đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất gạch men shijar

Nhàmáy mất điện sẽ gây ra hàng loạt phế phẩm như ở bộ phận lò nung và gây lãng phísức lao động rất nhiều ở các bộ phận, nhưng sự ngừng cung cấp điện không gây ranguy hại đến tính mạng c

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CÁP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN

SHIJAR

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN

SHIJAR

I GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY :

Nhà máy sản xuất gạch men được xây dựng ở một địa hình tương đối bằngphẳng với diện tích 3 ha cách trung tâm thị xã Thủ Dầu Một khoảng 5 – 6 km Môitrường xung quanh nhà máy trong sạch ít bụi bặm, không ẩm và không có khí ăn mòn.Nhiệt độ môi trường xung quanh nhà máy là nhiệt độ trung bình ở khu vực miền ĐôngNam Bộ từ 28 – 380C, nhà máy có quy mô sản xuất vừa phải, khi mất điện không gâythiệt hại đến tính mạng của con người mà chỉ gây thiệt hại về kinh tế, nên thuộc hộtiêu thụ điện loại 2 Mặt bằng nhà máy cho ở H.1 1

Nhà máy có các phân xưởng được bố trí khá đồng đều và kế sát nhau Ngoài

ra nhà máy còn có khu túc xá và văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất,nhà máy được thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy được thiết kế dây chuyền sảnxuất với công nghệ của Italia, làm việc liên tục ba ca trong một ngày và thời gian làmviệc nhiều nhất trong năm là TMax = 7000h Sản phẩm gạch được sản xuất trong mộtngày (24h) với sản lượng từ 7 8 ngàn mét vuông gạch, gồm hai loại : lát nền và ốptường Do sản xuất trên dây chuyền máy móc, thiết bị tự động nên số lượng công nhâncủa nhà máy (kể cả nhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người

Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km vớicông suất hệ thống bằng vô cùng (SHT= ) và điện áp thanh cái hạ áp trạm khu vực là

Nguyên liệu Nghiền Sấy phun

Thành phẩm Nung Tráng men Định hình

34

5

có qua bộ phận lọc Hỗn hợp nằm ở hầm chứa để tránh đông đặc nhờ các động cơ cógắn trục cánh quạt ở dưới hầm quay để trộn đều.

+ Công đoạn 2 : Sấy nguyên liệu

Hỗn hợp từ hầm chứa được đưa qua bộ phận sấy phun ở lò sấy Ở đây hỗnhợp từ dạng lỏng sẽ sấy để trở thành dạng bột, sau đó bột được đưa vào bồn chứa

+ Công đoạn 3 : Định hình

Bột từ bồn chứa đưa bằng băng tải có gầu xúc đến bồn máy dập Tại đây bộtđưa xuống khuôn in và máy dập thành khối tạo hình tấm gạch

+ Công đoạn 4 : Tráng men

Gạch từ công đoạn định hình đi qua lò sấy rồi đưa qua bộ phận tráng men, inmàu Xong công đoạn này gạch được đưa vào xe chứa

+ Công đoàn 5 : Nung gạch

Gạch đã được tráng men từ xe chứa đưa vào bộ phận lò nung làm cho gạchchín và sau một thời gian (khoảng 45 phút) gạch được đưa ra bộ phận KCS và đóngthùng thành phẩm

II ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI XÍ NGHIỆP

Phụ tải của xí nghiệp chủ yếu là các động cơ điện có công suất lớn, nhỏ, trungbình, đèn chiếu sáng, thời gian sản xuất của xí nghiệp trong một ngày là 3 ca Nhàmáy mất điện sẽ gây ra hàng loạt phế phẩm ( như ở bộ phận lò nung) và gây lãng phísức lao động rất nhiều ở các bộ phận, nhưng sự ngừng cung cấp điện không gây ranguy hại đến tính mạng con người và ít khi bị hư hỏng thiết bị, nhà máy sử dụng hầuhết các động cơ điện ba pha roto lồng sóc, điện áp định mức là 380V, tần số 50Hz.Động cơ có công suất lớn nhất trong xí nghiệp là 150KW, không có động cơ nào sửdụng điện cao áp Theo sự phân tích ở trên xếp nhà máy sản xuất gạch men vào hộtiêu thụ điện loại II

III ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bịriêng lẻ hoặc các hộ tiêu thụ điện năng

+ Thiết bị riêng lẻ như động cơ điện, lò điện, đèn điện

+ Hộ tiêu thụ điện là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay xí nghiệp

Khi thiết và vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cần chú ý ba đạilượng phụ tải cơ bản là : công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện Sựthay đổi phụ tải theo thời gian có thể quan sát được nhờ các dụng cụ đo và dụng cụ tựghi Có thể phân loại đồ thị phụ tải điện như sau :

* Phân loại theo đại lượng đo :

- Đồ thị phụ tải tác dụng P (T)

- Đồ thị phụ tải phản kháng Q(T)

- Đồ thị phụ tải theo dòng điện I (T)

* Phân loại theo thời gian khảo sát

- Đồ thị phụ tải hàng ngày

- Đồ thị phụ tải hàng tháng

- Đồ thị phụ tải hàng năm

Ở đây chúng ta xét đồ thị phụ tải tác dụng hàng ngày theo số liệu thực tế vậnhành ở nhà máy

1 Đồ thị phụ tải điện hàng ngày : p

Là đồ thị phụ tải điện trong một ngày đêm 24 giờ

Trong thực tế vận hành có thể dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụtải, hay do nhân viên vận hành ghi lại giá trị phụ tải sau từng khoảng thời gian nhấtđịnh

Để thuận tiện khi tính toán đồ thị phụ tải được vẽ theo hình bậc thang, chiềucao của các bậc thang lấy theo giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian được xét

Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày của xí nghiệp có thể biết được tình trạnglàm việc của thiết bị, từ đó có thể sắp xếp quy trình vận hành hợp lý nhất để đảm bảođồ thị tương đối bằng phẳng

Đồ thị phụ tải tác dụng của nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR cho ở hìnhvẽ 1.3

IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY

Bảng số liệu phụ tải của xí nghiệp : (Bảng 1.4.1)

Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất gạch men (Bảng 1.4.1.a)

Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất được phân chia theo nhóm (Bảng 1.4.1b)

BẢNG SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR

Động cơ kéo dây chuyền

Động cơ kéo rulô

Máy hút bụi

Máy khuấy bùn

1505.545100.751.5755.547.51531.5

0,850,90,850,80,870,870,850,90,80,870,850,870,86

220/380V//

0,860,720,780,80,750,760,870,750,780,830,820,760,8

Máylớnnhấtcủaphânxưởngsảnxuấtcócôngsuất150KW

TC 96 1079

SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG PHÂN CHIA THEO NHÓM

BẢNG 1.4.1.bTên

nhóm

máy

Tên máy Công suất

định mức(KW)

Dòngđiện địnhmức (A)

Ký hiệutrên mặtbằng

Máy khuấy bùn 3A

Máy khuấy bùn 3B

Máy khuấy bùn 3C

1501501501505,55,55,55,55,55,55,5

25525525525511111111111111

11112222333

2

Quạt gió 4A

Bơm áp lực 5A

Bơm áp lực 5B

Máy khuấy bùn 3D

Máy khuấy bùn 3E

202811111111111111

455332222

6667

6,56,56,56,56,56,5888888

888888999999

5 Động cơ kéo xe chứa 10A

Động cơ kéo xe chứa 10B

Động cơ kéo xe chứa 10C

Động cơ kéo xe chứa 10D

Động cơ kéo xe chứa 10E

Động cơ kéo xe chứa 10F

Động cơ kéo xe chứa 10H

Máy đóng gói 11 A

Máy đóng gói 11 B

7,57,57,57,57,57,57,51,51,5

151515151515153,43,4

101010101010101111

6 30 động cơ kéo dây chuyền

20 động cơ kéo rulô

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

I KHÁI QUÁT

Dựa vào số liệu phụ tải của xí nghiệp sản xuất gạch men đã thu thập được,thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp Việc thiết kế lại mạng điện nhằmmục đích :

+ Nâng cao chất lượng, giảm tổn thất điện năng

+ Phí tổn về kinh tế hàng năm là nhỏ nhất

+ An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa

+ Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao

II PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán dựa trên cơ sở khoahọc để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sởquan sát các phụ tải điện ở xí nghiệp đang vận hành

Thông thường những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kếtquả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức tạp Dovậy tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tínhtoán cho thích hợp

Sau đây trình bày chi tiết các phương pháp tính toán :

1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm.

- Nếu hộ tiêu thụ sản xuất một năm được M sản phẩm, mỗi sản phẩm đểthành phẩm cần W0điện năng

Nhu cầu dùng điện của hộ tiêu thụ là :

Tổng điện năng A = W0.M Đơn vị KWh

Trong đó : W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Đơn vị : KWh/1 đơn vị sản phẩm

M : Số lượng sản phẩm

Suy ra phụ tải tính toán :

Ptt = = (KW)Với Tlvmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm, tính bằng giờ.

2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trênmột đơn vị là P0 Thì Ptt:

Ptt= P0.FTrong đó : P0: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là một

mét vuông, đơn vị (KW/m2)

F : Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m2)

Phương pháp này chỉ phù hợp với các phân xưởng có mật độ máy móc phân bốđều nhưng cũng có những sai số về :

 Quy trình công nghệ

 Mặt bằng sản xuất

3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Ptt = Knc  Pđi, KWMà Pđ=

Trong đó : Pđi: Công suất đặt thứ i, (KW)

Pđm: Công suất định mức, (KW)

: Hiệu suất

Knc: Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra ở các cẩmnang tra cứu

4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (K max ) và công suất trung bình P tb

(phương pháp số thiết bị hiệu qủa).

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, ta chọn phương pháp thiết bịhiệu quả để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng, phương pháp này áp dụng cho bấtkỳ nhóm thiết bị nào kể cả nhóm thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và có lợilà xét đến tổng phụ tải cực đại của từng nhóm thiết bị (gồm các thiết bị làm việc vàcông suất khác nhau)

Ptt = Kmax.Ksd Pđmi, KWTrong đó + Kmax: Hệ số cực đại của công suất tác dụng được xác định theo

đường cong

Kmax= f(hq,Ksd)

nhq: Số thiết bị hiệu quả được tính bằng biểu thức : nhq= nhq*.nvới nhq*= f(n*,p*), tra bảng

n : Tổng số thiết bị

+ Ksd: Hệ số sử dụng, lấy từ đồ thị phụ tải, được tính bởi biểu thức :

Ksd=

P1: công suất của thiết bị trong khoảng thời gian t1, KWHệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bịtrong khoảng thời gian xem xét

III TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA

1 Khái quát về phương án cung cấp điện.

* Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm :

- Chọn cấp điện áp

- Nguồn điện

- Sơ đồ nối dây

- Phương thức vận hành

Muốn thực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, ta phải thu thập và phân tíchđầy đủ các số liệu ban đầu, trong đó số liệu về nhu cầu điện là quan trọng nhất; Đồngthời sau đó phải tiến hành so sánh giữa các phương án đã được đề ra về phương diệnkinh tế và kỹ thuật

* Phương án điện được chọn sẽ xem là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Đảm bảo chất lượng điện

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải

- Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp và sửa chữa

n

i =1

P1t1+ P2t2+ + Pntn

Pđm(t1+ t2+ + tn)

* Đối với các thiết bị trong xí nghiệp có công suất lớn, nhỏ, trung bình khácnhau, nên ta chọn phương pháp cung cấp điện có sơ đồ dạng hỗn hợp (gồm sơ đồ hìnhtia và sơ đồ phân nhánh), sao cho phù hợp với đặc điểm công nghệ của xí nghiệp.

- Sơ đồ hình tia : Đơn giản độ tin cậy cao dễ dàng trong vận hành, bảo quản vàsửa chữa

- Sơ đồ phân nhánh : Độ tin cậy kém hơn sơ đồ hình tia, tiền đầu tư sẽ cao hơnvà tổn thất điện áp sẽ cao hơn

Với các thiết bị có công suất nhỏ thì ta dùng sơ đồ phân nhánh, còn đối với cácthiết bị có công suất lớn và trung bình thì dùng sơ đồ hình tia

* Phương án sơ đồ nối dây :

Sơ đồ nối dây hay phương án nối dây là cấu trúc chắp nối giữa nguồn điện vàtải tiêu thụ Phương án phải rõ ràng và linh động nhu cầu dùng điện là hộ loại 2, doquy trình công nghệ sản xuất cho nên nhà máy có sử dụng nguồn dự phòng là máyphát Diezen, chuyển đổi nguồn dự phòng bằng tay Xác định phương án nối dây chomột phân xưởng là một yếu tố cần thiết

Chọn phương án đi dây trên mạng từ các tủ phân phối chính đến tủ động lực vàcác thiết bị, một số trường hợp phải đặt dây dẫn trong ống cách điện đi ngầm dưới nềnđến các thiết bị điện

2 Lựa chọn máy biến áp.

Việc lựa chọn số lượng và công suất các máy biến áp trên cơ sở kỹ thuật vàkinh tế cho các trạm giảm áp chính và các trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quantrọng để xây dựng các sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp hợp lý

Số lượng máy biến áp của các trạm giảm áp chính và trạm biến áp phân xưởngkhông nên quá hai máy biến áp Về kinh tế, những trạm hai máy biến áp thường hợplý hơn trạm một máy và trạm có nhiều máy biến áp

- Chọn công suất máy biến áp : trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, côngsuất của máy biến áp điện lực trong điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảocung cấp điện cho tất cả các thiết bị tiêu thị điện hoặc hộ dùng điện

IV TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH

Chi phí vận hành hàng năm trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp bao gồm :

Cvh= CA+ Ccn+ Cbq+ Ckh+ Cmđ+ Cphụ, (đồng).

Trong đó :

CA= A. : tổn thất điện năng

Với A : Tổn thất điện năng hàng năm, KWh

: Giá 1 KWh, đồng/KWh

Ccn: chi phí về lương của cán bộ công nhân vận hành hệ thống cung cấp điện

Cbq: chi phí về tu sửa bảo quản

Ckh: chi phí về khấu hao

Cmđ: Chi phí tổn thất kinh tế do mất điện chi phí này được kể đến khi so sánh

giữa các phương án có độ tin cậy cung cấp điện

Cphụ: chi phí phú khác như làm mát, sưởi ấm

Từ công thức trên ta thấy : Trong thành phần của chi phí vận hành hàng nămthì chi phí về tổn thất điện năng chiếm một vị trí rất quan trọng trong chi phí chung.Chi phí điện năng sinh ra ở trong máy biến áp cũng như ở trên đường dây trong thờigian vận hành máy biến áp

Tổn thất điện năng trên đường dây :

A = P.t hay A = Pi.ti với ti = 8760h

Trong đó : T : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất (Tra bảng phụ thuộc

vào Tmaxvào cos)

t : Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h)Tổn thất công suất máy biến áp sẽ là :

Vậy PBA= P0 + PN( )2

Trong đó :

P0: Tổn thất công suất tác dụng không tải, KW

PN( )2= Pcdây: Tổn thất cuộn dây MBA, KW

PN: Tổn thất khi ngắn mạch

Sđm: Phụ tải định mức của MBA, KVA

Spt: Công suất phụ tải, KVA

* Thời gian thu hồi vốn đầu tư :

T = (năm)Trong đó :

VA, VB: Là vốn đầu tư của phương án A và B, đơn vị 103đồng

CA, CB: Chi phí vận hành hàng năm của phương án A, B, đơn vị 103đồng/năm

V NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1 Khái niệm chung :

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất, hay nói cách khác đólà hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở suất nhỏ có thể xem như bằngkhông Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tùy theo vị trí điểmngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm nhiều hay ít Khingắn mạch dòng điện và điện áp trong thời gian quá độ đều thay đổi, dòng điện tănglên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường Còn điện áp trong mạng điện cũng giảmxuống mức độ giảm nhiều hay ít là tùy thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch so với nguồncung cấp

Để lựa chọn được tốt các phần của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải dựđoán được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về

tình trạng ngắn mạch như : Dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch, các số liệunày còn là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vậnhành của hệ thống cung cấp điện Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thểthiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.

* Nguyên nhân gây ngắn mạch :

- Tác động cơ học : cây đổ, gãy, giông bão

- Tác động bên trong : cách điện hỏng bởi dùng quá nhiệt

* Hậu quả :

- Làm phát nóng các bộ phận có dòng ngắn mạch (IN) đi qua dây dẫn làm hưhỏng thiết bị

- Có thể sinh ra một lực điện động => có thể phá hủy độ bền cơ học của khí cụ

- Làm mất điện gây nên thiệt hại về kinh tế

- Phá hủy tính đồng bộ của hệ thống

2 Phương pháp tính dòng điện ngắn mạch :

* Mục đích :

- Tính dòng ngắn mạch để chúng ta chọn thiết bị và khí cụ bảo vệ cho hệthống, tự động xác lập chế độ ổn định

* Phương pháp xác định dòng ngắn mạch

- Chọn vị trí điểm ngắn mạch

- Xác lập sơ đồ làm việc

- Đơn giản sơ đồ đẳng trị (làm việc )

- Tính toán dòng ngắn mạch

CHƯƠNG III : TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

SẢN XUẤT GẠCH

I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG :

- Giới thiệu phân xưởng :

Phân xưởng sản xuất gạch men là nơi có những hoạt động vừa chính xác, vừacó những chấn động nặng, số lượng công nhân không đông lắm, nhà máy làm việc ba

ca Năng suất sản phẩm của phân xưởng đạt 7 8 ngàn mét khối trong ngày

- Diện tích :

+ Hình dạng : mặt bằng hình chữ nhật

+ Chiều rộng : 45 mét

+ Chiều dài : 80 mét

+ Diện tích : 80 x 45 = 3600m2

- Vị trí đặt máy biến áp :

Trạm biến áp của phân xưởng được đặt ngoài trời, phân xưởng chỉ có các tủđiện phân phối và động lực

+ Điều kiện nhiệt độ : là phân xưởng không có các thiết bị sinh nhiệt, nên nhiệtđộ là nhiệt độ môi trường trung bình ở khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28  380C

+ Điều kiện khác : Phân xưởng có nhiều động cơ kéo băng tải bột, rulô, máydập nên có nhiều bụi đất Vì vậy các hệ thống điện cần phải được che chắn, môitrường có nhiều chấn động do các hoạt động nặng như khu vực máy dập, động cơ rungsàn bột , ta cần chú ý đến các phần tử nối chặt trong hệ thống đường dây

- Tường phân xưởng :

+ Tường phân xưởng sản xuất gạch men cao 5 mét, xung quanh có gắn cửa sổkiếng có hệ số phản xạ tường= 0,30

+ Trần cao 5 mét có hệ số phản xạ trần = 0,5

+ Chiều cao treo đèn là H = 4,5m

+Mức độ rọi tối thiểu(Emin) trong phân xưởng sản xuất gạch men là Emin= 150Lux

- Nhóm máy :

+ Phân xưởng có : 96 máy và động cơ => n = 96 máy

+ Với số lượng máy ở trên được phân thành 6 nhóm như ở bảng 1.4.1b

II MẶT BẰNG PHỤ TẢI VÀ THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN

- Mặt bằng phụ tải : (Hình 3.1)

- Thông số phụ tải : (Bảng 1.4.1a)

III PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG

- Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán phụ tải, thông thường những phươngpháp đơn giản việc tính toán thuận tiện lại cho kết quả không chính xác Còn việc tínhtoán chính xác thì đòi hỏi nhiều thời gian, phức tạp hơn

Do đó tùy theo yêu cầu cụ thể, nên chọn phương pháp tính thích hợp Ở phạm

vi luận văn này chọn phương pháp số thiết bị hiệu qủa để tính toán phụ tải động lựccủa phân xưởng theo từng nhóm thiết bị đã chia trước

Phụ tải điện của phân xưởng sản xuất gạch men gồm phụ tải động lực và phụtải chiếu sáng

+ Phụ tải động lực chủ yếu là các động cơ, máy nghiền, máy bơm

+ Phụ tải chiếu sáng gồm các loại đèn chiếu sáng cho phân xưởng như cao áp,huỳnh quang, nung sáng

Căn cứ vào vị trí lắp đặt, tính chất và chế độ làm việc của các thiết bị đượcchia ra làm 6 nhóm máy (ở chương trước) Theo phương pháp tính toán nêu ở chương IIđể tính phụ tải tính toán ta áp dụng công thức :

Ptt = Kmax.Ksd Pđmi

IV TÍNH PHỤ TẢI (P tt ) TỪNG NHÓM

1 Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng :

Để tìm hệ số sử dụng (Ksd) của phân xưởng ta dựa vào đồ thị phụ tải ngày đểtính toán theo công thức :

n

i =1

Ksd= 0,8

a Tính toán cho nhóm máy 1 :

STT Tên máy Số lượng Công suất

150.4 = 6005,5.4 = 225,5 3 = 16,5

0,860,720,75

0,80,80,8Cộng nhóm 1 11 638,5

Tổng số máy n = 11

Tổng công suất : Pđmi= 638,5KW

Công suất lớn nhất của một thiết bị trong 11 thiết bị là Pmax= 150KW

Ta được Kmax= 1,14.

Ptt1= Kmax.Ksd Pđmi= 1,14.0,8.638,5 = 582,3 (KW)Tính hệ số cos trung bình của nhóm 1 :

Stt

(KVA)

638,5

1041(A)

=.0,383

685,17

=.U3

S

=

I

)685,17(KVA

=(361,1)+

(582,3)

=Q+P

=

S

dm

tt tt

2 2

2 tt

2 tt tt

1 1

1 1 1

2 Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :

Trong phân xưởng ngoài ánh sáng tự nhiên ta còn sử dụng ánh sáng nhân tạo

Vì ánh sáng tự nhiên không đáp ứng đầy đủ cho phân xưởng

Vấn đề chiếu sáng cũng quan trọng vì ánh sáng ảnh hưởng đến năng suất laođộng của công nhân, ánh sáng không đủ khiến công nhân làm việc căng thẳng gây hạimắt, hại sức khỏe tạo nhiều phế phẩm và năng suất lao động thấp

Công suất dùng để chiếu sáng cho phân xưởng được xác định theo phương pháptính toán chiếu sáng theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Đó là từng đối tượng chiếu sáng cần bao nhiêu công suất trên một đơn vị diệntích theo một mức độ nào đó là đủ, ta gọi đó là suất phụ tải chiếu sáng là P0 Như vậycông thức cần tính toán cho toàn phân xưởng là :

Pttcs= Po.FTrong đó : Pttcs: công suất chiếu sáng cho toàn phân xưởng

P0: Suất phụ tải chiếu sáng, W/m2

(P0= 12W/m2)

F : diện tích phân xưởng, m2.Theo sơ đồ của phân xưởng sản xuất có diện tích F = 3600m2

Vậy : Pttcs= P0.F = 12.3600 = 43200 (W) = 43,2 (KW)

3 Công suất tính toán của toàn phân xưởng sản xuất gạch men Shijar.

Được tính theo công thức :

Trong đó :Kđt: Hệ số xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm trong phânxưởng , Kđt= 0,8

(*) Giáo trình CCĐ trang 595 TG Nguyễn Xuân Phú

(*))Q(+)P+P(.K

=

ttnh

2 ttcs ttnh dt

(*))QΣ(+)P+PΣ(.K

=

ttnh

2 ttcs ttnh dt

ttpx

Sttpx= 0,8 1216,63 = 973,3 (KVA)

Dòng điện tính toán của phân xưởng được xác định bởi công thức sau :

V TÂM PHỤ TẢI

* Ý nghĩa của tâm phụ tải :

Nếu đặt tủ phân phối chính hoặc trạm biến áp nguồn tại tâm phụ tải thì nhữngtổn hao về kim loại màu, điện áp, điện năng trên dây dẫn là ít nhất

Vậy khi thiết kế hay đánh giá một hệ thống cung cấp điện cho phân xưởngchúng ta phải xác định được tâm phụ tải, từ đó xác định vị trí đặt trạm biến áp

Cách định tâm phụ tải : chọn trục tọa độ oxy, xác định tọa độ của từng phụ tải.Toạ độ tâm phụ tải I, được xác định :

Trong đó :

Xi, Pđmi: Hoành độ, công suất định mức của nhóm máy thứ i

Yi, Pđmi: Tung độ, công suất định mứ c của nhóm máy thứ i

đmi : Tổng công suất định mức của nhóm máy

Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng sản xuất gạch (hình 3.1) xác định tâm phụtải của phân xưởng nhà máy :

XI = 60 m

YI= 27m

Vậy tọa độ của tâm phụ tải là : ( 60m; 27 m)

2 2

ttpx =0,8 (971,54+43,2) +(671,19)

S

)A(78,1478

=

I

38,0.3

3,973

=V.3

n 1

=

i đmi

n 1

=

i đmi iI

n 1

=

i đmi

n 1

=

i đmi iI

P

.Y

P

=Y

CHƯƠNG IV : TRẠM BIẾN ÁP

Trạm biến áp là dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điệnáp khác (thông thường từ cấp điện áp cao sang cấp điện áp thấp) Nó đóng vai trò rấtquan trọng trong hệ thống cung cấp điện, do đó khi thiết kế cung cấp điện cho xínghiệp, nhà máy chúng ta phải chú ý đến vị trí lắp đặt, số lượng dung lượng và thaotác vận hành

I VỊ TRÍ SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

- Vị trí : việc chọn vị trí lắp đặt máy biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau :+ Gần tâm phụ tải

+ An toàn, liên tục cung cấp điện

+ Thao tác vận hành và sửa chữa dễ dàng

+ Phòng việc cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn

+ Chi phí đầu tư nhỏ

Dựa vào vị trí của nó có trạm biến áp ngoài trời và trong nhà Do mặt bằng sảnphẩm không thuận tiện cho việc đặt máy biến áp trong nhà, nên ta chọn đặt máy biếnáp bên ngoài xí nghiệp thuận lợi về mặt vận hành, sửa chữa an toàn

- Số lượng : Mỗi trạm biến áp chỉ nên đặt một máy biến áp (ba pha), sử dụnghai máy biến áp trong trường hợp :

+ Một máy có công suất quá lớn

+ Cần một máy làm nguồn dự phòng

Chú ý : Hai máy có cùng chủng loại và có sơ đồ nối dây giống như nhau

- Dung lượng máy biến áp : Máy biến áp có công suất đảm bảo cung cấp điệncho phụ tải :

SMBASptải ; AMBA: bé nhấtVới diện tích mặt bằng hiện nay của xí nghiệp khả năng mở rộng thêm phụ tảitrong tương lai là không lớn lắm Tuy nhiên khả năng mở rộng phụ tải của xí nghiệptrong tương lai theo dự đoán là 500KVA Để đảm bảo việc lựa chọn dung lượng máy

biến áp ta có thể lấy giá trị phụ tải tính toán thực tế của xí nghiệp cộng thêm côngsuất dự đoán mở rộng.

* Phương án 1 : Dùng một máy biến áp ba pha dung lượng 1600KVA

* Phương án 2 : Dùng hai máy biến áp mỗi máy có dung lượng 1000KVA.Xét chi phí đầu tư cũng như tổn thất khi vận hành nhỏ nhất mà không làm ảnhhưởng đến tính liên tục cung cấp điện cho phân xưởng

II SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN

1 Phương án 1 :

Thiết kế trạm biến áp có một máy biến áp với dung lượng 1600KVA

Tra sổ tay thiết bị điện và tự động hóa, có được các số liệu sau :

P0 = 4,5KW

PN = 16,5KW

I0% = 1,3

Un% = 5,5Với : P0: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp

PN: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch

I0% : Dòng điện không tải của máy biến áp

UN% : Điện áp ngắn mạch của máy biến áp

* Tổn thất công suất phản kháng : Q0

* Tổn thất điện năng trong máy biến áp A tổn thất điện năng trong máy biến

áp được tính theo công thức :

t : Thời gian vận hành MB trong một năm, thường lấy bằng : t = 8760 giờ

T : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất tính bằng giờ : T = 5000h (Do làmviệc ba ca)

2 đm

pt '

0 tb

đm

N N

S(PP

=

P

:bộtoàn

thất

Tổn

88(KVAR)

=.1600100

5,5

=.S100

%U

=

Q

Q:mạchngắnkhángnsuất phảcông

1,3

=.S100

973,320,9(

+5,54

=)S

S(P+P

=

P

tb

2 2

đm

pt ' N

' o tb

.T)S

S(P.tP

đm

pt ' N

' o

1  

Spt, Sđm: Phụ tải và dung lượng định mức của máy biến áp, KVA.

P0’ = P0+ Kkt.Q0= 3,3 + 0,05 30 = 4,8(KW)

PN’ = PN+ Kkt.QN= 11,6 + 0,05.55 = 14,35 (KW)

Tổn thất công suất toàn bộ :

* Tổn thất điện năng trong máy biến áp :

Giả sử giá thành lắp đặt trạm biến áp cho : Phương án 1 : 350 triệu đồng

Phương án 2 : 500 triệu đồng

87200KWh

=.5000)1600

973,3(20,9+5,54.8750

=.T)S

S(P+.tP

=

đm

pt ' N

' o

1  

55(KVAR)

=.1000100

5,5

=.S100

%U

=Q

30(KVAR)

=.1000100

3

=.S100

%I

=Q

đm

N N

đm

0 0

16,4(KW)

=)1000

973,3.14,35(

2

1+2.4,8

=)S

S(P2

1+P2

=

đm

pt ' N

' o

tb  

Wh118080,85k

=

A

.5000)1000

973,3(.14,352

1+2.4,8.8760

=.T)S

S(P2

1+.tP2

=

A

2

2 2

đm

pt ' N

' o

Từ hai phương án trên ta có bảng sau :phương

án

Dung lượng

(KVA)

Số lượngmáy

Giá tiềntriệu đồng

1 1600 1 5,54 20,9 87200 350

2 1000 2 4,8 14,35 118080 500

3 So sánh hai phương án về phương diện kinh tế và kỹ thuật.

a Phương diện kỹ thuật.

Cả hai phương án trên đều đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho phân xưởng nhàmáy

b Phương diện kinh tế.

Qua kết quả tính ở bảng trên cho thất phương án 1 kinh tế hơn phương án 2 Cụthể như sau :

- Tổn thất điện năng tính theo phương án 2 lớn hơn tổn thất điện năng khi tínhtheo phương án 1 là :  A = A2- A1= 118080 – 87200 = 30880(KWh)

Giả sử giá tiền của một KWh là 800đ thì số tiền tiết kiệm được khi dùngphương án 1 trong 1 năm là : 30880.800 = 24704000 đồng

Nếu dùng phương án hai thì ta phải đầu tư thêm tiền mua máy biến áp là

500 – 350 = 150 triệu đồng

* Thời gian thu hồi vốn đầu tư là :

Qua việc so sánh hai phương án trên ta thấy việc chọn phương án 1 là phù hợpvà kinh tế hơn về mặt :

+ Vốn đầu tư mua máy

+ Tiết kiệm được chi phí vận hành hàng năm

+ Tổn hao về điện năng

6,07năm24704000

150000000

* Kết luận : Chọn phươn án 1 để thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng sản xuấtgạch men.

III SƠ ĐỒ NỐI DÂY TRẠM BIẾN ÁP

- Sơ đồ nối dây trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện sau :

+ Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

+ Sơ đồ đấu dây phải rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý lúc sự cố.+ Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo về kỹ thuật

+ An toàn lúc vận hành

* SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM BIẾN ÁP :

Điện áp của LA được tính theo biểu thức :

.

. 0,4KV

15KV

3

2

d LA

U

U 

IV CHỌN NGUỒN DỰ PHÒNG

Do yêu cầu đảm bảo sản xuất liên tục kể cả trong trường hợp mất điện, cầnphải chọn nguồn dự phòng Muốn thực hiện được yêu cầu này ta phải dự kiến thêmmột đường dây phụ nối từ thanh cái điện áp thấp của trạm điện để đặt máy phátDiezen dự phòng trong trường hợp sự cố mất điện máy này sẽ vận hành

Để chọn nguồn dự phòng cho phù hợp với đặc điểm của nhà máy cần có mốiquan hệ mật thiết với phụ tải, cấp điện áp, sơ đồ cung cấp, bảo vệ tự động hóa và chếđộ vận hành

+ Về công suất của máy phát, theo tính toán ở chương trước ta có : Sttpx =973,3KVA vậy ta chọn máy có công suất là :

SMF= 1500KVA

CHƯƠNG V : CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ

+ Chế độ làm việc bình thường (lâu dài, liên tục)

+ Chế độ quá tải

+ Chế độ ngắn mạch

Trong chế độ làm việc bình thường : Các thiết bị, khí cụ và các bộ phận dẫnđiện khác sẽ làm việc tin cậy nếu các thông số (dòng điện, điện áp ) của chúng nằmtrong thông số định mức Các thông số nhỏ hơn hoặc bằng thông số định mức

Trong chế độ quá tải : Dòng điện qua các thiết bị, khí cụ và các bộ phận dẫnđiện khác sẽ lớn hơn so với dòng điện định mức

Ilv> Iđm

 Nếu trong phạm vi cho phép : IlvIqtcp

 Nếu ngoài phạm vi cho phép : Ilv > Iqtcp

 khí cụ bảo vệ phải tác động

Thường những khí cụ bảo vệ quá tải phải cho phép một thời gian

Trong chế độ ngắn mạch : Các thiết bị khí cụ và cá bộ phận dẫn điện khác sẽđảm bảo sự làm việc tin cậy nếu qúa trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúngđiều kiện ổn định động và ổn định nhiệt

IN>> Iđm

=> khí cụ phải tác động tức thời

* Điều kiện chọn các thiết bị, khí cụ :

Để chọn khí cụ ta chọn theo điều kiện làm việc lâu dài và kiểm trổng định khicó sự cố :

- Chọn theo điều kiện lâu dài :

Uđmkc Ulvmạng

Iđmkc Ilvmax

- Kiểm tra khi có sự cố :

+ Kiểm tra ổn định động : (Ổn định lực điện động)

iôđđ> ixk

Trong đó :

iôđđ: Dòng điện mà độ bền cơ khí của khí cụ điện chịu đựng được

ixk: Dòng điện xung kích khi có ngắn mạch

+ Kiểm tra ổn định nhiệt : (ổn định về nhiệt lượng) :

* Khi xuất hiện dòng điện ngắn mạch thì sẽ có một xung lượng nhiệt xuất hiệntrên khí cụ :

N= R.i2

N.tN

Trong đó : iN: Dòng ngắn mạch ổn định

tN: Thời gian tồn tại ngắn mạch, tính từ lúc xảy ra ngắn mạchđến khi khí cụ cắt được dòng ngắn mạch

* Khí cụ có khả năng chịu nhiệt đến một độ nhất định nào đó đặc trưng bởidòng ổn định nhiệt định mức

kc= R.iôđm.tgt

Trong đó : kc: Xung lượng nhiệt mà khí cụ có thể chịu đựng được

iôđn: Dòng đặc trưng cho mức độ ổn định nhiệt

tgt: Thời gian giả thiết tồn tại ngắn mạch

Điều kiện ổn định nhiệt :

t t N

i

i 

 odn

Chúng ta chọn khí cụ cao áp thỏa mãn các điều kiện sau :

Uđmkc > Umạng

Iđnkc > Ilvmax

iôđđ > ixk

iođn > i với i= iN

Ngoài ra còn chọn khí cụ theo kiểu, loại, hãng sản suất

II CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ HẠ ÁP CHO CÁC MÁY VÀ NHÓM MÁY

1 Chọn dây dẫn :

Có ba phương pháp chọn tiết diện dây dẫn :

- Chọn theo dòng phát nóng cho phép (dòng điện làm việc lâu dài cho phép)

- Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

* Điều kiện chọn dây dẫn :

- Dây phải chịu được dòng tải lớn nhất

- Tổn thất điện áp do dòng qua dây phải nằm trong phạm vi cho phép

- Giá thành rẻ

* Phạm vi ứng dụng :

- Mạng điện phân xưởng tải nhỏ, khoảng cách truyền tải ngắn

=> Upx <  Ucp

không cần điều kiện kinh tế

- Độ phát nóng trong phân xưởng lớn do nhiệt độ làm việc cao

=> chọn theo phương pháp điều kiện phát nóng

t t

Chọn dây đồng cách điện bằng cao su cho mạng điện là của CADIVI do công

ty dây và cáp điện Việt Nam sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế

Chọn tiết diện dây dẫn trên cơ sở chọn điều kiện phát nóng

IlvmaxK1K2K3.Icp

Trong đó : Ilvmax :Dòng điện làm việc lớn nhất, A

 Đối với dây dẫn cung cấp cho từng máy riêng lẻ thì : Ilvmax = Iđm

 Đối với dây dẫn cung cấp cho từng nhóm máy : Ilvmax= Ittnh

Icp: Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp hoặc dây dẫn A

K1K2K3: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

2 Điều kiện để chọn máy cắt (CB) :

CB được lắp đặt nối tiếp trên các đường dây cung cấp điện với phụ tải

Nhiệm vụ : Bảo vệ ngắn mạch hay quá tải cho mạng điện

* Điều kiện để chọn CB :

UđmCB  Uđm

IlvCB  Ilvmax

* Chọn dây dẫn, CB cho từng nhóm máy :

Dựa vào bảng 3.1 có được dòng điện tính toán của từng nhóm máy

- Nhóm 1 : với Itt1= 1041 (A)

K

I

=

I 1

Chọn dây dẫn và CB cho từng máy :

(thông số ở bảng 1.4.1b)