Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệ

ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN MỞ ĐẦU Như biết, kinh tế nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội, tạo tiền đề để bước vào thời kỳ - thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước mà ngành điện ln đóng vai trị chủ đạo Cũng vai trị vơ quan trọng ngành điện mà người kỹ sư hệ thống điện phải có vốn kiến thức vững ngành để tạo nên hệ thống chất lượng, thỏa mãn yêu cầu kinh tế kỹ thuật đưa vào vận hành thực tế Các tiêu đặt tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là: * Đảm bảo tiêu kỹ thuật * Độ tin cậy cung cấp điện cao * Vốn đầu tư nhỏ Các yêu cầu ln mang tính chất đối lập nhau, câu hỏi đặt làm để có hệ thống tối ưu Câu trả lời có mơn học “ Cung cấp điện” Sau gần năm học tập trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC”, em phần nắm bắt kiến thức ngành điện công việc người kỹ sư hệ thống điện tương lai nhiều mơn học thiết thực mang tính ứng dụng cao Với vốn kiến thức nhỏ bé với giúp đỡ tận tình thầy giáo môn Bùi Anh Tuấn, em thực nghiên cứu tính tốn thiết kế hồn chỉnh hệ thống cung cấp điện mang tính chất thực tế cao từ hồn thành xong đồ án môn học “ Hệ thống cung cấp điện” Song kiến thức hạn chế nên làm em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do em kính mong nhận góp ý bảo ban thầy cô với giúp đỡ bạn để em hồn thiện đề tài hồn thành tốt việc học tập nhà trường công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP A Dữ kiện: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp gồm phân xưởng với kiện cho bảng Công suất ngắn mạch điểm đấu điện S k, MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy L, m Cấp điện áp truyền tải 220 kV Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h Phụ tải loại I loại II chiếm kI&II, % Giá thành tổn thất điện c ∆ =1500 đ/kWh; suất thiệt hại điện gth = 10000 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) ∆Ucp= 5% Các số liệu khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế điện Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy) Bảng 1.1 Sk MVA 600 Bảng 1.2 N0 theo sơ đồ mặt 10 11 12 13 14 15 kI&II, % TM, h L, m 80 5500 9500 Tên phân xưởng phụ tải Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơn gen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhơm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc Phân xưởng khí – rèn Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) Xưởng lượng Nhà điều hành, nhà ăn Garage ôtô Số lượng thiết bị điện 60 40 30 30 10 12 60 40 40 40 10 Tổng công suất đặt, kW 1400 700 880 370 250 300 800 550 370 250 300 800 Hệ số nhu cầu, knc 12 60 15 350 150 25 0,43 0,44 0,50 Hình Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu Hướng tới nguồn Đông 0,54 0,52 0,41 0,43 0,54 0,52 0,41 0,43 0,43 0,43 0,57 0,62 Hệ số công suất, cosφ 0,65 0,55 0,76 0,64 0,53 0,62 0,68 0,56 0,56 0,78 0,80 0,67 0,72 0,87 0,82 Tỷ lệ: 1:5000 ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN 10 11 13 12 15 14 Bảng 1.3: Bảng diện tích phân xưởng tồn xí nghiệp TT Tên Phân Xưởng 10 11 12 13 14 15 16 Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơn gen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhơm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc Phân xưởng khí – rèn Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) Xưởng lượng Nhà điều hành, nhà ăn Garage ơtơ Tồn xí nghiệp B Nhiệm vụ thiết kế I Tính tốn phụ tải 1.1 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Diện Tích (m2) 380 100 70 50 55 55 215 70 70 120 55 55 55 160 105 740 145 145 145 145 45 45 100 43 43 60 50 50 100 50 50 440 55100 14500 10150 7250 2475 2475 21500 3010 3010 7200 2750 2750 5500 8000 5250 325600 ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN * Xác định phụ tải động lực phân xưởng * Xác định phụ tải chiếu sáng thơng thống * Tổng hợp phụ tải phân xưởng 1.2 Xác định phụ tải phân xưởng khác 1.3 Tổng hợp phụ tải tồn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng hình trịn bán kính r II Xác định sơ đồ nối mạng điện nhà máy 2.1 Chọn cấp điện áp phân phối 2.2 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm - TPPTT) 2.3 Chọn công suất số lượng máy biến áp trạm biến áp nhà máy trạm biến áp phân xưởng 2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy (hoặc TPPTT) 2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến phân xưởng (so sánh phương án) III Tính tốn điện 3.1 Xác định hao tổn điện áp đường dây máy biến áp 3.2 Xác định hao tổn công suất 3.3 Xác định tổn thất điện IV Chọn kiểm tra thiết bị điện 4.1 Tính tốn ngắn mạch điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạch phù hợp) - Chọn kiểm tra thiết bị: Cáp điện lực; sứ đỡ, máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, áptơmát, máy biến dịng thiết bị đo lường v.v 4.2 Kiểm tra chế độ mở máy động V Tính tốn bù hệ số cơng suất 5.1.Tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị cosϕ2 = 0,9 5.2 Đánh giá hiệu bù VI Tính tốn nối đất Bản vẽ: Sơ đồ mặt xí nghiệp với bố trí thiết bị biểu đồ phụ tải Sơ đồ mạng điện mặt xí nghiệp (gồm sơ đồ phương án so sánh; Sơ đồ nguyên lý mạng điện (với đầy đủ mã hiệu thiết bị lựa chọn Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt mặt cắt trạm biến áp, sơ đồ nối đất Bảng số liệu kết tính tốn ĐỒ ÁN MƠN CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG : TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) mặt hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiết độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố như: cơng suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng Bởi vì: phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn đến cố cháy nổ, nguy hiểm; phụ tải tính tốn lớn thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với u cầu, gây lãng phí Việc phân loại phụ tải cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp, đảm bảo cho thiết bị làm việc tin cậy hiệu Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải chia thành ba loại sau: Phụ tải loại I: Là phụ tải mà có cố ngừng cung cấp điện dẫn đến: Nguy hiểm cho tính mạng người; Phá hỏng thiết bị đắt tiền; Phá vỡ quy trình cơng nghệ sản xuất; Gây thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân; Gây ảnh hưởng khơng tốt trị, ngoại giao Phụ tải loại II: Là loại phụ tải mà có cố ngừng cung cấp điện dẫn đến: Thiệt hại lớn kinh tế đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị; Gây hư hỏng sản phẩm; Phá vỡ hoạt động bình thường đại đa số cơng chúng Phụ tải loại III: Gồm tất loại phụ tải không thuộc hai loại trên, tức phụ tải thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện khơng địi hỏi cao Do tính chất quan trọng nên từ trước tới có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn lại thiếu xác, cịn nâng cao độ xác, kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố phương pháp tính lại phức tạp Vì phân xưởng biết công suất đặt hệ số nhu cầu nên phụ tải tính tốn xác định theo công suất đặt hệ số nhu cầu 2.1 Xác định phụ tải xí nghiệp phụ tải 2.1.1 Phân xưởng điện phân 2.1.1.1 Phụ tải động lực: Theo bảng số liệu 1.2 ta có: Tổng cơng suất đặt : P1∑=1400 kW Hệ số nhu cầu : knc1= 0,54 Hệ số công suất : Cosφ1= 0,65 → Tanφ1=1,169 ĐỒ ÁN MƠN CUNG CẤP ĐIỆN Cơng suất tính tốn động lực : Pdl1 = knc1 P1∑ = 0,54.1400 = 756( kW) Cơng suất tính tốn phả kháng xí nghiệp: Qđl1= Pdl1 Tanφ1 =756.1,169=883,764 (kVAr) 2.1.1.2 Phụ tải chiếu sáng : Ta chọn đèn huỳnh quang cho xưởng điện phân Bóng đèn huỳnh quang có : Cosφ=0,8 ; Tanφ=0,75→Qcs≠0 Phụ tải chiếu sáng xác định theo công suất chiếu sáng đơn vị diện tích Cơng thức tính : Pcs = P0.S Qcs = Pcs.tanφ Trong : + P0 : suất phụ tải chiếu sáng đơn vị diện tích (5 W /m2) + S : diện tích cần chiếu sáng (m2) + φ : hệ số cơng suất bóng đèn Diện tích chiếu sáng tồn phân xưởng : S = a.b = 380.145 = 55100 m2 Suất phụ tải tính tốn chung cho tồn phân xưởng , chọn P0 = (W/m2) Vậy ta : Pcs1 = 5.55100 = 275,5(kW) Qcs1 = 275,5.0,75 =206,625(kW) 2.1.1.3 Tính tốn phụ tải tồn phân xưởng Tổng cơng suất tác dụng phân xưởng xác định sau: Ppxi = Pdli + Pcsi Trong đó: Pđli: Là phụ tải động lực phân xưởng Pcs : Công suất chiếu sáng phân xưởng Thay số vào ta : Từ ta có cơng suất phản kháng phân xưởng : n Công suất biểu kiến : Vậy : S = 1031,5 + j1090,389(kVA) Tính tốn tương tự cho phân xưởng cịn ta có bảng sau: Bảng 2.1.Bảng tính tốn phụ tải phân xưởng TT Tên Phân Pđl Qđl Pcs Qcs Ptt Qtt Xưởng Stt ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN 10 11 12 13 14 15 16 Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơn gen Phân xư ởng đúc Phân xưởng oxyt nhơm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc Phân xưởng khí - rèn Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorua Xưởng lượng Nhà ăn, nhà điều hành Garage ôtô ∑ kW kVAr kW kVAr kW kVAr Kva 756 883,86 275,5 206,63 1031,5 1090,49 1501,05 364 552,73 72,5 54,38 436,5 607,1 747,73 360,8 308,54 50,75 38,06 411,55 346,6 538,06 159,1 191,01 36,25 27,19 195,35 218,2 292,87 135 156 216 197,42 12,38 12,38 9,28 9,28 147,38 168,38 225,28 206,7 269,2 266,6 328 353,67 107,5 80,63 435,5 434,29 615,04 236,5 349,89 15,75 11,81 252,25 361,7 440,97 159,1 235,38 15,75 11,81 174,85 247,19 302,78 107,5 171 86,25 128,25 36 13,75 27 10,31 143,5 184,75 113,25 138,56 182,8 230,94 496 549,57 13,75 10,31 509,75 559,88 757,17 150,5 145,06 27,5 20,63 178 165,68 243,18 66, 37,4 40 30 106 67,4 125,62 12,5 8,73 26,25 19,69 38,75 4414 28,41 4810,75 48,05 6562,07 2.2 Xác định phụ tải tính tốn cho tồn xí nghiệp Cơng suất tính tốn tác dụng tồn xí nghiệp : Trong kdt hệ số đồng thời, lấy kdt = 0,8 n : số phân xưởng xí nghiệp Cơng suất tính tốn phản kháng tồn xí nghiệp: Cơng suất biểu kiến tồn xí nghiệp : Hệ số cơng suất trung bình tồn xí nghiệp: ĐỒ ÁN MƠN CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phu tải : Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp Việc bố trí hợp lý trạm biến áp phạm vi nhà máy, xí nghiệp vấn đề quan trọng Để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có tiêu kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng năm nhất, hiệu cao Để xác định vị trí đặt biến áp, trạm phân phối chính, trạm biến áp xí nghiệp cơng nghiệp ta xây dựng biểu đồ phụ tải toàn mặt nhà máy Biểu đồ nhà máy có vịng trịn có diện tích phụ tải tính tốn phân xưởng theo tỷ lệ chọn Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích ( m = MVA/mm ) - Bán kính biểu đồ phụ tải xác định theo biểu thức : Trong đó: + Spxi phụ tải tính tốn phân xưởng thứ i (KVA) + ri bán kính vịng trịn biểu đồ phụ tải phân xưởng thứ i (mm,m) + m tỷ lệ xích (KVA/cm2) hay (KVA/ m ) Mỗi phân xưởng có biểu đồ phụ tải tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng Các trạm biến áp đặt gần sát tâm phụ tải điện Góc chiếu sáng biểu đồ phụ tải : Với phân xưởng điện phân :  Tính tốn tương tự với xí nghiệp cịn lại ta bảng sau : Bảng 2.2.Bán kính góc chiếu sáng biểu đồ phụ tải TT 10 Tên Phân Xưởng Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơn gen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhơm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc Phân xưởng khí – rèn Xem liệu phân xưởng Lị Pcs Ptt Stt kW 275,5 72,5 50,75 36,25 12,38 12,38 107,5 15,75 15,75 36 kW 1031,5 436,5 411,55 195,35 147,38 168,38 435,5 252,25 174,85 143,5 kVA 1501,05 747,73 538,06 292,87 269,2 266,6 615,04 440,97 302,78 182,8 ri αcsi 9,78 6,9 5,85 4,32 4,14 4,12 6,26 5,3 4,39 3,41 96,15 59,79 44,39 66,80 30,23 26,46 88,86 22,48 32,43 90,31 ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN 11 12 13 14 15 Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorua Xưởng lượng Nhà ăn, nhà điều hành Garage ôtô 13,75 13,75 27,5 40 4,2 184,75 509,75 178 106 16,7 230,94 757,17 243,18 125,62 20,49 3,84 6,94 3,94 2,83 1,75 26,79 9,71 55,62 135,85 243,87 Vị trí phân xưởng theo trục X Y là: ( Hàng ngang kí hiệu phân xưởng sơ đồ ) Bảng 2.3 Bảng tọa độ phân xưởng Tọa độ 1 11 12 13 14 15 (m) X Y 19 36 49 630 715 303 368 368 368 143 35 14 108 630 630 14 170 203 60 175 293 30 25 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 10 25 52 17 423 660 25 25 ... trường công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP A Dữ kiện: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp. .. tồn xí nghiệp : Hệ số cơng suất trung bình tồn xí nghiệp: ĐỒ ÁN MƠN CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phu tải : Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp. .. trạm cấp điện sau : + Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng điện phân + Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng Rơnghen + Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng đúc số phân xưởng oxit nhôm + Trạm B4 cấp điện cho phân