Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy cơ khí

Lời nói đầu Khi loài ngời khám phá nguồn lợng điện, loài ngời đà nhanh chóng vận dụng vào công nghiệp sản xuất nh phục vụ cuôc sống sinh hoạt hàng ngày Nền công nghiệp loài ngời ngày đại phát triển với tốc độ nhanh Điện dần trở thành nguồn lợng thay Nớc ta, chiến tranh kéo dài việc sử dụng nguồn lợng điện hạn chế Tuy nhiên năm trở lại đây, yêu cầu phát triển xà hội, nớc ta đà có bơc tiến lớn ngành lợng điện Điện dần trở thành ngành trọng điểm đất nớc đờng phát triển đại hoá, công nghiệp hoá đất nớc Trong phát triển chung ngành công nghiệp, nhà máy khí đóng vai trò quan trọng, có nhiệm vụ cung cấp máy công cụ phục vụ ngành công nghiệp khác Nhà máy khí có phân xởng sản xuất với công suất đặt lên đến 10000 KVA Tổng diện tích mặt 16038 m Hơn nhà máy khí có vai trò quan trọng công nghiệp nơc ta nên cấp điện nhà máy thuộc loại Nguồn điện cấp cho nhà máy đợc lấy từ đờng cao áp 110 KV qua trạm biến áp trung gian nhà máy, đờng điện cao áp cách nhà máy 15 Km Bản thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo bao gồm: - Tính toàn phụ tải điện phân xởng sửa chữa khí - Thiết kế chi tiết mạng cao áp - Thiết kế mang hạ áp - Thiết kế chiếu sáng - Thiết kế lắp đặt tụ điện bù để nâng cao cos Do kiến thức thời gian có hạn, thiết kế không tránh khỏi sai sót, kính mong thầy giáo bạn bỏ qua góp ý để thiết kế đợc hoàn chỉnh Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phan Đăng Khải đà hớng dẫn em hoàn thành đồ án Chơng I Giới thiệu chung nhà máy Nhà máy khí đợc xây dựng nội thành hà nội, với qui mô lớn bao gồm phân xởng nhà làm việc Bảng 1-1: Danh sách phân xởng nhà làm việc nhà máy Số mặt 10 Tên phân xởng Phân xởng kết cấu kim loại Phân xởng lắp ráp khí Phân xởng đúc Phân xởng nén khí Phân xởng rèn Trạm bơm Phân xởng sửa chữa khí Phân xởng gia công gỗ Ban quản lí nhà máy Chiếu sáng phân xởng Diện tích (m2 ) 2500 2600 2200 3500 1800 3000 800 1425 1600 3000 450 525 Theo tÝnh to¸n 563 400 900 120 525 Theo diện tích Công suất đặt Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo máy công cụ để phục vụ ngành công nghiệp khác, nên đứng mặt tiêu thụ điện năng, nhà máy hộ tiêu thụ lớn Do tầm quan trọng nhà máy, ta xếp nhà máy vao hộ tiêu thụ loại 1, cần đợc cấp điện liên tục đảm bảo an toàn mặt cố Theo yêu cầu thiết kế nhà máy đợc cấp điện tử trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15km, dùng đờng dây không lộ kép, có dung lơng ngắn mạch phía hạ áp trạm trung gian Giám SN = 250 MVA Nhà máy làm việc theo chế độ ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h Trong nhà máy có phân xởng sửa chữa khí ban quản lí thuộc hộ tiêu thụ loại III, lại hộ loại I Chơng II Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa khí 2.1 Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí: Phân xởng sửa chữa khí phân xởng số sơ đồ mặt nhà máy Phân xởng có diện tích 563m2 Trong phân xởng có 70 thiết bị, phần lớn thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, có máy hàn có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm ta cần phải lu ý phân nhóm phụ tải điện 2.1.1 Công thức tính toán: Vì đà biết đợc nhiều thông tin phụ tải, xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại Theo phơng pháp phụ tải tính toán đợc xác định theo công thức sau: n Pi l i Trong đó: Pđmi : Công suất định mức thiÕt bÞ th i n : Sè thiÕt bÞ nhãm Ksd : HƯ sè sư dơng Kmax : HƯ số cực đại nhq : Số thiết bị dùng hiệu Số thiết bị dùng hiệu nhq số thiết bị có công suất, chế độ làm việc gây hiệu phát nhiệt ( hoạc mức độ huỷ hoại cách điện ) n nhq = (∑ ) i =1 Pdmi n ∑ ( Pdmi ) i=1 n : Sè thiÕt bÞ nhãm Khi n lớn việc xác định nhq theo biểu thức phiền phức nên xác định nhq theo phơng pháp gần với sai số tính toán nằm khoảng 10% a Trờng hợp : m = P®mmax / P®mmin  3, Ksd  th× nhq = n NÕu nhãm cã n1 thiết bị mà tổng công suất chúng khoong lớn 5% tông công suất nhóm thì: nhq = n - n1 b Trờng hợp: m = Pđmmax / P®mmin > 3, Ksd  n ∑ P dmi nhq = i=1 Pdd max ≤n c Trờng hợp: Không áp dụng đợc trờng hợp trên, tÝnh nhq theo tr×nh tù sau: - TÝnh n¿ = n1 , n P¿ = P1 P Sau tÝnh đợc n* tra sổ tay kĩ thuật tìm đợc nhq* = f( n*,p* ), từ tính nhq theo công thức: nhq = nhq*.n 2.1.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb Kmax: Phân nhóm phụ tải điện: Phân nhóm phụ tải điện dựa nguyên tắc sau đây: - Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ tiết kiệm đợc vốn đầu tử tổn thất đờng dây hạ áp phân xởng - Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định PTTT đợc xác thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm - Tông công suất nhóm phải xấp xi để giảm chủng loại tủ động lực Tuy nhiên thờng khó thoả mÃn lúc nguyên tác trên, cử vào vị trí, công suất thiết bị bố trí mặt phân xởng chia thiết bị phân xởng sửa chữa khí làm nhóm Kết phân nhóm phụ tải: Bảng 2-1: Tổng hợp kết phân nhóm phụ tải điện Tên nhóm thiết bị Số lợng Nhãm M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn tù ®éng M¸y tiƯn tù ®éng M¸y tiƯn tù ®éng M¸y tiện tự động Máy tiện rêvon Máy phay đa Máy phay đứng Máy mài phẳng Máy mài tròn Ca tay Céng theo nhãm 1 2 1 1 16 Ký hiÖu Công suất đặt P0 Iđm (A) 18 19 28 4.5 3x5.1 2x14 2x5.6 2.2 1.7 3.4 2x14 5.6 1.35 85.05 11.4 3x12.75 2x35 2x14 5.5 4.25 8.5 2x35 22.5 14 3.38 275.78 Nhãm M¸y phay ngang M¸y phay đứng Máy bào Máy xọc Máy xọc Máy khoan vạn Máy doa ngang Máy khoan Máy mài Ca m¸y 1 1 1 1 Cộng theo nhóm 13 Nhóm3 Máy phay vạn Máy mài Máy khoan vạn Máy mài dao cắt gọt Máy khoan bàn Máy ép Máy mài phá Ca tay 1 1 1 1 Cộng theo nhóm Nhóm Lò điện Lò điện Lò điện Điện phân 1 Cộng theo nhóm Nhóm Bàn nguội Máy dây Bàn thí nghiệm Bể tẩm đốt Tủ xấy Máy khoan bµn 1 1 10 12 13 14 15 16 17 20 29 11 15 21 23 24 27 28 31 32 33 34 65 66 67 68 69 70 1.8 18 25.2 2.8 4.5 4.5 1.7 2.8 1.7 4.5 17.5 2x22.5 3x21 11.25 11.4 4.25 4.25 73.9 184.9 3.4 2.2 4.5 2.8 0.65 1.7 1.35 8.5 5.5 11.4 1.63 4.25 7.5 3.38 19.6 49.16 60 25 30 10 150 62.5 75 25 125 321.5 1.5 0.5 15 0.85 0.65 3x1.25 1.25 37.5 10 2.13 1.63 Céng theo nhãm Nhãm M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy tiện ren Máy phay ngang Máy phay vạn Máy phay Máy xọc Bào ngang Máy mài tròn Búa khí nén Quạt Biến áp hàn Máy mài phá Khoan điện 1 1 1 1 1 1 Céng theo nhãm 16 22.5 56.26 20 4.5 2.8 2.8 2.8 2.8 15.2 10 3.2 24 3.2 0.6 2x25 17.5 11.25 7 7 2x19 17.5 25 60 1.5 105.9 264.75 Ký hiệu Công suất đặt P0 I®m (A) 18 19 28 4.5 3x5.1 2x14 2x5.6 2.2 1.7 3.4 2x14 5.6 1.35 85.05 11.4 3x12.75 2x35 2x14 5.5 4.25 8.5 2x35 22.5 14 3.38 275.78 43 44 45 46 47 48 49 50 51 53 54 57 58 59 Xác định phụ tải tính toán nhóm phụ tải: a) Tính toán nhóm 1: Bảng 2-2: Danh sách thiết bị nhóm Tên nhóm thiết bị Số lợng Nhóm Máy tiện ren Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện rêvon Máy phay đa Máy phay đứng Máy mài phẳng Máy mài tròn Ca tay Cộng theo nhóm 1 2 1 1 16 n = 16; n1 = ; n* = n1 n U = 0,38 KV; Cos = 0,6 P* = P1 = P 14+9 = = 0,19 16 = 0,44 85,05 Tra b¶ng PL1.5 ta cã: nhq* = 0,69  nhq= 0,69 16 = 11,04 Tra bảng PL 1.6 với Ksd = 0,15 nhq= 11,04 ta đợc Kmax = Phụ tải tính toán nhãm Ptt = Kmax Ksd P = 2.0,15 85.05= 25,52(KW)) Qtt = Ptt tg = 25,52 1,33 = 33,9 (KVAr) b) TÝnh to¸n nhãm 2: PTT 25 , 52 S = = =42 KVA )2 Bảng thiết,5bị( nhóm TT 2-3: Danh s¸ch c¸c cos ϕ 0,6 S 42 , I TT = TT = =64 , U √ ,38 √ n I dn=I kd max +K dt ∑ I ni =175+0,8 59 ,35=222 , 48 i=1 Tên nhóm thiết bị Số lợng Máy phay ngang Máy phay đứng Máy bào M¸y xäc M¸y xäc M¸y doa ngang M¸y khoan M¸y mài Ca máy 1 1 1 13 Céng theo nhãm n1 Ký hiÖu 10 12 13 14 16 17 20 29 Công suất đặt P0 1.8 18 33.6 2.8 4.5 1.7 2.8 1.7 73.9 I®m (A) 4.5 17.5 2x22.5 4x21 11.4 4.25 4.25 184.9 n = 13; n1 = ; n* = = n 13 = 0,62 P1 P* = P = 0,85 Tra b¶ng ta cã: nhq* = 0,75  nhq= 0,75 13 = 9,75 Tra bảng với Ksd = 0,15 nhq= 9,75 ta đợc Kmax = 2,1 Phụ tải tính toán nhóm Ptt = 2,1.0,15 73,9 = 23,48(KW)) Qtt = Ptt tg = 23,48 1,33 = 30,96 (KVAr) STT  PTT 23,25  38,8( KVA) cos  0,6 S I TT  TT 58,95 U n I dn  I kd max  K dt  I ni 156,96 i c) Tính toán nhóm 3: Bảng 2-4: Danh sách thiết bị nhóm Tên nhóm thiết bị Số lợng Máy phay vạn Máy mài Máy khoan vạn Máy mài dao cắt gọt Máy khoan bàn Máy ép Máy mài phá Ca tay 1 1 1 1 Céng theo nhãm n = 8; n1 = ; n* = n1 = n P* = P1 Ký hiÖu 11 15 21 23 24 27 28 Công suất đặt P0 3.4 2.2 4.5 2.8 0.65 1.7 1.35 19.6 = 0,5 = 0,7 P Tra b¶ng ta cã: nhq* = 0,82  nhq= 0,82 = 6,56 Tra b¶ng víi Ksd = 0,15 nhq= 6,56 ta đợc Kmax = 2,56 Phụ tải tính toán nhóm Ptt = 7,53(KW)) Qtt = Ptt tg = 10,01 (KVAr) S TT = I TT = PTT cosϕ S TT U √3 =12 , 55( KVA ) =19 , 07 n I dn=I kd max + K dt ∑ I ni =70 , 89 i=1 I®m (A) 8.5 5.5 11.4 1.63 4.25 7.5 3.38 49.16 d) Tính toán nhóm 4: Bảng 2-5: Danh sách thiết bị nhóm Tên nhóm thiết bị Lò điện Lò điện Lò điện Điện phân Sè lỵng 1 Céng theo nhãm Ký hiệu 31 32 33 34 Công suất đặt P0 60 25 30 10 125 n = 5; Ksd = 0,8, m = Pmax/Pmin = 30/10 =  nhq = n = Tra b¶ng víi Ksd = 0,8 nhq= ta đợc Kmax = 1,12 Phụ tải tính toán nhóm Ptt = 112(KW)) Qtt = Ptt tg = 36,8 (KVAr) PTT S TT = =117 , 89( KVA ) cosϕ I TT = S TT U √3 =176 , 63 n I dn=I kd max + K dt ∑ I ni =226 , i=1 e) Tính toán nhóm 5: Bảng 2-6: Danh sách thiết bị nhóm Iđm (A) 150 62.5 75 25 321.5