Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện Phần I Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp Chơng I Giới thiệu chung Nhà máy I Loại ngành nghề, quy mô lực nhà máy 1.1 Loại ngành nghề: - Nghành nông nghiƯp níc ta chiÕm mét vai trß quan träng kinh tế quốc dân, có 80% dân số hoạt động lĩnh vực này, đóng góp phần lớn vào ngân quỹ quốc gia Chính Đảng Chính phủ nớc ta quan tâm u đÃi hỗ trợ cho nghành nông nghiệp Để đảm bảo cho hoạt động nông nghiệp đợc diễn bình thờng, nhà máy công nghiệp đóng vai trò đáng kể Nh tạo máy móc hỗ trợ nh máy cày, máy bơm cải thiện suất hoạt động cho nghành nông nghiệp Do nhà máy công nghiệp phục vụ cho hoạt động nông nghiệp cần đợc phát triển đồng - Nhà máy công nghiệp mà thiết kế nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu nhà máy chế tạo, sản xuất, lắp đặt bơm phục vụ cho hoạt động nông nghiệp, nhằm mục đích tới tiêu chống hạn, chống lũ cho nông nghiệp - Để thực tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lợc mình, đòi hỏi tính chất công nghệ mà yêu cầu đảm bảo chất lợng độ tin cậy cao lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy 1.2 Quy mô, lực nhà máy: - Nhà máy có tổng diện tích mặt 31845 m nhà xởng, bao gồm 11 phân xởng, đợc xây dựng tập trung tơng đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau 11MVA - Dự kiến tơng lai nhà máy đợc mở rộng đợc thay thế, lắp đặt thiết bị máy móc đại Đứng mặt cung cấp điện việc Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện thiết kế cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tơng lai mặt kỹ thuật kinh tế, phải đề phơng pháp cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản xuất không để d thừa dung lợng mà sau nhiều năm nhà máy không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lÃng phí II Quy trình công nghệ sản xuất nhà máy: PX SC khí PXKC Kim loại trạm bơm PX L Ráp khí KCS Kho TP BPHC & TK s¶n phÈm px rÌn NÐn khí PX Đúc BPHC & QL - Bộ phận hành PC GC Gỗ quản lý PXCSCK - Phân xởng sửa chữa khí PXLRCK - Phân xởng lắp ráp khí PXR - Phân xởng rèn PXĐ - Phân xởng Đúc PXGCG - Phân xởng gia công gỗ PXKCKL - Phân xởng kết cấu kim loại - Theo quy trình trang bị điện quy trình công nghệ sản xuất nhà máy, việc ngừng cung cấp điện ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, gây thiệt hại kinh tế, nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại I - Mặt khác theo quy trình công nghệ này, phân xởng nhà máy lại đợc phân loại nh sau: - Phụ tải loại I bao gồm: Phân xởng kết cấu kim loại Phân xởng lắp ráp khí Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện Phân xởng đúc Phân xởng nén khí Phân xởng rèn Trạm bơm Phân xởng gia công gỗ Bộ phận KCS kho thành phẩm - Các phụ tải loại III bao gồm: Phân xởng sửa chữa khí Bộ phËn hµnh chÝnh vµ xëng thiÕt kÕ Khu nhµ xe - Để quy trình sản xuất nhà máy đảm bảo vận hành tốt phải đảm bảo chất lợng điện độ tin cậy cung cấp điện cho toàn nhà máy cho phân xởng quan trọng nhà máy III Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máY Bảng 1.1 - Công suất đặt diện tích phân xởng nhà máy STT Tên phân xởng Diện tích(m2) Công đặt(KW) Phân xởng kết cấu kim loại 1875 1500 Phân xởng lắp ráp khí 2325 1850 Phân xởng đúc 1200 1400 Ph©n xëng nÐn khÝ 1350 800 Phân xởng rèn 1500 1600 Trạm bơm 875 560 Phân xởng sửa chữa khí 1300 Theo tính toán Phân xởng gia công gỗ 1400 400 Bé phËn HC vµ xëng thiÕt kÕ 1725 50(cha kĨ CS) 10 Bé phËn KCS vµ kho thµnh phÈm 2200 520 11 Khu nhµ xe 3000 suÊt Các đặc điểm phụ tải điện Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện - Phụ tải điện nhà máy công nghiệp phân làm hai loại phụ tải: Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng - Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép UCf = 5% Uđm Công suất chúng nằm dải từ đến hàng chục kw, đợc cấp tần số f=50Hz - Phụ tải chiếu sáng thờng phụ tải pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng phẳng, thay đổi thờng dùng dòng điện tần số f = 50Hz Độ lệch điện áp mạng điện chiếu sáng UCf = 2,5% Các yêu cầu cung cấp điện nhà máy - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi mức độ quan trọng thiết bị, để từ vạch phơng thức cấp điện cho thiết bị nh cho phân xởng xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn nhà máy khí nhận thấy tỷ lệ (%) phụ tải loại I 95.8% Phụ tải loại I lớn nhiều so với phụ tải loại III, nhà máy đợc đánh giá hộ phụ tải loại I, yêu cầu cung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục IV Phạm vi đề tài - Đây đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhng thời gian có hạn nên việc tính toán xác tỷ mỉ cho công trình khối lợng lớn, đòi hỏi thời gian dài, ta tính toán cho hạng mục quan trọng công trình - Sau nội dung mà thiết kế đề cập đến: Thiết kế mạng điện phân xởng Thiết kế mạng điện nhà máy Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa khí Tính toán nối đất cho trạm biến áp phân xởng Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện Chơng II Xác định phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máy I Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sữa chữa khí Phân loại phân nhóm phụ tải phân xởng sữa chữa khí a Phân loại phụ tải: - Mục đích: Phân đợc thiết bị nhóm thiết bị có yêu cầu cung cấp điện khác thờng Ví dụ: Nhóm thiết bị yêu cầu nguồn chiều Nhóm thiết bị yêu cầu nguồn 1pha, pha Nhóm thiết bị yêu cầu tần số khác 50Hz Nhóm thiết bị yêu cầu điện áp khác so với thiết bị khác phân xởng - Từ yêu cầu trên, thiết kế cung cấp điện, phải tính chọn thiết bị đầu vào cho chúng, nh: chỉnh lu, biến tần, biến áp - Trong phân xởng sửa chữa khí thiết bị yêu cầu cung cấp điện khác thờng, có chế độ làm việc, đợc xếp chung vào loại - Chức phân xởng sữa chữa khí nhà máy: Xét chức dây chuyền sản xuất nhà máy: Nếu phân xởng sữa chữa khí bị điện, không ảnh hởng đến khả sản xuất nhà máy, không yêu cầu cao độ tin cậy cung cấp điện Xét tới thiết bị phân xởng sữa chữa khí : Không có thiết bị yêu cầu cao độ tin cậy cung cấp điện - Từ nhận xét đây, phân xởng sửa chữa khí đợc xếp vào hộ tiêu thụ loại III b Phân nhóm phụ tải: Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện - Mục đích: Việc phân nhóm thiết bị điện phân xởng thành nhóm riêng rẽ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính toán thiết kế cung cấp điện Mỗi nhóm thiết bị thông thờng đợc cung cấp điện từ tủ động lực riêng biệt Nguyên tắc chung để phân nhóm thiết bị nh sau: Các thiết bị nhóm phải có vị trí gần mặt Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc Các thiết bị nhóm nên đợc phân bổ để tổng công suất nhóm chênh lệch Số thiết bị nhóm không nên nhiều Ngoài thiết bị đợc nhóm lại theo yêu cầu riêng việc quản lý hành quản lý hoạch toán riêng biệt phận phân xởng -Trong phân xởng sữa chữa khí thiết bị có: Công suất khác không nhiều Chế độ làm việc giống - Dựa vào cách phân loại đặc điểm trên, phụ tải phân xởng sửa chữa khí đợc phân nhóm theo mặt đặt phụ tải - Dựa vào mặt đặt phụ tải công suất thiết bị, chia thiết bị phân xởng sửa chữa khí thành nhóm Bảng 2.1 Phân nhóm thiết bị phân xởng sửa chữa khí STT Tên thiết bị (1) (2) Máy bào ngang Máy phay vạn Máy phay ngang Máy khoan hớng tâm Máy phay chép hình Máy bào giờng trụ Cộng nhóm I Máy phay chép hình Máy xọc Máy phay đứng Phạm Nguyễn Hoàng Số Số lợng mỈt b»ng (3) (4) Nhãm I 12 15 11 13 n =8 Nhãm II 14 16 P®m(KW) máy Toàn (5) (6) Iđm(A) (7) 7 4.5 4.5 10 14 14 4.5 4.5 10 30x2 30x2 18.75 18.75 12.50 41.66 211.66 5.62 4.5 5.62 14 4.5 23.42 30x2 18.75 Trêng §H BKHN §å ¸n tèt nghiƯp M¸y phay chép hình Máy phay đứng Máy mài phẳng có trục đứng Máy mài tròn vạn Máy ép thuỷ lùc Céng nhãm II M¸y tiƯn ren Máy khoan để bàn Máy mài sắc Máy mài tròn Cộng nhóm III Máy tiện ren Máy mài phẳng có trục nằm Máy phay đứng Máy phay chép hình Cộng nhóm IV 10 M¸y doa täa độ Máy doa ngang Máy mài sắc Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt Máy tiện ren Máy tiện ren Máy mài hai phía Máy ca Máy khoan bµn Céng nhãm V 10 M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy bào ngang Máy phay vạn Máy mài phẳng Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy mài tròn vạn Máy mài phía Máy khoan bàn Cộng nhóm VI ThiÕt kÕ cÊp ®iƯn 19 18 21 Nhãm III 22 24 17 Nhãm IV 20 10 Nhãm V 24 27 28 12 11 13 Nhãm VI 10 12 13 1 1 n =9 1.7 10 2.8 4.5 1.7 10 2.8 4.5 0.12 7.08 30 41.66 16.66 18.75 211.32 1 n =7 10 0.65 2.8 40 0.65 2.8 0.43 41.66x4 2.70 11.66 30 211.52 1 n =7 10 2.8 0.6 40 2.8 0.6 0.40 41.66x4 11.66 30 2.5 210.82 1 1 1 1 n =12 4.5 4.5 2.8 2.8 10 2.8 2.8 0.65 4.5 4.5 2.8 2.8 14 10 2.8 2.8 0.65 45.85 18.75 18.75 11.66 4.16 11.66 30x2 41.66 11.66 11.66 2.8 192.66 2 1 1 1 n =14 3.2 4.5 5.8 4.5 2.8 2.8 2.8 0.65 6.4 5.8 4.5 5.6 2.8 2.8 1.3 49.22 13.33x2 18.75x2 24.16 18.75 16.66 30 11.66x2 11.66 11.66 2.7x2 194.55 II.TÝnh phô tải tính toán cho phân xởng sửa chữa khí Khái niệm phụ tải tính toán Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện Phụ tải tính toán phụ tải thực, cần thiết cho việc chọn trang thiết bị cung cấp điện trạng thái vận hành hệ thống cung cấp điện Trong thực tế vận hành chế độ dài hạn ngời ta muốn phụ tải thực tế không gây phát nóng trang thiết bị cung cấp điện (dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), chế độ ngắn hạn không đợc gây tác động cho thiết bị bảo vệ (ví dụ: chế độ khởi động phụ tải cầu chì thiết bị bảo vệ khác không đợc cắt) Nh phụ tải tính toán thực chất phụ tải giả thiết tơng đơng với phụ tải thực tế vài phơng diện Trong thực tế thiết kế ngời ta thờng quan tâm đến hai yếu tố phụ tải gây phát nóng tổn thất tồn hai loại phụ tải tính toán cần phải đợc xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất Dới định nghĩa loại phụ tải Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tơng đơng với phụ tải thực tế biên thiên hiệu nhiệt lớn Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: (thờng gọi phụ tải đỉnh nhọn) Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ đến hai giây chúng cha gây phát nóng cho trang thiết bị nhng lại gây tổn thất nhẩy bảo vệ làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải ®Ønh nhän thêng xt hiƯn khëi ®éng c¸c ®éng đóng cắt thiết bị điện khác Các phơng pháp xác định phụ tải phạm vi sử dụng: a Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại: - Theo phơng pháp này: Ptt = KM Ptb = KM Ksd P®m (1 - 1) Trong đó: Ptb - Công suất trung bình phụ tải ca mang tải lớn Pđm - Công suất định mức phụ tải Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp ®iƯn Ksd - HƯ sè sư dơng c«ng st cđa phụ tải K M - Hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình hoá T=30 phút - Phơng pháp thờng đợc dùng để tính phụ tải tính toán cho nhóm thiết bị, cho tủ động lực toàn phân xởng Nó cho kết xác nhng lại đòi hỏi lợng thông tin đầy đủ phụ tải nh: chế độ làm việc phụ tải, công suất đặt phụ tải số lợng thiết bị nhóm (ksdi ; pđmi ; cosi ; .) b Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình độ lệch trung bình bình phơng: - Theo phơng pháp này: Ptt = Ptb tb (1-2) Trong đó: Ptb - Phụ tải trung bình đồ thị nhóm phụ tải - Bộ số thể mức tán xạ tb - Độ lệch đồ thị nhóm phụ tải - Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho nhóm thiết bị phân xởng toàn xí nghiệp Tuy nhiên phơng pháp đợc dùng tính toán thiết kế đòi hỏi nhiều thông tin phụ tải mà phù hợp với hệ thống vận hành c Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số hình dạng: -Theo phơng pháp này: Ptt = Khd Ptb (1-3) Qtt = Khdq Qtb Qtt = Ptt tg (1-4) Trong đó: Ptb , Qtb - Phụ tải tác dụng phản kháng trung bình ca mang tải lớn Khd , Khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng phản kháng) đồ thị phụ tải - Phơng pháp áp dụng để tính phụ tải tính toán tủ phân phối phân xởng hạ áp trạm biến áp phân xởng Phạm Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện Phơng pháp đợc dùng tính toán thiết kế yêu cầu có đồ thị nhóm phụ tải d Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt hệ số nhu cầu: -Theo phơng pháp thì: Ptt = Knc P® (1-5) Trong ®ã: Knc - HƯ số nhu cầu nhóm phụ tải Pđ - Công suất đặt nhóm phụ tải - Phơng pháp cho kết không xác lắm, lại đơn giản nhanh chóng cho kết thờng đợc dùng để tính phụ tải tính toán cho phân xởng, cho toàn xí nghiệp nhiều thông tin phụ tải tính toán sơ phục vụ cho việc qui hoạch v.v e Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản suất: -Theo phơng pháp thì: Ptt = p0 F (1-6) Trong ®ã; p0 - SuÊt phụ tải tính toán cho đơn vị diện tích s¶n xt F - DiƯn tÝch s¶n st cã bè trí thiết bị dùng điện - Phơng pháp thờng đợc dùng để ớc tính phụ tải điện cho kết không xác Tuy đợc dùng cho số phụ tải đặc biệt mà tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tích có phân bố phụ tải đồng diện tích sản suất f Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lợng: -Theo phơng pháp này: Ptb = M a0 T Ptt = KM Ptb (1-7) (1-8) Ph¹m Nguyễn Hoàng Trờng ĐH BKHN