Đồ án cung cấp Điện cho phân xưởng cơ khí
A: Ý kiến nhận xét giáo viên hướng dẫn B: Ý kiến nhận xét giáo viên phản biện LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước, cơng nghiệp Điện Lực ln giữ vai trị đặc biệt quan trọng xương sống toàn kinh tế,giúp xố đói giảm nghèo,phát triển đất nước Khi xây dựng nhà máy, khu kinh tế, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện cho máy móc nhu cầu sinh hoạt người Sự phát triển ngành công nghiệp nhu cầu sử dụng điện làm cho phát triển không ngừng hệ thống điện điện ngày cao đòi hỏi yêu cầu người làm chuyên môn phải nắm vững kiến thức bản, hiểu biết sâu rộng hệ thống điện Chương I: Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải Chương II: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí Chương III: Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy Chương IV; V: Thiết kế mạng điện cho phân xưởng toàn nhà máy Chương VI; VII: Chọn kiểm tra thiết bị mạng điện Chương VIII: Tính tốn tụ bù để nâng cao hệ số cơng suất toàn nhà máy lên 0.9 Các vẽ thiết kế kèm bao gồm: I: Sơ đồ mặt dây phân xưởng II: Sơ đồ mặt dây nhà máy III: Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn nhà máy IV: Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng Trong suốt thời gian làm đồ án giúp đỡ tận tình thầy giáo môn Kỹ Thuật Điện - Khoa Điện – Trường ĐHSPKT Vinh đặc biệt hướng dẫn tận tình, chi tiết thầy giáo TS Võ Tiến Trung giúp em hoàn thành đồ án này.Trong thời gian làm đồ án,mặc dù chịu khó tìm tịi,học hỏi nhiên thời gian có hạn hạn chế kiến thức nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong bảo thầy, cô Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy, cô Vinh, Ngày 30 Tháng 09 Năm 2022 Sinh Viên Bùi Thành Cơng ĐỀ ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Học sinh thiết kế: Bùi Thành Công Lớp: ĐHDDTK15(DCN)B Giáo viên hướng dẫn: Võ Tiến Trung I ĐỀ.TÀI: Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí tồn nhà máy Cơ khí II CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT: - Mặt bố trí thiết bị phân xưởng nhà máy theo vẽ - Số liệu phụ tải cho theo bảng - Số liệu nguồn Uđm = 35 kV; SNM = 300 MVA III NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: Phân tích u cầu CCĐ cho phụ tải Xác định phụ tải tính tốn cho Phân xưởng Cơ khí tồn nhà máy Thiết kế hệ thống CCĐ cho Phân xưởng Cơ khí toàn nhà máy Chọn kiểm tra thiết bị mạng điện Tính tốn nâng cao hệ số công suất cosφ lên đến 0,9 IV CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ (GIẤY A3): Sơ đồ mặt dây Phân xưởng toàn Nhà máy Sơ đồ nguyên lý CCĐ Phân xưởng toàn Nhà máy V KẾ HOẠCH THỰC HIỆN: Ngày giao đề tài: 26/09/2022 Ngày nộp đồ án: 26/12/2022 Bộ môn Giáo viên hướng dẫn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI 1.1 Vài trò địa lý vai trò kinh tế Phân xưởng khí mắt xích quan trọng nhà máy khí cơng nghiệp, khâu quan trọng để tồn nhà máy tạo nên sản phẩm cơng nghiệp hịan chỉnh Mỗi loại phân xưởng chun mơn hóa loại sản phẩm giúp phát huy mặt mạnh mình, đóng góp vào thúc đẩy phát triển ngành cơng nghiệp nước nhà nói chung Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, sản xuất công nghiệp lại trọng hết, trang bị đầu tư máy móc đại, tiên tiến hàng đầu có khả tự động hóa cao để cơng nghệ khơng bị lạc hâu so với nước khu vực toàn giới Trước yêu cầu đặt ra, điều kiện quan trọng phải có nguồn điện cung cấp tin cậy Phân xưởng khí u cầu án có quy mơ lớn với 12 phân xưởng số liệu phụ tải tính tốn sau: Bảng 1 Số liệu phụ tải tính tốn phân xưởng ST T Tên phân xưởng tt tt Loại hộ Cơ điện P (kW) 120 Q (kVAr) 90 Cơ khí Ptt Qtt Cơ khí 180 130 Rèn,dập 165 125 Đúc thép 200 150 Đúc gang 180 150 Dụng cụ 165 120 Mộc mẫu 90 70 10 Lắp ráp Nhiệt luyện 80 125 60 100 11 Kiểm nghiệm 70 50 12 Kho 1(SP) 50 35 13 Kho 2( V Tư) 50 25 14 Nhà hành 70 50 2 Do tầm quan trọng tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước địi hỏi nhiều thiết bị máy móc Vì nhà máy khí có tầm quan trọng lớn Là nhà máy sản suất thiết bị cơng nghiệp phụ tải nhà máy làm việc theo dây chuyền có tính tự động hóa cao Phụ tải nhà máy bảng số liệu chia làm hai loại loại loại Do nhà máy yêu cầu phải có nguồn điện cấp liên tục Nguồn lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian Uđm = 35kV 1.2 Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải nhà máy Phân xưởng điện: Nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị máy móc nhà máy Phân xưởng địi hỏi phải trang bị nhiều máy móc có độ xác cao, đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp nhà máy Mất điện gây lãng phí nhân cơng, ảnh hưởng đến công việc Nên xếp vào hộ phụ tải loại Phân xưởng khí 1,2: có nhiệm vụ sản xuất sản phẩm khí đảm bảo yêu cầu kỹ tuật kinh tế Xưởng trang bị nhiều máy móc phục vụ sản xuất khí,hầu hết máy trang bị đại tính tự động hóa cao Điện khơng ổn định làm điện làm hỏng chi tiết gia công, gây lãng phí lao động Nên xếp vào hộ phụ tải loại Phân xưởng rèn dập: thuộc loại hộ phụ tải loại Phân xưởng Đúc Thép: loại phân xưởng đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất, bị điện sản phẩm lị trở thành phế phẩm, gây lãng phí lao động Nên xếp vào loại hộ phụ tải Phân xưởng Đúc Gang: Tương tự phân xưởng đúc thép, sản phẩm trở thành phế phẩm trình sản xuất bị điện.Nên xếp vào loại hộ phụ tải Phân xưởng dụng cụ: Xếp phân xưởng vào loại hộ phụ tải loại Phân xưởng mộc mẫu: Nhiệm vụ sản xuất khuôn mẫu, chi tiết Nên xếp phân xưởng vào loại hộ phụ tải loại Phân xưởng lắp ráp: Phân xưởng thực khâu cuối chế tạo thiết bị, khâu đồng chi tiết máy để tạo nên sản phẩm hồn chỉnh Máy móc địi hỏi mặt kỹ thuật hồn chỉnh, an tồn vận hành Nên xếp phân xưởng vào loại hộ phụ tải loại Phân xưởng nhiệt luyện: hộ phụ tải loại Kiểm nghiệm: Có chức kiểm tra chất lượng, yêu cầu kỹ thuật sản phẩm, phân xưởng sử dụng thiết bị đo lường có độ xác cao Nên xếp phân xưởng vào loại hộ phụ tải loại Kho 1,2: Nơi chứa cất thiết bị ,Nguyên liệu, dụng cụ bảo trì, Các sản phẩm hoàn thành v v Nên xếp kho vào loại hộ phụ tải loại Nhà hành chính: nơi tính tốn giá thành, lãi suất thống kê số liệu sản xuất, kinh doanh Xử lý đơn đặt hàng, kế hoạch tài nguyên Loại hộ phụ tải loại 1.3 Một số yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải Điện nguồn lượng nghành cơng nghiệp, điệu kiện cần thiết để phát triển khu thị, khu dân cư… Vì trước có kế hoạch đầu tư phát triển kinh tế xã hội điều kiện kiên điện Vì điện lĩnh vực đầu, không nhằm thỏa mãn cho yêu cầu cung cấp điện trước mắt mà đề đặt tương lai năm, 10 năm, hay chí lâu Như phân tích nhà máy có vai trị quan trọng lĩnh vực phát triển kinh tế đất nước, thiết kế cung cấp điên cho hộ phụ tải nhà máy cần có yêu cầu sau: Độ tin cậy cung cấp điện: độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc yêu cầu vào loại hộ phụ tải Trong điều kiện cho phép cần thiết kế CCĐ có độ tin cậy cao tốt Tùy theo yêu cầu trang bị điện quy trình sản xuất lựa chọn độ tin cậy với mức khác Chất lượng điện: chất lượng điện đánh giá tiêu chuẩn tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có hộ tiêu thụ lớn phải quan tâm đến chế độ vận hành cho hợp lý để góp phần ổn định tần số lưới điện.Vì người thiết kế cung cấp điện thường phải quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng Điện áp mức trung áp hạ áp cho phép dao động 5% so với điện áp định mức Đối với hộ phụ tải có yêu cầu cao chất lượng điện áp điện áp cho phép dao động mức 2,5% so với điện áp định mức An toàn: Hệ thống cung cấp điện phải vận hành an toàn người thiết bị Muốn đạt yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng để tránh nhầm lẫn trình vận hành, bảo trì, Các thiết bị phải chọn công suất Công tác xây dựng lắp đặt phải tiến hành đúng, xác, cẩn thận Cuối việc, quản lý hệ thống có vai trị quan trọng, người sử dụng phải chấp hành tuyệt đối chấp hành quy tắc an toàn điện Kinh tế: đánh giá so sánh phương án cung cấp điện tiêu kinh tế xét đến chi tiêu kỹ thuật đảm bảo tiêu kinh tế đánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá tiêu kinh tế phải thông qua so sánh phương án, từ chọn phương án cung cấp điện tối ưu Tuy nhiên trình thiết kế hệ thống phải biết vận dụng, lồng ghép yêu cầu vào để tiết kiệm thời gian chi phí q trình thiết kế CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 2.1 Phân nhóm phụ tải Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác Muốn xác định phụ tải tính tốn cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị cần phải tuân thủ nguyên tắc sau: - Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ tiết kiệm chi phí, tổn thất đường dây hạ áp trông phân xưởng - Chế độ làm việc thiết bị điện nhóm nên giống để xác định phụ tải tính tốn xác thuận tiện 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 phân xưởng toàn nhà máy Thiết bị nhóm khơng nên nhiều q số lượng đầu tủ động lực thường nhỏ đến 12 đầu Tuy nhiên thường khó thỏa mãn tất nguyên tắc Do người thiết kế phải vào điều kiện cụ thể phụ tải để lựa chọn phương pháp tối ưu Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện vào vị trí, cơng suất thiết bị bố trí mặt phân xưởng Trong đồ án với phân xưởng viết vị trí, cơng suất đặt, chế độ làm việc thiết bị phân xưởng nên tính tốn phụ tải động lực phân xưởng sử dụng phươn pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Căn vào vị trí, cơng suất máy cơng cụ bố trí mặt phân xưởng ta chia làm nhóm: Bảng phân nhóm thiết bị phân xưởng khí S T T Tên Thiết bị K ý h i g (kW) Côn suất os ϕ C Ks d ệ u Nhóm Máy tiện Máy bào Máy bào Máy phay Máy phay Máy doa Nhóm Máy chuốt Máy sọc Máy cắt thép Máy bào Máy tiện Máy BA hàn 380/65V 12 0, 65 4,5 18 0, 8 0, 0, 10 0, 0, 0, 0, 46,5 0, 16 75 1 N = 0, 15 0, 16 0, 0, 65 0, 13 0, 16 0, 65 4,5 0, 15 0, 65 0, 15 0, 15K W 0, 18 0, 0, 65 0., 17 ε đm= 49% Cầu trục 15K W ε đm= 36% N = 45,2 0, 0, 2 Nhóm Máy tiện Máy tiện Máy mài mòn Máy doa 0, 0, 17 0, 0, 11 19 0, 0, 65 19 10 0, 0, Máy 15 0, 0, phay 6 17 Máy 12 0, 0, tiện 8 15 Máy 0, 0, 12 doa N 73 = Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại tính tốn phụ tải điện chúng, ta phải quy đổi công suất định mức chế độ dài hạn.Có nghĩa quy đổi chế độ có hệ số tiếp điện ɛ%=100% Cơng thức quy đổi sau: Pdm Pdm ε % Đối với động cơ: = 1\* MERGEFORMAT (2.1) Trong Pdm : công suất định mức quy đổi chế độ làm việc dài hạn Nếu mạng có thiết bị pha phải quy đổi pha, cần phải phân phối thiết bị pha mạng, trước xác định Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha mạng: Pqd =3.P1pha max n hq 2\* MERGEFORMAT (2.2) Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây mạng thì: Pqd = 3.P1pha max 2.2 Xác định phụ tải tính tốn Khi thiết kế cung cấp điện cho cơng trình( cụ thể nhà máy thiết kế) nhiệm vụ người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải cơng trình (cịn gọi cơng suất đặt nhà máy) Tùy theo quy mơ cơng trình (nhà máy) mà phụ tải điên phải xác định theo phụ tải thực tế phải xác định phát triển tiếp tương lai Cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho xí nghiệp cơng nghiệp, phải dựa vào thiết bị máy móc đặt nhà máy hay xí nghiệp tình tới khả phát triển tương lai Như vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải Nhưng ta xét tới nhà máy, nên cần xét tới dự báo phụ tải ngắn hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào sử dụng Phụ tải thường gọi phụ tải tính tốn Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính tốn để chọn thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ… để tính cơng suất tổn thất, tổn thất điện áp, lựa chọn thiết bị bù… Chính vậy, phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành cơng nhân v.v Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn lại vơ quan trọng Bởi vì, phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn so với u cầu q nhiều gây lãng phí khơng kinh tế Do tính chất quan trọng nên có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Nhưng phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp tính tốn xác tiện lợi phụ tải điện Nhưng áp dụng số phương pháp sau để xác định phụ tải tính tốn: 2.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất hệ số nhu cầu Một cách gần lấy: Pd = Pdm 3\* MERGEFORMAT (2.4) n Ptt = knc ∑ Pdm i =1 MERGEFORMAT (2.5) 4\* 1,76.ixk2 l.10 −2 F= a (kg) 36\* MERGEFORMAT (7.6) Trong : - l: Là khoảng cách pha lấy l = 100 (cm); - a: Là khoảng cách pha lấy a = 30 (cm); Lực tính tốn Ftt tác dụng dòng ngắn mạch gây ra: 1,76.ixk2 l.10−2 1.76.11,07 2.100.10−2 F= = = 7,2 a 30 (kg) Hình 7 Thanh đặt nằm ngang Hình Thanh đặt nằm đứng Xác định mô men uốn, mô men chống uốn : M= F l 7,2.100 = = 72(kg cm) 10 10 W= h b 2,52.0,3 = = 0,3125(cm ) 6 σtt = 72 / 0,3125 = 230,4 (kg/cm2) σtt = 230,4 (kg/cm2) Sôđ n 37\* MERGEFORMAT (7.8) Với: Sôđn = α I ∞ t gt (mm2) Trong đó: - I∞ : dòng điện ngắn mạch ổn định lấy IN1=2,7 (KA); - α : hệ số hiệu chỉnh đồng α = 6; Tgt = tgtN1 = 1,93 (s) Sôđn = α I ∞ t gt = 6.2,7 1,93 = 22,5( mm ) STC1 = 22,5 mm2> Sô.đn = 21,67 (mm2) Kết luận: Vậy thoả mãn điều kiện 7.9 Kiểm tra thiết bị phía hạ áp 7.9.1 Xác định thời gian giả thiết điểm ngắn mạch N2 Khi ngắn mạch N2: tgtN = t gtCkN + tgttdN 38\* MERGEFORMAT (7.9) t N = tbv + tMC = t ATM + ∆t + tMC = 0,63 + 0,4 + 0,1 = 1,13 (s) t N > 1( s) bỏ qua t gttdN → t gtN = t N = 1,13( s ) 7.9.2 Kiểm tra aptomat bảo vệ đầu máy biến áp áptômát liên lạc Ở mục 6.2 chọn aptomat đầu máy biến áp: L oạ i ố c ự c M U S ( V) ,4 ( A) đm I đm 90 I Nmax (kA ) 20 5 Kích thước (mm) R C S ộ a â n o u g 4 3 Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: ixkCP ≥ ixktt I xkCP ≥ I xktt Kiểm tra độ nhạy: K nhay = Với ATM có: IN I dmATM I đm = 2500 ≥ 1,3 (A) ixktt = ixkN = 45,7 (kA) I xktt = I xkN = 31,314 (KA) Kiểm tra ta có: I CP = 55( A) > I xktt K nhay = IN I dmATM = 31, 45.103 = 12,58 ≥ 1,3 2500 Kết luận: aptomat chọn thoả mãn điều kiện chọn kiểm tra 7.9.3 Kiểm tra hạ áp máy biến áp σ≤σcp MERGEFORMAT (7.5) với : - σtt = M/w; Tính σtt: Lực tính tốn Ftt tác dụng dòng ngắn mạch gây ra: 1,76.ixk2 l.10 −2 F= a (kg) 40\* MERGEFORMAT (7.6) - l: Là khoảng cách pha lấy l = 80 (cm); - a: Là khoảng cách pha lấy a = 30 (cm); Lực tính tốn Ftt tác dụng dịng ngắn mạch gây ra: 39\* −2 1,76.ixkN 1.76.59,12.80.10 −2 l.10 F= = = 164 a 30 (kg) Xác định mô men uốn, mô men chống uốn: M= F l 164.100 = = 1640(kg cm) 10 10 W= h b 102.1 = = 16,67(cm ) 6 σ tt = M 1640 = = 98,38( kg.cm2 ) W 16,67 σtt = 98,38(kg/cm2) Sôđ n 41\* MERGEFORMAT (7.8) Với: Sôđn = α I ∞ t gt (mm2) Trong đó: - I∞ : dòng điện ngắn mạch ổn định lấy IN2=32,16 (KA); -α : hệ số hiệu chỉnh đồng α = 6; Tgt = tgtN2 = 1,13 (s) Sô.đn = α I ∞ t gt = 6.32,16 1,13 = 268( mm ) STC1 = 640 mm2> Sô.đn = 268 (mm2) Kết luận: Vậy thoả mãn điều kiện 7.9.4 Kiểm tra aptomat bảo vệ cho phân xưởng khí Ở mục 6.1 lựa chọn ATM cho phân xưởng khí có thơng số: Bảng Thơng số aptomat phân xưởng khí T Tên Phân Xưởng I (A tpx I L oại đmA U đmA I N (kA) ) T ATM Cơ E A403 -G khí 35,8 (A) (A) 50 00 Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: ixkCP ≥ ixktt I xkCP ≥ I xktt Kiểm tra độ nhạy: K nhay = Với ATM có: I đm = 350 IN I dmATM ≥ 1,3 (A) ixktt = ixkN = 31,45 (kA) I xktt = I xkN = 32,16 (KA) Kiểm tra ta có: I CP = 18(kA) > I xktt K nhay = IN I dmATM = 32,16.103 = 91,88 ≥ 1,3 350 Kết luận: aptomat chọn thoả mãn điều kiện chọn kiểm tra CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN TỤ BÙ ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CNG SUẤT TỒN NHÀ MÁY LÊN 0,91 8.1 Đặt vấn đề Nền kinh tế quốc dân không ngừng phát triển đời sống nhân dân ngày nâng cao, điện sử dụng vào sản xuất đời sống ngày lớn Vì đòi hỏi phải tận dụng hết khả nguồn điện để phát thật nhiều công suất, đồng thời phải tiết kiệm, sử dụng thật hợp lý thiết bị điện, giảm tổn thất điện đến mức nhỏ Làm để kWh điện ngày làm nhiều sản phẩm, tức chi phí điện cho đơn vị sản phẩm ngày thấp Theo thống kê cho thấy có đến 70% lượng điện sản xuất sử dụng cho xí nghiệp cơng nghiệp Tính chung tồn hệ thống điện có khoảng 10% đến 15% lượng điện phát bị tổn thất trình truyền ÷ tải Tổn thất điện mạng điện có điện áp từ (0,1 10)kV (tức mạng điện xí nghiệp) chiếm tới 65% tổng tổn thất điện mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán Giảm tổn thất điện tức giảm đưich đầu tư chi phí cho việc phát điện nhà máy điện Điều ảnh hưởng trực tiếp tới công nâng cao đời sống nhân dân Vốn đầu tư giảm, giá thành 1kWh điện giảm có ảnh hưởng đến tất ngành kinh tế khác Giảm tổn thất điện mạng điện cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng khơng có lợi cho thân xí nghiệp mà cịn có lợi chung cho kinh tế quốc dân cos ϕ Hệ số cơng suất xí nghiệp tiêu đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lí tiết kiệm điện hay khơng? Do nhà nước ban hành sách để khuyến khích xí nghiệp phân đấu nâng cao hệ số công suất cos ϕ cos ϕ cos ϕ Ví dụ hệ số cơng suất xí nghiệp thấp quy định xí nghiệp bị phạt, lớn thưởng cos ϕ Hệ số cơng suất xí nghiệp nước ta nói chung 0,5 ÷ 0,6 ≥ 0,91 cịn thấp ( ) Chúng ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên ( ) Tổn thất lượng hệ thống điện nước ta cao, tập trung nghiên cứu để đưa tổn thất điện xuống 15% Các biện pháp hạn chế nguyên nhân gây tổn thất điện là: - Áp dụng công nghệ đại vào sản xuất - Sử dụng hợp lí thiết bị điện - Giảm công suất phản kháng truyền tải đường dây máy biến áp thiết bị bù - Nâng cao điện áp định mức điện áp vận hành mạng điện - Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lí cho mạng điện cos ϕ - Kiểm tra thường xuyên tổn thất điện mạng điện nhà máy xí nghiệp Tuy nhiên lúc thực biện pháp tiết kiệm cos ϕ điện nâng cao hệ số công suất cần ý khơng gây ảnh hưởng đến q trình sản xuất xí nghiệp nhân cơng lao động ϕ 8.2 ý nghĩa hệ số Cos Cos ϕ Nâng cao hệ số công suất biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện Phần lớn thiết bị tiêu thụ có cơng suất tác dụng P công suất phản kháng Q Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là: 60 ÷ 65 - Động không đồng bộ, tiêu thụ khoảng ( )% tổng công suất phản kháng truyền tải mạng điện ÷ - Máy biến áp tiêu thụ thoảng (20 25)% tổng công suất phản kháng truyền tải mạng điện - Đường dây không, điện kháng thiết bị tiêu thụ khoảng 10% tổng công suất phản kháng truyền tải mạng Công suất tác dụng P công suất biến thành dạng lượng hữu ích năng, quang năng, nhiệt Cịn cơng suất phản kháng Q cơng suất dùng để từ hóa tạo từ thơng tản máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng Qúa trình trao đổi cơng suất phản kháng máy phát điện hộ dùng điện q trình dao động Mỗi chu kỳ dịng điện, Q đổi chiều lần việc tạo cơng suất phản kháng khơng địi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp kéo máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ điện không thiết phải lấy từ nguồn điện Vì để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ tiêu thụ thiết bị phát công suất phản kháng ( tụ điện tính, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải làm gọi bù công suất phản kháng Khi có bù cơng suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp Cos ϕ mạch nhỏ tương ứng nâng lên ϕ Cos ϕ Giữa P, Q, có quan hệ với theo biểu thức góc : ϕ = arctan Q P Khi lượng P khơng thay đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q ω truyền tải đường dây điện bù giảm xuống góc nhỏ hơn, Cos ϕ tức tăng lên Cos ϕ Hệ số công suất nâng lên đưa đến hiệu sau đây: ∆ 8.2.1 Giảm tổn thất công suất P mạng điện P2 + Q2 P2 Q2 ∆P = R = R + R = ∆P( P ) + ∆P( Q ) U2 U U 42\ * MERGEFORMAT (8.1) Khi giảm Q truyền tải đường dây làm giảm thành phần tổn thất công suất gây ∆ 8.2.2 Giảm tổn thất điện áp U mạng Tổn thất điện áp tính sau: ∆U = PR + QX P Q = R + R = ∆U ( P ) + ∆U ( Q ) U U U 43\* MERGEFORMAT (8.2) Khi giảm Q truyền tải đường dây làm giảm thành phần tổn thất điện áp công suất phản kháng gây nên 8.2.3 Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Khả truyền tải đường dây máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dịng điện cho phép chúng Dòng điện chạy đường dây máy biến áp tính sau: S I= = 3U P2 + Q2 3U 44\* MERGEFORMAT (8.3) Biểu thức chứng tỏ rằng: với tình trạng phát nóng định đường dây hay máy biến áp, tăng khả truyền tải cơng suất tác dụng P mạng cách giảm công suất phản kháng Q mà phải cos ϕ truyền tải Vì giữ nguyên đường dây hay máy biến áp mạng nâng cao khả truyền tải đường dây hay MBA tăng lên cos ϕ Ngoài việc nâng cao hệ số cịn đưa đến hiệu giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát điện Trong thiết kế, có xét bù cơng suất phản kháng lựa chọn tiết diện dây dẫn nhỏ máy biến áp có cơng suất lớn cos ϕ Kết luận: vậy, việc nâng cao hệ số công suất cần phải trọng, quan tâm công tác thiết kế vận hành mạng điện 8.3 Chọn vị trí lắp đặt thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động đồng làm việc chế độ kích thích…Ở đây, ta lựa chọn tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ điện có ưu điểm tiêu hao cơng suất tác dụng, khơng có phần quay máy bù đồng nên việc lắp ráp bảo quản tiện lợi dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ nên tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ta ghép dần đầu tụ vào mạng điện khiến hiệu suất sử dụng cao mà bỏ nhiều vốn đầu tư lúc Tuy nhiên tụ có số nhược điểm định Trong thực tế với nhà máy, xí nghiệp có cơng suất không thất lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù cơng suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số cơng suất Vị trí đặt thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt TPPTT, cao áp, hạ áp TBAPX, tủ phân phối, tủ động lực đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng thiết bị bù cần phải tính tốn so sánh kinh tế kĩ thuật cho phương án đặt tụ bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể Song theo kinh nghiệm thực tế, trường hợp công suất dung lượng bù công suất phản kháng nhà máy thiết bị khơng thật lớn phân bố dung lượng bù cần thiết đặt TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư thuận lợi cho công tác quản lí vận hành 8.4 Xác định dung lượng phân bố dung lượng bù 8.4.1 Xác định dung lượng cần bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: ∑Q bù = PttNM ( tgϕ1 − tgϕ2 ) α 45\* MERGEFORMAT (8.4) Trong đó: - PttNM ϕ1 : Phụ tải tác dụng tính tốn nhà máy (kW); : Góc ứng với cơng suất trung bình trước bù Tại mục 3.2 ta tính tốn cosφ1 = 0,82; → tag ϕ1 = 0,7 - φ2 - Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù Cosφ2 = 0,9; → tag ϕ2 = 0,48 - α - Hệ số xét tới khả nâng cao cosφ biện pháp khơng địi hỏi thiết bị bù; → α = (0,91 ÷ 1) Từ cơng thức (8.4) với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù: ∑Q bù = PttNM ( tgϕ1 − tgϕ ) α = 1724.(0,7 − 0,48).1 = 380(kVAr) 8.4.2 Phân bố dung lượng bù cho phân xưởng Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia: Qbùi = Qi − QttNM − Qbù Rtd Ri 46\* MERGEFORMAT (8.5) Trong đó: 15 QttNM = ∑ Qi - i =1 : Phụ tải tính tốn phản kháng tổng nhà máy, Tại mục QttNM = 1218,78(kVAr) 3.2 tính tốn được: ; - Ri - Điện trở nhánh thứ i nhà máy ( Ω ); Căn vào mục 6.5 lựa chọn cáp cho phân xưởng, có bảng sau: Bảng chiều dài, điện trở cáp từ trạm biến áp đến TPPPX S T T Tên phân xưởng L (k m ) oạ i cá p điện ,0 ,0 Cơ Cơ khí Cơ khí ,0 Rèn,dậ p ,0 Đúc thép ,0 0 Đúc gang ,0 0 Dụng cụ ,0 G 18 25 ,4 10−3 ,075 50 ,77 10−3 ,099 1 30 ,26 10−3 ,060 G 24 55 ,12 10−3 ,075 G 30 3 ,7 10−3 ,075 G 24 Qi (kV Ar) ) 10−3 ,075 G 24 Ω Ri ,206 G 24 0 ( G 15 0 r0 (Ω / km) L 50 ,87 10−3 20 mẫu ,0 ráp ,0 Mộc 1 Lắp ,0 Nhiệt luyện ,0 ,1 0 4,74 10−3 ,0 G 50 Điện trở tương đương mạng: ,85 10−3 ,641 ,641 Nhà hành 00 9,12 10−3 ,641 G 50 4,67 10−3 ,32 G 50 Kho 2( V Tư) ,253 G 50 10−3 Kho 1(SP) G 12 ,0 8,22 10−3 ,268 Kiểm nghiệm ,268 G 70 G 70 5 10−3 −1 1 Rtd = + + + ÷ R15 R1 R2 =2,7.10-4 Áp dụng công thức (8.5) xác định công suất bù cho phân xưởng: Phân xưởng điện: Qbùi = Qi − QttNM − Qbù 1218,78 − 380 −4 Rtd = 90 − ÷.2,7.10 = 71,12 −3 Ri 12.10 Tính tốn tương tự cho phân xưởng cịn lại ta có bảng sau: (kVAr) Căn vào dung lượng bù cần đặt phân xưởng tra bảng 6-5 6-8 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện trang 342 ta chon tụ điện bù DAE YEONG sản xuất có thơng số kỹ thuật sau Bảng Thông số kỹ thuật tụ điện bù T T Phân xưởng Loại tụ S ố b ộ Qb ( kVA r) Cơ điện Cơ khí Cơ khí Rèn,dậ p Đúc thép Đúc gang Dụng cụ Mộc mẫu Lắp ráp Nhiệt DLE3H100K6T DLE3H100K6T DLE3H100K6T DLE3H25K6S DLE3H75K6S DLE3H100K6T DLE3H75K6S DLE3H75K6S DLE3H75K6S DLE- QbY /C (k VAr) 00 71, 12 1 00 93, 1 00 85, 76 24, 53, 64 1 00 90 61, 48 70 59, 21 1 84, 3H100K6T DLE3H50K6S - luyện Kiểm nghiệm Kho 1(SP) Kho 2( V Tư) Nhà hành Tổng ∑ Qb bù 00 56 42, 22 - - DLE3H30K6S DLE3H50K6S 21, 5 50 55 - Tổng công suất tụ bù ∑Q b = 955 (kVAr) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy: QL = QttNM − Qb = 1218,78 − 955 = 263,78 (kVAr) - Hệ số công suất phản kháng nhà máy sau bù: tgϕ = Từ tgϕ ta tính Q 263,78 = = 0,22 PttNM 1218,78 Cos ϕ NM = 0,95 Kết luận: Sau đặt tụ bù cho lưới hạ áp hệ số công suất nhà máy đảm bảo yêu cầu đề tài KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian giao nhiệm vụ thiết kế đồ án cung cấp điện: Thiết kế hệ thống CCĐ cho Phân xưởng Cơ khí tồn nhà máy Cơ khí Em cố gắng hồn thành đồ án mơn học Trong phạm vi đồ án mơn học em hồn thành cơng việc sau: - Hoàn thành nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện: + Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải; + Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí; + Xác định phụ tải tính tốn cho tồn nhà máy; + Thiết kế mạng điện cho phân xưởng khí ; + Thiết kế mạng điện cho toàn nhà máy khí ; + Tính tốn ngắn mạch kiếm tra thiết bị điện; + Tính tốn tụ bù để nâng cao hệ số cơng suất tồn nhà máy lên 0,9 Trong trình học tập làm đồ án, cố gắng không tránh khỏi sai sót Vì trình độ, khả việc nghiên cứu tài liệu tham khảo cịn nhiều hạn chế Vì vậy, em mong nhận quan tâm, đóng góp ý kiến cách thẳng thắn, chân thành thầy, cô giáo Khoa đọc giả để đề tài ngày hồn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa lý luận thực tiễn Một lần em xin chân thành cảm ơn! ... Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy, Vinh, Ngày 30 Tháng 09 Năm 2022 Sinh Viên Bùi Thành Công ĐỀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Học sinh thiết kế: Bùi Thành Công Lớp: ĐHDDTK15(DCN)B... gia công kim loại - Sơ đồ mạng điện chiếu sáng: Chiếu sáng làm việc phân xưởng khí thường áp dụng hình thức chiếu sáng hỗn hợp chiếu sáng chung chiếu sáng cục Thiết bị chiếu sáng mạng chiếu sáng... TS Võ Tiến Trung giúp em hoàn thành đồ án này.Trong thời gian làm đồ án, mặc dù chịu khó tìm tịi,học hỏi nhiên thời gian có hạn hạn chế kiến thức nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong