tính toán phụ tải điện cho phân xưởng

Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các 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...Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp. Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu • Phương pháp tính theo hệ số k M và công suất trung bình • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm • Phương 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 phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp 1. Phụ tải chiếu sáng: Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: Pcs = P0 .S = P0 .a.b • Trong đó: P0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng, P0 = 15 W/m2 S là diện tích được chiếu sáng, m2 a là chiều dài của phân xưởng, m SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 1 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải b là chiều rộng của phân xưởng, m - Vậy phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là: Pcs = 15.36.24 = 12,96 (kW) 103 Do ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng có cosϕ =1 nên tgϕ = 0 Qcs = Pcs .tgϕ = 0 (kVar) 2. Phụ tải động lực: 2.1. Phân nhóm các phụ tải động lực: Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm phụ tải 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 đường dây 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 trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. + Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12 Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể. Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 1.1 Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí STT 1 2 3 Tên thiết bị Số hiệu trên Hệ số cosφ Công suất P(KW) Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng sơ đồ Nhóm 1 1 2 3 0,35 0,35 0,35 0,91 0,91 0,91 20 25 18 SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 2 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 4 5 6 7 8 9 10 Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu buồng Lò điện kiểu buông Thùng tôi Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Bể khử mỡ 4 5 6 7 8 9 10 Nhóm 2 0,35 0,32 0,32 0,3 0,26 0,26 0,47 0,91 0,92 0,92 0,95 0,86 0,86 1 25 40 40 1,5 30 18,5 2,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bồn đun nước nóng Thùng tôi Bồn đun nước nóng Bồn đun nước nóng Thùng tôi Thiết bị cao tần Thiết bị cao tần Máy quạt Máy quạt Tổng 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,41 0,41 0,45 0,45 0,98 0,95 0,98 0,98 0,95 0,83 0,83 0,67 0,67 15 2,2 22 30 3 30 30 7,5 4,5 144,2 0,47 0,6 2,8 1 Máy mài tròn vạn Nhóm 3 20 2 năng Máy mài tròn vạn 21 0,47 0,6 7,5 3 năng Máy mài tròn vạn 22 0,47 0,6 5,5 23 24 25 26 30 0,35 0,35 0,53 0,53 0,4 0,63 0,63 0,69 0,69 0,6 2,8 4 5,5 12 4,5 44,6 Nhóm 4 27 28 29 31 32 32 0,53 0,45 0,45 0,4 0,22 0,36 0,69 0,68 0,68 0,6 0,65 0,872 15 4,5 15 7,5 7,5 3 52,5 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 năng Máy tiện Máy tiện Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Tổng Máy tiện ren Máy phay đứng Máy phay đứng Máy khoan đứng Cần cẩu Máy mài Tổng 2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 3 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 2.2.1. Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1) a) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k sd Σ Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phụ tải nhóm I theo công thức: k sd Σ = ∑ P .k ∑P i sdi i Trong đó : ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị Pi là công suất đặt của thiết bị - Vậy hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: k = = =0,32 b) Xác định số thiết bị hiệu quả nhóm 1: - Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1 được xác định theo số thiết bị tương đối n* và công suất tương đối P* trong nhóm: + Gọi Pmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm1 n1  n* = n  n1   ∑ Pj  P = P1 = j =1 n  * P Pi ∑  i =1  Trong đó: n là số thiết bị trong nhóm 1 n1 là số thiết bị có P ≥ .Pmax 2 P và P1 là tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 4 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải + Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm 1 là : P= 40 KW => P= Vậy =6; = = = = Từ . 40 = 20 KW = 20 + 25 + 25+ 40 +40 + 30= 180KW = 0,6 = 0,817 = 0,6 và =n. = 0,817 tra bảng phụ lục 4 ta tìm được = 10. 0,81 = 8,1 Tra trị số Ta có theo và trong bảng phụ lục 5 = 1,72 Vậy phụ tải tính toán của nhóm 1 là : = . . = 1,72. 0,32. 220,2= 121,19 KW Hệ số công suất trung bình của nhóm 1 là : SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 5 = 0,81 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải = = 0,9 2.2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại: - Tính toán tương tự Nhóm 1 Ta có kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 1.2 và 1.3 Bảng 1.2: Kết quả tính toán số thiết bị hiệu quả của các phương án NHÓM Pmax 0,5.Pmax (kW) (kW) n1 P1 (kW) n 1 1 2 40 30 20 15 6 5 180 44,7 0 9 3 4 12 15 6 7,5 2 4 19,5 45 8 6 SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 6 P (kW) 220,2 51,66 44,6 52,5 n* P* n*hq nhq 0,81 0,6 5/9 7 0,86 0,43 0,81 0,69 8,1 6,21 0,25 0,66 7 0,857 0,78 0,81 6,24 4,86 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải Bảng 1.3: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải STT Tên thiết bị Số Cosφ hiệu Công P. P. cosφ suất P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu buồng Lò điện kiểu buồng Thùng tôi Lò điện kiểu tầng Lò điện kiểu tầng Bể khử mỡ Tổng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,35 0,35 0,35 0,35 0,32 0,32 0,3 0,26 0,26 0,47 0,91 0,91 0,91 0,91 0,92 0,92 0,95 0,86 0,86 1 20 25 18 25 40 40 1,5 30 18,5 2,2 220,2 7 8,75 6,3 8,75 12,8 12,8 0,45 7,8 4,81 1,034 70,494 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bồng đun nước nóng Thùng tôi Bồn đun nước nóng Bồn đun nước nóng Thùng tôi Thiết bị cao tần Thiết bị cao tần Máy quạt Máy quạt Tổng 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,41 0,41 0,45 0,45 0,98 0,95 0,98 0,98 0,95 0,83 0,83 0,67 0,67 15 2,2 22 30 3 30 30 7,5 4,5 144,2 4,5 0,66 6,6 9 0,9 12,3 12,3 3,375 2,025 51,66 1 Máy mài tròn vạn 20 0,47 0,6 2,8 1,316 Nhóm 1 18,2 22,75 16,38 22,75 36,8 36,8 1,425 25,8 15,91 2,2 199,015 Nhóm 2 14,7 2,09 21,56 29,4 2,85 24,9 24,9 5,025 3,015 128,44 Nhóm 3 1,68 2 năng Máy mài tròn vạn 21 0,47 0,6 7,5 3,525 4,5 SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 7 0,32 8,1 1,72 121,19 0,9 0,36 6,21 1,66 86,17 0,89 Đồ án cung cấp điện 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 năng Máy mài tròn vạn năng Máy tiện Máy tiện Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Tổng Máy tiện ren Máy phay đứng Máy phay đứng Máy khoan đứng Cần cẩu Máy mài Tổng GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 22 0,47 0,6 5,5 2,585 3,3 23 24 25 26 30 0,35 0,35 0,53 0,53 0,4 0,63 0,63 0,69 0,69 0,6 2,8 4 5,5 12 4,5 44,6 0,98 1,4 2,915 6,36 1,8 20,881 27 28 29 31 32 33 0,53 0,45 0,45 0,4 0,22 0,36 0,69 0,68 0,68 0,6 0,65 0,872 15 4,5 15 7,5 7,5 3 52,5 7,95 2,025 6,75 3 1,65 1,08 22,455 1,764 2,52 3,795 8,28 2,7 28,539 Nhóm 4 10,35 3,06 10,2 4,5 4,875 2,616 35,601 SVTH: Nguyễn Đức Hưng Page 8 0.468 6,24 1,66 34,65 0,64 0,427 4,86 1,76 39,45 0,678 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải Bảng 1.4. Tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải Nhóm . 1 2 3 4 Tổng - 121,9 86,17 34,65 39,45 282,17 0,9 0,89 0,64 0,678 109,71 76,69 22,17 26,74 235,31 Ta có: Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng: n Pttdlpx = kdt .∑ Ptti i =1 Trong đó : Pttdlpx :là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng kđt : Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng Ptti : Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i n : Là số nhóm. Vì số nhóm n= 4 nên ta lấy = 0,9 thay của nhóm vào công thức ta được = 0,9 . 282,17= 253,953KW Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là : = = 0,66 => = = 0,834 = SVTH: Nguyễn Đức Hưng . = 253,953. 0,66= 167.6 Kvar Page 9 0,9 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 2.3. Phụ tải tổng hợp: Bảng 1.5.: Kết quả tính toán phụ tải điện Loại phụ tải Động lực Chiếu sáng Ptt (kW) 253,953 12,96 cosφ 0,834 1 Phụ tải tính toán tác dụng toàn phân xưởng : = + = 253,953 + 12,96 = 266,912 Hệ số công suất của toàn phân xưởng là : = =  = 0,842 = 0,64 + Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng là: => Qtt.px = Ptt.px. tgφpx = 266,912. 0,64 = 170,82 (kVar) + Công suất tính toán của toàn phân xưởng là : => = SVTH: Nguyễn Đức Hưng = = 316,89 (KVA) Page 10  ... Tổng 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0, 41 0, 41 0,45 0,45 0,98 0,95 0,98 0,98 0,95 0,83 0,83 0,67 0,67 15 2,2 22 30 30 30 7,5 4,5 14 4,2 4,5 0,66 6,6 0,9 12 ,3 12 ,3 3,375 2,025 51, 66... 20 0,47 0,6 2,8 1, 316 Nhóm 18 ,2 22,75 16 ,38 22,75 36,8 36,8 1, 425 25,8 15 , 91 2,2 19 9, 015 Nhóm 14 ,7 2,09 21, 56 29,4 2,85 24,9 24,9 5,025 3, 015 12 8,44 Nhóm 1, 68 Máy mài tròn vạn 21 0,47 0,6 7,5... tần Máy quạt Máy quạt Tổng 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0, 41 0, 41 0,45 0,45 0,98 0,95 0,98 0,98 0,95 0,83 0,83 0,67 0,67 15 2,2 22 30 30 30 7,5 4,5 14 4,2 0,47 0,6 2,8 Máy mài