Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của công ty trách nhiệm hữu hạn sd quảng bình

Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu Kế hoạch nghiên cứu Dự kiến kết đạt đề tài khả ứng dụng Nội dung đồ án CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TY VÀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.1.1 Tên, địa công ty .4 1.1.2 Quá trình hình thành phát triển cơng ty TNHH S&D Quảng Bình 1.1.3 Quy mơ cơng ty TNHH S&D Quảng Bình .4 1.1.4 Sản phẩm công ty TNHH S&D Quảng Bình 1.1.5 Định hướng phát triển cơng ty TNNHH S&D Quảng Bình 1.2 GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.2.1 Đặc điểm phân xưởng khí 1.2.2 Thiết bị phân xưởng khí CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ CÁC HỆ SỐ THƯỜNG GẶP KHI XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 2.2.1 Công suất định mức (Pđm) 2.2.2 Phụ tải trung bình (Ptb) 2.2.3 Phụ tải cực đại (Pmax) .8 2.2.5 Hệ số sử dụng Ksd SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc 2.2.6 Hệ số cực đại (Kmax) 10 2.2.7 Hệ số nhu cầu (Knc) .10 2.2.8 Hệ số đồng thời (Kđt) 10 2.2.9 Hệ số thiết bị điện có hiệu (nhq) 10 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 11 2.3.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu Knc .11 2.3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình 12 2.4 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA TỪNG NHĨM 16 2.4.1 Xác định phụ tải tính toán nhóm I .16 2.4.2 Xác định phụ tải tính tốn nhóm II 17 2.4.3 Xác định phụ tải tính tốn nhóm III 18 2.4.4 Xác định phụ tải tính tốn nhóm IV 20 2.4.5 Xác định phụ tải tính tốn nhóm V .21 2.5 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CẢ PHÂN XƯỞNG (𝐏𝐭𝐭𝐟𝐱) 23 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỐ TRÍ THIẾT BỊ VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 25 3.1 THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 25 3.1.1 Một số sơ đồ cung cấp cho mạng hạ áp phân xưởng 25 3.1.2 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho mạng hạ áp phân xưởng khí 27 3.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN 28 3.2.1 Chức thiết bị điện 28 3.2.2 Phương pháp lựa chọn thiết bị cho mạng điện hạ áp phân xưởng 28 3.2.3 Chọn thiết bị cho tủ động lực 39 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 50 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 50 4.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO TOÀN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 50 4.2.1 Lựa chọn thiết bị cho mạng chiếu sáng .50 4.2.2 Xác định số lượng công suất bóng đèn 51 SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc 4.2.3 Lựa chọn cách bố trí đèn .53 4.2.4 Lựa chọn thiết bị cho mạng chiếu sáng .53 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG, NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT COSφ CHO TỒN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 58 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 58 5.2 HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT .58 5.2.1 Làm giảm tổn thất công suất mạng điện 59 5.2.2 Làm giảm tổn thất điện áp mạng điện .59 5.2.3 Làm tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp 59 5.3 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ COS φ 60 5.3.1 Các giải pháp tổ chức kỹ thuật 60 5.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos φ tự nhiên .61 5.3.3 Các giải pháp kỹ thuật 62 5.3.4 Xác định phân bố dung lượng bù 64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 NHỮNG KÝ HIỆU DÙNG TRONG BẢN VẼ CUNG CẤP ĐIỆN 69 SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thông số phân xưởng công ty Bảng 1.2: Danh sách thiết bị phân xưởng số thông số thiết bị Bảng 2.1: Phân nhóm phụ tải phân xưởng khí 15 Bảng 2.2: Số liệu phụ tải nhóm I 16 Bảng 2.3: Số liệu phụ tải nhóm II 17 Bảng 2.4: Số liệu phụ tải nhóm III 18 Bảng 2.5: Số liệu phụ tải nhóm IV 20 Bảng 2.6: Số liệu phụ tải nhóm V 21 Bảng 2.7: Bảng tổng hợp phụ tải tính tốn nhóm phụ tải 22 Bảng 3.1: Thông số máy biến áp 29 Bảng 3.2: Thông số máy biến áp 29 Bảng 3.3: Thơng số kích thước tủ phân phối 31 Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật ATM tổng .33 Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật ATM tủ động lực 34 Bảng 3.6: Thông số kĩ thuật ATM tủ động lực 34 Bảng 3.7: Thông số kĩ thuật ATM tủ động lực 34 Bảng 3.8: Thông số kĩ thuật ATM tủ động lực 35 Bảng 3.9: Thông số kĩ thuật ATM tủ động lực 35 Bảng 3.10: Kết lựa chọn áptômát tổng áptômát tới tủ động lực 35 Bảng 3.11: Thông số kĩ thuật cáp PP- ĐL 39 Bảng 3.12: Kết lựa chọn áptômát tổng tủ động lực 39 Bảng 3.13: Kết chọn cho tủ động lực .40 Bảng 3.14: Số liệu phụ tải nhóm 41 Bảng 3.15: Thông số kĩ thuật ATM quạt thông gió 41 Bảng 3.16: Thông số kĩ thuật ATM máy cắt thép 42 Bảng 3.17: Thông số kĩ thuật ATM máy hàn 42 Bảng 3.18: Thông số kĩ thuật ATM máy ép 42 Bảng 3.19: Thông số kĩ thuật ATM cho máy nhóm phụ tải .43 Bảng 3.20: Thông số kĩ thuật dây dẫn tới máy 47 Bảng 4.1 Thông số kĩ thuật ATM tổng mạng chiếu sáng 54 Bảng 4.2: Thông số kĩ thuật áptômát từ tủ chiếu sáng đến cụm bóng đèn .54 SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng khí .14 Hình 3.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia .25 Hình 3.2: Sơ đồ đương trục cung cấp điện cho thiết bị phân xưởng .26 Hình 3.3: Sơ đồ hỗn hợp 27 Hình 3.4: Sơ đồ tủ phân phối phân xưởng 32 Hình 3.5: Sơ đồ tủ động lực 39 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng .48 Hình 3.7: Sơ đồ dây phân xưởng khí .49 Hình 4.1: Các khoảng cách tính tốn thiết kế chiếu sáng 51 Hình 4.2: Cách bố trí đèn 53 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xưởng khí 56 Hình 4.4: Sơ đồ dây mạng điện chiếu sáng mặt bằng phân xưởng 57 Hình 5.1 Tam giác công suất 58 Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng .66 SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa nước nhà ngành cơng nghiệp điện trở thành ngành cơng nghiệp mũi nhọn vai trò nó ngành công nghiệp khác ngành khẳng định Phân xưởng khí khâu quan trọng nhà máy khí cơng nghiệp, mắt xích quan trọng để tạo nên sản phẩm cơng nghiệp hồn chỉnh Loại phân xưởng chun môn hóa loại sản phẩm nó phát huy mặt mạnh mình, đóng góp vào việc thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp nói chung nước nhà Trong thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa sản xuất cơng nghiệp trọng bao giờ hết, đầu tư trang bị máy móc đại có khả tự động hóa cao để không bị lạc hậu so với nước khu vực giới Vì phân xưởng khí đòi hỏi phải có nguồn điện cung cấp tin cậy Tầm quan trọng tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước đòi hỏi phải có nhiều thiết bị, máy móc Vì nhà máy có tầm quan trọng lớn Là nhà máy sản xuất thiết bị cơng nghiệp phụ tải nhà máy làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức học trường em sâu nghiên cứu chọn đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí cơng ty trách nhiệm hữu hạn S&D Quảng Bình” Qua đồ án em mong muốn hoàn thiện kiến thức học trường bước đầu có kinh nghiệm thiết kế hệ thống cung cấp điện thực tế Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu chung Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí cơng ty TNHH S&D Quảng Bình  Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu chung cơng ty phân xưởng khí cơng ty TNHH S&D Quảng Bình - Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí - Thiết kế bố trí thiết bị chọn thiết kế bảo vệ cho phân xưởng khí - Thiết kế mạng điện chiếu sáng cho phân xưởng khí SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp - GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc Tính tốn bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất cosφ cho tồn phân xưởng khí Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu, thu thập số liệu công suất, chức công dụng máy xưởng - Nghiên cứu, đề xuất phương án cấp điện phù hợp với vị trí máy để phù hợp với chức thuận lợi cho việc cấp điện - Tính tốn, thiết kế hệ thống chiếu sáng, chọn thiết bị cho phân xưởng - Nghiên cứu đề phương pháp cung cấp điện cho phân xưởng, vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện đến tủ - Tính tốn lựa chọn dây dẫn đảm bảo tính an tồn phù hợp với thiết bị, cơng suất loại máy Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cấp nguồn điện cho phân xưởng khí - Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cấp nguồn điện từ máy biến áp phân xưởng phân phối đến máy - Phương pháp nghiên cứu: Thực trạng – Lý thuyết => Giải pháp Kế hoạch nghiên cứu - Nghiên cứu số liệu loại máy, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng - Tính tốn lựa chọn dây dẫn, thiết bị bảo vệ cho phân xưởng - Tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho máy - Viết báo cáo - Hoàn thiện báo cáo đề tài Trường đại học Quảng Bình Dự kiến kết đạt đề tài khả ứng dụng - Thiết kế hệ thống cấp điện cho phân xưởng khí - Đề xuất phương án cấp nguồn thiết thực nhằm phục vụ tốt cho hoạt động phân xưởng SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Nội dung đồ án Ngoài lời mở đầu kết luận, đồ án gồm có chương: Chương I: Tìm hiểu chung cơng ty phân xưởng khí cơng ty TNHH S&D Quảng Bình Chương II: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí Chương III: Thiết kế bố trí thiết bị chọn thiết kế bảo vệ cho phân xưởng khí Chương IV: Thiết kế mạng điện chiếu sáng cho phân xưởng khí Chương V: Tính tốn bù cơng suất phản kháng, nâng cao hệ số cơng suất cos𝜑 cho tồn phân xưởng khí SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY VÀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.1.1 Tên, địa cơng ty - Tên cơng ty: CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH - Giấy phép kinh doanh: 3100981295 - Ngày cấp: 13/10/2014 - Bắt đầu hoạt động: 13/10/2014 - Tên giao dịch: S&D QB., LTD - Mã số thuế: 3100981295 - Đại chỉ: Cụm công nghiệp làng nghề, Thị trấn Quán Hàu, tỉnh Quảng Bình - Giám đốc: PHẠM ANH PHƯƠNG - Điện thoại: 0523911868 1.1.2 Quá trình hình thành phát triển cơng ty TNHH S&D Quảng Bình Đi vào hoạt động từ cuối tháng năm 2014, Cơng ty TNHH S & D Quảng Bình vượt qua điều kiện khó khăn buổi đầu thành lập; lãnh đạo ban giám đốc, cán công nhân viên lao động công ty đồn kết, khơng ngừng nâng cao trình độ tay nghề, nâng cao hiệu sản xuất, tạo sản phẩm may mặc có giá trị xuất cao, xây dựng thương hiệu thị trường Bên cạnh lĩnh vực may mặc, cơng ty TNHH S&D Quảng Bình triển khai phát triển cơng nghiệp khí Trong bước phát triển, công ty không dừng lại đó mà tiếp tục xây dựng thêm phân xưởng khí với máy móc, cơng nghệ đại, trọng vào nguồn điện cung cấp để nâng cao suất lao động để ngày chiếm lĩnh thị trường nước giới 1.1.3 Quy mô cơng ty TNHH S&D Quảng Bình Cơng ty TNHH S & D xây dựng địa bàn thị trấn Quán Hàu, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình với diện tích 18244m2 với phân xưởng khu vực hành chính, trạm bơm, phân xưởng xây dựng gần Cụ thể theo bảng đây: SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc Bảng 1.1: Thơng số phân xưởng công ty Tên phân xưởng Ký hiệu Diện tích (m2) Pđặt (kW) Khu hành Phân xưởng may mặc Phân xưởng đúc Phân xưởng khí Phân xưởng kết cấu kim loại 480 2475 Bộ phận nén khí 410 1600 Phân xưởng láp ráp khí 520 1375 Trạm bơm 350 900 80 1000 1000 3250 500 3000 Theo tính tốn Phụ tải chiếu sáng 4644 Xác định theo điện Xác định theo diện tích phân tích phân xưởng xưởng 1.1.4 Sản phẩm công ty TNHH S&D Quảng Bình - Bulong Neo (móng), Stud bolt ASTM, bulong S10T, bulong F10T, bulong 10.9, 8.8, 6.6, bulong inox loại … - Vít: Tơn, thạch cao, lục giác chìm, gỗ, vít inox, - Các dụng cụ sửa chữa xe đạp, xe máy,… - Các loại thép tấm, thép lá, gia công mã, thép 1.1.5 Định hướng phát triển công ty TNNHH S&D Quảng Bình - Nâng cao trình độ tay nghề cho cơng nhân viên - Mở rộng mạng lưới cung cấp sản phẩm tỉnh nước nước - Áp dụng hệ thống công nghệ kỹ thuật vào khâu sản xuất sản phẩm nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm - Xây dựng doanh nghiệp vững mạnh thơng qua sách ổn định, nâng cao chất lượng sống gia tăng thu nhập cho cán công nhân viên, củng cố tinh thần đồn kết, tinh thần xây dựng, lòng nhiệt tình sáng tạo, … 1.2 GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CƠNG TY TNHH S&D QUẢNG BÌNH 1.2.1 Đặc điểm phân xưởng khí Phân xưởng khí phân xưởng số phân xưởng công ty TNHH SVTH: Võ Quang Phương Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Tra bảng thông số chọn dây cáp hạ thế, dây cáp điện lực, ruột đồng, cách điện pvc, vỏ pvc (cu/xlpe/pvc): Chọn dây loại cu/xlpe/pvc (4x16) có Icp= 101 (A) Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc Icp ≥ Itt Khc Icp = 0,95.1.101 = 95,95 ≥ Itt Vì dây dẫn bảo vệ bằng áptômát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện: K1 K2 𝐼𝑐𝑝 ≥ 1,25 𝐼đ𝑚 1,25.45,58 ℎ𝑎𝑦 95,95 ≥ = 37,98 (𝐴) 1,5 1,5 Vậy dây dẫn chọn phù hợp d Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến cụm bóng đèn Mạng điện chiếu sáng phân xưởng tổng cộng có n = 60 bóng đựơc bố trí thành 10 cụm cách m, cách tường 2,5m, cụm bóng 𝐼đ𝑚𝐴 ≥ 𝐼𝑡𝑡6 = 𝑛 𝑃 6.500 = = 13,63 (𝐴) 𝑈đ𝑚 220 Tiết diện dây dẫn 𝐹= 𝐼𝑙𝑣 𝑚𝑎𝑥 13,63 = = 4,39 𝑚𝑚2 𝐽𝑘𝑡 3,1 Tra bảng thông số chọn dây cáp hạ thế, dây cáp điện lực, ruột đồng, cách điện pvc, vỏ pvc (cu/xlpe/pvc ): Chọn dây loại cu/xlpe/pvc (4x6) có Icp= 59 (A) Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Điều kiện: Khc Icp ≥ Itt Khc Icp = 0,95.1.59 = 56,05 ≥ Itt Vì dây dẫn bảo vệ bằng áptơmát nên ta phải kiểm tra thêm điều kiện: K1 K2 𝐼𝑐𝑝 ≥ 1,25 𝐼𝑑𝑚 1,25.13,63 ℎ𝑎𝑦 56,05 ≥ = 11,36 (𝐴) 1,5 1,5 Vậy dây dẫn chọn phù hợp Dựa vào phần tính chọn thiết bị phương án bố trí đèn ta có sơ đồ nguyên lý dây mạng điện chiếu sáng phân xưởng sau: SVTH: Võ Quang Phương 55 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Tủ phân phối Tủ ÐL Tủ ÐL Tủ ÐL Tủ ÐL TDP M (4x16) Tủ ÐL EA53-G EA53-G EA53-G EA53-G EA53-G EA53-G Tủ chiếu sáng EA53-G EA53-G EA53-G EA53-G EA53-G Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xưởng khí SVTH: Võ Quang Phương 56 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc 8m 6m 108 m Tđ chiÕu s¸ng L=9m L = 2,5 m L=9m L = 2,5 m 43 m Hình 4.4: Sơ đồ dây mạng điện chiếu sáng mặt phân xưởng SVTH: Võ Quang Phương 57 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc CHƯƠNG V: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG, NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT COSφ CHO TỒN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện sản xuất Tính chung tồn hệ thống điện thường có 10 – 15 % lượng phát bị mát trình truyền tải phân phối Mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán đến phụ tải nên gây tổn thất điện lớn Vì việc thực biện pháp tiết kiệm điện xí nghiệp có ý nghĩa quan trọng, khơng có lợi cho thân xí nghiệp, mà có lợi chung cho kinh tế quốc dân Hệ số công suất cosφ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosφ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện 5.2 HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT Các đại lượng biễu diễn cơng suất có liên quan mật thiết với qua tam giác công suất S - Công suất tồn phần P - Cơng suất tác dụng Q - Cơng suất phản kháng φ – Góc S P Trị số góc φ có ý nghĩa quan trọng: +) Nếu φ ↓ P ↑, Q ↓; φ = P ≡ S, Hình 5.1 Tam giác công suất Q = +) Nếu φ ↑ P ↓, Q ↑; 𝜑 = 900 Q ≡ S, P = Trong nghiên cứu tính tốn thực tế người ta thường dùng khái niệm hệ số SVTH: Võ Quang Phương 58 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đồn Cường Quốc cơng suất (cos φ) thay cho góc S P (φ) Khi cos φ nhỏ (tức φ lớn) lượng cơng suất phản kháng tiêu thụ (hoặc tuyền tải) lớn công suất tác dụng nhỏ, ngược lại cos φ lớn (tức φ nhỏ) lương Q tiêu thụ (hoặc truyền tải) nhỏ Lượng Q truyền tải mạng điện cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ lớn gây tổn thất lớn lưới điện Các xưởng khí thường sử dụng nhiều động khơng đồng ba pha, thường xuyên non tải không tải, tiêu thụ lượng quy lớn, cos φ thấp, ví dụ xưởng khí có cos φ = 0,5 ÷ 0,6 Lượng Q mà xưởng khí tiêu thụ chiếm khoảng 65% ÷ 70% tổng cơng suất Q phát từ nhà máy điện Nếu xưởng khí bằng giải pháp nâng cao cos φ Nghĩa làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải lưới điện từ nhà máy điện đến xưởng sản xuất khí, dẫn đến làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện Cụ thể là: 5.2.1 Làm giảm tổn thất công suất mạng điện Chúng ta biết tổn thất công suất đường dây tính sau: Chúng ta biết tổn thất cơng suất đường dây tính sau: 𝑃2 + 𝑄2 𝑃2 𝑄2 ∆𝑃 = 𝑅 = 𝑅 + 𝑅 = ∆𝑃(𝑃) + ∆𝑃(𝑄) 𝑈2 𝑈 𝑈 Khi giảm Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần tổn thất công suất P(Q) Q gây 5.2.2 Làm giảm tổn thất điện áp mạng điện Tổn thất điện áp tính sau: ∆𝑈 = 𝑃𝑅 + 𝑄𝑋 𝑄𝑋 𝑄𝑋 = + = ∆𝑈(𝑃) + ∆𝑈(𝑄) 𝑈 𝑈 𝑈 Giảm lượng Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần Q(Q) Q gây 5.2.3 Làm tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Nó phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép chúng Dòng điện chạy dây dẫn máy biến áp tính sau: 𝐼= SVTH: Võ Quang Phương √𝑃2 + 𝑄2 √3 𝑈 59 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Biểu thức chứng tỏ với tình trạng phát nóng định đường dây máy biến áp (I = const) tăng khả truyền tải cơng suất tác dụng P chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng tải Vì giữ nguyên đường dây máy biến áp cos φ mạng nâng cao (tức giảm lượng Q phải truyền tải) khả truyền tải chúng tăng lên Ngoài việc nâng cao hệ số cos φ đưa đến hiệu giảm chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát điện… 5.3 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ COS φ 5.3.1 Các giải pháp tổ chức kỹ thuật  Sắp xếp hợp lý quy trình cơng nghệ Việc sặp xếp hợp lý quy trình cơng nghệ sản xuất nhằm cải thiện chế đọ sử dụng lượng thiết bị, hạn chế đến mức tối đa công đoạn chạy không tải  Thiết lập chế độ làm việc bình thường cho động không đồng Bằng cách thay dộng thường xuyên làm việc non tải bằng động thấp Khi kmt < 0,45 việc thay bao giờ có lợi, 0,45 < kmt < 0,7 việc thay phải so sánh kinh tế kỹ thuật xác định hiệu kinh tế thay Mối quan hệ hệ số mang tải kmt với hiệu suất  hệ số công suất cos φ phi tuyến, động chọn với gam cơng suất thích hợp khơng đạt hiệu suất làm việc cao mà có tác dụng nâng cao cos φ lưới  Thiết lập chế độ điện áp tối ưu Ta dễ dàng nhận thấy cơng suất tiêu thụ Q tỷ lệ với bình phương U, giảm điện áp U Q giảm rõ rệt Vì nâng cao hệ số cos φ bằng cách giảm điện áp động làm việc non tải, thường ta đổi tổ nối dây động từ tam giác sang đấu  Thiết lập chế độ làm việc kinh tế trạm biến áp Đối với trạm biến áp có nhiều máy cần xây dựng biểu đồ làm việc hợp lý Khi trạm biến áp làm việc với phụ tải làm việc với phụ tải ≤ 30% công suất định mức nên tạm thời chuyển phụ tải sang máy khác cắt khỏi mạng thời gian định Lựa chọn đầu phân áp tối ưu  Dùng độn đồng thay động không đồng SVTH: Võ Quang Phương 60 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Các loại động đồng có giá thành đắt so với động không đồng có hệ số cos φ cao, việc điều chỉnh dòng điện kích từ cho phép động thay đổi chế độ làm việc dễ dàng đặ điểm máy bù đồng tiêu thụ phát cơng suất phản kháng thùy thuộc chế độ kích từ  Dùng thiết bị chỉnh lưu với hệ số công suất vượt trước Đối với số mạng điện cần có có mặt dòng chiều nên áp dụng thiết bị chỉnh lưu có hệ số công suất vượt trước, điều đó cho phép cải thiện hệ số cos φ chung toàn mạng điện 5.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos φ tự nhiên Thay đổi cải tiến quy trình cơng nghệ để thiết bị điện hợp lý Việc giảm bớt tác động, nguyên công thừa áp dụng phương pháp gia công tiên tiến…đều đưa đến hiệu tiết kiệm điện năng, giảm bớt điện tiêu thụ cho đơn vị sản phẩm Thay động không đồng làm việc non tải bằng động có công suất nhỏ Hạn chế động chạy không tải Biện pháp thực theo hai hướng: Vận dụng công nhân hợp lý hóa thao tác để hạn chế đến mức thấp thời gian không chạy tải Đặt hạn chế không tải thời gian t0 đó (khoảng 10 giây) động bị ngắt khỏi mạng Dùng động đồng thay cho động không đồng bộ, máy sản xuất tương đối lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ máy bơm, máy quạt,… ta nên dùng động động đồng Nâng cao chất lượng sủa chửa động Nếu chất lượng sửa chữa động khơng tốt sau sữa chữa tính động thường trước như: tổn thất động tăng lên, cos φ giảm,…Vì cần trọng đến việc sửa chữa động Thay máy biến áp làm việc non tải bằng máy có dung lượng nhỏ Đứng phía vận hành mà xét thời gian phụ tải nhỏ nên cắt bớt máy biến áp non tải SVTH: Võ Quang Phương 61 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc 5.3.3 Các giải pháp kỹ thuật  Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động không đồng làm việc chế độ kích thích ta lựa chọn tụ tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ điện có ưu điểm tiêu hao cơng suất tác dụng, khơng có phần quay máy bù đồng nên lắp ráp, bảo quản vận hành dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao bỏ vốn đầu tư lúc Tuy nhiên, tụ điện có số nhược điểm định Trong thực tế với nhà máy, xí nghiệp có cơng suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù cơng suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số cơng suất Vị trí đặt thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt TPPTT, cao áp, hạ áp TBAPX, tủ phân phối, tủ động lực đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng đặt thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho phương án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể Song theo kinh nghiệm thực tế, trường hợp công suất dung lượng bù công suất phản kháng nhà máy, thiết bị không thật lớn phân bố dung lượng bù cần thiết đặt hạ áp TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành  Nâng cao hệ số cosφ phương pháp bù Bằng cách đặt thiết bị bù gần hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm lương công suất phản kháng phải truyền đường dây đó nâng cao hệ số cos φ mạng điện Biện pháp bù không giảm lượng công suất phản kháng hộ tiêu thụ mà giảm lượng công suất truyền tải đường mà thơi Vì sau lkhi thực biện pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên mà không đặt yêu cầu xét tới phương pháp bù Nói chung hệ số cosφ tự nhiên cao khơng đạt tới 0,9 (thường vào khoảng 0,7÷0,8) xí nghiệp đại bao giờ đặt thêm thiết bị bù Cần ý bù cơng suất phản kháng ngồi mục đích nâng cao hệ số cos φ để tiết kiệm điện có tác dụng quan trọng điều chỉnh ổn định điện áp SVTH: Võ Quang Phương 62 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc mạng Bù công suất phản kháng đưa lại hiệu kinh tế phân tích phải tốn thêm mua sắm thiết bị bù chi phí vận hành chung Vì định phương án bù phải dựa sở tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật Tụ tĩnh điện * Nhược điểm: - Rất khó điều chỉnh trơn tụ - Tụ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng - Tụ nhạy cảm với điện áp đặt đầu cực (công suất phản kháng phát tỉ lệ với bình phương điện áp đặt đầu cực) - Điện áp đầu cực tăng 10% tụ bị nổ - Khi xảy cố lớn tụ dễ hỏng * Ưu điểm: - Nó có phần quay nên vận hành quản lí đơn giản - Giá thành kVA phụ thuộc vào tổng chi phí dễ dàng xé lẻ đại lượng bù đặt phụ tải khác nhằn làm giảm dung lượng tụ đặt phụ tải - Tổn thất cơng suất tác dụng tụ bé (0,03÷0,035) kW/kVA - Tụ ghép nối song song nối tiếp để đáp ứng với dung lượng bù cấp điện áp từ 0,4÷750 kW Máy bù đồng * Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh trơn cơng suất phản kháng - Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng hệ thông thừa công suất phản kháng - Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đặt đầu cực (nên nhạy cảm) * Nhược điểm: - Giá thành đắt - Thường dùng với máy có dung lượng từ 5000kVA trở lên - Tổn hao công suất tác dụng rơi máy bù đồng lớn (đối với máy 50006000 kVA tổn hao từ 0,3 ÷ 0,35 (kW/kVA) - Khơng thể làm việc cấp điện áp (Chỉ có từ 10,5 kV trở xuống) SVTH: Võ Quang Phương 63 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc - Máy dặt phụ tải quan trọng có dung lượng bù lớn từ 5000 kVA trở lên Động khơng đồng hồ đồng hố - Khơng kinh tế, giá thành đắt - Chỉ dùng trường hợp bất đắc dĩ (ngồi người ta dùng máy phát điện phát công suất phản kháng nhiên khơng kinh tế) * Qua phân tích ta thấy để đáp ứng yêu cầu toán nâng cao chất lượng điện ta chọn phương pháp bù bằng tụ điện tĩnh 5.3.4 Xác định phân bố dung lượng bù 5.3.4.1 Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: Qbù  = Pttpx.(tg φ1 –tg φ2).α Trong đó: Pttpx: Phụ tải tác dụng tính tốn phân xưởng (kW) φ1: Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù cos φ1 = 0,6 → tg φ1= 1,33 φ2: Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù cos φ2 = 0,95 → tg φ2= 0,33 α: Hệ số xét tới khả nâng cao cos  bằng biện pháp khơng đòi hỏi đặt thiết bị bù, α = 0,9 ÷ Qbù  Tổng dung lượng cần bù Với phân xưởng thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết Qbù  = PMBA.(tg φ1- tg φ2) α = 250.(1,33 - 0,33 ).0,9 = 225 (kVAr) Tra PL IV.13 (trang 288 tài liệu “thiết kế cấp điện” Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta chọn tụ pha: (Năm có cơng suất 40 kVAr) đấu nối tiếp Liên Xô chế tạo loại KC2-0,66-40-3Y3 Xác định điện trở phóng điện: Cơng thức: 𝑅𝑝đ SVTH: Võ Quang Phương 𝑈𝑝2 = 15.10 𝑄 64 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc Trong đó: Q – Dung lượng tụ (kVAr) U - Điện áp pha (kV) Phân xưởng có điện áp 380/220V Như để bù cho xưởng khí 132 kVAr, điện trở phóng điện cần có trị số: 𝑅𝑝đ 𝑈𝑝2 2202 = 15.10 = 15.10 = 3226,67 (𝛺) 𝑄 225.106 Dùng bóng 40W làm điện trở phóng điện, có: 𝑈𝑝2 2202 𝑅= = = 1210 (𝛺) 40 40 Số bóng đèn cần dùng để phóng điện cho tụ là: 𝑛= 𝑅𝑝đ 3226,67 = = 2,67 (bóng) 𝑅 1210 Như dùng bóng 40W điện áp 220V, pha bóng làm điện trở phóng điện cho tụ 5.3.4.2 Phân bố dung lượng bù Sơ đồ mạch lực nối tụ điện vào mạng pha Mỗi nhóm tụ điện bảo vệ bằng cầu chì đóng cắt bằng cơng tắc tơ K Khi tụ điện cắt ra, tiếp điểm thường đóng công tắc tơ K đóng lại, đóng điện trở phóng điện Rpđ vào cực tụ điện để tiêu tán điện áp dư tụ điện nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành Người ta thường dùng bóng đèn sợi đốt công suất khoảng 15W đến 40W để làm điện trở phóng điện cho tụ điện Dùng bóng đèn có ưu điểm điện áp dư tụ phóng hết đèn tắt, đó dễ dàng theo dõi cần phải ý kiểm tra tránh tình trạng đèn hỏng khơng chị thị Điện trở phóng điện phải thoả mãn yêu cầu sau: +) Giảm nhanh điện áp dư tụ điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành, người ta quy định sau 30 phút điện áp rơi tụ phải giảm xuống 65kV +) Ở tình trạng làm việc bình thường tổn thất cơng suất tác dụng điện trở phóng điện so với dung lượng tụ điện không vượt trị số 1W/1kVAR Từ tính tốn lựa chọn ta có sơ đồ nguyên lý sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng sau: SVTH: Võ Quang Phương 65 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc BA 250 - 35/0,4 kV 0,4 kV TI 0,4 kV 40 w ÐL1 ÐL2 ÐL3 ÐL4 ÐL5 6x40 kVAr 6x40 kVAr Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý sơ đồ lắp đặt tụ bù cho mạng điện phân xưởng SVTH: Võ Quang Phương 66 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc KẾT LUẬN Trên tồn nội dung tính tốn sơ phương pháp để áp dụng tính tốn hệ thống cung cấp điện xưởng khí Kết phần tính tốn sơ làm sở tính tốn thiết kế chi tiết việc cung cấp điện cho toàn nhà máy Trong thiết kế việc thống kê phụ tải của phân xưởng khí, có phụ tải thiếu chưa đưa vào tính tốn, có phụ tải tính tốn tương lai Nếu đem kết so với mặt bằng hệ thống cung cấp điện toàn phân xưởng nhiều sai sót Do vậy, để có kết tính tốn xác thiết kế chi tiết cần phải vào tình hình thực tế thời điểm thiết kế Vì trình độ, khả việc nghiên cứu tài liệu tham khảo nhiều hạn chế nên q trình tính tốn thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý bổ sung thầy cô giáo bạn giúp đồ án em hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy CN Lương Duy Minh thầy Th.s Đoàn Cường Quốc toàn thể thầy cô khoa, cô, chú, anh, chị cơng ty TNHH S&D Quảng Bình tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Đồng Hới, ngày 10 tháng 12 năm 2017 Sinh viên Võ Quang Phương SVTH: Võ Quang Phương 67 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch, (2007), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê, (2010), Cung cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Ngô Hồng Quang,(2007), Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4 – 500 KV, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm, (2008), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Website: http://doantotnghiep.vn; www.tailieu.vn SVTH: Võ Quang Phương 68 Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: CN Lương Duy Minh Th.s Đoàn Cường Quốc NHỮNG KÝ HIỆU DÙNG TRONG BẢN VẼ CUNG CẤP ĐIỆN TT Tên phần tử sơ đồ Ký hiệu Trạm biến áp (TBA) Máy biến áp (MBA) Máy biến dòng điện (BI) Cầu chì cao áp (CCCA) Dao cách ly, cầu dao (DCL), (CD) Tụ bù Tủ phân phối (TPP) Tủ động lực (TĐL) Tủ chiếu sáng (TCS) 10 Áptômát (ATM) 11 Động điện (Đ) 12 Thanh góp (thanh cái) (TG) 13 Dây trung tính 14 Dây dẫn 15 Đèn sợi đốt 16 Đồng hồ vôn, ampe, cosφ 17 Công tơ hữu công, vô công 18 Nối đất 19 Chống sét van SVTH: Võ Quang Phương Đ ~ A V KVAh 69 Cos φ KVArh Lớp ĐH Điện - Điện tử K55 ... xưởng khí cơng ty TNHH S&D Quảng Bình - Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khí - Thiết kế bố trí thiết bị chọn thiết kế bảo vệ cho phân xưởng khí - Thiết kế mạng điện chiếu sáng cho phân xưởng. .. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí cơng ty trách nhiệm hữu hạn S&D Quảng Bình Qua đồ án em mong muốn hoàn thiện kiến thức học trường bước đầu có kinh nghiệm thiết kế hệ thống. .. thống cung cấp điện thực tế Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu chung Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí cơng ty TNHH S&D Quảng Bình  Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu chung cơng ty phân xưởng