Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung Lời giới thiệu C ơng nghiệp Điện lực giữ vai trị quan trọng công xây dựng đất nước, yêu cầu sử dụng điện & thiết bị điện ngày tăng Việc trang bị kiến thức hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt người cung cấp điện cho thiết bị khu vực kinh tế, khu chế xuất, xí nghiệp cần thiết Hệ thống cung cấp điện hệ thống gồm khâu sản xuất, truyền tải phân phối điện Ngày điện trở thành dạng lượng thiếu hầu hết lĩnh vực Khi xây dựng nhà máy, khu vực kinh tế, thành phố Trước hết phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để đảm bảo đủ điện cho máy móc, nhà máy nhu cầu sinh hoạt người Sự phát triển sản xuất nhu cầu sử dụng lượng điện dẫn đến việc hình thành hệ thống điện ngày lớn với điện áp chuyển tải ngày cao làm nảy sinh nhiều vấn đề khó khăn, phức tạp Những người làm chuyên môn cần nắm vững kiến thức hiểu biết sâu rộng hệ thống điện đáp ứng u cầu Bản đồ án em tập dượt qúy báu bước vào thực tế đầy khó khăn Đồ án gồm phần: Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Phần 1: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vịng bi gồm có chương: Chương 1: Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng sửa chữa khí Chương 2; 3: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy Chương 4: Tính bù công suất phản kháng cho nhà máy Chương 5: Thiết kế nối đất cho nhà máy Phần : Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa khí Chương 1: Khái niệm ánh sáng Chương : Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa khí Đến đồ hồn thành, thân em cố gắng chắn cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận bảo thêm thầy, cô Em xin chân thành cảm ơn thầy: Trần Tấn Lợi hướng dẫn en hoàn thành đồ án Xin cảm ơn q thầy, qúi bạn giúp em suốt trình học tập làm đồ án Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung Phần I THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO VÒNG BI Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP LOẠI NGÀNH NGHỀ, QUY MƠ VÀ NĂNG LỰC CỦA XÍ NGHIỆP 1.1 Loại ngành nghề: Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Trong q trình cơng nghiệp hố, đại hố đất nước loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói chung nhà máy chế tạo vịng bi nói riêng mục tiêu hàng đầu việc sản xuất sản phẩm phát triển kinh tế quốc dân - Nhà máy chế tạo vòng bi mà em thiết kế nhà máy có nhiệm vụ sản xuất chế tạo loại vịng bi phục vụ cho nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Ngồi mặt hàng nhà máy cịn có dây chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho máy nghiền than nhà máy Xi măng nhà máy Nhiệt điện Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung Để thực tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược mình, khơng địi hỏi tính chất cơng nghệ mà yêu cầu đảm bảo chất lượng độ tin cậy cao lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy 1.2 Quy mơ, lực xí nghiệp: - Xí nghiệp có tổng diện tích 34.975m2 nhà xưởng, bao gồm 10 phân xưởng, xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau 15MVA - Dự kiến tương lai xí nghiệp mở rộng thay thế, lắp đặt thiết bị máy móc đại Đứng mặt cung cấp điện việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tương lai mặt kỹ thuật kinh tế, phải đề phương pháp cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản xuất không để dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm xí nghiệp không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦA XÍ NGHIỆP: PX SỐ PX SỐ TRẠM BƠM PX SỐ BỘ PHẬN THÍ NGHIỆM BPHC & QL SẢN PHẨM PX SỐ BP.NÉN ÉP PX RÈN px SCCK Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung * BPHC & QL - Bộ phận hành quản lý * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa khí * PX SƠ - Phân xưởng số * PX SÔ - Phân xưởng số * PX SÔ - Phân xưởng số * PX SÔ - Phân xưởng số * PX REN - Phân xưởng rèn - Theo quy trình trang bị điện quy trình cơng nghệ sản xuất xí nghiệp, việc ngừng cung cấp điện ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn kinh tế, ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại I - Để quy trình sản xuất xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt phải đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cho tồn xí nghiệp cho phân xưởng quan trọng xí nghiệp GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀN XÍ NGHIỆP 3.1 Các đặc điểm phụ tải điện - Phụ tải điện xí nghiệp cơng nghiệp phân làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng - Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép ΔUCf = ± 5% Uđm Công suất chúng nằm dải từ đến hàng chục kw, cấp tần số f=50Hz - Phụ tải chiếu sáng thường phụ tải pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng phẳng, thay đổi thường dùng dịng điện tần số f = 50Hz Độ lệch điện áp mạng điện chiếu sáng ΔUCf = ±2,5% Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung 3.2 Các yêu cầu cung cấp điện xí nghiệp - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi mức độ quan trọng thiết bị để từ vạch phương thức cấp điện cho thiết bị cho phân xưởng xí nhiệp, đánh giá tổng thể tồn nhà máy chế tạo vòng bi ta thấy tỷ lệ (%) phụ tải loại I 82% Phụ tải loại I lớn gấp lần phụ tải loại III, xí nghiệp đánh giá hộ phụ tải loại I, yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục PHẠM VI ĐỀ TÀI - Đây đề tài thiết kế tốt nghiệp, thời gian có hạn nên việc tính tốn xác tỷ mỉ cho cơng trình khối lượng lớn, địi hỏi thời gian dài, ta tính tốn chọn cho hạng mục quan trọng cơng trình - Sau nội dung mà thiết kế đề cập đến: + Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí tồn nhà máy + Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy + Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa khí + Tính tốn nâng cao hệ số cho toàn nhà máy + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa khí Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT VÒNG BI Ký hiệu mặt 10 11 Tên phân xưởng Phịng thí nghiệm Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng sửa chữa khí Lị ga Phân xưởng rèn Bộ phận nén ép Trạm bơm Chiếu sáng phân xưởng Công suất đặt (KW) 150 1500 3000 1700 2200 Theo tính tốn 300 1500 1200 300 Xác định theo diện tích Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung DANH SÁCH THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ TT Tên thiết bị Ký hiệu trênSố lượng Ký hiệu mặt Công suất định mức BỘ PHẬN RÈN 10 11 12 13 14 15 16 17 Búa để rèn Búa để rèn Lò rèn Lị rèn Quạt lị Quạt thơng gió Đe mỏ Máy ép ma sát Lò điện Bàn Dầm treo có pa lăng điện Máy mài sắc Quạt li tâm Bàn Bể nước Lò đứng Máy biến áp M-412 M-413A 10 11 12 13 14 15 2 1 1 1 1 1 ΦA124 H-15 10,0 28,0 4,5 6,0 2,8 2,5 10,0 15,0 3M634 BBDM8 4,85 3,2 7,0 16 17 1 W-30 W-90 2,2 BỘ PHẬN NHIỆT LUYỆN 18 Lị băng chạy điện 19 Lị điện để hố cứng kim loại 30,0 90,0 Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Lò điện Lò điện để rèn Lò điện Lị điện Bể dầu Thiết bị để tơi bánh Bể dầu có tăng nhiệt Bể nước Máy đo độ cứng đầu Máy đo độ cứng đầu trịn Bàn Máy mài sắc Bàn Cẩu trục cánh có pa lăng điện Thiết bị cao tần Tủ Bàn Thiết bị đo bi Tủ đựng bi Bàn Máy nén khí Thiết kế cung 18 19 20 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 H-30 TH-32 C-20 B-20 MB-40 Y3W TK TW 330-2 AΓ-606 - 30,0 36,0 20,0 20,0 4,0 18,0 3,0 0,6 0,25 80,0 23,0 25,0 BỘ PHẬN MỘC 41 Máy bào gỗ 22 C∅-4 42 Máy khoan 22 CB∏A 23 24 C80-3 CP6-5Γ 43 44 45 46 Bàn mộc Máy cưa đại Bàn Máy bào gỗ 2,0 4,5 1,0 3,2 4,5 7,0 1,3 Trang Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung 1,7 47 Máy cưa tròn - 7,0 1 - 9,0 12,0 18,0 BỘ PHẬN QUẠT GIĨ 48 Quạt gió trung áp 49 Quạt gió số 9,5 50 Quạt gió số 14 26 27 34 Chương II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ TỒN NHÀ MÁY I- XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA PHÂN XƯỞNG SCCK 1/ Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn số liệu bản, dùng để thiết kế cung cấp điện, phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết khơng đổi tương đương với phụ tải thực tế mặt phát nóng thiết bị Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính tốn khác nhau, tùy theo trường hợp cụ thể mà áp dụng phương pháp phù hợp Ví dụ: Như xác định phụ tải tính tốn nhóm thiết bị, u cầu xác, phải sử dụng phương pháp số thiết bị hiệu Phương pháp xác định phụ tải tính tốn xem quan trọng, việc thiết kế cung cấp điện Người ta thường quan tâm đến thông số thiết kế, có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính tốn & ngày hồn thiện mặt lý thuyết Khi tiến hành phải sử dụng đến số đại lượng, ví dụ như: Pđm, Pđ, Ptb & hệ số tính tốn Sau số phương pháp xác định phụ tải tính tốn thường dùng: • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Trang 10 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung • Phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất • Phương pháp tính theo hệ số u cầu • Phương pháp tính theo cơng suất trung bình 1.1/ Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt Pđ, & hệ số nhu cầu Knc P tt = n K nc ⋅ ∑ K nc ⋅ Pd = Pdi ≈ i =i n K nc ⋅ ∑ i =1 P (1.1) dmi Knc: Thường cho số tay cung cấp điện Pđ: Công suất đặt phân xưởng Qtt = Ptt tgϕ S tt (1.2) P = TT +Q TT P = tt (1.1.3) cos ϕ Qtt: Công suất phản kháng Stt: Cơng suất tồn phần tính tốn Trong phương pháp này, hệ số công suất cosϕ động khác ta phải tính toán cosϕtb Với: cos ϕ tb = P1 cos ϕ + P cos ϕ + + P n cos ϕ P + P + + P 2 n (1.1.4) n n = ∑ P cos ϕ i i =1 i n ∑ P i =1 i Ưu điểm phương pháp đơn giản & sử dụng rộng rãi Nhược điểm phương pháp xác Vì phương pháp tính theo hệ số nhu cầu tức tổng kết kinh nghiệm & đồng thời hệ số Knc không phụ thuộc vào số lượng thực chất: Knc = Kmax Ksd lại phụ thuộc vào số lượng thiết bị & chế độ vận hành Trang 11 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung 1.2/ Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích Ptt = Po F (KW) (1.2) Po: Suất phụ tải đơn vị diện tích (KW/m2) F: Diện tích sản xuất (m2) Phương pháp cho kết gần & áp dụng cho phân xưởng truyền thống & có mật độ thiết bị tương đối đồng 1.3/ Xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm P tt = M W T ( KW ) (1.3) max M: Là số sản phẩm sản xuất năm W0: Suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm (Kwh/sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn (h) 1.4/ Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại & cơng suất trung bình (Phương pháp số thiết bị hiệu quả) Ptt = Kmax Ksd Pđm (KW) (1.4.1) n = Kmax Ptb = Kmax Ksd ∑ Pdmi ( KW ) i =1 Ksd: hệ số sử dụng thiết bị, tra sổ tay Kmax : Hệ số cự đại, tra đồ thị bảng Kmax = t(Ksd, nhq) Pđm: Tổng công suất định mức thiết bị nhóm (KW) Phương pháp cho kết tương đối xác, & thường dùng để xác định phụ tải tính tốn nhóm thiết bị + Nếu n≤ nhq < tính sau: Ptt = ΣPđmi ( KW ) (1.4.2) Trang 12 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung Với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lập lại tính sau: Ptt = P dm ε 0,875 ( KW ) (1.4.3) + Nếu n>3 & nhq 300 & Ksd< 0,5 lấy ứng với nhq = 300; nhq > 300 & Ksd ≥ 0,5 Ptt = 1,05 Ksd Pđm (1.4.5) + Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) phụ tải tính tốn lấy phụ tải trung bình Ptt = Ptb = Ksd Pđm (KW) (1.4.6) + Nếu có thiết bị pha cố gắng phân phối phụ tải cho pha & phải tính quy đổi pha 2/ Tính tốn cụ thể cho phân xưởng nhà máy sản xuất vịng bi Bảng dẫn thơng số phân xưởng nhà máy sản xuất vòng bi Căn vào đầu đề thiết kế ta có bảng sau: Ký hiệu mặt Tên phân xưởng Phịng thí nghiệm Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng số Phân xưởng sửa chữa khí Cơng suất đặt KW 150 1.500 3.000 1.700 2.200 Theo tính tốn Trang 13 Đồ án tốt nghiệp cấp điện 10 11 Thiết kế cung Lò ga Phân xưởng rèn Bộ phận nén ép Trạm bơm Chiếu sáng phân xưởng 300 1.500 1.200 300 XĐ theo diện tích 2.1/ Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa khí a Phân loại phân nhóm phụ tải phân xưởng sửa chữa khí - Các thiết bị làm việc chế độ dài hạn - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc + Các thiết bị nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị nhóm nên cân đối để khỏi chênh lệch nhóm + Số lượng thiết bị nhóm nên có giới hạn Căn vào vị trí, cơng suất máy cơng cụ bố trí mặt xưởng ta chia làm nhóm thiết bị (phụ tải ) sau : + Nhóm 1: 1;1 ;2; 2; ;3; 4; 11; 6; 5; 12; 23; + Nhóm : 3; 8; 34; 9; 13; 17;17; + Nhóm : 20; 21; 33; 26; 24; 25;18; + Nhóm 4: 19; 22; 28; 31; 44; + Nhóm : 37; 40; 41; 42; 46; 47; 48; 49; 50; Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng nhóm Nhóm phụ tải Công suất tổng (kw) 119,85 120,9 118 115,1 114,7 Số lượng thiết bị 11 7 b Xác định phụ tải động lực tính tốn phân xưởng Trang 14 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung * Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn - Theo cơng suất trung bình hệ số cực đại - Theo cơng suất trung bình độ lệch phụ tải khỏi giá trị trung bình - Theo cơng suất trung bình hệ số hình dáng đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt hệ số nhu cầu Vì có thơng tin xác mặt bố trí máy móc thiết bị, biết cơng suất q trình cơng nghệ thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại * Xác định phụ tải tính tốn nhóm Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Cơng suất (kw) Búa để rèn 10,0 Búa để rèn 2 28,0 Lò rèn 4,5 Lò rèn 6,0 Quạt lị 2,8 Quạt thơng gió 2,5 Dầm treo có Palăng điện 11 4,85 Máy mài sắc 12 3,2 Lò điện 23 20 Cơng thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax Ptb = Kmax Σ Ksdi Pđmi ( 2-1) Trong đó: + Ptb : cơng suất trung bình phụ tải ca mang tải lớn (kw) + Pđm : công suất định mức phụ tải (kw) Trang 15 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung + Ksd : hệ số sử dụng cơng suất nhóm thiết bị (Bảng phụ lục trang 321 HT CCĐ) + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị tra bảng theo hai đại lượng Ksd nhq + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu Vì hệ số sử dụng K s d hệ số cosϕ nhóm1khác nên ta phải tính: -Hệ số sử dụng cơng suất tác dụng trung bình: n ∑K sdi Pdhi Ksdtb = (2-3) n ∑ Pdm [(20 + 56 + 4,5 + + 20 + 3,2).0,2 + (2,8 + 2,5 + 7).0,7 + 4,85 ] 0,3.0,1 119,85 = 0,26 Hệ số công suất trung bình xác định theo cơng thức: n Cosϕ tb = ∑p dmi cos ϕ (2-4) n ∑p dmi [111,7.0,6 + 12,3.0,8 + 2,656.0,5] 119,85 =0,64 Từ cosϕ =0,64→tgϕ =1,2 *Trình tự xác định nhq sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hay 1/2 công suất thiết bị có cơng suất lớn nhóm Với nhóm 1, ta có n1 = - Xác định P1 tổng công suất định mức n1 thiết bị Trang 16 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Ta có Thiết kế cung n1 = P1 ∑ P dm + Pđm : công suất định mức n1 thiết bị P1 = 56kw - Xác định n* p* : n* = Trong đó: n* = = 0,18 11 n n P* = ; ; P P Σ p* = 56 = 0,47 119,85 - Từ giá trị n* = 0,18 p* = 0,47 tra bảng (PL: 1.4: HTCCĐ] nhq*= 0,61, ta có nhq = n nhq* = 11 0,61 = 6,7 ↔ nhq = • Từ Ksd = 0,22 nhq = tra bảng [PL: 1.5 HTCCĐ] Kmax = 2,1 vào cơng thức (2-1) tính được: Ptt = 2,1 0,26 119,85 = 65,44 (kw) Qtt = Ptt tgϕ = 65,44 1,2 = 78,53 (KVAR) S tt = Ptt2 + Qtt2 = 65,44 + 78,532 = 102,22 KVA) I tt = S tt 3.U = 102,22.10 3.380 = 155,3( A) • Một số cơng thức dùng để tính tốn: - Cơng thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại chế độ làm việc dài hạn thiết bị: Pqd = Pdm K d % (2 - 2) + Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm - Công thức quy đổi phụ tải pha sang phụ tải pha đấu vào điện áp dây Trang 17 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Pđm.tđ = Pđm.ph.max Thiết kế cung (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức pha mang tải lớn (kw) • Tương tự tính tốn cho nhóm khác, kết ghi bảng B2-3 Trang 18 Đồ án tốt nghiệp cấp điện Thiết kế cung Trang 19