Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các ngành công nghiệp có tốc độ phát triển ngày càng nhanh chóng. Gắn liền với đó, các hệ thống cung cấp điện cho các nhà máy xí nghiệp cũng luôn được mở rộng và ngày càng đa dạng, đòi hỏi phải liên tục thiết kế mới. Xuất phát từ các yêu cầu thực tiễn đó, việc đào tạo một đội ngũ thiết kế có tính chuyên nghiệp cao là một đòi hỏi bức thiết. Với những kiến thức đã được học, sau khi được nhận đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Xí nghiệp công nghiệp, em đã rất cố gắng để hoàn thành bài tập của mình. Trong thời gian thực hiện đề tài vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ môn, và đặc biệt là sự chỉ dẫn tỉ mỉ của thầy PHẠM Mạnh Hải. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô. Sau khi cố gắng hết sức để hoàn thành tốt bản thiết kế được giao, nhưng do kiến thức của em còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót.Em mong thầy cô góp ý cho em để em có thể hoàn thiện tốt hơn. Một lần nữa, em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn em thầy Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống cung cấp điện lời biết ơn sâu sắc. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2014 Sinh viên: Nguyễn Văn Trung 1 Mục lục 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 7 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1 Tính toán tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.3 Tổng hợp phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 Xác định phụ tải tính toán của xí nghiệp và biểu đồ phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.1 Xác định phụ tải tính toán . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.2 Xác định tâm phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.3 Biểu đồ phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 17 2.1 Chọn cấp điện áp phân phối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp trung gian . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp xí nghiệp và các trạm biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp trung tâm . . . . . . . . . . . 26 2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm phân phối trung tâm xí nghiệp đến các phân xưởng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.1 Chọn dây dẫn hạ áp từ máy biến áp đến tủ phân phối phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn từ TBATT về các TBA phân xưởng . 30 3 TÍNH TOÁN ĐIỆN 41 3.1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp . . . . . 42 3.2 Xác định tổn hao công suất và tổn thất điện năng . . . . . . . . . . . . . 44 3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2 4 CHỌN VÀKIỂMTRATHIẾTBỊĐIỆN 52 4.1 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.2 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn,khí cụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5 TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 67 5.1 Tính toán bùhệ số côngsuất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, 9. 67 5.2 Đánh giá hiệu quả bù . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ĐỀ BÀI Thiết Kế Cung Cấp Điện BÀI 9B “Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp” A.Dữ kiện:. Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng.Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk,MVA,khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L,m.Cấp điện áp truyền tải là 110kV.Thời gian sử dụng công suất cực đại là T M ,h.Phụ tải loại I và loại II chiếm K I,II %.Giá thành tổn thất điện năng c ∆ =1500đ/kWh;suất thiệt hại do mất điện g th =10000đ/kWh;hao tổn điện áp cho phép trong mạng kín từ nguồn(điểm đấu điện)là ∆U cp = 5%.Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện. Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp(nhà máy) Sk,MVA K I,II % T M ,h L,m Hướng tớicủa nguồn 310 78 4440 300 Đông 4 N 0 theo sơ Tênphân xưởngvà phụtải Số lượng Tổngcông suất Hệsố nhu Hệ sốcông đồ mặtbằng thiết bịđiện đặt,kW cầu,knc suất, cosϕ 1 Bộ phận nghiền sơ cấp 15 1250 0,44 0,53 2 Bộ phận nghiền thứ cấp thấp 11 1600 0,47 0,62 3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 60 690 0,66 0,68 4 Bộ phận sấy xỉ 16 1250 0,50 0,56 5 Đầu lạnh của bộ phận lò 35 1150 0,47 0,76 6 Đầu nóng của bộ phận lò 27 1150 0,46 0,78 7 Kho liên hợp 30 920 0,42 0,80 8 Bộ phận xay xi măng 20 1250 0,47 0,67 9 Máy nén cao áp 4 1600 0,66 0,72 10 Bộ phận ủ và đóng bao 15 690 0,50 0,65 11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 20 1250 0,47 0,55 12 Phân xưởng 20 1250 0.47 0.55 13 Lò hơi 45 570 0.42 0.64 14 Kho vật liệu 14 126 0.5 0.53 15 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 10 80 0.54 0.62 16 Nhà ăn 35 80 0.43 0.68 17 Nhà điều hành 35 60 0.43 0.55 18 Garage oto 23 25 0.46 0.76 B.Nhiệm Vụ Thiết Kế Chính. I.Tính toán phụ tải II.Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện xí nghiệp. III.Tính toán điện IV.Chọn và kiểm tra thiết bị điện V.Tính toán bù hệ số công suất VI.Tính toán nối đất C.Yêu Cầu Bản Vẽ. 1.Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải. 2.Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghiệp (gồm cả sơ đồ của các phương án so sánh). 3.Sơ đồ nguyên lý mạng điện. 4.Sơ đồ trạm biến áp nguồn. 5.Bảng số liệu và các kết quả tính toán. Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải 13 9 10 14 15 12 3 7 4 8 16 17 18 6 11 1 2 5    Hình 1: Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp sản xuất. SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 6 Chương 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì việc đầu tiên là phải xác định được nhu cầu sử dụng điện của công trình đó.tùy theo quy mô của công trình mà nhu cầu xác định điện theo phụ tải thực tế hoặc tính đến sự phát triển sau này.Do vậy việc xác định nhu cầu điện làgiải bài toándự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn. Dự báo phụ tảingắn hạnlà xác định phụ tảicủa công trình ngay sau khi đưacông trình vào khai thác vận hành.Phụ tải này thường gọi là phụ tải tính toán.Vậy phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải điện thì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng chế độ làm việc của các thiết bị điện, cũng như phương thức vận hành của hệ thống Do đó việc xác định phụ tải tính toán là một công việc khó khăn và cũng rất quan trọng.Nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có thể dẫn tới cháy nổ.Ngược lại thì phụ tải tính toán mà lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và sẽ gây lãng phí. Dưới đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Tính theo hệ số nhu cầu • Tính theo hệ số k M và công suất trung bình • Tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm • Tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế,tùy theo yêu cầu cụ thể mà ta có thể chọn phương pháp tính toán phụ tải điện sao cho hợp lý nhất. 7 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng 1.1.1 Tính toán tải động lực - Phụ tải động lực của phân xưởng thiết bị cắt được tính như sau: P dl1 = k nc .P d (kW) Q dl1 = P dl .tgϕ(kV Ar) Trong đó • k nc Hệ số nhu cầu. • P d (kW) Công suất đặt. • cosϕ Hệ số công suất. ⇒ Phu tải bộ phận nghiền sơ cấp: P dl1 = 0, 44.1250 = 550(kW ) Q dl1 = 0, 44.1250. √ 1−cos 2 ϕ cosϕ = 880(kV Ar) 1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng P cs1 = P 0 .S = P 0 .a.b(kW) Trong đó: • P 0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng,P 0 = 0,015 (kW/m 2 ). • S (m 2 ) là diện tích được chiếu sáng của xưởng 1. • a (m 2 ) là chiều dài của phân xưởng 1. • b (m 2 ) là chiều rộng của phân xưởng 1. ⇒ Phụ tải chiếu sáng của bộ phận sấy xỉ là: P cs1 = 15.95.50 10 3 = 71, 25(kW ) Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1. Q cs1 = 0 (kV ar) SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 8 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết các phân xưởng của xí nghiệp trên thực tế. SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 9 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải 1.1.3 Tổng hợp phụ tải Ta có: P ttpx1 = P dl1 + P cs1 (kW) Q ttpx1 = Q dl1 (kV Ar) S ttpx1 =  P 2 ttpx1 + Q 2 ttpx1 (kV A) Trong đó: • P ttpx1 Công suất tác dụng của phân xưởng 1. • Q ttpx1 Công suất phản kháng của phân xưởng 1. • S ttpx1 Phụ tải tính toán của phân xưởng 1. ⇒ Công suất tác dụng của bộ phận nghiền sơ cấp P ttpx1 = 550 + 73, 5 = 623, 5(kW) ⇒ Công suất phản kháng của bộ phận nghiền sơ cấp: Q ttpx1 = 880(kV Ar) ⇒ Phụ tải tính toán của bộ phận nghiền sơ cấp: S ttpx1 = √ 623.5 2 + 880 2 = 1078.5(kV A) SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 10 [...]... trung, công suất lớn Điện năng cho xí nghiệp được lấy từ trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp Cấp điện áp trong phạm vi đồ án được xác định là cấp 22kV Trong một xí nghiệp cần cần đặt nhiều trạm biến áp phân xưởng, phân xưởng lớn một trạm và những phân xưởng vừa và nhỏ có thể chung một trạm Để cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng cần đặt tại trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối,... xí nghiệp Lại có: Pttxn = 7345, 61(kW ) = 7, 34561 (M W ) ⇒ Vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về xí nghiệp sẽ là: √ U = 4, 34 0, 3 + 16.7, 34561 = 47, 1 (kV ) Do điện áp nguồn là 110kV nên ta sẽ chọn cấp điện áp truyền tải c là Uđm =110 kV 1 Trang 50-Sách Cung Cấp Điện- Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Bội Khê, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2009 17 GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện. .. Điện Từ kết quả tính toán trên: ⇒ Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: + Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT) Nguồn 110 kV từ hệ thống về qua TBATTđược hạ xuống điện áp 22kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong xí nghiệp cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng... Án Cung Cấp Điện GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Hình 1.3: đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 16 Chương 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 2.1 Chọn cấp điện áp phân phối Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp tới vấn đề kinh tế, kỹ thuật của hệ thống Điều này thể hiện ở cấp điện áp cực đại khi vận hành cũng như về tổn thất điện năng trên toàn hệ thống, ngoài ra cấp. .. 11 Itt (A) GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Qttxn = 0, 7.8809, 10 = 6166, 37(kV Ar) ⇒ Công suất toàn phần của xí nghiệp: Sttxn = 7345, 612 + 6166, 372 = 9590, 73(kV A) ⇒ Hệ số công suất của xí nghiệp: Cosϕxn = 1.2.2 7345,61 9590,73 = 0, 76 Xác định tâm phụ tải ∗ Tính tọa độ tâm phụ tải của xí nghiệp: Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định M(X0... tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn.Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 35 kv , công suất các phân xưởng tương đối lớn Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm 2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp trung gian Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất... tâm phụ tải điện của toàn xí nghiệp là: M(980,25;487,8) 1.2.3 Biểu đồ phụ tải Biểu đồ phụ tải điện là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nhất định tùy ý Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 13 GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện tải trong... tải của xí nghiệp ta đã xác định ở trên là điểm M(980,25; 487,8).Do vị trí này trùng với vị trí phân xưởng số 7 và dựa vào sơ đồ mặt bằng của xí nghiệp công nghiệp, ta đặt trạm phân phối trung tâm tại vị trí dịch chuyển xuống dưới so với tâm phụ tải tính toán của xí nghiệp hay là điểm T(980; 400).Vị trí này có thể đảm bào mỹ quan công nghiệp, đảm bảo cho công tác vận hành,sửa chữa cho MBA 2.3 Chọn công. .. phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho máy biến áp,cụ thể các nhóm như sau: SV:Nguyễn Văn Trung-Đ7-DCN2 19 GVHD:TS.Phạm Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Bảng 2.1: Bảng phân nhóm phụ tải cho một xí nghiệp công nghiệp STT TÊN PHÂN XƯỞNG VÀ PHỤ TẢI SỐ HIỆU TRÊN SƠ ĐỒ cos ϕ CÔNG SUẤT P (kW) NHÓM 1 1 Bộ phận nghiền sơ cấp 1 0,53 1250 2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 2 0,62 1600 3 Bộ phận xay nguyên liệu... lượng máy biến áp của trạm biến áp xí nghiệp và các trạm biến áp cho phân xưởng ∗ Phân nhóm phụ tải của xí nghiệp công nghiệp: Căn cứ vào vị trí ,công suất của các phân xưởng.tiến hành tính toán thiết kế xây dựng 5 trạm biến áp phân xưởng Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song.Riêng với phụ tải loại 3 cho phép mất điện khi sự cố,vì vậy khi xảy ra sự cố một trạm biến áp phân xưởng có thể . 332,93 35792, 51 138627,3 14 Kho vật liệu 15 9,03 11 6 19 11 60 19 0 18 44 71, 3 30 215 ,13 15 Bộ phận lựa chon và cất giữ vật liệu 13 5,70 14 3 16 ,5 14 30 16 5 19 4050,2 22390, 41 16 Nhà ăn 12 1, 21 30 56,5 300. 5,73 747 ,12 57,33 5 513 59,9 42308, 41 11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 11 91, 62 12 8 83,4 12 75 834,38 15 19 314 994263,2 12 Phân xưởng 10 98, 81 142 29 14 15 290 15 54 813 318 654,2 13 Lò hơi 416 ,39 8,6. thô 20 12 50 0.47 0.55 1. 52 15 0 90 13 500 587.50 892 .11 202.50 0.00 790.00 892 .11 11 91. 62 12 Phân xưởng 20 12 50 0.47 0.55 1. 52 90 40 3600 587.50 892 .11 54.00 0.00 6 41. 50 892 .11 10 98. 81 13 Lò hơi