đồ án cung cấp điện

đồ án cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU Trong lòch sử phát triển xã hội ,con người luôn tìm mọi cách để khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên phomg phú của tự nhiên nhằm tạo ra nhiều của cải , vật chất giúp thoả mãn nhu cầu của mình. Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, vấn đề sử dụng các nguồn năng lượng luôn được con người quan tâm. Việc phát hiện và ứng dụng năng lượng điện đã làm thay đổi về chất một cách cơ bản quá trình tạo ra của cải cho xã hội. Hệ thống cung cấp điện là yếu tố cốt lõi, đặc biệt quan trọng để đảm bảo quá trìng sản suất của các doanh nghiệp . Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một nội dung rất quan trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất , đặc biệt là nhà máy sản xuất cơ khí. Đồ án thiết kế trình bày hệ thóng cung cấp điện của “Nhà máy đường”. Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vò trí đòa lýù, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải… Đồng thời, đồ án cũng xác đònh phụ tải tính toán , thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cũng như toàn nhà máy. Thông qua thiết kế và tính toán, đồ án cũng nêu cách chọn số lượng , dung lượng và vò trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối điện năng trung tâm, cũng như tính chọn bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy… Các sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện của nhà máy và phân xưởng “ Sửa chữa cơ khí ” được trình bày trên khổ giấy A 0 . Để thực hiện các nội dung trên, đồ án xử lý các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kỹ thuật các hạng mục trên các quan điểm hợp lý, an toàn, tin cậy vầ kinh tế. Đồ án bám sát phần lý thuyết 1 1 chuyên moan thông qua các tài liệu chuyên nghành của thày Ts. Phan Đăng Khải , Ts. Ngô Hồng Quang ( Bộ môn Hệ thống điện ) . Trong quá trình thực hiện đồ án này, thày giáo Ts. Phan Đăng Khải đã giành nhiều thời gian hướng dẫn và hiệu chỉnh nội dung cho phù hợp với thực tiễn sản suất hiện nay. Em xin chân thành cảm ơn thầy Ts. Phan Đăng Khải đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Do thời gian và năng lực có hạn chế không thể tránh khỏi sai sót, mong thầy giúp đỡ, và tạo điều kiện cho em hoàn thiện kiến thức để phục vụ công tác sau khi ra trường. 2 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy sản xuất đường là một nhà máy có quy mô khá lớn . Nhà máy gồm nhiều phân xưởng khác nhau có nhiệm vụ sản xuất đường phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ trong nước cũng như xuất khẩu. Nhà máy gồm các phân xưởng sau: Tên phân xưởng Công suất đặt ( kW) 1 Kho củ cải đường 360 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 3 Bộ phận cô đặc 550 4 Phân xưởng tinh chế 750 5 Kho thành phẩm 150 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Trạm bơm 600 8 Nhà máy nhiệt điện ( tự dùng 12% ) Theo tính toán 9 Kho than 350 Nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ có công suất lớn . Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào loại hộ tiêu thụ loại I , can được cung cấp điện an toàn và liên tục. Nguồn điện cấp cho nhà máy lấy từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 Km. Điện được đưa về bằng đường dây lộ kép kéo trên 3 3 không, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp của máy biến áp trung gian là 250 MVA. Nhà máy làm việc 3 ca, có thời gian sử dụng công suất cực đại là T mã = 6000h. Trong nhà máy có Kho củ cải đường, Kho thành phẩm, Kho than, Phân xưởng thái và nấu củ cải đường là hộ tiêu thụ loại III, còn lại là hộ tiêu thụ loại II. Mặt bằng các phân xưởng của nhà máy được phân bố như sau: Các nội dung tính toán vàthiết kế trong phần này gồm có: 1. Xác đònh phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 4 4 4. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao công suất phản kháng của nhà máy. 5. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1. Đặt vấn đề : Phụ tải điện là một thành phần rất quan trọng của mạch điện . Nó đặc trưng cho sự tổn hao và tiêu thụ điện của các thiết bò điện. Mỗi loại phụ tải lại có những đặc trưng khác nhau về mức độ tiêu thụ điện. Do vậy việc xác đònh phụ tải điện có một vai trò rất quan trọng trong viẹc nghiên cứu cũng như thiết kế các mạch điện . Phụ tải tính toán là số liệu ban đầu để giải quyết các vấn đề tổng hợp về kinh tế , kỹ thuật khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiòen đại. Nói cách khác, phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài và không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) vè mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bò giống như phụ tải thực tế gây ra. Chính vì vậy, xác đònh phụ tải tính toán là giai đoạn đầu tiên của quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện, việc lựa chọn các thiết bò điện theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo cho thiết bò về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dung để lựa chọn và kiểm tra các thiết bò trong hệ thống cung cấp điện như : máy biến áp dây dẫn, các thiết bò 5 5 đóng cắt bảo vệ … tính toán tổn thất công suất, điện năng, điện áp, lựa chọn bù công suất phản kháng. Hiện nay có nhiều phương pháp khoa học để xác đònh phụ tải tính toán. Các phương pháp này ngày càng được hoàn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sở quan sát các phụ t¶i điện tại các xí nhgiệp đang vận hành. Thông thường, những phương pháp đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì việc tính toán rất phức tạp. Do đó, tuỳ theo giai đoạn thiết kế, thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho phù hợp. Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường dùng để xác đònh phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện : 2.1.1. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Ta có công thức sau: P tt = k nc .P d Trong đó : k nc : hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật P d : công suất đặt của thiết bò hoặc nhóm thiết bò, trong tính toán ta coi gần đúng P d = P dm {kW] 2.1.2. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo hệ số hình dáng của đồ thò phụ tải và công suất trung bình: Ta có công thức: P tt = k hd .P tb Trong đó : k hd : hệ số hình dáng của đồ thò tra trong sổ tay kỹ thuật 6 6 P tb : công suất trung bình của thiết bò hay nhóm thiết bò,{kW} 2.1.3. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thò phụ tải khỏi giá trò trung bình: Ta có công thức: P tt = P tb ± α .β Trong đó : α : độ lệch của đồ thò phụ tải khỏi giá trò trung bình β : hệ số tán xạ của α 2.1.4. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Ta có công thức: P tt = P tb . K max = P tb . K max .K sd Trong đó : K max : hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ K max = f( n hq , K sd ) K sd : hệ số kỹ thuật tra trong sổ tay kỹ thuật n hq : số thiết bò dùng điện hiệu quả 2.1.5. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vò: Ta có công thức: P tt = max 0 . T Ma Trong đó : 7 7 a 0 : suất chi phí điện năng cho một đơn vò sản phẩm M : số sản phẩm sản xuất được trong môït năm T max : thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 2.1.6. Phương pháp xác đònh phụ tải tính toán ( PTTT ) theo suất trang bò điện trên đơn vò diện tích: Ta có công thức: P tt = p 0 .F Trong đó : p 0 : suất trang bò điện trên một đơn vò diện tích F : diện tích bố trí thiết bò 2.1.7. Phương pháp trực tiếp: Trong các phương pháp trên, ba phương pháp 1, 5, 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác đònh PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và thuận tiện. Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, do vậy có kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải mà người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác đònh PTTT. Trong đồ án này với phân xưởng sửa chữa cơ khí ,ta đã biết sự phân bố và chế độ làm việc của từng thiết bò trong phân xưởng nên khi tính toán ta có thể sử dụng phương pháp xác đònh phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt nên ta sẽ tính PTTT của chúng theo phương pháp tính công suất đặt và hệ số nhu cầu. Còn phụ tải chiếu sáng của các 8 8 phân xưởng được xác đònh theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vò diện tích sản xuất. 2.2. Xác đònh phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí có ký hiệu 6 trên sơ đồ mặt bằng của nhà máy. Phân xưởng có tổng cộng 51 thiết bò tiêu thụ điện và nằm trên diện tích 1137,5 m 2 . Công suất của các thiết bò khá khác nhau ,thiết bò có công suất lớn nhất là 24,6 kW, còn thiết bò có công suất nhỏ nhất là 0,65 kW. Các thiết bò ở ®©y có thể coi đều làm việc ở chế độ dài hạn. 2.2.1.Trình bày phương pháp xác đònh PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác đònh theo biểu thức P tt = P tb . K max = K max .K sd ∑ n dm P 1 Trong đó : P dm : công suất đònh mức của thiết bò thứ i trong nhóm n : số thiết bò trong nhóm K sd : hệ số sử dụng tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ K max = f( n hq , K sd ) n hq : số thiết bò sử dụng điện hiệu quả Số thiết bò dùng điện hiệu quả n hq là số thiết bò có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra cùng một hiệu quả phát nhiệt ( hoặc mức độ huỷ hoại cách điện ) đúng bằng các phụ tải thực tế ( có cùng công suất 9 9 nhưng chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra cùng trong một quá trình làm việc . n hq có thể được xác đònh bằng biểu thức sau: ∑ ∑ = n dmi n dmi hq P P n 1 2 2 1 )( )( Trong đó : dm P : công suất đònh mức của thiết bò thứ i trong nhóm n : số thiết bò trong nhóm Khi n lớn thì việc xác đònh n hq theo công thức trên là rất khó khăn nên ta có thể tính toán nó theo phương pháp gần đúng với sai số nhỏ vào khoảng ± 10% a) Trường hợp 3 min max ≤= dm dm P P m và 4,0 ≥ dm K thì n hq = n Chú ý : Nếu trong nhóm có 1 n thiết bò mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì n hq = n - n 1 Trong ®ã: P maxdm : công suất đònh mức của thiết bò có công suất lớn nhất trong nhóm P mindm : công suất đònh mức của thiết bò có công suất nhỏ nhất trong nhóm 10 10 [...]... toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại : Việc xác đònh PTTT được tiến hành như sau: 12 12 + Phân nhóm phụ tải điện + Xác đònh phụ tải điện tính toán theo từng nhóm + Xác đònh phụ tải chiếu sáng phân xưởng + Xác đònh phụ tải tính toán toàn ph©n xưởng + Xác đònh các dòng tính toán I tt và dòng đỉnh nhọn I®n 1) Ph©n nhãm phơ t¶i: Ph©n nhãm phơ t¶i ®iƯn gióp ta cã thĨ x¸c ®Þnh PTTT chÝnh x¸c h¬n... thiết bò đầu vào điện áp pha : Pqd = 3.Ppha max - Nếu thiết bò đầu vào điện áp dây : Pqd = 3.Ppha max + Nếu trong nhóm có các thiết bò tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác đònh theo công thức : Pqd n hq = ε dm Pdm Trong đó : ε dm : là hệ số dòng điện tương đối phần trăm cho trong lý lòch máy 2.2.2 Xác đònh phụ tải tính toán theo công suất... ¸p 127V/ 220V , 220V/ 380V , 3 pha , cung cÊp ®iƯn cho c¸c thiÕt bÞ, m¸y mãc trong ph©n xëng Trong ph©n xëng chđ u lµ phơ t¶i lo¹i II , do ®ã yªu cÇu cung cÊp ®iƯn còng t¬ng ®èi cao, tuy nhiªn còng cho phÐp mÊt ®iƯn trong khi sưa ch÷a hc ®ãng ngn dù tr÷ Trong ph©n xëng cã mét sè phơ t¶i lo¹i III cã thĨ ngõng cÊp ®iƯn trong mét ngµy ®ªm 3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN : Lùa chän ph¬ng ¸n cÊp ®iƯn cho... b¶o ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn vỊ tÝnh liªn tơc cÊp ®iƯn, phï hỵp víi yªu cÇu cđa phơ t¶i + Thn lỵi cho viƯc l¾p ®Ỉt vËn hµnh vµ sưa ch÷a còng nh ph¸t triĨn phơ t¶i + An toµn cho ngêi vËn hµnh vµ m¸y mãc + Cã chØ tiªu kinh tÕ , kü tht hỵp lý I MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN : 1) Ph¬ng ¸n 1: S¬ ®å nèi d©y m¹ng h×nh tia (h×nh vÏ) 33 33 M¹ng nèi d©y nµy cã c¸c ®Ỉc ®iĨm sau: a) ¦u ®iĨm: §é tin cËy cung cÊp ®iƯn... ph©n xëng + 1 : §êng d©y h×nh tia chÝnh + 2: §êng d©y rÏ nh¸nh + 3: Phơ t¶i dïng ®iƯn 35 35 II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ SƠ ĐỒ ĐI DÂY CHO MẠNG PHÂN XƯỞNG : - Tõ c¸c ph¬ng ¸n ®a ra ë trªn, ta thÊy ph¬ng ¸n 3 lµ ph¬ng ¸n kh¶ thi nhÊt , nã kÕt hỵp ®ỵc c¶ c¸c chØ tiªu vỊ kinh tÕ vµ kü tht - Khi cung cÊp ®iƯn b»ng ph¬ng ¸n nµy th× nã ®¶m b¶o ®ỵc ®é tin cËy vµ ®¸p øng ®ỵc c¸c nguyªn t¾c vỊ ph©n nhãm phơ... chế độ dài hạn K ti = 0,75 với thiết bò làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại + Nếu n > 300 và k sd ≥ 0,5 thì phụ tải tính toán được xác đònh theo công thức sau: n Ptt = 1,05.k sd ∑ Pdmi 1 + Đối với thiết bò có đồ thò phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm, quạt nén khí …) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình : n Ptt = Ptb = k sd ∑ Pdmi 1 + Nếu trong mạng có thiết bò một pha cần phải phân phối... CH¦¥NG III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 32 32 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG : Trong nhµ m¸y ®êng th× ph©n xëng sưa ch÷a c¬ khÝ cã mét vai trß kh¸ quan träng, v× ®©y lµ n¬i duy tu, sưa ch÷a c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ ho¶ng hãc cđa nhµ m¸y Ta thÊy r»ng phơ t¶i cđa nhµ m¸y lµ phơ t¶i lo¹i II §iƯn ¸p cđa nhµ m¸y cã hai cÊp sau: + CÊp ®iƯn ¸p 110V- 220V ,1 pha, cung cÊp ®iƯn cho c¸c... max của nhóm n : số thiết bò có trong nhóm P1 và P là công suất tổng của n1 và n thiết bò * * Sau khi tính toán được n và P tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được nhq * = f( n , P ) và từ đó tính được n n = * * hq hq theo công thức : nhq * n Khi xác đònh PTTT theo phương pháp số thiết bò dùng điện hiệu quả hq , trong một sổ trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau: n n + Nếu n ≤ 3 và... ®iƯn 2) Ph¬ng ¸n 2 : S¬ ®å nèi d©y m¹ng ph©n nh¸nh (h×nh vÏ) M¹ng nèi d©y nµy cã c¸c ®Ỉc ®iĨm sau: c) ¦u ®iĨm: Gi¸ thµnh thÊp, l¾p r¸p nhanh, tiÕt kiƯm ®¬c tđ ph©n phèi 34 34 d) Nhỵc ®iĨm: §é tin cËy cung cÊp ®iƯn thÊp, phøc t¹p khi b¶o vƯ Trªn s¬ ®å gåm cã: + B : Tr¹m biÕn ¸p ph©n xëng + 1 : Tđ ph©n phèi chÝnh + 2: §êng d©y chÝnh + 3: Phơ t¶i dïng ®iƯn 3) Ph¬ng ¸n 3 : S¬ ®å nèi d©y hçn hỵp lµ sù kÕt... vµ ®¸p øng ®ỵc c¸c nguyªn t¾c vỊ ph©n nhãm phơ t¶i 1/ S¬ ®å ®i d©y cđa m¹ng ph©n xëng - §Ĩ cÊp ®iƯn cho c¸c thiÕt bÞ ®iƯn trong ph©n xëng ta ®Ỉt mét tđ ph©n phèi cho toµn bé ph©n xëng Tđ ph©n phèi nµy cung cÊp ®iƯn cho 04 tđ ®éng lùc vµ mét tđ chiÕu s¸ng - Tđ ph©n phèi ®Ỉt 01 Aptomat tỉng vµ 05 Aptomat nh¸nh cÊp ®iƯn cho 04 tđ ®éng lùc vµ 01 tđ chiÕu s¸ng - Tđ ®éng lùc ®ỵc cÊp ®iƯn b»ng c¸p h×nh tia