lời giới thiệu Cung cấp điện giữ vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế nâng cao trình độ dân trí Hiện kinh tế n-ớc ta phát triển mạnh mẽ Trong công nghiệp khách hàng tiêu thụ điện lớn N-ớc ta trình hội nhập vào kinh tế toàn cầu theo định h-íng X· Héi Chđ NghÜa, x©y dùng nỊn kinh tÕ công nghiệp đại tảng để phát triển kinh tế đất n-ớc Trong trình phát triển xí nghiệp công nghiệp phải cạnh tranh cách liệt chất l-ợng giá sản phẩm Điện thực đóng góp phần quan trọng vào hiệu kinh doanh xí nghiệp Chất l-ợng điện áp không ổn định ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng sản phẩm, giảm xuất lao động Vì đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nâng cao chất l-ợng điện mối quan tâm hàng đầu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp Do đó, để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cần phải có biện pháp nâng cấp, sửa chữa nguồn điện cũ, xây dựng nguồn điện mới, đặc biệt phụ tải công nghiệp th-ờng gây ảnh h-ởng lớn tới l-ới điện nh-: độ ổn định điện áp không cao, hệ số công suất cos thấp, hao tổn điện Công suất phụ tải lớn cần có nguồn cung cấp riêng để đảm bảo chế độ làm việc cho loại phụ tải khác Để đáp øng mét sè c¸c néi dung vỊ thiÕt kÕ cung cấp điện, em đà tiến hành nghiên cứu Thiết kế hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho xÝ nghiƯp xÕp dì cảng Hoàng Diệu Để giải nhiệm vụ đề tài đồ án đ-ợc chia làm ch-ơng có néi dung nh- sau: Ch-¬ng 1: Tỉng quan vỊ xÝ nghiệp cảng Hoàng Diệu Ch-ơng 2: tính toán kiểm tra hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu Ch-ơng 3: tính toán thiết kế cải tạo nâng cấp hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu Ch-ơng 4: Thiết kế tính toán chiếu sáng bù cos Là sinh viên ngồi ghế nhà tr-ờng kinh nghiệm thực tế ch-a có nhiều tài liệu thông tin có hạn, cần phải có h-ớng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo Qua em xin đ-ợc gửi lời cảm ơn tới cô giáo Th.S Trần Thị Ph-ơng Thảo đà tận tình h-ớng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án Em xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ quý báu đó! Hải Phòng, tháng 10 năm 2011 Sinh viên: Vũ Hoàng Giang CH-ơng Tổng quan xí nghiệp cảng Hoàng Diệu 1.1 Giới thiệu chung xí nghiệp cảng Hoàng Diệu 1.1.1 Giới thiệu chung nhu cầu Cảng Hải Phòng Vận tải biển ngành kinh tế mũi nhọn n-ớc nói chung Hải Phòng nói riêng Cảng Hải Phòng Cảng lớn của miền bắc n-ớc Là trung tâm tam giác kinh tế Hải Phòng-Hà Nội-Quảng Ninh, nên Cảng Hải Phòng có l-u l-ợng bốc xếp lớn, mở rộng Cảng Hải phòng vấn đề xúc ứng với tầm quan trọng yêu cầu đặt công tác cấp điện việc đảm bảo tính liên tục cung cấp điện phải đảm bảo đ-ợc độ tin cậy Để làm đ-ợc điều vấn đề đặt doanh nghiệp hoạt động nên có nguồn cấp, phát điện riêng, đặc biệt khu công nghiệp, doanh nghiệp có quy mô lớn nh-: Đình Vũ, Nomura, khu công nghiệp Vĩnh Niệm, Cảng Hải Phòng, để tự chủ động trình sản xuất đồng thời quản lý đ-ợc nguồn l-ợng Cảng Hải Phòng đơn vị tiêu thụ l-ợng điện lớn, với đặc điểm riêng vận chuyển, đóng gói, xếp dỡ hàng hoá hệ thống cần cẩu, cần trục, dây chuyền đóng gói Hoạt động liên tục, kể ngày nghỉ, thiết bị hoạt động tốt đ-ợc cấp nguồn điện ổn định, đủ công suất cần thiết Với tầm quan trọng mà từ năm 70 Cảng đà đầu t-, lắp đặt trạm phát điện Liên Xô sản xuất, trạm đ-ợc quản lý Trung Tâm Điện Lực Cảng, tồn trung tâm giải vấn đề ổn định, đảm bảo chất l-ợng điện, đáp ứng đ-ợc đặc điểm riêng cách thức sử dụng điện Cảng 1.1.2 Sơ đồ tổ chức trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu Tr-ởng TT Phßng HC Tỉ SC Tỉ SC Tỉ SC TR1 TR2 BP trùc ban TR3 TR4 TR5 Hình 1.1: Sơ đồ tổ chức trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu Cảng Hải Phòng hải cảng lớn với tiềm phát triển lâu dài, công suất sử dụng điện lớn, từ sớm Cảng đà có hẳn Trung tâm điện lực với nhiệm vụ quản lý chịu trách nhiệm toàn cố liên quan tới chất l-ợng điện Sơ đồ tổ chức trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu đ-ợc biểu diễn hình 1.1 Do đơn vị trực thuộc nên quy mô hoạt động trung tâm n»m ph¹m vi giíi h¹n nh-ng l¹i cã ý nghià vô quan trọng phát triển chung Cảng 1.1.3 Chức nhiệm vụ phận 1.1.3.1 Tr-ởng trung tâm Tr-ởng trung tâm điện lực hay gọi tr-ởng nhóm có chức nhiệm vụ nh- giám đốc điều hành + Chức năng: Điều hành chung hoạt động doanh nghiệp + Nhiệm vụ : Chịu trách nhiệm đạo tổ chức ph-ơng thức hoạt động cho phòng ban Chịu trách nhiệm ph-ơng án cải tạo xây dựng trung tâm Chịu trách nhiệm khâu đối ngoại 1.1.3.2 Tổ sửa chữa điện Có chức lắp đặt mới, sửa chữa cố hỏng hóc liên quan tới đ-ờng dây, hệ thống điện chiếu sáng, điện cho khu vực phòng ban nằm phạm vi trạm điện số 3, số 4, số + Tổ sửa chữa 2: Có chức lắp đặt mới, sửa chữa cố hỏng hóc liên quan tới đ-ờng dây, hệ thống điện chiếu sáng, điện cho khu vực phòng ban nằm phạm vi trạm điện số số + Tổ sửa chữa 3: Phụ trách công tác bảo trì bảo d-ỡng, nh- việc sửa chữa hỏng hóc liên quan tới toàn trạm điện 1.1.3.3 Bộ phận trực ban Hoạt động theo ca mét ca trùc cã mét trùc ban, ng-êi nµy cã trách nhiệm quản lý hoạt động trạm điện, không ng-ời trông coi trạm mà tổ sửa chữa làm việc phải cung cấp đầy đủ thông tin cho ng-ời trực ban, điều giúp họ hiểu hết đ-ợc vấn đề trạm với thay đổi nhỏ để đ-a định kịp thời xác Nhìn chung cấu tổ chức đơn giản, nh-ng lại thực cách linh hoạt, có hiệu nhiệm vụ đặt góp phần làm ổn định hệ thống điện, nâng cao uy tín đơn vị phạm vi nghành 1.2 Sơ đồ mặt xí nghiệp cảng Hoàng Diệu Sơ đồ mặt cung cấp điện Cảng Hoàng Diệu đ-ợc biểu diễn hình 1.2 Hệ thống cung cấp điện cảng đ-ợc Liên Xô xây dựng từ năm 19681974 với cấp điện áp cấp điện áp kV Đây hệ thống cung cấp điện đ-ợc thiết kế đồng sử dụng thiết bị điện Liên Xô chế tạo, thời gian sử dụng khoảng 30 năm Bao gồm: nguồn cung cấp điện, trạm biến áp, đ-ờng dây cáp điện hạ đến phụ tải dùng điện Xí nghiệp xếp dỡ Cảng Hoàng Diệu đ-ợc cầu số đến cầu số 11 Mỗi cầu có hố cáp, khoảng cách hố cáp 13 m đựơc trình bày nhhình 1.2 Xí nghiệp có trạm biến áp cung cấp điện cho mạng động lực, kho, bÃi, chiếu sáng khu bốc xếp hàng dời Hình 1.2 Sơ đồ mặt hệ thống cung cấp điện xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu khu đông lạnh việt xá mđ vệ 10-2 đèn pha số 10-1 9-4 khu vực cảng số o1 số kh iện 10-3 bả o trạ đèn pha số cổ ng 10-4 thụ ăn oàn gv 11-1 gh đờn bảo vệ trạm ubnd kho 13 kho 10 9-3 9-1 8-4 8-3 8-a 8-1 kho c.cô 7-b 7-4 kho đừơng hoàng diệu kho đèn pha số 6a 6-a 7-1 6-3 6-1 ®Ìn pha sè 6-2 clb thuỷ thủ nhà cân điện tử số đèn pha số 6b trực ban hoàng diệu 6-b 6-4 khu văn hải nhà ăn quan phòng ca xn cổng hoàng diƯu 7-2 tr¹m biÕn thÕ sè3 7-a 7-3 khu v?c ngồ i c?ng ®éi ®Õ 7-c ®Ìn pha sè 8-2 hội trừơng cảng kho 12 8-b đội giới xnxd hoàng diệu trạm điện số đèn pha số 9-2 đừơng minh khai 11-2 trần ph ú đuờng ®Ìn pha 11-3 sè 5-4 b·i « t« ®Ìn pha sè 5-3 4-4 vp xnxd ltt hoa tiªu kv2 kho trạm điện số 5-2 5-1 4-3 h du 3-4 2-b 3-3 xn bạ trạm xăng 2-a 3-2 ch ®»ng ®Ìn pha sè 15 ®Ìn pha sè -a 3-b 3-c 4-1 i lý xn phßng đạ đình vũ 4-2 k ho hán ần k g tr đừơn số trạm điện 2-3 p số 14 2-1 ng lê thá ng đ ừơ ®Ìn b·i container 2-4 3-1 10 ®Ìn pha sè 2-2 tôn g iện mđ số đè np số dịch g ty côn thuật ỹ vụ k trạ cỉng sè ®Ìn pha sè 12 ®Ìn pha sè 11 b·i « t« sè 1+sè c«ng ty thủ sản hạ long khu vực liên hiệp hải sản trạm lạnh bính 1.3 Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu 1.3.1 Những vấn đề chung cung cấp điện [1, trang: 7] 1.3.1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện Điện dạng l-ợng có nhiều -u điểm nh-: dễ dàng chuyển hoá thành dạng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá), dễ chuyền tải phân phối Chính điện đ-ợc dùng rộng rÃi lĩnh vực hoạt động ng-ời Điện nói chung không tích trữ đ-ợc, trừ vài tr-ờng hợp cá biệt công suất nhỏ nh-: pin, ác qui, sản xuất tiêu thụ điện phải luôn đảm bảo cân Quá trình sản xuất điện trình điện từ Đặc điểm trình sảy nhanh Vì để đảm bảo trình sản xuất cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất l-ợng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ tự động hoá Điện nguồn l-ợng nghành công nghiệp, điều kiện quan trọng để phát triển đô thị khu dân cư Vì lý lập kế hoạch phát triển điện phải tr-ớc b-ớc, nhằm thoả mÃn nhu cầu điện giai đoạn tr-ớc mắt mà dự kiến cho phát triển t-ơng lai 5, 10 năm có lâu Những đặc điểm nêu cần phải đ-ợc xem xét thận trọng toàn diện suốt trình từ nghiên cứu thiết kế, xây dựng đến vận hành khai thác hệ thống sản xuất, phân phối tiêu thụ điện 1.3.1.2 Nguồn điện + Nhà máy nhiệt điện Đây dạng nguồn điện kinh điển nh-ng ®Õn vÉn chiÕm tû lƯ quan träng tổng công suất hệ thống điện Quá trình biến đổi l-ợng nhà máy nhiệt điện xảy nh- sau: Nhiệt năng điện + Nhà máy thuỷ điện N-ớc ta có nguồn thuỷ phong phú thuỷ điện đ-ợc khai thác từ sớm Quá trình biến đổi l-ợng nhà máy thuỷ điện nh- sau: Thuỷ năng điện 1.3.1.3 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện Mục tiêu nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ l-ợng điện yêu cầu với chất l-ợng điện tốt + Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ, điều kiện cho phép ng-ời ta cố gắng chọn ph-ơng án cung cấp điện có độ tin cậy cao tốt + Chất l-ợng điện Chất l-ợng điện đ-ợc đánh giá hai tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh Chỉ có hộ tiêu thụ lớn (hàng trục MW trở lên) phải quan tâm đến chế độ vận hành cho hợp lý để góp phần ổn định tần số hệ thống điện Vì vậy, ng-ời thiết kế cung cấp điện th-ờng phải quan tâm đảm bảo chất l-ợng điện áp cho khách hàng Nói chung, điện áp l-ới trung áp hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao chất l-ợng điện áp nhà máy hoá chất, điện tử, khí xác Điện áp cho phép dao động khoảng 2,5% + An toàn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện phải đ-ợc vận hành an toàn ng-ời thiết bị Muốn đạt đ-ợc yêu cầu đó, ng-ời thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn vận hành, thiết bị điện phải chọn chủng loại, công suất Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ¶nh h-ëng lín ®Õn hƯ thèng cung cÊp ®iƯn Ci cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng Ng-ời sử dụng phải tuyệt đối chấp hành qui định sử dụng ®iƯn + Kinh tÕ Khi ®¸nh gi¸ so s¸nh ph-ơng án cung cấp điện, tiêu kinh tế đ-ợc xét đến tiêu kĩ thuật nêu đà đ-ợc đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế đ-ợc đánh giá qua: tổng số vốn đầu t-, chi phí vận hành thời gian thu hồi vốn đầu t- Việc đánh giá tiêu kinh tế phải thông qua tính toán so sánh tỷ mỉ ph-ơng án, từ đ-a ph-ơng ¸n tèi -u 1.3.2 HƯ thèng ngn vµ c¸p cao áp Sơ đồ hệ thống cung cấp nguồn cho trạm biến áp Cảng Hoàng Diệu đ-ợc biểu diễn hình 1.3 Khu vực cảng đ-ợc cấp điện từ nguồn điện cao với cấp điện áp kV nối với l-ới điện chung thành phố + Lộ cung cấp điện thứ từ trung tâm điều độ thành phố vào trạm 4: Bằng cáp ngầm kV + Lộ cung cấp điện thứ hai từ trạm UBND thành phố vào trạm 4: Bằng cáp ngầm kV + Lé cung cÊp ®iƯn thø ba tõ lạnh bính vào trạm 5: Bằng cáp ngầm kV + Lộ cung cấp điện thứ t- từ ĐDK 671 vào trạm 2: Đ-ờng dây không 671.E25 qua cáp 24 kV vào trạm + Lộ cung cấp điện thứ năm từ liên hiệp hải sản (nhà máy đông lạnh hoa Bungari) vào trạm 1: Bằng cáp ngầm 24 kV Các nguồn cao đảm bảo cho toàn khu vực cảng có đ-ợc độ tin cậy cao độ an toàn cung cấp điện Hầu nh- khu vực Cảng không điện kể thời điểm việc cung cấp điện có nhiều khó khăn Thời gian điện cố thao tác chuyển nguồn Ngoài ra, giữa trạm điện có hệ thống cáp 24 kV nèi liỊn víi Tõ tr¹m 1- tr¹m 2; tr¹m 2- tr¹m 3; tr¹m 3- tr¹m 4; tr¹m 4- trạm Trang thiết bị cao áp sử dụng đ-ợc nh-ng thời gian sử dụng dài khoảng 30 năm, đà đ-ợc trùng tu, đaị tu không đồng Nên cần thiết phải thay thiết bị đảm bảo việc cung cấp điện đ-ợc lâu dài Hình 1.3: Hiện trạng hệ thống cung cấp điện kV cho xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu 10 trạm 1x400kva 671.e25 trạm tttp 2x630kva 1x560kva trạm l=400m 2x630kva đ.dk671 trạm l=650m 2x630kva trạm 2x630kva 1x400kva l=500m ubnd ttđd trạm l=30m 2x630kva 1x400kva l=100m lạmh bính CHƯƠNG thiết kế tính toán chiếu sáng bù cos 4.1 Tình hình chiếu sáng xí nghiệp Đặc điểm chiếu sáng cho khu vực bến bÃi Cảng nói chung rộng, ph-ơng tiện Cảng đòi hỏi phải có chiều cao không gian rộng để hoạt động Hệ thống chiếu sáng cột đèn pha sử dụng đèn Halozen công suất 1000W Đây loại đèn pha đấu trực tiếp ®iƯn l-íi lµm viƯc ë nhiƯt ®é 250-3000C, thêi gian sử dụng theo thiết kế 2000-3000h (t-ơng đ-ơng 6-8 tháng), độ chói cao, diện tích chiếu sáng hẹp tập chung Loại pha th-ờng đ-ợc sử dụng cho chiếu sáng thời gian ngắn Vì sử dụng cho cột đèn pha điều kiện lắp có thời gian sử dụng dài (khoảng 10-12h ngày) điều kiện trời m-a nắng nên độ bền theo thiết kế không đảm bảo: bóng cháy nhiều, tuổi thọ đèn pha thấp, không đảm bảo ánh sáng cho sản xuất kinh doanh 4.2 Tính toán chiếu sáng cho xí nghiệp Việc lắp đặt thêm cột đèn pha đòi hỏi phải có qui hoạch tổng thể lâu dài liên quan đến nhiều vấn đề khác, nội dung báo cáo đề cập đến việc thay pha đèn 16 cột ®Ìn pha cđa khu vùc C¶ng chÝnh ®Ĩ ®¶m b¶o ¸nh s¸ng cho s¶n xt kinh doanh cđa khu vùc Cảng thời gian t-ơng lai gần Lựa chọn thiết bị chiếu sáng: Qua nghiên cứu điều kiện chiếu sáng Cảng loại pha chiếu sáng có thị tr-ờng, xin đề xuất sử dụng loại pha đèn sau: 4.2.1 Chiếu sáng bÃi Pha Alisios - Công suất 1000 W có độ chiếu sáng rộng dùng để chiếu sáng khu vực quanh chân cét Pha Radian – C«ng suÊt 1000 W cã độ chói lớn dùng để chiếu sáng xa Cả hai loại pha loại ánh sáng tự nhiên, thời gian sư dơng theo thiÕt kÕ lµ 12000 14000 h (t-ơng đ-ơng với năm) Đây loại pha Bỉ với toàn 75 linh kiện nhập ngoại theo tiêu chuẩn Châu Âu, thời gian bảo hành bóng 12 tháng, linh kiện 24 tháng, pha đèn năm Mỗi cột sử dụng pha: pha Alisios, pha Radian Ngoài cột đèn pha đ-ợc lắp đặt đóng cắt tự động điều khiển theo thời gian ánh sáng 4.2.2 Chiếu sáng kho Đèn pha PZ Công suất 250 W 400 W độ kín IP 65 Đây loại pha chuyên dụng chiếu sáng cho kho sử dụng ánh sáng tự nhiên Tuổi thọ bóng theo thiết kế 1200 14000 h (t-ơng đ-ơng với năm) Đây loại pha Bỉ với toàn linh kiện nhập ngoại theo tiêu chuẩn Châu Âu, thời gian bảo hành bóng 12 tháng, linh kiện 24 tháng, pha đèn năm Loại pha đèn có nh-ợc điểm đòi hỏi chất l-ợng điện áp cao so với pha đèn tr-ớc Đây yêu cầu chung tất loại thiế bị điện thời điểm sau 4.3 Tính toán bù hệ số cos 4.3.1 ý nghĩa việc bù công suất phản kháng xí nghiệp [3,trang: 1ữ10] Phần lớn hộ công nghiệp trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động không đồng bộ,tiêu thụ khoảng 60ữ65% tổng công suất phản kháng mạng điện nhà máy, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25% Đ-ờng dây thiết bị tiêu thụ khoảng 10%, tuỳ thuộc vào thiết bị mà nhà máy tiêu thụ l-ợng công suất phản kháng nhiều hay Truyền tải l-ợng công suất phản kháng qua dây dẫn máy biến áp gây tổn thất điện áp ,tổn thất điện lớn làm giảm khả truyền tải phần tử mạng điện Do để cã lỵi vỊ kinh tÕ - kü tht l-íi điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên đ-a nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cos suất phản kháng nhận từ hệ thống điện 4.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 76 làm giảm l-ợng công 4.3.2.1 Bù cos tự nhiên + Thay đổi cải tiến quy trình công nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ hợp lý Căn vào điều kiện cụ thể cần xắp xếp quy trình công nghệ cách hợp lý Việc giảm bớt tác động nhân công thừa áp dụng biện pháp gia công tiên tiến đ-a tới kết tiết kiệm điện, giảm bớt điện tiêu thụ cho đơn vị sản phẩm Trong nhà máy ,các thiết bị có công suất lớn th-ờng nơi tiêu thụ nhiều điện cần nghiên cứu để thiết bị vận hành chế độ kinh tế tiết kiệm nhà máy có công suất lớn, máy công cụ th-ờng tiêu thụ khoảng từ 30ữ40% công suất điện cung cấp cho toàn nhà máy Vì định chế độ vận hành hợp lý cho máy có ảnh h-ởng lớn đến vấn đề tiết kiệm điện Theo kinh nghiệm vận hành hệ số phụ tải máy công suất lớn gần điện tiêu hao đơn vị sản phẩm giảm tới mức tối thiểu, cần bố trí cho máy luôn làm việc đầy tải Máy bơm quạt hộ tiêu thụ nhiều điện, có nhiều máy bơm hay máy quạt làm việc song song phải điều chỉnh tốc độ ph-ơng thức vận hành chúng để đạt đ-ợc ph-ơng thức vận hành kinh tế tiết kiệm Các lò điện (điện trở, điện cảm, hồ quang) th-ờng có công suất lớn vận hành liên tục thời gian dài, cần xếp để chúng làm việc ba ca,tránh tình trạng làm việc lúc gây tình trạng căng thẳng ph-ơng diện cung cấp điện + Thay động không đồng làm việc non tải động có công suất nhỏ Khi làm việc động không đồng tiêu thụ công suất phản kháng Q = Q0+(Qđm-Q0)*Kpt2 Trong đó: Q0: Công suất phản kháng lúc động làm việc không tải Qđm: Công suất phản kháng lúc động làm việc định mức Kpt: Hệ số phụ tải 77 (4.1) Công suất phản kháng không tải Q0 th-ờng chiếm khoảng 60-70% công suất phản kháng định mức Qđm Hệ số công suất động đ-ợc tính theo công thức sau: P cos = S Q (Q dm - Q ) * K pt Pdm * K pt (4.2) Từ công thức ta dễ thấy động làm việc non tải (K pt bé) cos thấp Điều kiện kinh tế cho phép thay động là: việc thay phải giảm đ-ợc tổn thất công suất tác dụng mạng động cơ, có đ-ợc nh- việc thay có lợi Các tính toán cho thÊy r»ng : NÕu Kpt< 0,45 th× viƯc thay thÕ có lợi Nếu 0,45< Kpt< 0,7 phải so sánh kinh tế kỹ thuật xác định việc thay có lợi hay không Điều kiện kỹ thật cho phép thay động là: Việc thay phải đảm bảo nhiệt độ động nhỏ nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy làm việc động + Hạn chế động chạy không tải Các máy công cụ trình gia công th-ờng nhiều lúc phải chạy không tải, chẳng hạn nh- chuyển động từ động tác gia công sang động tác gia công khác, chạy lùi dao rà máy thao tác công nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải Nhiều thống kê cho thấy máy công cụ thời gian chạy không tải chiếm khoảng 35-65% toàn thời gian làm việc Chúng ta đà biết động chạy non tải hệ số cos thấp Vì hạn chế động chạy không tải biện pháp để nâng cao hệ số cos động Biện pháp hạn chế động chạy non tải đ-ợc thùc hiƯn theo hai h-íng : H-íng thø nhÊt lµ vận dụng công nhân hợp lý hoá thao tác, hạn chế đến mức thấp thời gian chạy không tải 78 H-ớng thứ hai đặt hạn chế không tải sơ đồ khống chế động Thông th-ờng động chạy không tải thời gian chỉnh định t0 động bị cắt khỏi mạng + Dùng động đồng thay động không đồng máy sản xuất có công suất t-ơng đối lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nh- máy bơm, máy quạt, máy nén khí ta nên dùng động đồng Vì động đồng có -u điểm rõ rệt sau so với động không động bộ: Hệ số công suất cao, cần làm việc chế độ kích từ để trở thành máy bù cung cấp công suất phản kháng cho mạng điện Mô men quay tỷ lệ bậc với điện áp mạng, phụ thuộc vào dao động điện áp Khi tần số nguồn không đổi, tốc độ quay động không phụ thuộc vào phụ tải, suất làm việc máy cao Khuyết điểm động đồng chế tạo phức tạp, giá thành đắt Chính động đồng chiếm khoảng 20% tổng số động dùng công nghiệp Ngày nhờ đà chế tạo đ-ợc động giá thành hạ có dải công suất t-ơng đối rộng nên ng-ời ta có xu h-ớng xử dụng loại động đồng + Nâng cao chất l-ợng sửa chữa động Do chất l-ợng sửa chữa động không tốt nên sau sửa chữa, tính động th-ờng kém, tổn thất động tăng lên, cos giảm cần trọng đến khâu nâng cao chất l-ợng sửa chữa động góp phần giải vần đề cải thiện hệ số cos nhà máy + Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung l-ợng nhỏ Máy biến áp máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng (Sau động không đồng bộ) Vì t-ơng lai t-ơng đối dài mà hệ số phụ tải máy biến áp khả v-ợt 0,3 nên thay máy có dung l-ợng nhỏ Đứng mặt vận hành mà xét thời gian có phụ tải nhỏ (ca ba) nên cắt bớt máy biến áp non tải Biện pháp có tác dụng lớn nâng cao hệ số cos 79 tự nhiên nhà máy 4.3.2.2 Bù cos thiết bị bù Bằng cách đặt thiết bị bù gần hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm đ-ợc l-ợng công suất phản kháng phải truyền đ-ờng dây nâng cao hệ số cos mạng điện Biện pháp bù không giảm đ-ợc l-ợng công suất phản kháng hộ tiêu thụ mà giảm đ-ợc l-ợng công suất truyền tải đ-ờng dây mà Vì sau thực biện pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên mà không đạt đ-ợc yêu cầu xét tới ph-ơng pháp bù nhân tạo Nói chung hệ số cos tự nhiên cao không đạt tới 0,9 (th-ờng vào khoảng 0,7 - 0,8) xí nghiệp đại đặt thêm thiết bị bù Cần ý bù công suất phản kháng mục đích nâng cao hệ số cos để tiết kiệm điện có tác dụng quan trọng điều chỉnh ổn định điện áp mạng Bù công suất phản kháng đ-a lại hiệu kinh tế nh- đà phân tích nh-ng phải tốn thêm mua sắm thiết bị bù chi phí vận hành chung Vì định ph-ơng án bù phải dựa sở tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật 4.3.2.3 Các thiết bị bù hƯ thèng cung cÊp ®iƯn 1) Tơ tÜnh ®iƯn: + Nh-ợc 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 ph-ơng điện áp đặt đầu cực) Điện áp đầu cực tăng 10% tụ bị nổ Khi xảy cố lớn tụ dễ hỏng + Ưu điểm: Gía thành kVA phụ thuộc vào tổng chi phí nên dễ dàng xé lẻ đại l-ợng bù đặt phụ tải khác nhằm làm giảm dung l-ợng tụ đặt phụ tải Tổn thất công suất tác dụng tơ bÐ (0,03÷0,035 kW/kVA) 80 Tơ cã thĨ ghÐp nèi song song nối tiếp để đáp ứng với dung l-ợng bù cấp điện áp từ 0,4ữ750 kW 2) Máy bù đồng bộ: (Thực chất động đồng song không mang tải) + Ưu điểm: Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng hệ thống thừa công suất phản kháng Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đặt đầu cực (nên nhạy cảm) + Nh-ợc điểm: Giá thành đắt Th-ờng dùng với máy có dung l-ợng từ 5000 kVA trở lên Tổn hao công suất tác dụng rơi máy bù đồng lớn (đối với máy 5000-6000 kVA tổn hao từ 0,3ữ0,35 kW/kVA) Không thể làm việc cấp ®iƯn ¸p (chØ cã tõ 10,5 kV trë xng) M¸y đặt phụ tải quan trọng có dung l-ợng bù lớn từ 5000 kVA trở lên 3) Động không đồng đ-ợc hoà đồng hoá: Không kinh tế Giá thành đắt Tổn hao công suất lớn Chỉ dùng tr-ờng hợp bất đắc dĩ (Ngoài ng-ời ta dùng máy phát điện phát công suất phản kháng nhiên không kinh tế) Qua phân tích ta thấy để đáp ứng đ-ợc yêu cầu toán nâng cao chất l-ợng điện ta chọn ph-ơng pháp bù tụ điện tĩnh 4.3.2.4 Các b-ớc tiến hành bù tụ điện tĩnh B1: Xác định dung l-ợng bù + Hệ số cos ttXN nh- đà xác định: 81 cos Hệ số cos XN ttXN = 0,7 tèi thiĨu nhµ n-íc quy định 0,85 - 0,95 nh- ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy + Tính dung l-ợng bù tổng toàn xí nghiệp: Công thức tÝnh: Qb =PttXN*(tg -tg Trong ®ã: tg : T-¬ng øng víi hƯ sè cos tg 2 : T-ơng ứng với hệ số cos định (ở ta lÊy cos 2 ) (4.3) tr-íc bï sau cần bù để đạt giá trị quy 0,95) cos =0,7 cos tg = 1,02 =0,95 tg = 0,33 Công suất tính toán XÝ NghiƯp lµ: Stt=4368+j4554 VËy ta cã: Qb = 4368*(1,02 - 0,33)= 3014 ( kVAr ) B2: Chän thiÕt bÞ bù vị trí bù + Vị trí đặt thiết bị bù: Về nguyên tắc để có lợi mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện cho đối t-ợng dùng điện đặt phân tán tụ bù cho động điện, nhiên đặt phân tán lợi vốn đầu t-, lắp đặt quản lý vận hành Vì việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện đối t-ợng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù phía hạ áp trạm biến áp phân x-ởng tủ phân phối, ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với gía tiền đơn vị tổn thất điện qua máy biến áp + Chọn thiết bị bù: Nh- đà phân tích từ đặc điểm ta lựa chọn thiết bị bù tụ điện tĩnh Nó có -u điểm giá đơn vị phản kháng không đổi nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm đặt gần phụ tải Mặt khác tụ điện tĩnh tiêu thụ công suất tác dụng từ 0,003- 0,005 kW, vận hành đơn giản cố 82 B3 : Tính toán phân phối dung l-ợng bù Sơ đồ nguyên lý lắp đặt thiết bị bù: 0,4 kV 110 kV 22 kV Cáp Qbt BAPX Qbi BATT Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý lắp đặt thiết bị bù Sơ đồ thay thÕ: Rddi 22 kV 0,4 kV Rbai (Qi-Qbi) Qbt H×nh 4.2: Sơ đồ thay lắp đặt thiết bị bù + Tính dung l-ợng bù cho mạch: Công thức phân phối dung l-ợng bù cho nhánh hình tia Q Qb Rdd1 Rdd2 Rddn Rba1 Rba2 Rban Qb1 Q1 Qb2 Q2 Qbn Qn Hình 4.3: Sơ đồ mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính toán công suất bù 83 Qbi= Qi - Q XN Q bΣ Ri *Rt® (4.4) Víi i = n Trong ®ã: Qbi : Là công suất bù cần đặt nhánh thứ i Qi : Là công suất phản kháng nhánh thứ i QXN: Là công suất phản kháng toàn xí nghiệp Qb : Là công suất bù cần thiết để đảm bảo cos theo quy định Ri : Điện trở nhánh thø i, víi Ri = Rddi + Rbai Rt® : Điện trở t-ơng đ-ơng toàn mạng Rđdi: Điện trở đ-ờng dây thứ i Rbai: Điện trở trạm biến áp thứ i,và đ-ợc tính nh- sau: Rba= PN * U dmB n * S dmB (4.5) n: số máy BA trạm P: Tra bảng PL 2.2 Để thuận tiện cho việc vận hành giảm bớt thiết bị đóng cắt, đo l-ờng cho nhóm tụ, ng-ời ta quy định dung l-ợng bù tối -u nhánh nhỏ 30 kVAr không nên đặt tụ điện nhánh mà nên phân phối dung l-ợng bù sang nhánh lân cận Bây ta tính điện trở t-ơng đ-ơng nhánh, đ-ờng dây kép: + Đ-ờng dây từ trạm Đ.DK671-Trạm là: Đ-ờng dây cáp kép có tiết diện 35 mm2 Ta có: Rđd1= ro*l/2= 0,524*0.0625/2=0,017 ( ) 15000 * 22 Rba1 = *1200 2,52 ( ) Tính toán t-ơng tự cho đ-ờng dây khác ta có kết đ-ợc ghi bảng sau: 84 Bảng 4.1: Tính điện trở nhánh Tên nhánh Rđdi( ) Rbai( ) Ri( ) Đ.DK671-Trạm 0,017 2,52 2,54 Trạm 2-Trạm 0,17 1,61 1,78 UBND-Tr¹m 0,005 4,99 L¹nh BÝnh-Tr¹m 0,01 4,99 Rt® = (1/R1+1/R2+1/R3+1/R4)-1 = (1/2,54 + 1/1,78 +1/5+ 1/5)-1 = 0,74 ( ) + TÝnh c«ng suÊt bù Đ.DK671-Trạm 2: 0,74 Qb1=2346-(4554-3014) =2436 (kVAr) 2,54 Tính toán t-ơng tự cho nhóm khác ta có kết đ-ợc ghi bảng sau: 85 Bảng 4.2: Tính công suất bù cho nhánh Tên nhánh Qi (kVAr) Ri ( ) Qbi (kVAr) Đ.DK671-Trạm 2346 2,54 1897,338 Trạm 2-Tr¹m 3552 1,78 2911,775 UBND-Tr¹m 1831 1303,08 L¹nh BÝnh-Tr¹m 1513 1285,08 B4 : Chän kiĨu dung l-ợng bù Vì điện áp thấp nên ta chọn tụ điện áp thấp th-ờng đ-ợc chế tạo thành tụ pha, phần tử đ-ợc nối thành hình tam giác Căn vào kết ta chọn dùng loại tụ pha Liên Xô chế tạo tụ đ-ợc bảo vệ áptomát, tủ có đặt bóng đèn làm điện trở phóng điện Chọn loại tụ KC2-0,38-50-3Y1 Liên Xô công suất tụ 50 kVAr đấu song song Bảng sau chọn tụ bù đặt trạm biến áp phân x-ởng: Bảng 4.3: Chọn tụ bù đặt trạm biến áp phân x-ởng Chiều cao H Qbi Số Cdm (kVAr) l-ợng ( F) Trạm KC2-0,38-50-3Y1 pha 1897,338 40 618 787 Tr¹m KC2-0,38-50-3Y1 pha 2911,775 59 618 787 Tr¹m KC2-0,38-50-3Y1 pha 1303,08 27 618 787 Tr¹m KC2-0,38-50-3Y1 pha 1285,08 26 618 787 Vị trí đặt Loại tụ Số pha 86 (mm) Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù trạm biến áp Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù trạm biến áp Sơ đồ lắp đặt tụ bù trạm đặt hai MBA Tủ Tủ PP aptomat cho PX tổng Tủ bù cos Tủ A phân đoạn Tủ PP Tđ bï cho PX cos Tđ aptomat tỉng H×nh 4.5: Sơ đồ lắp đặt tụ bù trạm đặt hai MBA Sơ đồ lắp đặt tụ bù trạm ®Ỉt mét MBA Tđ aptomat tỉng Tđ PP cho PX Tủ bù cos Hình 4.6: Sơ đồ lắp đặt tụ bù trạm đặt MBA 87 Kết luận Qua thời gian làm việc, em đà hoàn thành đồ ¸n tèt nghiƯp cđa m×nh Víi nhiƯm vơ “ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho xÝ nghiƯp xÕp dì cảng Hoàng Diệu Đ-ợc h-ớng dẫn tận tình cô giáo Th.S Trần Thị Ph-ơng Thảo với nỗ lực thân đến em đà hoàn thành đồ án Trong đồ án em đà giải đ-ợc vấn đề sau: + Thu thập đ-ợc đầy đủ số liệu kĩ thuật hệ thống cung cấp điện xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu +Thu thập đầy đủ nhu cầu cung cấp điện phụ tải + Đánh giá đ-ợc trạng hệ thống cung cấp điện xí nghiệp xếp dỡ Cảng Hoàng Diệu, đ-a ph-ơng án thiết kế cải tạo hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho xÝ nghiƯp xÕp dì Hoàng Diệu Qua em đà thấy chất l-ợng điện góp phần định tới chất l-ợng giá thành sản phẩm đ-ợc sản xuất xí nghiệp Chính việc thiết kế cấp điện Xí nghiệp công nghiệp nhằm đảm bảo độ tin cậy nâng cao chất l-ợng điện phải đ-ợc đặt lên hàng đầu Qua trình làm việc, em đà nắm vững phần lý thuyết đà học nhà tr-ờng có thêm hiểu biết nhiều thực tế Tuy nhiên nội dung công việc hoàn toàn mẻ, tầm hiểu biết hạn chế nên đồ án môn học không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy cô bảo giúp đỡ để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Em xin trân trọng cảm ơn! Hải Phòng, tháng 10 năm 2011 Sinh viên: Vũ Hoàng Giang 88 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch Hệ thống cung cấp xí nghiệp công nghiệp, đô thị nhà cao tầng NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 [2] Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện Nhà xuất khoa häc kü tht, 1998 [3] Ng« Hång Quang Sỉ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4 ®Õn 500kV NXB khoa häc kü thuËt, Hµ Néi 2002 89 ... định hệ thống điện, nâng cao uy tín đơn vị phạm vi nghành 1.2 Sơ đồ mặt xí nghiệp cảng Hoàng Diệu Sơ đồ mặt cung cấp điện Cảng Hoàng Diệu đ-ợc biểu diễn hình 1.2 Hệ thống cung cấp điện cảng đ-ợc... cần thiết 25 CHƯƠNG tính toán kiểm tra hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu 2.1 Xác định phụ tải điện Xí Nghiệp Cảng Hoàng Diệu 2.1.1 Đặt vÊn ®Ị Khi thiÕt kÕ cung cÊp ®iƯn cho. .. tối -u 1.3.2 Hệ thống nguồn cáp cao áp Sơ đồ hệ thống cung cấp nguồn cho trạm biến áp Cảng Hoàng Diệu đ-ợc biểu diễn hình 1.3 Khu vực cảng đ-ợc cấp điện từ nguồn điện cao với cấp điện áp kV nối