thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng Lời nói đầu - Điện dạng lợng có nhiều u điểm nh: dễ dàng chuyển thành dạng lợng khác (nhiệt, cơ, hoá ), dễ truyền tải phân phối Chính điện đợc dùng rộng rÃi lĩnh vực hoạt động ngời - Điện nguồn lợng ngành công nghiệp, điều kiện quan trọng để phát triển đô thị khu vực dân c Vì lý lập kế hoạch phát triển kinh tế xà hội, kế hoạch phát triển điện phải trớc bớc, nhằm thoả mÃn nhu cầu điện giai đoạn trớc mắt mà dự kiến cho phát triển tơng lai - Ngày nay, kinh tế nớc ta bớc phát triển, đời sống nhân dân ngày đợc nâng cao Cùng với phát triển nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trởng không ngừng Đặc biệt với chủ trơng kinh tế mở nhà nớc, vốn đầu t nớc tăng lên làm nhà máy, xí nghiệp mọc lên nhiều Do đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất sinh hoạt Để làm đợc điều nớc ta cần phải có đội ngũ đông đảo tài thiết kế, đa ứng dụng công nghệ điện vào đời sống Sinh viên khoa điện tơng lai không xa đứng đội ngũ Chính đồ án môn học cung cấp điện yêu cầu cấp thiết cho sinh viên khoa Nó kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp sinh viên, Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến điều kiện sinh viên tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức ngành điện để hỗ trợ cho trình độ chuyên môn Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ t ngồi ghế nhà trờng kinh nghiệm thực tế cha có nhiều, cần phải có hớng dẫn giúp đỡ thầy giáo Qua em xin đợc gửi lời cảm ơn tới thầy Ngô Hồng Quang đà tận tình hớng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học Sinh viên Đào Mạnh Hiến Chơng Giới thiệu NGàNH NGHề Và QUI MÔ SảN XUấT CủA nhà máy 1.1 Quy mô, lực nhà máy - Nhà máy cần thiết kế cung cấp điện đề tài thiết kế có quy mô lớn Nhà máy có phụ tải điện sau: Số Tên phân xởng (phân xởng) mặt Diện tích ( m2 ) Công suất đặt (kW) Phân xởng kết cấu kim loại 200 1950 Phân xởng lắp ráp khí 600 1800 Phân xởng đúc 400 1200 Ph©n xëng nÐn khÝ 300 800 Phân xởng rèn 200 1200 Trạm bơm 150 640 Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến Ph©n xëng sưa chữa khí 200 Xác định theo tính toán Phân xởng gia công gỗ 500 450 Bộ phận hành ban quản lý 400 80(Cha kể chiếu s¸ng) Bé phËn thư nghiƯm 200 370 10 11 Phơ tải chiếu sáng phân xởng Xác định theo diện tích - Dự kiến tơng lai nhà máy đợc mở rộng thay thế, lắp đặt thiết bị máy móc đại Đứng mặt cung cấp việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tơng lai mặt kĩ thuật kinh tế, phải đề phơng án cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản xuất không để d thừa dung lợng mà sau vài năm nhà máy không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lÃng phí 1.2 1.2.1 Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máy Các đặc điểm phụ tải điện Phụ tải điện nhà máy công nghiệp chia làm hai loại phụ tải Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực phụ tải chiếu sáng thờng làm việc chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị 380/ 220 V tần số công nghiÖp f=50 Hz Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến 1.2.2 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 phân xởng nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) phụ tải loại I lớn tỉ lệ (%) phụ tải loại II III, nhà máy đợc đánh giá hộ phụ tải loại I, yêu cầu cung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục Tài liệu tham khảo 1) Thiết kế cấp điện (nxb khoa học kỹ thuật 2002) Tác giả: ngô hồng quang, vũ văn tẩm 2) Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV (nxb khoa học kỹ thuật 2002) Tác giả: ngô hồng quang Chơng Xác định phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máy 2.1 Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán cho khu vực c«ng nghiƯp Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến 2.1.1 Kh¸i niệm phụ tải tính toán ( phụ tải điện ) Phụ tải tính toán ( hay gọi phụ tải điện ) phụ tải thực, cần thiết cho việc chọn trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trạng thái vận hành hệ thống CCĐ Phụ tải tính toán tổng công suất đặt thiết bị điện, việc sử dụng điện qui luật.Trong thực tế vận hành chế độ dài hạn ngời ta muốn phụ tải thực tế không gây phát nóng trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt ) Ngoài 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 theođiều kiện tổn thất - Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tơng đơng với phụ tải thực tế biến thiên hiệu nhiệt lớn - Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất thờng đợc gọi phụ tải đỉnh nhọn phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ đến giây chúng cha gây phát nóng cho trang thiết bị nhng lại gây tổn thất nhảy bảo vệ làm đứt cầu chì Trong Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào M¹nh HiÕn thực tế phụ tải đỉnh nhọn thờng xuất khởi động động đóng cắt thiết bị điện khác Để xác định phụ tải tính toán khó, nhng ta dùng phơng pháp gần tính toán Có nhiều phơng pháp nh vậy, ngời kỹ s cần phải vào thông tin thu nhận đợc giai đoạn thiết kế để chọn phơng pháp thích hợp, có nhiều thông tin ta chọn đợc phơng pháp xác 2.1.2 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán phạm vi sử dụng a) Trong giai đoạn dự án khả thi: Thông tin mà ta biết đợc diện tích D ( ) cđa khu chÕ xt vµ ngµnh công nghiệp ( nặng hay nhẹ ) khu chế xt ®ã Chó ý: ha= 100m* 100m Mơc ®Ých dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn ( nh nhà máy điện, đờng dây không, trạm biến áp ) Từ thông tin ta xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Stt= s0.D ( 2-1 ) Trong ®ã: s0 ( kVA/ ) – st phơ tải đơn vị diện tích D ( ) diện tích sản xuất có bố trí thiết bị dùng điện Để xác định s0 ta dựa vào kinh nghiệm: - Đối với ngành công nghiệp nhẹ ( dệt, may, giầy dép, bánh kẹo, ) ta lÊy s0= ( 100 200 ) kVA/ - Đối với ngành công nghiệp nặng ( khí, hoá chất, dầu khí, luyện kim, xi măng, ) ta lÊy s0= ( 300 400 ) kVA/ Nếu khu chế xuất xí nghiệp biết đợc sản lợng ta xác định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lợng Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến Ptt = a0 M T max Qtt =Ptt tg ϕ ( 2-2 ) ( 2-3 ) Trong ®ã: a0 ( kWh/ 1sp ) - điện cần thiết để sản xt s¶n phÈm ( sp ) ( tra sỉ tay ) M ( sp/ năm) sản lợng cos - hệ số công suất hữu công toàn khu chÕ xt ( tra sỉ tay cïng víi Tmax ) Tmax ( h ) – thêi gian sư dơng c«ng st lín nhÊt ( tra sỉ tay trang 254, phụ lục I.4 sách thiết kế cấp điện ) Chú thÝch: Tmax lµ thêi gian nÕu hƯ thèng cung cÊp điện truyền tải công suất lớn truyền tải đợc lợng điện lợng điện truyền tải thực tế năm Ta xác định Tmax theo bảng sau: Các xí nghiÖp XÝ nghiÖp ca XÝ nghiÖp ca XÝ nghiƯp ca Nhá h¬n 3000 h X - Trong đó: X ô ta chọn - « ta kh«ng chän Stt = √ P2tt +Q 2tt = Trong kho¶ng 3000 5000 h X - Lín 5000 h X Ptt cos Từ ta có: ( 2-4 ) b) Trong giai đoạn xây dựng nhà xởng: Thông tin mà ta biết đợc diện tích nhà xởng D ( m2 ) công suất đặt Pđ ( kW ) phân xởng phòng ban nhà máy Mục đích là: - Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng - Chọn biến áp cho phân xởng Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến - Chän d©y dÉn vỊ ph©n xëng - Chọn thiết bị đóng cắt cho phân xởng Phụ tải tính toán phân xởng đợc xác định theo công suất đặt Pđ hệ số nhu cầu knc ( tra sỉ tay trang 254, phơ lơc I.3 sách thiết kế cấp điện ) theo công thức sau: Ptt= P®l= knc.P® Pcs= P0.D Qtt= Q®l= Ptt tg ( 2-5 ) ( 2-6 ) ( 2-7 ) Tõ ta xác định đợc phụ tải tính toán phân xởng ( px ) nh sau: Pttpx= Pđl+ Pcs ( 2-8 ) Qttpx= Qđl+ Qcs ( 2-9 ) Vì phân xởng dùng đèn sợi đốt nên phụ tải chiếu sáng = ( cos= ), ta cã Qcs= Pcs.tg= Chó ý nÕu dïng ®Ìn tuýp quạt ta có cos= 0.8, dùng quạt ( cos= 0.8 ) đèn sợi ®èt ( cos=1 ) th× ta lÊy chung cos= 0.9 Trong công thức trên: knc - hệ số nhu cÇu ( tra sỉ tay trang 254, phơ lơc I.3 sách thiết kế cấp điện ) Pđ - công suất đặt P0 ( W/m2 ) suất phụ tải chiếu s¸ng ( trang 253, phơ lơc I.2 s¸ch thiÕt kÕ cấp điện ) Pđl , Qđl phụ tải ®éng lùc cđa ph©n xëng Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến Pcs , Qcs phụ tải chiếu sáng phân xởng Từ ta có: Sttpx = P2ttpx +Q2ttpx Vậy phụ tải tính toán xí nghiệp lµ: m PttXN =k dt ∑ Pttpxi ( 2-10 ) i=1 m Q ttXN =k dt ∑ Q ttpxi ( 2-11 ) i=1 Tõ ®ã ta cã: SttXN =√ P2ttXN +Q2ttXN cos ϕ ttXN = ( 2-12 ) PttXN SttXN ( 2-13 ) Trong ®ã: k®t – hƯ số đồng thời ( thờng có giá trị từ 0.85 ) m số phân xởng phòng ban c) Trong giai đoạn thiết kế chi tiết ( thiết kế nội thất ): Thông tin mà ta biết đợc chi tiết, ta bắt đầu thực việc phân nhóm thiết bị máy móc ( từ 12 máy/ nhóm ) Sau ta xác định phụ tải tính toán nhóm n máy theo công suất trung bình Ptb hệ số cực đại kmax theo công thức sau: n Ptt =k max Ptb =k max k sd ∑ Pdmi i=1 Q tt =Ptt tg ϕ ( 2-14 ) ( 2-15 ) Trang Đồ án cung cấp điện Sinh viên thực hiện: Đào Mạnh Hiến - I tt = S tt √3 U dm Trong đó: n số máy nhóm Ptb - công suất trung bình nhóm phụ tải ca máy tải lớn n ( Ptb =k sd ∑ P dmi i =1 ) P®m ( kW ) công suất định mức máy, nhà chế tạo cho Uđm - điện áp dây định mức líi (U®m = 380 V ) ksd – hƯ sè sử dụng công suất hữu công nhóm thiết bị ( tra sỉ tay trang 253, phơ lơc I.1 s¸ch thiÕt kÕ cÊp ®iƯn ) kmax – hƯ sè cùc đại công suất hữu công nhóm thiết bị ( hệ số đợc xác định theo hệ số sử dụng ksd số thiết bị dùng điện hiệu nhq , tra sỉ tay trang 256, phơ lơc I.6 sách thiết kế cấp điện ) nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả: số thiết bị có công suất nhau, có chế độ làm việc gây phụ tải tính toán phụ tải tính toán nhóm thiết bị điện thực tế có công suất chế độ làm việc khác gây **) Các bớc xác định nhq : - Bớc 1: xác định nI số thiết bị có công suất lớn nửa công suất thiết bị có công suất lớn Trang 10