Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Chơng Giới thiệu chung nhà máy I Vị trí địa lý vai trò kinh tế Nhà máy đờng đợc xây dựng địa bàn tỉnh Thanh Hoá Với qui mô gồm phân xởng Trớc đờng sản xuất phục vụ nhu cầu tiêu dùng nớc , nhng ngày đợc xuất đà trở thành ngành quan trọng kinh tế quốc dân Trong nhà máy sản xuất có nhiều loại máy móc khác đa dạng phong phú phức tạp Các hệ thống máy móc có tính công nghệ cao đại mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lợng độ tin cậy cao II Công suất đặt vị trí phân xởng nhà máy Nhà máy làm việc theo chế độ ca , thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax= 5200h , Các thiết bị làm việc với công suất gần định mức kho chứa phân xởng SCCK loại III lại phân xởng khác loại I Theo dự kiến nhà máy đợc cấp điện từ trạm biến áp khu vực cách nhà máy 10km đờng dây không lộ kép Dung lợng ngắn mach phía hạ áp trạm biến áp khu vực SN = 250MVA Bảng 1.1 Danh sách phân xởng nhà làm việc nhà máy st t Tên phân xởng DiƯn tÝch (m2) Kho cđ cải đờng Phân xởng thái nấu củ cải Bộ phận cô đặc Phân xởng tinh chế Kho thành phẩm Phân xởng sửa chữa khí Trạm bơm Kho than Phụ tải điện cho thị trấn Công suất đặt (KW) 12001 5688 4740 3162 5660 1514 1599 6490 350 700 550 780 150 Theo tÝnh to¸n 600 350 5000 III Đặc điểm phụ tải công nghệ Để cho trình sản xuất nhà máy đảm bảo tốt việc cung cấp điện cho nhà máy phận quan trọng nhà máy nh phân xởng tinh chế phận cô đặc , thái nấu củ cải đờng phải đảm bảo chất lợng điện độ tin cậy cao Theo qui trình công nghệ sản xuất nhà máy việc ngừng cung cấp điện ảnh hởng đến chất lợng , số lợng sản phẩm gây thiệt hại kinh tế Vì theo Qui phạm trang bị điện nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại Phụ tải điện nhà máy công nghiệp phân thành hai loại phụ tải : + Phụ tải động Lực + Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn , điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị 380/220V Công suất chúng nằm khoảng hàng trục KV đợc cấp dòng xoay chiều có tần số công nghiệp F= 50Hz Ta phân loại phụ tải nh sau : Bảng 2.2 Phân loại hộ phụ tải Stt Tên phân xởng Phân loại hộ phơ t¶i Kho cđ c¶i đờng Phân xởng thái nấu củ cải Bộ phận cô đặc Phân xởng tinh chế Kho thành phẩm III I I I III Sinh viªn thùc hiƯn : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Phân xởng SCCK Trạm bơm Kho than Phụ tải ®iƯn cho thÞ trÊn III III III III IV Néi dung thiết kế giới thiệu chung nhà máy Xác dịnh phụ tải tính toán phân xởng nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng SCCK Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện nhà máy thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa khí Thiết kế đờng dây 35 KV từ trạm biến áp trung gian cung cấp điện cho nhà máy Thiết kế trạm biến áp Chơng II Xác định phị tải tính toán I Đặt vấn đề : Phụ tải tính toán phụ tải giả thiết thờng biế đổi theo thời gian , cần thiết cho việc chọn trang thiết bị cung cấp điện cho trạng thái vận hành hệ thống cung cấp điện Phụ tải tính toán thực chất phụ tải giả thiết tơng đơng với phụ tải thực tế vài phơng diện thùc tÕ thiÕt kÕ ngêi ta thêng quan t©m đến hai yếu tố phụ tải gây Đó phát nóng tổn thất Vì tồn hai loại phụ tải tính toán cần xác định : + Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng + Phụ tải tính toán theo điều 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 ( th ờng gọi phụ tải đỉnh nhọn ) Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ dến giây chúng cha gây phát nóng cho thiết bị nhng lại gây tổn thất làm nhẩy bảo vệ làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thờng xuất khởi động động đóng cắt thiết bị điện khác Phơng pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công xuất đặt hệ số nhu cầu (Knc) Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Công thức tính : Trong : Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Ptt = Knc.Pđ Qtt = Ptt.tg φ - Knc : hƯ sè nhu cÇu (tra sỉ tay kü tht ) - Cosφ : hƯ số công suất tính toán (tra sổ tay kỹ thuât ) - Ptt, Qtt công suất tác dụng công suất phản kháng tính toán nhóm thiết bị (KW, KVR) Phơng pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có u điểm đơn giản thuận tiện Nhợc điểm chủ yếu phơng pháp xác Bởi hệ số nhu cầu K nc tra đợc sổ tay số liệu cố định cho trớc không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm máy Trong tính toán lấy gần Pđ = Pđm Phơng pháp xác định phụ tảI tính toán theo hệ số hình dáng đồ thị phụ tải công suất trung bình công thức tính : Ptt = Khd.Ptb Trong : - Khd : hệ số hình dáng đồ thị phụ tảI (tra sổ tay kỹ thuật ) - Ptb: công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị (KW) Phơng pháp áp dụng tính phụ tải tính toán từ phân phối phân xởng hạ áp trạm biến áp phân xởng Phơng pháp đợc dùng tính toán thiết kế yêu cầu có đồ thị nhóm phụ tải Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình Công thức tính : Ptt = Ptb Trong : - Ptb : Công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị (kW) - : độ lệch đồ thị khỏi giá trị trung bình - : hệ số tán xạ Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho thiết bị phân xởng toàn nhà máy nhiên phơng pháp đợc dùng tính toán thiết kế đòi hỏi nhiều thông tin phụ tải mà phù hợp với hệ thống vận hành Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình hệ số cực đại công thức tính : Ptt = Kmax.Ksd.Pđm Trong : - Pđm : Công suất thiÕt bÞ hay nhãm thiÕt bÞ (KW) - Ptb : Công suất trung bình thiết bị hay nhóm thiết bị (KW) - Kmax: Hệ số cực đại ( tra sổ tay kỹ thật ) Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán phụ tải tính toán cho nhóm thiết bị tủ động lực toàn phân xởng Nó cho kết xác nhng lại đòi hỏi lợng thông tin đầy đủ loại phụ tải nh : - Chế độ làm việc phụ tải - Công suất đặt phụ tải - Số lợng thiết bị nhóm Phơng pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Công thức tính : ao M Ptt = T max Trong : - ao : Suất chi phí điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/ddvsp) - M : hệ số sản phẩm sản suất năm - Tmax : thêi gian sư dơng c«ng st lín Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Phơng pháp đợc dùng để ớc tính sơ xác định phụ tải công tác qui hoạch dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp Phơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện đơn vị diện tích Công thức tính : Ptt = Po.F Trong ®ã : - Po : SuÊt trang bị điện đơn vị diện tích (W/m2) - F : diƯn tÝch bè trÝ thiÕt bÞ (m2) Phơng pháp cho kết gần có phụ tải phân bố đồng diện tích sản xuất , nên thờng đợc dùng giai đoạn thiết kế sơ Thiết kế chiếu sáng II Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí - Phân xởg sửa chữa khí phân xởg số sơ đồ mặt toàn nhà máy phân xởng có diện tích 1514m2 - Trong phân xởng có 56 thiết bị công suất thiết bị khác Thiết bị có công suất lớn 10KW thiết bị có công suất nhỏ 0,6KW Toàn máy làm việc chế độ dài hạn Giới thiệu phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình Ptb hệ số cực đại Kmax (còn gọi phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq) Công thøc tÝnh : n ∑ Pdmi Ptt = Kmax.Ksd i=1 Trong : - Pđmi : Công suất định møc cđa thiÕt bÞ thø i nhãm - n : Sè thiÕt bÞ thø I nhãm - ksd: hƯ sè sư dơng ( tra sỉ tay kü tht ) - nhd : Số thiết bị dùng điện hiệu nhd số thiết bị dùng điện có 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 thc tế (gồm thiết bị có chế độ làm việc công suất khác nhau) nhd đợc xác định theo công thức : n ( ) Pdmi i =1 n ∑ ( Pdm )2 nhd = i=1 - Pđmi : Công suất định mức thiết bị thø i (KW) - n : Sè thiÕt bÞ nhóm Khi n lớn việc xác định nhq theo công thức nhiều thời gian nên xác định nhq cách gần nh sau : a Trêng hỵp : Víi : Khi m = Pdm max Pdmmin ksd 0,4 nhd = n Trong ®ã : - P®m max : Công suất định mức thiết bị lớn nhóm - Pđm : Công suất định møc cđa thiÕt bÞ nhá nhÊt nhãm - Ksd : Hệ số sử dụng công suất trung bình nhóm Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng n Pdmi Ksdi i=1 n Ptb Pdm ∑ Pdmi i=1 Ksd = = b Trêng hỵp : Khi nhãm cã n1 thiết bị có tổng công suất định mức chúng không lớn 5% tổng công suất nhóm n1 n ∑ Sdmi n=1 ¿ 5% ∑ Sdmi i=1 nhd = n-n1 c Trờng hợp : Khi m = Ksd sau : ¿ Pdm max Pdmmin >3 Pdmi n Pdm max 0,2 nhq đợc xác định theo biểu thức sau : nhq = Khi không áp dụng đợc trờng hợp nhq đợc xác định qua bớc n1 + Trớc hết ta tÝnh n*= n P1 vµ P* = P Trong ®ã : - n : sè thiÕt bÞ nhãm - n1: Số thiết bị có công suất lớn công suất thiết bị có công suất lớn - P P1 : tổng công suất n n1 thiết bị Sau tÝnh n* vµ P* tra sỉ tay kü tht ta tìm đợc nhq* = f (n*,P*) từ tính nhq theo công thức nhq = nhq.n Khi xác định đợc phụ tải tính toán theo số thiết bị dùng điện hiệu nhq Trong số trờng hợp cụ thể dùng công thức gần nh sau : - Nếu n nhq phụ tải tính toán đợc tính theo công thức : n Pdm Ptt = n=1 - NÕu n > vµ nhq < phụ tải tính toán đợc xác định theo công thức sau : n Ptt = Ki Pdm i=1 Trong ®ã : Kti : hƯ số phụ tải thiết bị thứ i Kti = 0,9 thiết bị làm việc dài hạn Kti = 0,75 thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại - Nếu n > Ksd 0,5 Phụ tải tính toán đợc xác định theo c«ng thøc sau : n ∑ Pdmi Ptt = 1,05.Ksd i=1 Đối với thiết bị có biểu đồ phụ tải phẳng ( máy bơm , máy nén khí ) phụ tải tính toán lấy phụ tải trung bình Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng n Pdm Ptt = Ptb = Ksd n=1 - NÕu m¹ng cã thiÕt bị pha cần phân phối cho ba pha mạng trớc xác định nhq cần qui ®ỉi c«ng st cđa mét pha vỊ pha - Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3Ppha max - Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = pha max - NÕu nhãm cã thiÕt bÞ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải qui đổi chế độ dài hạn trớc xác định nhq theo công thức : Pqđ = εdm Pdm Trong ®ã : εdm - HƯ sè ®ãng địên tơng đối phần trăm lý lịch máy 2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb Kmax 2.1 Phân nhóm phụ tải Muốn xác định phụ tải tính toán đợc xác ta cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần phải tuân thủ theo nguyên tắc sau : - Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu t tổn thất đờng dây hạ áp phân xởng - Các chế độ thiết bị nhóm nên giống để việc xác định phụ tải tính toán đợc xác thuận lợi cho việc lựa chon phơng thức cung cấp điện cho nhóm - Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thờng (8-12) Dựa theo nguyên tắc đà nêu vào vị trí công suất thiết bị bố trí mạt phân xởng chia thiết bị phân xởng SCCK thành VI nhóm Bảng 2.1 Tổng hợp kết phân nhóm phụ tải điện stt Tên thiết bị Máy tiện ren Máy doa ngang Máy mài phẳng có trục nằm Máy mài sắc Máy Máy mài sắc có dao c¾t gät Tỉng nhãm I Máy tiện ren Máy phay chép hình Máy mài tròn Máy khoan để bàn Máy mài sắc Số lợng Ký hiệu mặt Pđm (kW) Iđm(A) máy Toàn bé 1 Nhãm I 20 10,0 4,5 2.8 40,0 5.5 2.8 425,32 11.4 7.09 1 24 27 28 2.8 1.0 2.8 2.8 1.0 2.8 7.09 2.53 7.09 53.9 136.48 Nhãm II 10 10.0 0.6 40.0 0.6 425.32 1.52 1 17 22 7.0 0.65 7.0 0.65 17.23 1.65 24 2.8 2.8 7.09 Sinh viªn thùc hiƯn : Ngun bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Tổng nhãm 2 ThiÕt kÕ cÊp ®iƯn cho nhà máyđờng 51.05 128.77 4.5 7.0 1.7 4.5 14.0 1.7 11.4 217.23 4.3 14 16 18 7.0 4.5 2.8 14.0 4.5 2.8 217.23 11.4 7.09 Nhãm III 1 Máy doa toạ độ Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy xọc Máy khoan đứng Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Máy Ðp thủ lùc Tỉng nhãm 19 10.0 10.0 25.32 10 21 4.5 4.5 56 11.4 139.74 Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giờng trụ Máy khoan híng t©m Tỉng nhãm Nhãm IV 7.0 14.0 217.23 1 4.5 5.62 4.5 5.62 11.4 14.23 11 3.0 3.0 7.6 12 13 7.0 10.0 14.0 10.0 217.23 25.32 15 4.5 4.5 11.4 60.12 138.87 2 1 1 Nhãm V 7.0 4.5 3.2 10.0 2.8 7.0 4.5 14.0 4.5 6.4 10.0 2.8 7.0 4.5 217.23 11.4 2.81 25.32 7.09 17.23 11.4 M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiện ren Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn 10 Máy mài phẳng Tổng nhóm 1 5.8 2.8 5.8 2.8 14.69 7.09 12 10 4.0 4.0 61.8 10.13 155.01 M¸y tiƯn ren Máy khoan đứng Máy ca Máy mài hai phía Máy khoan bàn Tổng nhóm 1 Nhãm VI 11 12 13 4.5 2.8 2.8 2.8 0.65 4.5 2.8 2.8 5.6 1.95 17.65 11.4 7.09 7.09 214.18 31.65 58.8 2.2 Xác định phụ tải tính toán nhóm phụ tải Tính toán cho nhóm I Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Bảng 2.2 Danh sách thiết bị thuộc nhóm Nhãm I M¸y tiƯn ren 10,0 40,0 M¸y doa ngang 4,5 5.5 Máy mài phẳng 20 2.8 2.8 có trục nằm Máy mài sắc 24 2.8 2.8 Máy 27 1.0 1.0 Máy mài sắc có 28 2.8 2.8 dao c¾t gät Tỉng nhãm I 53.9 425,32 11.4 7.09 7.09 2.53 7.09 136.48 Tra bảng PLI.1 tìm đợc Ksd = 0,15 cos = 0,6 ta cã : n=9 , n1= n1 n = =0,44 n*= p1 4.10 ¿ p∑ ¿ P*= = 53.9 =0,74 Tra b¶ng PLI5 (t¶i liƯu 1) tìm đợc nhq* = 0.7 Số thiết bị dùng điện hiệu nhq = nhq*.n=0,7x9 = 6,3 Tra bảng PLI6 (tài liệu ) với ksd = 0,15 Tìm đợc kmax = 2,64 nhq = 6,3 Phụ tải tính toán nhóm : Pdm Ptt = kmax.ksd i=1 = 2,46.0,15.53,9=21,34KW Qtt = Ptt.tgφ = 21,34.1,33 = 28,38KVAr Ptt 21,34 Stt = cos ϕ = 0,6 =35,57kvA S tt 35 ,57 U √ = 0,83 √ =54,04 A Itt= 2.tính toán cho nhóm II Bảng 2.3 Danh sách thiết bị thuộc nhóm II Máy tiện ren Máy phay chép hình Máy mài tròn Máy khoan để bàn Máy mài s¾c Tỉng nhãm Nhãm II 10.0 10 0.6 40.0 0.6 425.32 1.52 1 17 22 7.0 0.65 7.0 0.65 17.23 1.65 24 2.8 2.8 51.05 7.09 128.77 Tra bảng PLI1( tài liệu) tìm đợc Ksd = 0,15 cos = 0,6 ta cã : n=8, n1=5 n1 = =0 , 625 n*= n 8 Sinh viªn thùc hiƯn : Ngun bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng P1 40+7 = =0 , 92 ¿ P∑ ¿ 51 ,05 P*= Tra b¶ng PLI5 (tài liệu) tìm đợc nhq* = 0,69 Số thiết bị dùng điện hiệu nhq = nhq*.n = 0,69.8 = 5,52 Tra bảng PLI6 (tài liệu 1) với ksd = 0,15 nhq = 5,52 tìm đợc Kmax = 2,64 Phụ tảI tính toán nhóm II : ∑ Pdm Ptt = Kmax.Ksd i=1 = 2,64.0,15.51,05 = 20,22KVA Qtt = Ptt.tgφ = 20,22.1,33 = 26,89 KVAr Ptt Stt = Itt = 20 , 22 =33 , cos ϕ 0,6 KVAr Stt 33 , = =51 , A U √ , 38 = 3.Tính toán cho nhóm III Bảng 2.4 Danh sách thiết bị thuộc nhóm III Máy doa toạ độ Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy xọc Máy khoan đứng Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Máy ép thuỷ lực Tổng nhóm Nhãm III 4.5 7.0 1.7 4.5 14.0 1.7 11.4 217.23 4.3 1 14 16 18 7.0 4.5 2.8 14.0 4.5 2.8 217.23 11.4 7.09 19 10.0 10.0 25.32 10 21 4.5 4.5 56 11.4 139.74 Tra bảng PLI.1 tìm đợc ksd = 0,15 cos = 0,6 ta có : n = 10 , n1 = n1 = =0,5 n 10 n* = P1 14+14 +10 = =0 , 68 ¿ P∑ ¿ 56 P* = Tra bảng PLI5 (tài liệu 1) tìm đợc nhq* = 0,87 Số thiết bị dùng điện hiệu nhq = nhq*.n = 0,87.10 = 8,7 Tra bảng PLI6 (tài liệu 1) với Ksd = 0,15 nhd = 8,7 tìm đợc Kmax = 2,2 Phụ tải tính toán cho nhóm III : Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng 10 Pdm i=1 Ptt = Kmax.Ksd = 2,2.0,15.56 = 18,48KW Qtt = Ptt.tgφ = 18,48.1,33 = 24,58KVAr P tt 18 , 48 =30 , KVA Cos ϕ 0,6 Stt = Stt 30 , = =46 , U , 38 √3 √3 Itt = A = 4.TÝnh to¸n cho nhóm IV Bảng 2.5 Danh sách thiết bị thuộc nhóm IV Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giờng trụ Máy khoan hớng tâm Tổng nhóm Nhãm IV 7.0 14.0 217.23 1 4.5 5.62 4.5 5.62 11.4 14.23 11 3.0 3.0 7.6 12 13 7.0 10.0 14.0 10.0 217.23 25.32 15 4.5 4.5 11.4 60.12 138.87 Tra bảng PLI.1 tìm đợc Ksd = 0,15 cos=0,6 ta cã : n = , n1= n* = P1 = n1 = =0 , 67 n 14+5 , 62+14+ 10 =0 73 ¿ 60 , 12 P* = P Tra bảng PLI5 (tài liệu ) tìm đợc nhq* = 0,91 Số thiết bị dùng điện hiệu nhq = nhq* n = 0,9.9 = 8,19 Tra bảng PLI6 (tài liệu ) với Ksd = 0,15 nhq = 8,19 tìm đợc Kmax = 2,31 Phụ tảI tính toán nhóm IV : ∑ Pdm Ptt = Kmax.Ksd i=1 = 2,31.0,15.60,12 = 20,83KW Qtt = Ptt.tgφ = 20,83.1,33 = 27,7 KVAr Sinh viên thực : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43