Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

gày càng khởi sắc, các nhà máy, xí nghiệp không ngừng được hoạt động. Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, cùng với kiến thức học tại khoa Điện – Bộ môn Tự động hoá - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em đã được nhận đề tài “ Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương”. Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Ngô Hồng Quang, em đã hoàn thành xong bản đồ án môn học của mình. Trong quá trình thực hiện thiết kế đồ án, với kiến thức còn nhiều hạn chế nên đồ án chắc không thể tránh khỏi các khiếm khuyết. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để bản đồ án của em được hoàn chỉnh. Sinh viên Lương Trường Giang Chương I. Giới thiệu chung về nhà máy I. Ví trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ, đặc điểm và phân loại phụ tải Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương được xây dựng trên địa bàn thành phố Hải Phòng với quy mô vừa phải bao gồm 10 phân xưởng và nhà làm việc. STT Tên phân xưởng Công suất đặt (Kw) Diện tích (m2) 1 Ban quản lý và phòng TK 80 (chưa kể chiếu sáng) 2270 2 Phân xưởng cơ khí số 1 1500 3625 3 Phân xưởng cơ khí số 2 1800 4075 4 Phân xưởng luyện kim màu 2100 3875 5 Phân xưởng luyện kim đen 2300 5950 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 2000 7 Phân xưởng rèn 1350 3825 8 Phân xưởng nhiệt luyện 1200 5100 9 Bộ phận nén khí 1700 2400 10 Kho vật liệu 60 2100 11 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương là nhà máy có công suất khá lớn. Tuy nhiên đứng về mức độ tiêu thụ điện và tầm quan trọng trên phương diện tổng thể thì nhà máy chỉ được xếp vào hộ tiêu thụ loại II, vì khi mất điện chỉ bị tổn thất về kinh tế. Mặc dù là hộ tiêu thụ loại II nhưng để giảm tổn thất kinh tế một cách tối đa, nhà máy vẫn cần được cung cấp một nguồn điện ổn định và tin cậy. Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp trung gian 110/22 KV, cách nhà máy 4,5 km. Mặt bằng bố trí các phân xưởng và nhà làm việc của nhà máy được bố trí như sau: Hình 1: Mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương II. Nội dung tính toán thiết kế 1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí a. Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng. b. Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian (trạm biến áp xí nghiệp) hoặc trạm phân phối trung tâm. c. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. 4. Tính toán công suất bù phản kháng. 5. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. III. Các tài liệu tham khảo. - Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp - ĐH Bách Khoa Hà Nội - 1979. - Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm – 1998. Chương II.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy I. Đặt vấn đề 1. Phụ tải tính toán: Là giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụ tải thực tế về mặt thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra. Vì vậy chọn thiết bị phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn về mặt pháp nóng, phát nhiệt. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất công suất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn dung lượng bù, công suất phản kháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào những yếu tố sau đây: Công suất, số lượng chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống. Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện có khả năng dẫn đến cháy nổ giảm tuổi thọ… Ngược lại nếu lựa chọn dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất. Cũng vì vậy có nhiều công trình nghiên cứu và xác định phụ tải tính toán song đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy lại quá phức tạp, khối lượng tính toán các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại. Có thể đưa ra đây một số phương pháp được sử dụng nhiều hơn, cả về xác định phụ tải tính toán khi qui hoạch và phát triển của hệ thống. 2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. a. Phương pháp xác định phụ tải tính toán dựa theo công suất định mức và knc. Nếu tra sổ tay knc không được thì ta có thể lấy tương đương với ksd: knc = ksd PTT = knc . Pđm Trong đó knc được tra sổ tay kỹ thuật. Nếu không tra được knc thì có thể lấy knc = ksd. Mà thông thường knc = (1,2 á 1,2) b. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo ksd và Ptb. Ptt = ksd . Ptb Trong đó ksd được tra sổ tay kỹ thuật. c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo Ptb và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Ptt = Ptb ± b.d Trong đó: d: độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình b: Hệ số tản xạ. d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện cho 1 đơn vị điện tích. Ptt = P0 . F Trong đó P0: suất trang bị điện cho 1 đơn vị điện tích tra sổ tay kỹ thuật. e. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm và tổng sản phẩm sản xuất ra trong 1 thời gian khảo sát. trong đó a0 là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm M: tổng sản phẩm xuất ra trong thời gian khảo sát t. g. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo kmax và Pthiết bị Trong đó: Ptb = ksd.Pđm kmax: hệ số cực đại tra sổ tay kỹ thuật theo quan hệ kmax = f(nhq.ksd) với nhq là số thiết bị dùng điện hiệu quả mà số thiết bị dùng điện hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra hiệu quả phát nhiệt đúng bằng số thiết bị thực tế gây ra trong quá trình làm việc. Trong khi đó * Số thiết bị Ê 5 thì * Số thiết bị > 5 thì tính nhq theo cách sau. - Tính giá trị + Nếu m Ê 3 và ksd ³ 0,4 thì lấy nhq = n và nếu trong n thiết bị đó nếu n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì nhq = n – n1 + Nếu m > 3 và ksd ³ 0,2 thì Khi không áp dụng được 2 trường hợp trên thì tính nhq theo các bước sau đây: 1. Tính n và gọi là P 2. Tính n1 và gọi là P1 Trong đó n1 là số thiết bị có cùng công suất nhỏ hơn 1 nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. 3. Tính 4. Từ n* và P* tra sổ tay tìm được nhq* = f(n*; P*) 5. Tính được nhq = nhq*.n Từ phương án xác định phụ tải nêu trên ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính cho phân xưởng. a. Phân xưởng sửa chữa cơ khí: - Do đã biết khá nhiều thông tin về phụ tải nên có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và tra hệ số cực đại. Ptt = Ptb. kmax. b. Các phân xưởng còn lại: Do mới biết công suất đặt nên phụ tải tính toán được xác định theo phương pháp sử dụng công suất đặt và hệ số nhu cầu. Ptt = knc. Pđm. c. Các phụ tải chiếu sáng do diện tích nơi đặt thiết bị và suất trang bị cho một đơn vị diện tích nên dùng phương pháp Pcs = P0 x F. II. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 1. Phân xưởng sửa chữa cơ khí: Được đặt trên mặt bằng 200 m2 gồm 69 thiết bị được phân bố đều trên diện tích phân xưởng. 2. Trình tự xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí. a. Phân nhóm phụ tải điện b. Xác định phụ tải tính toán từng nhóm c. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng d. Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng e. Xác định dòng điện tính toán 3. Thực hiện nhóm phụ tải điện - Khi thiết kế phân nhóm phụ tải điện nhằm mục tiêu 1- Để xác định phụ tải tính toán chính xác hơn 2- Để dễ dàng cho việc thiết kế, cung cấp điện sau này. Việc phân nhóm phát triển điện phải thực hiện theo nguyên tắc sau đây. + Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau. + Các chế độ trong cùng một nhóm có chế độ làm việc giống nhau. + Công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau: Dựa vào các mục tiêu và nguyên tắc ta phân nhóm phụ tải điện từ danh mục thiết bị và mặt bằng phân xưởng thành 5 nhóm phụ tải điện. Sau đây là bảng phân nhóm phụ tải điện Nhóm I: Bảng 2 – 1 STT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu mặt bằng Pđm (Kw) Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 1 Máy tiện ren 1 14 14 36 2 Máy tiện ren 1 13 10 25,3 3 Máy tiện ren 1 12 8,1 21 4 Máy bào ngang 1 7 4,5 12 5 Máy xọc 1 8 2,8 7,1 6 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 7,1 Cộng 6 42,2 108,5 Công thức phụ tải tính toán Ptt = kmax. Ptb = kmax. Theo bảng tra sổ tay cung cấp điện, ta thấy nhóm công cụ có ksd = (0,14 á 0,22) Ta lấy (ksd = 0,2) Với cos = 0,6 ị ta có nhq = 6, tra bảng kmax = 2,24 Ptt = kmax . ksd.PS = 2,24 . 0,2 . 42,2 = 19 (Kw) Mà PS = 42,2 (Kw) Qtt = Ptt. tgj = 19 x 1,33 = 25 (KvAr) nhóm 2:Bảng 2 – 2 STT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu mặt bằng Pđm (Kw) Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 1 Máy tiện ren 1 17 20 50,6 2 Máy tiện ren 1 16 10 25,5 3 Máy phay vạn năng 1 11 7 17,7 4 Máy tiện ren 1 15 4,5 11,3 5 Máy phay răng 1 10 4,5 11,3 6 Máy khoan đứng 1 18 0,85 2,15 46,8 118,3 Ta tính được m > 3 với ksd = 0,2 nhq = 5 tra kmax = 2,42 Ptt = kmax. ksd.PS = 2,42 . 0,2 . 4,68 = 22,7 (Kw) Mà PS = 46,8 Qtt = Ptt.tgj = 22,7 . 1,33 = 30 (KvAr) nhóm 3 nhq = 4 ị kmax = 2,64 nhóm 3: Bảng 2 – 3 STT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu Công suất (Kw) Iđm (A) 1 Cầu trục 1 19 24,2 61,2 2 Máy mài phá 1 33 2,8 7,1 3 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 6,4 4 Máy mài thô 1 30 1,7 7,1 5 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,5 4,3 6 Quạt lò rèn 1 34 0,85 3,8 7 Máy khoan bàn 1 22 0,85 2,2 8 Máy khoan đứng 1 38 0,85 2,2 9 Máy cạo 1 27 0,85 2,2 9 38,1 96,5 Ptt = 2,64 x 0,2 x 38,2 = 20,2 (Kw) Qtt = Ptt x tgj = 20,2 x 1,33 = 26 (KvAr) nhóm IV nhq = 9 ị kmax = 1,9 Ptt = kmax.ksd.PS = 1,9 x 0,2 x 43,95 = 16,7 (Kw) Qtt = Ptt. tgj = 16,7 . 1,33 = 22,1 (KvAr) Bảng 2 – 4 STT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu Pđm (Kw) Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 1 Lò điện để nấu chảy 1 57 10 25,3 2 Bàn thử thiết bị điện 1 53 7 17,7 3 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5 12,7 4 Bể khử dầu mỡ 1 55 3 7,6 5 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1 48 3 7,6 6 Tủ sấy 1 49 3 7,6 7 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3 7,6 8 Bể ngâm nước nóng 1 42 3 7,6 9 Máy mài thô 1 52 2,5 6,3 10 Máy khoan bàn 1 50 0,65 1,6 11 Chỉnh lưu silinium 1 69 0,6 1,2 12 Máy cuộn dây 1 46 1,2 3 13 Máy cuộn dây 1 47 1,0 2,53 14 Máy cưa kiểu đai 1 1 1,0 2,53 14 43,95 110,8 Nhóm V: Bảng 2 – 5 STT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu mặt bằng Pđm (Kw) Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 1 Máy hàn điểm 1 66 25 63,2 2 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 8,8 3 Máy uốn các tấm mỏng 1 64 1,7 4,3 4 Máy mài phá 1 65 2,8 7,1 5 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 3,8 6 Khoan bàn 1 3 0,65 1,6 7 Máy mài thô 1 5 2,8 7,1 8 Máy khoan đứng 1 6 2,8 7,1 9 Máy khoan bàn 1 62 0,65 1,6 41,4 104,6 lấy ksd = 0,2 tra bảng kmax = 2,64 Ptt = kmax.ksd.PS = 2,64 x 0,2 x 41,4 = 21,8 (Kw) Qtt = Ptt.tgj = 21,8 . 1,33 = 29 (KvAr) nhóm I: Bảng 2 – 1 STT Nhóm I nhq kmax Ptt (Kw) Qtt (KvAr) Stt (KvA) 1 2 1 Máy tiện ren 2 Máy tiện ren 3 Máy tiện ren 4 Máy bào ngang 5 Máy xọc 6 Máy mài tròn vạn năng 6 2,24 19 25 31 Nhóm II: Bảng 2 – 2 Nhóm II nhq kmax Ptt (Kw) Qtt (KvAr) Stt (KvA) Itt (A) Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay vạn năng Máy vạn năng Máy phay răng Máy khoan đứng 5 2,42 22,7 30 37,7 58,4 Nhóm III: Bảng 2 – 3 Nhóm III nhq kmax Ptt (Kw) Qtt (KvAr) Stt (KvA) Itt (A) Cầu trục Máy mài phá Bể dầu có tăng nhiệt Máy mài thô Máy nén cắt liên hợp Quạt lò rèn Máy khoan bàn Máy khoan đứng Máy cạo 4 2,64 20 26 33 51 Nhóm IV: Bảng 2 – 4 Nhóm IV nhq kmax Ptt (Kw) Qtt (KvAr) Stt (KvA) Itt (A) Lò điện để nấu chảy Bàn thử thiết bị điện Lò điện để luyện khuôn Bể khử dầu mỡ Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ sấy Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy mài thô Máy khoan bàn Chỉnh lưu selinium Máy cuộn dây Máy cuộn dây Máy cưa kiểu đai 9 1,9 16,7 22,1 27,7 42,9 Nhóm V: Bảng 2 – 5 Nhóm V nhq kmax Ptt (Kw) Qtt (KvAr) Stt (KvA) Itt (A) Máy hàn điểm Lò điện để mạ thiếc Máy uốn các tấm mỏng Máy mài phá Quạt lò đúc đồng Khoan bàn Máy mài thô Máy khoan đứng Máy khoan bàn 4 2,64 21,8 35 29 55 III. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí 1. Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Được xác định theo suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích. Pcs = P0.F Trong đó: P0: là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích. F: là diện tích chiếu sáng. Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí ta dùng đèn sợi đốt, tra bảng ta lấy P0 = 12 (W/m2) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sữa chữa cơ khí là: Pcs = P0. F = 12 . 699 = 8388 (W) = 8,388 (Kw) 2. Xác định phụ tải tác dụng toàn phân xưởng Px = kdt x = 0,85(19 + 22,7 + 20 + 16,7 + 21,8) = 80,1 (Kw) 3. Xác định phụ tải phản kháng tính toán toàn xưởng Qx = Px x tgj = 80,1 x 1.33 = 106,33 (KvAr) 4. Xác định phụ tải toàn phân xưởng Trong đó phụ tải tính toán toàn phân xưởng Ptt = Px + Pcs = 80,1 + 8,3 = 88,4 (Kw) Dòng điện tính toán phân xưởng IV. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại 1. Đặt vấn đề Phụ tải tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: a. Công suất tính toán động lực: Pđl = knc x Pđ b. Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = P0 . F c. Công suất tính toán tác động của toàn phân xưởng Ptt = Pđl + Pcs d. Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Qtt= Pdl . tgj e. Công suất tính toán toàn phân xưởng 2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng a. Ban quản lý và phòng thiết kế Công suất đặt Pđ = 80 (Kw) Với diện tích S = 2275 m2 knc = 0,7 á 0,8 lấy knc = 0,8 cosj = 0,8 á 0,9 cosj = 0,8 Dùng đèn huỳnh quang có hệ số cosj = 0,85 Công suất tính toán phần động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,8 x 80 = 64 (Kw) Qđl = Pđl . tgj = 64 . 0,75 = 48 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs= P0 x S = 12 . 2275 = 27300 (W) = 27,3 (Kw) Lấy P0 = 12 (W/m2) Qcs = Pcs . tgj = 27,3 . 0,62 = 16,9 (KvAr) Ptt = Pđl + Pcs = 64 + 27,3 = 91,3 9(Kw) Qtt = Qdl + Qcs = 48 + 27,3 = 75,3 (KvAr) b. Phân xưởng cơ khí số 1 dùng đèn sợi đốt cosj = 1 knc = 0,3 cosj = 0,6 P0 = 12 (W/m2) S = 3625 m2 Công suất động lực toàn phân xưởng Pđl = knc.Pđ = 0,3 x 1500 = 450 (Kw) Qđl = Pđl . tgj = 450 x 1,33 = 600 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 .S = 12 x 3625 = 43500 (W) = 43,5 (Kw) Ptt = Pcs + Pđl = 43,5 + 450 = 493,5 (Kw) Mà Qtt = Qđl = 600 (KvAr) dòng điện tính toán c. Phân xưởng cơ khí số 2 Dùng đèn sợi đốt cosj = 1 Công suất đặt 1800 knc = 0,3 Pdl = knc.Pđ = 0,3 x 1800 = 540 (Kw) Qtt = Qđl = Pđl.tgj = 540 . 1,33 = 718,2 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 . S = 12 x 4075 = 48900 (W) = 48,9 (Kw) Ptt = Pdl + Pcs = 540 x 48,9 = 588,9 (Kw) dòng điện tính toán d. Phân xưởng luyện kim màu Pđ = 2100 (Kw) S = 3875 m2 knc = (0,6 á 0,7) cosj = (0,7 á 0,9) dùng đèn sợi đốt công suất tính toán tủ động lực Pđl = knc. Pđ = 0,6 x 2100 = 1260 (Kw) Qtt = Qđl .tgj = 1260 . 0,75 = 945 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 3875 = 46500 (W) = 46,5 (Kw) Công suất tác dụng Ptt = Pdl + Pcs = 1260 + 46,5 = 1306,5 (Kw) dòng điện tính toán e. Phân xưởng luyện kim đen công suất đặt Pđ = 2300 (Kw) S = 5950 m2 knc = (0,6 á 0,7) cosj = (0,7 á 0,9) công suất tính toán tủ động lực Pđl = knc. Pđ = 0,6 x 2300 = 1380 (Kw) Qtt = Qđl .tgj = 1380 . 0,75 = 1035 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 5950 = 71400 (W) = 71,4 (Kw) Công suất tác dụng Ptt = Pdl + Pcs = 71,4 + 1380 = 1451,4 (Kw) dòng điện tính toán f. Phân xưởng rèn Pđ = 1350 (Kw) S = 3825 m2 knc = (0,5 á 0,6) cosj = (0,6 á 0,7) dùng đèn sợi đốt công suất tính toán tủ động lực Pđl = knc. Pđ = 0,5 x 1350 = 675(Kw) Qtt = Qđl .tgj = 675 . 0,75 = 560 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 3825 = 45900 (W) = 45,9 (Kw) Ptt = Pdl + Pcs = 675 + 45,9 = 720,9 (Kw) g. Phân xưởng nhiệt luyện Pđ = 1200 (Kw) S = 5100 m2 knc = (0,6 á 0,7) cosj = (0,7 á 0,9) dùng đèn sợi đốt công suất tính toán tủ động lực Pđl = knc. Pđ = 0,6 x 1200 = 720 (Kw) Qtt = Qđl =Pđl.tgj = 720 . tgj = 540 (KvAr) Công suất tính toán chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 5100 = 61200 (W) = 61,2 (Kw) Ptt = Pdl + Pcs = 720 + 61,2 = 781,2 (Kw) dòng điện tính toán h. Bộ phận nén khí Pđ = 700(Kw) S = 2400 m2 knc = (0,6 á 0,7) cosj = (0,7 á 0,8) dùng đèn sợi đốt cosj = 1 Pđl = knc. Pđ = 0,6 x 1700 = 1020 (Kw) Qtt = Qđl = Pdl .tgj = 1020 . 0,75 = 765 (KvAr) Ptt = Pdl + Pcs = 1020 + 28,8 = 1048,8 (Kw) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 2400 = 28800 (W) = 28,8 (Kw) n. Kho vật liệu Pđ = 60(Kw) S = 2100 m2 knc = 0,7 cosj = 0,8 công suất tủ động lực Pđl = knc. Pđ = 0,7 x 60 = 42 (Kw) Qtt = Qđl = Pdl .tgj = 42 . 0,75 = 31,5 (KvAr) Công suất chiếu sáng Pcs = P0 x S = 12 x 2100 = 25200(W) = 25,2 (Kw) Ptt = Pdl + Pcs = 42 + 25,2 = 67,2 (Kw) Bảng 2 – 6 – Bảng kết quả xác định PTT của toàn phân xưởng Tên phân xưởng Pđt (Kw) Pcs (Kw) Ptt (Kw) Stt (KvA) Itt (A) Ban quản lý và phòng TK 64 27,3 91,3 118,3 183 Phân xưởng cơ khí số 1 450 43,5 493,5 776,8 1202 Phân xưởng cơ khí số 2 540 48,9 588,9 929,3 1438 Phân xưởng luyện kim màu 1260 46,5 1306 1612,4 2496 Phân xưởng luyện kim đen 1380 71,4 1451,4 1782,6 2759 Phân xưởng SCC khí 8,383 88,4 138,2 213,9 Phân xưởng rèn 675 45,9 720,9 912,8 1413 Phân xưởng nhiệt luyện 720 61,2 781,2 949,6 1470 Bộ phận nén khí 1020 28,8 1048,8 1297 2008 Kho vật liệu 42 25,2 67,2 74,2 114 Ptt = 6637,6 (Kw) SttS = 8591,2 (KvA) IttS = 13296,9 (A) QttS = 5376,3 (KvAr) Xác định phụ tải toàn nhà máy Pttnm = kđl . Pttnm = 0,8 x 6638 = 5310,8 (Kw) Qttnm = 0,8 x 5376,3 = 4301 (KvAr) hệ số công suất 3. Xác định tâm phụ tải và vẽ biểu đồ phụ tải a. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải điện - Tâm phụ tải và cách xác định Nếu coi phụ tải điện phân bố đều trên mặt bằng diện tích phân xưởng thì tâm 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 thì tâm phụ tải điện được xác định như là xác định trọng tâm của 1 khối vật thể theo công thức. Chọn hệ trục toạ độ Lập bảng toạ độ trọng tâm hình biểu diễn các phân xưởng - Biểu đồ phụ tải có vòng tròn có diện tích phụ tải tính toán của phân xưởng theo 1 tỷ lệ xích đã chọn Si = p.Ri2.m Hay Trong đó Ri – bán kính vòng tròn bản đồ phụ tải của phân xưởng thứ i Si – công suất tính toán của phân xưởng thứ i m – tỷ lệ xích (KvA/mm2) Mỗi phân xưởng có 1 biểu đồ phụ tải, tâm đường tròn của biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng. Các trạm biến áp cần được đúng hay gần tâm phụ tải điện mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn chia làm 2 phần. Phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. b. Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy - Tâm phụ tải toàn nhà máy được xác định dựa trên toạ độ trọng tâm của hình biểu diễn các phân xưởng và phụ tải tính toán phân xưởng. ở đây ta chọn m = 3 KvA/m2 Góc phụ tải chiếu sáng Bảng 2 – 7: Kết quả xác định Ri và acông suất cho các phân xưởng STT Tên phân xưởng Tâm phụ tải R(mm) acs x(mm) y(mm) 1 Ban quản lý và phòng TK 12 4,1 3,5 107,6 2 Phân xưởng cơ khí số 1 4,8 1,3 9,3 31,7 3 Phân xưởng cơ khí số 2 7,3 1,8 2,1 29,9 4 Phân xưởng luyện kim màu 1,2 7,5 13,1 12,8 5 Phân xưởng luyện kim đen 7,7 7,5 13 17,7 6 Phân xưởng SCC khí 10,5 1,3 3,8 33,8 7 Phân xưởng rèn 4,5 7,5 11,3 22,3 8 Phân xưởng nhiệt luyện 0,5 3,1 10 28,2 9 Bộ phận nén khí 2,1 1,3 11 9,8 10 Kho vật liệu 1,1 7 3 135 Hình 2: Biểu đồ phụ tải của nhà máy STT Tên phân xưởng Công suất (Kw) Diện tích (m2) 1 Ban quản lý và phòng thiết kế 2 Phân xưởng cơ khí số 1 3 Phân xưởng cơ khí số 2 4 Phân xưởng luyện kim màu 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 6 Phân xưởng luyện kim đen 7 Phân xưởng rèn 8 Phân xưởng nhiệt luyện 9 Bộ phận nén khí 10 Kho vật liệu chương III. thiết kế mạng cao áp toàn nhà máy Với quy mô của nhà máy như số liệu đã tính toán thì nhà máy thuộc hộ tiêu thụ điện loại I, nên hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp sẽ là đường dây lộ kép và các trạm biến áp ta sẽ đặt 2 máy làm việc song song đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải điện. Căn cứ vào công suất tính toán toàn nhà máy và khoảng cách từ nguồn điện đến nhà máy 8,5 km. I. Xác định phụ tải dung lượng, vị trí, số lượng các trạm biến áp. 1. Khái niệm - Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Khi chọn vị trí số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp ta cần phải so sánh tính kinh tế và tính kỹ thuật. Nhìn chung vị trí của những trạm biến áp trong xí nghiệp cần phải thoả mãn những yêu cầu sau đây: - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cấp điện đưa đến. - An toàn và liên tục. - Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng. - Tiết kiệm được vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất. 2. Cách chọn Căn cứ vào công suất của nhà máy tại tâm phụ tải nhà máy. Điểm M(4,3; 10,3) ta xây dựng một trạm biến áp xí nghiệp. - Dung lượng máy biến áp được chọn như sau: khc x kqt x n x SđmB ³ Stt Trong đó: khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ Với máy biến áp do Việt Nam chế tạo khc = 1 Với máy biến áp do Liên Xô chế tạo khc = 0,81 kqt: Hệ số quá tải máy biến áp kqt = 1,4 n số máy biến áp làm việc song song. 3. Vạch các phương án cụ thể: Cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về đến nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cho điện áp truyền tải Trong đó P là công suất tính toán của nhà máy. : là khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy. Trong tính toán máy biến áp Sttsc: công suất tính toán sự cố, sự cố 1 máy có thể loại bỏ 1 số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của máy biến áp nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường, giả thiết hộ loại I có 30% phụ tải loại III nên Sttsc = 0,7Stt. Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại máy biến áp dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận tiện cho việc sửa chữa, mua sắm, lắp đặt thay thế và sửa chữa. 4. Phương án 1: Đặt 6 trạm biến áp trong phân xưởng. Trạm B1 cấp điện cho ban quản lý + Kho vật liệu + phân xưởng luyện kim đen. Đặt mua 2 máy biến áp làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 118,3 + 74,2 + 1782,6 = 1975 (KvA) Chọn máy biến áp Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố, Sttsc lúc này chính là công suất tính toán phân xưởng luyện kim đen sau khi đã cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng, còn phòng thiết kế và kho vật liệu là phụ tải loại III nên khi có sự cố có thể ngừng cấp điện. (n – 1)kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7 Stt Vậy việc lựa chọn 2 máy biến áp có công suất SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý Ta sẽ dùng máy biến áp do nhà máy cơ khí chế tạo Đông Anh sản xuất. Trạm B2 cấp cho phân xưởng cơ khí số 2 và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đặt 2 máy làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 929,3 + 138,2 = 1067,5 (KvA) Chọn máy biến áp có dung lượng Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cơ khí số 2. Sau khi đã cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng, còn phân xưởng sửa chữa cơ khí nếu có sự cố xảy ra thì có thể ngừng cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và nó thuộc hộ tiêu thụ loại III. Vậy chọn 2 máy biến áp có công suất Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. Trạm B3 cấp cho phân xưởng rèn Đặt 2 máy biến áp làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 912,8 (KvA) Chọn MBA có dung lượng SđmB = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng MBA khi bị sự cố quá tải, phân xưởng rèn khi bị sự cố có thể cắt 1 số phụ tải không quan trọng. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc lựa chọn máy biến áp có công suất SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý, MBA do nhà máy Đông Anh chế tạo. Trạm B4 cấp cho phân xưởng luyện kim màu Ta đặt 2 máy biến áp làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1612,4 (KvA) Vậy chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra quá tải sự cố vì nếu xảy ra sự cố có thể cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng luyện kim màu. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc lựa chọn 2 máy BA có Sđm = 1000 (KvA) hợp lý. Trạm B5 cấp cho bộ phận nén khí và phân xưởng cơ khí số 1 Đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1297 + 776,8 = 2073,8 (KvA) Vậy chọn MBA có Sđm = 1600 (KvA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố, nếu xảy ra sự cố có thể cắt bỏ bớt 1 số phụ tải không quan trọng trong 2 phân xưởng bộ phận nén khí và phân xưởng cơ khí số 1. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy đặt 2 MBA có SđmB = 1600 (KvA) là hợp lý Trạm B6 cấp cho phân xưởng nhiệt luyện Đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 949,6 (KvA) Vậy lựa chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố, nếu xảy ra sự cố ta có thể cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng nhiệt luyện. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy lựa chọn 2 MBA có Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. 5. Phương án 2: Đặt 5 trạm trong phân xưởng * Trạm B1 cấp cho ban quản lý và kho vật liệu và phân xưởng luyện kim đen. Đặt 2 máy biến áp làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 1975 (KvA) Chọn MBA Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng luyện kim đen, còn ban quản lý và phòng thiết kế khi có sự cố có thể ngừng cấp điện vì nó là loại phụ tải loại III. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc chọn 2 MBA có SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý. * Trạm B2 cấp cho phân xưởng cơ khí số 1 và phân xưởng cơ khí số 2 + phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 776,8 + 929,3 + 138,2 = 1844,3 Chọn MBA có công suất SđmB = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bỏ bớt 1 số phụ tải không quan trọng của 2 phân xưởng cơ khí số 1 và phân xưởng cơ khí số 2, còn phân xưởng SC cơ khí khi bị sự cố có thể cắt điện vì phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ tiêu thụ điện loại III. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý * Trạm B3 cấp cho bộ phận nén khí Trạm đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1297 (KvA) Ta chọn công suất của MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố có thể cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của bộ phận nén khí. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc đặt 2 MBA có SdmB = 1000 (KvA) là hợp lý * Trạm B4 gồm phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng nhiệt luyện. Trạm đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1612 + 949,6 = 2561 (KvA) Chọn 2 MBA có Sđm = 1600 (KvA) Kiểm tra dung lượng quá tải sự cố sau khi đã cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của 2 phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng nhiệt luyện. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc chọn 2 MBA có Sđm = 1600 (KvA) là hợp lý * Trạm B5 cấp cho phân xưởng rèn n.khc.SđmB ³ Sttsc = 912,8 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng rèn. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 912,8 (KvA) = 0,7.Stt Vậy trạm B5 ta đặt 2 MBA có công suất Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. Tất cả các máy biến áp ta chọn ở phương án 1 và phương án 2 ta chọn máy biến áp do nhà máy cơ khí chế tạo Đông Anh sản xuất vì nó sản xuất tại Việt Nam để không phải hiệu chỉnh nhiệt độ khc = 1. Bảng 3 –1: Bảng lựa chọn Phương án 1: STT Tên phân xưởng Stt (KVA) Số máy Sđm (KVA) Tên trạm 1 Ban quản lý và PTK 118,3 2 1000 B1 10 Kho vật liệu 74,2 5 Phân xưởng luyện kim đen 1782,6 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 138,2 2 1000 B2 3 Phân xưởng cơ khí số 2 929,3 7 Phân xưởng rèn 912,8 2 1000 B3 4 Phân xưởng luyện kim màu 1612,4 2 1000 B4 9 Bộ phận nén khí 1297 2 1600 B5 2 Phân xưởng cơ khí số 1 776,8 8 Phân xưởng nhiệt luyện 949,6 2 1000 B6 Phương án 2: Bảng 3-2. Bảng lựa chọn máy biến áp STT Tên phân xưởng Stt (KVA) Số máy Sđm (KVA) Tên trạm 1 Ban quản lý và phòng thiết kế 118,3 2 1000 B1 10 Kho vật liệu 74,2 5 Phân xưởng luyện kim đen 1782,6 2 Phân xưởng cơ khí số 1 776,8 2 1000 B2 3 Phân xưởng cơ khí số 2 929,3 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 138,2 9 Bộ phận nén khí 1297 2 1000 B3 4 Phân xưởng luyện kim màu 1612,4 2 1600 B4 8 Phân xưởng nhiệt luyện 949,6 7 Phân xưởng rèn 912,8 2 1000 B5 Sẽ giảm được vốn đầu tư được trạm BATG hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất, nâng cao lực tuyến tải của mạng, nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng sơ đồ này giá thành rất đắt, yêu cầu trình độ vận hành cao, nó chỉ phù hợp với nhà máy có phụ tải lớn. 2. Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp Nhà máy thuộc hộ tiêu thụ điện loại I nên nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép để dẫn. Do tính chất quan trọng của nhà máy nên ta sử dụng hình tia lộ kép. Ưu điểm: đối với sơ đồ này là nối dây rõ ràng, các trạm biến áp đều được cấp điện từ 1 đường dây riêng rẽ nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá, dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dựng dọc theo các tuyến giao thông nội bộ nhà máy. Từ những phân tích trên ta đưa ra 2 phương án sơ đồ thiết kế mạng điện Phương án 1: Hình 3: Phương án thiết kế mạng cao áp Phương án 2 Hình 4: Phương án thiết kế mạng cao áp II. Các phương án đi dây mạng cao áp 1. Đi dây từ hệ thống về trạm Biến áp trung gian Vì nhà máy thuộc hộ tiêu thụ điện loại I nên từ hệ thống về trạm biến áp trung gian ta dùng dây trần Ac lộ kép nhà máy làm việc 3 ca Tmax = 5500 h Trạm biến áp trung gian đặt 2MBA với công suất được chọn theo điều kiện n.SđmB ³ Sttnm = 8591,2 (KVA) SđmB = Vậy tiêu chuẩn đặt 2 MBA có Sđm = 5600 (KVA) là hợp lý KHz du._.