đồ án thiết kế hệ thống điện cho nhà máy

Một lần nữa, em xin gửi đến cô Nguyễn Thị Thanh Ngân, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn: CUNG CẤP ĐIỆN lòng biết ơn sâu sắc nhất... Bảng 1.1- Danh sách các phân xưởng và nhà làm việ

Trang 1

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 10

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 10

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH 12

III CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 12

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 13

§2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 13

§2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG 15

SỬA CHỮA CƠ KHÍ 15

I.Giới thiệu phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình P tb và k max (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq ): 15

II.Trình tự xác định PTTT theo phương pháp P tb và K max 18

1 Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm đi chiều dài đường dây hạ áp, nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng .18

2 Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm 18

§2.3.XÁC ĐỊNH PTTT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI 30

I.Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 30

II.Xác định PTTT của các phân xưởng: 31

III.Xác định PTTT của toàn nhà máy 35

§2.4.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 35

I.Tâm phụ tải điện 35

II.Biểu đồ phụ tải điện 35

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 38

§3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 38

§3.2 VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 38

I.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng 38

Kết quả của phương án 1 được ghi trong bảng 3.1 41

II.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng 43

1.Các phương án cung cấp điện cho các TBA phân xưởng 44

2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm 45

3.Lựa chọn các phương án đi dây của mạng cao áp: 45

§3.3.TÍNH TOÁN KINH TẾ –KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ 47

I.Phương án 1 47

II.Phương án 2 54

III.Phương án 3 59

V.Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án 67

§3.4.THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 67

I.Chọn dây dẫn từ TBA KHU VỰC về TPPTT 67

II.Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện 68

III.Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện 71

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ80 §4.1.LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO TỦ PHÂN PHỐI 80

1.Chọn cáp từ trạm biến áp B 3 về tủ phân phối của phân xưởng 80

2.Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối 81

2

Trang 3

3.Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực 81

§4.2.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHÍA HẠ ÁP CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ ĐỂ KIỂN TRA CÁP VÀ ÁPTÔMÁT 82

1.Các thông số của sơ đồ thay thế 83

2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn : 84

§4.3.LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CÁC TỦ ĐỘNG LỰC VÀ DÂY DẪN ĐẾN CÁC THIẾT BỊ CỦA PHÂN XƯỞNG 85

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 93

§5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 93

§5.2.CHỌN THIẾT BỊ BÙ 94

§5.3.XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ 95

1.Xác định dung lượng bù 95

2.Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng 95

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 99

§6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 99

§6.2.LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG 99

§6.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG 102

3

Trang 4

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH THIẾT KẾ MÔN HỌC

BỘ MÔN CUNG CẤP ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1 Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy (ghi theo bản vẽ kèm theo)

2 Sinh viên thiết kế: LÊ NGỌC NHU

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Mở đầu:

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải; phân loại phụ tải điện…

1.2 Nội dung tính toán, thiết kế, các tài liệu tham khảo…

2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy

3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng cơ khí

4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho toàn bộ nhà mày

4.1 chọn số lượng,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

4.2 chọn số lượng,dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian(Trạmbiến áp xí nghiệp)hoặc trạm phân phối trung tâm,lựa chọn sơ đồ nối điện và cunh

cấp điện cho nhà máy.

4.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

5.Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy

6.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa cơ khí

CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A3

1. Sơ đồ nguyên lý mạng điện,sơ đồ mặt bằng đi dây phân xưởng sữa chữa cơ

khí

2. Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy

3.Sơ đồ nối điện MBA toàn nhà máy

4 Sơ đồ nguyên lý role bảo vệ MBA toàn nhà máy

CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY

1 Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đếnTBA khu vực (hệ thống điện)

2 Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn

3 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250MVA

4 Đường dây cung cấp điện cho toàn nhà máy dùng loại dây AC

5 Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 12 km

6 Nhà máy làm việc 3 ca

4

Trang 5

2

6 5

8

4 3

7 1

Nhà máy số 8 Từ hệ thống điện đến

Nhà máy công cơ khí công nghiệp địa phương (mặt bằng nhà máy số 8).

SỐ TRÊN

CÔNG SUẤT ĐẶT

( kW )

5

Trang 6

6 Phân xưởng rèn 1600

Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bản vẽ số 2).

lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

Bộ phận máy

Trang 8

Kho phô tïng vµ vËt liÖu

Phßng thö nghiÖm

30

43 44

MÆt b»ng ph©n x ëng SCCK - B¶n vÏ sè 2 TØ lÖ 1:10

28

7 15

24

27 2130

38 41

32

40 38 36 39 35

70

64 66

60 46

45 60

51

Khu l¾p r¸p

Kho thµnh phÈm

Bé phËn m¸y c«ng cô

1 2

2 2

5 5

6 28 19 18

29

20

13 8

10 17 13

13 13

12 12

42 48

Bé phËn nhiÖt luyÖn

Phßng kiÓm tra kü thuËt Bé phËn mµi

Bé phËn khu«n

8

Trang 9

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nước nhà hiện nay thì ngành

Công nghiệp Điện năng đã thực sự trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, vàvai trò của nó đối với các ngành công nghiệp khác ngày càng được khẳng định Có

9

Trang 10

thể nói, phát triển công nghiệp, đẩy mạnh công cuộc đổi mới đất nước đã gắn liềnvới sự phát triển của ngành công nghiệp Điện năng.

Khi xây dựng một nhà máy mới, một khu công nghiệp mới hay một khu dân

cư mới…thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện đểphục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành công nghiệp nước tađang ngày một khởi sắc, các nhà máy, xí nghiệp không ngừng được xây dựng Gắnliền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng.Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, cùng với những kiến thức được học tại Trường đạihọc Bách Khoa Hà Nội, em đã nhận được đề tài thiết kế môn học : Thiết kế Hệ

Thống Cung Cấp Điện cho Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương Đây là một

đề tài thiết kế rất bổ ích, vì thực tế những nhà máy Công nghiệp Địa phương ở nước

ta vẫn còn đang trong giai đoạn phát triển, tìm tòi, hoàn thiện và đi lên

Trong thời gian làm bài tập dài vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân,

cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phan Đăng Khải, em đã

hoàn thành xong bài tập môn học của mình

Một lần nữa, em xin gửi đến cô Nguyễn Thị Thanh Ngân, cùng các thầy

cô giáo trong bộ môn: CUNG CẤP ĐIỆN lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Vinh, ngày tháng năm 2011

Sinh viên

LÊ NGỌC NHU

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương là nhà máy có 100% vốn đầu tư củaNhà nước, do địa phương quản lý, có nhiệm vụ sản xuất các loại máy công cụ,phục vụ cho nhu cầu của địa phương và các vùng lân cận Toàn bộ khuôn viênnhà máy rộng gần 20.000 m2 , nằm ở phía Bắc thành phố Hà Nội Đây là mộtnhà máy lớn với tổng công suất hơn 9000 kW bao gồm 9 phân xưởng, làm việc

3 ca

10

Trang 11

Như chúng ta đã biết, ngành cơ khí là một ngành sản xuất hết sức quan trọng,đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế quốc dân.Kinh tế càng phát triển thì nhucầu cũng như yêu cầu về chất lượng với các máy móc cơ khí càng tăng.Vớinhiệm vụ là nhà máy chế tạo ra các loại máy công cụ, nhà máy cơ khí số I đóngvai trò rất quan trọng đối với lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong cả nước.Dotầm quan trọng của nhà máy như vậy, nên khi thiết kế cung cấp điện, nhà máyđược xếp vào hộ tiêu thụ loại I, đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao nhất.Trong phạm

vi nhà máy, các phân xưởng tùy theo vai trò và qui trình công nghệ, được xếpvào hộ tiêu thụ loại I: các phân xưởng quan trọng nằm trong dây chuyền sảnxuất khép kín, hoặc loại II: các phân xưởng phụ, bộ phận hành chính …

Năng lượng điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốcgia thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 12km.Về phụ tải điện : dosản xuất theo dây chuyền, nên hệ thống phụ tải của nhà máy phân bố tương đốitập trung, đa số phụ tải của nhà máy là các động cơ điện, có cấp điện áp chủ yếulà 0,4 kV; có một số ít thiết bị công suất lớn làm việc ở cấp điện áp 3 kV: lònhiệt, các động cơ công suất lớn …Tương ứng với qui trình và tổ chức sản xuất,thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy Tmax=5000 giờ

Trong chiến lược sản xuất và phát triển, nhà máy sẽ thường xuyên nâng cấp,cải tiến qui trình kỹ thuật, cũng như linh hoạt chuyển sang sản xuất cả các sảnphẩm phù hợp với nhu cầu của nền kinh tế.Do vậy, trong quá trình thiết kế cungcấp điện, sẽ có sự chú ý đến yếu tố phát triển, mở rộng trong tương lai gần 2-3năm cũng như 5-10 năm của nhà máy

Danh sách và công suất lắp đặt của nhà máy cho trong bảng 1.1

Trang 12

Bảng 1.1- Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH.

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các khâu phát điện,truyền tải và phân phối điện năng.Đối với nhà máy đang xét, hệ thống cung cấpđiện hiểu theo nghĩa hẹp là: hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệmvụ cung cấp điện cho một khu vực nhất định.Nguồn của hệ thống cung cấp này lấy

từ hệ thống lưới điện quốc gia với cấp thích hợp ( thường dùng cấp điện áp từ trungbình trở xuống : 35 kV, 10kV, 6kV)

Việc thiết kế cung cấp điện với mục tiêu cơ bản là : đảm bảo cho hộ tiêu thụcó đủ lượng điện năng yêu cầu, với chất lượng điện tốt.Các yêu cầu chính đối vớimột hệ thống cung cấp điện được thiết kế bao gồm: độ tin cậy cung cấp điện, chấtlượng điện,an toàn cung cấp điện, kinh tế Tùy theo qui mô của công trình lớn haynhỏ, mà các thiết kế có thể phân ra cụ thể hoặc gộp một số bước với nhau Mỗi giaiđoạn và vị trí thiết kế lại có các phương án riêng phù hợp

Đối với nhà máy cơ khí địa phương, các bước thiết kế hệ thống cung cấpđiện gồm:

1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.2.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :a) Chọn số lượng, dung lượng và vị trí lắp đặt các trạm biến áp phân xưởng

b) Chọn số lượng, dung lượng và vị trí lắp đặt các trạm biến áptrung gian (Trạm biến áp xí nghiệp ) hoặc trạm phân phốitrung tâm

c) Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

4.Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy.

5.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

III CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1 Trường ĐHBK Hà Nội- Bộ môn phát dẫn điện - Giáo trình cung

cấp điện xí nghiệp công nghiệp : năm 1978

2 Nguyễn Văn Đạm –Phan Đăng Khải : Mạng và hệ thống điện:

1992

3 Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm : Thiết kế cấp điện : NXB

KHKT 2001

12

Trang 13

4 Nguyễn Công Hiền (chủ biên)-Nguyễn Mạnh Hoạch: Hệ thống

cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng: :NXB KHKT -2001

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG

VÀ TOÀN NHÀ MÁY

§2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụtải thực tế (biến đổi ) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên đến nhiệt độ tương tựnhư phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo

an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán (PTTT),được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bịtrong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảovệ…PTTT còn được dùng để tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổnthất điện áp, lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng…PTTT phụ thuộc vàonhiều yếu tố như:công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độvà phương thức vận hành hệ thống…Nếu PTTT xác định được nhỏ hơn phụ tảithực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến cháy nổ…Ngược lại, các thiết bị được chọn nếu dư thừa công suất sẽ làm ứ đọng vốn đầu tư,gia tăng tổn thất…Cũng vì vậy, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương phápxác định PTTT, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoànthiện.Những phương pháp có kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượngtính toán và các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại.Có thể đưa ra đâymột số phương pháp thường sử dụng nhiều hơn cả để xác định PTTT khi quyhoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện:

1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và

hệ số nhu cầu k nc

P tt = knc.Pđ

Trong đó :

knc- hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ - công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tínhtoán có thể xem gần đúng Pđ =Pđm (kW)

2.Phương pháp xác định PTTT theo hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình :

Ptt= khd.Ptb

13

Trang 14

Trong đó:

khd- hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

Ptb

t 0

Ptb-công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

 -độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

-hệ số tán xạ của 

4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Trong đó :

Pđm-công suất định mức của thiết bị hoặc nhóm thiết bị(kW)

kmax-hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ :

kmax f ( nhq, ksd)

ksd -hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật

nhq-số thiết bị dùng điện hiệu quả

5.Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm:

0 tt max

a MP

6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị diện tích:

Pttp FoTrong đó:

po-suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích (W/m2)

F -diện tích bố trí thiết bị (m2)

7.Phương pháp tính trực tiếp.

14

Trang 15

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp :1,5&6 là dựa trên kinhnghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho kết quả gầnđúng Tuy nhiên, chúng khá đơn giản và tiện lợi.Các phương pháp còn lạixây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê, có xét đến nhiều yếu tố Dođó, có kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp.

Tùy theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụtải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác địnhPTTT

Trong bài tập này, với phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta đã biết vị trí,công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng Nên khitính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xácđịnh PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng cònlại, do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó, nên để xác định phụ tảiđộng lực của các phân xưởng này, ta áp dụng phương pháp tính theo côngsuất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xácđịnh theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

§2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng sửa chữa số 4 trong sơ đồ mặtbằng nhà máy Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 75x44(m2 ) Trong phânxưởng có 22 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suấtlớn nhất là 9 kW (máy tiện ren IX620), song cũng có những thiết bị có công suất rấtnhỏ (0,65kW) Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn.Những đặc điểmnày cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định PTTT và lựa chọn phươngán thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

I.Giới thiệu phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình P tb

và k max (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq ):

Theo phương pháp này , PTTT được xác định theo biểu thức:

Pđmi - công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm

n - số thiết bị trong nhóm

ksd - hệ số sử dụng , tra trong sổ tay kĩ thuật

Nếu ksd sai khác nhau nhiều thì xác định giá trị trung bình :

15

Trang 16

n sdi dmi

nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùngchế độ làm việc, gây ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cáchđiện ) đúng bằng phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc khácnhau…) gây ra trong quá trình làm việc, nhq được xác định bằng biểu thứctổng quát sau:

n

2 dmi

i 1

2 dmi

Pddi-công suất danh định của thiết bị thứ i trong nhóm

n -số thiết bị có trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phức tạp, nên cóthể xác định nhq theo các phương pháp gần đúng, với sai số tính toán nằmtrong khoảng   10%

dd max

2 P

nP



c.Khi không áp dụng được các trường hợp trên , việc xác định n

hq phải được tiến hành theo trình tự:

16

Trang 17

Trước hết tính : n

n – số thiết bị trong nhóm

n1 - số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suấtcủa thiết bị có công suất lớn nhất

P và P1:tổng công suất của n và n1 thiết bị

Sau khi tính được n* và P*, tra sổ tay kĩ thuật ta tìm được:

 Nếu n 3 và nhq4PTTT được tính theo công thức:

kpti0,9: đối với thiết bị làm việc dài hạn

kpti0,75: đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

 Nếu n>300 và ksd0,5PTTT được tính theo công thức:

Trang 18

định n hq , phải qui đổi công suất của các phụ tải một pha

về ba pha tương đương:

-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp pha:

Pqđ3.Ppha max

-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây:

Pqđ 3.Ppha max

 Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế

độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định n hq theo công thức:

Pqđ đm.PddTrong đó:

đm

 -hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịchmáy

II.Trình tự xác định PTTT theo phương pháp P tb và K max

1.Phân nhóm phụ tải

Trong mỗi phân xưởng, thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làmviệc rất khác nhau, muốn xác định PTTT được chính xác cần phải phân nhóm thiếtbị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần phải tuân theo nguyên tắc sau:

1 Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm đi chiều dài đường dây hạ áp, nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thấttrên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

2 Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhauđể việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọnphương thức cung cấp điện cho nhóm

3 Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ độnglực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùngnhóm cũng không nên quá nhiều bởi vì số đầu ra của tủ động lực thườngtrong khoảng (812)

Tuy nhiên, thường thì rất khó thỏa mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, dovậy, người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên, và căn cứ vào vịtrí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng, có thể chia các thiết

SỐ LƯỢ

KÝ

HIỆU TRÊN

Pđm(kW)

Iđm (A)

18

Trang 19

NG MẶT

BẰNG

Nhóm I

Nhóm III

19

Trang 20

7 Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61

Nhóm IV

Nhóm V

20

Trang 21

2.Xác định PTTT của các nhóm phụ tải.

a.Tính toán cho nhóm I:

TT TÊN THIẾT BỊ

SỐ LƯỢNG

KÍ HIỆU TRÊN MẶT BẰNG

Bảng 2.2-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm I.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí ,có:

ksd0,15 & cos 0,6(Tra trong bảng PL1.1-Thiết kế cấp điện -trang 253)

Ta có :

Tổng số thiết bị trong nhóm I là n = 15

21

Trang 22

Tổng số thiết bị có công suất 21công suất danh định max của nhóm là n1

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*=0,81

Số thiết bị dùng điện hiệu quả:

nhqn n 0,81.15 12,15hq   (lấy nhq12)Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd0,15 & nhq 12 ta tìm được kmax1,96

PTTT của nhóm I:

tt tt

I -dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm.

b.Tính toán cho nhóm II.

LƯỢ

NG

KÝ

HIỆU TRÊN MẶT BẰNG

Pđm(kW)

Iđm(A) 1máy Toàn bộ

Nhóm II

22

Trang 23

6 Máy doa ngang 1 16 4,50 4,50 11,40

Bảng 2.3-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd0,15 & cos 0,6(tra trong bảng PL1.1-TL1)

Ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm II là n = 14;

Tổng số thiết bị có công suất 

2

1công suất danh định max (14kW) có trongnhóm là n1=5;

Tra bảng PL1.5(TL1), tìm được nhq0,65

nhqn n 0,65.14 9hq   (lấy nhq9)Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd 0,15 & nhq  9 kmax 2,2

PTTT của nhóm II:

tt tt

Trang 24

c.Tính toán cho nhóm III.

SỐ LƯỢNG

KÝ

Pđm(kW) Iđm(A) 1máy Toàn

bộ

Nhóm III

Bảng 2.4-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm III.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd0,15 & cos 0,6(tra trong bảng PL1.1-TL1)

Ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm III là n = 10;

2

1công suất của thiết bị có công suất lớnnhất (4,5kW) có trong nhóm là n1=4;

24

Trang 25

nhqn n 0,74.10 7,4hq*   (lấy nhq8)Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd 0,15 & nhq  8 kmax 2,31

PTTT của nhóm II:

tt tt

Ikđmax-dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm

d.Tính toán cho nhóm IV.

SỐ LƯỢNG

KÝ

Pđm(kW)

Nhóm IV

Bảng 2.5-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm IV.

Tra bảng PL1.1(TL1), với nhóm lò điện ta tìm được:

Trang 26

Vì n>3 & nhq<4 nên PTTT nhóm IV được tính theo công thức:

e.Tính toán cho nhóm V.

SỐ LƯỢNG

KÝ

26

Trang 27

Bảng 2.6-Danh sách các thiết bị trong nhóm V.

Trong nhóm thiết bị này, có máy biến áp hàn là thiết bị một pha, sử dụngđiện áp pha & làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại  cần qui đổi về thành phần phụtải 3 pha tương đương có chế độ làm việc dài hạn(kết quả thu được ghi ở bảngtrên)

Tra nhóm máy hàn hồ quang có : cos 0,35

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có:k

sd0,15 & cos 0,6 (tra trong bảng PL1.1-TL1)

Ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm V là n=18

2

1công suất của thiết bị có công suất lớnnhất (12,5kW) có trong nhóm là n1=8;

nhqn n 0,71.18 12,7hq   (lấy nhq12 )Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd 0,15 & nhq 12 kmax 1,96

PTTT của nhóm v:

tt tt

Trang 28

f.Tính toán cho nhóm VI.

SỐ LƯỢNG

KÍ

Pđm(kW)

Nhóm VI

Bảng 2.7-Danh sách các thiết bị trong nhóm VI.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có:k

sd0,15 & cos 0,6 (tra trong bảng PL1.1-TL1)

Ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm V là n=6

2

1công suất của thiết bị có công suất lớnnhât (15kW) có trong nhóm là n1=1;

nhqn n 0,28.6 1,68hq   ( lấy nhq2)

Do nhq<4 nên PTTT nhómVI được tính theo công thức:

28

Trang 29

tt tt

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí(SCCK).

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng SCCK xác định theo phương pháp suấtchiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

P p FTrong đó:

p0-suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m2 )

F-diện tích được chiếu sáng (m2 )

Trong phân xưởng SCCK, hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, traPL1.2(TL1), ta tìm được p 14 ( W / m 2 )

0  Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

4.Xác định PTTT của toàn phân xưởng:

Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng

n

1 px

kđt -hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy kđt=0,85

Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

n

1 ttpx

Trang 30

Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

§2.3.XÁC ĐỊNH PTTT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI.

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây sẽ

sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

I.Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Theo phương pháp này thì PTTT của phân xưởng được xác định theo cácbiểu thức:

tt , Q , S

P : Công suất tác dụng , phản kháng & toàn phần tính toán củanhóm thiết bị

knc :Hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Trong trường hợp, hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm sai khác nhaukhông nhiều thì cho phép sử dụng công suất trung bình để tính toán:

Trang 31

II.Xác định PTTT của các phân xưởng:

1.Phân xưởng cơ khí chính.

Diện tích phân xưởng : 1026 (m2 )

Tra bảng I.PLI.3  knc= 0,4 & cos=0,5

014(W / m ),ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

Công suất tính toán động lực:

2.Phân xưởng lắp ráp.

Tra bảng I.PLI.2  suất chiếu sáng p015(W / m ),2 ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

3.Phân xưởng rèn.

Diện tích phân xưởng : 465,6 (m2)

31

Trang 32

Tra bảng I.PLI.2  suất chiếu sáng p015(W / m )2 , ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1.

4.Phân xưởng đúc.

Tra bảng I.PLI.2  suất chiếu sáng p015(W / m )2 , ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

015(W / m ), ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

Công suất tính toán chiếu sáng:

32

Trang 33

cs 0

P p S 15.336 5,04(kW) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng cơ khí chính:

6.Phân xưởng kết cấu kim loại.

Tra bảng I.PLI.3  knc= 0,8 & cos =0,65

Tra bảng I.PLI.2  suất chiếu sáng p 15 ( W / m 2 )

đốt có coscs  1

7.Văn phòng và phòng thiết kế.

Tra bảng I.PLI.2  suất chiếu sáng p020(W / m )2 , ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

33

Trang 34

2 2 2 2

8.Trạm bơm.

015(W / m ), ở đây ta dùng đèn sợiđốt có cos cs 1

I.Tâm phụ tải điện.

-Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đó sao cho mô men phụ tải P li i đạtgiá trị cực tiểu

Trong đó :

Pi :Công suất của phụ tải thứ i

i

l :Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

-Tọa độ tâm phụ tải M(x 0 , y 0 , z 0) được xác định như sau :

34

Trang 35

Si :Công suất toàn phần của phụ tải thứ i

(x i , y i , z i) :Tọa độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tùy ý chọn.-Trong thực tế thường ta ít quan tâm đến tọa độ z nên ta chỉ xác định tọa độ xvà y của tâm phụ tải

-Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủđộng lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây

II.Biểu đồ phụ tải điện.

-Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong xí nghiệp là một vấn đề quantrọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảmbảo được chi phí hàng năm nhỏ nhất Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp,

ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của toàn xí nghiệp

-Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâmcủa phụ tải điện, có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỷ lệlựa chọn

-Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải.Tâm đường tròn biểu đồ phụ tảitrùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phânxưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng

-Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xínghiệp

-Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành 2 phần :Phần phụ tải độnglực(phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt đểtrắng)

-Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phânxưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng, nên tâm phụ tải có thể lấy trùng vớitâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng

-Bán kính vòng tròn phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức :

i

Sm



Trong đó :

m : là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 10(kVA/mm2)

-Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo côngthức :

cs cs

tt

360.PP

 

35

Trang 36

TT Tên phân xưởng Pcs

Bảng 2.10-Kết quả xác định R i & α cs của các phân xưởng

1 956

3 261

4 551

7 291,5

5 411

8 173,7

6 454,4

2 597 152,5

Trang 37

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY

§3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tếvà kĩ thuật của hệ thống.Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãnnhững yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kĩ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 An toàn đối với người và thiết bị

4 Thuận lợi và dễ dàng trong thao tác vận hành và linh hoạt trong xử lýsự cố

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy gồm các bước sau:

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựachọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3 Tính toán kinh tế kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết phương án được chọn

37

Trang 38

§3.2 VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

- Trước khi vạch ra các phương án cụ thể, cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý chođường dây truyền tải điện từ hệ thống về nhà máy.Biểu thức kinh nghiệm để lựachọn cấp điện áp truyền tải:

Trong đó:

P: Công suất tính toán của nhà máy (kW)

l: Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)

Ở đây, l=15 kmVì vậy, cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy:

U=4,34 15 0,016.2072,3 30,12(kV) 

Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp chonhà máy Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phânxưởng, ta có thể đưa ra các phương án cung cấp đíện như sau:

I.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng.

Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn:

+ Gần tâm phụ tải:Giảm vấn đề đầu tư và tổn thất trên đường dây

+ Thuận tiện cho vận chuyển, lắp đặt, quản lí và vận hành sau này

+ An toàn và kinh tế

Số lượng máy biến áp (MBA) có trong TBA được lựa chọn căn cứ vào:

+Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải (loại 1, loại 2 hay loại 3)

+Yêu cầu vận chuyển và lắp đặt

+ Chế độ làm việc của phụ tải

Dung lượng TBA:

+ Điều kiện chọn:

n.k Shc ddB Stt

+ Điều kiện kiểm tra:

(n 1).k k S STrong đó:

n :Số máy biến áp có trong một TBA

khc :Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.Chọn loại MBA do ABB sản xuất tại

Việt Nam nên không cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ, khc=1

Kqtsc :Hệ số quá tải sự cố ; kqt=1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hànhquá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượtquá 6h và trước khi MBA vận hành với hệ số quá tải 0,93

38

Trang 39

Sttsc :Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một sốphụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy, có thểgiảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bìnhthường.Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Stt0,7.Stt.Đồngthời cũng cần hạn chế chủng loại MBA để dễ dàng trong những lúc thay thế, dunglượng các MBA được chọn nên nhỏ hơn 1000 (kVA) để tiết kiệm vốn đầu tư banđầu và để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa,thay thế.

- Căn cứ vào công suất tính toán của từng phân xưởng trong nhà máy và sơ đồmặt bằng nhà máy, ta có thể đưa ra các phương án xây dựng TBA như sau:

1.Phương án 1:Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng (TBAPX).

-Trạm biến áp B1:Cấp điện cho phân xưởng cơ khí chính, trạm đặt 2 MBAlàm việc song song

tt đmB

+ Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : S

ttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cơ khí chính sau khi cắtbớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng

tt đmB

 Trạm biến áp B1 đặt 2 MBA 560-10/0,4 (kVA) là hợp lý

-Trạm biến áp B2 :Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và trạm bơm, trạm đặt 2MBA làm việc song song

tt đmB

Chọn loại MBA 400-10/0,4 do Việt Nam sản xuất

+ Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : S

ttsc

39

Trang 40

qt đmB qtsc tt

tt đmB

-Trạm biến áp B3:Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và phân xưởngrèn, trạm đặt 2 MBA làm việc song song