Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Đồng hồ chính xác - lưới điện trung áp của thị xã Sơn La - Tỉnh Sơn

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Đồng hồ chính xác - lưới điện trung áp của thị xã Sơn La - Tỉnh Sơn La

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: NGUYỄN HẢI HƯNG

Khoá: 44 Khoa : Điện

II.Các số liệu ban đầu:

1 Bản đồ và phụ tải điện của nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác cho

trong bản vẽ

2 Danh sách và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí

của nhà máy cho trong phụ lục đi kèm

3 Nhà máy được cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian bằng đường

dây trên không Khoảng cách nhà máy đến trạm biến áp là 10 km

4 Nhà máy làm việc 2 ca

5 Sơ đồ nguyên lý , bảng tổng hợp thông số kỹ thuật các trạm biến áp

của các lộ đường dây trung áp thị xã Sơn La , tỉnh Sơn La

III.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo đồng hồ đo chínhxác

1 NGUYỄN HẢI HƯNG- LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN 3-K44

-NGUYỄN HẢI HƯNG- LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN 3-K44 -TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trang 2

2 Đánh giá hiện trạng và các giải pháp nhằm giảm tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Sơn La - Tỉnh Sơn La

IV.Các bản vẽ đồ thị (Các bản vẽ trên giấy khổ A 0):

1 Các phương án thiết kế mạng điện cao áp

2 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí

4 Sơ đồ đi dây mạng điện hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí

5 Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng Sửa chữa cơ khí

6 Sơ đồ hiện trạng các lộ đường dây trung áp thị xã Sơn La

7 Sơ đồ lộ đường dây 972 của thị xã Sơn La và các phương án cải tạo

V Cán bộ hướng dẫn:

Phần thứ nhất

VI Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế:

CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

TS Trần Tấn Lợi

KẾT QUẢ ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: HỌC SINH ĐÃ HOÀN THÀNH

- Quá trình thiết kế (Nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa)

- Điểm duyệt Ngày tháng năm 2004

Trang 3

6 2

9

Trang 4

Trang 5

Buồng thông gió

38 34

32 31 29

28

30 19

18 33

17 11

Mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí Tỉ lệ 1/250

Trang 6

Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Công suất (kW)

19 Lò điện để hoá cứng linh

25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 Y3W 18,0

Bộ phận rèn

Bộ phận nhiệt luyện

Trang 7

Bộ phận mộc

Bộ phận quạt gió

Trang 8

Trang 9

MỤC LỤC

PHẦN I THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO

ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 34

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC PHÂN XƯỞNG

CHƯƠNG VII THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO MẠNG PHÂN

CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP PHÂN

PHẦN II ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP NHẰM

GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CỦA THỊ XÃ SƠN

LA , TỈNH SƠN LA

CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN , ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ

HỘI VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA THỊ XÃ SƠN LA 127CHƯƠNG II ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU

Nhằm hệ thống hoá kiến thức và vận dụng các kiến thức đã được học tập trong 5 năm ở trường để giải quyết những vấn đề cụ thể thực tế , em được giao thực hiện đề tài thiết kế tốt nghiệp với nội dung :

1 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác

2 Đánh giá hiện trạng và các giải pháp nhằm giảm tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Sơn La , Tỉnh Sơn La

Trong những năm học tập ở Trường cũng như trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự dạy bảo , giúp đỡ rất tận tình của các Thầy ,các Cô trong bộ môn Hệ thống điện , Khoa Điện , Trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội , đặc biệt là TS Trần Tấn Lợi

Mặc dù rất cố gắng , song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản Đồ ántốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết , em rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy , các Cô

Em xin chân thành cảm ơn sự dìu dắt , chỉ bảo của các Thầy , các Cô

Hà Nội ngày 10 tháng 5 năm 2004

Trang 11

SV Nguyễn Hải Hưng

PHẦN I

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC

Trang 12

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1.Quy mô, công nghệ nhà máy.

Nhà máy đồng hồ đo chính xác nằm trên địa bàn huyện Gia lâm thành phố Hà Nội Nhà máy có quy mô khá lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làmviệc

Phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phòng thí nghiệm trung tâm

225024752750315018002325212515753400

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo các đồng hồ đo chính xác để cung cấp cho các ngành kỹ thuật trong nước và xuất khẩu Hiện tại nhà máy làm việc 2 ca với thời gian làm việc tối đa Tmax = 4500h và công nghệ khá hiện đại Tưong lai nhà máy sẽ mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản suất và cũng không thể qúa dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí.Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại I , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn Trong nhà máy có : Phòng thiết kế ,

Trang 13

phân xưởng sửa chữa cơ khí , phòng thực nghiệm là hộ loại III , các phân xưởngcòn lại là hộ loại I

2 Giới thiệu các quy trình công nghệ nhà máy :

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xínghiệp thì việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩmgây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại 2

- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảmbảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp vàcho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp

3 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy :

3.1 Các đặc điểm của phụ tải điện :

 Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loạiphụ tải :

SẢN PHẨM

Trang 14

+ 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 dảitừ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz

 Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha , công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz

4 Nội dung tính toán, thiết kế

 Đây là loại 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 trọngcủa công trình

 Sau đây là những nội dung chính của bản thiết kế sẽ đề cập :

a) Thiết kế mạng điện phân xưởng

b) Thiết kế mạng điện xí nghiệp

c) Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp.d) Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng

e) Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Trang 15

độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra , vì vậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các 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 được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của 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 chính 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 được phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho thấy kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại Có thể đưa ra đây

mộ số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện :

2.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Theo phương pháp này

Trang 16

P tt = K Max P tb = K Max K sd P đm (1 - 1)

Trong đó:

P tb - công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất

P đm - công suất định mức của phụ tải

K sd - hệ số sử dụng công suất của phụ tải

K Max - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trungbình hoá T=30 phút

Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho mộtnhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng Nó cho mộtkết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ

về các phụ tải như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt củatừng phụ tải số lượng thiết bị trong nhóm (ksdi ; pđmi ; cosi ; )

2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương: Theo phương pháp này

P tt = P tb    tb (1-2)Trong đó:

P tb - Phụ tải trung bình của đồ thị nhóm phụ tải

 - Bộ số thể hiện mức tán xạ

tb - Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tải

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhómthiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp Tuy nhiên phươngpháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiềuthông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với các hệ thống đang vận hành

2.1.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng: Theo phương pháp này:

Trang 17

K hd ; K hdq - Hệ số hình dạng (tác dụng và phản kháng) của đồ thị

phụ tải

Phương pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái tủphân phổi phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng.Phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu

có đồ thị của nhóm phụ tải

2.1.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

theo phương pháp này thì

P tt = K nc P đ (1-5)Trong đó:

K nc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải.

P đ - Công suất đặt của nhóm phụ tải.

Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản

và có thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tínhphụ tải tính toán cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không cónhiều các thông tin về các phụ tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ choviệc qui hoặc v.v

2.1.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất: theo phương pháp này thì:

P tt = p 0 F (1-6)Trong đó;

p 0 - Suất phụ tải tính toán cho một đơn vị diện tích sản xuất.

F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện.

Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì

nó cho kết quả không chính xác Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng chomột số phụ tải đặc biệt mà chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tichhoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều trên diện tích sản suất

2.1.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng: theo phương pháp này

T

a M

Trang 18

P tt = K M P tb (1-8)Trong đó:

a 0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm.

M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T

(1 ca; 1 năm)

P tb - Phụ tải trung bình của xí nghiệp.

K M - Hệ số cực đại công suất tác dụng.

Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác địnhphụ tải trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp

2.1.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽxuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị kháctrong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

I đn = I kđ (max) + (I tt - k sd I đm (max) ) (1-9)

Trong đó:

I kđ (max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất

trong nhóm máy

I tt - dòng điện tính toán của nhóm máy.

I đm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

k sd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 4 ,5,6 dựa trên kinh

nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT 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

có kết quả chính xác hơn , nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp

Tuỳ theo yêu cầu tính toánvà những thông tin có thể có được về phụ tải , người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT

Trong đồ án này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , vàcác chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải

Trang 19

động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng còn lại do chỉbiết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

2.2.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất

P tt = K Max P tb = K Max K sd P đm (1-10)Trong đó:

P tb - Công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.

P đm - Công suất định mức của phụ tải (tổng công suất định mức của

nhóm phụ tải)

K sd - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung

của nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bịđơn lẻ trong nhóm)

Trang 20

K Max - Hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ

được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhómmáy)

Như vậy để xác định phụ tải tính toán theo phương pháp này chúng ta cần phải

xác định được hai hệ số K sd và K Max

Hệ số sử dụng: theo định nghĩa là tỷ số giữa công suất trung bình và côngsuất định mức Trong khi thiết kế thông thường hệ số sử dụng của từng thiết bịđược tra trong các bảng của sổ tay và vì vậy chúng ta có thể xác định được hệ số

sử dụng chung của toàn nhóm theo công thức sau:

n i

sdi dmi

dm

tb sd

p

k p P

P K

pđmi - công suất định mức của phụ tải thứ i trong nhóm thiết bị

ksdi - hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tỉa thứ i trong nhóm

n - tổng số thiết bị trong nhóm

Ksd - hệ số sử dụng trung bình của cả nhóm máy

Cùng một khái niệm tương tự chung ta có thể cũng xác định được hệ số

sử dụng đối với công suất phản kháng Tuy nhiên ít có các tài liệu để tra được

hệ số sử công suất phản kháng, nên ở đây không đề cập đến công thức tính toán

Hệ số cực đại KMax: là một thông số phụ thuộc chế độ làm việc của phụtải và số thiết bị dùng điện có hiệu quả của nhóm máy, Trong thiết kế hệ số nàyđược tra trong bảng theo Ksd và nhq của nhóm máy

Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất,cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán củanhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau” Số thiết

bị điện hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau:

n i dmi hq

p

p n

1

2

2 1

) (

(1-12)

Trang 21

Các trường hợp riêng để xác định nhanh nhq:

Trong đó: pdm max - công suất định mức của thiết bị lớn nhất trong nhóm

pdm min - công suất định mức của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm

Ksd - hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy

Trường hợp 2: Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mứcnhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm

i

S

1 1

% 5

Chú ý: nếu khi tính ra nhq > n thì lấy

Trường hợp 4: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản đểtính nhanh nhq thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra Thông thườngcác đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa n*

hq (số thiết bị hiệuquả tương đối) với các đại lượng n* và P* Và khi đã tìm được n*

2

dm

n

i dmi hq

Trang 22

n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị

có công suất lớn nhất trong nhóm máy

Pđm1 - tổng công suất định mức của n1 thiết bị

Pđm - tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộnhóm)

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệuquả : nhq , trong 1 số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau :

* Nếu n 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :

tt P P

tt k P P

1

Trong đó : kti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không

có số liệu chính xác , hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau :

kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặplại

* Nếu n > 300 và ksd  0,5 phụ tải tính toán được tính theo côngthức :

P

1

05 , 1

* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm , quạtnén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình :

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3.Ppha max

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = 3P phamax

Trang 23

* Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắnhạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo côngthức : P qd  dm.P dm

Trong đó : đm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịchmáy

1 Phân nhóm phụ tải :

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điềunày sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

* Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuậntiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùngchế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được

ksd, knc; cos; và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bịđiện hiệu quả sẽ đúng bằng sô thiết bị thực tế và vì vậy việc xác định phụtải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.)

* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất củacác nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tínhđồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tạimột loại tủ động lực và như vậy thì nó sẽ kéo theo là các đường cáp CCĐcho chúng cùng các trang thiết bị bảo vậy cũng sẽ được đồng loạt hoá, tạođiều kiện cho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và

dự trữ sau này rất thuận lợi )

* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì

số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớnnhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tất nhiênđiều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nênquá 8 thiết bị Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng

nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi các thiết bị

đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ) Tuy

Trang 24

nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoátrong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị

* Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêngcủa việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng

bộ phận trong phân xưởng

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành : nhóm phụ tải Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng 2.1

Trang 25

2 Xác định phụ tải tính toán động lực của phân xưởng:

a) Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

_Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

_Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

_Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Do đó phụ tải tính toán được xác định như sau:

Ptt = kmax.ksd.Pđmi

Trong đó :

ksd: hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra bảng

kmax : hệ số cực đại, tra bảng theo hhai đại lượng ksd và nhq

nhq: là số thiết bị dùng hiệu quả

b) Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1

Bảng phụ tải nhóm 1

T

Sốlượng

Trang 26

, 124

5 , 0 85 , 4 9 , 0 15 8 , 0 5 , 9 7 , 0 15 6 , 0 4 , 80 cos

cos

n i

i dmi dm

tb

P

P P



Ta có:

Tổng số thiết bị trong nhóm 1 là: n = 13

Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng nửa công suất của thiết bị có côngsuất lớn nhất là: n1 = 3

Tổng công suất của số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là: P1 = 71 kW

23 , 0 13

3 1



n

n n

0 , 57

75 , 124

71 1



P

P p

26 , 0 75

, 124

05 , 0 85 , 4 7 , 0 15 6 , 0 5 , 9 25 , 0 15 15 , 0 4 , 80

n i

sdi dmi dm

tb sdtb

P

k P P

P

k

Trang 27

) ( 146 , 86 3

7 , 56 66 , 0

425 , 37 cos

A U

S I

kVA

P S

tt tt

Itt - dòng điện tính toán của nhóm máy

Iđm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động

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

kmm = 5 đối với thiết bị động cơ

Tính toán tương tự đối với các nhóm 2,3,4,5 ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng SCCK :

3 Xác định phụ tải tính chiếu sáng của toàn phân xưởng:

Phụt tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích :

Pcs = p0 F

Trong đó :

p0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m2 ]

F - Diện tích được chiếu sáng [ m2 ]

Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí , hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi

đốt , tra bảng PL1.7(TL1) ta được : p 0 12W m2

Diện tích phân xưởng là: 1800 m2

Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng:

Pcs = p0.Spx = 12.1800 = 21600 ( W )= 21,6 kW

4 Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Trang 28

- Phụ tải tác dụng tính toán của toàn xưởng:

P px  0 , 8 ( 37 , 425  127 , 74  98 , 28  113  53 , 96 )  344 , 324 (kW)

- Phụ tải phản kháng tính toán toàn xưởng là:

Qpx = 0,8 ( 42,66 + 61,31 + 108,1 + 115,26 + 58,01) = 308,272 (kVAr) Trong đó : kđt - hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy kđt = 0,8

- Phụ tải toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng:

Q P

) ( 727 3

ttpx ttpx

S

P Cos

A U

S I



2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG KHÁC

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

2.3.1 Giới thiệu phương pháp hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này thì phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ đượcxác định bằng biểu thức sau:

Trong đó: P đ - Tổng công suất đặt của nhóm hộ phụ tải.

K nc - Hệ số nhu cầu của nhóm hệ phụ tải (có thể tra được trong các tài

liệu tra cứu, tương ứng với các nhóm thiết bị điển hình và giá trị của nó còn phụthuộc vào hệ số sử dụng nữa)

tg - Tương ứng với Cos đặc trưng riêng của các hộ phụ tải thông

số này cũng có thể tra được trong các tài liệu chuyên môn

Trang 29

BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SCCK

T

T Tên thiết bị

Sốlượng

Côngsuấtđặt Pđm

19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 0,7 0,9/0,48 152

Trang 30

Cộng nhóm 3 : 8 117 0,56 0,67/1,1 4,8 1,5 222,65 98,28 108,1 146,7 222,8 371,1 Nhóm 4

Trang 31

2.3.2.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng :

1.Phân xưởng tiện cơ khí :

Công suất đặt : 1800 kW

Diện tích xưởng: 2250 m2

Tra bảng PL1.3(TL1)với phân xưởng cơ khí có

knc = 0,4 ; cos = 0,6Tra bảng PL1.7(TL1) ta có suất chiếu sáng p0 = 16 W m2 , ở đây sử dụng bóng

đèn sợi đốt nên coscs = 1

* Công suất tính toán động lực :

Các phân xưởng khác được tính toán tương tự kết quả ghi trong bảng:

Bảng 1: Phụ tải tính toán các phân xưởng

Tên phân xưởng kWPđ knc cos

Trang 32

Phòng thí nghiệm trung

158,

5 112,83 194,5Phòng thực nghiệm 500 0,7 0,8 20 350 42,5 392,5 288,85 487,3

Phòng thiết kế 100 0,8 0,8 15 80 51 131 91,62 159,82.4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY:

* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

9 0 , 85 3849 , 2 3271 , 82 ( )

1

kW P

k

* Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

) ( 51 , 3408 01

, 4010 85 , 0

9 1

kVAr Q

k

* Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

) ( 7 , 4724 2

3271,82

ttnm

ttnm nm

Trang 33

S NM (t) = S tt NM (1+.t) (1-35)

0 < t < T

Trong đó:

S NM (t) - Là phụ tải tính toán của xí nghiệp sau t năm.

S tt NM - Là phụ tải tính toán của xí nghiệp ở thời điểm khởi động.

 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại  = 0,09

[0,T] - Khoảng thời gian để đánh giá sự phát triển của phụ tải (thời gian

tính toán) Lấy T = 10 năm

SNM(t) = Stt NM.(1+.t) = 4724,7(1+ 0,09.10) = 8976,93 (kVA)

PNM(t) = SNM(t) cos = 8976,93 0,692 = 6212,03 (kW)

2.5.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI:

2.5.1 Tâm phụ tải điện :

Trọng tâm phụ tải của xi nghiệp là một số liệu quan trọng giúp người thiết kế tìm vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho xi nghiệp trong việc qui hoạch và phát sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ CCĐ hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật mong muốn

Việc xác định trọng tâm phụ tải là một vấn đề khá phức tạp vì bản thân cácphụ tải đã là những hàm không xác định theo thời gian và như vậy thì trọng tâmphụ tải cũng chính là hàm của thời gian (vị trí của nó sẽ không cố định) Tuy nhiên

để có một vị trí tương đối thi trong tính toán người ta thường sử dụng công suấttính toán (công suất giả thiết và đã được qui đổi về dài hạn) và được tạm xem nhưkhông thay đổi theo thời gian nữa Và như vậy tâm qui ước của phụ tải có thể đượcxác định theo biểu thức sau

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ(theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0)

Trang 34

m i

i ttPXi

S

x S

m i

i ttPXi

S

y S

m i

i ttPXi

S

z S

1

.

(1-38)

Trong đó: Stt PXi - Phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi , yi , zi - Toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn

m - Số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện :

Biểu đồ phụ tải là một cách biểu hiện về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp, như vậy nó cho ta biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng (tức mật độ phụ tải tại các vị trí khác nhau trên mặt bằng) Điều này cho phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối Khi biết rõ mật độ phụ tải trên mặt bằng còn giúp cho người thiết kế chọn được một kiểu sơ đồ CCĐ thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh tế tối ưu Ngoài ra thông qua biểu đò phụ tải còn cho người thiết kế biết được sự phân bố về cơ cấu phụ tải giúp cho sự vạch các phương án CCĐ được hợp lý hơn (thoả mãn được nhiều nhất các yêu cầu của phụ tải).v.v

Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định bằng biểu thức sau:

Trong đó: RPX i - [cm hoặc mm] bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i

Stt px i - [kVA] phụ tải tính toán của phân xưởng i

m - [kVA/cm; mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chiavòng tròn phụ tải theo tỷ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực và vì vậy ta cóthể tính góc của phần công suất chiếu sáng theo công thức sau:

csi =

ttpxi

cspxi P

P

360

(1-37)

Trang 35

Trong đó: csi - Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

Pcspsi - Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

Pttpxi - Phụ tải tính toán phân xưởng i

Trên mặt bằng nhà máy vẽ một toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là: ( xi; yi ) ta xác định được các tọa độ tối ưu M0 ( x0; y0)

S

S x

x ;

i

i i

S

S y

y

Kết quả tính toán bán kính R và góc cs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng 2

TT Tên phân xưởng Pcs

y(mm

1 Phân xưởng tiện cơkhí 36 756 1220 33 42 11,37 17,1

Trang 36

Hình 2.1 Biểu đồ phụ tải của nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác

CHƯƠNG III :

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

3.1.YÊU CẦU ĐỐI VỚI CUNG CẤP ĐIỆN:

- Yêu cầu đối với cung cấp điện và nguồn điện cung cấp rất đa dạng Nó phụthuộc vào giá trị của nhà máy và công suất yêu cầu Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý các yếu tố đặc trưng cho nhà máy riêng biệt điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm củaquá trình sản suất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo

an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý

- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ vào độ tin cậy tính kinh

tế và an toàn Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ để xác định số lượng nguồn cung cấp cho sơ đồ

7 6

Trang 37

- Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn cho người và thiết bị trong mọi quátrình vận hành Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý đến các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản thuận tiện cho vận hàmh, có tính linh hoạt trong sự cố và biện pháp tự động hóa

3.2. LỰA CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ TRẠM KHU VỰC VỀ XÍ

NGHIỆP:PHÂN LOẠI VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN TRONG NHÀMÁY:

3.2.1 Các công thức kinh nghiệm xác định điện áp truyền tải:

Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta thường sử dụngmột số công thức kinh nghiệm sau:

U = 4,34 l 16P (2-1)

U = 164 P l (2-2)

U = 17 l P

16 (2-3)

Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV]

l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km]

P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là :

U = 4,34 l 16P = 4,34 10  16  6 , 21203 = 45,39 [kV]

Như vậy ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV

3.3.VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

3.3.1 Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy :

- Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta dựa vào tầm quan trong của phân xưởng Tức là khi ngừng cung cấp điện hay ngừng hoạt động của phân xưởng thì mức độ ảnh hưởng của nó tơí hoạt động của toànnhà máy là cao hay thấp, từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cung cấp điện hợp lý cho phân xưởng trong toàn nhà máy

Trang 38

- Khi đã xác định được hộ tiêu thụ trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào đó để đánh giá cho toàn nhà máy với nhà máy ta có số hộ tiêu thụ loại 1 là: Phân xưởng tiện cơ khí , phân xưởng dập , phân xưởng lắp ráp số 1 , số 2 , trạm bơm ;

và số hộ tiêu thụ loại 3 là: PX sửa chữa cơ khí, Phòng thí nghiệm trung tâm , phòng thực nghiệm , phòng thiết kế

Trang 39

3.3.2.Chọn phương án về các trạm biến áp phân xưởng :

Các TBA được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau :

+ Vị trí trạm cần phải gần tâm phụ tải (nhàm giảm tổn thất điện năng, điện

áp, )

+ Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vậnhành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dẽdàng thay máy biến áp, gần các đường vận chuyển )

+ Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tưchính của xí nghiệp

+ Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông giótốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bịhoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính xí nghiệp này có thể gây ra

Như vậy việc chọn vị trí các trạm phải dựa trên mặt bằng công nghệ của xí nghiệp, vị trí và hướng gió của xí nghiệp trong mặt bằng tổng thể của khu vực Việc quyết định chọn vị trí nên phối hợp hài hoà các các nguyên tắc trên vì mỗi một nguyên tắc đều nhằm thoả mãn một yêu cầu cụ thể nào đó mà vì vậy đôi khi chúng lại mâu thuẫn nhau (ví dụ nguyên tắc gần tâm phụ tải nhiều lúc lại làm vi phạm các nguyên tắc khác và ngược lại) Ngoài ra còn có thể vì các lý dođặc biệt khác mà khó có thể thoả mãn được các nguyên tắc trên (lý do quốc phòng, lý do chính trị khác v.v )

+ Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện :

n.k hc.S dmB S tt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA ( trong trạm có hơn 1 MBA ) :

(n 1 ).k hc.k qt.S dmB S ttsc

Trong đó :

n - số máy biến áp có trong TBA

khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở VN nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ : khc =1

kqt - Hệ số quá tải sự cố , kqt =1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm , thời gian quá tải trong một ngày đêm không quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải  0,93

Trang 40

Sttsc- Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng đẻ giảm nhẹ dung lượng của các MBA , nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại 1 có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc

Phương án 1 : Đặt 6 TBA phân xưởng , trong đó :

Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho Phân xưởng tiện cơ khí và Trạm bơm

 Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA

Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán của Phân xưởng tiện cơ khí và phân xưởng lắp ráp số 1: (n 1 ).k hc.k qt.S dmB S ttsc= 0,7 Stt

677 , 65 ( )

4 , 1

3 , 1355 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

 Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm=750 kVA là hợp lý