xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng và toàn nhà máy

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nh: máy biến áp dây dẩn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ... tính toán tổn thất công suất tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn bù công suất phản kháng... Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phơng thức vận hành hệ thống... Nếu phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của tiết bị điện, có khả năng dẩn đến sự cố, cháy nổ... Ngợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn sẽ d thừa công suất là ứ đọng vốn đầu t gia tăng tổn thất... Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn cha có đợc phơng pháp nào thật hoàn thiện. Những phơng pháp cho kết qủa đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngựơc lại. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo giai đoạn cụ thể mà chon phơng pháp thích hợp. Có thể đa ra đây một số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam trờng đại học bách khoa hà nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---- ---- ----- ---- nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ và tên sinh viên : Lại Đắc Phú Lớp : Hệ thống điện Khóa : Tại chức - Bắc Giang I.Đầu đề thiết kế. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp. II.các số liệu ban đầu 1. Phụ tải điện của nhà máy (Hình 1 và Bảng 1) 2. Phụ tải điện của phân xởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2) 3. Điện áp nguồn: Tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy. 4. Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 300MVA 5. Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không. 6. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 18km 7. Công suất của nguồn điện : Vô cùng lớn 8. Nhà máy làm việc : 3 ca, T max = 5500 giờ 9. Thời gian xây dựng công trình trong 1 năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận hành của công trình 30 năm. III.nội dung các phần thuyết minh và tính toán 1. Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí 4. Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy 5. Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí 6. Thiết kế cơ khí tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy IV.Các bản vẽ thuyết minh trên khổ A0 1. Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 2. Các phơng án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 3. Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà máy 1 4. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xởng sửa chữa cơ khí 5. Sơ đồ mặt bằng và đi dây của phân xởng sửa chữa cơ khí 6. Sơ đồ mặt cắt tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy Bảng 1 - Phụ tải của nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp TT Tên phân xởng Công suất đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ 1 Ban quản lý và phòng thiết kế 80 III 2 PX cơ khí số 1 2500 I 3 PX cơ khí số 2 2800 I 4 PX luyện kim mầu 1800 I 5 PX luyện kim đen 2500 I 6 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III 7 PX rèn 2100 I 8 PX nhiệt luyện 3000 I 9 Bộ phận nén khí 1500 III 10 Kho vật liệu 60 III 11 Chiếu sáng phân xởng Theo diện tích 2 Bảng 2 Danh sách thiết bị của phân x ởng SCCK TT Tên phân xởng SL Nhãn máy P đm (kW) 1 máy Toàn bộ Bộ phận dụng cụ 1 Máy tiện ren 4 IK625 10 2 Máy tiện ren 4 IK620 10 3 Máy doa toạ độ 1 2450 4,5 4 Máy doa ngang 1 2614 4,5 5 Máy phay vạn năng 2 6H82 7 6 Máy phay ngang 1 6H84 4,5 7 Máy phay chép hình 1 6HK 5,62 8 Máy phay đứng 2 6H12 7 9 Máy phay chép hình 1 642 1 10 Máy phay chép hình 1 6461 0,6 11 Máy phay chép hình 1 64616 3 12 Máy bào ngang 2 7M36 7 13 Máy bào giờng một trụ 1 MC38 10 14 Máy xọc 2 7M430 7 15 Máy khoang hớng tâm 1 1A55 4,5 16 Máy khoan đứng 1 2A125 4,5 17 Máy mài tròn 1 36151 7 18 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8 19 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10 20 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 1,8 21 Máy ép thủy lực 1 O-53 4,5 22 Máy khoan bàn 1 HC-12A 0,65 23 Máy mài sắc 2 - 2,8 24 Máy ép tay kiểu vít 1 - - 25 Bàn thợ nguội 10 - - 26 Máy giũa 1 - 1 27 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8 Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện 1 Máy tiện ren 4 IA62 7 2 Máy tiện ren 3 1616 4,5 3 Máy tiện ren 4 IE6EM 3,2 4 Máy tiện ren 2 I63A 10 5 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 6 Máy khoang đứng 1 2A150 7 3 7 M¸y phay v¹n n¨ng 1 6H81 4,5 8 M¸y bµo ngang 1 7A35 5,8 9 M¸y mµi trßn v¹n n¨ng 1 3130 2,8 10 M¸y mµi ph¼ng 1 - 4 11 M¸y ca 2 872A 2,8 12 M¸y mµi hai phÝa 2 - 2,8 13 M¸y khoan bµn 6 HC-12A 0,65 14 M¸y Ðp tay 1 P- 4T - 15 Bµn thî nguéi 8 - - 4 Chơng i xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng và toàn nhà máy 2.1. Cơ sở lý thuyết. 2.1.1. Khái niệm phụ tải tính toán và ý nghĩa của phụ tải tính toán. Phụ tải tính là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chính các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm báo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nh: máy biến áp dây dẩn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ . tính toán tổn thất công suất tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn bù công suất phản kháng . Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phơng thức vận hành hệ thống . Nếu phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của tiết bị điện, có khả năng dẩn đến sự cố, cháy nổ . Ngợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn sẽ d thừa công suất là ứ đọng vốn đầu t gia tăng tổn thất . Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn cha có đợc phơng pháp nào thật hoàn thiện. Những phơng pháp cho kết qủa đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngựơc lại. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo giai đoạn cụ thể mà chon phơng pháp thích hợp. Có thể đa ra đây một số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện. 2.1.2. Các phơng pháp tính phụ tải tính toán. 1. Phơng pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: P tt =k nc .P đ Trong đó : K nc - Hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật P đ - Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng; P đ =P đm [kw] 2. Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình: P tt =K hd .P tb Trong đó: K hd - Hệ số hình dáng của đồ thi phụ tải tra trong sổ tay kỹ thuật 5 P tb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [kW] 3. Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình P tt =P tb +. Trong đó : P tb - Công suất trung bình của thiết bị và nhóm thiết bị, [kw] - Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Hệ số tán xạ của . 4. Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại P tt =K max .P tb .=K max .K sd .P tb Trong đó: P tb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ,[kw] K max - Hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ K max =f(n hq ,K sd ) K sd - Hệ số kỹ thụât tra trong sổ tay kỹ thuật n hq - Số thiết bị dùng điện hiệu quả. 5. Phơng pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm: P tt = max . T Ma 0 Trong đó: a 0 - Suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm M - Số sản phẩm sản xuất đợc trong một năm T max -Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, [h] 6. Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị diện tích sản xuất: P tt =p 0 .F Trong đó: p 0 - Suất tiêu thụ điện trên một đơn vị diện tích F - Diện tích bố trí thiết bị 7. Phơng pháp trực tiếp Trong các phơng pháp trên, ba phơng pháp 1, 5 và 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ chi các kết quả gần đúng, tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phơng pháp còn lại đợc xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, do đó có kết quả chính xác hơn nhng khối lơng tính toán lớn và phức tạp. 6 Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có đợc về phụ tải, ngời thiết kế có thể lựa chọn các phơng pháp thích hợp để xác định PTTT. Trong đồ án này với phân xởng cơ điện ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xởng có thể sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xởng này, ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng của các phân xởng đợc xác định theo ph- ơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất. 2.2. Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí. 1. Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max (còn gọi là phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq ) = = n 1i dmsdtt PkkP ** max Trong đó : P đmi : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm, n : Số thiết bị trong nhóm, k sd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật, k max : Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ k max = f(n hq ,k sd ) Số thiết bị dùng điện hiệu qủa n hq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt ( hoặc mức độ huỷ hoại cách điện ) đúng bằng các phụ tải thực tế ( có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra trong qúa trình làm việc, n hq đợc xác định bằng biểu thức tổng quát sau : ( ) = = = n 1i 2 dm 2 n 1i dm hq P P n Trong đó: P đmi - Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm. n : số thiết bị trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định n hq theo biểu thức trên khá phức tạp nên xác định n hq theo phơng pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng 10%. a. Trờng hợp 3 P P m dm dm = max max và 40k sd . thì n hq =n. Chú ý nếu trong nhóm có n 1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì : n hq = n - n 1 . 7 Trong đó : P đmmax :công suất định mức của thiết bị có công lớn nhất trong nhóm P đmmin :công suất định mức của thiết bị có công nhỏ nhất trong nhóm b. Trờng hợp 3 P P m dm dm >= max max và 20k sd . , n hq sẽ đợc xác định theo biểu thức : n P P2 n dm n 1i dm hq = = max * c. Khi không áp dụng đợc các trờng hợp trên thì xác định theo trình tự sau : Trớc hết tính : n n n 1 = * , P P P 1 = * Trong đó : n : số thiết bị trong nhóm, n 1 : số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất thiết bị có công suất lớn nhất, P và P 1 :tổng công suất của n và của n 1 thiết bị. Sau khi tính đợc n * và P * tra theo 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 PTTT theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq , trong một số trờng hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau : Nếu 3n và n hq <4, PTTT đợc tính theo thức : = = n 1i dmtt PP Nếu n>3 và n hq <4, PTTT đợc tính theo công thức : = = n 1i dmititt PkP * Trong đó : k ti : hệ số phụ tải của thiết bị thứ i. Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải k ti =0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ làm việc dài hạn, k ti =0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, Nếu n>300 và 50k sd . phụ tải tính toán đợc tính theo công thức : = = n 1i dmisdtt Pk051P **. Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) , PTTT có thể lấy bằng phụ tải trung bình : = == n 1i dmisdtbtt PkPP * 8 Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thết bị cho ba pha của mạng, trớc khi xác định n hq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tơng đơng : Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : P qđ = 3*P phamax Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : P qđ = 3 *P phamax Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định n hq theo công thức : dmdmqd PP * = Trong đó : dm là hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho trong lý lịch máy. 2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp P tb và k max . a.Phân nhóm phụ tải. Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các 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 đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng. *Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để xác định PTTT đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm. Tổng công suất các 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 một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng (8ữ12) Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy ngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất. Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căông nghệ căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng có thể chia các thiết bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải điện đợc trình bày trong bảng 2.1 Bảng 2.1. Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện TT Tên thiết bị Số l- ợng Ký hiệu P đm (KW) cos I đm (A) 1 máy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 nhóm I 1 Máy tiện ren 4 1 10 40 0,6 4x25,32 2 Máy tiện ren 4 2 10 40 0,6 4x25,32 3 Máy khoan bàn 1 22 0,65 0,65 0,6 1,65 9 4 Máy mài sắc 2 23 2,8 5,6 0,6 2x7,09 Cộng nhóm I 11 86,25 218,39 nhóm II 1 Máy phay vạn năng 2 5 7 14 0,6 2x17,73 2 Máy phay ngang 1 6 4,5 4,5 0,6 11,40 3 Máy phay chép hình 1 7 5,62 5,62 0,6 14,23 4 Máy phay chép hình 1 11 3 3 0,6 7,60 5 Máy bào ngang 2 12 7 14 0,6 2x17,73 6 Máy bào giờng một trụ 1 13 10 10 0,6 25,32 7 Máy khoan hớng tâm 1 15 4,5 4,5 0,6 11,40 Cộng nhóm II 9 55,62 140,87 Nhóm III 1 Máy doa ngang 1 4 4,5 4,5 0,6 11,40 2 Máy phay đứng 2 8 7 14 0,6 2x17,73 3 Máy phay chép hình 1 9 1 1 0,6 2,53 4 Máy phay chép hình 1 10 0,6 0,6 0,6 1,52 5 Máy xọc 2 14 7 14 0,6 2x17,73 6 Máy khoan đứng 1 16 4,5 4,5 0,6 11,40 7 Máy mài tròn 1 17 7 7 0,6 17,73 8 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2,8 2,8 0,6 7,09 9 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10 10 0,6 25,32 10 Máy ép thủy lực 1 21 4,5 4,5 0,6 11,40 Cộng nhóm III 12 62,9 159,31 Nhóm IV 1 Máy tiện ren 1 1 7 7 0,6 17,73 2 Máy tiện ren 1 2 4,5 4,5 0,6 11,40 3 Máy tiện ren 1 3 3,2 3,2 0,6 8,10 4 Máy tiện ren 1 4 10 10 0,6 25,32 5 Máy khoan đứng 1 5 2,8 2,8 0,6 7,09 6 Máy khoan đứng 1 6 7 7 0,6 17,73 7 Máy ca 1 11 2,8 2,8 0,6 7,09 8 Máy mài hai phía 1 12 2,8 2,8 0,6 7,09 9 Máy khoan bàn 6 13 0,65 3,9 0,6 6x1,65 Cộng nhóm IV 14 44 111,45 nhóm V 1 Máy tiện ren 3 1 7 21 0,6 3x17,73 2 Máy tiện ren 1 2 4,5 4,5 0,6 11,40 3 Máy tiện ren 3 3 3,2 9,6 0,6 3x8,10 10