Lời nói đầu Trong nghiệp xây dựng đất nớc, công nghiệp điện giữ vai trò quan trong, điện nguồn lợng đợc dùng rộng rÃi tất cáci tất ngành kinh tế quốc dân nhu cầu sinh hoạt ngời Do đó, xây dựng nhà m¸y, xÝ nghiƯp, c¸c khu chÕ xt, c¸c khu kinh tế hay thành phố điều ta phải nghĩ tới xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt khu vực Đặc biệt, nghiệp công nghiệp công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc ngành công nghiệp ta không ngừng đợc phát triển mở rộng với nhà máy, xí nghiệp có công nghệ ngày tiên tiến đợc xây dựng Gắn liền với hệ thống cung cấp điện đòi hỏi tính kỹ thuật ngày cao đợc thiết kế xây dựng Là sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, sau năm học trờng, em đợc giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: Thit k cung cp in cho nh mỏy sn xut mỏy kộo Quá trình thực đồ án đÃi tất giúp em có kiến thức công tác thiết kế vận hành hệ thống cung cấp điện Đó hệ thống gồm khâu sản xuất, truyền tải phân phối điện Giới thiệu chung nhà máy Nhà máy sản xuất máy kéo nhà máy thuộc ngành công nghiệp nặng, sản phẩm nhà máy chế tạo loại máy kéo, sản phẩm quan trọng cung cấp cho thị trờng phục vụ sản xuất Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô lớn, tơng đơng khu công nghiệp nhỏ.Với quy mô lớn nên sản phẩm làm lớn, nhà máy đợc xếp vào hộ tiêu thụ điện loại cần đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn Nhà máy có nhiều máy móc khác đa dạng, phức tạp nh loại máy khoan, máy mài, máy tiện ren, thiết bị thí nghiệm hệ thống máy móc có tính công nghệ cao đại, dây chuyền sản xuất nhà máy dây chuyền tự động hoá cao, điều khiển kiểm tra sản phẩm công nghệ thông tin nên gián đoạn cấp điện gây thiệt hại lớn h hỏng sản phẩm, trí gây đình trệ sản suất .Nhà máy sản xuất máy kéo có số đặc điểm sau : - Các thiết bị phân xởng có công suất nhỏ, nhng số thiết bị nhiều - Nhà máy làm việc theo chế ®é ca, thêi gian sư dơng c«ng st cùc đại Tmax = 4500 h, đồ thị phụ tải tơng đối phẳng, hệ số đồng thời cao ( kho¶ng 0,8 – 0,9 ), hƯ sè nhu cầu cao - Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia cách nhà máy km, có công suất vô lớn.Nguồn điện trạm trung gian 35/10 kV - Trong nhà máy có ban quản lý phòng thiết kế, phân xởng sửa chữa khí, kho vật liệu phụ tải loại III, phân xởng sản xuất lại phân xởng loại Phụ tải điện nhà máy sản xuất máy kéo (mặt nhà máy số 6) Bảng 1.1 - phụ tải nhà máy sán suất máy kéo Số Tên phân xởng Công suất mặt đặt(kW) Ban quản lý phòng 80 thiết kế Phân xởng khí số 3600 Phân xởng khí số 3200 Phân xởng luyện kim 1800 màu Phân xởng luyện kim 2500 đen Phân xởng sửa chữa Theo tính toán khí Phân xởng rèn 2100 Ph©n xëng nhiƯt lun 3500 Bé phËn nÐn khÝ 1700 10 Kho vật liệu 60 11 Chiếu sáng phân xëng Theo diƯn tÝch Néi dung tÝnh to¸n, thiÕt kÕ bao gồm: 1.Xác định phụ tải tính toán phân xởng nhà máy 2.Thiết kế mạng điện cao áp nhà máy 3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa khí 4.Thiết kế chiếu sáng phân xởng sửa chữa c khí 5.Tính toán bù Cos cho nhà máy 6.Thiết kế trạm biến áp phân xởng 7.Thiết kế đờng dây trung áp cấp điện cho nhà máy Chơng I : Xác định phụ tải tính toán 1.1 Đặt vấn đề: Phụ tải tính toán phụ tải giả thiết lâu dài không đổi , tơng đơng với phụ tải thực tế (biến đổi) mặt hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách nhiệt Nói cách khác, phụ tải tính toán đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tơng tự nh phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính toán đảm bảo cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện nh : máy biến áp, dây dẫn , thiết bị đóng cắt , bảo vệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện , tổn thất điện áp; lựa chọn dung lợng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phơng thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ phụ tải thực tế gây tải làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến cố, cháy nổ, Ngợc lại, thiết bị đợc lựa chọn d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t , gia tăng tổn thất , Cũng đÃi tất có nhiều công trình nghiên cứu phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cha có phơng pháp thật hoàn thiện Những phơng pháp cho kết đủ tin cậy lại phức tạp , khối lợng tính toán thông tin ban đầu đòi hỏi lớn ngợc lại Có thể đa số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều để xác định phụ tải tính toán quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện: Phơng pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất đặt hệ số nhu cầu: Ptt = knc.Pd Trong đó: knc -hƯ sè nhu cÇu , tra sỉ tay kÜ thuật, Pd - công suất đặt thiết bị, tính toán xem gần PdPdm ,[kW] Phơng pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng đồ thị phụ tải công suất trung bình: Ptt = khd Ptb Trong đó: khd - hệ số hình dáng đồ thị phụ tải ,tra sỉ tay kÜ tht, Ptb - c«ng st trung bình thiết bị nhóm thiết bị,[kW] t Ptb = P( t )dt = t A t Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình: Ptt = Ptb Trong : Ptb - công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị , [kW] - độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình - hệ số tán xạ Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình hệ số cực đại: Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ Trong : Ptb - công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị,[kW] kmax - hệ số cực đại, tra sổ tay kĩ thuËt theo quan hÖ kmax = f(nhq, ksd), ksd - hƯ sè sư dơng , tra sỉ tay kÜ thuật nhq - số thiết bị dùng hiệu Phơng pháp xác định PTTT theo suất tiêo hao điện cho đơn vị sản phẩm: Ptt = a.M Tmax Trong : a - suất điện chi phí để sản xuất sản phẩm , [kWh/đvsp] M - số sản phẩm sản suất đợc năm, Tmax - thêi gian sư dơng c«ng st lín nhÊt , [h] Trị số a Tmax tra cẩm nang Phơng pháp xác định PTTT theo suất phụ tải điện đơn vị diện tích: Ptt =p0.S Trong : p0 - suất phụ tải điện đơn vị diện tích , [ W/ m ], F - diện tích đặt thiết bị , [ m ] Phơng pháp tính trực tiếp Trong phơng pháp trên, phơng pháp 1, ,6 dựa kinh nghiệm thiết kế vận hành để xác định PTTT nên cho kết gần nhiên chúng đơn giản tiện lợi Các phơng pháp lại đợc xây dựng sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yêú tố kết xác nhng khối lợng tính toán lớn phức tạp Tuỳ theo yêu cầu tính toán thông tin có đợc phụ tải , ngời thiết kế lựa chọn phơng pháp thích hợp để xác định PTTT Trong đồ án với phân xởng sữa chữa khí ta đÃi tất biết vị trí , công suất đặt chế độ làm việc thiết bị phân xởng nên tính toán phụ tải động lực phân xởng sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán tính theo công suất hệ số cực đại Các phân xởng lại biết diện tích công suất đặt nên để xác định phụ tải động lực phân xởng ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng đơn vị diện tích sản xuất 1.2 Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí Phân xởng sửa chữa khí phân xởng số sơ đồ mặt nhà máy.Phân xởng có diện tích bố trí thiết bị 1112 m2 Trong phân xởng có 41 thiết bị có dùng điện, công suất thiết bị khác nhau, thiết bị có công suất lớn 30 kW, song có thiết bị có công suất nhỏ ( 0,5kW ) Phần lớn thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Những đặc điểm cần đợc quan tâm phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán lựa chọn phơng án thiết kế cung cấp điện cho phân xởng Giớt thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb kmax (còn gọi phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq): Theo phơng pháp phụ tải tính toán đợc xác định theo biểu thức : n Ptt = kmax.ksd Pdmi i 1 Trong ®ã : Pđmi : Công suất định mức cuẩ thiết bị thø i nhãm n : Sè thiÕt bÞ cã nhãm ksd : HƯ sè sư dơng, tra sổ tay kĩ thuật kmax : Hệ số cực đại , tra sỉ tay kÜ tht theo quan hƯ kmax = f(nhq,ksd) nhq : số thiết bị dùng điện hiệu Số thiết bị dùng điện hiệu nhq số thiết bị có công suất, chế độ làm việc gây hiệu phát nhiệt ( mức độ huỷ hoại cách điện ) phụ tải thực tế (có công suất chế độ làm việc khác ) gây trình làm việc, nhq đợc xác định b»ng biĨu thøc tỉng qu¸t sau: n Pdmi nhq = ni 1 Pdmi i 1 Trong ®ã: Pdmi - công suất định mức thiết bị thứ i nhãm n - sè thiÕt bÞ cã nhãm Khi n lớn việc xác định nhq theo biểu thức phức tạp nên xác định nhq theo phơng pháp gần với sai số tính toán nằm khoảng 10% a Trờng hợp m = Pdm max ksdp 0.4 th× nhq = n Pdm Chó ý nÕu nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất chúng không lớn 5% tổng công suất nhóm : nhq =n-n1 Trong : Pdmmax - công suất định mức thiết bị công suất lớn nhóm, Pdmmin - công suất định mức thiết bị có công suất nhỏ nhóm b Trờng hợp m > k sdp 0.2 , nhq đợc xác định theo biểu thøc : n nhq = 2. Pdmi n Pdm max Khi không áp dụng đợc trờng hợp trên, việc xác định nhq phải đợc tiến hành theo tr×nh tù: Tríc hÕt tÝnh : n* = P* = n1 n P1 P Trong ®ã : n - sè thiÕt bÞ nhãm , n1- sè thiÕt bÞ cã công suất không nhỏ nửa công suất cuẩ thiết bị có công suất lớn P&P1 - tổng công suất n n1 thiết bị Sau tính đợc n* P* tra sổ tay kĩ thuật ta tìm đợc nhq* = f ( n* , P*), từ tính nhq theo công thức : nhq = nhq* n Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq, số trờng hợp cụ thể dùng công thức gần sau : * NÕu n vµ nhq > phơ tải tính toán đợc tính theo công thức : n P Ptt = dmi * NÕu n > nhq < , phụ tải tính toán đợc tÝnh theo c«ng thøc : n Ptt = k ti Pdmi Trong ®ã : kti : hƯ sè phơ tải thiết bị thứ i Nếu số liệu xác, hệ số phụ tải lấy gần nh sau : kti = 0,9 thiết bị làm việc dài hạn kti = 0,75 thiết bị làm việc chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại * Nếu n>300 ksd 0,5 phụ tải đợc tính toán theo công thức : n Ptt = 1,05.ksd Pdmi * Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) phụ tải tính toán lấy phụ tải trung bình : n Ptt = Ptb = ksd P dmi * Nếu mạng có thiết bị pha cần phải phân phối thiết bị cho ba pha mạng , trớc xác định nhq phải qui đổi công suất phụ tải pha phụ tải pha tơng đơng : - Nếu thiết bị pha đấu vào điện ¸p pha : P qd = 3.Ppha max - NÕu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : P qd = Ppha max * NÕu nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải qui đổi chế độ dài hạn trớc xác định nhq theo công thức : Pqd = Pdm Trong đó:dm %-hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho lý lịch máy dm Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb kmax: - Phân nhóm phụ tải : Trong phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo nguyên tắc sau: * Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ tiết kiệm đợc vốn đầu t tổn thất đờng dây hạ áp phân xởng * Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định PTTT đợc xác thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm * Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thờng khoảng (1015) - Tuy nhiên thờng khó thoả mÃi tất cácn lúc nguyên tắc , ngời thiết cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lí - Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đ Ãi tất nêu vào vị trí, công suất thiết bị bố trí mặt phân xởng chia thiết bị 10