Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2

Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữ một vai trò đặc biệt quan trọng.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữmột vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì, công nghiệp điện là ngành có liênquan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất laođộng, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế

Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân cư hay một thành phốmới thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục

vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đẩy mạnh

sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệhiện đại Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện chonhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Với những kiến thức đã được học tập, nghiên cứu trong nhà trường, trước

khi tốt nghiệp em được giao đồ án với đề tài: " Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2" Đồ án tốt nghiệp này sẽ là một

sự tập dượt rất quý cho em trước khi bước vào thực tế

Sau một thời gian làm đồ án, với nổ lực của bản thân, đồng thời với sựhướng dẫn giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫntận tình của cô giáo Nguyễn Thị Hồng Hải, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốtnghiệp của mình Song với kiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệthống cung cấp điện là tương đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinhnghiệm và chuyên môn cao nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏinhững sai sót.Vì vậy, em mong được sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Hồng Hải cùng toàn thể

thầy cô giáo trong bộ môn đã hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2005.

Sinh viên

Lê Cao Cảnh

PHẦN I:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ

Ngành cơ khí chế tạo máy đã từ lâu là một trong những ngành then chốtcủa nền kinh tế quốc dân Với nhiệm vụ sửa chữa, sản xuất phụ tùng thay thếchế tạo các máy công cụ, máy móc cơ giới đáp ứng nhu cầu của sự pháttriển kinh tế Các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng rãitrên khắp đất nước ta Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành côngnghiệp khác, cơ khí chế tạo máy cũng không ngừng phát triển cả về số lượng

và chất lượng Nhà máy cơ khí trung quy mô là nhà máy thuộc ngành cơ khíchế tạo máy Nhà máy có tổng diện tích khoảng 16 000m2 với 9 phân xưởng

và ban quản lý nhà máy có công suất đặt cho trong bảng 1-1

Bảng 1-1: Tên và công suất đặt của các phân xưởng.

Ký hiệu trên

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích

Dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy:

Sinh viên: Lê Cao Cảnh - Hệ thống điện - K40 3

Lắp ráp

Kiểm tra

Sản phẩm

Giai đoạn đầu tiên của quy trình công nghệ là tạo phôi Kim loại đượcđưa vào nấu chảy và đúc phôi, giai đoạn này thường sử dụng các lò nấu kimloại đốt bằng than hoặc lò điện trở, lò hồ quang, lò trung tần Sau khi đúcxong thì phôi được làm sạch, cắt bỏ phần thừa và đưa sang bộ phận rèn dập,một phần sau khi đúc đưa sang gia công cắt gọt kim loại để gia công thànhcác chi tiết máy, ở quá trình này có rất nhiều máy công cụ như tiện, phay, bàomài với các công suất khác nhau, có thể làm việc độc lập có thể làm việctheo dây chuyền Các chi tiết máy được hoàn thiện đưa sang quy trình lắp ráp Một số chi tiết máy chịu mài mòn như bánh răng, trục máy sau khi giacông cắt gọt còn phải gia công nhiệt luyện như tôi, ram, ủ, công đoạn nàythường dùng các lò tôi, ram, lò cao tần

Lắp ráp là quá trình cuối cùng của dây chuyền sản xuất, ở giai đoạn nàycác chi tiết máy được lắp ráp thành khối và thành máy hoàn chỉnh

Nhà máy được xây dựng mới với trình độ tự động hoá cao, một số máylàm việc theo dây chuyền và có công suất lớn Nhà máy làm việc 3 ca, thờigian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4500h Với những đặc điểm và tínhchất sản xuất đó, nhà máy được xếp vào phụ tải loại 1 Nhà máy cần đượccung cấp điện một cách liên tục và an toàn, đảm bảo chất lượng điện năng tốt Sau đây là tổng mặt bằng của nhà máy, mặt bằng của phân xưởng sửachữa cơ khí và phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí

NHÀ MÁY SỐ 2

1 3

4 5

2

6 8

7 9

Từ hệ thống điện đến

M 1: 5000Phụ tải điện của nhà mỏy cơ khớ trung quy mụ

( mặt bằng nhà mỏy số 2 )Cụng suất đặt cỏc phõn xưởng

Ký hiệu trờn

7 Phõn xưởng sửa chữa cơ khớ Theo tớnh toỏn

10 Chiếu sỏng phõn xưởng Xỏc định theo diện tớch

Bảng 1-2: Danh sỏch thiết bị phõn xưởng sửa chữa cơ khớ.

TT TÊN THIẾT BỊ SỐ

LƯỢNG

NHÃN

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

BỘ PHẬN SỬA CHỮA

thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định được nhucầu điện của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy )

Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy ) mà phụ tải điệnphải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng pháttriển trong tương lai Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp,nhà máy thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng

và xét tới khả năng phát triển của cả nhà máy trong tương lai (đối với xínghiệp nhà máy công nghiệp thì chủ yếu là tương lai gần) còn đối với côngtrình có quy mô lớn (như thành phố, khu dân cư ) thì phụ tải phải kể đếntương lai xa Như vậy, việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụtải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo phụ tảidài hạn (đối với thành phố, khu vực ) Nhưng ở đây ta chỉ xét đến dự báo

phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điệnnhà máy ta.

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khicông trình đi vào sử dụng Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán.Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như:máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính các tổn thất côngsuất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù Chính vì vậy, phụ tải tínhtoán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụthuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị điện, chế độvận hành của chúng, quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, trình

độ vận hành của công nhân v.v Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán

là một nhiệm vụ khó khăn nhưng lại rất quan trọng Bởi vì, nếu phụ tải tínhtoán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của cácthiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm Nếu phụ tải tínhtoán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn sovới yêu cầu, gây lãng phí và không kinh tế

Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu

và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện

Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên

và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào tínhtoán chính xác và tiện lợi phụ tải điện Nhưng hiện nay đang áp dụng một sốphương pháp sau để xác định phụ tải tính toán:

+ Phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

+ Phương pháp tính theo hệ số cực đại 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 một đơn vị diện tích sản

xuất.

Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của côngtrình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuậtthi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải cho thích hợp Sau đây sẽtrình bày một số đại lượng, hệ số tính toán và các phương pháp tính phụ tảitính toán

I Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính toán

Pđ =

dc

dm η

P (2.1) Trong đó:

Pđ : Công suất đặt của động cơ (kW)

Pđm : Công suất định mức của động cơ (kW)

ηdc : Hiệu suất định mức của động cơ

Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tương đối cao (ηdc= 0,85ữ0,95) nên ta

có thể xem Pđ  Pđm

- Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất được ghi trênđèn Công suất này bằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên mạngđiện là định mức

- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máyhàn v.v ) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suấtđịnh mức ở chế độ làm việc dài hạn

Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%.Công thức quy đổi như sau:

+ Đối với động cơ: P'

đm = Pđm ε% (2.2)

+ Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos ε% (2.3)

P,Q: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr t: thời gian khảo sát, h

* Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:

Ptb = 

 n

1 i tbi

p ; Qtb = 

 n

1 i tbi

q (2.5) Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết

bị, xác định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng

3 Phụ tải cực đại P max :

Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng thờigian tương đối ngắn (từ 5ữ30 phút) Thông thường lấy thời gian là 30 phútứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày

Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bịđiện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế

Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị

khác trong cùng một mạng điện.

5 Phụ tải tính toán P tt :

Phụ tải tính toán được tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ tảigiả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máybiến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiệntác dụng lớn nhất Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lêntới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực tếthiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng

p (2.6)

+ Đối với nhóm thiết bị: ksd =

dm

tb P

P =







 n

1 i dmi

n

1 i tbi

p

p (2.7)

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được toán như sau:

ksd =

) t

t (t P

t P

t P t P

n 2

1 dm

n n 2

2 1 1

Nên: kpt =

dm

th ctÕ P

P =

dm

tb P

P =







 n 1 i dmi

n

1 i tbi

p

p (2.9)

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính như công thức (2.8) sau:

kpt =

) t

t (t P

t P

t P t P

n 2

1 dm

n n 2

2 1 1

Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết

bị điện trong khoảng thời gian đang xét

8 Hệ số cực đại k max : kmax  1

Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trongkhoảng thời gian đang xét:

kmax =

tb

tt P

P (2.10)

Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu quả

nhq và hệ số sử dụng ksd và hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việccủa các thiết bị trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính toán thường tra theođường cong: kmax = f(nhq, ksd)

P =

tb

tt P

P

dm

tb P

P = kmax.ksd (2.11)

Hệ số nhu cầu thường được dùng tính cho phụ tải tác dụng Trong thực

tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại

10 Hệ số thiết bị hiệu quả n hq :

Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độlàm 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 khác nhau):

nhq =

2

n

1 i

2 dm

n

1 i dmi

)(P

n: Số thiết bị trong nhóm

n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

P, P1 là tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị

Sau khi tính được n* và P* tra bảng hoặc đường cong tìm được n*

II Các phương pháp tính phụ tải tính toán.

Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán Những phươngpháp đơn giản, tính toán thuận tiện thường kết quả không chính xác Ngượclại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp Vì vậytuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tínhcho thích hợp, sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toánthường dùng nhất

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

Công thức tính:

Ptt =knc.

 n

1 i di

Ptt = knc 

 n

1 i dmi

p (2.16) Trong đó:

Pđi, Pđmi : Công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i(kW)

Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suấttoàn phần tính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA)

n : Số thiết bị trong nhóm

knc: Hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật

tg: ứng với cos đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹthuật

Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhauthì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:

n 2

1

n n 2

2 1 1 tb

P

P P

cos P

cos P cos P cos

Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ tay

 Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện Tuy

nhiên, nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác không cao.Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra trong các sổ tay là cố định cho trước không phụthuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm Trong lúc đó, theo côngthức trên ta có

knc = kmax.ksd, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể trên

2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.

 Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng Nó được dùng để tính các

phụ tải, các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đềunên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ

3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

Công thức tính:

Ptt =

max

0 T

M.w

(2.19) Trong đó:

M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng)

0

w : Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

 Phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ

thị phụ tải ít biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén khí khi đóphụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác

4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương pháp số thiết bị hiệu quả):

Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tươngđối đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tảitính toán thì nên dùng phương pháp này

Công thức tính:

Ptt = kmax.ksd.Pđm (2.20)

Trong đó:

Pđm: Công suất định mức (kW)

ksd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật

kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:

kmax = f(nhq, ksd)

 Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số

thiết bị hiệu quả nhq, chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng nhưảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhấtcũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng

Trình tự tính toán như sau:

+ Trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu ksd, cos của nhóm, sau đó từ sốliệu đã cho xác định Pđmmax và Pđmmin Tính:

m =

dmmin

dmmax P

P

(2.21) Trong đó:

Pdmmax: Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trongnhóm

Pdmmin: Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trongnhóm.

+ Sau đó kiểm tra điều kiện:

n: Số thiết bị trong nhóm

n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất củathiết bị có công suất lớn nhất

P và P1: Tổng công suất của n và của n1 thiết bị

Sau khi tính được n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được n*

hq = f(n*, P*)PL1.4 (TL1) Từ đó xác định được số thiết bị hiệu quả: nhq = n*

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

Ptt = 

 n

1 i dmi

P ( 2.23) Đối với thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì:

1 i

dmi pti P

k (2.25) Trong đó:

kpti: 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:

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

kpt = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: Pqđ = 3.P1pha max

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = 3 P1pha max

5 Hướng dẫn cách chọn các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Tuỳ theo số liệu và đầu bài mà ta chọn phương pháp xác định phụ tải tínhtoán cho hợp lý

 Khi xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy ở điện áp thấp

(U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại kmax

(tức là phương pháp tính theo hệ số hiệu quả) bởi vì phương pháp này có kếtquả tương đối chính xác

 Khi phụ tải phân bố tương đối đều trên diện tích sản xuất hoặc có số

liệu chính xác suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có thểdùng phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để tínhphụ tải

tính toán Các phương pháp trên cũng thường được áp dụng cho giai đoạntính toán sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ

 Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải chung

của các hộ tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố ) trongtrường hợp này nên dùng phương pháp hệ số nhu cầu knc

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

1 Phân nhóm phụ tải:

Trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công suất và chế

độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theocác 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 trêncác đường dây hạ áp trong phân xưởng

 Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên giống

nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiệncho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

 Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động

lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng mộtnhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiềuthường từ 8 đến 12 đầu ra

Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên,

do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các thiết bị

ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng thành 5 nhóm để từ đó xác địnhphụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị theo phương pháp hệ số cực đại kmax

2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải:

a Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng 2-1.

Bảng 2-1 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1.

Số lượn g

Ký hiệu trên mặt bằng

Các thông số của nhóm thiết bị khu vực 1 cho trong bảng 2.1

Tra bảng PL1.1 (TL1) ta được : ksd = 0,2; cos = 0,6 suy ra tg = 1,33

Dòng điện định mức của mỗi máy được xác định:

Iđm =

 cos U

3

P dm

dm

(A) Phụ tải tính toán được xác định:

Ptt = kmax.ksd.P

Trong đó:

P = 

 13

1 i dmi

P

= 0,654,5 = 6,92 > 3 Tính n* và P*:

hq = 0,68 Từ đó tìm được số thiết bị sửdụng hiệu quả là: nhq = 0,68.14 = 9,52

Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,2 và nhq = 9,52 có kmax = 1,87

Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

+ Công suất tác dụng tính toán:

Itt =

dm

U

3

Số liệu phụ tải của nhóm 2 cho trong bảng 2-2.

Bảng 2-2 - Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 2.

Số lượn g

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm (kW)

I đm

(A)

Nhóm thiết bị khu vực 2 gồm 9 phụ tải có các thông số như bảng trên

Tra bảng PL1.1 (TL1) ta được: ksd = 0,2; cos= 0,6 suy ra tg= 1,33

= 0,89

Tra bảng PL1.4 (TL.1) ta có: n*

hq = 0,81, từ đó tính được số thiết bị sửdụng hiệu quả là: nhq = 0,81.10 = 8,1

Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,2 và nhq = 8,1 có kmax = 1,99

Phụ tải tính toán của nhóm 2 là:

+ Công suất tác dụng tính toán:

35,75

= 54,3 (A)

c Tính toán phụ tải nhóm 3:

Số liệu phụ tải của nhóm 3 cho trong bảng 2-3

Bảng 2-3: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 3.

Số lượn g

Ký hiệu trên mặt bằng

hq = 0,87, từ đó tính được số thiết

bị sử dụng hiệu quả là: nhq = n.n*

hq = 11.0,87 = 9,57

Từ ksd và nhq tra bảng PL1.5 (TL.1) ta tìm được kmax = 1,87

Phụ tải tính toán của nhóm 3 là:

+ Công suất tác dụng tính toán:

d Tính toán phụ tải nhóm 4:

Số liệu phụ tải của nhóm 4 cho trong bảng 2- 4

Bảng 2- 4: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 4.

Số lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm (kW)

I đm

(A) Một máy Toàn bộ

hq = 0,86  nhq = n.n*

hq = 9.0,86 = 7,74

Từ ksd và nhq tra bảng PL1.5 (TL.1) ta tìm được kmax = 2,03

Phụ tải tính toán của nhóm 4 là:

+ Công suất tác dụng tính toán:

= 73,5 (A)

e Tính toán phụ tải nhóm 5:

Số liệu phụ tải của nhóm 5 cho trong bảng 2-5

Bảng 2-5: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 5.

Số lượn g

Ký hiệu trên mặt bằng

m =

min

max P

P

= 10,50,65 = 16,08 Tra bảng PL1.1 (TL.1) ta được hệ số sử dụng:

hq = 0,75  nhq = n.n*

hq = 8.0,75 = 6

Từ ksd và nhq tra bảng PL 1.5 (TL.1) ta tìm được kmax = 2,24

Phụ tải tính toán của nhóm 5 là

+ Công suất tác dụng tính toán:

S

=

.0,38 3 31,3

= 47,5 (A)

3 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỷ lệ với diệntích nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác địnhtheo công thức:

Pcs = p0.F

Trong đó:

F: Diện tích khu vực sản xuất trong phân xưởng, (m2)

Diện tích phân xưởng: F = 600 m2

p0: Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/ m2) Đốivới phân xưởng sửa chữa cơ khí có p0 = 0,015 (kW/m2), đèn chiếu sáng trongphân xưởng là đèn sợi đốt có cos= 1

Vậy phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Pcs = 0,015.600 = 9 (kW)

Qcs = Pcs.tg cs= 0 (kVAr)

Ittcs = 13,67 A

4 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng:

Phụ tải tác dụng của phân xưởng là:

Pttpx = 5

1 tti

dt P k

Q = 0,85.(13,1 + 28,53 + 25,36 + 38,61 + 25)

Qttpx = 0,85.130,6 = 111,01 (kVAr).

Phụ tải toàn phần của toàn phân xưởng là:

Stt = (Pttpx  Pcs)2  Q2tt = 2 2

111,01 9)

(83,45   = 144,47 (kVA) Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng là:

Ipx =

dm

Px U 3

S

=

.0,38 3

P =

144,47

) 9 45 , 83

Ptt = Pđ.knc

Qtt = Ptt.tg

Trong đó:

Ptt: Công suất tính toán của phân xưởng, kW

Pđ: Công suất đặt của phân xưởng, kW

knc: Hệ số nhu cầu của phân xưởng, tra trong bảng PL1.3 (TL1) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Pcs = p0.F

Trong đó:

- p0: Suất phụ tải chiếu sáng cho một đơn vị diện tích, kW/ m2

- F: Diện tích phân xưởng, m2

Chiếu sáng cho các phân xưởng ta vẫn dùng bóng đèn sợi đốt

1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng kết cấu kim loại.

Phân xưởng có diện tích là 2600 m2, với công suất đặt là 2500 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng kết cấu kim loại có:

knc = 0,5

cos/ tg = 0,8/ 0,75

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 15 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Itt =

dm

tt U 3

S

= 1593,873.0,38 = 2421,56 (A)

2 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng lắp ráp cơ khí.

Phân xưởng có diện tích là 3500 m2, với công suất đặt là 2200 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng lắp ráp cơ khí có:

knc = 0,3

cos/ tg = 0,6/ 1,33

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 14 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Pđl = knc.Pđ = 0,3.2200 = 660 (kW)

Itt =

dm

tt U 3

S

= 1128,373.0,38 = 1714,38 (A)

3 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng đúc.

Phân xưởng có diện tích là 3000 m2, với công suất đặt là 1800 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng đúc có:

knc = 0,6

cos/ tg = 0,8/ 0,75

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 13 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:

S

=

.0,38 3

1381,4

= 2098,82 (A)

4 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng nén khí.

Phân xưởng có diện tích là 1500 m2, với công suất đặt là 800 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng nén khí có:

knc = 0,7

cos/ tg = 0,8/ 0,75

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 12 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

S

=

.0,38 3

Phân xưởng có diện tích là 3000 m2, với công suất đặt là 1600 kW.

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng rèn có:

knc = 0,5

cos/ tg = 0,7/ 1,02

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 15 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Itt =

dm

tt U 3

S

=

.0,38 3

1174,8

= 1784,92 (A)

6 Xác định phụ tải tính toán của trạm bơm.

Trạm bơm có diện tích là 600 m2, với công suất đặt là 450 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với trạm bơm có:

knc = 0,5

cos/ tg = 0,8/ 0,75

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 10 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Pđl = knc.Pđ = 0,5.450 = 225 (kW)

Qđl = Pđl.tg = 225.0,75 = 168,75 (kVAr)

Công suất tính toán chiếu sáng:

Itt =

dm

tt U 3

S

=

.0,38 3

286,07

= 434,64 (A)

7 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công gỗ.

Phân xưởng có diện tích là 900 m2, với công suất đặt là 400 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng gia công gỗ có:

knc = 0,5

cos/ tg = 0,7/ 1,02

Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 14 W/ m2

Công suất tính toán động lực:

Stt = P2tt  Q tt = 2 2

204 212,6  = 294,64 (kVA) Dòng điện tính toán của phân xưởng:

Itt =

dm

tt U 3

S

=

.0,38 3

294,64

= 447,66 (A)

8 Xác định phụ tải tính toán của ban quản lý nhà máy.

Ban quản lý có diện tích là 600 m2, với công suất đặt là 120 kW

Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với ban quản lý có:

S

=

.0,38 3 100,5

= 152,69 (A)

9 Bảng kết quả toàn nhà máy.

Bảng 2.6: Phụ tải tính toán của các phân xưởng

1 i tti

P Trong đó:

1 i tti Q

Trong đó: kđt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8

Qttnm = 0,8.4404,8 = 3523,84 (kVAr)

Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

Sttnm = P2ttnm  Q2ttnm = 2 2

3523,84 4125,64  = 5425,71 (kVA)

Hệ số công suất của nhà máy:

cos =

ttnm

ttnm S

P

=5425,714125,64= 0,76

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG

SỬA CHỮA CƠ KHÍ

I Sơ đồ cung cấp điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Sơ đồ nối dây mạng hạ áp có hai dạng cơ bản là mạng hình tia vàmạng phân nhánh.

 Sơ đồ hình tia: Có ưu điểm là nối dây dể dàng, mỗi hộ được cung cấp

điện từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cungcấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, dễvận hành bảo quản Khuyết điểm của sơ đồ này là vốn đầu tư lớn nên sơ đồnối dây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại

1 và 2

Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từ thanhcái trạm biên áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực Từ tủphân phối động lực có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độtin cậy tương đối cao, thường được dùng trong các thiết bị phân tán trên diệntích rộng như phân xưởng cơ khí, lắp ráp, dệt v.v

 Sơ đồ phân nhánh: Có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia.

Vì vậy, loại sơ đồ này thường được dùng cho các hộ tiêu thụ loại 2 và 3

Để cấp điện cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí ta đặt một tủ phân phối ởgần trạm biến áp phân xưởng Tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp phânxưởng có nhiệm vụ cấp điện cho 5 tủ động lực và một tủ chiếu sáng cho toànphân xưởng Trong mỗi tủ phân phối đặt 6 áptômát ở mỗi đầu ra và mộtáptomát tổng ở đầu vào

Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải Đầu vào và đầu ra của tủđộng lực đều đặt áptômát Mỗi tủ động lực có 8 đầu ra do vậy với nhóm nào

có quá 8 thiết bị thì một số máy có công suất nhỏ, có vị trí gần nhau sẽ phảiđấu chung ở đầu ra Mỗi động cơ của máy công cụ được đóng cắt bằng khởiđộng từ, được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằngáptômát đặt trên đường dây ra của các tủ động lực

Do khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phốiphân xưởng và khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ động lực ngắn nên để nângcao độ tin cậy cung cấp điện, để dễ thuận tiện trong thao tác và sửa chữa ta sử

dụng đường dây cáp chôn ngầm dưới đất trong nền nhà phân xưởng và sơ đồnối điện hình tia.

 Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối phân xưởng:

Như đã nhận xét ở trên, khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phânxưởng về tủ phân phối ngắn nên ta chọn cáp ở mạch hạ áp theo điều kiện phátnóng cho phép mà không cần phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp chophép

Tiết diện dây cáp chọn theo điều kiện phát nóng phải thoả mãn:

khc Icp Itt

Trong đó:

Itt: Dòng tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí, A

Icp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn, A

khc: Hệ số hiệu chỉnh kể tới nhiệt độ môi trường đặt dây

Tra bảng phụ lục ứng với nhiệt độ môi trường 200C và nhiệt độ tiêu chuẩn là

Ta có: khc.Icp = 0,96.301 = 288,96 A > Itt = 219,5 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

II Lựa chọn phần tử mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Trong chương II ta đã thực hiện việc chia nhóm, xác định phụ tải tínhtoán cho từng nhóm và cho cả phân xưởng sửa chữa cơ khí Ta có bảng 3-1:

Bảng 3-1: Tổng kết phụ tải các nhóm phân xưởng sửa chữa cơ khí.

1 Tủ phân phối.

Tủ phân phối nhận điện từ trạm BAPX cung cấp cho các tủ động lựcthông qua đường cáp Để cung cấp điện cho 5 tủ động lực và tủ chiếu sángcho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn 1 tủ phân phối hạ áp đặt tạithanh cái của trạm biến áp phân xưởng do hãng SAREL của Pháp chế tạo Tủ

Điều kiện chọn áptômát là:

IđmA  Ilvmax = Itt =

dm

tt U 3 S

Uđm  Uđmmđ

Trong đó:

Uđmmđ: điện áp định mức mạng điện

Uđmmđ = 380 V với áptômát 3 pha

Uđmmđ = 220 V với áptômát 1 pha

Với dòng tính toán Itt đã xác định được trong chương II và tổng kếttrong bảng 3-1, ta chọn các áptômát của hãng Merlin Gerin có các thông số cơbản sau:

Bảng 3-1: Thông số áptômát trong tủ phân phối

S

=

.0,38 3

144,47

= 219,5 A

Ta chọn áptômát của hãng Merlin Gerin có các thông số: