Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với số liệu cho trong bảng 2.1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế. 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 TM,h.Tỷ lệ phụ tải điện loại I và II là chiếm kIII%.Giá thành tổn thất điện năng c∆=1000 đkWh; suất thiệt hại do mất điện gth=7500đKWh.Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện tính từ nguồn là ∆Ucp=3,5%.Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.Bảng 2.1 Dữ liệu lấy theo tên

Lời nói đầu

Trong thời đại hiện nay,nền kinh tế đất nước đang phát triển với tốc

độ tăng trưởng cao theo hướng công nghiệp hóa,hiện đại hóa và hòa nhập với thế giới.Khắp trên đất nước,các khu công nghiệp,khu nghỉ dưỡng,khu chung cư mọc lên với tốc độ chóng mặt.Bên cạnh đó,đời sống của người dân ngày một cao hơn đi đôi với nhu cầu sử dụng điện nhiều hơn.Tất cả những điều trên làm cho lượng điện năng tiêu thụ ngày càng lớn và nhiệm vụ cung cấp đủ điện phục vụ cho phát triển đấtnước ngày trở nên nặng nề

Và trên hết,nhiệm vụ phát triển công nghiệp vẫn được Đảng và nhà nước đặt lên hàng đầu với liên tục các nhà máy xí nghiệp qui mô lớn

và cực lớn mọc lên.Điều này làm cho việc vấn đề cung cấp điện,mà đặc biệt là cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp càng trở nên cần

thiết hơn hết Với những kiến thức đã được học tập em được giao đồ án

với đề tài:”Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công

nghiệp”.

Sau một thời gian làm đồ án, với nổ lực của bản thân, đồng thời với sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Phúc Huy, đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình Song vớikiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là tương đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm và chuyên môn cao nên trong quátrình thiết kế em không tránh khỏi những sai sót

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy Nguyễn Phúc Huy đã giúp

em hoàn thành tốt đồ án này

Đồ án 2

“Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”

Sinh viên: Nguyễn Đức Dũng

Lớp: Đ3-H2

A.Dữ kiện

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một xí nghiệp công nghiệp

gồm các phân xưởng với số liệu cho trong bảng 2.1, lấy theo vầnalphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế Công suấtngắn mạch tại điểm đấu điện Sk,MVA,khoảng cách từ điểm đấu điệnđến nhà máy là L,m.Cấp điện áp truyền tải là 110kV Thời gian sửdụng công suất cực đại TM,h.Tỷ lệ phụ tải điện loại I và II là chiếm

kI & I I%.Giá thành tổn thất điện năng c∆=1000 đ/kWh; suất thiệt hại domất điện gt h=7500đ/KWh.Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điệntính từ nguồn là ∆Uc p=3,5%.Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổtay thiết kế cung cấp điện.

Bảng 2.1 Dữ liệu lấy theo tên

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

*Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tươngđương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủyhoại cách điện.Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bịlên tới nhiệt 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 phátnóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn lựa và kiểm tra các thiết bịtrong HTĐ 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; lựachọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính toán phụthuộc vào các yếu tố như: công suất,số lượng các máy,chế độ vận hànhcủa chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của côngnhân Vì vậy xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưngrất quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụtải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy

nổ rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quánhiều thì các thiết bị điện(đóng ngắt,máy biến áp…), và tiết diện dâydẫn sẽ phải làm lớn hơn so với yêu cầu do đó làm gia tăng vốn đầu tư,gây lãng phí

+)Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Do tính chất quan trọng của phụ tải tính toán nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện.Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên chưa thể có phương pháp nào vượt trội về mọi mặt Những phương pháp đơn giản thuận tiên chotính toán thì lại thiếu độ chính xác,còn nếu nâng cao được độ chính xác,xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì khối lượng tính toán lại rấtlớn,phức tạp,thậm chí là không thực hiện được trong thực tế

Tùy thuộc đặc điểm của từng loại phụ tải có thể áp dụng nhữngphương pháp sau:

- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo công suất trung bình

- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sảnphẩm

- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Ở đấy ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu

1.1 Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu cầu

về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài

độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màusắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chóp đèn, sự bố trí chiếusáng vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế, mỹ thuật.Thiết kế chiếusáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không bị lóa

- Không có bóng tối

- Phải có độ rọi đồng đều

1.1 Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng(phân xưởng sửa chữa cơ khí số 2)

Trong thiết kế chiếu sáng,vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm làđáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thịgiác.Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quangthông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sángvừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh.Thiết kế chiếu sángphải đảm bảo các yêu cầu sau:

-Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục

bộ và chiếu sáng kết hợp.Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chínhxác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và khôngtạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệthống chiếu sáng kết hợp

Chọn loại bóng đèn chiếu sáng:gồm 2 loại:bóng đèn sợi đốt vàbóng đèn huỳnh quang.Các phân xưởng sản xuất thường ít dùng đènhuỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảogiác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho ngườivận hành máy, dễ gây ra tại nạn lao động.Do đó người ta thường sửdụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản,thường được bố trí theo các góc củahình vuông hoặc hình chữ nhật

Tính theo suất phụ tải chiếu sáng của phân xưởng

Pc s = p0 A (kW)Trong đó:

p0 = 15 W/m2: suất chiếu sáng

A : diện tích phân xưởng (m2)

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số công suất của nhóm chiếu sáng,cosϕ = 1

Có diện tích của phân xưởng là:

A=24×36=864 m2

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng

Pc s=864.15=12960 W=12,96 kW

1.2 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát

Đối với 1 phân xưởng sản xuất bất kì, hệ thống thông thoáng,làm mát

luôn có vai trò quan trọng.Nó nhằm giảm nhiệt độ trong phân xưởng

do trong quá trình sản xuất các thiết bị động lực,chiếu sáng và nhiệt

độ cơ thể người tỏa ra làm tăng nhiệt độ phòng Nếu không được trang

bị hệ thống thông thoáng và làm mát sẽ gây ảnh hưởng đến năng suấtlao động, sản phẩm, trang thiết bị,nhất là đến sức khỏe công nhân làmviệc trong phân xưởng

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

(m h)

V n

Q= 3 /

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m3)

V =a.b.h

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)

h=5(m) là– chiều cao của phân xưởng;

Thể tích của phân xưởng:V=24.36.5=4320 m2

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:Q=6.4320=25920 m3/h

Ta chọn quạt theo bảng số liệu sau:

Vậy ta chọn 10 quạt DLHCV35-PG4S F có lượng gió=2800 m3/h

Theo bảng thông số kĩ thuật của quạt hút công nghiệp có:

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế

độ làm việc nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn

và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần

dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng một nhóm khôngnên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thường từ 8 đến 12đầu ra

Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, dovậy 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 ta có thể chia các thiết

bị trong phân xưởng thành nhóm và quá trình tính toán cho mỗi nhóm như sau:

 Quá trình tính toán cho mỗi nhóm như sau

i i

trên sơ

đặt P(kW) (httheo p.án B

Công suất toàn phần và công suất phản kháng ghi ở bảng 2

6,516 +8,886

-Hệ số sử dụng tổng hợp ksd∑3 =0,34

Công suất toàn phần và công suất phản kháng ghi ở bảng 3

3,12+6,128 +5,014

11,228+17,964+

17,964

8,356+13,3 68+13,368

Công suất toàn phần và công suất phản kháng ghi ở bảng 4

P

kVA j

1.4.Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

đlj

P P

j

j =å

å

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ

tải trong 10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân

ttpx ttpx

1.5.Phụ tải tổng hợp toàn xí nghiệp

1.5.1.Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng

-Phụ tải động lực của từng phân xưởng theo hệ số nhu cầu:

-Hệ số công suất trung bình của phân xưởng i:

đli csi

đli đli csi

csi tbi

P P

P

* cos P

* cos cos

+

ϕ + ϕ

= ϕ

-Công suất toàn phần của phân xưởng i:

tbi

tti tti

P S

Tổng công suất đặt(kW)

Hs nhu cầu (k n c )

Hs công suất (cosφ) S(m2) Pdli(kW) Pcsi(kW) Ptti(kW) cosφ t b i S t t i (kVA)

1.6 Biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp.

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn biểu đồ phụ

tải được đặt tại trọng tâm của phụ tải phân xưỏng, tính gần đúng ta có

thể coi như phụ tải của phân xưởng được phân bố đồng đều theo diện

tích phân xưởng Vì vậy trọng tâm của phụ tải phân xưởng được xem

như tâm hình học của phân xưởng

- Vòng tròn phụ tải được chia làm 2 phần : Phần phụ tải động lực là

phần hình quạt được gạch chéo, phần còn lại không gạch chéo là phần

phụ tải chiếu sáng

- Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định theo công thức tính

+ Rpxi : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i , mm

+ St t p x: Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, kVA

+ m : Hệ số tỉ lệ lựa chọn kVA/mm2 chọn m = 3

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải,ta thường chia vòngtròn phụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực vì vậy ta

có thể tính góc của phần công suất chiếu sáng theo công thức

- Góc của phụ tải chiếu sáng trên bản đồ chiếu sáng :

α =

Trong đó: αc s i : góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

Pc s i Phụ tải chiếu sang của phân xưởng i

Pt t i Phụ tải tính toán của phân xưởng i (Pt t i =Pđ l i + Pc s i)

Kết quả tính toán cho các phân xưởng được ghi trong bảng sau:

Tên phân xưởng và

Phân xưởng thiết bị

Phân xưởng gia

Ta có biểu đồ phụ tải của xi ngiệp:

Bản vẽ số 1

Chương 2 Xác định sơ đồ cấp điện của xí nghiệp

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

Trong mạng phân phối phạm vi xí nghiệp, sử dụng cấp điện áp theo

công thức kinh nghiệm của Zalesski:

( 0,1 0,015 ) 1722,685(0,1 0,015 230,62.10 ) 13,14(3 )

op

Trong đó: Uo p [kV] – điện áp tối ưu của mạng điện;

P [kW] – công suất (tính toán) của xí nghiệp cần cấp điện;

L [km] – chiều dài của đường dây từ nguồn tới xí nghiệp

Từ kết quả trên ta chọn cấp điện áp gần nhất là 10 kV

2.2 Vị trí đặt trạm biến áp

Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh

tế-kỹ thuật của HTĐ Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý thỏa mãn

các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.

- Đảm bảo các ch tiêu về kinh tế.

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

- Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.

- An toàn cho người vận hành và thiết bị.

- Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng cảu phụ tải.

- Gần tâm phụ tải,thuận tiên chi hướng nguồn tới

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có

toạ độ được xác định: M0(x0,y0) theo hệ trục toạ độ x0y Công thức :

1 0

1

.

49,030

N ttpxi i i

N ttpxi i

s x x

1

39,193

N ttpxi i i

N ttpxi i

y

s y

xi,yi : toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục đã chọn

N là : số phân xưởng có phụ tải điện trong nhà máy

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.3.1 Trạm phân phối trung tâm

Vì xí nghiệp có tỉ lệ phụ tải loại I&II là rất cao(78%)nên để cấp điện cho xí nghiệp, ta xây dựng đường dây trên không mạch kép, sử dụng dây AC, hạ ngầm ở hàng rào nhà máy Mạng điện cao áp trong xí

nghiệp là mạng cáp ngầm đi từ điểm hạ ngầm tới gian phân phối trung

áp trong nhà và tới các trạm biến áp phân xưởng

Trạm phân phối trung tâm gồm 2 MBA làm việc song song có dung lượng:

2.3.2 Trạm biến áp phân xưởng

Lựa chọn số lượng trạm biến áp, chú ý:

- Mỗi một phân xưởng loại I&II được cấp từ 1 trạm biến áp có 2MBA;

- Các phụ tải loại III có thể được cấp bằng 1 trạm có 1 MBAhoặc được cấp từ 1 trạm loại I&II ở gần;

- Giảm thiểu số MBA trong xí nghiệp;

- Các phân xưởng ở xa có thể được cấp điện từ 1 TBA của phânxưởng gần.

Ta lựa chọn số trạm biến áp như sau:

+Trạm biến áp 1: cấp điện cho phân xưởng 1;

+Trạm biến áp 2:cấp điện cho phân xưởng 2,;

+Trạm biến áp 3: cấp điện cho phân xưởng 5,11;

+Trạm biến áp 4:cấp điện cho phân xưởng 3,7;

+Trạm biến áp 5:cấp điện cho phân xưởng 6,9,10;

+Trạm biến áp 6:cấp điện cho phân xưởng 4,8;

+)Vị trí đặt trạm biến áp số 1

-Vị trí đặt thuận lợi nhất là gần tâm phân xưởng 1:

1 ttpxi i

=

=

∑1 ttpxi i

Ta chọn 2 mba loại 320 kVA của Nhà máy chế tạo thiết

bị điện Đông Anh sản xuất tại Việt Nam

Tính toán tương tự ta có bảng chọn máy biến áp sau:

0,78.438,513

244,040 kVA

I II tt đmB

2.4 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

2 4.2 Tính toán lựa chọn PA tối ưu

• Lựa chọn dây từ điểm đấu về xí nghiệp theo hệ số Jkt(A/mm2)

Có TM=5320h,tra bảng 9.pl.BT (BTCCĐ/456)với dây AC ta có Jk t=1

với đường dây trên không

2 max 59,061

Kiểm tra điện áp tổn thất thực tế:

-Hệ số khấu hao của đường dây: kk h = 3,5% = 0,035

-Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là:

.285.10 0,018 kV2.10

CN -0 = ΔAN -0.cΔ = 16624,360.1000 = 16,624.106 đ

- Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :

h h

- Hệ số khấu hao của đường dây: kk h = 3,5% = 0,035

- Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là:

.190.10 0,004 kV2.10

- Hệ số khấu hao của đường dây: kk h = 3,5% = 0,035

- Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là:

+) Các nhánh khác tính toán tương tự, ta có bảng số liệu sau:

Kết quả tính toán chọn tiết diện dây dẫn PA1

0,001 5

• Các đoạn cáp từ Gian phân phối trung áp (PPTA) tới từng trạm

biến áp phân xưởng (TPX) ở phương án 1 sẽ được thay bằng cáp

từ gian PPTA tới TPXi và tới TPXii (nếu TPXii nối liên thông

qua TPXi)

• Tính toán tương tự PA1 ta có bảng số liệu sau:

Bảng kết quả chọn dây PA2: