ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CUNG CẤP ĐIỆN - THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP VÀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ Giáo viên hướng dẫn BẠCH QUỐC KHÁNH

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP gồm có 2 phần: I. Phần I. Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp II. Phần II. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm trong khu công nghiệp 1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy chế tạo máy công cụ. 2. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp. 3. Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp. 4. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ. 5. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 6. Tính toán nâng cao công suất cosfi của toàn nhà máy. 7. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 8. Thiết kế một trạm biến áp phân xưởng của nhà máy chế tạo máy công cụ.

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

Họ tên sinh viên : Đỗ Trường Giang

I Đầu đề thiết kế

Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm

1 Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp

2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm trong khu

công nghiệp

II Các số liệu ban đầu

1 Phụ tải điện của khu công nghiệp (Hình 1 và Bảng 1)

2 Phụ tải điện của nhà máy (Hình 2 và Bảng 2)

3 Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 3 và Bảng 3)

4 Điện áp nguồn cấp cho khu công nghiệp : Chọn giữa 110kV hoặc 35kV

5 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 450MVA

6 Đường dây cung cấp điện cho khu công nghiệp : Đường dây trên không dây nhôm

lõi thép

7 Khoảng cách từ nguồn đến khu công nghiệp : 12km

8 Thời gian xây dựng công trình trong 1 năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận

hành của công trình 30 năm

III Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy chế tạo

máy công cụ

2 Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp

3 Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp

4 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ

5 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên phân xưởng Công suất đặt

(kW)

Tmax (h)

1 Nhà máy chế tạo máy công cụ Theo tính toán 5000

TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ

1 Khu nhà phòng ban quản lý và

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

P®m (kW)

1 m¸y Toµn bé

Bé phËn DôNG cô

Bé phËn söa ch÷a c¬ khÝ vµ ®iÖn

Kho phô tïng

Bé phËn söa ch÷a ®iÖn Bé phËn söa ch÷a c¬ khÝ

Phßng thö nghiÖm

Phßng thö nghiÖm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 2

A Số liệu nguồn điện 2

B Số liệu phụ tải 2

C Đánh giá chung 5

D Yêu cầu thiết kế 6

CHƯƠNG I 7

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY VÀ KHU CÔNG NGHIỆP 7

1 Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán 7

1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán 7

1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 7

2 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy chế tạo công cụ 13

2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 13

2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy 23 2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 26

2.4 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy 26

3 Xác định phụ tải tính toán của khu công nghiệp 30

3.1 Xác định phụ tải tính toán của từng nhà máy trong khu công nghiệp 30

3.2 Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp 30

3.3 Phụ tải tính toán của khu công nghiệp trong tương lai: 31

3.4 Biểu đồ phụ tải của khu công nghiệp 31

CHƯƠNG II 34

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO KHU CÔNG NGHIỆP 34

2.1 Khái niệm chung về mạng cao áp của khu công nghiệp 34

2.2 Chọn cấp điện áp vận hành của khu công nghiệp 34

2.3 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện 35

2.3.1 Xác định tâm phụ tải của khu công nghiệp 35

2.3.2 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện 36

2.4 Sơ bộ lựa chọn thiết bị điện 38

2.4.1 Chọn công suất trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp 38

2.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 39

2.4.3 Chọn máy cắt 47

2.5 Tính toán lựa chọn phương án thiết kế 52

2.5.1 Phương án đi dây 1 54

2.6 Thiết kế chi tiết cho phương án lựa chọn 62

2.6.1 Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống về khu công nghiệp 62

2.6.2 Tính ngắn mạch cho mạng cao áp 62

2.6.3 Chọn và kiểm thiết bị điện cho mang cao áp của khu công nghiệp 66

2.6.4 Kiểm tra các thiết bị điện phía hạ áp của MBATT đã chọn sơ bộ 68

2.6.5 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của khu công nghiệp 68

CHƯƠNG III 70

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ 70

3.1 Lựa chọn cấp điện áp 71

3.1.1 Điện áp để truyền tải điện năng đến nhà máy 71

3.1.2 Điện áp cung cấp trực tiếp cho các thiết bị 71

3.2 Các phương án cung cấp điện cho nhà máy 71

3.2.1 Nguyên tắc chung: 71

3.2.2.Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện 72

3.3 Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp 74

3.3.1 Chọn vị trí trạm trung tâm và các trạm biến áp phân xưởng 74

3.3.2 Vạch các phương án nối dây chi tiết 75

3.4.Xác định dung lượng, số lượng các máy biến áp 75

3.4.1.Lựa chọn máy biến áp phân phối cho các phương án 77

3.4.2.Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm 82

3.4.3 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm 83

3.5 Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý 86

3.5.1 Lựa chọn thông số và xác định tổn thất điện năng của máy biến áp 86

3.5.2.Chọn cáp 86

3.5.3.Xác định tổn thất điện năng trên đường dây 87

3.5.4 Tính toán kĩ thuật cho từng phương án 88

3.6.Chi phí vòng đời cho từng phương án 109

3.6.1 Phương án 1: 110

3.6.2 Phương án 2 112

3.6.3 Phương án 3 114

3.6.4 Phương án 4 116

3.7 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn : 119

3.7.1.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm 119 3.7.2.Tính toán lựa chọn và vẽ sơ đồ TPPTT và các TBAPX : 119

3.8.Thuyết minh và vận hành sơ đồ 121

3.8.1 Khi vận hành bình thường 121

3.8.2 Khi bị sự cố 121

3.8.3 Khi cần sửa chữa định kỳ 121

3.9.3.Tính dòng ngắn mạch : 126

3.10 Chọn và kiểm tra thiết bị 128

3.10.1 Chọn và kiểm tra cáp 35 KV 128

3.10.2.Chọn và kiểm tra thanh dẫn phía hạ áp TBAPX : 128

3.10.4.Chọn và kiểm tra dao cách ly : 130

3.10.5.Chọn và kiểm tra cầu chì cao áp : 130

3.10.6.Chọn và kiểm tra máy biến dòng điện : 131

3.10.7.Chọn và kiểm tra máy biến điện áp : 131

3.10.8.Chọn và kiểm tra chống sét van : 132

3.10.9.Chọn và kiểm tra áptômát : 132

CHƯƠNG IV 135

THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 135

4.1.Phân tích phụ tải phân xưởng SCCK 135

4.2.Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xưởng : 135

4.3.Chọn vị trí tủ động lực và tủ phân phối : 139

4.3.1.Nguyên tắc chung: 139

4.3.2.Xác định vị trí tủ phân phối và động lực phân xưởng: 139

4.3.3.Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp : 139

4.4 Lựa chọn tủ phân phối và tủ động lực 139

4.4.1 Nguyên tắc chung: 139

4.4.2 Chọn tủ phân phối 140

4.4.3 Chọn tủ động lực 142

4.5 Chọn cáp 144

4.5.1 Nguyên tắc chung 144

4.5.2 Chọn cáp từ trạm biến áp B5 đến tủ phân phối 145

4.5.3 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực 145

4.5.4.Lựa chọn cáp dẫn từ các tủ động lực tới từng động cơ: 146

4.6.Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí 152

4.6.1.Các thông số của sơ đồ thay thế : 152

4.6.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn: 154

CHƯƠNG V 158

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY 158

5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng trong nhà máy 158

5.2.Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 159

5.2.1 Tụ tĩnh điện 159

5.2.2.Máy bù đồng bộ 159

5.2.3.Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá 160

5.3.Các bước được tiến hành như sau 160

5.3.2.Kiểm tra lại hệ số công suất của nhà máy 165

CHƯƠNG VI 167

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 167

6.1 Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng: 167

6.2 Hệ thống chiếu sáng 167

6.2.1 Các hình thức chiếu sáng: 167

6.2.2.Chọn loại đèn chiếu sáng 168

6.3 Chọn độ rọi cho các bộ phận : 169

6.4 Tính toán chiếu sáng : 169

6.4.1 Giới thiệu phương pháp hệ số sử dụng: 170

6.4.2 Tính toán chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí : 171

6.5 Thiết kế mạng điện chiếu sáng 172

CHƯƠNG VII 176

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B7 176

7.1 Sơ đồ nguyên lý và lựa chọn các phần tử cơ bản của trạm 176

7.1.1 Chọn máy biến áp B7 178

7.1.2 Chọn thiết bị phía cao áp : 178

7.1.3 Chọn thiết bị hạ áp 179

7.2 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xưởng B7 182

7.2.1 Hệ số nối đất của trạm biến áp phân xưởng B7 182

7.2.2 Tính toán hệ thống nối đất: 183

7.3 Kết cấu trạm và sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm 186

TÀI LIỆU THAM KHẢO 187

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì ngành công nghiệp điện luôn

giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh

tế quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm

Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống

cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng Từ yêu cầu thực tế đó,

cùng những kiến thức đã được học, em được giao thực hiện đề tài thiết kế tốt

nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm:

1 Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp

2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm

trong công nghiệp

Cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy BẠCH QUỐC

KHÁNH, em đã hoàn thành xong bản thiết kế theo yêu cầu

Trong quá trình thiết kế mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về kiến thức

nên em không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em rất mong được sự chỉ bảo

của các Thầy, các Cô trong bộ môn

Em xin gửi đến thầy BẠCH QUỐC KHÁNH cùng toàn thể thầy cô giáo trong

bộ môn Hệ Thống Điện lời cảm ơn chân thành nhất!

Hà nội, ngày 23 tháng 05 năm 2007

Sinh viên thực hiện

Đỗ Trường Giang

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

A SỐ LIỆU NGUỒN ĐIỆN

Ta biết nguồn điện là nơi cung cấp điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng của

các phụ tải điện

Theo đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là một khu công nghiệp nên:

- Điện áp nguồn cấp cho nó có thể chọn giữa 110 kV hoặc 35 kV

- Đường dây liên kết với nguồn có chiều dài là 12 km, đường dây trên

không dây nhôm lõi thép

- Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 450

MVA

B SỐ LIỆU PHỤ TẢI

Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất của 1

hoặc một nhóm thiết bị dùng điện Do tính chất của hệ thống cung cấp điện là gắn

với phụ tải nhất định và liên quan đến lưới nên phải biết số liệu của phụ tải Đề tài

thiết kế cho biết:

- Phụ tải điện của khu công nghiệp (Hình 1 và Bảng 1) bao gồm 6 nhà máy

được đặc trưng bởi công suất đặt và hệ số sử dụng công suất cực đại (Tmax)

Bảng 1 Phụ tải của khu công nghiệp

TT Tên phân xưởng Công suất đặt

(kW)

Tmax

(h)

Diện tích (×105m2)

1 Nhà máy chế tạo công cụ Theo tính toán 5000 72

3 Nhà máy chế tạo vòng bi 5500 5000 102

4 Nhà máy lắp ráp ô-tô máy kéo 8000 4500 128

5 Nhà máy chế tạo ống thép 4000 4500 112

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng toàn khu công nghiệp

- Phụ tải điện của một nhà máy trong khu công nghiệp (Hình 2 và Bảng 2)

là nhà máy chế tạo công cụ bao gồm 12 phân xưởng

Bảng 2 Phụ tải nhà máy chế tạo công cụ

TT Tên phân xưởng Công suất đặt

(kW) Loại hộ tiêu thụ

Diện tích (m2)

7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III 1134

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Hình 2 Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy

- Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 3 và Bảng 3)

C ĐÁNH GIÁ CHUNG

- Khu công nghiệp cần thiết kế có mặt bằng tương đối rộng bao gồm 5 nhà

máy cơ khí Các nhà máy phân bố tương đối đều, gần đường giao thông nên thuận

tiện cho vận chuyển, lắp đặt Mặt khác các nhà máy đặt cách xa khu dân cư nên

đảm bảo các vấn đề về môi trường cho con người

- Nhà máy chế tạo công cụ nằm trong khu công nghiệp có 8 phân xưởng,

một bộ phận, một khu nhà phòng ban quản lý – thiết kế, một kho vật liệu và một

trạm bơm

 Đặc điểm của phụ tải điện trong nhà máy như sau:

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

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn ,điện áp yêu cầu trực tiếp

đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục

kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp f=50Hz

- Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu

sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz

 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy

Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho

nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy như các phân xưởng đúc,

phân xưởng lắp ráp và gia công cơ khí phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ

tin cậy cao

Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện sẽ ảnh

hưởng đến chất lượng, số lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế mặt khác ta thấy

tỷ lệ phần trăm phụ tải loại I lớn hơn phụ tải loại III Vì vậy theo " Qui phạm trang

bị điện " thì nhà máy được xếp vào phụ tải loại I

D YÊU CẦU THIẾT KẾ

- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán

chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn đòi hỏi thời gian dài ,do

đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình

- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập:

1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy

chế tạo máy công cụ

2 Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp

3 Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp

4 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ

5 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

6 Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy

7 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

8 Thiết kế một trạm biến áp phân xưởng của nhà máy chế tạo máy công cụ

CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

VÀ KHU CÔNG NGHIỆP

1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán

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

tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách nhiệt

Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhệt độ tương tự

như phụ tải thực tế gây ra vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm

bảo cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra thiết bị trong hệ

thống cung cấp điện như : 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 lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và

phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ hơn phụ tải

thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố,

cháy nổ, Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng

vốn đầu tư , gia tăng tổn thất, Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và

phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có một

phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì

lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn

và ngược lại Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường được sử dụng nhiều

hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi qui hoạch và thiết kế các hệ thống cung

cấp điện:

1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Tùy theo số liệu của phụ tải là nhiều hay ít mà ta có các phương pháp xác

định tương ứng sau:

1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản,

thuận tiện Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác Bởi vì hệ

số nhu cầu Knc tra được trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ

thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy

2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải

và công suất trung bình:

P tt = K hd P tb

Trong đó: Khd - hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải ,tra trong sổ tay kĩ thuật,

Ptb - công suất trung bình thiết bị hoặc nhóm các thiết bị, [kW]

P tb =

t

dt)t(P

A - Điện năng tiêu thụ của thiết bị hoặc nhóm các thiết bị trong thời

gian T

- Phương pháp này ít dùng trong thiết kế vì chưa biết hình dáng đồ thị phụ tải

3 Phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ

thị phụ tải khỏi giá trị trung bình:

P tt = P tb  

Trong đó : Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , [kW],

 - hệ số tán xạ của 

- Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị

của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được

dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải và

chưa biết chính xác hình dáng đồ thị phụ tải, chỉ phù hợp với các hệ thống đang

Trong đó : Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị,[kW]

Kmax - hệ số cực đại, tra 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 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 thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau)

Công thức để tính nhq như sau:

2 n

dmi i=1

hq n

2 dmi i=1

Pdmi : Công suất định mức của thiết bị thứ i

Trong đó : Pđmmax, Pđmmin : Công suất định mức lớn nhất và bé nhất của các

thiết bị trong nhóm

 Khi m >3 và Ksd 0,2 thì số nhq có thể xác định theo công thức:

nhq =

n dmi 1 dmmax

B1- Tính n1 - Số thiết bị có công suất  0,5 Pđmmax

B2- Tính Pl - Tổng công suất của nl thiết bị kể trên: P1=

n dmi i=1P



B3- Tính n*= n1

n ; P=

1P

P

P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P=

n1 dmi i=1P

B4- Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f(n,p)

B5- Tính nhq=nhq* n

* Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn

lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức:

Pqd = Pdm× Kd%

Kd% : Hệ số đóng điện tương đối phần trăm, thường lấy K d% =25%

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

 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha

Pqd =3×Pđmfamax

 Thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây

Pqd= 3×Pđm

* Chú ý : Khi số hộ tiêu thụ hiệu quả nhq <4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản

sau để xác định phụ tải tính toán:

 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn lấy bằng

công suất danh định của các thiết bị đó tức là:

n

 Khi số hộ tiêu thụ (số thiết bị ) trong nhóm >3 nhưng số thiết bị tiêu thụ

hiệu quả <4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:

Ptt =

n

ti dmi i=1

K P

Trong đó: Kti : Hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:

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

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

5 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một

đơn vị sản phẩm

Ptt = O

max

M.W T Trong đó : W0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ,[kWh/đvsp]

M - số sản phẩm sản suất được trong một năm,

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 thị

phụ tải ít biến đổi như : Quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân khi

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

6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện trên đơn vị diện

tích

Ptt = p0.F Trong đó : p0 - suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , [W/m2],

F - diện tích bố trí thiết bị , [m2]

- Phương pháp này dùng cho các xí nghiệp, nhà máy có phụ tải phân bố tương đối

đều Phương pháp này đặc biệt thích hợp để xác định phụ tải tính toán chiếu sáng

và trong giai đoạn thiết kế sơ bộ

7 Phương pháp tính trực tiếp

Trong các phương pháp trên thì 3 phương pháp 1, 4, 6 dựa trên kinh nghiệm

thiết kế và vận hành để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết quả gần

đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây

dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố Do đó kết quả

chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp Trong bản thiết kế này

ta sử dụng chủ yếu 3 phương pháp 1,4,6

8 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện

khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm

đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

Idn= Ikdmax + Itt - ksd.Idmmax

Trong đó:

Ikdmax- Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong

nhóm máy (A)

Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy (A)

Idmmax - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động (A)

ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ

2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

2.1.1 Phân loại và phân nhóm các phụ tải điện

Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau:

* Các thiết bị 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 đường dây

hạ áp

* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để

việc xác định phụ tải tính toán chính xác hơn và thuận lợi cho lựa chọn phương

thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại TĐL cần

dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng

không nên quá nhiều bởi số đầu ra của tủ động lực thường trong khoảng (812)

Trong một số trường hợp ta có thể đấu nối móc xích các thiết bị với nhau nên cho

phép số thiết bị trong một nhóm có thể lớn hơn 12 Tuy nhiên khi số thiết bị của

một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin

cậy CCĐ cho từng thiết bị

Người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lí nhất

Trong bản thiết kế này các thiết bị trong phân xưởng đều làm việc ở chế

độ dài hạn và từ vị trí công suất của các thiết bị trên mặt bằng phân xưởng ta

chia ra thành 5 nhóm thiết bị kết quả được cho ở bảng sau:

Bảng 1.1: Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên nhóm và tên

thiết bị

Ký hiệu trên mặt bằng Số lượng

Công suất(kW)

1 máy Toàn bộ

Nhóm 1

2.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị trong PXSCCK

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí đề thiết kế đã cho các thông tin khá chi

tiết về phụ tải vì vậy để có kết quả chính xác ta chọn phương pháp tính toán là :

Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại Nội dung cơ bản

của phương pháp này đã được nêu ở phần trên

 Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1

- Tổng số thiết bị trong nhóm 1: n = 14

- Tổng công suất của nhóm 1: Pdm = 44 kW

- Công suất của thiết bị có công suất lớn nhất : Pdmmax = 10 kW

 Vì m = 13,385 >3; ksd = 0,15 < 0,2 nên ta phải xác định số thiết bị sử dụng điện

hiệu quả theo trình tự như sau :

* Tính n1 ( là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của

thiết bị có công suất lớn nhất ):

theo bảng phân nhóm ta được n1= 3

* Tính P1: P1 =

n1 dmi i=1P



Trong đó:- P1: tổng công suất định mức của n1 thiết bị

- Pdmi: công suất định mức của thiết bị thứ i trong n1 thiết bị

0,55

P  44 

- Từ các giá trị n* = 0,21 ; P* = 0,55 tra bảng PL I.5 TL [2] trang 255

- Tính số thiết bị sử dụng điện hiệu quả :

- Dòng điện định mức của các thiết bị trong nhóm:

Ví dụ:Tính Idm của Máy tiện ren có công suất là 7 kW, điện áp nguồn là 380V

Idm = Pdm

3 U cos   =

70,38 3 0,6 = 17,73 A

Tương tự cho các TB còn lại ta có giá trị dòng điện định mức ở bảng 1.2

- Phụ tải tính toán của nhóm 1:

 Itt =

3

tt S

25,96 0,38 3 = 39,44 A

 Tính phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại (nhóm 2,3,4,5)

Bằng phương pháp và cách tính giống như với nhóm 1 ta được các kết quả

ghi trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Bảng phụ tải tính toán của các nhóm

Tên nhóm và thiết bị Số

lượng

Công suất (kW)

Máy bào ngang 2 7 0,1

5 0,6/1,33

17,7

3 Máy bào giường một trụ 1 10 0,1

9 eBook for You

2.1.3 Xác định phụ tải tính toán của cả phân xưởng sửa chữa cơ khí

 Phụ tải tính toán động lực của toàn phân xưởng

Ta có :

m ttnhi ttdl dt

i=1

m ttnhi dt

 Phụ tải chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng

- Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

theo công thức sau : Pcs =p0xF

Trong đó : Pcs: Là công suất chiếu sáng (kW)

p0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)

F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2)

- Theo PL1-2 TL [2] ta có p0 đối với PXSC cơ khí là p0 =14 W/m2

- Theo bảng 1-1 chương 1 ta có diện tích của PX SCCK là : 1134 m2

 Phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Công thức tính toán:

ttdl cspx ttpx=P +P

P

ttdl cspx ttpx= Q +Q

ttpx ttpx

dm

P

SS

Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy

Idmmax - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động

ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy

- Đối với các phân xưởng còn lại của nhà máy ta chỉ biết được công suất đặt tổng

và diện tích của toàn phân xưởng, vì vậy để đơn giản, sơ bộ ta dùng phương pháp

tính toán theo hệ số nhu cầu Nội dung chủ yếu của phương pháp này đã được

trình bày ở mục 1.2 chương này

 Công suất tính toán chiếu sáng:

b Các phân xưởng còn lại

- Bằng cách tính tương tự như phân xưởng đúc ta tính được phụ tải tính toán cho

các phân xưởng khác còn lại trong nhà máy Kết quả tính toán được ghi trong

bảng 1.3

Bảng 1.3 Phụ tải tính toán của các phân xưởng trong nhà máy

TT Tên phân xưởng Pđ

(kW) knc cos tg F

(m 2 )

p 0 (W/m 2 )

P dl (kW)

Q dl (kVAr)

P cs (kW)

P tt (kW)

Q tt (kVAr)

S tt (kVA)

I tt (A)

5 PX luyện kim mầu 1800 0,6 0,7 1,02 3442,5 15 1080 1101,8 51,64 1131,64 1101,8 1579,4 2399,7

6 PX luyện kim đen 2500 0,6 0,7 1,02 2571,75 15 1500 1530,3 38,58 1538,58 1530,3 2170,0 3297,0

7 PX sửa chữa cơ khí 324,47 0,25 0,66 1,14 1134 14 94,548 125,749 15,88 110,42 125,7 167,4 241,5

2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

- Xác định phụ tải tác dụng của toàn nhà máy:

Ptt nm = kđt x

12 tti i=1P

 = 0,85 x 11208,3 = 9527,06 kW

- Xác định phụ tải phản kháng của toàn nhà máy:

Qtt nm = kđt x

12 tti i=1Q

2.4 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy

2.4.1 Xác định tâm phụ tải điện:

Tâm phụ tải điện là điểm thõa mãn điều kiện mômen phụ tải :



n

1 i i

i L

P min Trong đó : Pi và Li là CS và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

1 i i

n

1 i i i

S

x S

Trong đó :x0 ; y0 ; z0 : Toạ độ của tâm phụ tải điện

xi ; yi ; zi : Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn

Si : Công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế cao độ z thường không cần phải quan tâm Tâm phụ tải điện là

vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực

2.4.2 Biểu đồ phụ tải điện (BĐPT) :

- Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn BĐPT trùng với

tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng

đều theo diện tích phân xưởng

- Việc phân bố hợp lý các TBA trong xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để

xây dựng sơ đồ CCĐ có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí

hàng năm nhỏ nhất Để xác định được vị trí đặt các TBA ta xây dựng biểu đồ phụ

tải

- BĐPT là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng

theo một tỉ lệ

- BĐPT cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp

 Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác đinh qua

biểu thức:

ttPXi

i=Π.m

S

+ S ttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA)

+ Ri : Bán kính vòng tròn BĐPT của phân xưởng thứ i, mm

Bảng 1.4 Kết quả xác định R i và  csi cho các phân xưởng:

TT Tên phân xưởng Ptt

(kW)

S tt

(kVA)

X (mm)

Y (mm)

R (mm)

5 PX luyện kim mầu 1131,64 1579,4 59,9 69,4 12,9 51,64 16,4

6 PX luyện kim đen 1538,58 2170,0 37 69,4 15,2 38,58 9,0

7 PX sửa chữa cơ khí 110,42 167,4 87,6 70,5 4,2 15,88 51,8