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 và toàn bộ nhà máy 2

Tên đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy cơ khí.. Các chương nội dung sinh viên cần thực hiện: Chương 1: Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho ph

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 và

toàn bộ nhà máy

Sinh viên thực hiện: Vương Khả Núi Lớp: ĐHDDTLK14Z(DCN)

Mã SV: 1405210075Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Tuấn

Vinh 2023

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Họ và tên: Vương Khả Núi

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện- điện tử Hệ đào tạo: Chính quy

1 Tên đề tài

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy cơ khí

2 Các dữ liệu ban đầu

Sơ đồ và số liệu cho mỗi sinh viên

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 cung cấp điện cho phụ tải

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy

Chương 3: Lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy

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

Chương 5: Tính toán nâng cao hệ số công suất cosφ

3.2 Yêu cầu các bản vẽ:

Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng và toàn Nhà máy (A4)

Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện Phân xưởng và toàn Nhà máy (A3)

Tài liệu tham khảo;

4 Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Tuấn

5 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày: … / … / 20……

6 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày: … / … / 20 …

SỐ LIỆU NHÀ MÁY CƠ KHÍ: ĐỀ 11

STT Tên phân xưởng P (kW) Q (kVAr) Loại hộ Diện tích (m2)

BẢNG 1: SỐ LIỆU PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ STT Tên thiết bị Công suất Cos Ksd STT Tên thiết bị Công suất Co K sd

(kW, kVA) (kW, kVA) s

hàn 3 pha380/65 V

31 kVA(đm =25%)

(đm =25%)

0,6 0,16

PHÂN XƯỞNG SC CƠ KHÍ đề 11

Diện tích phân xưởng sữa chữa cơ khí được tính theo sơ đồ mặt bằng nhà máy

17 2

6

22

9 3

LỜI NÓI ĐẦU

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 năng

lượng 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 và toàn bộ nhà máy” Nhà máy có 15 phân

xưởng với diện tích rộngcần cung cấp một lượng điện tương đối lớn, nguồn điện đượclấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung gian về nhà máy cung cấp đến các phânxưởng Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bốphụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ

áp ,

Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ của Thầy “Phạm Văn Tuấn”

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 I PHÂN TÍCH YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI

Điện năng được sản xuất ra từ nhà máy điện và truyền tải trên mạng Điện năngluôn là nguồn năng lượng chủ yếu không gì thay thế được trong moi hoạt động sảnxuất của nhà máy xí nghiệp công nghiệp Từ hoạt động của máy móc thiết bị động lực,

hệ thống chiếu sáng trong nhà máy đến hoạt động của các hệ thống sinh hoạt thiết bịthí nghiệm thiết bị văn phòng…phục vụ cho công tác quản lý điều chỉnh và điều hànhsản xuất Vì vậy bất cứ một nhà máy xí nghiệp nào cũng đòi hỏi phải được ứng dụngmột thiết kế hệ thống cung cấp điện đúng nhất hợp lý nhất Có vậy mới đáp ứng được

nhu cầu sử dụng điện và hiệu quả sử dụng điện của các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy

xí nghiệp đó

Một hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp bao gồm các khâuchính sau:

- Trạm biến áp ( có thể cả đường dây trên không đến trạm biến áp)

- Mạng điện sau trạm biến áp đến các phân xưởng

- Mạng điện trong các phân xưởng

Nếu là một xí nghiệp có quy mô lớn gồm nhiều trạm biến áp hay phải thành lập trạmbiến áp trung gian thì phải thiết kế sơ đồ nối dây hay hệ thống phân phối cao áp chocác trạm biến áp

Một hệ thống cung cấp điện hợp lý nhất hay còn gọi là phương án tối ưu, nó được lựachọn qua bài toán so sánh theo hai chỉ tiêu chính là kỷ thuật và tính kinh tế của một vàiphương án đưa ra có tính thuyết phục cao Muốn vậy phải tìm hiểu kỹ các đặc điểmcủa quy trình sản xuất, đánh giá phân loại hộ phụ tải cho từng nhà máy, từng nhómmáy, từng phân xưởng…và nhà máy Tức là công việc đầu tiên khi thiết kế ta phảiphân tích quá trình công nghệ của nhà máy

1.1 Quá trình công nghệ của nhà máy

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 cung cấp cho các nhành công nghiệpkhác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự pháttriển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cảnước

Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy Cơ khí 6N4 sản xuất các thiết bị cung cấpcho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 12 hộ phụ tải, quy mô với 10 phân xưởngsản xuất và các nhà điều hành

Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiềuthiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhà máy sản xuấtcác thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, cótính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 ( tùytheo vai trò quy trình công nghệ)

Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn Do đó nguồn điện cấp cho nhàmáy được lấy từ hệ thống điện 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 1, 2

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 Các thiết bị dùng điện có công suất trung bình từ 4,5 đến 17 kw.Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 hoặc 2 (phân xưởng cơ khí 1 xếp vào loại

1, phân xưởng cơ khí 2 xếp vào loại 2)

1.1.3 Phân xưởng sữa chữa cơ khí

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

1.1.4 Phân xưởng đúc thép, đúc gang

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 Phân xưởng đúc có các lò điện công suất vài chục đến hàngtrăm kw Các lò than với hệ thống quạt gió công suất từ 2 đến 4 kw, cầu trục côngsuất từ 15 đến 70 kw nhiệm vụ là sản xuất phôi lớn vỏ máy… Ta xếp vào hộ tiêu thụloại 1

1.1.5 Phân xưởng dụng cụ

Có nhiệm vụ chứa các thiết bị cần thiết

1.1.6 Phân xưởng mộc mẫu

Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sảnxuất Đòi hỏi phải có độ chính xác cao Do chức năng như vậy nên phân xưởng nàyxếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.7 Phân xưởng lắp ráp

Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộ hóacác 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

1.1.8 Phân xưởng nhiệt luyện

Có nhiệm vụ tăng độ cứng cho các chi tiết

1.1.9 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

1.1.10 Trạm bơm

1.1.11 Kho 1,2

Có nhiệm vụ bảo quản và cất giữ các sản phẩm (kho 1) và vật tư (kho2) của nhàmáy trong quá trình chưa tiêu thụ sản phẩm và sản xuất Yêu cầu cung cấp điện chonhà kho chử yếu là cung cấp điện chiếu sáng và sấy để bảo quản sản phẩm và vật tư.Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.12 Khu nhà hành chính

Nhà hành chính là khu nhà cao tầng gồm nhiều phòng làm việc để lập kế hoạch,điều hành và chỉ huy toàn nhà máy.Các phòng làm việc được trang bị các thiết bị sinhhoạt và các thiết bị hiện đại đòi hỏi được cung cấp điện với chất lượng điện năng cao.Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.2 Các yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyển 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 vực hoạt động củacon người 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 trình nàyxẩy ra rất nhanh Vì vậy để 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 kiện chophép 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 điện áp Chỉ tiêu tần số do

cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quantâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của hệthống 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 định về an toàn sử dụng điện

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép cácyêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế.

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

CHƯƠNG II 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

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

STT Tên thiết bị

Ký hiệu

- kmax = f (nhq,ksdtb) = 2,31 ( tra bảng ta có được kết quả như vậy.)

GVHD: TS Phạm Văn Tuấn 19 SVTH: Vương Khả Núi

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

2.2 Phụ tải chiếu sáng cho toàn nhà máy.

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

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Đối với phân xưởng cơ khí, ta chọn suất phụ tải chiếu sáng p0 = 12 W/m2 (hệthống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt với công suất 200W và quang thông F = 3000

lm, Độ rọi yêu cầu Eyc=100lx)

Pcspx = p0 F = 12.1967 = 23604(W) = 23,604 (kW)

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 tính toán cho toàn nhà máy

Bảng 2 Bảng số liệu phụ tải tính toán các phân xưởng trong nhà máy

STT Tên phân xưởng P (kW) Q (kVAr) Loại hộ Diện tích (m2)

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

Trường ĐHSPKT Vinh Khoa Điện

nhất nhóm khởi động còn các động cơ khác đang làm việc ở chế độ định mức do vậy công thức được sử dụng như sau:

K kđ: Bội số dòng điện khởi động của thiết bị, chọn k kđ = 5

I đmmax: dòng điện định mức của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm