Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường

CHƯƠNG I Më §Çu VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ Trong cuộc sống hiện tại thì đường là một sản phẩm và đồng thời cũng là một nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành sản xuất nhất là ngành chế biến bánh kẹo và thưc phẩm.Chính vì thế mà ngành sản xuất ra nó đóng một vai trò khá quan trọng trong nên kinh tế của đất nước. Nhà máy đường củ cải là một nhà máy khá lớn với quy mô 9 phân xưởng và nhà máy làm việc,với đặc trưng của nhà máy nên nó thường được xây dựng trên các khu vực gần với nguyên liệu tức là nó được xây dựng trên các địa bàn có đẩt đai thuận lợi cho việc cấp nguồn nguyên liêụ cho nhà máy. Dựa vào việc phân tích trên thì ta xếp nhà máy đường vào hộ phụ tải loại II,tức là nó cho phép mất điện từ 1 đến 2 giờ để sửa chữa và thay thể nguồn cung cấp. ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN BỐ PHỤ TẢI Nhà máy đường làm việc theo chế độ 3 ca với thời gian sử dụng công suất là cực đại,các thiết bị làm việc với công suất định mức.Do đặc điểm riêng của các phân xường ,công suất và nhu cầu điện sử dụng của mỗi phân xưởng mà ta xếp các phân xưởng theo các loại phụ tải điện khác nhau.Trong đó thì phân xưởng sửa chữa cơ khí,các kho (kho thành phẩm,kho than,kho củ cải),trạm bơm thì được xếp vào phụ tải loại III các phân xưởng hay các khu còn lại thì được xếp vào phụ tải loại II. Theo dự tính thiết kế thì nhà máy đường được cấp nguồn cách nhà máy 15Km bằng đường dây trên không,dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là: 250MVA. Danh sách các phân xưởng và công suất đặt của nhà máy cho bởi bảng sau: Bảng 1.1 Danh sách các phân xưởng và kho trong nhà máy TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Kho củ cải đường 350 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 Bộ phận cô đặc 550 Phân xưởng tinh chế 750 Kho thành phẩm 150 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán Trạm bơm 600 Nhà máy nhiệt điện (tự dùng 12%) (Không tính toán) Kho than 350 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 Chiếu sáng phân xưởng Xác đinh theo diện tích ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ Nhà máy đường thường được xây dựng tài các địa bàn gần nguồn vật liệu để thuận tiện cho việc vận chuyển cung cấp vật liệu kịp thời cho việc sản xuất.Tuỳ thuộc vào loại vật liệu dùng(củ cải đường,mía) mà các nhà máy có công nghệ sản xuất khác nhau.Trong nhà máy củ cải đường thì vật liệu củ cải đường lần lượt qua các khâu chế biến tử thô ,tinh cho tới khi thành sản phẩm cụ thể và công việc chế biến này thì được thực hiện theo một dây chuyền trong nhà máy liên tiếp nhau. Kho thành phẩm SP1 SP2 SP3 SPk Kho chứa củ cải Phân xưởng nấu và tái củ cải Bộ phận cô đặc Phân xưởng tinh chế Dây chuyền hoạt động của nhà máy Nguyên liệu lần lượt đi qua các khâu chế biến và sau cùng sau khi qua kho thành phẩm thì được chể biến thành các dạng sản phẩm khác nhau vi dụ như: đường gói , đường bột hay là nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác. CHƯƠNG II X¸c §Þnh Phô T¶i TÝnh To¸n Cho C¸c Ph©n X­ëng Cña Nhµ M¸y ĐẶT VẤN ĐỀ Công suất tính toán là giả định lâu dài không đổi trong suốt quá trinh làm việc cho thiết bị nó gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện đúng bằng công suất thực tế trong qúa trình làm việc.Chính vì thế nên công suất tính toán chính là số liệu đầu vào quan trọng nhất khi quy hoạch thiết kế và vận hành các hệ thống cung cấp điện.Bởi nếu xác định sai phụ tải tính toán thì kết quả của việc quy hoạch thiết kế và vận hành hệ thống sẽ suy giảm đi rất nhiều. Nếu như phụ tải tính toán quá lớn hơn so với yêu cầu thực tế thì hệ thống thiết kế được sẽ dư thừa công suất gây nên ứ đọng vốn đầu tư làm gia tăng tổn thất trên các trạm biến áp.Nhưng nếu phụ tải tính toán quả nhỏ so với thực tế yêu cầu thì hệ thống sẽ không đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải gây nên sự cố phá hỏng hệ thống. Chính vì thế mà đã có nhiều công trình nghiên cứu để tìm ra phương pháp xác định phụ tải tính toán.Tuy nhiên chưa có phương pháp nào thật sự hiệu qủa.Những phương pháp đơn giản có khối lượng tính toán ít xong nó lại cho kết quả có độ tin cậy thấp.Ngược lại thì nếu các phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì đòi hỏi khối lượng tính toán quá lớn và phức tạp.Vì vậy tuỳ thuộc vào từng đòi hỏi cụ thể thì chúng ta mới có thể lựa chọn được phương pháp có tính khả thi nhất. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc Công suất tính toán: Trong đó: knc:Hệ số nhu cầu được tra trong sổ tay. :Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị Trong tính toán thì cho phép lấy: Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng và công suất trung bình Công suất tính toán: Trong đó: khd:Hệ số hiệu dụng tra trong sổ tay kỹ thuật. Ptb:Công suất trung bình 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 Công suất tính toán: Trong đó: :Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. :Hệ số tán xạ của . Tuy nhiên thì phương pháp này ít dùng trong thiết kế và quy hoạch bởi không biết được đồ thị phụ tải. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Công suất tính toán: Trong đó: kmax:Hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thuật. ksd :Hệ số sử dụng tra trong sổ tay kỹ thuật. nhq :Số thiết bị làm việc hiệu quả. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tổn hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm Công suất tính toan: Trong đó: a0 :Suất chi phí điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm. M :Số sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm. Tmax:Thời gian sử dụng công suất max. Nếu trong trường hợp M là số sản phẩm sản xuất ra trong một ca 1 mang tải lớn nhất thì Tmax=8 giờ. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện cho 1 đơn vị diện tích Công suất tính toán: Trong đó: p0:Suất trang bị điện cho 1 đơn vị diện tích . F :Diện tích bố trí thiết bị. Phương pháp tính trực tiếp Phụ tải không nhiều xong lại đa dạng nên với một mảng phụ tải cần điểu tra,thống kê và lựa chọn một phương pháp tính toán thích hợp trên cơ sở đó sẽ tính được phụ tải tính toán toàn khu vực thiết kế có tính đến hệ số đồng thời. Phụ tải khá lớn xong tương đối giống nhau có thể tiến hành điều tra,tính toán cho một đơn vị phụ tải rồi suy ra phụ tải tính toán của toàn bộ khu cần tính toán thiết kế. Như vậy thì đối với một phương pháp thì có một ưu điểm riêng và có một ưu diểm và được ứng dụng trong những hoàn cành cụ thể và phù hợp với từng đặc điểm riêng. Đối với đồ án này thì trong các phân xưởng khác nhau thì tuỳ thuộc vào đặc điểm của từng phân xưởng thì chúng ta sẽ dùng phương pháp phù hợp cho phân xưởng đó.Như đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì do đề ra đã cho công suất làm việc của từng thiết bị nên ta có thể dùng phương pháp tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Các phân xưởng nào biết diện tích và công suất đặt thì ta dùng phương pháp tình theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được tính theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất. Trình bày xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí. Theo sơ đồ toàn nhà máy thì phân xưởng sửa chữa cơ khi là phân xưởn sổ 7 và diện tích của phân xưởng theo thiết kế là 1300 m2 và bao gồm 70 thiết bị.Thiết bị có công suất thấp nhất là 0.25kW và thiết bị có công suất cao nhất là 25kW.Trong các thiết bị náy thì hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn chỉ có máy hàn là làm việc ở chể độ ngắn hạn lặp lại.Những đặc điểm này cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng. Xác định phụ tải tính toán theo công suất cực đại và hệ số kmax Công thức xác định: Trong đó: Ksd:Hệ số sử dụng (tra trong sổ tay kỹ thuật) kmax:Hệ số cực đại:kmax=f(nhq,ksd) (tra trong sổ tay kỹ thuật) nhq:Số thiết bị dùng điện hiệu quả Số thiết bị làm việc hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất,cùng làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoai cách điện đúng bằng số thiết bị thực tế(có thể có công suất và chế độ làm việc khác nhau) đã gây ra trong quá trình làm việc. Xác định nhq: Tuy nhiên thì phương pháp tính này không thuận tiện khi số thiết bị trong nhom là lớn.Do đó để thuận tiện khi tính toán thì người ta quy định.Khi n>4 cho phép dùng các phương pháp gần đúng để xác định nhq với sai số là Khi trong đó: Chú ý Nếu trong n thiết bị mà có n1 thiết bị mà tổng công suất của n1 thiết bị thì khi đó ta lấy Khi Khi không áp dung được hai trường hợp trên thì ta xác định qua các bước sau: B1:Xác định n và n1 B2 Xác đinh P và P1 B3 Tính n* và p* B4 Tra bảng để xác đinh số liêu B5 Xác định nhq: Công suất phản kháng: Dòng tính toán sẽ là: Dòng đỉnh nhọn là: Trong đó: kkđ:Hệ số khởi động:không đồng bộ: kđt :Hệ số đồng thời: . Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp Ptb và kmax 1.Phân nhóm phụ tải Do trong phân xưởng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau.Chính vì vậy để xác định phụ tải được chính xác thì chúng ta cần phân nhóm thiết bị điện.Việc phân nhóm thiết bị thì tuân theo các nguyên tắc sau: Các hệ thống trong cùng một nhóm nên ở gần nhau thì nên để giảm chiều dài đường dây hạ áp vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. Các thiết bị trong cùng một nhóm thì nên cùng chế độ làm việc để thuận tiện cho việc lựa chọn phương án thiết kế và để việc tính toán phụ tải tính toán được chính xác hơn. Tổng công suất trong các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng cho phân xưởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm không nên vượt quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ dộng lực thường Tuy nhiên thì việc đáp ứng được cả các yêu cầu trên thì khó.Chính vì vậy thì nên khi thiết kế phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho phù hợp. Dựa vào nguyên tắc phân nhóm trên,vị trí và công suất của từng thiết bị trong phân xưởng thì ta có thể phân thành 5 nhóm phụ tải như bảng sau đây: Bảng 2.1: Bảng phân nhóm thiết bị trong phân xưởng cơ khí TT TÊN THIÊT BỊ SỐ LƯỢNG KÝ HIỆU TRÊN MẶT BẰNG Pđm(kW) Iđm(A) 1 MÁY TOÀN BỘ 1 2 3 4 5 6 7 NHÓM I Máy cưa kiều đai 1 1 1,0 1,0 2,53 Khoan bàn 1 3 0,65 0,65 1,65 Máy mài thô 1 5 2,8 2,8 7,09 Máy khoan đứng 1 6 2,8 2,8 7,09 Máy bào ngang 1 7 4,5 4,5 11,39 Máy xọc 1 8 2,8 2,8 7,09 NHÓM II Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,09 Máy phay răng 1 10 4,5 4,5 11,39 Máy phay vạn năng 1 11 7,0 7,0 17,73 Máy tiện ren 1 12 8,1 8,1 20,51 Máy tiện ren 1 13 10,0 10,0 25,32 Máy tiện ren 1 14 14,0 14,0 35,45 Máy tiện ren 1 15 4,5 4,5 11,39 Máy tiện ren 1 16 10,0 10,0 25,32 NHÓM III Máy khoan đứng 1 18 0,85 0,85 2,15 Máy tiện ren 1 17 20,0 20,0 50,64 Máy cầu trục 1 19 24,2 24,2 61,28 1 2 3 4 5 6 7 Máy khoan bàn 1 22 0,85 0,85 2,15 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 2,5 6,33 Máy cạo 1 27 1,0 1,0 2,53 Máy mài thô 1 30 2,8 2,8 7,09 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 4,3 Máy mài phá 1 33 2,8 2,8 7,09 Quạt lò rèn 1 34 1,5 1,5 3,8 Máy khoan đứng 1 38 0,85 0,85 2,15 NHÓM IV Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3,0 3,0 7,6 Bể ngâm nước nóng 1 42 3,0 3,0 7,6 Máy cuộn dây 1 46 1,2 1,2 3,04 Máy cuộn dây 1 47 1,0 1,0 2,53 Bể ngâm có tăng nhiệt 1 48 3,0 3,0 7,6 Tủ sấy 1 49 3,0 3,0 7,6 Máy bàn khoan 1 50 0,65 0,65 1,65 Máy mài thô 1 52 2,8 2,8 7,09 Bàn thủ nghiệm thiết bị điện 1 53 7.0 7,0 17,72 Chỉnh lưu sêlênium 1 69 0,6 0,6 1,52 NHÓM V Bể khử dầu mõ 1 55 3,0 3,0 7,6 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5,0 5,0 12,66 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10,0 10,0 25,32 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 3,5 8,86 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 1,5 3,8 Máy khoan bàn 1 62 0,65 0,65 1,65 Máy uốn các tấm mỏng 1 64 1,7 1,7 4,3 Máy mài phá 1 65 2,8 2,8 7,09 Máy hàn điểm 1 66 13 13 32,92 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí Tính toán cho nhóm I Bảng 2.2: Số liệu tính toán nhóm I NHÓM I 1 2 3 4 5 6 7 Máy cưa kiều đai 1 1 1,0 1,0 2,53 Khoan bàn 1 3 0,65 0,65 1,65 Máy mài thô 1 5 2,8 2,8 7,09 Máy khoan đứng 1 6 2,8 2,8 7,09 Máy bào ngang 1 7 4,5 4,5 11,39 Máy xọc 1 8 2,8 2,8 7,09 Chúng ta dùng phương pháp thiết bị hiệu quả để tính toán:Phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn: PL1.1 [TL1] Ta có: Chúng ta lại có tổng công suất Ta tính n* và p*: Ta tra bảng PL1.4 [TL1] thì ta có nhq=0,71 Vậy thì ta có : Từ giá trị của nhq và ksd ta tra bảng PL1.5 [1] ta có hệ số kmax=3,02 Do đó thì phụ tải tính toán của nhóm I sẽ là: Tính toán cho nhóm II Chúng ta cũng sẽ dùng phương pháp trên để xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại: Bảng 2.3: Số liệu tính toán nhóm II NHÓM II 1 2 3 4 5 6 7 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,09 Máy phay răng 1 10 4,5 4,5 11,39 Máy phay vạn năng 1 11 7,0 7,0 17,73 Máy tiện ren 1 12 8,1 8,1 20,51 Máy tiện ren 1 13 10,0 10,0 25,32 1 2 3 4 5 6 7 Máy tiện ren 1 14 14,0 14,0 35,45 Máy tiện ren 1 15 4,5 4,5 11,39 Máy tiện ren 1 16 10,0 10,0 25,32 Do là phân xưởng cơ khí nên chúng ta tiếp tục chọn ksd=0,16 và cho các nhóm.Do đó ta có : Số thiết bị trong nhóm: n=8 và n1=5 Tổng công suất các thiết bị trong nhóm: Tổng công suất của n1 thiết bị : Do đó ta có: Tra bảng PL1.4 [1] ta có nhq*=0,83.Do đó Do vậy ta có :Phụ tải tính toán của nhóm II Tính toán cho nhóm III Bảng 2.4: Số liệu tính toán nhóm III NHÓM III 1 2 3 4 5 6 7 Máy khoan đứng 1 18 0,85 0,85 2,15 Máy tiện ren 1 17 20,0 20,0 50,64 Máy cầu trục 1 19 24,2 24,2 61,28 1 2 3 4 5 6 7 Máy khoan bàn 1 22 0,85 0,85 2,15 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 2,5 6,33 Máy cạo 1 27 1,0 1,0 2,53 Máy mài thô 1 30 2,8 2,8 7,09 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 4,3 Máy mài phá 1 33 2,8 2,8 7,09 Quạt lò rèn 1 34 1,5 1,5 3,8 Máy khoan đứng 1 38 0,85 0,85 2,15 Theo trên thì ta có: Ta có: Do đó ta có: Vậy ta có : Tính toán cho nhóm IV Bảng 2.5: Số liệu tính toán nhóm IV NHÓM IV 1 2 3 4 5 6 7 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3,0 3,0 7,6 Bể ngâm nước nóng 1 42 3,0 3,0 7,6 Máy cuộn dây 1 46 1,2 1,2 3,04 1 2 3 4 5 6 7 Máy cuộn dây 1 47 1,0 1,0 2,53 Bể ngâm có tăng nhiệt 1 48 3,0 3,0 7,6 Tủ sấy 1 49 3,0 3,0 7,6 Máy bàn khoan 1 50 0,65 0,65 1,65 Máy mài thô 1 52 2,8 2,8 7,09 Bàn thủ nghiệm thiết bị điện 1 53 7.0 7,0 17,72 Chỉnh lưu sêlênium 1 69 0,6 0,6 1,52 Theo bảng trên thì ta có: Ta có n=10 và n1=1 Do đó tra bảng thì ta có nhq*=0,71 nên Tra bảng thì ta có kmax=2,4 Phụ tải tính toán : Tính toán cho nhóm V Do trong nhóm V có thiết bị Máy hàn điểm làm việc ở chế độ ngắn hạn nên chúng ta phải quy đổi chế độ làm việc trước khi xác định phụ tải tính toán cho nhóm. Theo bài ra thì ta có: PL1.1[TL1] Ta có công suất quy dổi:= Bảng 2.6: Số liệu tính toán nhóm V NHÓM V 1 2 3 4 5 6 7 Bể khử dầu mõ 1 55 3,0 3,0 7,6 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5,0 5,0 12,66 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10,0 10,0 25,32 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 3,5 8,86 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 1,5 3,8 Máy khoan bàn 1 62 0,65 0,65 1,65 Máy uốn các tấm mỏng 1 64 1,7 1,7 4,3 Máy mài phá 1 65 2,8 2,8 7,09 Máy hàn điểm 1 66 13 13 32,92 Ta có n=9 và n1=1 Do đó thì ta có : Tra bảng thì ta có :kmax=2,96 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng Sửa Chữa Cơ Khí Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Trong đó: po:Suất trang thiết bị cho một đơn vị diện tích . F: Diện tích bố trí thiết bị . Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí sử dụng đèn sợi đốt thì theo phụ lục PL1.2 [2] ta lấy .Vậy thì ta có công suất chiếu sáng Pcs. Xác phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng Chúng ta sẽ xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy dựa vào hệ số kđt của nhà máy. Trong đó: Hệ số đồng thời . Phụ tải tính toán của nhóm thứ i. Số nhóm thiết bị trong phân xưởng. Phụ tải tác dụng của phân xưởng là: Tương tự ta có phụ tải phản kháng của phân xưởng: Phụ tải của nhà máy kể cả phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng nữa là: Ta có bảng tổng kết kết xác định phụ tải tính toán của các nhóm:Bảng 2.7.doc Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại Vì theo bài ra thì các nhà máy còn lại thì cho công suất đặt và diện tích nên chúng ta xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng theo phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu.Tất cả các thông số knc và của các phân xưởng dưới đây thì ta tra trong PL1.2 và PL1.3[TL2] Trong đó: Pđ:Là công suất đặt của các phân xưởng hoặc của các thiết bị. knc:Là hệ số nhu cầu của phân xưởng hoặc thiết bị. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng. Tính toán cho kho chứa củ cải đường. Theo bài ra thì công suất đặt: Diện tích :8775m2. Hệ số nhu cầu của kho:knc=0,6,=0,5.PL1.1 [TL2]. Vậy phụ tải tính toán của kho chứa: Công suất chiếu sáng của kho. Do chúng ta dung loại đèn sợi đốt để chiểu sáng cho kho chưa nên ta có =1,. Trong đó : p0:Suất chiếu sáng :PL1.2[TL2] Phụ tải của phân xưởng kể cả chiếu sáng sẽ là: Phân xưởng thái và nấu củ cải đường. Công suất đặt: . Diện tích: . Hệ số nhu cầu của phân xưởng:knc=0,65, Suất chiếu sáng . Phụ tải tính toán của phân xưởng sẽ là: Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng Chúng ta dùng đèn sợi đốt nên có khi đó ta có: Phụ tải tính toán của phân xưởng kể cả chiếu sáng : Tính toán cho bộ phận cô đặc Công suất đặt :. Diện tích :. Suất chiếu sáng :. Hệ số nhu cầu và : Phụ tải tính toán của phân xưởng: Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng Cũng như các phân xưởng trên ta cũng dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên ta có .Do đó ta có . Phụ tải tính toán cho cả phân xưởng bao gồm cả chiếu sáng sẽ là: Tính toán cho phân xưởng tinh chế Công suất đặt . Diện tích của phân xưởng.. Suất chiếu sáng .Bóng đèn dùng chiếu sáng cho phân xưởng chúng ta dùng loại đèn sợi đốt nên . Hệ số nhu cầu của phân xưởng . Phụ tải tính toán cho phân xưởng. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng: Phụ tải tính toán cho cả phân xưởng kể cả chiếu sáng: Tính toán cho kho thành phẩm Công suất đặt Diện tích của kho:. Hệ số nhu cầu của kho: Suất chiếu sáng của kho:.Dùng đèn sợi đốt Phụ tải tính toán của phân xưởng. Phụ tải chiếu sáng cho kho thành phẩm: Phụ tải tính toán gồm cả chiếu sáng: Tính toán cho trạm bơm Công suất đặt: Diện tích của trạm bơm: Hệ số nhu cầu của trạm: Suất chiếu sáng cho trạm :Dùng đèn sợi đốt . Phụ tải tính toán cho trạm Tính toán chiếu sáng cho trạm bơm. Xác định phụ tải cho trạm bơm kể cả chiếu sáng: Tính toán cho kho than Công suất đặt : Diện tích của kho than:. Hệ số nhu cầu của kho than:. Suất chiếu sáng cho kho than. Phụ tải tính toán cho kho than. Tính toán chiếu sáng cho kho. Phụ tải tính toán của kho than bao gồm cả chiếu sáng Tính toán phụ tải điện cho thị trấn Công suất đặt : Hệ số nhu cầu và :. Phụ tải tính toán: Như vậy thì tổng phụ tải toàn nhà máy kể cả chiếu sáng cho thị trấn nữa sẽ là: Chúng ta giả sử phụ tải điện thị trấn nằm cách nhà máy 500m. Bảng 2.8:Kết quả tính toán các phân xưởng TT Tên phân xưởng Ppx (kW) Qpx (kVAR) Spx (kVA) knc P0 W/m2 Pcs kW 1 Kho củ cải đường 297,75 363,73 470,06 0,6 0,5 10 87,75 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 540,5 464,1 712,41 0,65 0,7 20 85,5 3 Bộ phận cô đặc 397,5 386,1 554,15 0,6 0,65 20 67,5 4 Phân xưởng tinh chế 581,25 535,5 790,32 0,7 0,7 25 56,25 5 Kho thành phẩm 172,5 105,3 202,1 0,6 0,65 20 82,5 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 93,11 99,7 136,42 0,68 14 18,2 7 Tram bơm 372 421,1 561,88 0,6 0,65 10 12 9 Kho than 258,75 280 381,25 0,5 0,6 10 48,75 10 Phụ tải điện cho thị trấn 2500 1875 3125 0.5 0.8 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải Tâm phụ tải điện Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đó ,sao cho mômen phụ tải tải đó đạt nhỏ nhất:. Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt trạm biến áp ,trạm phân phối trung tâm,tủ phân phối ,tủ động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên lưới điện Trong đó: pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải i đến tâm phụ tải Để xác định tâm phụ tải điện thì chúng ta vẽ một hệ trục toạ độ ,vậy thì trọng tâm phụ tải của nhà máy được xác đinh theo toạ độ M(x,y) sau: Trong đó : x,y,z :Toạ độ của tâm phụ tải. xi,yi,zi :Toạ độ của phụ tải thứ i trong hệ trục toạ độ tuỳ chọn. Si :Công suất của phụ tải thứ i. Do trong thực tế thì chúng ta ít quan tâm tới z nên chúng ta có thế xét trong hệ trục toạ độ xOy. Thay các giá trị vào thì ta có toạ độ của tâm phụ tải điện sẽ là: Vậy tâm phụ tải điện có toạ độ là M(105 , 32.33) Biểu đồ phụ tải Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn trên mặt phẳng có tâm trùng với tâm phụ tải điện và có diện tích tỷ lệ với công suất phụ tải.Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sẹ phân bố phụ atỉ trong phạm vi khu vực cần thiết kế ,từ đó có cơ sỏ để lập các phương án cung cấp điện thích hợp và kinh tế nhất cho phụ tải. Biểu đồ phụ tải thì được chia làm hai phân :phần phụ tải động lực (được gạch chéo ) và phần phụ tải chiếu sáng (hình quạt không gach chéo).Đồng thời thì để vẽ được biểu đồ phụ tải thì chúng ta giả thiết rằng các phân xưởng phân bố đều theo diện tích nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt phẳng. Bán kính của vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ tính theo cống thức sau: :Trong đó thì m là tỷ lệ xích Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ thì được xác định bởi biểu thức sau: Trong đó :Pcs và Ptt là công suất chiếu sáng và phụ tải tính toán. Bảng 2.9: kết quả tính toán ta có bảng sau: TT Tên phân xưởng Ppx (kW) Qpx (kVAR) Spx (kVA) Pcs kW X mm Y mm R mm 1 Kho củ cải đường 297,75 363,73 470,06 87,75 38 20 4,33 106,1 2 PX thái và nấu 540,5 464,1 712,41 85,5 93 20 5,33 56,9 3 Bộ phận cô đặc 397,5 386,1 554,15 67,5 110 20 4,7 61,1 4 PX tinh chế 581,25 535,5 790,32 56,25 123 20 8,05 34,8 5 Kho thành phẩm 172,5 105,3 202,1 82,5 123 33 2,84 172,2 6 PX sửa chữa cơ khí 93,11 99,7 136,42 18,2 96 61 2,33 70,4 7 Tram bơm 372 421,1 561,88 12 75 65 4,73 11,6 9 Kho than 258,75 280 381,25 48,75 28 63 3,9 67,8 10 Phụ tải điện thì trấn 2500 1875 3125 30 128 Đồ thị phụ tải điện của nhà máy Chương III ThiÕt kÕ m¹ng ®iÖn cao ¸p cña nhµ m¸y ĐẶT VẤN ĐỀ Sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.Chính vì vậy nên người thiết kế phải lựa chọn được sơ đồ hợp lý nhất để cấp điện.Với một sơ cung cấp điện thì phải thoả mãn những điều kiện tối thiểu sau: Đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật:khoảng cách điện chất lượng điện năng Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện(tuỳ thuộc vào loại phụ tải) Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị sử dụng. Phải thuận tiện và linh hoạt trong vận hành . Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. Phương an đảm bảo tính kinh tế: hợp lý về mặt kinh tế. Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp Vạch phương án cung cấp điện cho nhà máy. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án. Tính toán kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn phương án phù hợp nhất. Thiết kế chi tiết cho phương án được lựa chọn. VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY Trước khi chúng ta vạch ra phương án cung cấp điện cho nhà máy thì chúng ta cần tính toán để lựa chọn hợp lý cấp điện áp cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy.Theo biểu thức kinh nghiệm thì chúng ta có . Trong đó: P: Công suất tính toán của toàn nhà máy (kW). l : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km). Như vậy thì ta thay số vào thì ta có cấp điện áp hợp để truyền tải điện năng về nhà máy là: . Chúng ta chọn cấp điện áp 35kV là cấp điện áp hạ áp đang được dùng rộng rãi trong thực tế vì ngày nay thì chúng ta đang xoá bỏ dần các cấp điện áp 0,4kV và 6kV trên lưới chuyển dần sang dùng lưới điện 22kV và 35kV. Bây giờ căn cứ vào cấp điện áp phụ tải tính toán của các phân xưởng và vị trí của các phân xưởng trên sơ đồ thì chúng ta cần tìm ra phương án cấp điện cho nhà máy. Để có được phương án cấp điện hợp lý nhất về mặt kỹ thuật và mặt kinh tế thì chúng ta cần đưa ra một vài phương án cấp điện để phân tích và lựa chọn phương án tối ưu nhất. PHƯƠNG ÁN VỀ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thông cung cấp điện.Dung lượng, số lượng, vị trí đặt của máy biến áp và phương thức vân hành có ảnh hưởng rất lớn do đó các trạm biến áp được lựa chọn phải dựa trện nhiều nguyên tắc như sau: Vị trí đặt trạm biến áp(TBA) phải thoả mãn các yêu cầu:Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa, an toàn và thoả mãn tính yêu cầu kinh tế: Số lượng máy biến áp(MBA) đặt trong các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải: Điều kiện vận chuyển và lắp đặt ; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Với loại phụ tải là loại phụ tải quan trọng nên không được mất điện thì chúng ta phải đặt 2 MBA. Đối với phụ tải loại II thì chúng ta cần so sánh tính kinh tế giữa phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm 2 MBA. Trong thực tế thì chúng ta thường dùng phương án lộ đơn - một MBA cộng với máy phát dự phòng. Đối với phụ tải loại III thì thường lắp đặt một MBA. Lựa chọn dung lượng máy biến áp theo điều kiện. Điều kiện chọn. Trong đó : n: Số máy biến áp có trong trạm SdđB : Công suất định mức của MBA. Stt : Công suất tính toán của phụ tải. khc: Hệ số hiệu chỉnh tính đến nhiệt độ môi trường lắp đặt khác với nhiệt độ nhà chế tạo quy định. Điều kiện kiểm tra Trong đó: kqtsc:Hệ số quá tải sự cố và cho phép kqtsc=1,4 nếu thoả mãn các điều kiện sau: Quá tải không quá 5 ngày đêm. Số giờ quá tải trong một ngày một ngày đêm không quá 6 giờ. Trước khi quá tải thì hệ số . Sttsc: Là công suất tính toán của tải sau khi đã loại bỏ các phụ tải không quan trọng (Phụ tải loại 2 và loại 3 không thật quan trọng ). CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Phương án 1:Chúng ta đặt 7 TBA để cung cấp điện cho nhà máy Trạm biến áp B1: Cấp điện cho kho chứa củ cải đường và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chúng ta dùng một máy biến áp.Do đây là phụ tải loại II và loại III nên chúng ta sẽ dùng một máy biến áp để cấp điện cho kho và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Với dung lượng được chọn theo điều kiện sau: Công suất tính toán: Chọn dung lượng MBA. 1. Vậy chúng ta chọn 1 máy biến áp 630 kVA do nhà máy chế tạo thiết bị Đông Anh sản xuất không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ cải đường chúng ta dùng hai máy biến áp để cung cấp điện. Chúng ta chọn máy biến áp loại dung lượng 400 kVA Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :Sqtsc lúc này thì công suất của phân xưởng thái và nấu củ cải đã cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Với giả sử trong phân xưởng có 30% phụ tải loại 3 được cắt ra khỏi lưới khi có sự cố. Vậy chúng ta lựa chọn máy biến áp dung lượng 400kVA như trên là phù hợp. Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho bộ phận cô đặc .Do bộ phân cô đặc là phụ tải loại II nên chúng ta dùng 2 máy biến áp để cấp điện. Chúng ta lựa chọn máy biến áp dung lượng 400 kVA do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất để cấp điện.Giả sử lúc gặp sự cố thì 30% thiết bị trong phân xưởng là phụ tải loại III được cắt ra khỏi lưới. Khi đó thì ta có: Như vậy thì chúng ta lựa chọn máy biến áp dung lượng 400kVA cho phân xưởng là hợp lý. Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phân xưởng tinh chế: Là loại phụ tải điện loại II nên chúng ta dùng 2 máy biến áp để cấp điện cho phân xưởng. Với điều kiện chọn dung lượng máy biến áp như sau: Chúng ta chọn loại máy biến áp loại dung lượng 400 kVA do nhà máy thiết bị điện Đông Anh sản xuất. Điều kiện kiểm tra thì cũng như trên thì chúng ta giả sử lúc xảy ra sự cố quá tải thì có 30% thiết bị điện trong phân xưởng là phụ tải điện loại III được cắt ra khỏi lưới Vậy chúng ta chọn máy biến áp dung lượng 400 kVA là hợp lý. Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho kho thành phẩm và kho than: Là phụ tải điện loại II nên chúng ta chọn 2 máy biến áp để cung cấp điện cho kho. Với dung lượng máy biến áp được lựa chọn theo điều kiện sau: Chúng ta chọn máy biến áp dung lượng 400 kVA do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất để cấp điện cho kho Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp chọn có phù hợp hay không. Với giả sử là khi các kho xảy ra quá tải thì có 30% phụ tải điện loại III được cắt ra khỏi lưới. Khi đó thì ta có: Trạm biến áp B6: Cung cấp điện cho trạm bơm: Là phụ tải điện loại II nên chúng ta cấp điện cho tram bằng một máy biến áp với dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: Vậy ta lựa chọn máy biến áp dung lương 630 kVA do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất. Trạm biến áp B7: Cung cấp điện cho phụ tải điện thì trấn phụ tải điện thị trấn thuộc vào loại III nên chúng ta có thể dùng một máy biến áp.Chọn dung lượng máy biến áp: Theo sổ tay tra cứu thì chúng ta có thể chọn máy biến áp dung lượng 3200 kVA. Như vậy thì ta có bảng tổng kết của phương án 1 như sau: Bảng 3.1 Tên phân xưởng Trạm biến áp Số lượng Công suất (kVA) Kho củ cải và PX sửa chữa cơ khí B1 1 630 PX thái và nấu củ cải đường B2 2 400 Bộ phận cô đặc B3 2 400 Phân xưởng tinh chế B4 2 400 Kho thành phẩm và kho than B5 2 400 Trạm bơm B6 1 630 Phụ tải điện cho thị trấn B7 1 3200 Phương án 2:Chúng ta đặt 5 TBA để cấp điện cho nhà máy. Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho kho củ cải và bộ phận cô đặc.Do các phân xưởng là phụ tải loại II nên chúng ta dùng hai MBA để cung cấp điện.Dung lượng máy biến áp được chọn theo công thức sau: Vậy chúng ta chọn máy biến áp 560kVA do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp lựa chọn theo điều kiện như cách đã kiểm tra trong phương án 1. Vậy dung lượng máy biến áp chọn là 560 kVA là hợp lý. Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ cải đường và kho thành phẩm. Cũng như trên thì chúng ta dung hai MBA để cung cấp điện. Vậy chúng ta chọn loại máy biến áp dung lượng 560kVA do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp lựa ._.