Thiết kế mạng điện cho toàn nhà máy

Thiết kế mạng điện cho toàn nhà máy

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Chơng 1 Giới thiệu chung về nhà máy I . Vị trí địa lý và vai trò kinh tế Nhà máy đờng đợc xây dựng trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá . Với qui mô gồm 8 phân xởng . Trớc đây đờng sản xuất ra chỉ phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nớc , nhng ngày nay nó còn đợc xuất khẩu và đã trở thành một ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân . Trong nhà máy sản xuất có nhiều loại máy móc khác nhau rất đa dạng phong phú và phức tạp . Các hệ thống máy móc này có tính năng công nghệ cao và hiện đại do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lợng và độ tin cậy cao . II . Công suất đặt và vị trí các phân xởng của nhà máy Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca , thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 5200h , Các thiết bị làm việc với công suất gần định mức . các kho chứa và phân xởng SCCK loại III còn lại các phân xởng khác là loại I Theo dự kiến nhà máy đợc cấp điện từ trạm biến áp khu vực cách nhà máy 10km bằng đờng dây trên không lộ kép . Dung lợng ngắn mach về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là S N = 250MVA Bảng 1.1 Danh sách các phân xởng và nhà làm việc trong nhà máy stt Tên phân xởng Diện tích (m2) Công suất đặt (KW) 1 Kho củ cải đờng 12001 350 2 Phân xởng thái và nấu củ cải 5688 700 3 Bộ phận cô đặc 4740 550 4 Phân xởng tinh chế 3162 780 5 Kho thành phẩm 5660 150 6 Phân xởng sửa chữa cơ khí 1514 Theo tính toán 7 Trạm bơm 1599 600 8 Kho than 6490 350 9 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 III . Đặc điểm phụ tải và công nghệ Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho nhà máy và các bộ phận quan trọng trong nhà máy nh các phân xởng tinh chế bộ phận cô đặc , thái và nấu củ cải đờng phải đảm bảo chất lợng điện năng và độ tin cậy cao . Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hởng đến chất lợng , số lợng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế . Vì vậy theo Qui phạm trang bị điện . thì nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại 1 Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra thành hai loại phụ tải : + Phụ tải động Lực + Phụ tải chiếu sáng Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Phụ tải động lực thờng 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 khoảng hàng trục KV và đợc cấp bởi dòng xoay chiều có tần số công nghiệp F= 50Hz Ta phân loại phụ tải nh sau : Bảng 2.2 Phân loại hộ phụ tải Stt Tên phân xởng Phân loại hộ phụ tải 1 Kho củ cải đờng III 2 Phân xởng thái và nấu củ cải I 3 Bộ phận cô đặc I 4 Phân xởng tinh chế I 5 Kho thành phẩm III 6 Phân xởng SCCK III 7 Trạm bơm III 8 Kho than III 9 Phụ tải điện cho thị trấn III IV. Nội dung thiết kế 1. giới thiệu chung về nhà máy . 2. Xác dịnh phụ tải tính toán của phân xởng và nhà máy 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng SCCK 4. Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy 5. Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy 6. thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí 7. Thiết kế đờng dây 35 KV từ trạm biến áp trung gian cung cấp điện cho nhà máy 8. Thiết kế trạm biến áp Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Chơng II Xác định phị tải tính toán I Đặt vấn đề : Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết thờng biế đổi theo thời gian , nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện cho mọi trạng thái vận hành của hệ thống cung cấp điện . Phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tơng đơng với phụ tải thực tế về một vài phơng diện nào đó . trong thực tế thiết kế ngời ta thờng quan tâm đến hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra . Đó là phát nóng và tổn thất . Vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần xác định : + Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng + Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng : là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tơng đơng với phụ tải thực tế , biến thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất ( thờng gọi là phụ tải đỉnh nhọn ) Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong một thời gian ngắn từ 1 dến 2 giây chúng cha gây ra phát nóng cho các thiết bị nhng lại gây ra tổn thất và có thể làm nhẩy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì . Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thờng xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác . 1. Phơng pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công xuất đặt và hệ số nhu cầu (K nc ) . Công thức tính : P tt = K nc .P đ Q tt = P tt .tg . Trong đó : - K nc : hệ số nhu cầu (tra sổ tay kỹ thuật ) - Cos : hệ số công suất tính toán (tra sổ tay kỹ thuât ) - P tt , Q tt công suất tác dụng và công suất phản kháng tính toán của nhóm thiết bị (KW, KVR). . Phơng pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có u điểm là đơn giản thuận tiện . Nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp này là kém chính xác . Bởi vì hệ số nhu cầu K nc tra đợc trong sổ tay là một số liệu cố định cho trớc không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy . Trong tính toán có thể lấy gần đúng Pđ = Pđm. 2. Phơng pháp xác định phụ tảI tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình . . công thức tính : P tt = K hd .P tb . Trong đó : - K hd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tảI (tra sổ tay kỹ thuật ). - P tb : công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (KW) Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng . Phơng pháp này có thể áp dụng tính phụ tải tính toán ở thanh cái từ phân phối phân xởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xởng . Phơng pháp này ít đợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải . 3. Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình . Công thức tính : P tt = P tb . Trong đó : - P tb : Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) - : độ lệch của đồ thị khỏi giá trị trung bình . - : hệ số tán xạ của . Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho các thiết bị của phân x- ởng hoặc của toàn bộ nhà máy . tuy nhiên phơng pháp này ít đợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành . 4. Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. . công thức tính : P tt = K max .K sd .P đm . Trong đó : - P đm : Công suất của thiết bị hay nhóm thiết bị (KW) - P tb : Công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị (KW) - K max : Hệ số cực đại ( tra sổ tay kỹ thật ) . Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính toán phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị . các tủ động lực của toàn bộ phân xởng . Nó cho một kết quả khá chính xác nhng lại đòi hỏi một lợng thông tin khá đầy đủ về các loại phụ tải nh : - Chế độ làm việc của từng phụ tải - Công suất đặt của từng phụ tải - Số lợng của từng thiết bị trong nhóm . 5. Phơng pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm . Công thức tính : P tt = max . T Mao . Trong đó : - ao : Suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/ddvsp) - M : hệ số sản phẩm sản suất trong một năm . - T max : thời gian sử dụng công suất lớn nhất . . Phơng pháp này chỉ đợc dùng để ớc tính sơ bộ xác định phụ tải trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp . 6. Phơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích . Công thức tính : P tt = P o .F . Trong đó : - P o : Suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích (W/m 2 ) - F : diện tích bố trí thiết bị (m 2 ) Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng . Phơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất , nên nó thờng đợc dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ . Thiết kế chiếu sáng II. Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí - Phân xởg sửa chữa cơ khí là phân xởg số 6 trên sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy . phân xởng có diện tích là 1514m 2 - Trong phân xởng có 56 thiết bị và công suất của các thiết bị đều rất khác nhau . Thiết bị có công suất lớn nhất là 10KW và thiết bị có công suất nhỏ nhất là 0,6KW . Toàn bộ các máy đều làm việc ở chế độ dài hạn . 1. Giới thiệu phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại K max (còn gọi là phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq ) . Công thức tính : P tt = K max .K sd . Pdmi n i = 1 . Trong đó : - P đmi : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm - n : Số thiết bị thứ I trong nhóm - k sd : hệ số sử dụng ( tra sổ tay kỹ thuật ) - n hd : Số thiết bị dùng điện hiệu quả . n hd số thiết bị dùng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc , chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thc tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau) n hd đợc xác định theo công thức : n hd = ( ) 2 1 2 1 = = n i n i Pdm Pdmi Với : - P đmi : Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW) - n : Số thiết bị trong nhóm . Khi n lớn thì việc xác định nhq theo công thức trên mất nhiều thời gian nên có thể xác định nhq một cách gần đúng nh sau : a. Trờng hợp 1 : Khi m = min max Pdm Pdm 3 và k sd 4,0 thì n hd = n . Trong đó : - P đm max : Công suất định mức của thiết bị lớn nhất trong nhóm . - P đm min : Công suất định mức của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm . - K sd : Hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng K sd = Pdm Ptb = = = n i n i Pdmi KsdiPdmi 1 1 . b. Trờng hợp 2 : Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm = 1 1 n n Sdmi 5% = n i Sdmi 1 thì n hd = n-n 1 c. Trờng hợp 3 : Khi m = min max Pdm Pdm > 3 K sd 0,2 thì n hq đợc xác định theo biểu thức sau : n hq = n Pdm Pdmi max 2 Khi không áp dụng đợc các trờng hợp trên thì nhq đợc xác định qua các bớc sau : + Trớc hết ta tính n*= n n1 và P* = P P1 Trong đó : - n : số thiết bị trong nhóm - n 1 : Số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất của thiết bị có công suất lớn nhất . - P và P 1 : tổng công suất của n và n1 thiết bị . Sau khi tính n* và P* tra sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc n hq * = f (n*,P*) từ đó tính n hq theo công thức n hq = n hq .n Khi xác định đợc phụ tải tính toán theo số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq . Trong một số trờng hợp cụ thể dùng công thức gần đúng nh sau : - Nếu n 3 và nhq 4 phụ tải tính toán đợc tính theo công thức : P tt = = n n Pdm 1 - Nếu n > 3 và nhq < 4 thì phụ tải tính toán đợc xác định theo công thức sau : P tt = = n i PdmKi 1 . Trong đó : K ti : hệ số phụ tải của thiết bị thứ i K ti = 0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn . K ti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại . - Nếu n > 3 và Ksd 5,0 Phụ tải tính toán đợc xác định theo công thức sau : P tt = 1,05.Ksd. = n i Pdmi 1 Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng Đối với các thiết bị có biểu đồ phụ tải bằng phẳng ( máy bơm , máy nén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình P tt = P tb = K sd . = n n Pdm 1 - Nếu mạng có thiết bị một pha cần phân phối đều cho cả ba pha của mạng trớc khi xác định nhq cần qui đổi công suất của một pha về 3 pha - Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : P qđ = 3P pha max - Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : P qđ = 3 pha max - Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhq theo công thức : P qđ = dm . P dm Trong đó : dm - Hệ số đóng địên tơng đối phần trăm trong lý lịch máy . 2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb và Kmax. 2.1. Phân nhóm phụ tải Muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác ta cần phải phân nhóm thiết bị điện . Việc phân nhóm thiết bị điện cần phải tuân thủ theo nguyên tắc sau : - Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng . - Các chế độ của thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chon phơng thức cung cấp điện cho nhóm . - Tổng công suất của nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy . Số thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của tủ động lực thờng (8-12) Dựa theo nguyên tắc đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí công suất của các thiết bị bố trí trên mạt bằng phân xởng có thể chia các thiết bị trong phân xởng SCCK thành VI nhóm . Bảng 2.1 Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện . stt Tên thiết bị Số lợng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm (kW) Iđm(A) 1 máy Toàn bộ Nhóm I 1 Máy tiện ren 4 1 10,0 40,0 425,32 2 Máy doa ngang 1 4 4,5 5.5 11.4 3 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2.8 2.8 7.09 4 Máy mài sắc 1 24 2.8 2.8 7.09 5 Máy giữa 1 27 1.0 1.0 2.53 6 Máy mài sắc có 1 28 2.8 2.8 7.09 Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng dao cắt gọt Tổng nhóm I 9 53.9 136.48 Nhóm II 1 Máy tiện ren 4 2 10.0 40.0 425.32 2 Máy phay chép hình 1 10 0.6 0.6 1.52 3 Máy mài tròn 1 17 7.0 7.0 17.23 4 Máy khoan để bàn 1 22 0.65 0.65 1.65 5 Máy mài sắc 1 24 2.8 2.8 7.09 Tổng nhóm 2 8 51.05 128.77 Nhóm III 1 Máy doa toạ độ 1 3 4.5 4.5 11.4 2 Máy phay đứng 2 8 7.0 14.0 217.23 3 Máy phay chép hình 1 9 1.7 1.7 4.3 4 Máy xọc 2 14 7.0 14.0 217.23 5 Máy khoan đứng 1 16 4.5 4.5 11.4 6 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2.8 2.8 7.09 7 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10.0 10.0 25.32 8 Máy ép thuỷ lực 1 21 4.5 4.5 11.4 Tổng nhóm 3 10 56 139.74 Nhóm IV 1 Máy phay vạn năng 2 5 7.0 14.0 217.23 2 Máy phay ngang 1 6 4.5 4.5 11.4 3 Máy phay chép hình 1 7 5.62 5.62 14.23 4 Máy phay chép hình 1 11 3.0 3.0 7.6 5 Máy bào ngang 2 12 7.0 14.0 217.23 6 Máy bào giờng một trụ 1 13 10.0 10.0 25.32 7 Máy khoan hớng tâm 1 15 4.5 4.5 11.4 Tổng nhóm 4 9 60.12 138.87 Nhóm V 1 Máy tiện ren 2 1 7.0 14.0 217.23 2 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 11.4 3 Máy tiện ren 2 3 3.2 6.4 2.81 Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng 4 Máy tiện ren 1 4 10.0 10.0 25.32 5 Máy khoan đứng 1 5 2.8 2.8 7.09 6 Máy khoan đứng 1 6 7.0 7.0 17.23 7 Máy phay vạn năng 1 7 4.5 4.5 11.4 8 Máy bào ngang 1 8 5.8 5.8 14.69 9 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2.8 2.8 7.09 10 Máy mài phẳng 1 10 4.0 4.0 10.13 Tổng nhóm 5 12 61.8 155.01 Nhóm VI 1 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 11.4 2 Máy khoan đứng 1 5 2.8 2.8 7.09 3 Máy ca 1 11 2.8 2.8 7.09 4 Máy mài hai phía 2 12 2.8 5.6 214.18 5 Máy khoan bàn 3 13 0.65 1.95 31.65 Tổng nhóm 6 8 17.65 58.8 2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải. 1. Tính toán cho nhóm I Bảng 2.2 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 1 Nhóm I 1 Máy tiện ren 4 1 10,0 40,0 425,32 2 Máy doa ngang 1 4 4,5 5.5 11.4 3 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2.8 2.8 7.09 4 Máy mài sắc 1 24 2.8 2.8 7.09 5 Máy giữa 1 27 1.0 1.0 2.53 6 Máy mài sắc có dao cắt gọt 1 28 2.8 2.8 7.09 Tổng nhóm I 9 53.9 136.48 Tra bảng PLI.1 tìm đợc K sd = 0,15 và cos = 0,6 ta có : n=9 , n 1 = 4 n*= n n 1 = 9 4 =0,44 P*= p p 1 = 9.53 10.4 =0,74 Tra bảng PLI5 (tải liệu 1) tìm đợc n hq * = 0.7 Số thiết bị dùng điện hiệu quả là n hq = n hq *.n=0,7x9 = 6,3 Tra bảng PLI6 (tài liệu 1 ) với k sd = 0,15 Tìm đợc k max = 2,64 Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cấp điện cho nhà máyđờng n hq = 6,3 Phụ tải tính toán nhóm 1 là : P tt = k max .k sd . = 9 1i Pdm = 2,46.0,15.53,9=21,34KW Q tt = P tt .tg = 21,34.1,33 = 28,38KVAr S tt = cos tt P = 6,0 34,21 =35,57kvA I tt = 3 U S tt = 3 .83,0 57,35 =54,04 A 2.tính toán cho nhóm II Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II Nhóm II 1 Máy tiện ren 4 2 10.0 40.0 425.32 2 Máy phay chép hình 1 10 0.6 0.6 1.52 3 Máy mài tròn 1 17 7.0 7.0 17.23 4 Máy khoan để bàn 1 22 0.65 0.65 1.65 5 Máy mài sắc 1 24 2.8 2.8 7.09 Tổng nhóm 2 8 51.05 128.77 Tra bảng PLI1( tài liệu) tìm đợc K sd = 0,15 và cos = 0,6 ta có : n=8, n1=5 n*= 625,0 8 5 1 == n n P*= 92,0 05,51 740 1 = + = P P Tra bảng PLI5 (tài liệu) tìm đợc n hq* = 0,69 Số thiết bị dùng điện hiệu quả là n hq = n hq*. n = 0,69.8 = 5,52 Tra bảng PLI6 (tài liệu 1) với k sd = 0,15 và n hq = 5,52 tìm đợc K max = 2,64 Phụ tảI tính toán của nhóm II là : P tt = K max .K sd . = 8 1i Pdm = 2,64.0,15.51,05 = 20,22KVA Q tt = P tt .tg = 20,22.1,33 = 26,89 KVAr S tt = 7,33 6,0 22,20 cos == tt P KVAr I tt = A U S tt 2,51 .38,0 7,33 . 3 3 == Sinh viên thực hiện : Nguyễn bá Lợi Lớp HTĐ T3K43 10