thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

Lời nói đầu Chúng ta thường nghe câu “điện-đường-trường-trạm” (điện,đường xá,trường học,trạm y tế) Đây yếu tố thiếu khu dân cư.Trong điện vị trí ,do điện có vai trò quan trọng đời sống Mặt khác, theo thống kê 70% lượng điện sản xuất sử dụng xí nghiệp nhà máycơng nghiệp Ta thấy điện có vai trò quan trọng đời sống sinh hoạt cơng nghiệp.Do ta phải tìm cách sản xuất sử dụng cách hợp lý có hiệu Nhiệm vụ người kĩ sư điện thiết kế,quy hoạch mạng lưới điện cho hợp lý có hiệu cao tiết kiệm lượng điện tiêu dùng.Điện tiêu thụ phần lớn cơng nghiệp,do việc sử dụng hợp lý điện cơng nghiệp có ảnh hưởng lớn đến kinh tế ổn định xã hội Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hài hoà yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc phải đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tương lai Với đề tài “thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp”,em dần làm quen phương pháp thiết kế cung cấp điện,giúp em có kiến thức để thực đề tài khác đề tài tốt nghiệp sau này.Với cố gằng thân hướng dẫn thầy Trần Quang Khánh,em hoàn thành đề tài Song thời gian làm khơng nhiều, kiến thức cịn hạn chế, nên làm em không tránh khỏi thiếu sót Do em kính mong nhận góp ý,chỉ bảo thầy thầy để em có kinh nghiệm chuẩn bị cho đề tài sau Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội,ngày 20 tháng năm 2010 Sinh viên: Đinh Thế Cường Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực Mục lục lời nói đầu :………………………………………………………………… Chương I : Tính tốn phụ tải A.Đặt vấn đề……………………………………………………………… B.Tính tốn cụ thể 1.1.Các phương pháp tính tốn phụ tải……………………………………… 1.2.xác định phụ tải tính tốn phân xưởng khí sửa chữa N01………….12 1.2.1 phân nhóm phụ tải xác định phụ tải động lực phân xưởng… 13 1.2.2 xác định phụ tải chiếu sáng làm mát thơng thống phân xưởng.18 1.2.3 tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng…………………………………… 19 1.3 xác định phụ tải phân xưởng khác…………… ……………………20 1.4 tổng hợp phụ tải toàn nhà máy……………………………………………22 1.5 xây dựng vẽ biểu đồ phụ tải tồn xí nghiệp……………………………24 Chương II : Xác định sơ đồ nối mạng điện xí nghiệp 2.1 xác định vị trí đặt cơng suất trạm biến áp trung tâm………………… 26 2.2 chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp trung tâm………………………28 2.3 xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng………………………………28 2.4 lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp trung tâm đến TBApx…… 32 2.4.1 sơ xác định tiết diện dây dẫn, xác định tổn thất điện năng…… 36 2.4.2 so sánh kinh tế phương án thiết kế ( tìm phương án tối ưu ) 44 2.5 chọn mba phân xưởng, xác định tổn thất điện TBA…… 50 2.5.1 chọn công suất số lượng mba phân xưởng……………………50 2.5.2 xác định tổn thất điện trạm biến áp………………….52 chương III : tính tốn điện 3.1 xác định hao tổn điện áp lớn nhất……………………………………… 54 3.2 xác định hao tổn công suất……………………………………………… 54 3.3 xác định tổn thất điện năng……………………………………………….56 Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực chương IV : chọn kiểm tra thiết bị điện 4.1 tính toán ngắn mạch điểm đặc trưng…………………………… 57 4.2 lựa chọn kiểm tra thiết bị…………………………………………… 59 4.2.1 chọn thiết bị phân phối phía cao áp………………………………….59 4.2.2 chọn thiết bị phân phối phía hạ áp………………………………… 61 4.3 kiểm tra chế độ khởi động động cơ……………………………………….62 chương v : tính tốn bù hệ số cơng suất 5.1 biện pháp nâng cao hệ số cos  …………………………………… 64 5.2 xác định dung lượng tụ bù……………………………………………… 64 5.3 chọn thiết bị bù……………………………………………………………64 5.4 phân phối dung lượng bù cho TBA phân xưởng……………………… 65 5.5 đánh giá hiệu bù…………………………………………………… 67 chương VI : tính tốn nối đất chống sét 6.1 tính tốn nối đất………………………………………………………… 70 6.2 tính tốn chống sét……………………………………………………… 73 chương VII : Hoạch tốn cơng trình 7.1 liệt kê thiết bị…………………………………………………………75 7.2 xác định tiêu kinh tế………………………………………………76 tài liệu tham khảo Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực Đồ án cung cấp điện Sinh viên : Đinh Thế Cường Lớp : Đ2-H1 Giáo viên hướng dẫn : TS.Trần Quang Khánh Đề 2: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp gồm phân xưởng với liệu cho bảng Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm nhà máy L,m Thời gian sử dụng công suất cực đại TM,h Phụ tải loại I loại II chiếm kIII,% Giá thành tổn thất điện c=1000đ/kWh; suất thiệt hại điện gth=4500đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) Ucp=5% Các số liệu khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế điện Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy Alphabê Số hiệu nhà máy C T Đ Tên Phân xưởng Số Phương hiệu án C Tên đệm Sk , kIII,% TM,h MVA 6,15 75 L,m Họ Hướng 5400 238,7 Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực Đông 12 15 13 10 11 Sơ đồ mặt nhà máy khí sửa chữa Chương I Xác định phụ tải tính tốn A.Đặt vấn đề Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình (cụ thể nhà máy ta thiết kế) nhiệm vơ người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải cơng trình (hay cơng suất đặt nhà máy ) Tuỳ theo quy mơ cơng trình (hay nhà máy ) mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tương lai cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho xí nghiệp, nhà máy chủ yếu dựa vào máy móc thực tế đặt phân xưởng xét tới khả phát triển nhà máy tương lai (đối với xí nghiệp nhà máy cơng nghiệp chủ yếu tương lai gần) cịn cơng trình có quy mơ lớn (như thành phố, khu dân cư ) phụ tải phải kể đến tương lai xa vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với xí nghiệp, nhà máy cơng nghiệp) dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực ) ta xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy ta Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào sử dụng phụ tải thường gọi phụ tải tính tốn Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực người thiết kế cần phải biết phụ tải tính tốn để chọn thiết bị điện như: 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 vậy, phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành cơng nhân v.v vậy, xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vơ khó khăn lại quan trọng vì, phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến đến cháy nổ nguy hiểm phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với u cầu, gây lãng phí khơng kinh tế Do tính chất quan trọng vậy, nên có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Nhưng phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp tính tốn xác tiện lợi phụ tải điện áp dụng số phương pháp sau để xác định phụ tải tính tốn: + phương pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu + phương pháp tính theo hệ số cực đại cơng suất trung bình + phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm + phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất q trình chuẩn bị thiết kế tuỳ theo quy mơ, đặc điểm cơng trình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải cho thích hợp sau trình bày số đại lượng, hệ số tính tốn phương pháp tính phụ tải tính tốn B.Tính tốn cụ thể 1.1 Các phương pháp tính tốn phụ tải Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện thường kết khơng xác ngược lại, độ xác nâng cao phương pháp tính phức tạp tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp, sau số phương pháp xác định phụ tải tính tốn thường dùng Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực 1.1.1 xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu: cơng thức tính: n Ptt =knc  Pdi (2.13) i 1 Qtt = Ptt.tg  Stt = P tt  Q tt = (2.14) Ptt cos (2.15) cách gần đóng lấy Pđ = Pđm nên: Ptt = knc n (2.16)  p dmi i 1 đó: Pđi, Pđmi : cơng suất đặt, cơng suất định mức thiết bị thứ i (kW) P tt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, công suất phản kháng, cơng suất tồn phần tính tốn nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA) n : số thiết bị nhóm knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật tg  : ứng với cos  đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra sổ tay kỹ thuật hệ số công suất cos  thiết bị nhóm khơng giống phải tính hệ số cơng suất trung bình theo công thức sau: cos tb  P1 cos  P2 cos   Pn cos n P1  P2   Pn (2.17) hệ số nhu cầu máy khác thường cho sổ tay  phương pháp có ưu điểm đơn giản, tính tốn thuận tiện nhiên, nhược điểm chủ yếu phương pháp độ xác khơng cao hệ số nhu cầu knc tra sổ tay cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm lúc đó, theo cơng thức ta có knc = kmax.ksd, có nghĩa hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực 1.1.2 xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích cơng thức tính: Ptt = P0.F (2.18) đó: P0: suất phụ tải 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2) F : diện tích sản xuất (m2) giá trị p0 cho sẵn bảng, phụ thuộc vào tính chất phụ tải phân tích theo số liệu thống kê  phương pháp cho kết gần đóng dùng để tính phụ tải, phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối nên áp dụng giai đoạn thiết kế sơ 1.1.3 xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm cơng thức tính: Ptt = M.w Tmax (2.19) đó: M: số đơn vị sản phẩm sản xuất năm (sản lượng) w : suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm) Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn (h)  phương pháp thường dùng để tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi hay khơng thay đổi như: quạt gió, máy nén khí phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tương đối xác 1.1.4 xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại cơng suất trung bình (phương pháp số thiết bị hiệu quả): khơng có số liệu cần thiết để áp dụng phương pháp tương đối đơn giản nêu cần nâng cao độ xác phụ tải tính tốn nên dùng phương pháp cơng thức tính: Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực Ptt = kmax.ksd.Pđm (2.20) đó: Pđm: công suất định mức (kW) ksd : hệ số sử dụng, tra sổ tay kỹ thuật kmax: hệ số cực đại, tra sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd)  phương pháp cho kết tương đối xác xác định số thiết bị hiệu nhq, xét tới hàng loạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng số lượng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn khác chế độ làm việc chúng trình tự tính tốn sau: + trước tiên dựa vào sổ tay tra số liệu k sd, cos  nhóm, sau từ số liệu cho xác định Pđmmax Pđmmin tính: m= Pdmmax Pdmmin (2.21) đó: P dmmax: cơng suất định mức thiết bị có cơng suất lớn nhóm P dmmin: cơng suất định mức thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm + sau kiểm tra điều kiện: a trường hợp : m 3 k sd 0,4 nhq = n ý, nhóm có n thiết bị mà tổng công suất chúng không lớn 5% tổng cơng suất nhóm thì: nhq = n - n1 b trường hợp : m  k sd 0,2 , nhq xác định theo biểu thức: n nhq = 2. p dmi (2.22) i 1 p dmmax Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực c không áp dụng trường hợp trên, việc xác định n hq phải tiến hành theo trình tự: trước hết tính: n* = n1 ; n P* = P1 P đó: n: số thiết bị nhóm n1: số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ nửa cơng suất thiết bị có cơng suất lớn P P1: tổng công suất n n1 thiết bị sau tính n* p* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm n*hq = f(n*, p*) từ xác định số thiết bị hiệu quả: nhq = n*hq.n * tra bảng kmax = f(ksd, nhq) thay số liệu vào công thức: Ptt = kmax.ksd.Pđm, ta suy Ptt, Qtt, Stt xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq, số trường hợp cụ thể dùng cơng thức gần đóng sau: * n 3 n hq  , phụ tải tính tốn tính theo cơng thức: ptt = n ( 2.23)  Pdmi i 1 thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì: ptt = Pdm  0,875 (2.24) * n  n hq  , phụ tải tính tốn tính theo cơng thức: Ptt = n (2.25)  k pti Pdmi i 1 đó: kpti: hệ số phụ tải thiết bị thứ i số liệu xác, hệ số phụ tải lấy gần đóng: 10 Đinh Thế Cường Đ2H1 Đại Học Điện Lực