Thiết kế Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Hướng dẫn: PGS - TS Đặng Quốc Thống

Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo TRƯỜNG ĐHBK HN BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ MÔN HỌC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Tên đề tài thiết kế: Thiết kế Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Sinh viên thiết kế: Nguyễn Cơng Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 -K 48 Cán hướng dẫn: PGS - TS Đặng Quốc Thống NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Mở đầu: 1.1 Giới thiệu chung nhà máy: Vị trí địa lý, kinh tế; Đặc điểm công nghệ; Đặc điểm phân bố phụ tải; Phân loại phụ tải điện … 1.2 Nội dung tính toán thiết kế; Các tài liệu tham khảo … Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng toàn nhà máy Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: 3.1 Chọn số lượng, dung lượng vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 3.2 Chọn số lượng, dung lượng vị trí đặt trạm biến áp trung gian (Trạm biến áp chính) trạm phân phối trung tâm 3.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa khí Tính tốn bù cơng suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa khí CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A0 Sơ đồ nguyên lý Hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xưởng Sữa chữa khí CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY Điện áp: tự chọn theo công suất nhà máy khoảng cách từ nguồn (trạm biến áp khu vực) đến nhà máy Công suất nguồn điện: vô lớn Dung lượng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp khu vực : 250 MVA Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: dùng loại dây AC cáp XLPE Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 10 km Nhà máy làm việc ca Ngày tháng năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS – TS ĐẶNG QUỐC THỐNG Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy đồng hồ đo xác xây dựng địa bàn huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội, với quy mô tương đối lớn, bao gồm phân xưởng nhà làm việc Số mặt Tên phân xưởng Phân xưởng tiện Phân xưởng dập Phân xưởng lắp ráp số Phân xưởng lắp ráp số Phân xưởng sửa chữa khí Phòng thí nghiệm trung tâm Phòng thực nghiệm Trạm bơm Phòng thiết kế Cơng suất đặt (KW) 1800 1500 900 1000 Theo tính tốn 160 500 120 100 Diện tích (m2) 3400 3400 3200 5400 2250 3400 3950 1700 6300 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo loại đồng hồ đo để cung cấp cho ngành kinh tế nước xuất Đứng mặt tiêu thụ điện nhà máy hộ tiêu thụ lớn Do tầm quan trọng nhà máy nên ta xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, có nghĩa nhà máy cần đảm bảo cung cấp điện liên tục an toàn Theo dự kiến ngành điện, nhà máy cấp điện từ trạm biến áp (TBA) trung gian đặt cách nhà máy 10 km, ằng đường dây không lộ kép, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp TBA khu vực 250 MVA Nhà máy làm việc theo chế độ ca, thời gian sử dụng công suất cực đại TMAX = 5500 h Trong nhà máy có phòng thiết kế, phân xưởng sửa chữa khí hộ loại III, lại hộ tiêu thụ loại I Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Các nội dung tính tốn Đồ án mơn học bao gồm: Giới thiệu chung nhà máy Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng Thiết kế mạng điện cao áp nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa khí Tính tốn bù công suất phản kháng đểnâng cao hệ số công suất nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa khí Nguyễn Cơng Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa khí (PXSCCK) Ở ta sử dụng phương pháp tính phụ tải tính tốn theo hệ số kmaxvà Ptb (còn gọi phương pháp sử dụng số thiết bị hiệu nhq ) 2.1.1.Giới thiệu phương pháp a› Ưu điểm Phương pháp có độ xác tương đối cao xác định số thiết bị hiệu nhq xét tới loạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng số lượng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn nhất, khác chế độ làm việc chúng Đây phương pháp hay dùng thực tế Khối lượng tính tốn khơng lớn kết đủ tin cậy b› Nội dung phương pháp Phương pháp sử dụng để xác định phụ tải tính tốn nhóm thiết bị nhiều nhóm thiết bị nút lưới điện Phụ tải tính cơng thức sau: n Ptt = k max k sd ∑ Pđmi i =1 Trong Pđmi - Công suất thiết bị thứ i nhóm ( nhóm thứ i nút xét) n - Số thiết bị nhóm ( số nhóm thiết bị nút xét ) ksd - Hệ số sử dụng nhóm thiết bị ( hay nút tính tốn) kmax - Hệ số cực đại, xác định theo quan hệ kmax=f (nhq ,ksd) nhq - Số thiết bị dùng điện hiệu (ta xem xét phương pháp tính tốn nhq phần sau) Các trường hợp riêng để xác định nhanh nhq: Trường hợp 1: Khi m= p dm max ≤3 p dm Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 K sd ≥ 0,4 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Thì Trong : nhq = n Pđmmax Pđmmin công suất định mức thiết bị có cơng suất lớn thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm ksd - hệ số sử dụng cơng suất trung bình nhóm máy Trường hợp 2: Khi nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ 5% tổng cơng suất định mức tồn nhóm n1 n i =1 i =1 ∑ S dmi ≤ 5%∑ S dmi nhq = n – n1 Trường hợp 3: Khi m > ksd ≥ 0,2 n n hq = 2.∑ Pdmi i =1 Pdm max ≤n * Khi không áp dụng trường hợp trên, việc xác định nhq phải vào đường cong nhq*= f (n*, P*) sổ tay kỹ thuật Trình tự sau: + Tính n & n2 n + Tính P = ∑ Pđmi i =1 n2 P2 = ∑ Pđmi i =1 P n + Tính P * = n * = P n + Tra đồ thị bảng ta tìm nhq* + Xác định nhq = n nhq* Khi xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu : nhq , số trường hợp cụ thể dùng cơng thức gần sau : * Nếu n ≤ nhq < , phụ tải tính tốn tính theo cơng thức : n Ptt = ∑ Pdmi i =1 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo * Nếu n > nhq < , phụ tải tính tốn tính theo cơng thức : n Ptt = ∑ kti Pdmi i =1 Trong : kti - hệ số phụ tải thiết bị thứ i Nếu khơng có số liệu xác , hệ số phụ tải lấy gần sau : kti = 0,9 thiết bị làm việc chế độ dài hạn kti = 0,75 thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại * Nếu n > 300 ksd ≥ 0,5 phụ tải tính tốn tính theo cơng thức : n Ptt = 1,05.k sd ∑ Pdmi i =1 * Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng ( máy bơm , quạt nén khí ) phụ tải tính tốn lấy phụ tải trung bình : n Ptt = Ptb = k sd ∑ Pdmi i =1 * Nếu mạng có thiết bị pha cần phải phân phối thiết bị cho ba pha mạng , trước xác định nhq phải quy đổi công suất phụ tải pha pha tương đương : Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3.Ppha max Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = 3.Ppha max * Nếu nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải quy đổi chế độ dài hạn trước xác định nhq theo công thức : Pqd = ε dm Pdm Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Trong : εđm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho lí lịch máy 2.1.2.Phân nhóm xác định phụ tải tính tốn Mục đích việc phân nhóm phụ tải nhằm làm cho việc thiết kế tính tốn, bảo vệ, quản lý vận hành thiết bị phân xưởng thuận tiện kinh tế hơn, số thiết bị phân xưởng nhiều Ngồi giúp việc xử lý cố nhanh chóng xác Khi phân nhóm phụ tải phân xưởng, có nguyên tắc sau cần quan tâm đến : + Các phụ tải nhóm nên đặt gần để hạn chế chiều dài đường dây nối từ tủ động lực đến phụ tải nhóm phụ tải Nhờ giảm vốn đầu tư tổn thất rơi đường dẫn + Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc giống để xác định phụ tải tính tốn xác dễ lựa chọn phương thức cấp điện + Công suất tổng thiết bị nhóm khác nên xấp xỉ để hạn chế chủng loại tủ động lực dùng phân xưởng nhà máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, quản lý vận hành Ngoài số thiết bị nhóm khơng nên nhiều để hạn chế số đầu tủ động lực (12- 16 đầu) Kết phân nhóm phụ tải điện Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu mặt 1 1 1 1,0 0,65 2,8 2,8 4,5 2,8 1,0 0,65 2,8 2,8 4,5 2,8 14,55 2,53 1,65 7,09 7,09 11,40 7,09 93,31 1 10 2,8 4,5 2,8 4,5 7,09 11,40 Nhóm Máy cưa kiểu đai Khoan bàn Máy mài thô Máy khoan đứng Máy bào ngang Máy xọc Tổng cộng Nhóm Máy mài tròn vạn Máy phay Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 PĐM(KW) Một Toàn máy IĐM (A) Đồ án môn học xác 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Máy phay vạn Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Tổng cộng Nhóm Máy khoan đứng Cầu trục Máy khoan bàn Bể dầu có tăng nhiệt Máy cạo Máy mài thơ Tổng cộng Nhóm Máy nén cắt liên hợp Máy mài phá Quạt lò rèn Máy khoan đứng Tổng cộng Nhóm Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy dây Máy dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ xấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử nghiệm thiết bị điện Chỉnh lưu selonium Tổng cộng Nhóm Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện khn Lò điện để nấu chảy babit Lò điện để mạ thiếc Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 1 1 1 11 12 13 14 15 16 17 7,0 8,1 10,0 14,0 4,5 10,0 20,0 7,0 8,1 10,0 14,0 4,5 10,0 20,0 80,90 17,73 20,51 25,32 35,45 11,40 25,32 50,64 204,86 1 1 1 18 19 22 26 27 30 0,85 20,96 0,85 2,5 1,0 2,8 0,85 20,96 0,85 2,5 1,0 2,8 28,96 2,15 53,06 2,15 6,33 2,53 7,09 73,33 1 1 31 33 34 38 1,7 2,8 1,5 0,85 1,7 2,8 1,5 0,85 6,85 5,44 7,09 3,80 2,15 17,35 1 1 1 1 41 42 46 47 48 49 50 52 53 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,8 7,0 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,8 7,0 7,60 7,60 3,04 2,53 7,6 7,6 1,65 7,09 17,73 69 0,6 0,6 25,25 1,52 63,94 1 1 55 56 57 58 3,0 5,0 10,0 3,5 3,0 5,0 10,0 3,5 7,60 12,66 25,32 8,86 Đồ án môn học xác 40 41 42 43 44 Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Quạt lò đúc đồng Máy khoan bàn Máy uốn mỏng Máy mài phá Máy hàn điểm Tổng cộng 1 1 60 62 64 65 66 1,5 0,65 1,7 2,8 13 1,5 0,65 1,7 2,8 13 41,15 3,80 1,65 4,30 7,10 32,92 104,2 Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm phụ tải: a Tính tốn cho nhóm 1: Số liệu phụ tải tính tốn cho theo bảng Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Máy cưa kiểu đai Khoan bàn Máy mài thô Máy khoan đứng Máy bào ngang Máy xọc Tổng cộng 1 1 1 Ký hiệu mặt PĐM (KW) 1,0 0,65 2,8 2,8 4,5 2,8 14,55 IĐM (A) 2,53 1,65 7,09 7,09 11,40 7,09 93,31 Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 cosφ = 0.6 Từ bảng n = , n2 = n2 = = 0,667 n P 2,8.3 + 4,5 P* = = = 0,89 P 14,55 n* = Tra bảng PL 1.4 ta có n*hq = 0,75  nhq = n*hq n = 0,75 = 4,5 Tra bảng PL 1.5 ta có kmax = H(nhq, ksd) = H (4,5 ; 0,15) = 2,9 Phụ tải tính tốn nhóm : Ptt = k max k sd ∑ Pddi = 2,9.0,15.14,55 = 6,33KW i =1 Qtt = Ptt tgϕ = 6,33.1,33 = 8,42 KVAR Ptt 6.33 = = 10,55 KVA cos ϕ 0,6 S 10,55 I tt = tt = = 16,03 A U 0,38 Stt = b Tính tốn cho nhóm : Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 10 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo 1 r0 = 0,475( mΩ / m ) ⇒ RTG1 = r0 l = 0,475.1,2 = 0,19( mΩ ) 3 1 x0 = 0,244( mΩ / m ) ⇒ X TG1 = x l = 0,244.1,2 = 0,976( mΩ ) 3 - Điện trở điện kháng MCCB Tra PL 3.12 3.13 (TL 1) ta tìm được: MCCB loại CM1250N : RA1 = 0,07 mΩ XA1 = 0,048 mΩ MCCB loại NS225E: RA2 = 0,38 mΩ XA2 = 0,31 mΩ RT2 = 0,6 mΩ MCCB loại NC100H: RA3 = 1,3 mΩ XA3 = 0,86 mΩ RT3 = 0,75 mΩ Cáp đồng tiết diện ( 3x35+25 ) mm2 – C1 (Từ B4 PXSCCK) Chiều dài l = 190 m Tra phụ lục 4.7 (TL 1), tìm r0 = 0,13( Ω / km ) ⇒ RC1 = 0,19.0,13 = 0,025( Ω ) x0 = 0,06( Ω / km ) ⇒ X C1 = 0,19.0,06 = 0,0114( Ω ) Cáp đồng tiết diện 16 mm2 – C2 (Từ tủ phân phối đến ĐL3) Chiều dài l = 30 m Tra phụ lục 4.7 (TL 1), tìm r0 = 1,25( Ω / km ) ⇒ RC1 = 0,03.1,25 = 0,0375( Ω ) x0 = 0,07( Ω / km ) ⇒ X C1 = 0,03.0,07 = 0,0021( Ω ) 4.2.2 Tính toán ngắn mạch kiểm tra thiết bị chọn Tính ngắn mạch N1 R∑ = R B + R A1 + RTG1 + 2.R A + 2.RT + RC1 = 2,08 + 0,07 + 0,008 + 2.0,38 + 2.0,6 + 25 = 29,12( mΩ ) X ∑ = X B + X A1 + X TG1 + X A2 + X C1 = 10,16 + 0,048 + 0,0628 + 2.0,31 + 11,4 = 22,29( mΩ ) Z ∑ = R∑2 + X ∑2 = 29,12 + 22,29 = 36,67( mΩ ) I N1 = U 3.Z ∑ = 400 3.36,67 = 6,3( KA) i xk1 = 1,8.I N = 16,04( KA) Kiểm tra lại MCCB NS225E có ICẮTN = 7KA (Thỏa mãn) Kiểm tra cáp C1 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 62 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Tiết diện ổn định nhiệt cáp ( F ≥ α I ∞ t qđ = 6.6,3 0,4 = 23,91 mm ) Vậy ta chọn cáp ( 3x35+25 ) mm2 hợp lý Tính ngắn mạch N2 R∑ = R∑ + 2.R A3 + RTG + 2.RT + RC = 29,12 + 2.1,3 + 0,19 + 2.0,75 + 37,5 = 70,91( mΩ ) X ∑ = X ∑ + X A3 + X TG + X C = 22,29 + 2.0,86 + 0,976 + 2,1 = 27,09( mΩ ) Z ∑ = R∑2 + X ∑2 = 70,912 + 27,09 = 75,91( mΩ ) IN2 = U 3.Z ∑ = 400 3.75,91 = 3,04( KA) i xk = 1,8.I N = 7,74( KA) Kiểm tra lại MCCB NC100H có ICẮTN = KA (Thỏa mãn) Kiểm tra cáp C2, tiết diện 16 mm2 Tiết diện ổn định nhiệt cáp ( F ≥ α I ∞ t qđ = 6.3,13 0,4 = 11,88 mm ) Vậy ta chọn cáp 16 mm2 hợp lý 4.3 Lựa chọn thiết bị tủ động lực dây dẫn đến thiết bị phân xưởng 4.3.1 Các MCCB tổng tủ động lực có thơng số tương tự aptomat nhánh tương ứng tủ phân phối, kết lựa chọn ghi bảng sau Tủ động lực ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 ĐL5 ĐL6 ITT (A) 16,03 75,28 66,00 15,62 23,78 44,87 Loại C60L NC100H NC100H C60L C60L C60N Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 IĐM (A) 25 100 100 25 25 63 UĐM (V) 440 440 440 440 440 440 ICẮT N (KV) 20 6 20 20 Số cực 4 4 4 63 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo 4.3.2 Các MCCB dây dẫn đến thiết bị nhóm thiết bị tủ động lực chọn theo điều kiện nêu phần Ví dụ, nhóm 1, chọn MCCB cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến máy bào ngang có PĐM = 4,5 KW I đc ≥ I đm = 11,40 A I đc ≥ 11,40.5 = 22,8 A 2,5 Ta chọn MCB loại NC45A Merlin Gerin chế tạo có IĐM = 25 A Chọn dây dẫn từ tủ ĐL đến máy cưa kiểu đai Điều kiện phát nóng cho phép 0,95.ICP ≥ IĐM = 2,53 A  ICP ≥ 2,66 A Kết hợp với điều kiện chọn MCB, ta chọn dây có F = 1,5 mm2, với ICP = 24A Đối với thiết bị có PĐM nhỏ 4,5 KW, để đơn giản, ta chọn vượt cấp, tất dùng dây 1,5 mm2 Các MCCB đường cáp khác chọn tương tự trên, kết cho bảng sau Tên máy Nhóm Máy cưa kiểu đai Khoan bàn Máy mài thô Máy khoan đứng Máy bào ngang Máy xọc Nhóm Máy mài tròn vạn Máy phay Máy phay vạn Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Số hình vẽ Phụ tải PĐM IĐM (KW) (A) Dây dẫn F ICP (mm ) (A) D Mã hiệu MCB IĐM IKDDT/1,5 (A) (A) 10 1,0 0,65 2,8 2,8 4,5 2,8 2,53 1,65 7,09 7,09 11,40 7,09 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 24 24 24 24 24 24 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" AΠ-25-3 AΠ-25-3 NC45A NC45A NC45A NC45A 6,4 6,4 25 25 25 25 5,06 3,3 14,18 14,18 22,8 14,18 10 11 12 13 14 2,8 4,5 7,0 8,1 10,0 14,0 7,09 11,40 17,73 20,51 25,32 35,45 1,5 1,5 4 10 24 24 45 45 58 80 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" NC45A NC45A V40H C60N C60N NC100H 25 25 40 63 63 100 14,18 22,8 35,46 41,02 50,64 70,9 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 64 Đồ án môn học xác Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Nhóm Máy khoan đứng Cầu trục Máy khoan bàn Bể dầu có tăng nhiệt Máy cạo Máy mài thơ Nhóm Máy nén cắt liên hợp Máy mài phá Quạt lò rèn Máy khoan đứng Nhóm Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy dây Máy dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ xấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử nghiệm thiết bị điện Chỉnh lưu selonium Nhóm Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện khn Lò điện để nấu chảy babit Lò điện để mạ thiếc Quạt lò đúc đồng Máy khoan bàn Máy uốn mỏng Máy mài phá Máy hàn điểm Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo 15 16 17 4,5 10,0 20,0 11,40 25,32 50,64 1,5 25 24 45 138 3/4" 3/4" 3/4" NC45A C60N NC125H 25 63 125 22,8 50,64 101,28 18 19 22 26 27 30 0,85 20,96 0,85 2,5 1,0 2,8 2,15 53,06 2,15 6,33 2,53 7,09 1,5 25 1,5 1,5 1,5 1,5 24 138 24 24 24 24 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" AΠ-25-3 NC125H AΠ-25-3 NC45A AΠ-25-3 NC45A 6,4 125 6,4 25 6,4 25 4,3 106,12 4,3 12,66 5,06 14,18 31 33 34 38 1,7 2,8 1,5 0,85 5,44 7,09 3,80 2,15 1,5 1,5 1,5 1,5 24 24 24 24 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" NC45A NC45A NC45A AΠ-25-3 25 25 25 6,4 10,88 14,18 7,6 4,3 41 42 46 47 48 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 7,60 7,60 3,04 2,53 7,6 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 24 24 24 24 24 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" NC45A NC45A AΠ-25-3 AΠ-25-3 NC45A 25 25 6,4 6,4 25 15,2 15,2 6,08 5,06 15,2 49 50 52 53 3,0 0,65 2,8 7,0 7,6 1,65 7,09 17,73 1,5 1,5 1,5 24 24 24 45 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" NC45A AΠ-25-3 NC45A V40H 25 6,4 25 40 15,2 3,3 14,18 35,46 69 0,6 1,52 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 3,04 55 56 57 58 60 62 64 65 66 3,0 5,0 10,0 3,5 1,5 0,65 1,7 2,8 13 7,60 12,66 25,32 8,86 3,80 1,65 4,30 7,10 32,92 1,5 2,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 10 24 33 58 24 24 24 24 24 80 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" 3/4" NC45A V40H C60N NC45A NC45A AΠ-25-3 NC45A NC45A NC100H 25 40 63 25 25 6,4 25 25 100 15,2 25,32 50,64 17,72 7,6 3,3 8,6 14,18 65,84 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 65 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo CHƯƠNG IV TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 5.1 Đặt vấn đề Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa to lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện sản xuất Hệ số công suất tiêu đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cos ϕ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao q trình sản xuất, phân phối sử dụng điện Phần lớn thiết bị tiêu thụ điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt năng, cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hóa máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng Q trình trao đổi cơng suất phản kháng nhà máy hộ tiêu thụ q trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện Q thay đổi lần, giá trị trung bình Q nửa chu kỳ dòng điện Việc tạo công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không thiết phải nguồn Vì để tránh phải truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ dùng điện máy phát sinh Q (tụ điện, máy bù đồng …) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng góc lệch dòng điện điện áp giảm đi, hệ số cơng suất mạng nâng cao, P, Q cos ϕ có quan hệ sau: ϕ = artg P Q Khi lượng P không đổi nhờ bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc ϕ giảm, kết cos ϕ tăng lên Hệ số công suất nâng cao đưa lại hiệu sau: + Giảm tổn thất công suất điện mạng điện + Giảm tổn thât điện áp mạng điện + Tăng khả truyển tải đường dây máy biến áp + Tăng khả phát máy phát điện Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 66 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Các biện pháp nâng cao hệ số cơng suất: Nâng cao hệ số cơng suất tự nhiên: tìm biện pháp để hộ dùng điện giảm bớt lượng công suất phản kháng tiêu thụ: hợp lý hóa q trình sản suất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất hợp lý ,… Nâng cao hệ số cơng suất tự nhiên có lợi đem lại hiệu kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù 5.2 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 đồng làm việc chế độ kích thích,… ta lựa chọn tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ có ưu điểm tiêu hao cống suất tác dụng, khơng có phần quay máy bù đồng nên lắp ráp, vận hành, bảo dưỡng dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, vỡ tuỳ theo phỏt triển phụ tải mà ta lắp tụ điện vào mạng khiện hiệu suất sử dụng cao mà bỏ vốn lúc Tuy nhiên tụ điện có nhược điểm định Trong thực tế nhà máy có cơng suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù cơng suất phản kháng Vị trí thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt trạm phân phối trung tâm, cao áp hạ áp trạm biến áp phân xưởng, tủ phân phối tủ động lực, đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng bù cần phải tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuất 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 khỏng nhà máy, thiết bị khơng thật lớn phân bố dung lượng bù cần thiết hạ áp trạm biến áp phân xưởng để giảm nhẹ vốn đầu tư công tác quản lý vận hành 5.3 Xác định phân bố đơn vị bù 5.3.1 Xác định dung lượng bù Như tính tốn chương II, ta có: Phụ tải tính tốn tồn nhà máy STTNM = 4402,56 KVA Hệ số cơng suất tồn nhà máy cosφNM = 0,73 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 67 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau Qbù = PTTNM (tgφ1 – tgφ2).α Trong PTTNM – Phụ tải tác dụng tính tốn nhà máy (KW) φ1 - Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù (cos φ1 = 0,74) φ2 – Góc ứng với hệ số cơng suất bắt buộc trước bù (cos φ2 = 0,95) α – Hệ số xét tới khả nâng cao cosφ biện pháp khơng đòi hỏi đặt thiết bị bù, φ = 0,9 – Như vậy, dung lượng bù cần thiết nhà máy đồng hồ đo xác là: Qbù = PTTNM (tgφ1 – tgφ2).α = 3194,4 (0,91 – 0,33).1 = 1852,75 KVAR 5.3.2 Phân bố dung lượng bù cho TBA phân xưởng Từ trạm PPTT TBA phân xưởng mạng hình tia với nhánh Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay tính tốn sau Cơng thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia Qbi = Qi − Q − Qbu Rtđ Ri Trong đó: Qbi – Cơng suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i (KVAR) Qi – Công suất tính tốn phản kháng ứng với phụ tải thứ i (KVAR) Rtđ – Điện trở tương đương mạng (Ω) 1 1 = + + + ( 1/Ω) Rtđ R1 R2 Rn Với Ri = RBi + RCi RBi – Điện trở TBA (Ω) RCi – Điện trở đường cáp (Ω) Cơng thức tính toán ∆PN U dmBA RB = 10 ( mΩ ) S dm R B1 = R B = R B = RB = 0,0105.400 = 2,67( mΩ ) 630 0,0082 400 = 2,08( mΩ ) 630 Điện trở đường cáp ĐƯỜNG F CÁP (mm2) TPPTT-B1 (3x35) TPPTT-B2 (3x25) TPPTT-B3 (3x35) L (m) 225 115 75 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 R0 (Ω/km) 0,668 0,927 0,668 X0 (Ω/km) 0,105 0,109 0,105 RC (Ω) 0,08 0,05 0,03 68 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo TPPTT-B4 (3x25) TBATG - AC-50 TPPTT Điện trở máy biến áp Tên TBA Số máy B1 B2 B3 B4 150 10000 0,927 0,65 0,109 0,392 STT (KVA) 1574,11 1322,00 1463,44 1162,13 SĐM (KVA) 800 800 800 630 ΔPN (KW) 10,5 10,5 10,5 8,2 Kết tính tốn điện trở nhánh Tên trạm RC (Ω) PPTT – B1 0,08 PPTT – B2 0,05 PPTT – B3 0,03 PPTT – B4 0,07 RB (Ω) 0,00267 0,00267 0,00267 0,00208 0,07 3,25 RB (mΩ) 2,67 2,67 2,67 2,08 R = RB + RC (Ω) 0,08267 0,05267 0,03267 0,07267 Điện trở tương đương : 1 1  Rtđ =  + + +  R4   R1 R2 −1 1   = + + +   0,08267 0,05267 0,03267 0,07267  −1 = 0,0133( mΩ ) Dung lượng bù tối ưu cho nhánh Qbi = Qi − Q − Qbu Rtđ Ri Với QBÙ = 1852,75 KVAR tính trên, ta có : Qb1 = 1101,82 − Qb = 918,18 − Qb = 1075 − 3787 − 1852,75 0,0133 = 790,64 KVAR 0,08267 3787 − 1852,75 0,0133 = 429,75 KVAR 0,05267 3787 − 1852,75 0,0133 = 287,56 KVAR 0,03267 Qb = 692,14 − 3787 − 1852,75 0,0133 = 338,14 KVAR 0,07267 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 69 Đồ án môn học xác ∑Q i =1 bi Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo = 1846,09 KVAR Kết phân bố dung lượng bù cho nhánh ghi bảng sau Tuyến cáp PPTT – B1 PPTT – B2 PPTT – B3 PPTT – B4 QBÙ (KVAR) 790,64 429,75 287,56 338,14 Loại tụ KC2-0,38-50-3Y3 KC2-0,38-50-3Y3 KC2-0,38-50-3Y3 KC2-0,38-50-3Y3 Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 QTỤ (KVAR) 50 50 50 50 Số lượng 16 70 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo CHƯƠNG VI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CHO PHÂN XƯỞNG SỦA CHỮA CƠ KHÍ 6.1 Đặt vấn đề Trong nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp, hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao suất lao động, an toàn sản xuất sức khoẻ người lao động Nếu ánh sáng không đủ, người lao động phải làm việc trạng thái căng thẳng, hại mắt ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật suất thấp, chí gây tai nạn làm việc Cũng hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo u cầu sau : + Khơng bị lóa mắt + Khơng bị lóa mắt phản xạ + Không tạo khoảng tối vật bị che khuất + Phải có độ rọi đồng + Phải tạo ánh sáng gần ánh sáng tự nhiên tốt 6.2 Lựa chọn số lượng công suất hệ thống đèn chiếu sáng chung - Hệ thống chiếu sáng chung PXSCCK sử dụng bóng đèn sợi đốt Việt Nam sản xuất - Diện tích cần chiếu sáng S = 2250 m2 ( chiều dài phân xưởng 75m, chiều rộng 30m, lấy theo tỉ lệ mặt chung tồn xí nghiệp) - Nguồn điện sử dụng U = 220V lấy từ tủ chiếu sáng PXSCCK - Độ rọi đèn yêu cầu: 30 lx - Hệ số dự trữ k = 1,3 - Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác H = h - hc - hlv = 4,5 - 0,7 - 0,8 = (m) Trong h - Chiều cao phân xưởng (tính đến trần phân xưởng) hc- Khoảng cách từ trần đến đèn, hc = 0,7m hlv - Chiều cao từ phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0,8 m Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 71 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo h1 L H h2 * Để tính tốn chiếu sáng cho PXSCCK, ta áp dụng phương pháp hệ số sử dụng - Cơng thức tính tốn F= E.S Z k ( lm ) n.k sd F - Quang thông đèn (lumen) E - Độ rọi yêu cầu (lux) S - Diện tích cần chiếu sáng (m2) Z - Hệ số, phụ thuộc loại đèn & tỉ số L/H, thông thường lấy Z = 0,8 -1,4 K - Hệ số dự trữ n - Số bóng đèn có hệ thống chiếu sáng chung ksd - Hệ số sử dụng Tra bảng 10-7 (TL 1) ta tìm L/H =1,8 L = 1,8.H = 1,8.3 = 5,4 m Căn vào chiều rộng PXSCCK ( = 30m), ta chọn L = 5m - Do ta bố trí đèn sau: Nguyễn Cơng Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 72 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo PX SCCK bố trí 15 dãy đèn, dãy bóng, khoảng cách đèn 5m; khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần theo chiều dài phân xưởng 2,5m, theo chiều rộng phân xưởng 2,5 m - Tổng số bóng đèn cần dùng N = 15.6 = 90 bóng - Chỉ số phòng ϕ = a b H (a + b ) = 75.30 = 7,14 3.(75 + 30) Ở có khơng đồng kích thước hai vẽ mặt chung xí nghiệp vẽ chi tiết PXSCCK nên ta ưu tiên chọn kích thước vẽ mặt chung xí nghiệp Do đó, ta nhận số phòng φ có giá trị > Tại ta chọn ksd = 0,6 ứng với giá trị φ = Lấy Z = 1,2 kdt = 1,3 F= E.S Z k 30.2250 1,2.1,3 = = 1300( lm ) n.k sd 135.0,6 - Tra sổ tay, lựa chọn loại đèn sợi đốt Pháp U = 220/230V; P = 100W; F = 1390 (lm) - Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs= P.n = 100.90 = 9000 (W) = ( KW) Thiết kế mạng điện hệ thống chiếu sáng chung Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung phân xưởng ta đặt tủ chiếu sáng phân xưởng gồm aptomat tổng, pha, cực 15 aptomat nhánh, pha, cực cấp cho 15 dãy đèn dọc phân xưởng * Lựa chọn aptomat tổng Ta lựa chọn aptomat theo điều kiện sau : + Điện áp định mức Uđm ≥ Uđm.m = 380V + Dòng điện định mức I đm A ≥ I tt = Pcs 3.U đm.m cos ϕ = 9000 3.380.1 = 13,67( A) Chọn loại aptomat C60a 0,5  63 (A) Merlin Gerin sản xuất có thơng số sau Uđm = 440V Iđm = 40 A INmax = KA * Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng - Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép khc.Icp ≥ Itt = 13,67 A Trong Itt- Dòng điện tính tốn hệ thống chiếu sáng chung Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 73 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo Icp- Dòng điện cho phép cáp khc- Hệ số hiệu chỉnh, lấy = - Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, bảo vệ aptomat ta có I đm.C ≥ I kddt 1,25.I dm A 1,25.40 = = = 33,33( A) 1,5 1,5 1,5 - Chọn cáp CVV (3x14) có Icp = 62 (A) * Lựa chọn aptomat nhánh Mỗi dãy đèn có n = bóng UđmA ≥ Uđm.m = 380V I dm A ≥ I tt = n.Pđ 6.100 = = 2,73( A) U đm 220 - Chọn aptomat 4GCB2010C Clipsal sản xuất, có thông số sau Uđm= 230/400V, Iđm = 10(A), INđm = KA * Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến bóng đèn - Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép khc.Icp ≥ Itt = P/U = 100/220 = 0,45 (A) - Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ Khi bảo vệ aptomat ta có I đm.C ≥ I kddt 1,25.I đm A 1,25.10 = = = 8,3( A) 1,5 1,5 1,5 - Chọn cáp CVV (2x1) có Icp = 15(A) Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 74 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo MỤC LỤC Trang Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Chương II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Chương III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 23 Chương IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 58 Chương V: TÍNH TỐN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 65 Chương VI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 70 Nguyễn Cơng Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 75 Đồ án môn học xác Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy đồng hồ đo TÀI LIỆU THAM KHẢO Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp đô thị nhà cao tầng Tác giả : Nguyễn Công Hiền (chủ biên) Nguyễn Mạnh Hoạch Thiết kế cung cấp điện Tác giả : Ngô Hồng Quang Mạng điện Tác giả : Bùi Ngọc Thư Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 K48 76