Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa cơ khí
1.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân x ởng sửa chữa cơ khÝ
- Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn.
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn, dễ quản lý.
+ Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm.
+ Số lợng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn.
Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị (phụ tải) nh sau:
Bảng công suất đặt tổng của các nhóm
Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xởng sửa chữa cơ khí
STT Tên thiết bị Số Lợng Kí hiệu Công suất Ghi chú
9 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2.8
12 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 15 2.8
28 Máy ép gia nhiệt gỗ 2 31 10
1.1.2 Xác định phụ tải động lực tính toán của phân x ởng a Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán
- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình.
- Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải
- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết đợc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. b Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1
STT Tên thiết bị Số Lợng Kí hiệu Công suất
9 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8
12 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 15 2,8
Công thức tính phụ tải tính toán:
Ptt =Kmax Ptb = Kmax Ksdi P®mi
+ Ptb: công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kW) + Pđm: công suất định mức của phụ tải (kW)
+ Ksd: hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị.
(Bảng phụ lục 1 trang 253 TKCĐ).
+ Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lợng Ksd và nhq.
+ nhq: số thiết bị dùng điện hiệu quả
- Ta thấy với nhóm máy công cụ có Ksd = 0,16; từ cos = 0,6
* Trình tự xác định n hq nh sau:
- Xác định n1: số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
- Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên.
+ Pđm: Công suất định mức của n1 thiết bị.
- Từ các giá trị n* = 0,33 và p* = 0,538 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ) đ ợc nhq* 0,84, vËy ta cã nhq = n nhq* = 15 0,84 = 12,6 nhq = 12,6.
Từ Ksd = 0,16 và nhq = 12,6 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] đợc Kmax = 1,96 vào công thức (2-1) tính đợc:
- Tơng tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi đợc trong bảng B2-3
- Một số công thức đợc dùng để tính toán:
- Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài
+ Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm.
- Công thức tính hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình:
- Hệ số công suất trung bình: cos ϕ tb =
- Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp d©y.
P®m.t® = √ 3 P ®m.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max: phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kW)
Bảng kết quả tính toán B2-3:
Tên nhóm Ptổng nhq Kmax Ptt kW Qtt kVAr Stt kVA Itt A nhãm 1 68,4 12,6 1,96 21,45 28,6 35,75 54,32 nhãm 2 39,95 8,06 2,31 14,766 19,68 24,609 37,39 nhãm 3 48,7 12,6 2,64 20,571 27,42 34,285 52,09 nhãm 4 69 3,2 1,3 62,79 64,06 89,7 136,3
1.1.3 Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân x ởng
Phụ tải chiếu sáng đợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Công thức tính:
+ P0: Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m 2 )
+ F : Diện tích cần đợc chiếu sáng (m 2 )
- Diện tích chiếu sáng toàn phân xởng F = 18,56621 (m 2 )
- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xởng Po (W/m 2 )
Thay vào công thức (2-6) đợc:
1.1.4 Phụ tải tính toán toàn phân x ởng sửa chữa cơ khí
+ Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85.
+ Pcs: phụ tải chiếu sáng (kW)
+ P tt.nhi, Qtt.nhi: công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Thay các giá trị tính toán đợc ở trên vào công thức (2-7) đợc:
Xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng khác và toàn nhà máy
1.2.1 Phụ tải tính toán của các phân x ởng
- Vì các phân xởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán đ ợc xác định theo phơng pháp hệ số nhu cầu (knc).
S tt = √ P tt 2 + Q tt 2 = cos p ϕ tt (2-9) Trong đó:
+ Pđ: Công suất đặt của phân xởng (kW)
+ knc: Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trng (tra sổ tay kỹ thuật).
+ tg: Tơng ứng với cos đặc trng của nhóm hộ tiêu thụ.
Phụ tải chiếu sáng: tính theo công thức (2-6) ở trên. a Tính toán cho phòng thí nghiệm:
Phòng thí nghiệm có công suất đặt Pđ = 150 (kW)
- Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ] knc = 0,7 cos = 0,8 tg = 0,75
- Thay vào công thức (2-6) và (2-9) ở trên ta tính đợc:
+ Công thức tính toán chiếu sáng:
+ Công suất tính toán tác dụng của phân xởng:
+ Công suất phản kháng toàn phân xởng
Qtt = Ptt tg = (P®l + Pcs) tg = 201.0,75 = 150,75 (kVAr)
(kVA) b Tính toán tơng tự cho các phân xởng khác.
Kết quả đợc đợc ghi trong bảng B 2-4:
STT Tên phân xởng Pđặt kW F m 2 Po kW Knc cos ϕ P®l kW Pcs kW Ptt kW Qtt kVAr Stt kVA
1.2.2 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy
- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
4464 (kW) Chọn kdt = 0,85: Hệ số sử dụng đồng thời.
- Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy:
- Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:
- Hệ số công suất của toàn nhà máy:
Xác định biểu đồ phụ tải
- Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo đợc chi phí hàng năm nhỏ Để xác định đợc vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của nhà máy.
- Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xởng theo một tỉ lệ lựa chọn
- Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung đợc rõ ràng sự phân bố phụ tải trong nhà máy.
- Mỗi phân xởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đờng tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xởng đồng đều theo diện tích phân xởng.
- Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tơng ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.
1.3.1 Xác định bán kính vòng tròn phụ tải
Tên phân xởng Công suất tính toán của phân xởng
+ SttPXi: Phụ tải tính toán của phân xởng thứ i, (kVA)
+ Ri: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng thứ i, mm
+ m: tỉ lệ xích kVA/mm.
Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải:
Góc phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực α cs =
P tt Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 4 kVA/mm 2
Bảng tính kết quả R và cs:
STT Tên phân xởng Pcs kW
1.3.2 Xác định tâm phụ tải
Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xởng là (xi, yi) ta xác định đợc toạ độ tối u M0(x0, y0)
Xác định trọng tâm phụ tải của nhà máy:
Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện :
Mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu ∑
Pi và Li – là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ toạ độ XOY có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xởng là (xi, yi) ta xác định đợc vị trí tối u M0(x0, y0).
Tâm phụ tải phân xởng : mỗi phân xởng có một biểu đồ phụ tải, nếu xem gần đúng phụ tải phân xởng phân bố đồng đều theo diện tích phân xởng thì tâm của phụ tải phân xởng trùng với tâm đờng tròn biểu đồ phụ tải Trong tính toán thiết kế sơ bộ, do cha đủ thông tin nên thờng sử dụng cách này Nếu phân bố phụ tải không đồng đều thì tâm phụ tải phân xởng đợc xác định tơng tự theo lí thuyết cơ học : là trọng tâm của một khối vật thể theo công thức : x 0 = ∑ 1 n S i x i
X0, Y0 - toạ độ tâm phụ tải điện
Xi, Yi - toạ độ tâm phụ tải thứ i
Si – công suất của phụ tải thứ i
Kết quả đo toạ độ của tâm các phụ tải đợc cho trong bảng sau :
STT Tên phân xởng Stt(kVA) x(m) y(m) Si.xi Si.yi
Toạ độ tâm phụ điện : x0 1904808
1.3.3 Biểu đồ phụ tải điện :
Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện và có diện tích tơng ứng với phụ tải tính toán của phân xởng theo một tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn nh ta đã chọn ở phần trên.
Biểu đồ phụ tải của nhà máy chế tạo vòng bi
Thiết kế mạng đIện cao áp
Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện
- Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng.
Nó phụ thuộc vào giá trị của nhà máy và công suất yêu cầu của nó, khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trng cho từng nhà máy công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý.
- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh tế và tính an toàn Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số l ợng nguồn cung cấp của sơ đồ.
- Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngời và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác nh đơn giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá.
- Với nhà máy chế tạo máy bay là nhà máy đặc biệt quan trọng, mức độ tự động hoá cao, thiết bị nhạy cảm Đòi hỏi chất l ợng điện năng cao Ta sử dụng sơ đồ cung cáp bằng mạch kép đến tất cả các phân xởng trong nhà máy.
Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến nhà máy
Trong tính toán điện áp truyền tải thông thờng ngời ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau:
+ U: Điện áp truyền tải tính bằng (kV)
+ l: Khoảng cách truyền tải tính bằng (km)
+ P: Công suất truyền tải tính bằng (MW)
2.2.2 Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy
Thay các giá trị PttXN(10) = 4464 kW và l = 8,5 km vào công thức (3-1a) trên ta tính đợc U = 38,8 kV Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến nhà máy là Uđm 5 kV.
2.3 Các phơng pháp cung cấp điện cho nhà máy
2.3.1 Lí thuyết chung cho các ph ơng án :
- Giới thiệu những sơ đồ đặc trng cung cấp điện cho nhà máy chỉ từ hệ thống (Hình 19 – 14 a, b, c, d - Tra cứu CCĐXNCN).
- Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35 kV xuống điện áp 0,4 kV thì có lợi giảm đợc tổn thất trong máy biến áp trung gian nhng chi phí cho các thiết bị cao.
- Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10 kV cấp điện cho các biến áp phân xởng 10/0,4 kV thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân x ởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn
Theo phân tích trên ta đa ra 3 phơng án dùng sơ đồ trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm 35/10 kV cấp điện cho các trạm biến áp phân x ởng (BAPX) và 3 phơng án dùng sơ đồ trạm phân phối trung tâm để so sánh
2.3.2 Chọn vị trí xây dựng trạm
* Trạm biến áp trung tâm
- Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) hay đờng dây của hệ thống có điện áp 35 kV biến đổi xuống điện áp 10 kV cung cấp cho các trạm biến áp phân xởng.
- Vị trí xây dựng trạm đợc chọn theo nguyên tắc chung sau:
+ Gần tâm phụ tải điện M0
+ Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan nhà máy
Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, nh vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ đợc rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn.
Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân x ởng số 5 và số 8 (ký hiệu trên mặt bằng).
* Trạm biến áp phân xởng
- Trạm biến áp phân xởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp nhà máy 10 kV hoặc 35 kV xuống điện áp phân xởng 0,4 kV cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xởng.
- Vị trí các trạm phân xởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân xởng, không ảnh hởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa.
+ Trạm đặt trong phân xởng: giảm đợc tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ.
+ Trạm đặt ngoài phân xởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ.
+ Trạm đặt kề phân xởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng.
Vậy trạm biến áp đợc chọn xây dựng kề phân xởng.
2.4 Xác định số lợng, dung lợng cho các máy biến áp
2.4.1 Xác định số l ợng máy biến áp
- Chọn số lợng máy biến áp cho các trạm chính cũng nh trạm biến áp phân xởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý.
- Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một trạm biến áp chỉ cần đặt một máy biến áp là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy.
+ Trạm một máy biến áp có u điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết các trờng hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhng có nh- ợc điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao.
+ Trạm hai máy biến áp thờng có lợi về kinh tế hơn so với các trạm ba máy và lớn hơn.
Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số lợng máy biến áp cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện.
- Dựa vào tính năng, công suất và mức độ quan trọng của từng phân x ởng trong nhà máy có thể bố trí số lợng trạm biến áp nh sau:
+ Trạm B1 (2 MBA): Cấp điện cho phân xởng số 1 (số 2)
+ Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho phân xởng số 2 (số 3)
+ Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho phân xởng số 3 (số 4)
+ Trạm B4 (2 MBA): Cấp điện cho phân xởng số 4 (số 5)
+ Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho phân xởng rèn (số 8).
+ Trạm B6 (2 MBA): Cấp điện cho bộ phận nén ép (số 9).
+ Trạm B7 (2 MBA): Cấp điện cho trạm bơm và lò ga (số 10, 7).
- Phân xởng lò ga (số 7) có công suất không lớn, khoảng cách giữa phân x ởng lò ga và trạm bơm (trạm BAPX số 7) không quá xa (100 m) nên có thể cấp điện bằng đờng dây hạ áp từ trạm BAPX số 7.
- Phòng thí nghiệm đợc cấp điện từ trạm số 3 bằng đờng dây hạ áp.
2.4.2 Chọn dung l ợng máy biến áp
- Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện(A.T.C.C.Đ) Máy biến áp đợc chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định, việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh hởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện.
- Các máy biến áp của các nớc đợc chế tạo với các định mức khác nhau về nhiệt độ môi trờng xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở những nơi có điều kiện khác với môi trờng chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của máy biến áp.
Điều kiện chọn công suất máy biến áp. n.knc.S®mB ¿ Stt
+ n :số máy biến áp có trong trạm biến áp.
+ knc :Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, ta chọn loại máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ : knc=1.
+ SđmB: Công suất định mức của MBA (kVA)
+ Stt : Công suất tính toán của phụ tải (kVA)
+ Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần truyền tải khi sự cố (kVA).Khi dừng