Thiết kế hệ thống cấp điện của nhà máy cơ khí dhbk 5 2011

đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí TRờng đại HọC BáCH KHOA H NộI KHOA: Tự động hoá xí nghiệp . đồ áN MÔN HọC Cung cấp điện Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện GVHD : ngô hồng quang SVTH : ngun xu©n lËp SHSV : TC07 - 4055 LíP : TDH-T2 Mơc lơc KHo¸ : K47 Lêi nãi đầu Chơng I Xác đinh phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máyHà nội,tháng 05/2011 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Xác đinh phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí 1.3 Phụ tải tính toán phân xởngkhác 1.4 xác đinh phụ tải tính toán toàn nhà máy 1.5 Xác định tâm phụ tải điện vẽ biểu đồ phụ tải Chơng II Thiết kế mạng điện cao áp xí nghiệp 21 Đặt vấn đề 2.2 Vạch phơng ¸n cung cÊp ®iƯn 2.3 TÝnh to¸n kinh tÕ - kỹ thuật lựa chọn phơng án mạng điện cao áp hợp lý 2.4 Thiết kế cung cấp điện cho phơng án đợc chọn Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí Chơng III Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa khí 4.1 Đặt vấn đề 4.2 lựa chọn thiết bị cho tủ phânphối 4.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp phân xởng SCCK 4.4 Lựa chọn thiết bị tủ động lực dây dẫn đến thiết Chơng IV Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung phân xởng SCCK 6.1 Đặt vấn đề 6.2 Lựa chọn số lợng công suất hệ thống đèn chiếu sáng chung 6.3 Thiết kế mạng điện hệ thống chiếu sáng chung Chơng V Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy 5.1.Đặt vấn đề 5.2.Chọn thiết bị bù 5.3.Xác định phân bố dung lợng bù Tài liệu tham khảo Lời nói đầu công xây dựng đổi đất nớc, điện lực giữ vai trò vô quan trọng kinh tế quốc dân.Ngày điện trở thành lợng thiếu đợc hầu hết lĩnh vực kinh tế.Mỗi có nhà máy ,một khu công nghiệp mới, khu dân c đợc xây dựng nhu cầu hệ thống cung cấp điện nảy sinh Trong công công nghiệp hoá đại hoá đất nớc,mà đầu công nghiệp ,nền công nghiệp nớc ta có đợc nhữnh thành tựu đáng kể: xí nghiệp công nghiệp ,các nhà máy với dây truyền sản xuất đại đà đợc đa vào hoạt động Gắn liền với công trình đó,để đảm bảo hoạt động liên tục ,tin cậy an toàn cần phải có hệ thống cung cấp điện tốt Đối với sinh viên khoa điện,nhữnh kỹ s tơng lai trực tiếp tham gia thiết kế hệ thống cung cấp điện nh ,cho nên từ sinh viên việc đợc làm đồ án cung cấp điện tập dợt ,vận dụng lý thuyết đà học vào thiết kế hệ thống cung cấp điện nh cách làm quen với công việc mà sau công tác phải thực hiện.Đồ án cung cấp điện tập thiết thực gần với nhữnh ứng dụng thực tế sống hàng ngày,tuy khối lợng tính toán lớn song lại thu hút đợc nhiệt tình ,say mê sinh viên Trong thời gian làm đồ án vừa qua,với say mê cố gắng ,nỗ lực công việc thân với giúp đỡ bảo tận tình thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện ,đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy NGÔ HÔNG QUANG ,em đà hoàn thành đồ án môn học mình.Từ đồ ¸n nµy mµ em biÕt c¸ch vËn dơng lý thut vào tính toán thực tế hiểu sâu lý thuyết hơn.Tuy đà cố gắng ,say mê với đồ án ,đà bỏ nhiều công sức cho tập thực tế nhng kiến thức hạn chế ,chắc khó tránh khỏi có nhiều khiểm Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí khuyết Em mong nhận đợc nhận xét bảo thầy cô giáo để em đợc rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện tốt đồ án đồ án khác sinh viên Nguyễn Xuân Lập Chơng1 Xác dịnh phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máy 1.1 Đặt vấn đề Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình nhiệm vụ xác định phụ tải điện công trình Tuỳ theo quy mô công trình mà phụ tải điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển công trình tơng lai năm ,10 năm lâu Ví dụ xác định phụ tải điện cho phân xởng chủ yếu dựa vào máy móc thực tế đặt phân xởng đó, xác định phụ tải cho xí nghiệp phải xét tới khả mở rộng xí nghiệp tơng lai gần ,còn thành phố ,khu vực phải tính đến khả phát triển chúng thời gian 5,10 năm tới Nh xác định phụ tải điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn dài hạn.Dự báo phụ tải dài hạn công việc khó khăn đòi hỏi cần có hiểu biết sâu rộng.Dự báo phụ tải ngắn hạn tức xác định phụ tải công trình sau công trình hoàn thành vào vận hành 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, đế tính tổn thất công suất ,điện áp ,để chon thiết bị bù , Nh phụ tảI tinh toán số liệu đầu vào quan trọng toán quy hoạch , tính toán thiết kế Việc xác định sai phụ tải tính toán làm kết tính toán trở nên vô nghĩa Ví dụ phụ tải tính toán đợc tính lớn so với thực tế hệ thống cung cấp điện đợc thiết kÕ sÏ d thõa c«ng st dÉn tíi l·ng phÝ ứ đọng vốn đầu t chí làm gia tăng thêm tổn thất công suất Ngợc lại phụ tảI tính toán nhỏ so với thực tế thìhệ thống cung cấp điện đợc thiết kế không đáp ứng đợc yêu cầu sủ dụng điện phụ tảI dẫn tới cố hệ thống làm giảm tuổi thọ thiết bị Cũng có nhièu nghiên cứu nhằm lựa chọn đợc giảI pháp tính toán thích hợp nhiên cha có mọt phơng pháp thạt hoàn thiện Những phơng pháp đơn giản thờng cho kết không đáng tin cậy Những phơng pháp cho kết xác thờng đòi hỏi nhièu thông tin phụ tảI khối lợng tính toán lớn nhiều không áp dụng đợc thực tế Vì nhiệm vụ ngời làm thiết kế xác định đợc phụ tải tính toán thích hợp phừ hợp với điều kiện tính toán có đợc nh độ tin cậy kết cuối Có thể đa số phơng pháp thờng đợc sủ dụng để xác định phụ tải tính toán quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện : Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí 1.Phơng pháp xác định phụ tải tính toán(PTTT) công suất đặt hệ số nhu cầu knc : Ptt Po F p tt knc pd Trong ®ã : knc -hƯ sè nhu cÇu tra sỉ tay kĩ thuật pd -công suất đặt thiết bị nhóm thiết bị ,trong tính toán xem gần pd pdm Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình hệ số cực đại : Ptt kmax Ptb k max k sd Pdd Trong : Pdd -công suất danh định thiết bị nhóm thiết bị Ptb - công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị kmax -hệ số cực đại tra sổ tay kĩ thuật theo quan hƯ k sd -hƯ sè sư dơng , tra sỉ tay kÜ tht nhq -sè thiÕt bÞ dùng hiệu 3.Phơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện đơn vị diện tích : Ptt Po F Trong ®ã : Po -suÊt trang bị điện đơn vị diện tích F -diện tích bố trí thiết bị 2.2 Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí Phân xởng sửa chữa khí phân xởng số .Trong phân xởng có 35 thiết bị ,công suất thiết bị khác ,thiết bị có công suất lớn 30 kVA (máy nén khí) , song có thiết bị công suất nhỏ (0.65kW) Tất thiết bị có chế độ làm việc dài hạn ,Những đặc điểm cần đợc quan tâm phân nhóm phụ tải ,xác định phụ tải tính toán lựa chọn phơng án thiết kế cung cấp điện cho phân xởng 2.2.1 Giới thiệu phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình hệ số cực đại (còn gọi phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu ) Theo phơng pháp phụ tải tính toán đợc xác định theo biểu thức: n Ptt kmax k sd  Pdm Trong ®ã : Pdm -Công suất định múc thiết bị thứ i nhãm n -Sè thiÕt bÞ nhãm k sd -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 ) Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí nhq - Số thiết bị dùng điện hiệu Số thiết bị dùng điện hiệu số thiết bị có công suất ,cùng chế độ làm việc gây hiệu phát nhiệt (hoặc mức độ huỷ hoại cách điện) phụ tải thực tế (có công suất chế độ làm việc khác nhau) gây trình làm việc, nhq đợc xác định biểu thức tổng quát sau: n nhq  ( Pdm ) n (P dm )2 Trong : Pdm -Công suất định mức thiết bị thứ i nhóm n-Số thiết bị nhóm Khi n lớn việc xác định nhq theo biểu thức phiền phức , xác định nhq theo phơng pháp gần ®óng nh sau : a.Trêng hỵp : m  Pdmmax p p* nhq =n Pdm p Trong : Pdmmax -Công suất định mức thiết bị có công suất lớn nhóm Pdm - Công suất định mức thiết bị cã c«ng st nhá nhÊt trongnhãm Chó ý nÕu nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất chúng không lớn 5% tổng công suất thiết bị nhóm thì: nhq = n- n1 b Trờng hợp: m Pdmmax k sd 0.2 nhq đợc xác định theo biểu thức : Pdm n nhq  2. Pdmi Pdmmax c Khi không áp dụng đợc trờng hợp việc xác định nhq phải tiến hành theo trình tự: Trớc hết tÝnh : n*  n1 n  p1 p Trong ®ã : n-Sè thiÕt bÞ nhãm n1 -Sè thiết bị có công suất không nhỏ thiết bị có công suất lớn nhóm P P1 -tổng công suất n n1 thiết bị Sau tính đợc n* p* tra theo sổ tay kĩ thuật ta tìm đợc nhq* f (n* , p* ) từ tính nhq theo công thức: nhq nhq* n Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số trờng hợp dùng công thức gần sau : *Nếu n nhq phụ tải tính toán đợc tÝnh theo c«ng thøc : n Ptt  Pd m Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí *Nếu n>3 nhq phụ tải tính toán đợc tính theo công thức : n Ptt ktt.Pdm Trong : hệ số phụ tải thiết bị thứ i Nếu số liệu thức ,hệ số phụ tải láy gần dúng nh sau: ktt =0.9 thiết bị làm việc dài hạn ktt =0.75 thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại *Nếu n>300 ksd 0.5 phụ tải tính toán đợc tính theo công thức : n Ptt 1, 05.ksd  Pdmi *§èi víi phơ tải có đồ thị phụ tảI phẳng (các máy bơm , quạt nén khí ,.) Phụ tải tính toán lấy phụ tảI trung bình : n Ptt Ptb k sd  Pdm *NÕu m¹ng cã thiết bị pha cần phảI phân phối thiết bị cho pha mạng , trớc xác định nhq cần quy đổi công suất pha ba pha tơng ứng: -Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp ba pha : Pqd 3.Pphamax -Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây: Pqd 3.Pphamax *Nếu nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phảI quy đổi chế độ dài hạn trớc xác định nhq theo công thức : Pqd  dm Pdm Trong ®ã  dm -hƯ sè ®ãng điện tơng đối phần trăm ,cho li lịch máy 2.2.2Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb kmax 1.Phân nhóm phụ tải: Trong phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất chế độ làm việc khác , muốn xác định phụ tảI tính toán đợc xác cần phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuôn theo nguyên tắc sau: *Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ giảm đợc vốn đầu t tổn thất đờng dây hạ áp phân xởng *Chế độ thiết bị nhóm nên giống để việc xác định PTTT đợc chíh xác thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm *Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phan xởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tử động lực thờng (8-12) Tuy nhiên để thoả mÃn ba điều kiện khó nên cần phảI lựa chọn cho hợp lí Theo yêu cầu thiết kế phân xởng sửa chữa khí đà cho biết mặt danh sách thiết bị kèm theo.Dựa vào công suất vị trí đặt thiết bị phân xởng ta chia thành nhóm phụ tải nh sau: - Nhóm gồm thiết bị có stt:.23,29,31,35 Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí - Nhóm gồm thiết bị có stt:.1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,14,15,16 Nhóm gồm thiết bị có stt: 24,26,28,30,32,33 Nhóm gồm thiết bị có stt:.11,12,13,17 Nhóm gồm thiết bị có stt:.18,19,20,22 2.Xác định phụ tải tính toán nhóm phụ tải: (Các giá trị ksd , nhq , kmax , cos tra ë phôc lôc I.1,I.5,I.6,TL.1) a.Xác đinh phụ tải tính toán nhóm: Bảng 2-1: Bảng số liệu nhóm ST T 1 4 10 11 12 13 Tên thiết bị Nhóm I Máy bào gỗ Máy ca tròn Máy ép gia nhiệt gỗ Máy nén khí Tổng cộng nhóm I Nhãm II M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt Máy mài sắc Tổng cộng nhóm II Số lợng Ký hiệu mặt Pđm (kW) 01 Toàn máy Iđm (A) 01 01 02 01 05 23 29 31 35 10 30 20 30 59 5,06 17,72 50,64 75,96 149,38 02 01 02 01 01 01 01 01 01 01 02 03 04 05 06 07 08 09 4,5 3,2 10 2,8 4,5 5,8 2,8 14 4,5 6,4 10 2,8 14 4,5 5,8 2,8 35,42 11,38 16,19 25,3 7,08 35,42 11,38 14,67 7,08 01 01 01 10 14 15 2,8 2,8 10,12 2,53 7,08 01 15 16 2,8 2,8 75,4 7,08 190,73 Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khÝ Nhãm III M¸y khoan 01 24 1 2,53 Máy ca đai 01 26 4,5 4,5 11,38 Máy bào gỗ 01 28 7 17,71 Máy mài hai đá 01 30 2,5 2,5 6,32 Quạt gió trung áp 01 32 9 22,77 Qu¹t giã sè 9.5 01 33 12 12 30,36 Qu¹t giã 14 01 34 18 18 45,54 Tỉng céng nhãm III 07 54 136,52 Nhãm IV M¸y ca sắt 01 11 2,8 2,8 7,08 Máy mài hai phía 02 12 2,8 5,6 14,16 Máy khoan bàn 02 13 0,65 1,3 3,28 Máy doa toạ độ 01 17 4,5 4,5 11,38 Tæng céng nhãm IV 06 14,2 35,9 Nhãm V Tđ sÊy ®iƯn 02 18 14 35,42 Máy mài hai phía 01 19 2,8 2,8 7,08 Máy khoan bàn 03 20 0,65 1,95 4,93 Máy khoan đứng 01 22 7 17,71 Tỉng céng nhãm V 07 25,75 65,14 1.3 X¸c định phụ tải tính toán động lực phân xởng - Ta xác định theo công suất trung bình hệ số cực tính Để thuận tiện tính toán cho phân xởng sửa chữa khí ta chọn hệ số sử dụng hệ số công suất (cos) theo giá trị kỹ thuật (Tra bảng PL1.1 trang 253 thiÕt kÕ cung cÊp ®iƯn) ta cã ksd = 0,14 # 0,2 vµ cos = 0,5 # 0,6 ta chän thông số kỹ thuật ksd = 0,16 cos = 0,6 1.3.1 Xác định phụ tải tính toán nhóm với số liệu phụ tải tính toán cho bảng: Ta có bảng thiết bị n = 5; n1 = Tỉng c«ng st nhãm: P = 59 (kW) Thiết bị có công suất lớn Pmax = 30 (kW) Thiết bị có công suất nhỏ Pmin = (kW) Tính n* p* có n = 5; n p* có n = 5; n1 = ta có n* = n1/n = 1/5=0,2 P1 = 30 (kW) vy Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy c¬ khÝ P 30 P*   0,508 P 59 Ta tra bảng PLI.5 tìm đợc n*hq = 0,61 Số thiết bị sử dụng hiệu nhóm là: nhq = n*hqxn = 0,61 x = 3,05  thiết bị Có ksd = 0,16 nhq = tra theo bảng PLI.6 ta tìm đợc kmax = 3,11 Phụ tải tính toán nhóm là: Ptt1 = kmax.hsd.P®mi = 3,11x0,16x59 = 29,35 (kW) Ta cã cos = 0,6 nªn tg = 1,33 VËy Qtt1= Ptt1.tg = 29,35x1,33 = 39,03 (kVAr) Stt1 = Ptt1/cos = 29,35/0,6 = 48,92 (kVA) S 48,92 I tt1  tt1  74,33( A) U 0,38 1.3.2 Xác định phụ tải tính toán nhóm với số liệu phụ tải tính toán cho bảng: Ta có bảng thiết bị n = 15; n1 = Tỉng c«ng st nhãm: P = 75,4 (kW) Thiết bị có công suất lớn Pmax = 10 (kW) Thiết bị có công suất nhỏ nhÊt Pmin = (kW) TÝnh n* vµ p* cã n = 15; n1 = ta cã n* = n1/n = 5/15=0,33 P1 = 36,8 (kW) vËy P*  P1 36,8  0, 48 P 75, Ta tra bảng PLI.5 tìm đợc n*hq = 0,86 Số thiết bị sử dụng hiệu nhóm là: nhq = n*hqxn = 0,86 x 15 = 12,9  13 thiÕt bÞ Cã ksd = 0,16 vµ nhq = 13 tra theo bảng PLI.6 ta tìm đợc kmax = 1,85 Phụ tải tính toán nhóm là: Ptt2 = kmax.hsd.Pđmi = 1,85x0,16x75,4 = 22,32 (kW) Ta cã cos = 0,6 nªn tg = 1,33 VËy Qtt2= Ptt2.tg = 22,32x1,33 = 29,68 (kVAr) Stt2 = Ptt2/cos = 22,32/0,6 = 37,2 (kVA) S 37, I tt  tt  56,52( A) U 0,38 1.3.3 Xác định phụ tải tính toán nhóm với số liệu cho bảng sau: Ta có bảng thiết bị n = 7; n1 = Tỉng c«ng st nhãm: P = 54 (kW) Ngun xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội đồ án môn học: thiết kế hệ thống cấp điện nhà máy khí Thiết bị cã c«ng st lín nhÊt Pmax = 18 (kW) ThiÕt bị có công suất nhỏ Pmin = (kW) TÝnh n* vµ p* cã n = 7; n1 = ta cã n* = n1/n = 3/7=0,43 P1 = 39 (kW) vËy P*  P1 39  0, 72 P 54 Ta tra bảng PLI.5 tìm đợc n*hq = 0,76 Số thiết bị sử dụng hiệu nhóm lµ: nhq = n*hqxn = 0,76 x = 5,32 thiết bị Có ksd = 0,16 nhq = tra theo bảng PLI.6 ta tìm đợc kmax = 2,87 Phụ tải tính toán nhóm là: Ptt3 = kmax.hsd.P®mi = 2,87x0,16x54 = 24,80 (kW) Ta cã cos = 0,6 nªn tg = 1,33 VËy Qtt3= Ptt3.tg = 24,80x1,33 = 32,98 (kVAr) Stt3 = Ptt3/cos = 24,80/0,6 = 41,33 (kVA) S 41,33 I tt  tt  62, 79( A) U 0,38 1.3.4 X¸c định phụ tải tính toán nhóm với số liệu cho bảng sau: Ta có bảng thiết bị n = 6; n1 = Tỉng c«ng st nhãm: P = 14,2 (kW) Thiết bị có công suất lớn Pmax = 4,5 (kW) Thiết bị có công suất nhỏ nhÊt Pmin = 0,65 (kW) TÝnh n* vµ p* cã n = 6; n1 = ta cã n* = n1/n = 4/6=0,66 P1 = 2,8 + 2,8x2 + 4,5 = 12,9 (kW) vËy P*  P1 12,9  0,91 P 14, Ta tra bảng PLI.5 tìm đợc n*hq = 0,71 Số thiết bị sử dụng hiệu nhóm lµ: nhq = n*hqxn = 0,71 x = 4,26 thiết bị Có ksd = 0,16 nhq = tra theo bảng PLI.6 ta tìm đợc kmax = 3,11 Phụ tải tính toán nhóm là: Ptt4 = kmax.hsd.P®mi = 3,11x0,16x14,2 = 7,06 (kW) Ta cã cos = 0,6 nªn tg = 1,33 VËy Qtt4= Ptt4.tg = 7,06x1,33 = 9,39 (kVAr) Stt4 = Ptt4/cos = 7,06/0,6 = 11,77 (kVA) S 11, 77 I tt  tt  17,88( A) U 0,38 1.3.5 Xác định phụ tải tính toán nhóm với số liệu cho bảng sau: Ta có bảng thiết bị n = 7; n1 = Nguyễn xuân lập lớp TĐH t2-K47 trờng đại học bách khoa hà nội 10