thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo, chương 1 potx

giới thiệu chung về nhà máy Nhà máy chế tạo máy kéo đ-ợc xây dựng trên địa bàn Huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội với quy mô khá lớn bao gồm 10 phân x-ởng và nhà làm việc Bảng 1.1 - Danh sách các phân x-ởng và nhà làm việc trong nhà máy Số trên mặt bằng Tên phân x-ởng Công suất đặt (Kw) Diện tích ( 2 m ) 1 Ban quản lý và phòng thiết kế 80 1500 2 Phân x-ởng cơ khí số1 3600 2000 3 Phân x-ởng cơ khí số 2 3200 2500 4 Phân x-ởng luyện kim màu 1800 2700 5 Phân x-ởng luyện kim đen 2500 3000 6 Phân x-ởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 1200 7 Phân x-ởng rèn 2100 3600 8 Phân x-ởng nhiệt luyện 3500 4200 9 Bộ phận nén khí 1700 2000 10 Kho vật liệu 60 5000 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy kéo để cung cấp cho các ngành kinh tế trong n-ớc và xuất khẩu. Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn. Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đ-ợc đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn. Theo thiết kế , nhà máy sẽ đ-ợc cấp điện từ một Trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10 km, bằng đ-ờng dây trên không lộ kép, dung l-ợng ngắn mạch phía hạ áp của Trạm biến áp trung gian là S N =250 MVA. Nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4500 h. Trong nhà máy có Ban quản lý, Phân x-ởng sửa chữa cơ khí và Kho vật liệu là hộ loại III, các phân x-ởng còn lại đều thuộc hộ loại I Các nội dung tính toán, thiết kế bao gồm : Xác định phụ tải tính toán của các phân x-ởng và nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân x-ởng Sửa chữa cơ khí Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất của nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân x-ởng Sửa chữa cơ khí Ch-ơng I Xác định phụ tảI tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, t-ơng đ-ơng với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ t-ơng tự nh- 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 đ-ợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nh- : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung l-ợng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố nh- : công suất, số l-ợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và ph-ơng thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nh-ng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định đ-ợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện đ-ợc chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí. Do tính chất quan trọng nh- vậy nên từ tr-ớc tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều ph-ơng pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh- đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn ch-a có ph-ơng pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những ph-ơng pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao đ-ợc độ chính xác, kể đến ảnh h-ởng của nhiều yếu tố thì ph-ơng pháp tính lại phức tạp. Sau đây là một số ph-ơng pháp tính toán phụ tải th-ờng dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: - Ph-ơng pháp tính theo hệ số nhu cầu - Ph-ơng pháp tính theo công suất trung bình - Ph-ơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm - Ph-ơng pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn ph-ơng pháp tính toán phụ tải điện thích hợp 1.1 xác định phụ tảI tính toán của phân x-ởng sửa chữa cơ khí Phân x-ởng sửa chữa cơ khí là phân x-ởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân x-ởng có diện tích bố trí 1200 m 2 . Trong phân x-ởng có 98 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 30 kW( lò điện ), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ. Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn là có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. Những đặc điểm này cần đ-ợc quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn ph-ơng án thiết kế cung cấp điện cho phân x-ởng. 1.1.1 Phân nhóm phụ tải của phân x-ởng Sửa chữa cơ khí Trong một phân x-ởng th-ờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đựoc chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm cần tuân theo các nguyên tắc sau: - Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đ-ờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đ-ợc vốn đầu t- và tổn thất trên các đ-ờng dây hạ áp trong phân x-ởng . - Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán đ-ợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn ph-ơng thức cung cấp điện cho nhóm . -Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân x-ởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực th-ờng (812) . Tuy nhiên th-ờng rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy ng-ời thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ph-ơng án thoả hiệp một cách tốt nhất có thể Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân x-ởng có thể chia các thiết bị trong phân x-ởng Sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải điện đ-ợc trình bày trong bảng 1.1 Bảng 1.2 - Bảng phân nhóm phụ tải điện P ĐM (kW) T T Tên thiết bị Số L-ợ ng Ký hiệu trên mặt bằng 1 máy Toàn bộ I ĐM (A) 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm I 1 Máy tiện ren 1 1 4.5 4.5 11.4 2 Máy tiện tự động 3 2 5.1 15.3 3*12.1 9 3 Máy tiện tự động 2 3 14.0 28.0 2*35.4 5 4 Máy tiện tự động 2 4 5.6 11.2 2*14.1 8 5 Máy tiện tự động 1 5 2.2 2.2 5.57 6 Máy tiện rêvôn 1 6 1.7 1.7 4.30 7 Máy phay vạn năng 2 7 3.4 6.8 2*8.61 8 Máy phay ngang 1 8 1.8 1.8 4.56 Cộng nhóm I 13 71.5 181.05 Nhóm II 1 Máy phay đứng 2 9 14.0 28.0 2*35.4 5 2 Máy phay đứng 1 10 7.0 7.0 17.73 3 Máy mài 1 11 2.2 2.2 5.57 4 Máy bào ngang 2 12 9.0 18.0 2*22.7 9 5 Máy xọc 3 13 8.4 25.2 3*21.2 7 6 Máy xọc 1 14 2.8 2.8 7.09 7 Máy khoan vạn năng 1 15 4.5 4.5 11.4 8 Máy doa ngang 1 16 4.5 4.5 11.4 9 Máy khoan 1 17 1.7 1.7 4.3 h-ớng tâm 10 Máy mài phẳng 2 18 9.0 18.0 2*22.7 9 Cộng nhóm II 15 111.9 283.36 Nhóm III 1 Máy mài tròn 1 19 5.6 5.6 14.18 2 Máy mài trong 1 20 2.8 2.8 7.09 3 Máy mài dao cắt gọt 1 21 2.8 2.8 7.09 4 Máy mài sắc vạn năng 1 22 0.65 0.65 1.65 5 Máy khoan bàn 2 23 0.65 1.30 2*1.65 6 Máy ép kiểu trục khuỷu 1 24 1.7 1.7 4.3 7 Máy mài phá 1 27 3.0 3.0 7.6 8 C-a tay 1 28 1.35 1.35 3.42 9 C-a máy 1 29 1.7 1.7 4.3 Cộng nhóm III 10 20.9 52.93 Nhóm IV 1 Lò điện kiểu buồng 1 31 30 30 47.98 2 Lò điện kiểu đứng 1 32 25 25 39.98 3 Lò điên kiểu bể 1 33 30 30 47.98 4 Bể điện phân 1 34 10 10 15.99 Cộng nhóm IV 4 95 151.93 Nhóm V 1 Máý tiện ren 2 43 10 20 2*25.3 2 2 Máy tiện ren 1 44 7.0 7.0 17.73 3 Máy tiện ren 1 45 4.5 4.5 11.4 4 Máy phay ngang 1 46 2.8 2.8 7.09 5 Máy phay vạn năng 1 47 2.8 2.8 7.09 6 Máy phay răng 1 48 2.8 2.8 7.09 7 Máy xọc 1 49 2.8 2.8 7.09 8 Máy bào ngang 2 50 7.6 15.2 2*19.2 5 9 Máy mài tròn 1 51 7.0 7.0 17.73 10 Máy khan đứng 1 52 1.8 1.8 4.56 11 Búa khí nén 1 53 10.0 10.0 25.32 12 Quạt 1 54 3.2 3.2 8.1 13 Biến áp hàn 1 57 12.47 12.47 31.58 14 Máy mài phá 1 58 3.2 3.2 8.1 15 Khoan điện 1 59 0.6 0.6 1.52 16 Máy cắt 1 60 1.7 1.7 4.3 Cộng nhóm V 17 97.87 247.84 Nhóm VI 1 Bàn nguội 3 65 0.5 1.5 3*1.27 2 Máy cuốn dây 1 66 0.5 0.5 1.27 3 Bàn thí nghiệm 1 67 15.0 15.0 37.98 4 Bể tẩm có đốt 1 68 4.0 4.0 10.13 nãng 5 Tñ sÊy 1 69 0.85 0.85 2.15 6 Khoan bµn 1 70 0.65 0.65 1.65 Céng nhãm VI 8 22.5 56.99 ( I §M ®-îc tÝnh theo c«ng thøc : I ®m = S ®m / 3 U, S ®m = P dm /cos trong ®ã tÊt c¶ c¸c nhãm ®Òu lÊy cos = 0.6 , riªng nhãm IV lÊy cos  = 0.95 ) . 2*22.7 9 5 Máy xọc 3 13 8.4 25.2 3* 21. 2 7 6 Máy xọc 1 14 2.8 2.8 7.09 7 Máy khoan vạn năng 1 15 4.5 4.5 11 .4 8 Máy doa ngang 1 16 4.5 4.5 11 .4 9 Máy khoan 1 17 1. 7 1. 7 4.3 h-ớng tâm 10 Máy mài. Quạt 1 54 3.2 3.2 8 .1 13 Biến áp hàn 1 57 12 .47 12 .47 31. 58 14 Máy mài phá 1 58 3.2 3.2 8 .1 15 Khoan điện 1 59 0.6 0.6 1. 52 16 Máy cắt 1 60 1. 7 1. 7 4.3 Cộng nhóm V 17 97.87 247.84 Nhóm VI 1 Bàn. 1 48 2.8 2.8 7.09 7 Máy xọc 1 49 2.8 2.8 7.09 8 Máy bào ngang 2 50 7.6 15 .2 2 *19 .2 5 9 Máy mài tròn 1 51 7.0 7.0 17 .73 10 Máy khan đứng 1 52 1. 8 1. 8 4.56 11 Búa khí nén 1 53 10 .0 10 .0 25.32 12