luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp đề tài thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp -

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của xã hội,con người luôn tìm mọi cách khai thác mọi tiềm lực của tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu sống của mình.Hiện nay nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa,mà nguồn năng lượng điện

không thể thiếu được trong công nghiệp

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các nhà máy và xí nghiệp cùng với nhu cầu sử dụng to lớn của người dân về điện năng , chính vì vậy đòi hỏi sự phát triển không ngừng của ngành điện Đứng trước tình hình đó lực lương đông đảo các cán bộ,kỹ thuật viên trong và ngoài ngành điện cùng

tham gia và thiết kế và lắp đặt các công trình trọng điểm của nền công nghiệp của nước ta Các nhà máy và xí nghiệp cần được cung cấp một lương điện

tương đối lớn , nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp rồi qua các trạm biến áp

trung gian về nhà máy và lại được cung cấp cho các phân xưởng Đồ án này

giới thiệu chung về xí nghiệp , vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ , phân bố phụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán , thiết kế mạng điện cao

áp hạ áp , và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cũng như tồn xí nghiệp

.Thơng qua thiết kế và tính toán nêu ra các cách lựa chọn thiết bị điện.số lương,dung lượng,ị trí đặt trạm biến áp,trạm phân phối điện năng trung

tâm.cũng như: tính toán chọn bù công suất phản kháng cho

hệ thống cung cấp điện toàn xí nghiệp

Là một học sinh khoa Điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

em đã đươc học và tìm hiểu các vấn trên Hiện nay em đã đươc tiếp nhận

một đồ án với tiêu đề là : ” Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp ” với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Ninh Văn Nam,thầy giáo bộ môn Cung

Cấp Điện, để em có thể hoàn thành đồ án này

Đây là đồ án đầu tiên của em được giao làm nên vẫn còn bỡ ngơ

và không thể tránh được những sai sót Vậy nên em rất mong nhận đươc sự đóng góp nhiệt tình của thầy

Trang 2

A Giới thiệu chung về xí nghiệp

Xí nghiệp công nghiệp gồm 11 phân xưởng NGHIỆP TRÀN THÉ MẠNH BẢNG SÓ LIỆU THIẾT KÉ CUNG CÁP ĐIỆN CỦA XÍ

Tọa độ X, Y; cụng suất P; hệ số cos ø ;hệ số sử dụng | Toa độ,cụng suất cắt và độ lệch điện [ Kớch thước và độ | Hệ số

Trang 3

A.Đặt Vấn Đè

Phụ tải là số liệu ban đầu , để giải quyết những vấn đề tổng hợp về

kinh tế , kỹ thuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xí

nghiệp công nghiệp hiện đại xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của công

tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích lựa chọn kiểm tra các phần

tử mang điện và

theo phương pháp phát nóng và các chỉ tiêu kinh tế

Tính toán độ lệch và dao động điện áp lựa chọn thiết bị bù và thiết bị

Vì vậy khi thiết kế hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người ta dùng phương pháp chọn hợp lý hồ sơ và các phần tử của hệ thống cung cấp điện dùng các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật của nó ( Vốn đầu tư, phí tổn vận

hành hàng năm, chỉ phí qui đổi, chi phi kim loại màu, tổn thất điện năng ) đều phụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọng tính toán Giá trị trung bình pháp đơn giản hóa hoặc

phương pháp xác định chính xác là tùy thuộc vào giai đoạn thiết kế và vị trí

điểm nút tính toán khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp

gồm 2 giai đoạn sau:

+Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết ké

+Giai đoạn vẽ bản vẽ thi công

Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên

cơ sở tổng công suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ Ở giai đoạn thiết

kế thi công, ta xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể và

các nguồn tiêu thụ của các phân xưởng

Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của

hệ thống cung cắp điện theo các điểm nút tính toán trong các lưới điện dưới và trên 1000 V Chính vì vậy người ta ra một đại lượng gọi là phụ tải tính toán nó được định nghĩa như sau:

Trang 4

1 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

3 Lựa chọn thiết bị, Máy biến áp, tiết diện dây dẫn, thiết bị phân phối,thiết

của

bị bảo vệ, thiết bị đo lường.v.v

4 Xác định tham số chế độ mạnh điện : AU ,AP,A4,Ua

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên

đệm

6 Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suắt lên giá trị

Cosø2

7 Tính toán chiếu sang cho phân xưởng ( ứng với chữ cái cuối cùng

tên người thiết kế

8 Dự tốn cơng trình điện

C Các Phương Pháp Xác Định Phụ Tải Tính Toán

Phuong pháp xác định phụ tải tính tốn(PTTT)theo cơng suat dat

và hệ số nhu cầu

Công thức tính:

Pu= Kno py (2-1)

Trang 5

2 2 P

Sue Pp + Qi, =—— cose (2-1)

Một cách gan dung cé thé lay Pg = Pam

Khi đó: Pạ= Knex Y Pan

i-l

Trong do:

Pzm¡ ,Pa :Là công suất đắt và công suất định mức của thiết bi 7

Pạ,Q¡ ,Sụ :Là công suất tác dụng,phản kháng,tồn phần tính tốn của

các nhóm thiết bị (KW,KVAr,KVA)

n :Số thiết bị trong nhóm

Kae :Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong các tài liệu tra cứu

Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là

đơn giả,thuận tiện Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác.Bởi vì hệ số nhu cầu tra được trong sổ tay là số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy

Il Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ

tải và công suất trung bình

Prt =Knax Pep

Trong đó :

Trang 6

i P(t)dt

=0

Pip = =4

t

Phương pháp này có thể áp dụng tính phụ tải tính toán ở thanh cái từ phân phối, phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến ạp phân xưởng Phương pháp này ít đươcj dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải

lll Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Pạ =Ptb+ Ø xø„ Trong đó :

Pụ là công suất của thiết bị trong nhóm thiết bị [KW]

ơ„ là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

8 là hệ số tán xạ của ở

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các thiết bị của phân xưởng hay toàn bộ nhà may Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đã vận hành IV Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại Pit =Kmax Ptb = Kmax-Ksa.Pam Trong đó :

Pp là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm nhiết bị [KW] Kmax hệ số cực đại,tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ Kmax = f (Nhg - Ksa)

Trang 7

cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực cho toàn bộ phân xưởng Nó cho kết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các loại phụ tải như : chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của

từng phụ tải, số lượng thiết bị trong nhóm

V Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm : M Pu = So max Trong đó :

ao là suất chỉ phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [KWh/đvsp]

M à số sản phẩm sản xuất được trong một năm

Tmax -lA thời gian sử dụng công suất lớn nhát [h]

Phương pháp này thường được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác quy hoạch hoặc dùng quy hoạch nguôn cho xí nghiệp XI Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đợn vị diện tích : Prt =Po.F Trong do: Po la suat trang bi dién trén mét don vi dién tích[W/m?] F là diện tích bố trí thiết bị [m”]

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó thường được dùng trong giai đoạn

thiết sơ bộ, thiết kế chiếu sang VII Phương pháp tính trực tiếp:

Trong các phương pháp trên, có 3 phương pháp 1, 5 và 6 dưa trên kinh

nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho kết quả gần đúng

Trang 8

người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT

Vill ` Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình

P¿p và hệ số cực đại kmax (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện

hiệu quả nụa)

Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức: Ptt=kmax.Ksd > Pani 1 Trong đó: Pam¡ là công suất định mức của thiết bị I trong nhóm n à số thiết bị trong nhóm

Keg là hệ số sử dụng tra trong số tay kỹ thuật

Kmax là hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thật theo quan hệ kma„=f(nna.ksa) nụạ là số thiết bị dùng điện hiệu quả

Số thiết bị dùng điện hiệu quả n¡ạ là số thiết bị có cùng công suất, cùng

chế độ làm việc gây ra một hiệu quả nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cách điện)

đúng bằng các phụ tải thực tế ( có công suất và chế độ làm việc có thể khác

Trang 9

xác định nụạ theo các phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong

khoảng < 10%

a)Trường hợp m= Panmx <3 ya Ksdp > 0,4 thi nhg=n

Pammin

Chú ý nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không

lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì:nna=n- n¡

Trong đó:

Pdmmax là công suất định mức của thiệt bị có công suất lớn nhát trong nhóm Pummin là công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm

b) Trường hợp m= em >3 Và ksap > 0,2 nna sẽ được xác định theo biểu thức: Padmmin 2 >» Pami =_1 Nhg= <n Pammax c) Khi không ap dụng được các trường hop trén, viéc xac dinh nhg phai được tiến hành theo trình tự: Trước hết tính : „=“' n ; pat Trong do:

n lasé thiết bị trong nhóm

n¡.là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất

Trang 10

quả n¡a,trong một trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

* Nếu n<3 và nạ <4, phụ tải tính toán được tính theo công thức;

Pue Pu,

I=1

* Nếu n>3 va n¡a<4, phụ tính tốn được tính theo cơng thức:

Pure ĐK, x P2 i=l

Trong đó: kụ-hệ số phụ tải của thiết bị thứ ¡.Nếu không có số liệu chính xác,hệ

số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau:

kạ=0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kụ=0,75 đôi với thiệt bị làm việc ở chê độ ngắn hạn lặp lại

* Nếu n>300 và kạa> 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức:

Pu=1,05x k,, x > Pami

I=1

* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm,quạt nén khí, )

phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:

dmi

Pu=Pts=ksa x >ìp

mm

* Nếu trong mạch có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho

ba pha của mạng,trước khi xác định nạ phải quy đổi công suất của các phụ tải 1pha về phụ tải 3 pha tương đương:

Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: Pgg=3.Ppha max Nếu thiếu bị một pha đầu vào điện áp dây:Pqu=¬/3 Ppna max

* Nếu trong nhóm thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn mạch lặp lại thì

Trang 12

IX Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ

xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác

trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức như sau: lan=lkd(mxy#(u — ket, lam(max))

Trong đó: ; ;

I„ax; |à dòng khởi động của thiệt bị có dòng lớn nhất trong nhóm máy

lụ là dòng tính toán của máy

2-12

l¿m/máx) -là dòng định mức của thiết bị đang khởi động .là hệ sô sử dụng của thiệt bị đang khởi động Kea

C Tinh Toan Phu Tai

Bảng Số Liệu Thiết Kế Cung Cáp Điện Của Xí Nghiệp

Tọa độ X, Y; công suất P; hệ số cosø;hệ | Tọa độ,công suất cắt và độ | Kích thước | Hệ số

Trang 14

Phương Pháp Tính Toán Gồm 2 Loại : 1 phụ tải động lực

2 phụ tải chiếu sang

Xác Định Phụ Tải Đông Lực Của Các PX

Để xác định phụ tải tính toán của phân xưởng ta dùng phương pháp

xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu kạc và tổng công suất Ð` p„ I— Koay

Pu=kac ttKnc mạ _ =] kus ale

Trong đó:kac,keu là hệ số nhu cầu và hệ số sử dụng nói lên quá trình làm việc _

của phụ tải, nó xét đến so thiệt bị có mặt trong nhóm, chê độ làm việc của thiết bị và mức độ chênh lệch công suất của các thiết bị

Py lA cng suất tính toán của thiết bị

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo số thiết bị dùng điện có hiệu quả tương đối chính xác vì nó xét đến ảnh hưởng của các thiết bị trong

Trang 15

Đồ án cung cấp điên

I: Phụ tải của các phân Xưởng I1: Phân xưởng T: a) Phụ tải động Lực : Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng xác định theo biểu thức DP: * Kear _ (81,87 x 0,6) + (63,05 x 0,6)+ (66,74 x 0,6) _ 06 Sp, 81,87 + 63,05 + 66,74 , Với nha~ 3 — Hệ số nhu cầu : TK -

Kye = Koay + Kay _ 0,6+ (1-06)

Trang 18

Ó, = pạ„ xfgø,, =3,6x0,32 = 1,152(kvAr)

Xác định phụ tải tính tốn của tồn phân xưởng;

Cơng suát tác dụng;

Px = Py + P., =182,6 + 3,6 = 186,2(kw) Céng suat phan khang;

Trang 20

Ó,, = pạ„ xfgø,, =3,6x0,32 = 1,152(kvAr) Xác định phụ tải tính tốn của tồn phân xưởng; Cơng suát tác dụng; Py = Py, + P,„ = 234.3 + 3,6 = 237,9(w) Công suất phản kháng;

Ớ,y =O„+Ó,, = 194.64+ 1,152 = 195,7(kvAr) Công suắt toàn phần;

Trang 21

ĐỒ án cung cấp điện Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng xác định theo biểu thức ke DP: Xkear _ (70,15 x 0,6)+ (85,44 x 0,6)+ (62,59 x 0,6) + (62,17 x 0,6) -06 „ dP; 70,15 + 85,44 + 62,59 + 62,17 ` Với nha~ 4 — Hệ số nhu cầu : I—k„y (1-0,6)

kyo = kgs + ne sa> ling 2 = 0,64 V4 =" = 08

Trang 22

O., = Pe X18 0, = 4,62 x 0,32 = 1,4(kvAr) Xác định phụ tải tính toán của tồn phân xưởng; Cơng st tác dụng; Py = Py, + P., = 224,28 + 4,62 = 228,9(kw) Céng suat phan khang; Ons =O +Q,, = 201,85 + 1,4 = 203,25(kv4r) Céng suat toan phan;

Trang 24

Ou = Pes X18 Peg = 5.1 0,32 = 1,6(kvAr)

Trang 26

Ó,, = p„„ xfgø,, = 5.07 x 0,32 = 1,6(kvAr) Xác định phụ tải tính tốn của tồn phân xưởng; Cơng suát tác dụng; Py = Pạụ + P„ = 205.17 + 5,07 =210,24(kw) Công suất phản kháng;

Øzy =O„+Ó,, =176,4+ 1,6 = 178(kvAr)

Cơng suất tồn phần;

Trang 28

Ó,, = pạ„ xfgø,, =3,6x0,32 = 1,152(kvAr) Xác định phụ tải tính toán của tồn phân xưởng; Cơng st tác dụng; P„y = Pạ + P„ = 104,5 + 3,6 = 108,1() Công suất phản kháng;

Ons =Qy +Q,, = 71,42 + 1,152 = 72,5(kvAr) Céng suat toan phan;

Trang 30

Ou = Pes X18 Peg = 5.1 0,32 = 1,6(kvAr)

Trang 32

Ó,, = pạ„ xfgø,, =3,6x0,32 = 1,152(kvAr)

Xác định phụ tải tính toán của tồn phân xưởng;

Cơng st tác dụng;

Pyy = Py +P, = 222,4+ 3,6 = 226(kw)

Céng suat phan khang;

Trang 34

Ou = Pes X18 Peg = 6,72 0,32 = 2,1(kvAr)

Trang 37

ĐỒ án cung cấp điện

Il Xác định phụ tải tính tốn của tồn xí nghiệp

Trang 38

Tổng cơng suất tính tốn của toàn xí nghiệp :

Sxw = KisxNx S” S¡ = 0,72 x 271637 = 1955,7(KVA)

Pyy =S yy XCOSPyyy =1955,7 x 0,76 = 1486,3(KW )

Quy = VS?aw — P?aw = J1955,7? -1486,3? =1271(KVAR)

Trang 39

Đồ án cung cấp điện 240 220 200 180 140 120 100 80 60 40 ^ 20 a A O 20 40 60 80100 120140 160 180200 220

Hinh 1.1 Biéu d6 phu tai

CHƯƠNGII XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY

ĐẶT VẤN ĐỀ

38 Trần Thế Mạnh

Trang 40

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật của hệ thống.Một sơ đồ cung cấp điên được coi là đạt tiêu chuẩn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

+ Thận tiện và an toàn trong vận hành

+ An toàn cho người và thiết bị

+ Dễ dàng và phát triển đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện + Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán và thiết kế cho mạng điện cao áp cho nhà máy bao

gòm các bước:

+ Vạch các phương án cung cấp điện

+ Lựa chọn vị chí, số lượng ,dung lượng của các chạm biến áp và các chủng

loại ,tiết điện các đường dây cho các phương án

+ Tính toán kinh tế — kỹ thuật để lựa chọn các phương án hợp lý + Thiết kế chi tiết cho các phương án được chọn

I.Xác định vị trí đặt chạm biến áp phân xưởng:

Các chạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau, tùy thuộc điều kiện của khí hậu , của nhà máy cũng như kích thước của trạm biến áp.Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất,tránh bụi bặm hoặc hóa chất an mòn,Song trạm biến áp cũng có thể đặt ở ngoài trời,đỡ

gây nguy hiểm cho phân xưởng và người xản suất

Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải ,như vậy độ dài mạng