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

Trong quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việcngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp nhà máy cơ

-0&0 -ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Văn Hướng lớp: Đồ án Cung cấp điện(120)_02 Giáo viên hướng dẫn: TS Võ Tiến Trung

I ĐỀ.TÀI: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ khí và toàn bộ nhà máy.

II CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT:

- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và xí nghiệp theo bản vẽ

- Số liệu phụ tải cho theo bảng 1

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

III NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:

1 Phân tích yêu cầu CCĐ cho Hộ phụ tải

2 Xác định phụ tải tính toán cho Phân xưởng Cơ khí

3 Xác định phụ tải tính toán của toàn Nhà máy

4 Thiết kế mạng điện cho Phân xưởng và toàn Nhà máy

5 Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

6 Tính toán tụ bù để nâng cao hệ số công suất toàn nhà máy lên 0,93

IV CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ:

1 Sơ đồ mặt bằng và đi dây Phân xưởng

2 Sơ đồ mặt bằng và đi dây Nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn Nhà máy (A3)

3 Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng

V KẾ HOẠCH THỰC HIỆN:

Ngày giao đề tài: 25/10/2020Ngày nộp đồ án: 25/12/2020

Vinh, ngày tháng năm 2020

stt Tên thiết bị Công suất(kW,kVA) Cos k sd

CÁC PHÂN XỞNG TRONG NHÀ MÁY

MỘC MẪU

KHO SẢN PHẨM

11

3 1

5 8

8 9

12

13

17

14 16

phòng kỹ thuật

CẦU TRỤC % = Pđm = kw

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 nănglượng vô hạn nên để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất(cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho cáccông trình này

Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dù nhỏnhất 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 hiểu biếtnhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị Công trình thiết

kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn, đầu tư Côngtrình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng Trong đó có lĩnh vực côngnghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước vàChính 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 xí nghiệp công nghiệp Nhà máy có 12 phân xưởng với diện tích

rộngcần cung cấp một lượng điện tương đối lớn, nguồn điện được lấy từ nguồn cao ápqua các trạm biến áp trung gian về nhà máy cung cấp đến các phân xưởng Đồ án giớithiệu chung về nhà máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải Đồng thời

đồ án cũng xác định phụ tải 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 giáo Võ Tiến Dũngcùng 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: GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU CUNG CẤP

ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

I Giới thiệu chung về nhà máy cơ khí

1.1 Giới thiệu chung về các quy trình công nghệ trong nhà máy cơ khí

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 cơ khí là một nhà máy mà nó phục vụ cho cấc ngành khác nhau như :giao thông vận tải, nông nghiệp, xây dựng, cung cấp các thiết bị máy móc, vật tư chonền công nghiệp, quốc phòng và anh ninh quốc gia Với quy trình chủ yếu là sản xuất,chế tạo, sữa chữa thiết bị máy móc Do vậy việc cung cấp điện cho nhà máy phải phùhợp với hệ thống điện khu vực, và phát triển chung của nền kinh tế Chính vì điều này

mà mức độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy cũng có một tầm quan trọng nhất định

Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máyđều làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao Nếu vì một lý do nào đấy

mà phải ngừng cung cấp điện cho nhà máy thì dẫn đến hiện tượng ngưng trễ quá trìnhsản xuất , lãng phí sức lao động và gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế Do đó, ta nên xếpnhà máy thuộc vào hộ tiêu thụ loại 1 và loại 2

Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy Cơ khí sản xuất các thiết bị cung cấp chocác nhà máy công nghiệp Nhà máy có 12 hộ phụ tải, bao gồn các phân xưởng sản xuất

và các nhà điều hành Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục Do đó nguồn điệncấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trunggian

1.2 Các thông số của nhà máy cơ khí

1.2.1 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

1.2.2 Phân xưởng 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 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

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

1.2.3 Phân xưởng rèn, dập

Có nhiệm vụ tạo hình các sản phẩm

1.2.4 Phân xưởng đúc thép, đúc gang

Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếu ngừngcấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn

về mặt kinh tế Phân xưởng đúc có các lò điện công suất vài chục đến hàng trăm kw.Các lò than với hệ thống quạt gió công suất từ 2 đến 4 kw, cầu trục công suất từ 15 đến

70 kw nhiệm vụ là sản xuất phôi lớn vỏ máy… Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.2.5 Phân xưởng mộc mẫu

Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho quá trìnhđúc thép và đúc gang nên đòi hỏi phải có độ chính xác cao Do chức năng như vậy nênphân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.2.6 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

1.2.7 Phân xưởng kiểm nghiệm.

Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.Cần độ tin cậy cung cấp điện cao nên ta xếp vào hộ tiêu thụ loại1

1.2.8 Kho thành phẩm.

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

1.2.9 Khu nhà hành chính

Nhà hành chính là khu nhà cao tầng gồm nhiều phòng làm việc để lập kế hoạch, điềuhành và chỉ huy toàn nhà máy Các phòng làm việc được trang bị các thiết bị sinh hoạt

và các thiết bị văn phòng như máy tính, máy in, máy fax, điều hòa, quạt…

II Phân tích yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành cácdạng năng lượng khác (cơ năng, quang năng, nhiệt năng…), dễ truyền tải và phânphối Vì vậy, điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động củacon người Điện năng nói chung không tích trữ được chính vì vậy giữa sản xuất và tiêuthụ điện năng luôn đảm bảo cân bằng, trừ một số trường hợp cá biệt như: pin, acquyv.v…

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trình nàyxẩy ra rất nhanh Để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy phải

áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như đo lường, tự động hóa v.v…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiệnquan trọng để phát triển các khu đô thị, các khu dân cư… Do đó, khi lập kế hoạch pháttriển kinh tế xã hội,kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏamãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sựphát triển trong tương lai 5-10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kế cung cấpđiện cần phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

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 có gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt

Trong quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việcngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế,

do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2

2.2 Chất lượng điện

Chất lượng điên đánh giá bằng 2 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 để 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 của khách hàng Nói chung điện áp ớ lưới trung áp và hạ áp cho phép dao độngquanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện

áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác v.v… Điện áp chỉ chophép dao động trong khoảng 2,5%

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải:

- Phụ tải động lực: thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếpđến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục kW vàđược cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số 50Hz

- Phụ tải chiếu sáng: thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụ tải chiếusáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số 50 Hz

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,đúng công suất Công tác xây dựng, lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác, cẩnthận Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng,người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện

2.4 Kinh tế

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xétđến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá quatổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc

đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đómới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu.

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 2.5 Phân loại hộ phụ tải điện

Hộ tiêu thụ điện là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện Tùy theo mức

độ quan trọng mà hộ tiêu thụ được phân thành ba loại:

- Hộ loại 1: là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm đối

với tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế (hư hỏng máy móc, thiết bị, gây

ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến kinh tế, chính trị, an ninh quốc phòng…Đối với hộ loại 1, phải được cung cấp ít nhất từ hai nguồn điện độc lập, hoặc phải

có nguồn dự phòng nóng

- Hộ loại 2: là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ gây ra thiệt hại lớn về

kinh tế như hư hỏng một bộ phận máy móc thiết bị, gây ra phế phẩm, ngừng trệ sảnxuất Cung cấp điện cho hộ loại 2 thường có thêm nguồn dự phòng Vấn đề ở đây làphải so sánh giữa vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu quả kinh tế đưa lại do việckhông bị ngừng cung cấp điện

- Hộ loại 3: là những hộ tiêu thụ điện còn lại như khu dân cư, trường học, phân

xưởng phụ của các nhà máy… Đối với hộ sử dụng điện loại này cho phép mất điệntrong thời gian ngắn để sửa chữa khắc phục sự cố

Thông thường hộ tiêu thụ loại 3 được cấp điện từ một nguồn

Kết luận:Phụ tải của nhà máy có nhiều loại phụ tải khác nhau Mỗi phụ tải có một đặc

điểm riêng và chỉ tiêu xác định điều kiện là việc khác nahu, đòi hỏi khi cung cấp điệncần phải thõa mãn:

- Công suất định mức nhà máy và dải công suất của toàn nhà máy.

- Điện áp định mức và dải tần số.

Điện áp định mức của phụ tải toàn nhà máy phù hợp với điện áp của hệ thống

và tần số của các thiết bị điện trong nhà máy cũng phải phù hợp với tần số của

hệ thống điện

- Đối với các phụ tải tiêu thụ điện trong nhà máy thuộc hộ phụ tải loại 1 tuy có

tầm quan trọng lớn nhưng khi ngùng cung cấp điện nó chỉ dẫn đến thiệt hại vềkinh tế Vì vậy nhà máy cần cung cấp một nguồn điện hoặc hai nguồn điệncung cấp đồng thời để khi xảy ra ngừng cung cấp điện có thể chuyển nguồn mộtcách tự động hoặc bằng tay

- Đối với các hộ chiếu sáng, nhà kho, phòng hành chính, phòng kiểm nghiệm sản

phẩm thiết kế trong nhà máy là các hộ tiêu thụ loại 2 do mức độ tin cậy cungcấp điện thấp hơn nên cho phép mất điện trong khoảng thời gian một ngày đêm.Các hộ này được thiết kế một nguồn cung cấp

CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG

CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY

Phủ tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực

tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làmnóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Phụ tảitính toán là số liệu đầu vào quan trọng nhất của bài toán quy hoạch, thiết kế, vận hành

hệ thống cung cấp điện Việc xác định sai phụ tải tính toán có thể làm cho kết quả củabài toán vô nghĩa

Ví dụ: Nếu phụ tải tính toán xác định được quá lớn so với thực tế thì hệ thốngcung cấp điện được thiết kế sẽ dư thừa công suất dẫn tới lãng phí và ứ đọng vốn đầu

tư, thậm chí còn làm gia tăng tổn thất trong hệ thống Ngược lại, nếu phụ tải tínhtoán xác định được quá nhỏ so với thực tế thì hệ thống cung cấp điện sẽ không đápứng được yêu cầu điện năng của phụ tải dẫn tới sự cố trong hệ thống và làm giảmtuổi thọ Chính vì vậy hiện nay có rất nhiều nghiên cứu nhằm lựa chọn phương pháptính phụ tải tính toán thích hợp nhưng chưa có phương pháp nào hoàn thiện.Nhữngphương pháp đơn giản cho kết quả kém tin cậy Ngược lại, các phương pháp cho kếtquả chính xác thường đòi hỏi nhiều thông tin về phụ tải, khối lượng tính toán lớn,phức tạp và không áp dụng được trong thực tế Vì vậy nhiệm vụ của người thiết kế làphải lựa chọn phương pháp xác định phụ tải thích hợp với điều kiện tính toán có đượccũng như độ tin cậy của kết quả cuối cùng

I Các phương pháp tính phụ tải tính toán

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

Pđi, Pđmi – công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW;

- Ptt, Qtt, Stt – công suất tác dụng, phản kháng, toàn phần tính toán của nhómthiết bị, kW, kVAr, kVA;

- Knc – hệ số nhu cầu (có thể tra sổ tay ngành điện);

- n – số thiết bị trong nhóm

Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm khác nhau thì ta phải tính hệ sốcông suất trung bình (cosφtb) theo công thức sau:

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

Công thức tính:

Ptt = p0.F

Trong đó:

P0 – suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất, kW/m2, (Tra sổ tay ngành điện)

F – diện tích sản xuất, m2, (tức là diện tích dùng để đặt máy sản xuất)

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, nó thường được dùng trong giai đoạnthiết kế sơ bộ Nó cũng được dùng để tính toán phụ tải các phân xưởng có mật độ máymóc sản xuất phân bố tương đối đều, như phân xưởng gia công cơ khí, dệt, sản xuấtôtô v.v…

1.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản xuất

Công thức tính:

P tt=M W0

T max

Trong đó:

M - số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);

W0 – suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản phẩm;

Tmax – thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h

Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thịphụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân v.v… khi

đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác

1.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu ( phương pháp này được dung

để xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí )

Pđmi: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.

Kmax: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f (nhq, Ksd )

nhq: số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất

và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thựctế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )

Công thức để tính nhq như sau:

c) Khi m > 3 và Ksd< 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau :

Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max.Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên :

P: tổng công suất của các thiết bị trong nhóm:

Tính: nhq = nhq*.n

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắnhạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức :

Ptt= Pđm√ ε %

e% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

d) Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha:

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụhiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :

Ptt = ∑

i=1

n

Kti Pđmi

Trong đó : Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

II Phân nhóm và xác định phụ tải tính toán cho phân xương cơ khí

2.1 Phân nhóm phụ tải

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việckhác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm cácthiết bị điện Việc phân nhóm phải tuân theo các nguyên tắc sau:

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường

dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đườngdây hạ áp trong phân xưởng

- Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định

phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phươngthức cung cấp điện cho nhóm

- Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực

cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũngkhông nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường ≤(8÷12)

Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên Do vậy người thiết

kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phương án tối ưu phùhợp nhất trong các phương án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của cácthiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng Trong đồ án này với phân xưởng cơ khí

ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởngnên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xácđịnh phụ tải tính toán tính theo công suất trung bình và hệ

số cực đại

- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng

ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị phụ tải như bảng sau

BẢNG 3: BẢNG PHÂN CHIA NHÓM PHỤ TẢI TRONG PHÂN XƯỞNG

Stt Tên thiết bị Ký hiệu Công

2.2 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm phụ tải của phân xưởng cơ khí

a) Tính toán phụ tải nhóm 1

Bảng 4: Thông số các thiết bị trong nhóm phụ tải 1

Vì Ksφd < 0,2 và n = 6> 5 nên n hq được xác định như sau:

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suấtlớn là: n = 1

Gọi P1 là tổng công suất định mức trong nhóm số thiết bị có công suất khôngnhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suất lớn, ta có:

- Tổng công suất của n1 thiết bị trong nhóm 1:

0,5 (1 0,5) (1 )

Vậy hệ số nhu cầu được xác định theo biểu thức:

ni i

P K K

sd

K 

Vì Ksφd < 0,2 và n = 6> 5 nên n hq được xác định như sau:

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suấtlớn là: n = 3

Gọi P1 là tổng công suất định mức trong nhóm số thiết bị có công suất khôngnhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suất lớn, ta có:

- Tổng công suất của n1 thiết bị trong nhóm 2:

0,375 (1 0,375) (1 )

Vì Ksφd < 0,2 và n = 4<5 nên n hq được xác định như sau:

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suấtlớn là: n = 1

Gọi P1 là tổng công suất định mức trong nhóm số thiết bị có công suất khôngnhỏ hơn một nữa công suất thiết bị có công suất lớn, ta có:

- Tổng công suất của n1 thiết bị trong nhóm 3:

- Từ tính toán trên ta có bảng tính toán thông số các nhóm như sau như sau:

Bảng 8: Bảng tính toán cho các nhóm máy của phân xưởng cơ khí

2.3 Xác định phụ tải tổng hợp của phân xưởng cơ khí

a) Công suất chiếu sáng của phân xưởng:

Diện tích phân xưởng cơ khí là: F = 600 m2

Phụ tải chiếu sáng được xác định dựa trên suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tíchtheo công thức sau: Pcs = P0.F

Trong đó : P0 là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích ( kW/m2)

(A) b) Tính phụ tải động lực cho phân xưởng cơ khí:

Khi chưa tính phụ tải chiếu sáng ta có:

Qdlpx kdt Qtti

i 1

 Trong đó: Ptti là phụ tải tính toán động lực của nhóm i

Qtti là phụ tải tính toán phản kháng của nhóm i

Kdt hệ số đồng thời của phân xưởng lấy kdt = 0,85

đm

S I

Bảng 9:Bảng số liệu phụ tải tính toán các phân xưởng trong nhà máy

Stt Tên phân xưởng Ptt

(kW)

Qtt (kVAr) Loại hộ

III Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:

Hệ số

344

22, 45

ttnm nm ttnm

P Cos

đm

S I

U

(A)

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ

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

1.1.1 Sơđồ nối dây hình tia

Có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đườngdây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễthực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, dễ bảo quản vận hành Khuyết điểmcủa nó là vốn đầu tư lớn Vì vậy sơ đồ nối dây hình tia thường được dùng khi cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại 1 và 2

Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái trạmbiến áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực Từ tủ phân phối động lực

có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy tương đối cao, thườngđược dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tích rộng như phân xưởng cơ khí, lắpráp, dệt v.v

1.1.2 Sơ đồ nối dây phân nhánh

Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp , chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp vớicác phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậycung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại 3

1.1.3 Sơđồ nối dây hỗn hợp

Là sơđồ dùng phối hợp hai hoặc kiểu sơđồ khác nha tuỳ theo yêu cầu riêng củatừng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải

1.2 Chọn sơđồ cấp điện cho phân xưởng cơ khí 2

Từ những ưu khuyết điểm của các sơđồ ở trên, ta chọn dùng sơđồ hỗn hợp của haidạng sơđồ hình tia và phân nhánh để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là:

- Tủ phân phối của phân xưởng:Đặt 1 aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 4

aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực

- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng

bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt aptomat hoặc cầu dao và cầu chìlàm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phânxưởng Các nhánh ra cũng đặt các aptomat hoặc cầu dao và cầu chì nhánh để cung cấpđiện trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có 8 - 12 đầu ra Vì vậy đối vớicác nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng mộtđầu ra của tủ động lực

- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường

cáp hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thànhnhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính

Các thiết bị tiêu thụ điện

Hình 3: Sơđồ cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí 2

Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA qua aptomat đưa về tủ phân phối,sau đó từ tủ phân phối dẫn về các tủ động lực Từ tủ động lực điện năng được đưa đếncác thiết bị Việc đóng cắt và bảo vệ trong phân xưởng ta dùng aptomat

II Thiết kê hệ thống cung cấp điện cho toàn nhà máy

2.1 Đặt vấn đề

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

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

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

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

Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẩn nhau, phương án tốt về mặt kỹthuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng năm nhỏ Ngược lạiphương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lại lớn Do đó để lựa chọnphương án cung cấp điện, ta phải so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật của các phương ánsao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

2.2 Chọn phương án cung cấp điện cho nhà máy

2.2.1 Chọn sơđồ cung cấp điện

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

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

Hình 4: Sơ nguyên lý cấp điện cho nhà máy

Chọn sơ đồ đi dây

- Sơđồ hình tia, sơđồ phân nhánh hay sơđồ hỗn hợp mỗi loại sơđồ đều có những

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

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

- Xét đặc điểm của nhà máy là phụ tải phân bố không đều và không liền kề hơnnữa trong nhà máy các phân xưởng phân bố không có quy luật nhất định Phụ tải củanhà máy là phụ tải loại 1 và loại 2 do đó ta chọn sơđồ hình tia để cung cấp điện chonhà máy

2.3 Vị trí đặt máy biến áp cho nhà máy

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

Vị trí dặt trạm được xác định :

- Gần trung tâm phụ tải chính của đường dây

- Thuận lợi cho nguồn tới ( nguồn)

- Thuận lợi đi dây tới phân xưởng

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

- Không ảnh hưởng đến các công trình khác

- Tránh bụi,khói,hay các tác động khác

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

Tâm phụ tải được tính theo công thức sau:

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu:

Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

n

i i 1 n 0

i 1

S x x

i 1

S y y

i 1

S z z

S

 



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

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

Si là công suất của phụ tải thứ i

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

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

để từ đó tính được tâm phụ tải

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

Bảng 10: Bảng tọa độ các phân xưởng

n

S i x i

∑1

n

S i y i

∑1

n

S i

=¿ 13

Vậy tâm phụ tải có tọa độ là (6 ; 13) (cm)

Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và để đảm bảo mỹ quan và tránh ảnh hưởngđến quá trình sản xuất của phân xưởng nên ta đặt trạm dịch lên phía trên sát phầntường bao của nhà máy

2.4 Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp

2.4.1 Chọn số lượng máy biến áp

- Theo kinh nghiệm tính toán thực tế và vận hành thì trạm đặt 1 máy biến áp là tốtnhất Trường hợp cần thiết thì đặt 2 hoặc nhiều hơn máy biến áp trong 1 trạm

- Trạm 1 máy biến áp: Vốn đầu tư thấp, vận hành đơn giản, tiết kiệm diện tích

đặt nhưng độ tin cậy cung cấp điện không cao

- Trạm 2 máy biến áp: Vốn đầu tư cao hơn,vận hành khó hơn, độ tin cậy cung cấpđiện cao, tốn diện tích xây dựng trạm Xác định số lượng máy biến áp trong 1 trạmmáy biến áp tùy thuộc vào mức độ đảm bảo yêu cẩu của hộ tiêu thụ điện

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

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

- Đối với hộ tiêu thụ loại 3: Yêu cầu cung cấp điện là không cao nên đặt 1 máybiến áp trong 1 trạm

2.4.2 Chọn vị trí đặt máy biến áp

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cấu sau:

- Gần tâm phụ tải

- Thuận tiện cho các tuyến dây vào /ra

- Thuận tiện trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

- Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

- Phòng chống cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt

- An toàn cho người và thiết bị

Trong thực tế, việc lắp đặt trạm máy biến áp phù hợp tất cả các yêu cầu trên là rấtkhó khăn Do đó, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà đặt trạm sao cho hợp lý nhất

2.2.3 Các phương án chọn báy biến áp

Để Cung Cấp Điện cho các phân xưởng, ta dùng các MBA điện lực đặt ở cáctrạm biến áp phân xưởng biến đổi điện áp 22 KV của lưới thành cấp điện áp 0,4 KVcung cấp cho phân xưởng

Các trạm biến áp đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp

và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng

tốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết

bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư vàchi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của nhàmáy

Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụtải của các phân xưởng yêu cầu CCĐ với phụ tải tính toán của nhà máy cơ khí

- SttNM = 4170,87 (kVA) , Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 22 kV.

- Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại 1 và loại 2

Sau đây là một số phương án CCĐ cho nhà máy cơ khí :

1 1600 Đúc gang, đúc thép, cơ điện

2 1600 Cơ khí, kho thành phẩm, nhiệt luyện, lắp