Thiet ke chon thiet bi lap dat he thong cung cap 95405

B¸o c¸o tèt nghiƯp  ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cấp điện Lời nói đầu Trong nghiệp xây dựng phát triển đất nớc, công nghiệp điện giữ vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì, công nghiệp điện ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân, làm tăng suất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng kinh tế Chính vậy, xây dựng nhà máy, khu dân c hay thành phố việc phải xây dựng mét hƯ thèng cung cÊp ®iƯn ®Ĩ phơc vơ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt nơi Đất nớc ta đờng công nghiệp hoá - đại hoá, đẩy mạnh phát triển công nghiệp, mở rộng nhà máy công suất lớn, công nghệ đại Điều có ý nghĩa lớn việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật Với kiến thức đà đợc học tập, nghiên cứu nhà trờng, trớc tốt nghiệp em đợc giao báo cáo với đề tài: "Thiết kế chọn thiết bị lắp đặt hệ thống cung cấp điện cho xởng chế biến thức ăn gia súc" Báo cáo tốt nghiệp sù tËp dỵt rÊt q cho em tríc bíc vào thực tế Sau thời gian làm báo cáo , với nổ lực thân, đồng thời với hớng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo môn, đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn ĐứcTuấn , đến em đà hoàn thành báo cáo tốt nghiệp Song với kiến thức hạn chế, với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện tơng đối khó phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm chuyên môn cao nên trình thiết kế em không tránh khỏi sai sót.Vì vậy, em mong đợc nhận xét góp ý thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Tuấn toàn thể thầy cô giáo môn đà hớng dẫn em hoàn thành tốt báo này Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2006 Sinh viên Đinh Trọng Thực Phạm Anh Tuấn Lơng Đình Thụ Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A Báo c¸o tèt nghiƯp  ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn PhÇn I: ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng Giới thiệu chung phân xởng chế biến thức ăn gia súc Ngành chế biến thức ăn gia súc đà từ lâu nghành tơng đối quan träng cđa nỊn kinh tÕ qc d©n Víi nhiƯm vơ sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế nông nghiệp nói chung Ngày nay, với phát triển ngành công nghiệp khác, chế biến thức ăn gia súc không ngừng phát triển số lợng chất lợng Phân xởng có tổng diện tích 6375m2 với máy có công suất đặt cho bảng 1-1 Bảng 1-1: Tên công suất đặt máy phân xởng Ký hiệu Tên máy Số lợng Công suất mặt đặt(KW) Đóng bao 5KW Nghiền bột 16 12KW Lò 20KW Quạt thông gió 2KW Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thơ - Líp CN&DD04A B¸o c¸o tèt nghiƯp  Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng Xác định phụ tải tính toán Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình (cụ thể phân xởng ta thiết kế) nhiệm vụ ngời thiết kế phải xác định đợc nhu cầu điện phụ tải công trình (hay công suất đặt phân xởng ) Tuỳ theo quy mô công trình (hay phân xởng ) mà phụ tải điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tơng lai Cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho phân xởng chủ yếu dựa vào máy móc thực tế đặt phân xởng phải kể đến tơng lai xa Nh vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực ) Nhng ta xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện phân xởng ta Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải công trình sau công trình vào sử dụng Phụ tải thờng đợc gọi phụ tải tính toán Ngời thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn thiết bị điện nh: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn thiết bị bù Chính vậy, phụ tải tính toán sè liƯu quan träng ®Ĩ thiÕt kÕ cung cÊp ®iƯn Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất số lợng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình công nghệ phân xởng , trình độ vận hành công nhân v.v Vì vậy, xác định xác phụ tải tính toán nhiệm vụ khó khăn nhng lại quan trọng Bởi vì, phụ tải tính toán đợc xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện đợc chọn lớn so với yêu cầu, gây lÃng phí không kinh tế Do tính chất quan trọng nh vậy, nên đà có nhiều công trình nghiên cứu có nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện Nhng phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh đà trình bày biến động theo thời gian nên thực tế cha có phơng pháp tính toán xác tiện lợi phụ tải điện Nhng áp dụng số phơng pháp sau để xác định phụ tải tính toán: + Phơng pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu + Phơng pháp tính theo hệ số cực đại công suất trung bình + Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm + Phơng pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thơ - Líp CN&DD04A  B¸o c¸o tèt nghiƯp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Trong trình chuẩn bị thiết kế tuỳ theo quy mô, đặc điểm công trình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán phụ tải cho thích hợp Sau trình bày số đại lợng, hệ số tính toán phơng pháp tính phụ tải tính toán I Các đại lợng hệ số tính toán Công suất định mức Pđm: Công suất đinh mức thiết bị tiêu thụ điện thờng đợc nhà chế tạo ghi sẵn nhÃn hiệu máy lý lịch máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi nhÃn hiệu máy công suất trục động Công suất đặt công suất đầu vào động cơ, công suất đặt trục động đợc tính nh sau: P dm P = dc (2.1) đ Trong đó: Pđ : Công suất đặt động (kW) Pđm : Công suất định mức động (kW) dc : Hiệu suất định mức động Trên thực tế, hiệu suất động tơng đối cao (dc= 0,85ữ0,95) nên ta xem Pđ Pđm - Đối với thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt công suất đợc ghi đèn Công suất công suất tiêu thụ đèn điện áp mạng điện định mức - Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại (nh cầu trục, máy hàn v.v ) tính toán phụ tải điện chúng, ta phải quy đổi công suất định mức chế độ làm việc dài hạn Có nghĩa quy đổi chế độ làm việc có hệ số tiếp điện % = 100% Công thức quy đổi nh sau: + Đối với động cơ: P'đm = Pđm % (2.2) + Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos % (2.3) Trong đó: P'đm công suất định mức đà quy đổi chế độ làm việc dài hạn Phụ tải trung bình Ptb: Phụ tải trung bình đặc trng tÜnh cđa phơ t¶i mét kho¶ng thêi gian Tổng phụ tải trung bình thiết bị cho ta để đánh giá giới hạn dới phụ tải tính toán Trong thực tế, phụ tải trung bình đợc tính toán theo công thức sau: ptb = ΔPP t ; ΔPQ qtb = t (2.4) Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A Báo cáo tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn Trong đó: PP , PQ : Điện tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr t: thời gian khảo sát, h * Phụ tải trung bình cho nhãm thiÕt bÞ: n ∑ p tbi P tb = i=1 n ; Qtb = ∑ q tbi i=1 (2.5) Biết đợc phụ tải trung bình ta đánh giá đợc mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụ tải tính toán tính tổn hao điện Phụ tải cực đại Pmax: Phụ tải cực đại phụ tải trung bình lớn đợc tính khoảng thời gian tơng đối ngắn (từ 5ữ30 phút) Thông thêng lÊy thêi gian lµ 30 øng víi ca làm việc có phụ tải lớn ngày Phụ tải cực tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn thiết bị điện, dây dẫn dây cáp theo mật độ kinh tế Phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian ngắn (1 2s) Thờng xảy mở máy động Phụ tải đợc dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động rơle bảo vệ Phụ tải đỉnh nhọn làm ảnh hởng đến làm việc thiết bị khác mạng điện Phụ tải tính toán Ptt: Phụ tải tính toán đợc tính theo điều kiện phát nóng cho phép, phụ tải giả thiết lâu dài không đổi phần tử hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đờng dây) tơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn Nói cách khác phụ tải tính toán làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Do để đảm bảo an toàn trạng thái vận hành, thực tế thiết kế ta sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dơng Ptb ¿ Ptt ¿ Pmax HƯ sè sư dụng ksd: Hệ số sử dụng tỉ số phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức thiết bị ptb + Đối với thiết bị: k = p dm (2.6) sd Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Líp CN&DD04A  B¸o c¸o tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn n ∑ ptbi i=1 n Ptb p ∑ dmi + §èi víi nhãm thiÕt bị: ksd = P dm = i=1 Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng đợc toán nh sau: P1 t + P2 t + .+ P n t n k = Pdm (t +t + +t n ) (2.8) (2.7) sd Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện mét chu kú lµm viƯc vµ lµ sè liƯu để tính phụ tải tính toán Hệ số phụ tải kPt: Hệ số phụ tải (còn gọi hệ số mang tải) tỉ số công suất thực tế với công suất định mức Thờng ta phải xét đến hệ số phụ tải khoảng thời gian ®ã n ∑ ptbi P th­ctÕ i=1 n Ptb p ∑ dmi Nªn: kpt = P dm = P dm = i=1 (2.9) Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng đợc tính nh công thức (2.8) sau: P1 t + P2 t + .+ P n t n Pdm (t +t + +t n ) kpt = HƯ sè phơ t¶i nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện khoảng thời gian ®ang xÐt k max ≥1 HƯ sè cùc ®¹i k : max Hệ số cực đại tỉ số phụ tải tính toán phụ tải trung bình khoảng thời gian xét: P tt kmax = P tb (2.10) Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu số thiết bị hiệu nhq hệ số sử dụng ksd hàng loạt yếu tố đặc trng cho chế độ làm việc thiết bị nhóm làm phức tạp nên tính toán thờng tra theo đờng cong: kmax = f(nhq, ksd) HƯ sè nhu cÇu knc: Hệ số nhu cầu tỉ số phụ tải tính toán công suất định mức Ptt P tt Ptb k = P dm = P tb P dm = k k (2.11) nc max sd Sinh viªn: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thơ - Líp CN&DD04A  B¸o c¸o tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn HƯ sè nhu cầu thờng đợc dùng tính cho phụ tải tác dụng Trong thùc tÕ hƯ sè nhu cÇu thêng kinh nghiệm vận hành tổng kết lại 10 Hệ số thiết bị hiệu nhq: Hệ số thiết bị hiệu số thiết bị giả thiết có công suất chế độ làm việc Chúng đòi hỏi phụ tải phụ tải tính toán nhóm phụ tải thực tế (gồm thiết bị có chế độ làm việc kh¸c nhau): n (∑ ) i =1 Pdmi n ∑ ( Pdm )2 nhq = i=1 (2.12) Khi sè thiết bị dùng điện nhóm lớn (n >5), tính n hq theo công thức phức tạp nên ngời ta tìm nhq theo bảng ®êng cong Tr×nh tù tÝnh nh sau: n1 P1 Tríc hÕt tÝnh: n* = n ; P* = P (2.13) Trong đó: n: Số thiết bị nhóm n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ công suất thiết bị có công suất lớn nhóm P, P1 tổng công suất ứng với n n1 thiết bị Sau tính đợc n* P* tra bảng đờng cong tìm đợc n*hq, từ tính nhq theo công thc sau: nhq = n.n*hq (2.14) Số thiết bị hiệu số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán II Các phơng pháp tính phụ tải tính toán Hiện nay, có nhiều phơng pháp để tính phụ tải tính toán Những phơng pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thờng kết không xác Ngợc lại, độ xác đợc nâng cao phơng pháp tính phức tạp Vì tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phơng pháp tính cho thích hợp, sau số phơng pháp xác định phụ tải tính toán thờng dùng Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt hệ số nhu cầu: Công thức tính: n Ptt =knc ∑ Pdi i=1 Qtt = Ptt.tg ϕ (2.13) (2.14) Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A B¸o c¸o tèt nghiƯp √ tt ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn Ptt tt Stt = P +Q = cos (2.15) Một cách gần lấy Pđ = Pđm nên: n pdmi Ptt = knc i=1 (2.16) Trong đó: Pđi, Pđmi : Công suất đặt, công suất định mức thiết bị thứ i (kW) Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán cđa nhãm cã n thiÕt bÞ, (kW, kVAr, kVA) n : Sè thiÕt bÞ nhãm knc: HƯ sè nhu cÇu, tra ë sỉ tay kü tht tg ϕ : ứng với cos đặc trng cho nhóm thiết bị, tra ë sỉ tay kü tht NÕu hƯ sè c«ng suất cos thiết bị nhóm không giống phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: P cos + P2 cos ϕ2 + .+ Pn cos ϕ n cos ϕ tb= P1 + P2 + + Pn (2.17) HÖ số nhu cầu máy khác thờng đợc cho sổ tay Phơng pháp có u điểm đơn giản, tính toán thuận tiện Tuy nhiên, nhợc điểm chủ yếu phơng pháp độ xác không cao Bởi hệ số nhu cầu knc tra sổ tay cố định cho trớc không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm Trong lúc đó, theo công thức ta có knc = kmax.ksd, có nghĩa hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích Công thøc tÝnh: Ptt = p0.F (2.18) Trong ®ã: p0: SuÊt phụ tải 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2) F : Diện tích sản xuất (m2) Giá trị p0 đợc cho sẵn bảng, phụ thuộc vào tính chất phụ tải phân tích theo số liệu thống kê Phơng pháp cho kết gần Nó đợc dùng để tính phụ tải, phân xởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối nên áp dụng giai đoạn thiết kế sơ Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A B¸o c¸o tèt nghiƯp  ThiÕt kÕ hƯ thống cung cấp điện Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Công thức tính: M w0 P = T max (2.19) tt Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm (sản lợng) w0 : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn (h) Phơng pháp thờng dùng để tính toán cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi hay không thay đổi nh: quạt gió, máy nén khí phụ tải tính toán gần phụ tải trung bình kết tơng đối xác Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại công suất trung bình.(phơng pháp số thiết bị hiệu quả): Khi số liệu cần thiết để áp dụng phơng pháp tơng đối đơn giản đà nêu cần nâng cao độ xác phụ tải tính toán nên dùng phơng pháp Công thức tính: Ptt = kmax.ksd.Pđm (2.20) Trong đó: Pđm: Công suất định mức (kW) ksd : HƯ sè sư dơng, tra sỉ tay kü thuật kmax: Hệ số cực đại, tra sổ tay kü thuËt theo quan hÖ: kmax = f(nhq, ksd)  Phơng pháp cho kết tơng đối xác xác định số thiết bị hiệu nhq, đà xét tới hàng loạt yếu tố quan trọng nh ảnh hởng số lợng thiết bị nhóm, số thiết bị có công suất lớn nh khác chế độ làm việc chúng Trình tự tính toán nh sau: + Trớc tiên dựa vào sổ tay tra số liệu k sd, cos ϕ cđa nhãm, sau ®ã tõ sè liƯu đà cho xác định Pđmmax Pđmmin Tính: P dmmax m = Pdmmin (2.21) Trong đó: Pdmmax: Công suất định mức thiết bị có công suất lớn nhóm Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A