Đề tài thiết kế hệ thống ccđ cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy cơ khí

Nhà máy có 8 phân xưởng với diện tích rộngcần cung cấp một lượng điệntương đối lớn, nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung gian vềnhà máy cung cấp đến các phân xư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT VINH

KHOA ĐIỆN   

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

Đề tài : Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí và toàn bộ nhà máy Cơ khí

Sinh viên thực hiện: Trần Trung Dũng Lớp: ĐHDDTCK16 (DCN)

Mã SV: 150522988Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Thư

Vinh 2023

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

2 Các dữ liệu ban đầu

- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và nhà máy theo bản vẽ

- Số liệu phụ tải cho theo bảng 1 và bảng 2

- Số liệu nguồn Uđm = 22 kV; SNM = 250 MVA

- Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax = 3500 h

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

3.1 Các chương nội dung sinh viên cần thực hiện:

Chương 1: Phân tích yêu cầu CCĐ cho Hộ phụ tải

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho Phân xưởng và toàn Nhà máy

Chương 3: Lựa chọn phương án CCĐ cho Phân xưởng và toàn Nhà máy

Chương 4: Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

Chương 5: Tính toán tụ bù để nâng cao hệ số công suất toàn nhà máy lên 0,92

3.2 Yêu cầu các bản vẽ:

- Sơ đồ mặt bằng và đi dây Phân xưởng (A4)

- Sơ đồ mặt bằng và đi dây Nhà máy (A4)

- Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng và toàn Nhà máy(A3)

4 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Thư

5 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày: 28 / 8 / 2023

6 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày: 26 / 11 / 2023

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

BẢNG 1

SỐ LIỆU PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

BẢNG 2

SỐ LIỆU PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ MÁY

PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

(Diện tích phân xưởng cơ khí được tính theo sơ đồ mặt bằng nhà máy)

LỜI NÓI ĐẦU

22 21

23 20

Phòng kỹ thuật

14 9

12

8 7

6 5

4 3

9 1

Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điệnnăng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sửdụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân Cùng với sự phát triển mạnh mẽ vềkinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nôngnghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng Do điện năng không phải là nguồn nănglượng vô hạn nên để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất(cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho cáccông trình này.

Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dùnhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung cấp điện,thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn…,) Ngoài ra người thiết kế còn phải có sự hiểubiết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị Công trìnhthiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn, đầu tư.Công trình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng Trong đó có lĩnh vựccông nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước

và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trởthành nước công nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nghành này là một công việc khókhăn, đòi hỏi sự cẩn thận cao Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, 2 đòi hỏi

độ tin cậy cung cấp điện cao

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập được trongnhững năm ở trường để rèn luyện cho mình phương hướng giải quyết những vấn đề

thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài thiết kế môn học với nội dung : “ Thiết kế hệ

thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí 1 và toàn bộ nhà máy cơ khí số 3 Bộ quốc phòng” Nhà máy có 8 phân xưởng với diện tích rộngcần cung cấp một lượng điệntương đối lớn, nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung gian vềnhà máy cung cấp đến các phân xưởng Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vị trí địa

lý, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tínhtoán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp ,

Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ của cô “Nguyễn Minh Thư”

cùng các bạn bè và anh chị khóa trước Mặc dù em đã rất cố gắng để làm đồ án mộtcách tốt nhất nhưng chắc chắn rằng nó còn chứa đựng rất nhiều thiếu sót Em rất mongđược sự chỉ bảo của các thầy cô để có thể hiểu biết rõ hơn về từng vấn đề

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.

Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốtcủa nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cho các ngành công nghiệp khác cũngnhư nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt.Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinhtế,các nhà máy chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước.

Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuât các thiết bị cungcấp cho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 12 hộ phụ tải,quy mô 12 phân xưởngsản xuât và các nhà điều hành

Bảng 1-1:Bảng số liệu tính toán các phân xưởng trong nhà máy

Nhà máy cần đảm bảo được cung cấp điện liên tục Do đó nguồn điện cấp cho nhàmáy được lấy từ hệ thống quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian

1.1.1 Phân xưởng cơ điện.

Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy.Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đápứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếpphân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.2 Phân xưởng cơ khí ,đúc thép, đúc gang, sữa chữa.

Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật.Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao.Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gâylãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.3 Phân xưởng mộc mẫu

Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếungừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnhhưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.4 Phân xưởng kiểm nghiệm.

Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do vậy mức độ

ổn định là quan trọng nhất Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.5 Phân xưởng lắp ráp.

Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộhóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũngnhư an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấpđiện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành cácdạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phânphối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh hoạt động của conngười Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt vàcông suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luônluôn đảm bảo cân bằng

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trìnhnày xẩy ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn,tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ,thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiệnquan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạchphát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằmthỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiếncho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kếCCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện:

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiệncho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt.Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừngcung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó taxếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2

1.2.2 Chất lượng điện.

Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêu tần số

do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phảiquan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của

hệ thống lưới điện

Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượngđiện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép daođộng quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượngđiện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ chophép dao động trong khoảng 2,5%

1.2.3 An toàn điện.

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý,mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúngcông suất Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận

Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sửdụng tuyệt đối phải chấp hành những quy địnhvề an toàn điện.

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế ta phải vận dụng,lồng ghép các yêu cầu trênvào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

2.1.1 Phân nhóm phụ tải

- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn

hạ áp

+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhau nhằm giảm chủng loại tủđộng lực.

- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng tachia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau:

2.2 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí.

- Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức:

Pcspx = P0 F

Trong đó:

P0 – Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích bảng (PL 1.7 trang 328 sách hệthống cung cấp điện).

F – Diện tích phân xưởng sửa chữa cơ khí.(m2)

Qcspx= 0 ( phân xưởng dùng đèn sợi đốt cosφ = 1 )

2.3 Tính phụ tải tính toàn cho toàn phân xưởng

2.4 Xác định phụ tải chiếu sáng ngoài nhà máy

Tổng diện tích của các phần diện tích ngoài phân xưởng được tính bằng diện tíchcủa toàn bộ măt bằng nhà máy trừ đi tổng các diện tích của các nhà xưởng, nhà kho,nhà hành chính

Fngoài px = FNM - ∑

i=1

14

Fpx = 10208- 2586,25 = 7621,75 (m2) Tra tài liệu sổ tay tra cứu thiết bị cung cấp điện ta chọn:

P0 ngoài px = 0,2 (W/m2)

Từ đó tính được Ptt nhà máy phần ngoài phân xưởng:

Ptt NM(ngoài px) = Fngoài px.P0 ngoài px = 7621,75.0,2 = 1524,35 (W ) = 1,53 (KW)

2.5 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

Sttpx = K pt K đt .√ ¿¿ = 1,05.0,85. ( KVA)

Bảng 2-3 : Bảng số liệu tính toán các phân xưởng trong nhà máy

(kW)

Qtt (kVAr)

Stt (kVA)

Loại hộ

Dòng điện tính toán của toàn nhà máy :

I ttnm= S ttnm

√3 U đm=1704,491

√3 0 ,38= ¿ 2589,706 (A)

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN

NHÀ MÁY 3.1 Lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng

3.1.1 Lựa chọn sơ đồ nối dây

3.1.1.1 Các dạng sơ đồ nối dây

Mạng điện phân xưởng dùng để cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng, mạngđiện phân xưởng phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật sau: đơn giản, tiếtkiệm về vốn đầu tư, thuận tiện khi vận hành và sữa chữa, dễ dàng thực hiện các biệnpháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện , các tổn thất phụ giảm đến mức

bé nhất.

Sơ đồ nối dây mạng phân xưởng có 3 dạng cơ bản :

o Sơ đồ nối dây hình tia

o Sơ đồ nối dây phân nhánh

o Sơ đồ nối dây hỗn hợp

- Sơ đồ nối dây hình tia : Mỗi phụ tải được lấy nguồn từ mỗi nhánh độc lập.

Hình 3 -1 Sơ đồ hình tia

+Ưu điểm: Nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây, do đóchúng ít ảnh hưởng lẫn nhau,độ tin cậy cung câp điện tương đối cao dễ thực hiện cácbiện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản

+Khuyết điểm: Vốn đầu tư lớn vì vậy sơ đồ nối dây thường được dùng cho hộ khi cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại 1 và loại 2

- Sơ đồ nối dây phân nhánh :Các phụ tải được cấp nguồn từ một đường dây dẫn chính.

Hình 3 -2 Sơ đồ nối dây phân nhánh

+Ưu điểm

Đơn giản rẻ tiền lắp đặt đơn giản

+Nhược điểm

Thường xãy ra sự cố (trên đường dây có nhiều mối nối).

Gây sụt áp cuối đường dây, các phụ tải phụ thuộc vào nhau

Tính tin cậy cung cấp điện không cao

Dạng sơ đồ này thích hợp cho các thiết bị có cùng công suất cùng chế độ làmviệc ,không cần độ tin cậy caonhư các động cơ máy may, các dãy đèn phân xưởng

- Sơ đồ nối dây hỗn hợp : Các điểm phân phối được cung cấp cấp từ một nhánh đường

trục chính Và từ các điểm phân phối này sẽ cung cấp theo hình tia cho các hộ tiêu thụloại 3

Hình 3 -3 Sơ đồ nối dây hỗn hợp

Tiết kiệm được thiết bị,vốn đầu tư ít, nhưng khó khăn trong việc sữa chưa và bảo vệ,

tự động hóa

 Đối với sơ đồ nối dây hỗn hợp khi lắp đặt cần chú ý những vấn đề sau:

 Các thiết bị có công suất lớn nên phân cùng một nhóm

 Các thiết bị có dòng khởi động lớn không nên lắp cùng thiết bị chiếu sáng

 Không nên lắp quá nhiều thiết bị trên một trục chính

3.1.1.2 Lựa chọn sơ đồ nối dây cho mạng phân xưởng

Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hình tia để cungcấp điện cho phân xưởng :

Cấu trúc sơ đồ đi dây (sơ đồ lắp đặt các thiết bị mạng điện phân xưởng) được thiết

kế như sau :

Hình 3-4 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho phân xưởng

1.Tủ động lực được đặt tại vị trí thõa mãn các điều kiện sau :

- Càng gần TTPT của nhóm máy càng tốt

-Tiện lợi cho các hướng đi dây

-Tiện lợi cho thao tác vận hành, bảo dưỡng sửa chữa

2.Tủ phân phối trung gian được đặt tại vị trí thõa mãn các điều kiện sau :

- Gần TTPT của các tủ động lực

- Tiện lợi cho các hướng đi dây

- Tiện lợi cho thao tác vận hành, bảo dưỡng sửa chữa

3 Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha bốn lõi bọc cáchđiện trong hào cáp (rãnh cáp) có nắp đậy bê tông, nếu phân xưởng lớn có thể dùngnhiều đường cáp khi đó nên chia phân xưởng thành nhiều khu vực (hay những phânxưởng con) để hiết kế cung cấp điện như một phân xưởng đã trình bày trên, vì dùngnhiều đường cáp song song cấp điện đến 1 tủ có nhiều nhược điểm trong quá trình vậnhành

4 Đi dây từ tủ phân phối đến tủ động lực bằng cáp bọc cách điện đặt trong rãnh cáp.Xung quanh có nắp đậy bê tông xây dọc theo chân tường nhà xưởng

5 Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cườngluồn trong ống thép (bảo vệ vỏ cáp) chôn ngầm dưới nền nhà xưởng khoảng 50cm,mỗi ngạch đi dây không nên uốn góc 2 lần, góc uốn không nhỏ hơn 120ο

3.1.2 Sơ đồ nguyên lý phân xưởng sửa chữa cơ khí

3.2 Lựa chọn phương án cung cấp điện cho toàn nhà máy

3.2.1 Cấu trúc mạng điện của nhà máy

Cấu trúc của một mạng điện nhà máy có thể phân biệt theo ba thành phần chínhsau:

- Mạng điện cao áp phía ngoài nhà máy

- Trạm biến áp: Trong một TBA nhà máy ta chia thành 3 tổ hợp chính là:

+Tổ hợp phía cao áp gồm các thiết bị : Hệ thống thanh cái phân phối cao áp, các thiết

bị chuyển mạch, đóng cắt, hệ thống bảo vệ rơle, chống sét, hệ thống đo lường, đườngdây cao áp liên lạc giữa các MBA cách xa nhau (với cấp điện áp Uđm = 35kV trở lênthì các TC, MC, CL, Chống sét đặt ở ngoài trời)

+Tổ hợp các máy biến áp: các máy biến áp có thể đặt ngoài trời hoặc trong buồng

riêng từng MBA

+Tổ hợp phía hạ áp gồm các thiết bị chính như: Thanh cái từ thứ cấp MBA đến

áptômát tổng, các phân đoạn thanh cái phân phối, các áptômát nhánh, các đồng hồ vàmạch đo lường

-Cấu trúc thành các tủ phân phối kê sát nhau đó là:

+ Tủ Aptomat tổng và đo lường

+ Các tủ áptômát nhánh

3.2.2 Các vấn đề quan trọng khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy

Mạng điện nhà máy là một phần quan trọng trong toàn bộ công việc cung cấp điệncho nhà máy Việc thiết kế một mạng điện là hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu yêu cầu vềkinh tế kỹ thuật là một việc hết sức khó khăn Mạng điện nhà máy bao gồm 2 phần bêntrong và bên ngoài nhà máy Phần bên trong bao gồm các trạm biến áp phân xưởng vàcác đường dây cung cấp vào các phân xưởng, phần bên ngoài nhà máy bao gồm đườngdây nhận điện từ hệ thống điện dẫn tới nhà máy

Khi thiết kế mạng điện nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu từng loại hộ phụ tải

-Đảm bảo chất lượng điện năng phù hợp với mức độ quan trọng của các hộ tiêu thụ

- Sơ đồ đi dây phải đơn giản, xử lý nhanh, thao tác không nhầm lẫn

Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẩn nhau, phương án tốt về mặt

kỹ thuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng năm nhỏ Ngượclại phương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lại lớn Do đó để lựachọn phương án cung cấp điện, ta phải so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật của cácphương án sao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

3.2.3 Phương án thiết kế cung cấp điện cho nhà máy

 chọn sơ đồ cung cấp điện

Ở đây nhà máy là hộ phụ tải loại 2 do đó để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện taphải dùng 2 tuyến đường dây lấy từ 2 nguồn khác nhau với cấp điện áp là 22KV

Bên trong nhà máy thường dùng 2 loại sơ đồ chình là: sơ đồ hình tia và sơ đồ phânnhánh, ngoài ra còn có thể kết hợp cả 2 sơ đồ thành sơ đồ hỗn hợp.

Chọn sơ đồ đi dây :

Sơ đồ hình tia, sơ đồ phân nhánh hay sơ đồ hỗn hợp mỗi loại sơ đồ đều có những

ưu nhược điểm của nó và phạm vi sử dụng thuận lợi đối với từng nhà máy

Căn cứ vào yêu cầu CCĐ của nhà máy ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện chonhà máy Sơ đồ hình tia có độ tin cậy CCĐ cao hơn, bảo vệ rơle làm việc dễ dàngkhông nhầm lẫn Sơ đồ hình tia thuận tiện cho việc sửa chữa và dễ phân cấp bảo vệ,mặc dù vốn đầu tư có cao nhưng chi phí vận hành hàng năm lại nhỏ

Xét đặc điểm của nhà máy là phụ tải phân bố không đều và không liền kề hơn nữatrong nhà máy các phân xưởng phân bố không có quy luật nhất định Phụ tải của nhàmáy là phụ tải loại 1 và loại 2 do đó ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho nhàmáy

Hình 3.5: Sơ nguyên lý cấp điện cho nhà máy

 Vị trí đặt trạm biến áp cho nhà máy

Việc xác định đúng đắn vị trí đặt trạm biến áp nhà máy sẽ tạo điều kiện cho sơ đồ đidây CCĐ hợp lý, đồng thời giảm được tổn thất

Vị trí đặt trạm được xác định :

- Gần trung tâm phụ tải chính của đường dây

- Thuận lợi cho nguồn tới (nguồn)

- Thuận lợi đi dây tới phân xưởng

- Thuận lợi thi công xây lắp sữa chữa,vận hành, thay thế và có khả năng khai triểncông suất nhà máy nếu có nhu cầu.

- Không ảnh hưởng đến các công trình khác

- Tránh bụi, khói, hay các tác động khác

- Có thể phải đề cập đến an ninh quốc phòng nếu cần thiết

Tâm phụ tải được tính theo công thức sau:

Tâm phụ tải là điểm thỏa mãn điều kiện mô mem phụ tải đại giá trị cực tiểu:

∑

i=1

n

P i.Li => min

Trong đó: Pi,Li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác đinh tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

Trong đó: x0; y0; z0: là toạ độ tâm phụ tải điện

xi ; yi; zi: là toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một trục toạ độ XYZ tuỳchọn

Si : là công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặtcác trạm biến áp, trạm phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dâydẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Chọn trục :

- ox theo chiều ngang sơ đồ măt bằng nhà máy

-oy theo chiều dọc sơ đồ măt bằng nhà máy

Căn cứ vào bản vẽ mặt bằng nhà máy ta có thể đo ra các toạ độ của các phân xưởng

để từ đó tính được tâm phụ tải

Lấy gốc tọa độ phía dưới góc trái của mặt bằng nhà máy, ta có bảng tọa độ sau :

stt Tên phân xưởng X(cm) Y(cm) Sttpx(kw) Si.xi S i .y i

Vậy tâm phụ tải nhà máy có tọa độ là (7,13 : 12,14) trên trục Oxy

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và để đảm bảo mỹ quan và tránh ảnh hưởngđến quá trình sản xuất của phân xưởng nên ta đặt trạm dịch qua bên trái sát phần tườngbao của kho vật tư

3.2.3.1 Chọn máy biến áp cho nhà máy

Theo kinh nghiệm tính toán thực tế và vận hành thì trạm đặt 1 máy biến áp là tốtnhất Trường hợp cần thiết thì đặt 2 máy biến áp nhưng không nên đặt quá 2 máy biến

- Trạm 3 máy biến áp : tương tự trạm 2 máy biến áp

- Đối với hộ tiêu thụ loại 1: Do yêu cầu cung cấp điện cao nên phải dùng 2 nguồnriêng Khi lấy điện từ trạm thì trạm biến áp đó phải đặt 2 máy biến áp và phải trang bịcác thiết bị đóng cắt nguồn dự phòng

-Đối với hộ tiêu thụ loại 2: Yêu cầu cung cấp điện khá cao nên có thể đặt 1 hoặc 2máy biến áp trong 1 trạm, dựa vào sự so sánh các chỉ tiêu kinh tế khi xây nguồn dựphòng

- Đối với hộ tiêu thụ loại 3: Yêu cầu cung cấp điện là không cao nên đặt 1 máy biến

áp trong 1 trạm

3.2.3.2 Phương án tính chọn số lượng máy biến áp

Bảng 2-3 : Bảng số liệu tính toán các phân xưởng trong nhà máy

(kW)

Qtt (kVAr)

Stt (kVA)

Loại hộ

Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư và chi phívận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của phân xưởng

và nhà máy

Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụ tảicủa nhà máy gia công cơ khí:

Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 22 KV

Phân xưởng thuộc hộ phụ tải loại 1,2

Sau đây là một số phương án CCĐ:

Căn cứ vào công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa ra 2phương án cung cấp điện sau:

2 630 Sữa chữa, rèn dập, kiểm nghiệm,

kho 2, nhà hành chính 588,11

3 630 Đúc thép, mộc mẫu, lắp ráp, kho 1 534,74

1 1000 Cơ điện, cơ khí, đúc gang, lắp ráp,

kho 1, kho 2, nhà hành chính 887,46

2 1000 Sữa chữa, rèn dập, đúc thép, mộc

mẫu, kiểm nghiệm, 820,72

Qua 2 phương án CCĐ cho nhà máy ở trên ta thấy: các MBA được chọn đều làMBA do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo cùng chủng loại sơ đồ, cách đấu dâytương đối đơn giản nên thuận lợi cho việc sửa chữa, vận hành và thay thế Đảm bảođược yêu cầu về kỹ thuật cung cấp đủ điện cho các hộ phụ tải quan trọng Để có kếtluận chính xác, lựa chọn phương án CCĐ hợp lý nhất ta cần phải so sánh cả 2 phương

án này về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

3.2.3.3 So sánh các phương án

a So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật

Phương án 1:

Phương án này dùng 3 MBA mỗi máy có Sđm = 630 (kVA)

Đặt làm 1 trạm Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho 3 MBA có công suất

Ta chọn hệ số quá tải là 1,4:

Sqt = 2.1,4.Sđm = 2.1,4.630 = 1764 (kVA)

Như vậy đối với trạm lúc này: Sqt = 1764 (kVA)

SttNM = 1704,491 (KVA)

Phụ tải loại 1 của nhà máy bao gồm các phân xưởng: sữa chữa, cơ khí, đúc thép, đúc gang, mộc mẫu, kiểm nghiệm, nhà hành chính

S L1 = 1081,56 (KVA)

Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho các hộ phụtải loại 1 Sqt > SL1.Trong trường hợp xấu nhất lúc nào cũng phải đảm bảo 2 MBA làmviệc

Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho cả nhàmáy

Phương án 2:

Phương án này dùng 2 MBA mỗi máy có Sđm = 1000 (kVA)

Đặt làm 1 trạm Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho 2 MBA có công suất

Kết luận: Qua phân tích 2 phương án ở trên ta thấy cả 2 phương án đều đảm bảo

các yêu cầu về kỹ thuật, đã đáp ứng được yêu cầu CCĐ đối với các hộ phụ tải loại 1

Để quyết định xem sẽ chọn phương án nào ta phải so sánh cả các chỉ tiêu về kinh tếcủa 2 phương án trên

Trong đó: K1: tiền mua các MBA (đồng)

V1: giá tiền mua 1 MBA (đồng)

-atc là hệ số tiêu chuẩn, lấy atc= 0,2

-K là vốn đầu tư ban đầu

-A là tổn thất điện năng trạm biến áp

-C là giá tiền 1 kWh, lấy C = 2666 (đồng) ( Giá năm 2023)

Atrạm = ABAi

K2 = n.V2

Trong đó: K2: tiền mua các MBA (đồng)

V2: giá tiền mua 1 MBA (đồng)

-atc là hệ số tiêu chuẩn, lấy atc=0,2

-K là vốn đầu tư ban đầu

-A là tổn thất điện năng trạm biến áp

-C là giá tiền 1 kWh, lấy C = 2666 (đ) ( Giá năm 2023)

Z2 = ( avh + atc ).K + A.C=(0,1+0,2).780 000 000 +98214.2666 = 495 838 524(đ/n)

Ta thấy chi phí đầu tư của phương án 2 tiết kiệm hơn phương án 1:

Z = Z1-Z2 = 508 764 048 - 495 838 524= 12 925 524(Đồng)

Từ phân tích trên ta thấy phương án 2 có tính hợp lý cao và tiết kiệm được về đầu

tư, chi phí vận hành hằng năm và chi phí quy đổi nhỏ

Vậy ta quyết định chọn phương án cấp điện cho nhà máy là phương án 2

Để có các số liệu chính xác cho việc tính chọn thiết bị trong mạng điện cho nhà máy ta phải kể đến tổn thất công suất trong các MBA

3.2.3.4 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây nhà máy

Sau khi đã chọn được phương án 2 làm phương án cấp điện, ta tiến hành vẽ hoàn thiệnhai sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây cho nhà máy

Thể hiện trên 2 bản vẽ A3

CHƯƠNG 4 CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN

4.1 Tính chọn thiết bị trong mạng phân xưởng cơ khí

4.1.1 Tính chọn Aptomat bảo vệ cho từng máy

Giả sử tủ động lực có cấu tạo và sơ đồ nguyên lý như sau

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý tủ động lực

Aptomat có hai phần tử bảo vệ là cuộn điện từ và rơle nhiệt Cuộn điện từ dùng

để bảo vệ chống dòng điện ngắn mạch, còn rơle nhiệt dùng để bảo vệ chống quá tải Các yêu cầu khi chọn aptomat:

- Ở điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo dẫn điện liên tục và an toàn

- Lúc sự cố phải lập tức cắt điện và chỉ cắt mạch nơi có sự cố

- Bảo đảm tính chọn lọc: khi sự cố, đường dây nhánh phía sau phải được cắttrước đường dây chính

Aptomat được chọn theo các tham số ở chế độ làm việc bình thường và kiểm tratheo các tham số ở chế độ quá tải và chế độ sự cố ngắn mạch Các điều kiện cần thiết

để chọn aptomat cho từng máy là:

- Điện áp định mức của aptomat (UdmA) phải lớn hơn hoặc bằng điện áp định mứccủa mạng điện (Udmm): UdmA≥ Udmm

- Dòng định mức của aptomat (IdmA) phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện định mứccủa thiết bị, đồng thời phải lớn hơn hoặc bằng dòng làm việc cực đại của thiết bị(Ilvmax):