đề tài thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp - đinh thế cường

Đề tài “: thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp” 1 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực Mục lục lời nói đầu :………………………………………………………………… 1 Chương I : Tính toán phụ tải A.Đặt vấn đề……………………………………………………………… 5 B.Tính toán cụ thể 1.1.Các phương pháp tính toán phụ tải……………………………………… 6 1.2.xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí sửa chữa N 0 1………….12 1.2.1 phân nhóm phụ tải và xác định phụ tải động lực của phân xưởng… 13 1.2.2 xác định phụ tải chiếu sáng làm mát và thông thoáng của phân xưởng.18 1.2.3 tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng…………………………………… 19 1.3 xác định phụ tải các phân xưởng khác…………… ……………………20 1.4 tổng hợp phụ tải toàn nhà máy……………………………………………22 1.5 xây dựng và vẽ biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp……………………………24 Chương II : Xác định sơ đồ nối của mạng điện xí nghiệp 2.1 xác định vị trí đặt và công 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 các TBApx…… 32 2.4.1 sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn, và xác định tổn thất điện năng…… 36 2.4.2 so sánh kinh tế các phương án thiết kế ( tìm phương án tối ưu nhất ) 44 2.5 chọn mba phân xưởng, xác định tổn thất điện năng trong các TBA…… 50 2.5.1 chọn công suất và số lượng mba các phân xưởng……………………50 2.5.2 xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp………………….52 chương III : tính toán 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 chương IV : chọn và kiểm tra thiết bị điện 2 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực 4.1 tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng…………………………… 57 4.2 lựa chọn và 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 toán bù hệ số công suất 5.1 các biện pháp nâng cao hệ số cos ϕ …………………………………… 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 các TBA phân xưởng……………………… 65 5.5 đánh giá hiệu quả bù…………………………………………………… 67 chương VI : tính toán nối đất và chống sét 6.1 tính toán nối đất………………………………………………………… 70 6.2 tính toán chống sét……………………………………………………… 73 chương VII : Hoạch toán công trình 7.1 liệt kê các thiết bị…………………………………………………………75 7.2 xác định các chỉ tiêu kinh tế………………………………………………76 tài liệu tham khảo Lời nói đầu 3 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực Chúng ta thường nghe câu “điện-đường-trường-trạm” (điện,đường xá,trường học,trạm y tế). Đây là những yếu tố không thể thiếu trong mỗi khu dân cư.Trong đó điện năng ở vị trí đầu tiên ,do đó điện năng có vai trò rất quan trọng trong đời sống. Mặt khác, theo thống kê 70% lượng điện năng sản xuất ra được sử dụng trong các xí nghiệp và nhà máycông nghiệp. Ta có thể thấy rằng điện năng có vai trò rất quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong công nghiệp.Do đó ta phải tìm cách sản xuất và sử dụng một cách hợp lý và có hiệu quả. Nhiệm vụ của người kĩ sư điện đó là thiết kế,quy hoạch mạng lưới điện sao cho hợp lý và có hiệu quả cao nhất do đó có thể tiết kiệm được lượng điện năng tiêu dùng.Điện năng được tiêu thụ phần lớn trong công nghiệp,do đó việc sử dụng hợp lý điện năng trong công nghiệp có ảnh hưởng rất lớn đến nền kinh tế cũng như ổn định xã hội. Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hài hoà các yêu cầu về 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 khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép. hơn nữa là phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai. Với đề tài “thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp”,em đã dần làm quen được các phương pháp thiết kế cung cấp điện,giúp em có được những kiến thức để thực hiện các đề tài khác cũng như đề tài tốt nghiệp sau này.Với sự cố gằng của bản thân cũng như sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh,em đã hoàn thành đề tài này. Song do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế, nên bài làm của em không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý,chỉ bảo của các thầy các thầy cô để em có được những kinh nghiệm chuẩn bị cho các đề tài sau này. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội,ngày 20 tháng 5 năm 2010 Sinh viên: Đinh Thế Cường 4 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 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 một xí nghiệp công nghiệp Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ liệu cho trong bảng. Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của nhà máy là L,m. Thời gian sử dụng công suất cực đại là T M ,h. Phụ tải loại I và loại II chiếm k I & II ,%. Giá thành tổn thất điện năng c ∆ =1000đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện g th =4500đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ∆U cp =5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện. Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy Alphabê Tên Tên đệm Họ Số hiệu nhà máy Phân xưởng S k , MVA k I & II ,% T M ,h L,m Hướng Số hiệu Phương án C 6 1 C T 6,15 75 5400 Đ 238,7 Đông 5 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí sửa chữa Chng I Xỏc nh ph ti tớnh toỏn A.t vn Khi thit k cung cp in cho mt cụng trỡnh (c th l nh mỏy ta ang thit k) thỡ nhim vụ u tiờn ca ngi thit k l phi xỏc nh c nhu cu in ca ph ti cụng trỡnh ú (hay l cụng sut t ca nh mỏy ). Tu theo quy mụ ca cụng trỡnh (hay ca nh mỏy ) m ph ti in phi c xỏc nh theo ph ti thc t hoc cũn phi k n kh nng phỏt trin trong tng lai. c th l mun xỏc nh ph ti in cho mt xớ nghip, nh mỏy thỡ ch yu da vo cỏc mỏy múc thc t t trong cỏc phõn xng v xột ti kh nng phỏt trin ca c nh mỏy trong tng lai (i vi xớ nghip nh mỏy cụng nghip thỡ ch yu l tng lai gn) cũn i vi cụng trỡnh cú quy mụ ln (nh thnh ph, khu dõn c ) thỡ ph ti phi k n tng lai xa. nh vy, vic xỏc nh nhu cu in l gii bi toỏn d bỏo ph ti ngn hn (i vi cỏc xớ nghip, nh mỏy cụng nghip) cũn d bỏo ph ti di hn (i vi thnh ph, khu vc ). nhng õy ta ch xột n d bỏo ph ti ngn hn vỡ nú liờn quan trc tip n cụng vic thit k cung cp in nh mỏy ta. D bỏo ph ti ngn hn l xỏc nh ph ti ca cụng trỡnh ngay sau khi cụng trỡnh i vo s dng. ph ti ny thng c gi l ph ti tớnh toỏn. 6 inh Th Cng 2 H 1 i Hc in Lc người thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính các tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù chính vì vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị điện, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành của công nhân v.v vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vô khó khăn nhưng lại rất quan trọng. bởi vì, nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm. nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây lãng phí và không kinh tế. Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào tính toán chính xác và tiện lợi phụ tải điện. nhưng hiện nay đang áp dụng một số phương pháp sau để xác định phụ tải tính toán: + phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. + phương pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình. + phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. + phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của công trình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải cho thích hợp. sau đây sẽ trình bày một số đại lượng, hệ số tính toán và các phương pháp tính phụ tải tính toán. B.Tính toán cụ thể 1.1 Các phương pháp tính toán phụ tải. Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thường kết quả không chính xác. ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp, sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất. 7 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực 1.1.1 xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: công thức tính: P tt =k nc . ∑ = n 1i di P (2.13) Q tt = P tt .tg ϕ (2.14) S tt = tt 2 tt 2 QP + = ϕ cos P tt (2.15) một cách gần đóng có thể lấy P đ = P đm nên: P tt = k nc . ∑ = n 1i dmi p (2.16) trong đó: P đi , P đmi : công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i (kW). P tt , Q tt , S tt : công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA). n : số thiết bị trong nhóm. k nc : hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật. tg ϕ : ứng với cos ϕ đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật. nếu hệ số công suất cos ϕ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: n21 nn2211 tb P PP cosP cosPcosP cos +++ +++ = ϕϕϕ ϕ (2.17) hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ tay. . phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. tuy nhiên, nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác không cao. bởi vì hệ số nhu cầu k nc tra trong các sổ tay là cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. trong lúc đó, theo công thức trên ta có k nc = k max .k sd , có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể trên. 8 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực 1.1.2. xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. công thức tính: P tt = P 0 .F (2.18) trong đó: P 0 : suất phụ tải trên 1m 2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m 2 ). F : diện tích sản xuất (m 2 ). giá trị p 0 được cho sẵn trong bảng, phụ thuộc vào tính chất của phụ tải phân tích theo số liệu thống kê. . phương pháp này chỉ cho kết quả gần đóng. nó được dùng để tính các phụ tải, các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều nên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. 1.1.3. xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. công thức tính: P tt = max 0 T M.w (2.19) trong đó: M: số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng). 0 w : suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm). T max : thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).  . phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén khí khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác. 1.1.4. xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình. (phương pháp số thiết bị hiệu quả): khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp này. công thức tính: 9 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực P tt = k max .k sd .P đm (2.20) trong đó: P đm : công suất định mức (kW). k sd : hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật. k max : hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: k max = f(n hq , k sd ).  . phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả n hq , chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. trình tự tính toán như sau: + trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu k sd , cos ϕ của nhóm, sau đó từ số liệu đã cho xác định P đmmax và P đmmin . tính: m = dmmin dmmax P P (2.21) trong đó: P dmmax : công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. P dmmin : công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. + sau đó kiểm tra điều kiện: a. trường hợp : 3m ≤ và 0,4k sd ≥ thì n hq = n. chú ý, nếu trong nhóm có n 1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: n hq = n - n 1 . b. trường hợp : 3m > và 0,2k sd ≥ , n hq sẽ được xác định theo biểu thức: n hq = dmmax n 1i dmi p p2. ∑ = (2.22) 10 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực [...]... phõn xng: * trm B1 cung cp in cho phõn xng úc v phõn xng c khớ s 2, * trm B2 cung cp in cho phõn xng dp * trm B3 cung cp in cho phõn xng in phõn v nh hnh chớnh, * trm B4 cung cp in cho phõn xng c khớ s 1 * trm B5 cung cp in cho phõn xng ộp-rốn, * trm B6 cung cp in cho phõn xng c khớ sa cha s 1 v phõn xng sa cha in *trm B7 cung cp in cho mỏy nộn s 1-2 - 3-4 *trm B8 cung cp in mỏy bm 1-2 v nh kho, S lng... Cng 2H1 i Hc in Lc Cung cấp điện cho phân xởng kết cấu kim loại đặt 2 MBA làm việc song song, Công suất tính toán của trạm là: Stt = 861,11 kVA 2.SđmB Stt = 861,11(kVA) S tt 861,11 = = 430,56 (kVA) 2 2 Ta chọn MBA 500 - 10/0,4 có SđmB = 500 kVA Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S tt sc là công suất tính toán của phân xởng kết cấu kim loại đã cắt bớt các thiết bị không quan... kin cho phộp : Isc max k1 k2 Icp = 0,93 1 170 = 158,1 (A) ta thy Iscmax = 118,58 < Icp = 158,1 ( tha món ) dõy dn ó chn t yờu cu 2.3 xỏc nh v trớ, s lng, dung lng trm bin ỏp phõn xng 2.3.1 xỏc nh v trớ trm bin ỏp phõn xng v trớ cỏc trm bin ỏp phi tho món cỏc yờu cu c bn sau: - an ton v liờn tc cung cp in, - gn trung tõm ph ti, thun tin cho ngun cung cp i n, - thao tỏc, vn hnh, qun lý d dng, - tit... thit v quan trng trong h thng cung cp in cho nh mỏy, Nhng mỏy bin ỏp l mt thit b cú giỏ thnh cao nờn chim s ln trong tng s vn u t cho nh mỏy.Vỡ vy, khi chn mỏy bin ỏp cn phi tỡm cỏch gim s lng v cụng sut ca mỏy bin ỏp nhng vn m bo lm vic an ton v cung cp in cho yờu cu ca ph ti in, Mỏy bin ỏp c chn phi m bo cỏc yờu cu: + m bo liờn lc gia ngun v ph ti + m bo cung cp in liờn tc cho cỏc ph ti nht l cỏc ph... +j4932,49 - Tng giỏ thnh cụng trỡnh l V =5001,93 triu ng - Tng giỏ thnh cú tớnh n cụng lp t V = klìV = 1,1 5001,93 = 5502,12 triu ng - Giỏ thnh mt n v cụng sut t 25 inh Th Cng 2H1 i Hc in Lc gd = V = 5502,12 10 Sd 6 7188,12 = = 0,77.106 /kVA - - Tng chi phớ quy i, Z = p.V +CHT = 0,185.5502,12.106 + 930008,22.103 = 1947,90.106 /nm - Tng in nng tiờu th A = PìTM = 5247,33.5400 = 28,34.106 kWh - Tng chi... TBA phõn xng: - cỏc trm bin ỏp cung cp in cho mt phõn xng cú th dng loi lin k cú mt tng ca trm chung vi tng ca phõn xng nh vy tit kim c vn xõy dng v ớt nh hng n cỏc cụng trỡnh khỏc, 30 inh Th Cng 2H1 i Hc in Lc - trm lng cng c s dng cung cp in cho mt phn hoc ton b phõn xng vi chi chi phớ u t thp, vn hnh v bo qun thun li nhng v mt an ton khi cú s c trong trm hoc trong phõn xng l khụng cao, - cỏc trm bin... in ỏp 10kV xung 0,4kV cung cp cho phõn xng, MBA phõn xng ta d nh t mt s trm tu theo ph ti tớnh toỏn ca cỏc phõn xng, vic la chn cỏc s cung cp in cú nh hng rt ln n vn kinh t k thut ca h thng,mt s cung cp in c gi l hp lý phi tho món cỏc yờu cu k thut sau : m bo cỏc ch tiờu k thut m bo cỏc ch tiờu v mt kinh t m bo tin cy cung cp in thun tin v linh hot trong vn hnh an ton cho ngi v thit b d dng... biến áp B1 đặt hai MBA: 2 x 500 kVA, 2.3.3.Tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong các máy biến áp a, Tổn thất công suất trong các máy biến áp phân xởng, Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có hai máy biến áp làm việc song song đợc xác định: 2 S 1 P = 2.P0 + PN tttram (kW) S 2 dmB (4,6) tớnh cho trm B1 ta c : trm B1 t 2 mỏy 500 - 10/0,4 kV do hóng ABB ch to cú cỏc thụng s sau: P0... 2 500 33 inh Th Cng 2H1 i Hc in Lc b Tổn thất điện năng trong các máy biến áp phân xởng Tổn thất điện năng trong trạm có hai máy biến áp làm việc song song: 2 S 1 A = 2.P0 t + PN tttram (kWh) S 2 dmB (4,7) Trong đó: t = 8760 h - thời gian vận hành của máy biến áp, lấy bằng một năm, = 3862 h - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, Tổn thất điện năng trong trạm B1: 2 1 861,11 A = 2.1,0.876... nộn s 1-2 - 3-4 *trm B8 cung cp in mỏy bm 1-2 v nh kho, S lng mỏy bin ỏp t trong cỏc trm bin ỏp c chn cn c vo yờu cu cung cp in ca ph ti, trong mi trng hp, trm bin ỏp ch t mt mỏy bin ỏp s l kinh t v thun li cho vic vn hnh, nhng tin cy cung cp in l khụng cao, Vỡ vy, cỏc trm bin ỏp cung cp in cho h loi I v loi II ta t 2 mỏy bin ỏp, h loi III ta t 1 mỏy bin ỏp, 31 inh Th Cng 2H1 i Hc in Lc *chn v trớ t mỏy . : Đinh Thế Cường Lớp : Đ2-H1 Giáo viên hướng dẫn : TS.Trần Quang Khánh Đề 2: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp. Đề tài “: thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp 1 Đinh Thế Cường Đ 2 H 1 Đại Học Điện Lực Mục lục lời nói đầu :…………………………………………………………………. vi cho phép. hơn nữa là phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai. Với đề tài thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp ,em đã dần làm quen được các phương pháp thiết