chương 4, ta tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng có hệ số cơng suất cho nhà máy Ở ta sử dụng tụ bù tĩnh để dễ lắp đặt vận hành, giảm chi phí đầu tư ban đầu bổ sung dễ dàng theo phát triển phụ tải Sau đặt tụ bù cho lưới hạ áp nhà máy, hệ số công suất cosφ nhà máy đạt yêu cầu cosφ = 0,95 74 75 76 77 ... tải từ hệ thống nhà máy Cấp điện áp vận hành nguồn điện mạng cao áp nhà máy cấp điện áp lưới điện nơi liên kết hệ thống cung cấp điện nhà máy với hệ thống điện Điểm liên kết thường trạm biến... THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mơ lớn với 13 phân xưởng nhà làm việc Phụ tải nhà máy cho bảng đây: Phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo TT Tên... tải nhà máy Đây bước quan trọng bắt buộc để tiếp tục tính tốn cho phần thiết kế mạng cao áp bù công suất phản kháng 19 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY Yêu cầu sơ đồ cung cấp điện