Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiêp

GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN “Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiêp” Giáo viên hướng dẫn :PHẠM ANH TUẤN Sinh viên :Nguyễn Hoàng Linh Lớp : D5LTH8 Trường : Đại học Điện Lực Hà Nội Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xu hội nhập, trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước diễn cách mạnh mẽ Trong trình phát triển đó, điện đóng vai trò quan trọng sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực đời sống Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ kinh tế, đời sống xã hội ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng lên không ngừng Để đảm bảo nhu cầu to lớn đó, phải có hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy Do đó, biết thiết kế hệ thống cung cấp điện kỹ bắt buộc với sinh viên ngành hệ thống điện Quá trình thiết kế đồ án giúp sinh viên HTĐ có hiểu biết tổng quan hệ thống điện thiết bị thiết kế hệ thống điện Với đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí”, sau thời gian hướng dẫn thầy Phạm Anh Tuân, đến em hoàn thành nội dung đồ án môn học Do thời gian kinh nghiệm hạn nên tránh khỏi thiếu sót, em mong giúp đỡ thầy cô để em có thêm kinh nghiệm quý giá, giúp nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Anh Tuân giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Linh Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN Đề số 63A: Thiết kế cung cấp điên cho môt phân xưởng sản xuất công nghiệp YÊU CẦU: Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng khí sửa chữa với tên người thiết kế “Đoàn Văn Tùng” - Tỷ lệ phụ tải loại I loại II 85 % - Hao tổn điện áp cho phép mạng điện hạ áp ∆U cp = 3,5% - Hệ số công suất cần nâng lên cos = 0,92 - Hệ số chiết khấu i = 10% - Thời gian tồn dòng ngắn mạch tk = 2,5s - Giá thành tổn thất điện - Suất thiệt hại điện gth = 4500đ/kwh - Thời gian sử dụng công suất cực đại T M, công suất ngắn mạch điểm đấu điện Sk , Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng L, chiều cao nhà xưởng H: tham số tra theo họ tên, kết tra cứu kê bảng 1.1 - Các tham số khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế cung cấp điện Bảng 1.1: Số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng Tên Alphabe Tên Đệm Phân xưởng Số hiệu Tùng Phương án Sk (MVA) H, m 3,23 Họ L, m TM, h 4,2 200 4000 A Văn Đoàn Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN Bảng 1.2 : Số liệu phụ tải tính toán phân xưởng N01 phương án A Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị Hệ cosφ Công suất đặt P,kW số ksd 1;8 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 3;10 2;9 Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1,5;4 3;4;5 Máy tiện bu long 0,3 0,65 0,6;2,2;4 6;7 Máy phay 0,26 0,56 1,5;2,8 10;11;19;20;29;30 Máy khoan 0,27 0,66 0,6;0,8;0,8;0,8;1,2;1,2 12;13;14;15;16;24;25 Máy tiện bu long 0,3 0,58 1,2;2,8;2,8;3;7,5;10;13 17 Máy ép 0,41 0,63 10 18;21 Cần cẩu 0,25 0,67 4;13 22;23 Máy ép nguội 0,47 0,7 40;55 26;39 Máy mài 0,45 0,63 2;4,5 27;31 Lò gió 0,53 0,9 4;5,5 28;34 Máy ép quay 0,45 0,58 22;30 32;33 Máy xọc(Đục) 0,4 0,6 4;5,5 35;36;37;38 Máy tiện bulong 0,32 0,55 1,5;2,8;4,5;5,5 40;43 Máy hàn 0,46 0,82 28;28 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN 41;42;45 Máy quạt 0,65 0,78 5,5;7,5;7,5 44 Máy cắt tôn 0,27 0,57 2,8 B.Nội dung tính toán : -Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng -Tính toán phụ tải điện -Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng -Lựa chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ điện -Tính toán chế độ mạng điện -Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất -Tính toán nối đất chống sét -Dự toán công trình I Thuyết minh 1.Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng phải quan tâm đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Không bị loá mắt - Không loá phản xạ - Không có bóng tối - Phải có độ rọi đồng - Phải đảm bảo độ sáng đủ ổn định Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN - Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục chiếu sáng kết hợp ( kết hợp cục chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc xác, nơi mà thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng không tạo bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm loại: bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường dung đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang có tần số 50Hz thường gây ảo giác không quay cho động không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây tai nạn lao động Do người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho phân xưởng sửa chữa khí Việc bố trí đèn đơn giản, thường bố trí theo góc hình vuông hình chữ nhật Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng khí – sửa chữa có kích thước a.b.H 36.24.4,12 m ,Coi trần nhà màu trắng , tường màu vàng , sàn nhà màu sám ,với độ rọi yêu cầu Eyc = 50 lux Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 60 lux nhiệt độ màu cần thiết cho môi trường ánh sáng tiện nghi Mặt khác xưởng sữa chữa có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt với công suất 200W với quang thông F= 3000 lumen ( bảng 45,pl) Chọn độ cao treo đèn : h’ = 0,5 m ; Chiều cao mặt làm việc : hlv = 0,8 m ; Chiều cao tính toán : h = H – hlv = 4,2– 0,8 = 3,4m ; Tỉ số treo đèn: j= h' 0,5 = = 0,128 < => thỏa mãn yêu cầu ' h + h 3, + 0,5 Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách đèn xác định L/h =1,5 (bảng 12,4) tức là: L = 1,5 h = 1,5.3,4 = 5.1 m Căn vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách đèn L d = 4,5 mét Ln = m, q1=2,25 q2=2 m Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN 24 36 2,25 4,5 Kiểm tra điều kiện: hay 4 4,5 4,5 < ≤ =>thỏa mãn < 2, 25 ≤ 3 Như bố trí đèn hợp lý Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng chiếu sáng Nmin = 54; Hệ số không gian: kkg = a.b 36.24 = = 4, 235 h(a + b) 3, 4.(36 + 24) Căn đặc điểm nội thất chiếu sáng coi hệ số phản xạ trần:tường:sàn 70:50:30 Tra bảng 47.pl (TK1) phụ lục ứng với hệ số phản xạ nêu hệ số không gian k kg =4,235 ta tìm hệ số lợi dụng k ld = 0,6; Hệ số dự trữ lấy kdt=1,2; hệ số hiệu dụng đèn η = 0,58 Xác định quang thông tổng: F∑ = E yc S kdt η kld = 50.24.36.1, = 148965 (lumen) 0,58.0, Số lượng đèn tối thiểu là: Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN N= F∑ 148965 = = 49, 655 < N = 54 Fd 3000 54 bố trí sau 24 Như tổng số đèn cần lắp đặt 36 Kiểm tra độ rọi thực tế: E= Fd N.η.k ld 3000.54.0,58.0,6 = = 54,375 (lux)>Eyc=50lux a.b.δ dt 36.24.1,2 Ngoài chiếu sáng chung trang bị thêm cho máy đèn công suất 100 W để chiếu sáng cục bộ, cho phòng thay đồ phòng vệ sinh phòng bóng 100 W Tính toán phụ tải điện Tính toán phụ tải điện công việc bắt buộc công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện sau người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu ứng nhiệt , việc chọn dây dẫn hay thiết bị bảo vệ cho đảm bảo Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện phương pháp hệ số nhu cầu , hệ số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí , có thông tin xác mặt bố trí thiết bị , biết đựoc công suất quấ trình công nghệ thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung phưong pháp sau : - Thực phân nhóm thiết bị có xưởng , nhóm khoảng từ – thiết bị , nhóm cung cấp điện từ tủ động lực riêng , lấy điện từ tủ phân phối chung Các thiết bị nhóm nên có vị trí gần mặt phân xưởng Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc , số lượng thiết bị nhóm không nên gây phức tạp vận hành , giảm độ tin cậy cung cấp điện - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp nhóm thiết bị theo biểu thức sau : Σ k sd = ΣPi k sdi ΣPi - Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng nhóm n hd ( số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức chế độ làm việc tiêu thụ công suất công suất tiêu thụ nhóm thiết bị thực tế ) Các nhóm Pmax thiết bị nên ta xác định tỷ số k = , sau so sánh k với k b hệ Pmin Σ số ứng với k sd nhóm Nếu k > kb , lấy nhd = n , số lượng thiết bị thực tế nhóm Ngược lại tính nhd theo công thức sau : nhd = ( ΣP ) i ΣPi2 - Hệ số nhu cầu nhóm xác định theo biểu thức sau : Σ − k sd knc = k + n hd Σ sd - Cuối phụ tải tính toán nhóm : Ptt = knc ΣPi 2.1 Phụ tải chiếu sáng Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1) Pcs chung = kđt N Pd = 1.54.200 = 10800 W Chiếu sáng cục : Pcb = (39+ 4).100 = 4300 W Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN Vậy tổng công suất chiếu sáng là: Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 4300 = 15100 W = 15,1 kW Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cos nhóm chiếu sáng 2.2 Phụ tải thông thoáng làm mát Phân xưởng trang bị 40 quạt trần quạt có công suất 120 W 10 quạt hút quạt 80 W, hệ số công suất trung bình nhóm 0,8; Tổng công suất chiếu sáng làm mát là:Plm = 40.120 +10.80 = 5600 W = 5,6 kW 2.3 Phụ tải động lực Trước tính toán cân quy đổi phụ tải làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại chế độ dài hạn theo công thức: P = Pđặt ε , kW Trong : Pđăt : công suất phụ tải lấy theo bảng 1.2 , tức công suất định mức phụ tải - P : công suất qui chế độ làm việc dài hạn thiết bị - ε : hệ số tiếp điện thiết bị Như , phụ tải 35 máy biến áp hàn có ε = 0,4 : Pcc28 = 28 0,4 = 17,71 kW * Nhóm Bảng 2.1 Bảng phụ tải nhóm TT Tên thiết bị Số hiệu ksd cos φ P P.P P.cosφ P.ksd Máy khoan 19 0,27 0,66 1,2 1,44 0,792 0,324 Máy khoan 20 0,27 0,66 0,8 0,64 0,528 0,216 Máy mài 26 0,45 0,63 2,0 4,0 1,26 0,9 Lò gió 27 053 0,9 16 3,6 2,12 10 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN MBA-TPP 202,91 209,82 240 30 0,08 0,06 4347,19 TPP-TĐL1 87,47 82,90 70 21 0,29 0,06 1880,55 TPP-TĐL2 58,25 75,11 50 15 0,40 0,06 1152,46 TPP-TĐL3 50,61 59,47 50 18 0,40 0,06 933,39 TPP-TĐL4 40,84 46,23 35 24 0,57 0,06 1106,74 TPP-TĐL5 42,05 48,66 35 12 0,57 0,06 601,39 ĐL1-19 12,00 13,30 10 2,00 0,08 68,20 ĐL1-20 18,00 19,94 16 10 1,25 0,07 191,82 ĐL1-26 18,50 20,50 16 1,25 0,07 40,52 ĐL1-27 18,50 20,50 16 1,25 0,07 141,83 ĐL1-34 40,00 19,37 25 0,80 0,07 167,98 ĐL1-35 22,14 31,09 25 0,80 0,07 173,42 ĐL2-21 2,80 2,86 2,5 15 8,00 0,09 40,82 ĐL2-22 2,80 2,86 2,5 13 8,00 0,09 35,38 ĐL2-28 4,50 4,59 12 5,00 0,09 52,72 ĐL2-29 4,50 4,59 5,00 0,09 39,54 ĐL2-36 18,00 24,00 16 1,25 0,07 143,51 ĐL2-37 20,00 30,37 16 1,25 0,07 245,99 ĐL2-38 30,00 37,97 25 0,80 0,07 238,93 ĐL3-23 2,80 2,86 2,5 15 8,00 0,09 40,82 ĐL3-24 1,50 1,62 2,5 12 8,00 0,09 9,93 69 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN ĐL3-25 4,00 4,93 16 5,00 0,09 68,56 ĐL3-30 8,50 8,67 14 3,33 0,09 146,15 ĐL3-31 10,00 10,20 10 11 2,00 0,08 95,46 ĐL3-32 5,50 6,78 11 3,33 0,09 59,35 ĐL3-33 7,50 9,25 15 3,33 0,09 150,51 ĐL3-39 30,00 27,97 25 0,80 0,07 199,11 ĐL4-1 12,00 13,30 10 2,00 0,08 81,84 ĐL4-2 17,00 18,84 16 1,25 0,07 68,44 ĐL4-6 8,50 9,94 10 2,00 0,08 58,17 ĐL4-7 7,50 8,09 6 3,33 0,09 51,67 ĐL4-8 12,00 12,94 10 2,00 0,08 105,93 ĐL4-13 3,00 4,21 2,5 10 8,00 0,09 45,50 ĐL4-14 2,80 3,45 2,5 8,00 0,09 23,51 ĐL4-15 4,50 5,55 2,5 10 8,00 0,09 44,99 ĐL5-3 22,00 24,38 16 1,25 0,07 229,23 ĐL5-4 1,50 1,62 2,5 8,00 0,09 2,48 ĐL5-5 3,00 3,24 2,5 8,00 0,09 26,49 ĐL5-9 5,00 6,26 12 5,00 0,09 88,58 ĐL5-10 5,00 6,26 10 5,00 0,09 73,81 ĐL5-11 3,00 4,44 5,00 0,09 18,30 70 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN ĐL5-12 2,50 9,68 10 3,33 0,09 117,43 ĐL5-16 7,50 9,25 13 3,33 0,09 130,44 ĐL5-17 2,50 9,68 10 3,33 0,09 117,43 ĐL5-18 7,50 9,25 13 3,33 0,09 130,44 ĐL5-40 3,00 4,44 5,00 0,09 18,30 ĐL5-41 2,50 9,68 10 3,33 0,09 117,43 ĐL5-42 7,50 9,25 13 3,33 0,09 130,44 ĐL5-43 3,00 4,44 5,00 0,09 18,30 ĐL5-44 2,50 9,68 10 3,33 0,09 117,43 ĐL5-45 7,50 9,25 13 3,33 0,09 130,44 Tổn thất điện máy biến áp xác định mục so sánh tối ưu phương án chọn máy biến áp mục 3.2 ∆ABA = 22000,13 ( kWh) Như tổn thất điện tổng mạng điện : ∑∆A = ∑∆Ai + ∆ABA = 13712,06 + 22000,13 =35712,19 (kWh) 6.Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất Việc đặt bù có lợi mặt giảm tổn thất điện áp , điện , cho đối tượng dung điện đặt phân tán tụ bù cho động Tuy nhiên đặt phân tán lợi vốn đầu tư , quản lý vận hành Cho nên việc bố trí đặt tụ bù đâu toán cần xem xét kĩ 6.1 Xác định dung lượng bù cần thiết : Yêu cầu hệ số công suất cần nâng lên cosφ2 = 0,92 Nên tg φ2 = 0,426 71 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN Có : cos φ1 = 0,695 Nên tg φ1 = 1,035 Do dung lượng bù cần thiết Qb = P.(tg φ1 - tg φ2 ) = 202,91 ( 1,035 – 0,426 ) = 123,572( kVA) 6.2 Xác định vị trí đặt tụ bù : Đối với phân xưởng sửa chữa khí công suất phân xưởng không lớn , công suất động không lớn nên không đặt bù tủ động lực , phân tán , tốn ( chi phí cho tủ bù , cho tụ ) Hơn , việc xác định dung lượng bù tối ưu cho tủ động lực khó khăn Ngoài tủ động lực phụ tải thông thoáng làm mát tiêu thụ công suất phản kháng Như để đơn giản đặt bù tập trung cạnh tủ phân phối Theo dung lượng bù cần thiết tính , tra bảng 40.pl chọn tụ điện pha loại KM2-0,38-25.Y có công suất định mức Q bn = 25kVAr Để đảm bảo dung lượng bù ta dùng tụ ghép song song với 6.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng : Công suất biểu kiến phân xưởng sau bù : Ssaubù = Ptt + j( QN – Qbn ) = 202,91 + j( 209,82 – 125 ) = 202,91 + j84,82kVA Giá trị môđun : Ssaubù = 202,912 + 84,82 = 219,924 kVA , nhận thấy nhỏ nhiều so với giá trị tính toán ban đầu Như tiết diện ta chọn ban đầu đảm bảo điều kiện phát nóng Sau đặt bù , tổn thất điện đoạn dây từ nguồn tới biến áp , từ biến áp tới tủ phân phối máy biến áp giảm Các tổn thất tính sau : Trên đoạn N – BA : ∆AN-BA 202,912 + 84,82 = 64,176.3070.0,92.10 −6 = 18,113 kWh 22 Trên đoạn BA – PP : ∆ABA-PP 202,912 + 84,82 = 30.3070.0,08.10 −6 = 2467,918 kWh 0,38 Trong máy biến áp : 72 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN   ∆Pk S 3,15 219,924 3070  = 2.0,53.8760 + ( ) 3070 ∆ABA =  2.∆P0 8760 +   S nBA 180   = 16503,638 kWh Vậy hao tổn điện sau bù : ∆Asb = 18,113+ 2467,918 + 16503,638 = 18989,669 kWh Tổn thất điện trước bù : ∆Atb = 31,91 + 4347,19 + 22000,13 = 26379,23 kWh Lượng điện tiết kiệm sau bù : δ A = ∆Atb - ∆Asb = 26379,23 – 18989,669 = 7389,561 kWh Số tiền tiết kiệm năm : δ C = δ A.c∆ = 7389,561.1000 = 7,389.106 đ Vốn đầu tư ban đầu cho tụ bù : Vbù = vobù.5 =5000.5.103 =25*106 đ Chi phí qui đổi : Zbù = p.Vbù = 0,174.25.106 = 4,35.106 đ p : hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn khấu hao thiết bị , lấy máy biến áp 0,174 Tổng số tiền tiết kiệm đặt tụ bù hàng năm : TK = δ C - Zbù = ( 7,389 – 4,35 ).106 = 3,039.106 đ/năm Như việc đặt bù mang lại hiệu kinh tế cao Không giúp giảm tổn thất mà góp phần tiết kiệm chi phí cho phân xưởng Tính toán nối đất chống sét : Việc tính toán nối đất để xác định số lượng cọc ngang cần thiết đảm bảo điện trở hệ thống nối đất nằm giới hạn yêu cầu Điện trở hệ thống nối đất phụ thuộc vào loại số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc hệ thống nối đất tính chất đất nơi đặt tiếp địa Thông thường để tăng cường cho hệ thống nối đất tiết kiệm cho hệ thống nối đất nhân tạo, người ta tận dụng công trình ngầm ống dẫn kim loại, cấu kiện bê tông cốt thép, vỏ cáp, móng…Tuy nhiên cần lưu ý không sử dụng đường ống dẫn nhiên liệu Điện trở tất công trình kể gọi 73 Đồ án cung cấp điện SV:Nguyễn Hoàng Linh D5LTH8 GV Hướng Dẫn PHẠM ANH TUÂN điện trở nối đất tự nhiên R tn Giá trị điện trở nối đất tự nhiên xác định theo phương pháp đo, thiết bị đo điện trở tiếp địa Nếu giá trị R tn