Cung cấp điện là 1 trong những yếu tố quan trọng thiết yếu bậc nhất trong phân xưởng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh doanh sản xuất cũng như sinh hoạt của công nhân viên và máy móc trong công xưởng. Vì vậy cung cấp điện cho phân xưởng được quan tâm đặc biệt. Bài luận văn này sẽ nói về thiết kế cung cấp điện cho 1 phân xưởng cơ khí
+ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN Học phần: Thiết Kế Cung Cấp Điện Mã học phần : 13468 Tên đề tập lớn: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Sinh viên: Lớp: Mã sinh viên: Nhóm học phần: N01 Giáo viên hướng dẫn: HẢI PHÒNG - 2021 MỤC LỤC I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG Cơng Ty gia cơng khí – THỦY NGUN Cơng ty có quy mơ lớn – thuộc ngành khí chế tạo máy Nhà máy có tổng diện tích khoảng 16000m2 với phân xưởng Phòng quản lý nhà máy có cơng suất đặt cho bảng sau: Ký hiệu mặt Tên phân xưởng Phân xưởng kết cấu kim loại Phân xưởng lắp ráp khí Phân xưởng đúc Phân xưởng nén khí Phân xưởng rèn Trạm bơm Phân xưởng sửa chữa khí Phân xưởng gia cơng gỗ Ban quản lí nhà máy Cơng suất đặt (kW) 2500 2200 1800 800 1600 450 Theo tính tốn 400 120 II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG 2.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 2.1.1 Xác định phụ tải theo công suất đặt hệ số nhu cầu - Xác định phụ tải tính tốn tác dụng Thường - Xác định phụ tải phản kháng (kVAr) - Xác định phụ tải toàn phần (kVAr) Nếu hệ số công suất cosφ thiết bị nhóm mà khác ta phải tính hệ số cơng suất cosφ trung bình Phương pháp có ưu điểm tính tốn đơn giản, nên ứng dụng rộng rãi có nhược điểm xác hệ số Knc khơng phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị có nhóm Thực tế Knc=Ksd.Kmax 2.1.2 Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất phụ tải đơn vị diện tích Với P0: suất phụ tải đơn vị diện tích (kW/m2) S: diện tích (m2) Phương pháp sử dụng cho thiết kế sơ 2.1.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu thụ điện đơn vị sản phẩm Trong M: số lượng sản phẩm sản xuất năm W0: Suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm (kWh/sp) Tca: Thời gian sử dụng công suất cực đại 2.1.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại cơng suất trung bình Khi ; Khi ; Với kpt: hệ số phụ tải Kpt=0,9 cho thiết bị làm việc chế độ dài hạn Kpt=0.75 cho thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Khi tính Kmax lấy tương ứng với=300 Khi Ptt=1.05.Ksd.Pđm 2.1.5 Xác định phụ tải tính tốn thiết bị điện pha - Khi có thiết bị điện pha trước tiên phải phân phối thiết bị vào ba pha cho không cân pha - Nếu điểm cung cấp phần công suất không cân 15% tổng cơng suất đặt điểm đó, thiết bị pha coi thiết bị điện ba pha có cơng suất tương đương - Nếu cơng suất không cân 15% tổng công suất điểm xét phải qui đổi thiết bị pha thành ba pha + Các thiết bị pha thường nối vào điện áp pha + Khi thiết bị pha nối vào điện áp dây: + Khi thiết bị pha nối vào điện áp pha thiết bị pha nối vào điện áp dây ta phải qui đổi thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp pha, phụ tải tính tốn tổng phụ tải pha nối vào điện áp pha phụ tải qui đổi tiết bị pha nối vào điện áp dây Sau tính phụ tải ba pha ba phụ tải pha có phụ tải lớn 2.1.6 Xác định phụ tải đỉnh nhọn - Phụ tải đỉnh nhọn phụ tải xuất thời gian ngắn từ đến giây, thông thường người ta tính dao động đỉnh nhọn sử dụng để kiểm tra độ lệch điện áp cho thiết bị bảo vệ tính tốn tự động động điện, dòng điện đỉnh nhọn thường xuất khởi động máy động điện máy biến áp hàn Đối với thiết bị dịng điện mở máy động dịng điện đỉnh nhọn Trong Kmm: hệ số mở máy động Với động chiều Kmm=2,5 Với động khơng đồng rơto lồng sóc pha Kmm=5÷7 Với máy biến áp hàn - Đối với 1nhóm thiết bị dao động đỉnh nhọn xuất máy có dao động mở máy lớn nhóm động mở máy, cịn động khác làm việc bình thường Khi Trong Itt: dịng điện tính tốn nhóm Imm max: dịng điện lớn động nhóm Iđm max: dịng điện định mức động có Imm max Ksd: hệ số sử dụng động có Imm max 2.2 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng Căn vào vị trí, cơng suất thiết bị bố trí mặt phân xưởng chia theo nhóm 2.Xác định phụ tải tính tốn nhóm phụ tải : a.Tính tốn cho nhóm 1:Số liệu phụ tải nhóm bảng 2-1 bảng 2-1 –Danh sách thiết bị thuộc nhóm TT 10 11 12 13 Tên thiết bị Số lượ ng Máy mài Máy khoan đứng Máy cắt ép Máy mài vạn Máy mài dao cắt gọt Máy mài mũi khoan Máy mài sắc mũi phay Máy mài dao chuốt Máy mài mũi khoét Thiết bị để hóa bền kim loại Máy khoan bàn Máy để mài tròn Máy mài thô Tổng 14 Ký hiệu mặt 11 14 16 17 18 19 20 21 22 23 Pđm(kw) Một máy Toàn Iđm (A) 4,5 2,8 4,5 1,75 0,65 1,5 1,0 0,65 2,9 0,8 4,5 2,8 4,5 1,75 0,65 1,5 1,0 0,65 2,9 0,8 11,4 7,09 11,39 4,43 1,64 3,8 2,53 1,64 7,34 2,02 25 26 28 0,65 1,2 2,8 1,3 1,2 2,8 26,35 1,64 3,03 7,09 Các thơng số nhóm thiết bị khu vực bảng 2.1 Tra bảng PL1.1 (TL1) ta :ksd=0,2;cos=0,6 suy tg=1,33 Dòng điện định mức máy xác định : Phụ tải tính tốn xác định : Trong : Tính P* : (A) Tra bảng 3-3(trang 32)ta có :n*hq=0,68.Từ tìm số thiết bị sử dụng hiệu : nhq=0,68.14=9,52 Tra bảng 3-2(trang 30) với ksd=0,2 nhq=9,52 có kmax=1,87 Phụ tải tính tốn nhóm : +Cơng suất tác dụng tính tốn : +Cơng suất phản kháng tính tốn : +Cơng suất tồn phần tính tốn : +Dịng điện tính tốn : b.Tính tốn cho nhóm 2: Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 2-2 Bảng 2-2- Danh sách thiết bị thuộc nhóm II TT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu mặt Pđm(kW) Một máy Toàn Máy tiện ren 14 Máy tiện ren 14 Máy tiện ren 10 20 Máy TR cấp 1,7 1,7 xác cao Máy doa tọa độ 2 Máy giũa 24 2,2 2,2 Tồng 53,9 Nhóm thiết bị khu vực gồm phụ tải có thơng số bảng Tra bảng PL1.1 (TL1) ta :ksd=0,2;cos=0,6 suy tg=1,33 Iđm (A) 17,72 17,72 25,32 4,3 5,06 5,57 Từ số liệu bảng 2-2 ta có :n=9,n1=6 -Thiết bị có cơng suất lớn nhóm Pmax=10 (kW) -Thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm : Pmin= 1,7 (kW) Nên tỉ số: Tính P* : Tra bảng 3-3(trang 32)ta có :n*hq=0,81.Từ tìm số thiết bị sử dụng hiệu : nhq=0,81.10=8,1 Tra bảng 3-2(trang 30) với ksd=0,2 nhq=8,1 có kmax=1,99 Phụ tải tính tốn nhóm : +Cơng suất tác dụng tính tốn : +Cơng suất phản kháng tính tốn : +Cơng suất tồn phần tính tốn : +Dịng điện tính tốn : c.Tính tốn phụ tải nhóm 3: Số liệu phụ tải nhóm bảng 2-3 Bảng 2-3:Danh sách thiết bị thuốc nhóm III TT Tên thiết bị Số lượng Máy bào ngang Máy xọc Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay đứng Máy mài Máy mài phẳng Máy mài tròn Máy khoan đứng Tổng Ký hiệu mặt 1 Pđm (kW) Một máy Toàn 14 17,72 2,8 2,8 7,09 17,72 7 17,72 10 2,8 5,6 7,09 11 4,5 4,5 11,4 12 2,8 2,8 7,09 13 2,8 2,8 7,09 15 4,5 4,5 11,4 11 Từ số liệu bảng 2-3 ta có :n=11,n1=6 -Thiết bị có cơng suất lớn nhóm Pmax=7 (kW) -Thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm : Nên tỉ số: Tính P* : (A) Tra bảng PL1.1 (TL1) ta :ksd=0,2;cos=0,6 suy tg=1,33 Pmin= 2,8 (kW) Iđm 51 -Tổn thất công suất tác dung MBA -Tổn thất công suất phản kháng MBA -Tổn thất công suất phản kháng MBA Mà = 5.5 Tổng tổn thất mạng hạ áp -Tổn thất công suất tác dụng: = 22,9+0,1+0,41+0,37+0,18+0,06+3,117.10-4+0,95=24,36 (kW) -Tổn thất công suất phản kháng : = =19,28+0,085+0,36+0,32+0,16+0,05+2,69.10-4+4,98=25,24 (kVAr) -Tổn thất cơng suất tồn phần: -Tổn thất điện = 51204,09 (kWh) VI TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 6.1 Tính tốn ngắn mạch phía trung áp Hình Điểm ngắn mạch N1 -Dây dẫn phía trung áp dây dài l=1000 m có: Ω/km Ω/km -Dịng điện ngắn mạch điểm : =0,471( KA) - Dịng xung kích: 1,8 =.1,8.0,471= 1,2(KA) 6.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp hình Các điểm ngắn mạch mạng hạ áp - Điện trở điện kháng máy biến áp BA : = 1,11 mΩ == 4,44 mΩ -Ta chọn góp đồng tiết diện 60 , l= m, atb= 300 mm = 0,056 mΩ = 0,189 mΩ -Ta chọn máy biến dòng điện Tk - 3600/5A - Điện trở điện kháng cuộn dây dòng điện aptomat tra phụ lục PL 3.12: m mΩ -Điện trở tiếp xúc điểm aptomat tra bảng phụ lục PL3.13: =m -Điện trở điện kháng dây dẫn là: /km Ω/km 6.2.1 Tính tốn ngắn mạch điểm N2 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N2 r = 1,11 +0,056+0,12+0,25=1,536 mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N2 x = 4,44 + 0,189+ 0,094 = 4,723 mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N2 là: == 50,46 KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.2 Tính tốn ngắn mạch điểm N3 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N3 r = 1,11 +3.0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,02 =2,0254 mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N3 x = 4,44 +3 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,02 = 5,2015 mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N3 là: == 41,37 KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.3 Tính tốn ngắn mạch điểm N4 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N4 r = 1,11 +2.0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,01 =1,9657mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N4 x = 4,44 +2 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,01 = 5,01 mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N4 là: == 42,91 KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.4 Tính tốn ngắn mạch điểm N5 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N5 r = 1,11 +0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,005 =1,91 mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N5 x = 4,44 +2 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,005 =5,01 mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N5 là: == 43,07KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.5 Tính tốn ngắn mạch điểm N6 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N6 r = 1,11 +0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,005 =1,69mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N6 x = 4,44 +2 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,005 = 5,01mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N6 là: == 43,68 KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.6 Tính tốn ngắn mạch điểm N7 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N7 r = 1,11 +2.0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,01 =1,9657mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N7 x = 4,44 +2 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,01 = 5,01mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N7 là: == 42,91 KA Tính dịng điện xung kích, chọn 6.2.7 Tính tốn ngắn mạch điểm N8 -Tổng điện trở điểm ngắn mạch N8 r = 1,11 +3.0,056+ 2.0,12+ 2.0,25 + 0,37.0,02 =2,0254 mΩ Tổng điện kháng điểm ngắn mạch N8 x = 4,44 +3 0,189+ 2.0,094 + 0,325.0,02 = 5,2015 mΩ Dòng điện ngắn mạch điểm N8 là: == 41,37 KA Tính dịng điện xung kích, chọn VII XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ BÙ ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 7.1 Xác định dung lượng bù Dung lượng bù xác định theo công thức sau: (kVAr) Trong đó: P- Phụ tải tính tốn hộ tiêu thụ điện (kW); - Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình () trước bù; - Góc ứng với hệ số công suất () muốn đạt sau khi bù; α=0,9÷1- Hệ số xét tới khả nâng cao phương pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù Hệ số cơng suất nói thường lấy hệ số công suất quan quản lý hệ thống điện quy định cho hộ thiêu thụ phải đạt thường nằm khoảng Trong hệ thống điện, tụ bù sử dụng với mục đích bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất nhằm đảm bảo hiệu hoạt động lưới điện tránh bị phạt tiền theo quy định ngành Điện lực Do lắp tụ bù giảm khoản đáng kể tiền điện hàng tháng (có thể giảm tới vài chục %) Tụ bù thành phần Tủ điện bù cơng suất phản kháng bên cạnh thiết bị khác để đảm bảo hệ thống bù hoạt động thông minh, ổn định an tồn 7.2 Hệ số cơng suất trung bình trước bù điểm B1 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,76 =40,53 Cơng suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =316,032 (kW) Ta được: =316,032(0,85-0,329) =164,65 (kVAr) C= 7.3 Hệ số công suất trung bình trước bù điểm B2 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,83 =33,9 Công suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =101,7 (kW) Ta được: =101,7(0,67-0,329) =34,68(kVAr) C= 7.4 Hệ số công suất trung bình trước bù điểm B3 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,83 =33,9 Công suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =33 (kW) Ta được: =33.(0,67-0,329) =11,253(kVAr) C= 7.5 Hệ số cơng suất trung bình trước bù điểm B4 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,83 =33,9 Cơng suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =253,15 (kW) Ta được: =253,15.(0,67-0,329) =59,32(kVAr) C= 7.6 Hệ số cơng suất trung bình trước bù điểm B5 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,83 =33,9 Cơng suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =148 (kW) Ta được: =148.(0,67-0,329) =50,468(kVAr) C= 7.7 Hệ số cơng suất trung bình trước bù điểm B6 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()=0,83 =33,9 Cơng suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =71,2 (kW) Ta được: =71,2.(0,67-0,329) =24,28(kVAr) C= 7.8 Hệ số cơng suất trung bình trước bù điểm B7 -Theo yêu cầu thực tế cần nâng cao hệ số công suất lên 0,95: =18,19 -Lại cần đặt thiết bị bù ( không xét đến hệ số ) )=cos()= 0,83 =33,9 Cơng suất tính tốn phân xưởng khí sửa chữa: =40,32 (kW) Ta được: =40,32.(0,67-0,329) =13,75(kVAr) C= 7.7 Xác định vị trí đặt thiết bị bù Tụ bù điện áp thấp (0,525kV) đặt theo cách: đặt tập trung phía điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm tủ phân phối động lực đặt phân tán thiết bị dùng điện Đứng mặt giảm tổn thất điện mà xét việc đặt phân tán tụ bù thiết bị điện có lợi Song với cách đặt thiết bị điện nghỉ tụ điện nghỉ theo, hiệu suất sử dụng khơng cao Phương án dùng để bù cho động khơng đồng có cơng suất lớn Phương án đặt tụ điện thành nhóm tủ phân phối động lực đường dây phân xưởng dùng nhiều hiệu suất sử dụng cao, giảm tổn thất mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp Vì tụ đặt thành nhóm nhỏ (khoảng 30-100kVAr) nên chúng khơng chiếm diện tích lớn, đặt chúng tủ tủ phân phối động lực xà nhà phân xưởng Nhược điểm phương án nhóm tụ điện nằm phân tán khiến việc theo dõi chúng vận hành khơng thuận tiện khó thực việc tự động điều chỉnh dung lượng bù Phương án đặt tụ điện tập trung điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng dùng trường hợp dung lượng bù lớn có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp mạng Nhược điểm phương án không giảm tổn thất mạng phân xưởng Trong thực tế tuỳ tình hình cụ thể mà phối hợp phương án đặt tụ điện kể Sau phân tích phương án, ta chọn phương án thứ VIII KẾT LUẬN Với kiến thức trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn T.S.Nguyễn Hữu Quyền bảo với nỗ lực thân đến em hồn thành tập lớn “ thiết kế cung cấp điện cho xưởng sữa chữa khí” Trong tập lớn em kết hợp kiến thức lí thuyết thực tế nhiên cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý bổ sung thầy để tập lớn hoàn thiện VIII KẾT LUẬN Với kiến thức trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn T.S.Nguyễn Hữu Quyền bảo với nỗ lực thân đến em hoàn thành tập lớn “ thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khí” Trong tập lớn em kết hợp kiến thức lí thuyết thực tế nhiên cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý bổ sung thầy để tập lớn hồn thiện IX Tài liệu tham khảo ... có cơng suất đặt cho bảng sau: Ký hiệu mặt Tên phân xưởng Phân xưởng kết cấu kim loại Phân xưởng lắp ráp khí Phân xưởng đúc Phân xưởng nén khí Phân xưởng rèn Trạm bơm Phân xưởng sửa chữa khí Phân. .. Công suất tính tốn phân xưởng Sttpx= 139,04 (kVA), Để cung cấp điện cho phân xưởng ta sử dụng sơ đồ hình tia Điện từ trạm biến áp phân xưởng đưa tủ phân phối phân xưởng, tủ phân phối đặt áptômát... là: =180*1,2 = 216 KVA 3.3 .Điện kháng hệ thống điện là; == 6,69 IV THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠNG HẠ ÁP CỦA PHÂN XƯỞNG MAY Phân xưởng khí có diện tích 600m2 gồm 134 thiết bị dùng điện chia làm nhóm phụ tải