Luận văn "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt"

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng xây dựng phát triển đất nước theo hướng cơng nghiệp hố, đại hố, ngành cơng nghiệp điện lực giữ vai trị đặc biệt quan trọng Bởi điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố… trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc phục vụ sinh hoạt cho người Ngày ngành công nghiệp nước ta đà phát triển mạnh mẽ, nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp khơng ngừng xây dựng Từ giúp kinh tế nước ta có bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực giới Ngồi cịn có nhiều cơng trình khác xuất hiện, đặc biệt cơng trình nhà cao tầng, khu chung cư… Để đáp ứng nhu cầu nói hệ thống điện phải thiết kế theo nhu cầu xã hội Xuất phát từ nhu cầu đó, kiến thức học môn Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em nhận đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT” Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với tìm tịi nỗ lực thân, giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện, đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn: ThS Trần Tấn Lợi, em hoàn thành đồ án thiết kế tốt nghiệp Mặc dù cố gắng, xong hạn chế kiến thức kinh nghiệp thực tế, nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận ý kiến góp ý, bảo tận tình thầy để đồ án em hoàn chỉnh Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Trần Tấn Lợi thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện giúp đỡ em hoàn thành thiết kế Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Sinh viên Chu Ngọc Ánh Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện PHẦN I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT Loại ngành nghề, quy mô lực nhà máy 1.1 Loại ngành nghề Cơng nghiệp dệt nói chung nhà máy liên hợp dệt nói riêng ngành sản xuất quan trọng kinh tế quốc dân nước ta, có nhiệm vụ cung cấp hàng tiêu dùng cho nhu cầu nước xuất vải sợi loại, khăn mặt, khăn tay, khăn quàng, khăn dệt, quần áo dệt kim mặc mặc ngồi, bít tất Ngồi nhà máy liên hợp dệt cịn làm sản phẩm để phục vụ ngành khác vải sợi mành để làm cốt lốp ô tô, lốp xe đạp, sợi làm lưới đánh cá, vải bọc, băng y tế, phẫu thuật , khâu, vải làm bao bì, vải bọc, vải lót Trong nhà máy liên hợp dệt có nhiều hệ thống máy móc khác đa dạng, phong phú phức tạp hệ thống kéo sợi, dệt không thoi, dệt kim nhuộm in hoa Các hệ thống máy móc có tính cơng nghệ cao đại mà việc cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt phải đảm bảo chất lượng độ tin cậy cao 1.2 Quy mô, lực nhà máy Nhà máy có tổng diện tích mặt 22100 m có hai phận, bốn phân xưởng, trạm bơm, kho vật liệu trung tâm, phịng thí nghiệm ban quản lý Các phận phân xưởng xây dựng tương đối liền với tổng công suất dự kiến 7MW Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp máy Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 1-1: Công suất đặt diện tích phân xưởng nhà Số Tên phân xưởng thứ tự Diện tích Cơng suất đặt (m2) (KW) Bộ phận sợi 3600 2500 Bộ phận dệt 3400 1800 Phân xưởng nhuộm 2925 450 Phân xưởng 2250 300 Phân xưởng sửa chữa khí 1950 Theo tính tốn Phân xưởng mộc 2125 160 Trạm bơm 1350 220 Ban Q.lý phịng thí nghiệm 2500 150 kho vật liệu T.Tâm 2000 70 Dự kiến tương lai nhà máy mở rộng quy mô sản xuất, xây dựng, mở rộng thêm số phân xưởng lắp đặt, thay thiết bị, máy móc tiên tiến để sản xuất nhiều sản phẩm đạt chất lương cao đáp ứng nhu cầu nước Đứng mặt cung cấp điện việc thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tương lai Về mặt kỹ thuật kinh tế phải đề phương thức cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản xuất không gây dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy không khai thác hết cơng suất dự trữ dẫn đến lãng phí Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2.Giới thiệu qui trình sản xuất nhà máy 2.1 Tóm tắt qui trình sản xuất Chuẩn bị nguyên liệu Bộ phận sợi Phân xưởng sửa chữa Bộ phận dệt Phân xưởng nhộm Phân xưởng Trạm bơm Phịng thí nghiệm Sản phẩm 2.2 Chức khối qui trình sản xuất * Khâu chuẩn bị nguyên liệu : Nguyên liệu chủ yếu để cung cấp cho phận kéo sợi gồm chủng loại bông, đay, gai, lanh, len, xơ hoá học Mỗi loại nguyên liệu dùng cho hệ thống kéo sợi tương ứng có đặc điểm thiết bị phù hợp với nguyên liệu sử dụng * Bộ phận sợi : Nhiệm vụ phận sợi kéo sợi để cấp cho phận dệt * Bộ phận dệt : Bộ phận lấy sợi từ phận sợi để đưa vào trình dệt Dệt trình đan sợi dọc đan sợi ngang mơ tả theo trình tự sau: - Sợi dọc : Sợi quấn ống -> mắc sợi -> hồ sợi -> luồn go -> dệt - Sợi ngang: Sợi quấn ống -> quấn suốt -> làm ẩm Hoàn thành * Phân xưởng nhuộm : Có nhiệm vụ nhuộm mầu in hoa văn theo tiêu đơn đặt hàng Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện * Phân xưởng là: Có nhiệm vụ làm phẳng khổ vải cuộn thành súc * Phịng thí nghiệm : Có nhiệm vụ kiểm tra ngun liệu, phụ liệu, tái chế phẩm, bán thành phẩm, thành phẩm để đạo sản xuất * Phân xưởng sửa chữa khí có nhiệm vụ kiểm tra sửa chữa thiết bị nhà máy đáp ứng kịp thời cho sản xuất * Trạm bơm : Có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ nước theo yêu cầu sản xuất 2.3 Mức độ tin cậy cung cấp điện địi hỏi từ qui trình cơng nghệ Để cho q trình sản xuất nhà máy đảm bảo tốt việc cung cấp điện cho nhà máy cho phận quan trọng nhà máy phận sợi,dệt,nhuộm, phân xưởng là…phải đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cao Theo qui trình cơng nghệ sản xuất nhà máy việc ngừng cung cấp điện ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn kinh tế làm rối loạn qui trình cơng nghệ Do đó, nhà máy cần phải cung cấp điện liên tục Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máy 3.1 Các đặc điểm phụ tải điện Phụ tải điện nhà máy cơng nghiệp phân làm loại phụ tải: - Phụ tải động lực - Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị 380/220V, công suất chúng nằm dải từ đến hàng chục kW cung cấp dòng điện xoay chiều có tần số cơng nghiệp f=50Hz Phụ tải chiếu sáng thường phụ tải pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng phẳng, thay đổi thường dùng dịng điện xoay chiều có tần số f=50Hz Độ chênh lệch điện áp mạng chiếu sáng Ucp% = 2,5% 3.2 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 phương thức cấp điện cho thiết bị cho phân xưởng nhà máy Ở đây, vào chức phân xưởng công suất đặt ta sơ phân loại hộ phụ tải Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 2-2: Phân loại hộ phụ tải cho phân xưởng Tên phân xưởng Phân loại hộ phụ tải Bộ phận sợi I Bộ phận dệt II Phân xưởng nhuộm II Phân xưởng II Phân xưởng sửa chữa khí III Phân xưởng mộc III Trạm bơm II BBan Q.lý phịng thí nghiệm kho vật liệu T.Tâm III III Đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) phụ tải loại I II theo công suất khoảng 92% Phụ tải loai III chiếm tỉ lệ khoảng 8%, nhà máy đánh giá hộ phụ tải loại I yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục Phạm vi đề tài Đề tài thiết kế tốt nghiệp có mục đích thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt thời gian có hạn nên việc tính tốn xác tỉ mỉ cho tồn cơng trình khối lượng lớn, địi hỏi thời gian dài, ta tính tốn chọn cho hạng mục quan trọng cơng trình Dưới nội dung mà đồ án thiết kế đề cập:  Tính tốn, thiết kế mạng điện cao áp nhà máy  Thiết kế mạng điện phân xưởng sửa chữa khí  Tính tốn bù công suất phản kháng cho mạng điện nhà máy  Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa khí  Tính tốn nối đất cho trạm biến áp phân xưởng Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TỒN NHÀ MÁY Nội dung chương bao gồm việc tính tốn tất phụ tải tính tốn phụ tải ,từng cụm phụ tải ,của phân xưởng toàn xí nghiệp Mục đích:Lấy số liệu phục vụ cho chương :Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy liên hợp dệt Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa khí 1.1 Phân loại phân nhóm phụ tải điện phân xưởng sửa chữa khí Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau: - Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc - Các thiết bị nhóm nên gần để tránh chồng chéo giảm chiều dài dây dẫn hạ áp - Cơng suất thiết bị nhóm nên cân đối để khỏi chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực - Số lượng thiết bị nhóm nên có giới hạn Căn vào vị trí, cơng suất máy cơng cụ bố trí mặt phân xưởng ta chia làm nhóm thiết bị (phụ tải) sau, theo kí hiệu mặt bằng: - Nhóm 1: 1;41;42;44;46;47;48;49;50;52;53;55;56;69 - Nhóm 2: 3;5;6;58;60;62;64;65;66 - Nhóm 3: 7;8;9; 10; 11; 12; 13; 15 - Nhóm 4:14;16;17 - Nhóm : 18;19;22;26;27;30;31;33;34;38 Bảng 2-1: Bảng cơng suất đặt nhóm: Nhóm phụ tải Công suất tổng(kW) 43,95 41,4 44,2 44 39,05 Số lượng thiết bị 14 10 1.2.Khái niệm phụ tải tính tốn a Khái niệm phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn phụ tải khơng có thực, cần thiết cho việc chọn trang thiết bị CCĐ trạng thái vận hành hệ thống CCĐ Trong thực tế vận hành chế độ dài hạn người ta muốn phụ tải thực tế không gây phát nóng mức trang thiết bị CCĐ (dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngồi chế độ ngắn hạn không gây tác động cho thiết bị bảo vệ (ví dụ chế độ khởi động phụ tải cầu chì thiết bị bảo vệ khác không cắt) Như phụ tải tính tốn thực chất phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế vài phương diện Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố phụ tải gây phát nóng tổn thất tồn Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện hai loại phụ tải tính tốn cần phải xác định: Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tương đương với phụ tải thực tế, biến thiên hiệu phát nhiệt lớn Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất: (thường gọi phụ tải đỉnh nhọn):Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ đến giây, chúng chưa gây phát nóng cho trang thiết bị lại gây tổn thất nhẩy bảo vệ làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất khởi động động đóng cắt thiết bị điện khác b Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình độ lệch trung bình bình phương Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số hình dạng Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lượng Xác định phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị 1.3 Tính phụ tải tính tốn cho nhóm thiết bị phân xưởng sửa chữa khí Với phân xưởng sửa chữa khí đề thiết kế cho thông tin chi tiết phụ tải để có kết xác ta chọn phương pháp tính tốn là: Tính phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình Ptb hệ số cực đại kmax a Tính phụ tải tính tốn cho nhóm Stt 10 11 12 13 14 Tên thiết bị Máy cưa kiểu đai Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử thiết bị điện Bể khử dầu mỡ Lị điện để luyện nhơm Lị điện để nấu chảy babit Chỉnh lưu sê-lê-nium Tổng Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Kí hiệu mặt Số lượng 41 42 46 47 48 49 50 52 53 55 56 57 69 1 1 1 1 1 1 1 14 Công suất đặt Hệ số sử dụng Cos 0,16 0,5 0,5 0,16 0,16 0,5 0,7 0,16 0,16 0,16 0,5 0,7 0,7 0,5 0,6 0,7 0,7 0,6 0,6 0,7 0,9 0,6 0,6 0,6 0,7 0,9 0,9 0,7 (KW) 1,0 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,5 7,0 3,0 5,0 10,0 0,6 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện (Tra bảng PLI.1 tr253 sách thiết kế cấp điện /NGƠ HỒNG QUANG –VŨ VĂN TẨM tìm ksd ; cos thiết bị) Hệ số sử dụng trung bình nhóm: n K SD P dmi P  tb  i 1 Pdm K sdi  n P 21, 036 0, 48 43,95 dmi i 1 n P dmi Costb  cosi i 1  n P 33, 03 0, 75 43,95 dmi i 1  tgtb 0,88 m Pmax 10  16, 67  3, K sd  0, Pmin 0,  số thiết bị sử dụng điện hiệu xác định sau:  Pdmi 2.43,5 nhq   8, 79 9 Pdm max 10 nhq 9, K sd 0, 48  tra  K max 1,37 -Tính phụ tải tính tốn cho nhóm 1: 14 P tt1 kmax ksd  Pdmi 1,37.0, 48.43,95 28,90 Kw n 1 Q S I tt1 P tt1.tg 28,90.0,88 25, 43K var P tt1  Q tt1  28,90  25, 43 38,50.10 S  58, 49( A)  tt1 2 38,50( Kva ) tt1 tt1 3.U 3.380 b Tính phụ tải tính tốn cho nhóm cịn lại (2-3- 4-5) + Quy đổi công suất thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại (máy hàn điểm nhóm cầu trục nhóm 5) sang chế độ dài hạn: Pqd Pdm K d (Lấy K d % 25% 0, 25 ) +Máy hàn điểm: Pqd 25 0, 25 =12,5kw +Cầu trục : Pqd 24, 0, 25 =12,1kw Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 2.2: Kết xác định phụ tải tính tốn cho nhóm phân xưởng sửa chữa khí Tên nhóm thiết bị Nhóm Số lượ ng Cơng suất Kí hiệu đặt Pdm (Kw) Hệ số sử dụng Ksd Cos / Tg Số TB Hệ số hiệu cực đại nhq Kmax Máy cưa kiểu đai Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô 1 1 1 1 1 41 42 46 47 48 49 50 52 1,0 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,5 0,16 0,5 0,5 0,16 0,16 0,5 0,7 0,16 0,16 0,6/1,33 0,7/1,02 0,7/1,02 0,6/1,33 0,6/1,33 0,7/1,02 0,9/0,48 0,6/1,33 0,6/1,33 2,53 6,51 6,51 3,04 2,53 6,51 5,06 1,65 6,33 Bàn thử thiết bị điện Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện nhôm 1 53 55 56 7,0 3,0 5,0 0,16 0,5 0,7 0,6/1,33 0,7/1,02 0,9/0,48 17,73 6,51 8,44 Lò điện để nấu chảy babit Chỉnh lưu sê-lê-nium 1 57 69 10,0 0,6 0,7 0,5 0,9/0,48 0,7/1,02 16,88 1,30 Kết tính nhóm Nhóm Khoan bàn 14 43,95 0,48 0,75/0,88 0,65 0,16 0,6/1,33 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Idm ( A) Phụ tải tính tốn 1.37 1,65 Trang 10 Ptt (Kw) Stt (Kva) 10 Qtt (Kvar ) 11 Itt (A) 12 13 28,90 25,43 38,50 58,49