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