Điện năng ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống chúng ta. Nó có những ưu điểm ảnh hưởng ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt và đời sống chung, dạng nặng lượng có thể biến đổi một cách linh hoạt từ dạng năng lượng này sang dạng năng lương khác, dễ truyền tải đi xa,hiệu suất cao...). Ngày nay điện được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịnh vụ,...cho đến phục vụ trong sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình của chúng ta. Điện năng không thể thiếu được trong hầu hết trong các lĩnh vực. Khi xây dựng nhà máy mới, một khu công nghiệp mới, khu dân cư mới...thì việc đầu tiên là tính đến một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt. Điện năng được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau sau đó biến đổi và truyền đến các hộ tiêu thụ với điện áp định mức và công suất định mức phù hợp với các thiết bị điện. Do đó thiết kế cung cấp điện là việc làm phức tạp. Một công trình cung cấp điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ các chuyên ngành, hiểu biết về một môi trường và các đối tượng cung cấp điện...Nếu công trình thiết kế quá dư thừa sẽ làm ứ đọng vốn đầu tư, công trình thiết kế sai gây hậu quả không lường trước được. Công nghiệp là nơi sản xuất ra một lượng hàng hóa có giá trị lớn trong kinh tế quốc dân vì vậy hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp, phân xưởng cơ khí rất quan trọng mang tính chất sống còn đối với hoạt động của xí nghiệp hay của phân xưởng. Trong công cuộc công nghiệp hoáhiện đại hóa đất nước đất nước ngành công nghiệp nước ta ngày một khởi xướng, nhà máy xí nghiệp không ngừng được xây dựng. Xuất phát từ thực tế đó thì có một đội ngũ thiết kế các cung cấp điện một cách có bài bản và đúng cách, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Có như thế thì chúng ta mới theo kịp với trình độ của các nước.
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM MỤC LỤC ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG NHỮNG NÉT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái quát cung cấp điện : 1.2 Phân tích u cầu cung cấp điện 1.3 Phân nhóm phụ tải : CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 11 2.1 Khái niệm chung: 11 2.2 Mục đích xác định phụ tải tính tốn : 11 2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn : 11 2.4 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí: 2.5 Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng khí 20 2.6 Tính tốn phụ tải tồn nhà máy 20 14 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ .22 3.1 Lựa chọn sơ đồ nối dây 22 3.2 Chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng 23 3.3 Tính chọn thiết bị cho mạng phân xưởng 24 3.3.7 CHỌN ÁP TOMAT BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG: 32 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP 33 4.1 Đặt vấn đề 33 4.1.1 – VỀ MẶT KINH TẾ : 33 4.1.2 – VỀ KỸ THUẬT 33 4.2 Chọn phương án cung cấp điện cho nhà máy 33 4.3 Vị trí đặt trạm biến áp cho nhà máy 34 4.4 Chọn dung lượng số lượng máy biến áp cho trạm biến áp 4.5 Chọn thiết bị mạng điện nhà máy 42 36 CHƯƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 50 5.1 Mục đích việc tính tốn ngắn mạch: 50 5.2 Chọn điểm tính ngắn mạch: 50 5.3 Tính ngắn mạch 50 5.4 Kiểm tra thiết bị : 56 KẾT LUẬN 63 LỜI NÓI ĐẦU ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Cơng nghiệp điện lực giữ vai trị quan trọng công xây dựng đất nước yêu cầu sử dụng điện thiết bị điện ngày tăng.Việc trang bị hệ thống cấp điện nhằm phục vụ nhu cầu Sinh hoạt người, cung cấp điện cho thiết bị khu vực kinh tế, khu chế xuất, xí nghiệp cần thiết Để xây dựng nhà máy, khu cơng nghiệp hay khu dân cư mới, việc thiếu xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt sản xuất khu vực Các nhà máy, xí nghiệp khơng ngừng xây dựng gắn liền vơi cơng trình hệ thống cung cấp điện thiết kế xây dựng Xuất phát từ yêu cầu thực tế q trình học mơn học cung cấp điện đưa lại cho chúng em lượng kiến thức thật rộng rãi hệ thống cung cấp điện, ngồi em cịn thử sức đồ án cung cấp điện bước ngoặt quan trọng quãng thời gian học tập trường sau làm Trong trình làm đồ án cung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ khí 1A tồn nhà máy khí 04, em có giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo mơn đặc biệt giáo hướng dẫn em, cô Nguyễn Minh Thư Tuy với giúp đỡ tận tình em cịn nhiều yếu thiếu kinh nghiêm thực tế nên nhiều thiếu sót, mong thầy góp ý cho em lời nhận xét chân thành để thiết kế em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày tháng năm 2016 Sinh Viên 1.1 Chương NHỮNG NÉT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Khái quát cung cấp điện : ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Điện ngày đóng vai trị quan trọng đời sống Nó có ưu điểm ảnh hưởng ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt đời sống chung, dạng nặng lượng biến đổi cách linh hoạt từ dạng lượng sang dạng lương khác, dễ truyền tải xa,hiệu suất cao ) Ngày điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịnh vụ, phục vụ sinh hoạt hàng ngày gia đình Điện thiếu hầu hết lĩnh vực Khi xây dựng nhà máy mới, khu công nghiệp mới, khu dân cư việc tính đến hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt Điện sản xuất từ nhiều nguồn khác sau biến đổi truyền đến hộ tiêu thụ với điện áp định mức công suất định mức phù hợp với thiết bị điện Do thiết kế cung cấp điện việc làm phức tạp Một cơng trình cung cấp điện dù nhỏ yêu cầu kiến thức tổng hợp từ chuyên ngành, hiểu biết môi trường đối tượng cung cấp điện Nếu cơng trình thiết kế dư thừa làm ứ đọng vốn đầu tư, cơng trình thiết kế sai gây hậu không lường trước Công nghiệp nơi sản xuất lượng hàng hóa có giá trị lớn kinh tế quốc dân hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp, phân xưởng khí quan trọng mang tính chất sống cịn hoạt động xí nghiệp hay phân xưởng Trong cơng cơng nghiệp hố-hiện đại hóa đất nước đất nước ngành công nghiệp nước ta ngày khởi xướng, nhà máy xí nghiệp khơng ngừng xây dựng Xuất phát từ thực tế có đội ngũ thiết kế cung cấp điện cách có cách, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật hành Có theo kịp với trình độ nước 1.2 Phân tích yêu cầu cung cấp điện Thiết kế hệ thống cung cấp điện tổng thể lựa chọn phần tử hệ thống cho phẩn tử đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn thực tế Một phương án cung cấp cấp điện xem hợp lí thỏa mãn yêu cầu sau : - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy tính chất hộ tiêu thụ - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị - Đảm bảo chất lượng điện mà chủ yếu độ lệch dao động điện phạm vi cho phép - Vốn đầu tư nhỏ, chi phí hàng thấp - Thuận tiện cho cho công tác vận hành, sữa thay v.v Những yêu cầu thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân nhắc, kết hợp hài hịa tùy thuộc vào hồn cảnh cụ thể ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Ngoài ra, thiết kế cung cấp điện cần ý đến điều kiện thuận lợi có nhu cầu phát triển phụ tải sau này, nhằm rút ngắn thời gian xây dựng v.v 1.3 Phân nhóm phụ tải : 1.3.1 Các phương pháp phân nhóm phụ tải : Khi bắt tay vào xác định PTTT cơng việc mà ta phải làm phân nhóm phụ tải.Thơng thường người ta sử dụng hai phương pháp sau : - Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất tính chất cơng việc : Phương pháp có ưu điểm bảo đảm tính linh hoạt cao vận hành bảo trì, sửa chữa Chẳng hạn nhà máy sản xuất cơng suất thiết kế cho ngừng làm việc vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng tới hoạt động dây chuyền khác, bảo trì, sửa chữa cho ngừng hoạt động dây chuyền riêng lẻ, phương án có nhược điểm : Sơ đồ phức tạp, chi phí lắp đặt cao thiết bị nhóm lại khơng nằm gần tăng chi phí đầu tư dây dẫn, ngồi địi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình cơng nghệ nhà máy - Phân nhóm theo vị trí mặt : Phương pháp có ưu điểm thiết kế thi cơng, chi phí lắp đặt thấp Nhưng có nhược điểm linh hoạt vận hành sữa chữa so với phương pháp thứ Do tùy theo điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chọn phương án cho hợp lý 1.3.2 Phân chia nhóm phụ tải cho nhóm phân xưởng khí Ở đây, lựa chọn phương án phân nhóm theo phương án 2, tức phân nhóm theo vị trí mặt Bảng 1-1: Phân nhóm thiết bị Phân xưởng khí 1.3.2 Phân chia nhóm phụ tải cho nhóm phân xưởng khí Ở đây, lựa chọn phương án phân nhóm theo phương án 2, tức phân nhóm theo vị trí mặt Bảng 1-1: Phân nhóm thiết bị Phân xưởng khí STT Tên thiết bị Máy khoan Máy doa Máy tiện Máy tiện Máy tiện Máy phay Tổng nhóm Ký hiệu Số lượng Nhóm 1 1 1 Công suất Pdm(kW) 3,8 12 6,5 7,5 14 49,8 cos Ksd 0,67 0,67 0,67 0,67 0,67 0,67 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Nhóm 2 Máy tiện Máy cưa thép 17 21 1 12 0,67 0,67 0,22 0,22 Tủ sấy pha 26 20 0,67 0,22 Máy phay 28 0,67 0,22 29 54 0,67 0,22 Máy phay Tổng nhóm Nhóm Máy bào 12 0,67 0,22 Máy bào 10 0,67 0,22 Máy phay 14 0,67 0,22 Máy mài tròn 11 0,67 0,22 Máy phay 13 5,5 0,67 0,22 Máy sọc 16 13 0,67 0,22 59,5 Tổng nhóm Nhóm Máy phay 10 12 0,67 0,22 Máy sọc 16 13 0,67 0,22 Máy tiện 18 10 0,67 0,22 Máy doa 20 8,5 0,67 0,22 Máy tiện 24 0,67 0,22 Máy biến áp hàn 27 12,5 0,67 0,22 61 Tổng nhóm Với máy biến áp hàn Pđm = Sđm cos % = 18.0,67 0,36 = 12,5 (kW) Chương XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 2.1 Khái niệm chung: Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng, xí nghiệp, hộ tiêu thụ cơng việc quan trọng mà ta phải làm tiến hành xác định phụ tải tính tốn cho nhà máy hay phân xưởng 10 ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - Phụ tải tính tốn (PTTT) : Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng phụ tải giả thiết (không đổi) lâu dài phần tử hệ thống cung cấp điện tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) theo điều kiện tác dụng nhiệt Nói cách khác phụ tải tính tốn làm dây dẫn nóng tới nhiệt độ với nhiệt độ lớn phụ tải tính tốn gây Do vậy, phương diện phát nóng ta chọn thiết bị điện theo điều kiện tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị trạng thái vận hành bình thường 2.2 Mục đích xác định phụ tải tính tốn : Xác định phụ tải tính tốn cơng đoạn quan trọng thiết kế cung cấp điện, nhằm làm sở lựa chọn dây dẫn thiết bị lưới điện cho phụ hợp với mạng điện 2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn : 2.3.1 Một số khái niệm : - Hệ số sử dụng K sd : Là tỉ số phụ tải tính tốn trung bình với công suất đặt (công định mức ) thiết bị khoảng thời gian khảo sát (giờ,ca ngày đêm, ) + Đối với thiết bị : K sd = Ptb Pđm (2.1) n + Đối với nhóm thiết bị : K sd Ptb = = Pđm P tbi i 1 n (2.2) P đmi i 1 Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị khoảng thời gian cho xem xét - Hệ số đồng thời K đt : Là tỉ số công suất tác dụng tính tốn cực đại nơi khảo sát hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tác dụng tính tốn cực đại nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc nhóm thiết bị) nối vào nút : K đt Ptt n (2.3) P tti i 1 Hệ số đồng thời phụ thuộc vào phần tử n: K đt =0.9 0.95 số phần tử n=2 4 K đt =0.8 0.85 số phần tử n=5 10 - Hệ số cực đại K max : K max = Ptt Ptb (2.4) (Hệ số cực đại thường tính với ca làm việc có phụ tải lớn.) 11 ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Hệ số K max phụ thuộc vào thiết bị hiệu n hq (hoặc N hq ), vào hệ số sử dụng hàng loạt yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc thiết bị nhóm Trong thực tế tính tốn thiết kế người ta chọn K max theo đường cong K max =(K sd n hq ), tra bảng cẩm nang tra cứu - Số thiết bị hiệu n hq : Giả thiết cho nhóm n thiết bị có cơng suất làm việc khác ta định nghĩa n hq quy đổi gồm có n thiết bị có cơng suất định mức với chế độ làm việc tạo nên phụ tải tính toán với phụ tải tiêu thụ chất mà thiết bị tiêu thụ n ( Pđm ) n hq = i 1 n (2.5) (P đm ) i 1 - Hệ số nhu cầu K nc : Là tỉ số cơng suất tính tốn(trong điều kiện thiết kế cho công suất tiêu thụ(trong điều kiện vận hành) với công suất đặt(công suất định mức) nhóm hộ tiêu thụ K nc Ptt P P tt tb K max K sd Pđm Ptb Pđm (2.6) Hiện có nhiều phương pháp để tính PTTT, dựa sở khoa học để tính tốn phụ tải điện hồn thiện phương diện lý thuyết sở quan sát phụ tải công nghiệp vận hành Thông thường phương pháp tính tốn đơn giản, thuận tiện lại cho kết khơng thật xác, cịn muốn xác cao phải tính tốn phức tạp Do tùy theo giai đoạn thiết kế thi công yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính tốn cho phù hợp Ngun tắc chung để tính PTTT hệ thống tính từ thiết bị điện ngược trở nguồn, tức tính từ bậc thấp đến bậc cao hệ thống cung cấp điện, ta cần tính tốn điểm nút hệ thống * Mục đích việc tính tốn phụ tải điểm nút nhằm : - Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp phân phối điện áp từ 1000V trở lên - Chọn số lượng công suất biến áp - Chọn tiết diện dẫn thiết bị phân phối - Chọn thiết bị chuyển mạch bảo vệ 2.3.2 Các phương pháp tính tốn PTTT thường dùng : - Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm : 12 ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải khơng đổi thay đổi ít, phụ tải tính tốn lấy giá trị trung bình phụ tải lớn Hệ số đóng điện hộ phụ tải lấy 1, hệ số phụ tải thay đổi Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, phụ tải tính tốn phụ tải trung bình tính theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm cho trước tổng sản phẩm sản xuất đơn vị thời gian p tt Pca Mca.Wo Tca (2.7) Trong : M ca - Số lượng sản xuất ca T câ - thời gian ca phụ tải lớn nhất, [h] W o - suất tiêu hao diện cho đơn vị sản phẩm : kwh/ đơn vị sản phẩm Khi biết w o tổng sản phẩm sản xuất năm M phân xưởng hay xưởng công nghiệp, phụ tải tính tốn : P tt = M W Tmax o (2.8) T max - Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ[h] Suất tiêu hao điện dạng sản phẩm cho tài liệu cẩm nang tra cứu 2.3.3 Dự báo phụ tải điện: Dự báo phát triển phụ tải điện tương lai nhiệm vụ quan trọng người quy hoạch người thiết kế cung cấp điện Chúng ta biết nhu cầu tiêu dùng điện phù thuộc vào trình độ phát triển kinh tế quốc dân Vì dự báo phát triển phụ tải phận dự báo phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật Ngày nay, dự báo môn khoa học Chúng ta cần nghiên cứu phương pháp luận khoa học dự báo tương đối xác Nếu dự báo phụ tải thừa so với nhu cầu dẫn đến việc huy động vốn đầu tư để xây dựng nhiều nguồn phát đện, thực tế không dụng hết công suất chúng gây lãng phí Nếu dự báo phụ tải điện nhỏ so với nhu cầu thực tế dẫn tới tình trạng thiếu nguồn điện, ảnh hưởng tới phát triển kinh tế quốc dân Thơng thường, có ba dự báo chủ yếu: dự báo tầm ngắn khoảng 2 năm, dự báo tầm vừa khoảng 10 năm dự báo tầm xa khoảng 10 20 năm có dài Tầm dự báo ngắn độ xác địi hỏi cao Các dự báo tầm ngắn sai số cho phép khoảng 10 0 , tầm vừa dài sai số cho phép 10 20 0 Đối với số dự báo tầm xa có tính chiến lược nêu lên lên xu hướng phát triển chủ yếu mà không yêu cầu xác định tiêu cụ thể Ngồi ra, cịn gặp dự báo điều độ, tầm dự báo khoảng vài giờ, vài ngày, vài tuần lễ phục vụ cho cơng tác vận hành xí nghiệp, hệ thống điện, sai số vào khoảng 5 0 13 ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Ngày nay, có nhiều phương pháp dự báo nhu cầu điện phương pháp hệ số vượt trước, phương pháp tính trực tiếp, phương pháp ngoại vi theo thời gian, phương pháp tương quan, phương pháp chun gia 2.4 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí: - Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn xác cần phải phân nhóm thiết bị điện 2.4.1 Xác định pttt theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Cơng thức tính : P tt =P o F Ở F- diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m ) P o -suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất 1m đơn vị(kw/m ) Suất pttt đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất phân tích theo số lượng thống kê 2.4.2 Xác định pttt theo công suất đặt hệ số nhu cầu K nc : PTTT nhóm thiết bị có chế độ làm việc tính theo biểu thức : n P = k tt nc Pdi i 1 Q p tg tt tt Ptt 2 S tt ptt Qtt cos Ở ta lấy P d =P đm ta : n P tt =K nc Pdmi (2.9) i 1 Trong , K nc - hệ nhu cầu nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra cẩm nang tra cứu tg _ứng với cos , đặc trưng cho nhóm thiết bị tài liệu tra cứu cẩm nang Nếu cos thiết bị nhóm khơng giống phải tính hệ số cơng suất trung bình theo cơng thức : cos = p1 cos 1 p cos p n cos n p1 p p n Phụ tải tính toán điểm nút hệ thống cung cấp điện (phân xưởng,tịa nhà ,xí nghiệp) xác định tổng pttt nhóm thiết bị nối đến nút có kể đến hệ số đồng thời, tức : n n Stt =Kdt Ptti Qtti i 1 i 1 (2.10) n Ở : P tti - tổng phụ tải tác dụng tính tốn nhóm thiết bị i 1 14