Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU Trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại thì điện năng là yếu tố tối quan trọng. Việc đảm bảo cung cấp điện đầy đủ và đúng chất lượng là yêu cầu cơ bản của một xí nghiệp công nghiệp. Không chỉ vậy một hệ thống cung cấp điện tốt còn phải thỏa mãn các yêu cầu về an toàn, khắc phục sự cố và đảm bảo cho sự mở rộng trong tương lai của hệ thống sau này. Một xí nghiệp muốn có mức độ tự động hóa cao thì hệ thống cung cấp điện phải được đảm bảo đầy đủ, chất lượng và hiện đại. Hệ thống cung cấp điện là phần đầu tiên trong thiết kế một xí nghiệp tự động hiện đại. Vì vậy mọi sinh viên khoa điện cần được trang bị đủ kiến thức cơ bản về một hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp và thậm chí có thể là một toàn nhà cao tầng hay một đô thị hiện đại Quá trình làm đồ án này đúc kết các hiểu biết, kiến thức của em về một hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Do thời gian có hạn, kiến thức thiếu nhiều thực tế nên đồ án chắc không thể tránh khỏi những thiếu sót. CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Giới thiệu chung về nhà máy. Nhà máy cơ khí trung quy mô nằm trênmặt bằng rộng 15838m2, gồm 10 phân xưởng . Danh sách các phân xưởng trong nhà máy Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt(kW) diện tích (m2) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 2500 2600 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 2200 3325 3 Phân xưởng đúc 1800 3000 4 Phân xưởng nén khí 800 1350 5 Phân xưởng rèn 1600 3000 6 Trạm bơm 450 525 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 525 8 Phân xưởng gia công gỗ 400 900 9 Ban quản lý nhà máy 120 613 10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân giúp chúng ta phát triển nhanh hơn, phục vụ việc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. chính vì vậy nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại một. trong đó các phân xưởng sản xuất theo dây truyền và được cấp điện theo tiêu chuẩn loại một. Còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phận phòng ban kho tàng được cấp điện loại 3. Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 15 Km, đường dây cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp là 250 MVA, nhà máy làm việc 3 ca. Nhà máy là một bộ phận trong xí nghiệp công nghiệp cơ khí chế tạo máy . Sauk hi tiếp nhận phôi từ nhà máy chuyên dụng khác , phôi được đưa đến phân xưởng tiên cơ khí và phân xưởng dập để gia công thành các chi tiết máy hoàn chỉnh . Vì đây là nhà máy cơ khí trung quy mô nên các chi tiết máy đòi hỏi phải có sự chính xác tuyệt đối bởi đây là công đoạn cuối cùng để tạo ra sản phẩm . Ở quá trình này có rất nhiều máy công cụ như tiện phay , bào , mài , doa , khoan với các cỡ công suất khác nhau . Các loại máy công cụ này có thể làm việc riêng biệt hoặc làm việc trong dây chuyền tự động . PX SC C¬ khÝ PX tiÖn C¬ khÝ PX dËp PX l¾p r¸p sè 1 PX l¾p r¸p sè 2 Bé phËn thÝ nghiÖm Bé phËn thùc nghiÖm Tr¹m b¬m P. thiÕt kÕ S¶n phÈm Sau khi các chi tiết máy đã đựơc gia công chính xác , chúng được chuyển tới khâu lắm ráp , Ở đây c¸c chi tiÕt m¸y ®­îc l¾p r¸p thµnh khèi vµ thµnh m¸y hoµn chØnh . Kh©u cuèi cïng tr­íc khi ®­a s¶n phÈm ra thÞ tr­êng ®ã lµ kiÓm nghiÖm , ViÖc nµy ®­îc thùc hiÖn bëi c¸c phßng thÝ nghiÖm vµ phßng thùc nghiÖm . ë ®©y s¶n phÈm ®­îc ch¹y thö vµ ®o c¸c chØ tiªu kü thuËt . NÕu ®¹t yªu cÇu chÊt l­îng , s¶n phÈm sÏ ®­îc ®ãng dÊu KCS vµ cã thÓ s½n sµng tung ra thÞ tr­êng . Ngoµi ra trong nhµ m¸y cßn cã phßng thiÕt kÕ mÉu m· , bao b× còng nh­ nghiªn cøu c¸c s¶n phÈm míi . Nh×n chung nhµ m¸y cã d©y chuyÒn c«ng nghÖ nh­ sau : Các nội dung chủ yếu. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt biến áp phân xưởng . Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt biến áp trung gian ( trạm biến áp xí nghiệp ) hay trạm phân phối trung gian. Thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy. Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện cuả nhà máy. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Các tài liệu tham khảo. Hướng dẫn cung cấp điện - Ngô Hồng Quang. Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang. Thiết bị điện và tự động hoá - Nguyễn Tường. Mạch điện - Bùi Ngọc Thư. Cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp CHƯƠNG II PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ. Phụ tải là số liệu ban đầu, để giải quyết những vấn đề tổng hợp về kinh tế, kỹ thuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại. xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích lựa chọn kiểm tra các phần tử mang điện và biến áp theo phương pháp phát nóng và các chỉ tiêu kinh tế. Tính toán độ lệch và dao động điện áp lụa chọn thiết bị bù, thiết bị bảo vệ.... Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử của hệ thống cung cấp điện dùng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nó ( Vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, chi phí qui đổi, chi phí kim loại màu, tổn thất điện năng) đều hpụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọng tính toán ( Giá trị trung bình) của pơhụ tải điện. Vì vậy thiết hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người ta dùng phương pháp đơn giản hoá hoặc phương pháp xác định chính xác là tuỳ thuộc vào giai đoạn thiết kế và vị trí điểm nút tính toán khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp gồm 2 giai đoạn sau: + Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế. + Giai đoạn vẽ bản vẽ cho thi công. Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ. Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể và các nguồn tiêu thụ của các phân xưởng. Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện theo các điểm nút tính toán trong các lưới điện dưới và trên 1000 V. Mục đích tính toán phụ tải điện tại các điểm nút nhằm chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng và công suất của máy biến áp và trạm giảm áp chính, chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối, chọn thiết bị chuyển mạch và bảo vệ với điện áp trên và dưới 1000 V. Chính vì vậy người ta đã đưa ra một đại lượng gọi là phụ tải tính toán nó được định nghĩa như sau: Phụ tải chỉ dùng để thiết kế tính toán nó tương đương vói phụ tải thực về hiệu quả phát nhiệt hay tốc độ hao mòn cách điện trong quá trình làm viêc. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình. Ptt=Khd*Ptb Với : Khd là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật. Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, [KW] Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Ptt=Kmax*Ptb=Kmax*Ksd*Kdt Với Ptb là công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị. Kmax là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật. Kmax =F(nhq,ksd) Ksd là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật. Nhq là hệ số sử dụng hiệu quả. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo xuất trang bị điện trên một đơn vị diện tích. Ptt=Po*F Với : Po là xuất trang bị điện trên một đơn vị diện tích, [w/m2] F là diện tích số thiết bị [m2]. phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Ptt=Ptb+β*Ψ*δ Với : Ptb là công suất trung bình của thiết bị hay của nhóm thiết bị. δ độ lệch khỏi đồ thị phụ tải. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Ptt=Knc*Pđ Với : Knc là hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật. Pđ là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể coi gần đúng Pđ =Pđm [Kw] Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. Ptt=Ao*M/Tmax Với : Ao là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kw/đvsp] M là số sản phẩm sản xuất trong một năm. Tmax là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h] Phương pháp tính trực tiếp. Trong các phương pháp trên ba phương pháp 3,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết qủa gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được sử dụng trên cơ sở lý thuyết xác xuất thống kê có xét đến yếu tố nên cho kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. tuỳ theo nhu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải, người thiết kế có thể lựa chọn những phương pháp thích hợp. Trong đồ án này với phân xưởng xửa chữa cơ khí đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể có thể 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 tính toán cảu các xưởng này ta sử dụng phương pháp tính 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 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 7 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy . Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 525 m2.Trong phân xưởng có 43 thiết bị dung điện , công suất rất khác nhau , thiết bị có công suất lớn nhất là máy tiện ren để gia công phôi , thiết bị có công suất nhỏ nhất là máy phay chép hình. Phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau: -Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc. -Các thiết bị trong nhóm ở cùng nhau về vị trí. -Tổng công suátcủa các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít. Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, nên ta quyết định xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. tra bảng sổ tay kỹ thuật ta có Ksd=0.16 và Cosφ=0.6 Căn cứ theo các nguyên tắc trên ta có 5 nhóm thiết bị ( phụ tải ). Kết quả phân nhóm được trình bày trong bảng 2.1: stt Tên thiết bị số lượng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm(kW) Iđm (A) 1 máy Toàn bộ Nhóm I 1 Máy tiện ren 4 1 10.0 40.0 4*26.32 2 Máy tiện ren 4 2 10.0 40.0 4*26.32 3 Máy phay chép hình 1 10 0.6 0.6 1.58 4 Máy mài tròn 1 17 7.0 7.0 18.42 5 Máy mài sắc 2 24 2.8 5.6 2*7.37 6 Máy khoan để bàn 1 22 0.65 0.65 1.17 cộng nhóm I 13 93.85 247.01 Nhóm II 1 Máy ép thuỷ lực 1 21 4.5 4.5 11.84 2 Máy phay đứng 2 8 7.0 7.0 2*18.42 3 Máy khoan đứng 1 16 4.5 4.5 11.84 4 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2.8 2.8 7.37 5 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10.0 10.0 26.32 6 Máy phay chép hình 1 9 1.7 1.7 4.47 7 Máy xọc 2 14 7.0 14.0 2*18.42 8 Máy doa ngang 1 4 4.5 4.5 11.84 9 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2.8 2.8 7.37 cộng nhóm II 58.8 154.74 Nhóm III 1 Máy bào giường một trụ 1 13 10.0 10.0 26.32 2 Máy phay chép hình 1 11 3.0 3.0 7.89 3 Máy phay ngang 1 6 4.5 4.5 11.84 4 Máy phay vạn năng 2 5 7.0 14.0 2*18.42 5 Máy bào ngang 2 12 7.0 7.0 2*18.42 6 Máy khoan hướng tâm 1 15 4.5 4.5 11.84 7 Máy phay chép hình 1 7 5.62 5.62 14.79 cộng nhóm III 9 55.62 146.37 Nhóm IV 1 Máy mài phẳng 1 10 4.0 4.0 10.53 2 Máy phay vànn năng 1 7 4.5 4.5 11.84 3 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 11.84 4 Máy tiện ren 2 3 3.2 6.4 2*8.42 5 Máy tiện ren 2 1 7.0 14.0 2*18.42 6 Máy tiện ren 1 4 10.0 10.0 26.32 7 máy giũa 1 27 1.0 1.0 2.63 8 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 28 2.8 2.8 7.37 9 Máy mài hai phía 1 12 2.8 2.8 7.37 10 Máy khoan bàn 1 13 0.85 0.85 2.24 11 Máy ép tay 1 14 12 Bàn thợ nguội 8 15 13 Máy doa toạ độ 1 2 4.5 4.5 11.84 Cộng nhóm IV 22 56.35 148.49 Nhóm V 1 Máy ép tay 1 14 2 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 11.84 3 Máy khoan bàn 1 13 0.65 0.65 1.71 4 Máy khoan đứng 2 5 2.8 5.6 2*7.37 5 Máy mài hai phía 1 12 2.8 2.8 7.37 6 Máy tiện ren 1 4 10.0 10.0 26.32 7 Máy cưa 2 11 2.8 5.6 2*7.37 8 Máy khoan đứng 1 6 7.0 7.0 18.42 9 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2.8 2.8 7.37 10 Máy bào ngang 1 8 5.8 5.8 15.26 cộng nhóm V 13 51.75 136.18 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC NHÓM PHỤ TẢI a/Tính toán cho nhóm I :số liệu phụ tải nhóm I cho trong bảng 2.2a bảng 2.2a _ danh sách thiết bị thuộc nhóm I Tt Tên thiết bị số lượng Ký hiệutrên mặt bằng Pđm (kW) Iđm(A) 1máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 4 1 10.0 40.0 4*26.32 2 Máy tiện ren 4 2 10.0 40.0 4*26.32 3 Máy phay chép hình 1 10 0.6 0.6 1.58 4 Máy mài tròn 1 17 7.0 7.0 18.42 5 Máy mài sắc 2 24 2.8 5.6 2*7.37 6 Máy khoan để bàn 1 22 0.65 0.65 1.17 cộng nhóm I 13 93.85 247.01 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta có được ksd = 0.15; từ cosφ = 0.6 tgφ = 1.33. *trình tự xác định số thiết bị điện dung hiệu quả như sau: - xác định n1 :số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm .Ta có với nhóm I: n=13;n1=9; => n*=n1/n =9/13=0.69 P*=P1/P∑=87/93.85=0.93 Tra bảng PL1với ( n*,P*) ta được nhq*=0.73 -> nhq=0.73*13 = 9 Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.2 Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 1: Ptt1=Kmax*Ksd*åPdmi = 0.15*2.2*93.85 = 30.97 kW Qtt1=Ptt1*tgj = 30.97*1.33 = 41.3 KVAr Stt1= = 51.62 KVA Itt1== 78.43 A Phụ tải tính toán của nhóm 2:thể hiện trong bảng 2.2b bảng2.2b-danh sách thiết bị thuộc nhóm 2 tt Tên thiết bị số lượng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm (kW) Iđm(A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy ép thuỷ lực 1 21 4.5 4.5 11.84 2 Máy phay đứng 2 8 7.0 7.0 2*18.42 3 Máy khoan đứng 1 16 4.5 4.5 11.84 4 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2.8 2.8 7.37 5 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10.0 10.0 26.32 6 Máy phay chép hình 1 9 1.7 1.7 4.47 7 Máy xọc 2 14 7.0 14.0 2*18.42 8 Máy doa ngang 1 4 4.5 4.5 11.84 9 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2.8 2.8 7.37 cộng nhóm II 11 58.8 154.74 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cosj = 0.6 ->tg j= 1.33 *trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả : -xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm . Ta có với nhóm 2 n=11, n1=5 n*=n1/n =5/11 = 0.454 P= 58.8 kW; P1 = 2*14+1*10 =38 kW P*= P1/P∑ = 0.646 Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.83 ->nhq=0.83*11=9 Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.2 Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 2: Ptt2=Kmax*Ksd*åPdmi = 0.15*2.2*58.8 = 19.4 kW Qtt2=25.18*tgφ=25.18*1.33=33.50 KVAr Stt2===41.91 KVA Itt2= Phụ tải tính toán của nhóm 3:cho trong bảng 2.2c bảng 2.2c – danh sách thiết bị của nhóm III tt Tên thiết bị số lượng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm (kW) Iđm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy bào giường một trụ 1 13 10.0 10.0 26.32 2 Máy phay chép hình 1 11 3.0 3.0 7.89 3 Máy phay ngang 1 6 4.5 4.5 11.84 4 Máy phay vạn năng 2 5 7.0 14.0 2*18.42 5 Máy bào ngang 2 12 7.0 7.0 2*18.42 6 Máy khoan hướng tâm 1 15 4.5 4.5 11.84 7 Máy phay chép hình 1 7 5.62 5.62 14.79 cộng nhóm III 9 55.62 146.37 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cosj = 0.6 -> tg j= 1.33 *trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả : -xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm . Ta có với nhóm 3 n=9, n1=6 n*=n1/n =6/9 = 0.667 P= 55.62 kW; P1 = 2*14+1*10+5.62 =43.62kW => P*= P1/P∑ = 0.78 Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.94 ->nhq=0.94*9=8 Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.31 Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 3: Ptt3=Kmax*Ksd*åPdmi = 0.15*2.31*55.82 = 19.27 kW Qtt3=Ptt3*tgφ=19.27*1.33=25.63 KVAr Stt3==32.12 KVA Itt3= Phụ tải tính toán của nhóm 4. Tt Tên thiết bị số lượng Ký kiệu trên mặt bằng Pđm(kW) Iđ m(A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy mài phẳng 1 10 4.0 4.0 10.53 2 Máy phay vạn năng 1 7 4.5 4.5 11.84 3 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 2*8.42 4 Máy tiện ren 2 3 3.2 6.4 2*18.42 5 Máy tiện ren 2 1 7.0 14.0 26.32 6 Máy tiện ren 1 4 10.0 10.0 2.63 7 Máy giũa 1 27 1.0 1.0 7.37 8 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 28 2.8 2.8 7.37 9 Máy mài hai phía 1 12 2.8 2.8 2.24 10 Máy khoan bàn 1 13 0.85 0.85 11 Máy ép tay 1 14 12 Bàn thợ nguội 8 15 13 Máy doa toạ độ 1 2 4.5 4.5 11.84 cộng nhóm IV 22 56.35 148.49 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cosj = 0.6 -> tg j= 1.33 *trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả : -xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm . Ta có với nhóm 4: n =22, n1=3 n* =n1/n = 3/22 = 0.136 P = 56.35 kW ; P1 =1*14+1*10 =24kW => P* = P1/P∑ = 0.426 Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.5 ->nhq= 0.5*22 = 11 Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax =2 Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 4: Ptt4=Kmax*Ksd*åPdmi = 0.15*2.56*56.35 = 16.9 kW Qtt4=Ptt4*tgφ=16.9*1.33=22.48 KVAr Stt4==28.17 KVA Itt4= Phụ tải tính toán của nhóm 5:thể hiện trong bảng 2.2e bảng2.2e- danh sách thiết bị của nhóm V tt Tên thiết bị số lượng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm(kW) Iđm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy ép tay 1 14 2 Máy tiện ren 1 2 4.5 4.5 11.84 3 Máy khoan bàn 1 13 0.65 0.65 1.71 4 Máy khoan đứng 2 5 2.8 5.6 2*7.37 5 Máy khoang hai phía 1 12 2.8 2.8 7.37 6 Máy tiện ren 1 4 10.0 10.0 26.32 7 Máy cưa 2 11 2.8 5.6 2*7.37 8 Máy khoan đứng 1 6 7.0 7.0 18.42 9 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2.8 2.8 7.37 10 Máy bào ngang 1 8 5.8 5.8 15.26 cộng nhóm V 13 51.75 136.18 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cosj = 0.6 -> tg j= 1.33 *trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả : -xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm . Ta có với nhóm 5: n=13, n1=4 n*=n1/n =4/13= 0.31 P= 51.75 kW; P1 =1*14+1*10 + 5.8 =29.8 kW => P*= P1/P∑ = 0.0.567 Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.73 -> nhq = 0.73*13 = 9 Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.15 Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 5: Ptt5=Kmax*Ksd*åPdmi = 0.15*2.15*51.75 = 16.69 kW Qtt5=Ptt5*tgφ=16.69*1.33=22.2 KVAr Stt5==27.82 KVA Itt5= 2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁCH CHO TOÀN PHÂN XƯỞNG SCCK Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs = p0*F Trong đó : + p0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W /m2) + F : diện tích cần được chiếu sáng (m2) Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 525 m2 Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng , chọn p0 = 14 (W/m2) Thay vào công thức ta được :Psc = p0 *F = 14*525= 7.35 kW Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí : Công suất tác dụng : Pttpx = Kđt *SPttnhi Công suất phản kháng : Qttpx = Kđt * SQttnhi Công suất biểu kiến: Sttpx = Trong đó : +Kđt : hệ số đồng thời , lấy Kđt = 0.8 +n : số nhóm thiết bị . +Ptnhi : công suất tác dụng tính cho nhóm i +Q ttnhi : công suất phản kháng nhóm i +Pcs : phụ tải chiếu sáng Thay số liệu vào ta có : Pttpx = 0.8*(30.79 +19.4 + 19.27 + 16.9 + 16.69 ) = 82.44 kW Qttpx = 0.8*(41.3 + 25.8 + 25.63 + 22 48 + 22.2 ) = 109.93kVAr Sttpx = 2.4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI 2.4.1 TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG KẾT CẤU KIM LOẠI Công suất đặt : 2500 kW Diện tích xưởng 2600m2 Tra bảng PL 1.3 với phân xưởng tiện cơ khí có knc = 0.55, cosj = 0.65. Tra bảng PL 1.7 suất chiếu sáng p0 =15 W/m2 công suất tính toán động lực Pđl = knc *Pđ = 0.55*2500= 1375 kW công suất tính toán chiếu sáng Pcs = p0*S = 15*10400= 156 kW công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs =1375 + 156 = 1531 kW công suất tính toán phản kháng của phân xưởng Qtt = Ptt*tgj = 1375*1.17 = 1607.55 kVAr Công suất tính toán toàn phân xưởng: Stt = 2220 KVA 2.4.2.TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI Các phân xưởng còn lại tính toán tương tự ta được kết quả ghi trong bảng B2.1 : 2.5.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY Công thức tính toán: phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy Pttnm = Kđt *SPtti phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy Qttnm = Kđt * SQtti hệ số công suất của toàn nhà máy trong đó : Kđt : hệ số đồng thời , lấy Kđt = 0.8 N : số phân xưởng trong nhà máy Ptti , Qtti : công suất tính toán tác dụng và phản kháng của phân xưởng i Thay số liệu vào công thức trên ta có : Pttnm = Kđt *SPtti = 0.8(1531+845.25+1421.2+584.8+ 1174.4 + 296.4+113.94+253.2+124) = 5056.15 kW Qttnm=kđt*SQtti =0.8(1607.55+1002.2+1285.46+322.27+979.4+275.46+109.69+233.83+72) = 4724.168 kVAr Sttnm= 6919.7 KVA cosj= 0.73 2.6.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ VẼ BIỀU ĐỒ a/Khái niệm tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải. Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp. việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp là một vấn đề quan trọng. Để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng năm là ít nhất, hiệu quả cao. Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm phân phối chính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằng nhà máy. Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo tỷ lệ đã chọn. SI=Π*RI2*m suy ra : RI= Trong đó: +SI là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA) +RI là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m) +M là tỷ lệ xích (KVA/cm2) hay (KVA/m2) Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng. Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện. Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn được chia làm hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. Cách xác định tâm phụ tải. Nếu coi phụ tải điện phân bố đều trên mặt bằng diện tích phân xưởng, thì trên phụ tải điện có thể lấy trùng với tâm hình biểu diễn của phân xưởng trên mặt bằng. Nếu tính đến sự phân bố thực tế của phụ tải điện được xác định như là xác định trọng tâm của khối vật thể theo công thức. Xo= và Yo= b.Xác định tâm phụ tải điện toàn nhà máy. Từ sơ đồ nhà máy, vị trí các phân xưởng ta xác định được tâm phụ tải toàn nhà máy. Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là: ( Hàng ngang là kí hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X 34 34 72 93 77 93 43 68 64 Y 72 45 69 57 48 26 20 20 64 Áp dụng công thức tinh toán trên ta có toạ độ +Theo trục X: 58 +Theo trục Y: 56 Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy . Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo một tỉ lệ xích nào đấy. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế để từ đó vạch ra những phương án thiết kế hợp lý và kinh tế nhất. Trên biểu đồ phụ tải điện chia làm 2 phần : Góc phụ tải động lực Góc phụ tải chiếu sáng +Phần gạch chéo : tương đương với Sđl +Phần trắng : tương đương với Scs. Để xác định biểu đồ toàn nhà máy ta chọn tỷ lệ xích là m =3 KVA/ mm +Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức . +Góc chiếu sáng được tính theo biểu thức . = (360*Pcs)/Ptt Tính toán bán kính R và góc chiếu sáng của từng phân xưởng . Kết quả tính toán được cho trong bảng sau : TT Tên phân xưởng Stt kW Pcs kW Ptt kW R mm CS 1 Px kết cấu kim loại 2175.38 39 1414 15.35 9.93 2 Px lắp ráp cơ khí 1278.6 43.23 703.23 11.79 22.13 3 Px đúc 1855.71 39 1299 14.26 10.81 4 Px nén khí 820.25 16.2 656.2 8.42 8.89 5 Px rèn 1664.29 45 1165 12.74 13.91 6 trạm bơm 393.97 5.78 275.78 6.55 7.55 7 Px sửa chữa cơ khí 299.3 7.35 89.79 4.1 29.47 8 Px gia công gỗ 327.08 12.6 212.6 6.05 21.34 9 Ban quản lý nhà máy 135.33 12.26 108.26 4.02 40.77 Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy: 1 2 3 4 5 6 8 7 9 Nguồn điện từ hệ thống đến 2 Chương III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 3.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện. Để chọn phương án cấp điện an toàn phải tuân theo các điều kiện sau; + Đảm bảo chất lượng điện năng + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu của phụ tải. + Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụ tải. + An toàn cho người vận hành và máy móc + Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lý. 3.2.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ HỆ THỐNG ĐẾN XÍ NGHIỆP Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau : Trong đó : U – là điện áp truyền tải tính bằng kV L – là khoảng cách truyền tải tính bằng km P- là công suất truyền tải tính bằng kW Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp : thay các giá trị PttXN = 9850.2 kW và l = 15km vào công thức trên ta có U = 57.02kV,Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp Uđm = 35kV. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp a)Phương án sử dụng sơ đồ dẫn dây sâu: Đây là phương án đưa trực tiếp đường dây cung cấp 35(kV) đến từng máy biến áp phân sưởng ,và máy biến áp phân xưởng thực hiện hạ điện áp trực tiếp từ 35(kV)xuống còn 0.4(kV) để cung sấp cho phụ tải .Do dó phương án này giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian ,giảm tổn thất và nâng cao nưng lực truyền tải của mạng điện .Tuy nhiên độ tin sậy của sơ đồ này không cao,thiết bị sử dụng đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao. b)Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian: Theo phương án này ,điện áp 35(kV)từ nguồn sẽ dược hạ xuống 6(kV),nhờ biến áp trung gian và từ đó sẽ được đưa tới các trạm biến áp phân xưởng,lại được hạ xuống 0.4(kV)để cung cấp cho phụ tải .Phương án này có ưu điểm là vận hành an toàn ,độ tin cậy cao .Tuy nhiên làm tăng giá thànhcho việc xây dựng trạm biến áp trung gian và gây tổn hao trên đường dây .Với phương án náy phải chọn trạm biến áp trung gian gồm hai máy làm việc song song và công suất mỗi máy phải đảm bảo : 2Sđmba ³ Stt kqtsc Sđmba ³ Ssc Vậy ta chọn MBA trung gian loại có công suất SdmB = 1150 (kVA ). Vị trí đặt TBA trung gian nên để gần với tâm phụ tải tính toán của toàn nhà máy .Có toạ độ (theo tính toán trên ): X=58; Y=56; c)Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm: Theo phương pháp này ,điện năng từ hệ thống được đưa về trạm phân phối trung tâm ,từ đó điện được đưa về trạm phân phối trung tâm ,từ đó điện được đưa tới trạm biến áp phân xưởng hạ điện từ 35 (kVA) xuống 0.4 (kVA) Cung cấp cho phụ tải .Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản ,an toàn hơn phương pháp sử dụng sơ đồ dẫn sâu mà vẫn đảm bảo tổn thất thấp Song phương pháp này có nhược điểm là thiết bị đắt tiền. Các phương án tổ chức lắp đặt máy biến áp 1.Phương án 1 Sơ đồ nối dây mạng hình tia B 2 2 2 2 3 1 Hình vẽ: Sơ đồ nối dây mạng hình tia. Mạng này có đặc điểm: -Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao, thuận lợi cho quá trình thi công vận hành sửa chữa - Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn. Trạm trên gồm có: - B: trạm biến áp phân xưởng - 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng - 2: Thanh cái tủ phân phối động lực - 3: Phụ tải dùng điện. 2. Phương án 2: Sơ đồ nối dây mạng phân nhánh B 1 2 2 2 3 Mạng này có đặc điểm: Ưu điểm: Giá thành thấp,lắp ráp nhanh, tiết kiệm được tủ phân phối. Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp, phức tạp khi bảo vệ. Trạm trên gồm có: - B: trạm biến áp phân xưởng - 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng - 2: Thanh cái tủ phân phối động lực - 3: Phụ tải dùng điện. 3.Phương án 3: Sơ đồ nói dây hỗn hợp B 2 1 2 2 2 1 1 1 3 Hình vẽ: Sơ đồ nối dây mạng hình tia và phân nhánh. Mạng này có ưu diểm của cả 2 phương án trên. -Độ tin cậy cung cấp điện cao, thuận lợi cho quá trình thi công vận hành sửa chữa -Giá thành thấp,lắp ráp nhanh, tiết kiệm được tủ phân phối. Trạm trên gồm có: - B: trạm biến áp phân xưởng - 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng - 2: Thanh cái tủ phân phối động lực - 3: Phụ tải dùng điện. Từ các phương án trên ta thấy chỉ có phương án 3 là khả thi nhất. Nó kết hợp được cả chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế. 3.3.CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG CAO ÁP CỦA XÍ NGHIỆP -Trạm biến áp trung tâm của xí nghiệp sẽ được lấy điện từ hệ thống bằng đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép. -Để đảm bảo an toàn, đảm bảo không gian và mỹ quan cho xí nghiệp mạng cao áp được dung cáp ngầm. Từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng B1;B2; B3 ;B4;B6 dùng cáp lộ kép , đến trạm B5 dùng cáp lộ đơn. Căn cứ vào mặt bằng nhà máy và vị trí các trạm biến áp phân xưởng và trạm biến áp trung tâm trêm mặt bằng ta chọn phương án trạm biến áp phân xưởng lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp trung tâm. Đường dây cấp điện từ hệ thống đến trạm BATT của xí nghiệp bằng đường dây trên không , dây nhôm lõi thép lộ kép . Đối với nhà máy cơ khí hạng trung tra bảng với dây dẫn AC và Tmax = 7000 h được Jkt = 0.8 A/mm2. Ta có : Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 150 mm2, ký hiệu AC-150 có Icp = 420 A kiểm tra sự cố khi đứt một dây : Isc = 2* Itt Icp > Ittssc= 114 A . ® Dây chọn thoả mãn. Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp , vì tiết diện dây đã chọn vượt cấp cho sự gia tăng của phụ tải trong tương lai, nên không cần kiểm tra theo DU. THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 1.Đặt vấn đề Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống . một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau : + Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện + Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành +An toàn cho người và thiết bị + Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện + Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế Trình tự tính toán thiết kế ch._.