Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường pdf

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường 1 Tên đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Nhiệm Vụ Thiết Kế 1.Mở đầu: 1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, kinh tế ,đặc điểm công nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải ; phân loại phụ tải điện . 1.2: Nội dung tính toán ,thiết kế , các tài liệu tham khảo, . 2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy : 3.1. Lựa chọ n cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy 3.2 .Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm. 3.3 . Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 3.4 . Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy . 3.5 . Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn. 4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. 5 . Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy. 6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A 0 : 1.Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy (mạng điện cao áp ). 2 2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng Sửa chữa cơ khí. CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY : 1. Điện áp :tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến TBA khu vực (hệ thống điện ). 2. Công suất của nguồn điện vô vùng lớn . 3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực:250 MVA 4. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XPLE . 5. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy :10 km. 6. Nhà máy làm việc 3 ca. Mục lục Lời mở đầu ……………………………………………………………………… Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy Chương IV: Thiết kế mạng hạ áp phân x ưởng Sửa chữa cơ khí Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy. ChươngVI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I. Vị trí địa lý và vai trò kinh tế : Nhà máy Đường nằm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ . Nhà máy có quy mô khá lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làm việc với một nhà máy nhiệt điện . 3 Nhà máy có nhiệm vụ sản xuất và cung cấp một khối lượng đường lớn cho nhu cầu trong nước và cho xuất khẩu . Hiện tại nhà máy làm việc 3 ca với thời gian làmviệc tối đa T max = 5500h và công nghệ khá hiện đại. Tương lai nhà máy sẽ mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản su ất và cũng không thể quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí. Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn . II. Đặc điểm và phân bố phụ tải : Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 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 là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dảitừ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz . Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha , công suất không lớn . Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz Trong nhà máy có : kho than và củ cải đường, phân xưởng sửa chữa cơ khí , kho thành phẩm là hộ loại III , trạm bơm là hộ loại II , các phân xưởng còn lại là hộ lo ại I . Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Diện tích 1 Kho củ cải đường 350 11683 4 2 Px thái nấu cải đường 700 5092 3 Bộ phận cô đặc 550 4493 4 Phân xưởng tinh chế 750 2996 5 Kho thành phẩm 150 5325 6 Px sửa chữa cơ khí Theo tínhtoán 7 Trạm bơm 600 1598 8 Nhà máy nhiệt điện Theo tínhtoán 9 Kho than 350 6490 10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 5000 11 Chiếu sáng phân xưởng Xđ theodtích III. Đặc điểm công nghệ : - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp thì việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì ph ải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. Kho củ cải đường Kho than 5 Chương II : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1 . ĐẶT VẤN ĐỀ: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi , tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện . Nói cách khác , phụ tải tính toán c ũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra , vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng . Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như : máy biến áp , dây dẫn , các thiết bị đ óng cắt , bảo vệ ,… tính toán tổn thất công suất , tổn thất điện năng , tổn thất điện áp ; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng ,… phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất , số lượng , chế độ làm việc của các thiết bị điện , trình độ và phương thức vận hành hệ thống ,… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải Nhà máy nhiệt điện PX thái và nấu củ cải đường Bộ phận cô đặc PX tinh chế PX sửa chữa cơ khí Trạm bơm Phụ tải điện cho thị trấn Kho thành sản phẩm 6 thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện , ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất , làm ứ đọng vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ,…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chư a có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện . Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn . Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp . sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấ p điện : 1. Phương 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 : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật . P đ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể lấy gần đúng P đ ≈ P dđ (kW) . 2. Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải : P tt = k hd . P tb Trong đó : k hd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khi biết đồ thị phụ tải . P tb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) . P tb = t dtP 1 0 )t( ∫ = t A 3. Phương 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 σβ± . Trong đó : σ : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình . β : là hệ số tán xạ của σ . 4. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại : P tt = k max .P tb = k max .k sd .P dđ Trong đó : P dđ : là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) . k max : là hệ số cực đại , tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ k max = f( sdhq k,n ) . k sd : là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật . 7 hq n : là số thiết bị dùng điện hiệu quả . 5. Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm : P tt = max 0 T M.a Trong đó : a 0 : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm , (kWh/đvsp) . M : là số sản phẩm sản suất trong một năm . T max : là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h) 6. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích: P tt = p 0 . F Trong đó : p 0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m 2 ) . F : là diện tích bố trí thiết bị , (m 2 ) . 7.Phương pháp tính trực tiếp : Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho hai trường hợp : + Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác định phụ tải tính toán . + Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau như phụ tải ở khu trung cư . 8.Xác định ph ụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị: Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: I đn = I kđ (max) + (I tt - k sd . I đm (max) ) Trong đó: I kđ (max) : là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. I tt : là dòng điện tính toán của nhóm máy. I đm (max) : là dòng định mức của thiết bị đang khởi động. k sd : là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 1 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi . Các phương pháp còn lại được 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 , nhưng kh ối lượng tính toán hơn và phức tạp . 8 Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lự c của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu . Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất . 2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí : Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy có diện tích bố trí thiết b ị là 1730,77 m 2 . Trong phân xưởng có 71 thiết bị ,công suất khác nhau , lớn nhất là 24,2KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( 0,6Kw ) . Dựa vào hệ số tải (k t ) để xem chế độ làm việc của thiết bị . Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nêu chọn phương pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”. 2.2.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq ) P tt = k max . P tb = k max . k sd . P dđ Trong đó: P dđ : là công suất danh định của phụ tải. (tổng công suất định mức của nhóm phụ tải). k sd : là hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung của nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị đơn lẻ trong nhóm). k max : là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy). k max =f ( n hq , k sd ) . + Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau”. Số thiết bị điện hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau: 9 ∑ ∑ = = = n i ddi n i ddi hq )P( )P( n 1 2 2 1 trong đó : P đmi Công suất định mức của thiết bị thứ i n _ Số thiết bị trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định n hq theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác định theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng ≤ ±10% + Các trường hợp riêng để xác định gần đúng hq n : Trường hợp 1: Khi 3≤= mindd maxdd P P m và 4,0k sd ≥ Thì Trong đó: P dđ max : là công suất danh định của thiết bị lớn nhất trong nhóm. P dđ min : là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm. k sd : là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy. chú ý Khi trong nhóm có n 1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm. ∑∑ == ≤ n i ddi n i ddi S%S 11 5 1 thì n hq = n - n 1 Trường hợp 2: Khi m > 3 và K sd ≥ 0,2 thì n hq = n Trường hợp 3: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính nhanh hq n thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra. Thông thường các đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa * hq n (số thiết bị hiệu quả tương đối) với các đại lượng n * và P * . Và khi đã tìm được n * hq thì số thiết bị điện hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính; n hq = n n hq = n . n * hq maxdd n i ddi hq P P. n ∑ = = 1 2 [...]... chọn chủng loại , tiết diện các đường dây cho các phương án 3 Tính toán kinh tế –kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lí 4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 3.2 Vạch các phương án cung cấp điện: Để có các phương án cung cấp điện cụ thể thì cần lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy : Cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy được xác định dựa vào biểu thức... 3.77 21 23.97 221.97 282.19 49 63.5 3.0 39 - - - - - - - 103.8 219.34 245.66 11.5 66.5 2.8 170 - - - - 70 42 - 23 cs α0 2.84 181 3.33 65 2.97 71 3.41 71 1.89 187 24 CHƯƠNG III : 3.1 Đặt vấn đề: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lí phải thoả mãn những... tính toán của nhà máy( kV) l : là khoảng cách từ trạm biến áp khu vực về nhà máy (km) l =10 km Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy là : U=4,34 10 + 0,016 × 2813 = 32.19 (kV) Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp cho nhà máy Căn cứ vào vị trí ,công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa ra các phương án cung cấp điện: 3.2.1... toàn các đường dây trong nhà máy đều dùng dây cáp và đặt trong hào cáp xây dựng theo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích trên có thể đưa ra bốn phương án thiết kế mạng cao áp như sau : 32 Phương án I : Sơ đồ phương án I Phương án II : Sơ đồ phương án II 33 Phương án III : Sơ đồ phương án III Phương án IV : Sơ đồ phương án IV 34 3.3 Tính toán kinh tế - kĩ thuật lựa chọn phương án tối ưu... sau: Phơng án Phơng án 1 Phơng án 2 Tên Trạm B1 B2 B3 B4 B5 B6 32.5 83.54 105.5 79 49 11.5 25 25 27.81 63.5 63 66.5 B1 B2 B3 B4 B5 32.5 83.54 105.5 79 31.49 25 25 27.81 63.5 64.9 3.2.3 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : 1 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : a Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu : Đưa đường dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận... B2 cấp điện cho phụ tải điện củaPhân xưởng thái nấu củ cải đường và Bộ phận cô đặc 2 MBA làm việc song song + B3 cấp điện cho phụ tải điện của Phân xưởng tinh chế và Kho thành phẩm 2 MBA làm việc song song + B4 cấp điện cho phụ tải điện củ Phân xưởng sủa chữa cơ khí 1 MBA làm việc + B5 cấp điện cho phụ tải điện của Trạm Bơm 2 MBA làm việc song song + B6 cấp điện cho phụ tải điện của Kho than • Trạm... Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật 2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 3 Thuận tiện và lin hoạt trong vận hành 4 An toàn cho người và thiết bị 5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện 6 Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau: 1 Vạch các phương án cung cấp điện 2 Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các... trung nên ở đây ta không xét đến phương án này b Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian : Nguồn điện 35 kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian được hạ xuống điện áp 10 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng cao áp cho nhà máy cũng như trạm biến áp phân xưởng , vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu... công ty Thiết Bị Điện Đông Anh chế tạo theo đơn đặt hàng c Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm : Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý , vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm ,độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng , song vốn đầu tư trong mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là phương án thường... trạm BATG hoặc trạm PPTT ) của nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép Mạng cao áp của các phân xưởng trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia với trạm hai máy đặt lộ kép các trạm còn lại dùng lộ đơn Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng , các trạm biến áp của các phân xưởng đểu được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau , độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao , dễ thực . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường 1 Tên đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Nhiệm. toán ,thiết kế , các tài liệu tham khảo, . 2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy