Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi

năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực. Khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một thành phố ... Trước hết chúng ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để đảm bảo đủ điện năng cho máy móc, các nhà máy và nhu cầu sinh hoạt của con người. Sự phát triển của sản xuất và nhu cầu sử dụng năng lượng điện đã dẫn đến việc hình thành các hệ thống điện ngày càng lớn với điện áp chuyển tải ngày càng cao làm nảy sinh nhiều vấn đề khó khăn, phức tạp. Những người làm chuyên môn cần nắm vững kiến thức cơ bản và hiểu biết sâu rộng về hệ thống điện thì mới có thể đáp ứng được yêu cầu hiện nay. Bản đồ án này đối với em là một sự tập dượt qúy báu khi bước vào thực tế đầy khó khăn. Đồ án gồm 2 phần: Phần 1: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi gồm có 5 chương: Chương 1: Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương 2; 3: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy. Chương 4: Tính bù công suất phản kháng cho nhà máy Chương 5: Thiết kế nối đất cho nhà máy Phần 2 : Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương 1: Khái niệm về ánh sáng. Chương 2 : Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đến nay bản đồ đã được hoàn thành, mặc dù bản thân em đã rất cố gắng nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo thêm của các thầy, cô. Phần I Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo vòng bi Chương I Giới thiệu chung về xí nghiệp 1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của xí nghiệp 1.1. Loại ngành nghề: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói chung và nhà máy chế tạo vòng bi nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân. - Nhà máy chế tạo vòng bi mà em thiết kế là nhà máy có nhiệm vụ sản xuất chế tạo các loại vòng bi phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Ngoài những mặt hàng trên nhà máy còn có dây chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho các máy nghiền than của các nhà máy Xi măng và các nhà máy Nhiệt điện. Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy. 1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp: - Xí nghiệp có tổng diện tích là 34.975m2 nhà xưởng, bao gồm 10 phân xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 15MVA. - Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc 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 pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 2 . Quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp: PX. số 1 PX. số 2 PX. số 3 px .số 4 PX. rèn px. SCCK Bộ phận thí nghiệm trạm bơm BPHC & QL bP.Nén ép sản phẩm * BPHC & QL - Bộ phận hành chính và quản lý. * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa cơ khí. * PX SÔ 1 - Phân xưởng số 1. * PX SÔ 2 - Phân xưởng số 2. * PX SÔ 3 - Phân xưởng số 3. * PX SÔ 4 - Phân xưởng số 4. * PX REN - Phân xưởng rèn. - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại I. - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải 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. 3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. - Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng. - Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép DUCf = ± 5% Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi tần số f=50Hz. - Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện tần số f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng DUCf = ±2,5%. 3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp. - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn nhà máy chế tạo vòng bi ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại I là 82%. Phụ tải loại I lớn gấp 4 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. Phạm vi đề tài. - Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn, đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình. - Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến: + Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy. + Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. + Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. + Tính toán nâng cao hệ số cho toàn nhà máy. + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. phụ tải điện của nhà máy sản xuất vòng bi Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) 1 Phòng thí nghiệm 150 2 Phân xưởng số 1 1500 3 Phân xưởng số 2 3000 4 Phân xưởng số 3 1700 5 Phân xưởng số 4 2200 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Lò ga 300 8 Phân xưởng rèn 1500 9 Bộ phận nén ép 1200 10 Trạm bơm 300 11 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích danh sách thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí TT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng Số lượng Ký hiệu Công suất định mức 1 2 3 4 5 6 Bộ phận rèn 1 Búa hơi để rèn 1 2 M-412 10,0 2 Búa hơi để rèn 2 2 M-413A 28,0 3 Lò rèn 3 2 4,5 4 Lò rèn 1 6,0 5 Quạt lò 3 1 2,8 6 Quạt thông gió 4 1 2,5 7 Đe 2 mỏ 5 2 - 8 Máy ép ma sát 6 1 FA124 10,0 9 Lò điện 7 1 H-15 15,0 10 Bàn 8 1 11 Dầm treo có pa lăng điện 9 1 4,85 12 Máy mài sắc 10 1 3M634 3,2 13 Quạt li tâm 11 1 BBDM8 7,0 14 Bàn 12 1 15 Bể nước 13 1 16 Lò đứng 14 1 17 Máy biến áp 15 2 2,2 Bộ phận nhiệt luyện 18 Lò băng chạy điện 16 1 W-30 30,0 19 Lò điện để hoá cứng kim loại 17 1 W-90 90,0 20 Lò điện 1 H-30 30,0 21 Lò điện để rèn 1 TH-32 36,0 22 Lò điện 18 1 C-20 20,0 23 Lò điện 1 B-20 20,0 24 Bể dầu 1 MB-40 4,0 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 Y3W 18,0 26 Bể dầu có tăng nhiệt 19 1 - 3,0 27 Bể nước 20 1 - - 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 TK 0,6 29 Máy đo độ cứng đầu tròn 1 TW - 30 Bàn 1 - - 31 Máy mài sắc 1 330-2 0,25 32 Bàn 1 - - 33 Cẩu trục cánh có pa lăng điện 1 - - 34 Thiết bị cao tần 1 AG-606 80,0 35 Tủ 1 - - 36 Bàn 1 - - 37 Thiết bị đo bi 1 - 23,0 38 Tủ đựng bi 1 - - 39 Bàn 1 - - 40 Máy nén khí 1 - 25,0 Bộ phận mộc 41 Máy bào gỗ 22 1 Cặ-4 2,0 4,5 42 Máy khoan 22 1 CBếA 1,0 3,2 43 Bàn mộc 4 - - 44 Máy cưa đại 23 1 C80-3 4,5 45 Bàn 24 3 - - 46 Máy bào gỗ 1 CP6-5G 7,0 1,3 1,7 47 Máy cưa tròn 1 - 7,0 Bộ phận quạt gió 48 Quạt gió trung áp 26 1 - 9,0 49 Quạt gió số 9,5 27 1 - 12,0 50 Quạt gió số 14 34 1 - 18,0 Chương II: xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy I- Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng scck. 1/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Phụ tải tính toán là số liệu cơ bản, dùng để thiết kế cung cấp điện, phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi tương đương với phụ tải thực tế về mặt phát nóng của thiết bị. Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán khác nhau, tùy theo từng trường hợp cụ thể mà áp dụng phương pháp phù hợp. Ví dụ: Như khi xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị, yêu cầu chính xác, thì phải sử dụng phương pháp số thiết bị hiệu quả. Phương pháp xác định phụ tải tính toán được xem là quan trọng, trong việc thiết kế cung cấp điện. Người ta thường quan tâm đến các thông số cơ bản khi thiết kế, có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán & ngày càng được hoàn thiện về mặt lý thuyết. Khi tiến hành thì phải sử dụng đến một số đại lượng, ví dụ như: Pđm, Pđ, Ptb ... & các hệ số tính toán. Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng: ã Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ã Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất ã Phương pháp tính theo hệ số yêu cầu ã Phương pháp tính theo công suất trung bình 1.1/ Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt Pđ, & hệ số nhu cầu Knc. Knc: Thường được cho trong các số tay về cung cấp điện Pđ: Công suất đặt của phân xưởng Qtt = Ptt . tgj (1.2) Qtt: Công suất phản kháng Stt: Công suất toàn phần tính toán Trong phương pháp này, nếu các hệ số công suất cosj của các động cơ khác nhau thì ta phải tính toán cosjtb. Với: Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản & được sử dụng rộng rãi. Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác. Vì phương pháp này tính theo hệ số nhu cầu tức là do tổng kết kinh nghiệm & đồng thời hệ số Knc không phụ thuộc vào số lượng nhưng thực chất: Knc = Kmax . Ksd lại phụ thuộc vào số lượng thiết bị & chế độ vận hành. 1.2/ Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Ptt = Po . F (KW) (1.2) Po: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (KW/m2) F: Diện tích sản xuất (m2) Phương pháp này cũng chỉ cho kết quả gần đúng & chỉ có thể áp dụng cho các phân xưởng truyền thống & có mật độ thiết bị tương đối đồng đều. 1.3/ Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm. M: Là số sản phẩm được sản xuất ra trong một năm W0: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (Kwh/sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 1.4/ Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại & công suất trung bình. (Phương pháp số thiết bị hiệu quả) Ptt = Kmax . Ksd . Pđm (KW) (1.4.1) = Kmax . Ptb = Kmax . Ksd . Ksd: hệ số sử dụng của thiết bị, tra trong sổ tay Kmax : Hệ số cự đại, có thể tra trên đồ thị hoặc bảng Kmax = t(Ksd, nhq) Pđm: Tổng công suất định mức của các thiết bị trong nhóm (KW). Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, & thường được dùng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị. + Nếu nÊ 3 và nhq < 4 thì tính như sau: Ptt = SPđmi ( KW ) (1.4.2) Với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lập lại thì có thể tính như sau: Ptt = + Nếu n>3 & nhq <4 thì phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau:  Ptt = Kpti: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i + Nếu nhq > 300 & Ksd< 0,5 thì lấy ứng với nhq = 300; còn nếu nhq > 300 & Ksd ³ 0,5 thì Ptt = 1,05 . Ksd . Pđm (1.4.5) + Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ...) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình Ptt = Ptb = Ksd . Pđm (KW) (1.4.6) + Nếu có thiết bị 1 pha thì cố gắng phân phối đều phụ tải cho các pha & phải tính quy đổi về 3 pha. 2/ Tính toán cụ thể cho từng phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi. Bảng chỉ dẫn các thông số của các phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi. Căn cứ vào đầu đề thiết kế ta có bảng sau: Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt KW 1 Phòng thí nghiệm 150 2 Phân xưởng số 1 1.500 3 Phân xưởng số 2 3.000 4 Phân xưởng số 3 1.700 5 Phân xưởng số 4 2.200 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Lò ga 300 8 Phân xưởng rèn 1.500 9 Bộ phận nén ép 1.200 10 Trạm bơm 300 11 Chiếu sáng phân xưởng XĐ theo diện tích 2.1/ Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. a. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí - Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm + Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau : + Nhóm 1: 1;1 ;2; 2; ;3; 4; 11; 6; 5; 12; 23; + Nhóm 2 : 3; 8; 34; 9; 13; 17;17; + Nhóm 3 : 20; 21; 33; 26; 24; 25;18; + Nhóm 4: 19; 22; 28; 31; 44; + Nhóm 5 : 37; 40; 41; 42; 46; 47; 48; 49; 50; Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm. Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 Công suất tổng (kw) 119,85 120,9 118 115,1 114,7 Số lượng thiết bị 11 7 7 5 9 b. Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng. *. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . *. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1 Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1. TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Công suất (kw) 1 Búa hơi để rèn 2 1 10,0 2 Búa hơi để rèn 2 2 28,0 3 Lò rèn 1 3 4,5 4 Lò rèn 1 4 6,0 5 Quạt lò 1 5 2,8 6 Quạt thông gió 1 6 2,5 7 Dầm treo có Palăng điện 1 11 4,85 8 Máy mài sắc 1 12 3,2 9 Lò điện 1 23 20 Công thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . S Ksdi . Pđmi. ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kw) + Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw) + Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị. (Bảng phụ lục 1 trang 321 HT CCĐ). + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq . + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả Vì hệ số sử dụng Ksd và hệ số cosj của nhóm1khác nhau nên ta phải tính: -Hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình: Ksdtb = (2-3) = 0,26 Hệ số công suất trung bình được xác định theo công thức: (2-4) =0,64 Từ cosj =0,64đtgj =1,2 *Trình tự xác định nhq như sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Với nhóm 1, ta có n1 = 2 - Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên. Ta có + Pđm : công suất định mức của n1 thiết bị. P1 = 56kw - Xác định n* và p* : Trong đó: - Từ các giá trị n* = 0,18 và p* = 0,47 tra bảng (PL: 1.4: HTCCĐ] được nhq*= 0,61, vậy ta có nhq = n . nhq* = 11 . 0,61 = 6,7 ô nhq = 7 Từ Ksd = 0,22 và nhq = 7 tra bảng [PL: 1.5 HTCCĐ] được Kmax = 2,1 vào công thức (2-1) tính được: Ptt = 2,1 . 0,26 .119,85 = 65,44 (kw) Qtt = Ptt . tgj = 65,44. 1,2 = 78,53 (KVAR) Một số công thức được dùng để tính toán: - Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị: + Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm. - Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây. Pđm.tđ =Pđm.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw) Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong bảng B2-3. 1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =P0. F (2-6) 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 = 18 x 87,5 =1575 (m2) - Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Po =15 (W/m2) Thay vào công thức (2-6) được : Pcs =15 . 1575 = 23,6 (Kw). 1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Công thức: ( 2-7) Trong đó : + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw) + P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được: Pttpx = 0,85 .(65,44 + 84,63 + 62,3 + 80,57 + 79,8) + 23,6 = 340,43 (kw) Qttpx=0,85.(78,53+106,63 + 82,86 +107,16 + 79) = 386,0 (KVAR) Stt.px = 1.5. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị. 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: Iđn = Ikđ(max) + (Itt - Ksd . Iđm(max)) (2-8) Trong đó: Ikđ(max) - Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Ikđ(max)= Kkđ.Iđm(max) Với động cơ không đồng bộ lấy Kkđ=5á7 Với động cơ đồng bộ lấy Kkđ=2á3 Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động. Ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. - Iđn.nh1 = 70,9. 3 + (155,3 - 0,26 . 70,9) = 349,57 (A) - Iđn.nh2 = 202,57. 3 + (206,8 - 0,23 . 202,57) = 773,97 (A) - Iđn.nh3 = 91,16 . 3 + (157,49 - 0,2 . 91,16) = 412,74(A) - Iđn.nh4 = 227,9 . 3 + (204 - 0,2 . 227,9) = 842,12(A) - Iđn.nh5 = 58. 3 + (170,6 - 0,48 . 58) = 316,76(A) 2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn xí nghiệp. 2.1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng. Các phân xưởng của nhà máy sản xuất vòng bi đều là các phân xưởng truyền thống quen thuộc & có thể tra các hệ số tính toán của chúng trong các tài liệu về cung cấp điện (P.L 1.3) Trong phần này phụ tải tính toán của các phân xưởng được xác định bằng phương pháp hệ số nhu cầu. Ptt = Pđ . Knc (KW) (2.1) Trong đó: Ptt : Công suất tính toán của phân xưởng đó Knc: Hệ số nhu cầu của phân xưởng đó Pđ: Công suất đặt của phân xưởng đó Qtt = Ptt . tgj (KVAR) (2.2) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định như sau: Pcs = P0 . F (2.3) Trong đó: Pcs : Công suất chiếu sáng của phân xưởng (W) P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên 1 đơn vị điện tích F: Diện tích của phân xưởng đó (m2) Hệ thống chiếu sáng phân xưởng dùng toàn bộ các đèn sợi đốt có hệ số công suất cosj = 1 Công suất tính toán của toàn phân xưởng được xác định theo công thức sau: Stt = (KVA) (2.4) * Phân xưởng số 1: Phân xưởng số 1 có ký hiệu trên mặt bằng là số 2, công suất đặt của nó là: Pđ = 1.500 KW Tra bảng phụ lúc 1.3 ta có: Knc= 0,4; cosj = 0,7 Diện tích mặt bằng của phân xưởng là: F = 65x110 = 7.150 m2 Suất phụ tải chiếu sáng trên 1 đơn vị diiện tích là P0 = 14 (W/m2) áp dụng công thức (2-1) tính được. Pđl = Knc. Pđ = 0,4 . 1.500 = 600 (KW) áp dụng công thức (2.3) tính được . Pcs = P0 .F = 14 . 7.150 = 100.100 (W) = 100,1 (KW) cosj = 0,7 ị tgj = 1,02 Qtt = Ptt . tgj = (Pđl + Pcs ). tgj = (600+100,1) . 1,02 = 714,1 KVAR áp dụng công thức (2.4) Stt = Stt =1000 (KVA) (phân xưởng số 1) Tính toán tương tự như các phân xưởng còn lại. Kết quả tính toán cho từng phân xưởng được trình bày trong bảng 6. Bảng 6: Bảng kết quả tính toán phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Tên PX Pđ KW Knc Cosj Tgj F m2 P0 W/ m2 Pđl KW Pcs KW Ptt KW Qtt KVAR Stt KVA P.Tnghiệm 150 0,8 0,8 0,75 3150 20 120 63,00 183,0 137,25 228,75 PX số 1 1500 0,4 0,7 1,02 7150 14 600 100,1 700,1 714,1 1000,0 PX số 2 3000 0,4 0,7 1,02 4125 15 1200 61,87 1261,87 1287,1 1802,48 PX số 3 1700 0,4 0,7 1,02 4950 14 680 69,3 749,3 764,29 1070,32 PX số 4 2200 0,4 0,7 1,02 4275 15 880 64,13 944,13 963,01 1348,73 PX scck 588,5 0,2 0,6 1,33 1575 15 316,8 23,6 340,43 386 514,71 Lò ga 300 0,6 0,8 0,75 2100 13 180 27,3 207,3 155,47 259,13 PX. rèn 1500 0,6 0,7 1,02 4300 15 900 64,5 964,5 983,79 1377,71 BP. nén ép 1200 0,7 0,7 1,02 1125 15 720 16,87 736,87 751,6 1052,56 Tr. bơm 300 0,4 0,8 0,75 1925 12 120 23,1 143,1 107,32 178,87 Tổng 5716,8 513,7 6230,57 6249,9 8833,26 2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: QttXN = kđt (KVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp: - Hệ số công suất của toàn xí nghiệp: 2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 10 năm sau: - Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai: S(t) = Stt (1 + a1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN. Trong đó: Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại. a1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (a1 = 0,0655) trang 262 sách CCĐXNCN t - Số năm dự kiến (t = 10 năm) Vậy S(10) = 7132,89 . (1 + 0,0655 . 10) = 11804,93 (KVA) đ P(10) = S(10) . Cosj = 11804,93 . 0,75 = 8853,69(Kw) 3. Xác định biểu đồ phụ tải: - Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp. - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn. - Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng . - Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp. - Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. 3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải: ( 2-10 ) Trong đó : + SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA) + Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm + m : tỉ lệ xích KVA/mm2 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải : Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm2. Bảng tính kết quả R và acs : Bảng 2-5 Ký hiệu Tên phân xưởng Pcs Kw Ptt Kw Stt KVA m KVA/mm2 R, mm a0cs 1 Phòng thí nghiệm 63 120 288,75 3 5,54 189 2 Phân xưởng số 1 100,1 600 1000 3 10,3 60 3 Phân xưởng số 2 61,87 1200 1802,48 3 13,83 18,56 4 Phân xưởng số 3 69,3 680 1070,32 3 10,66 36,69 5 Phân xưởng số 4 64,13 880 1348,73 3 11,96 4,37 6 PX sửa chữa cơ khí 23,6 340,43 514,71 3 7,39 24,95 7 Lò ga 27,3 180 259,13 3 3,07 54,6 8 Phân xưởng rèn 64,5 900 1377,71 3 12,09 25,8 9 Bộ phận nén ép 16,87 720 1052,56 3 10,57 8,44 10 Trạm bơm 23,1 120 178,87 3 4,35 69,3 3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải. Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là ( xi, yi ) ta xác định được toạ độ tối ưu M0(x0, y0 ) Vòng tròn phụ tải : Góc phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực. acs Tên phân xưởng; Công suất tính toán của phân xưởng a/ Xác định tâm phụ tải điện của nhà máy. Tâm phụ tải điện của nhà máy được xác định theo công thức như sau: Trong đó: x0; y0: Là tọa độ tâm phụ tải điện của nhà máy Xi; Yi: Là tọa độ tâm phụ tải điện của phân xưởng thứ i. Xét nhà máy trong hệ tọa độ vuông góc, với gốc tọa độ là điểm O ở góc trái phía dưới của nhà máy & 2 trục tọa độ OX (trục hoành) OY (trục tung), đơn vị tính bằng mét: Khi đó tâm phụ tải điện của các phân xưởng có tọa độ như trình bày ở bảng 7 dưới dây. Bảng 2-6: Số hiệu PX X(m) y(m) Stt X.Stt y.Stt x0 y0 1 4 33 228,75 915,00 7548,75 2 26 11 1000,00 26000,00 11000,00 3 51 10,5 1802,48 91926,48 18926,04 4 24,5 54 1070,32 26222,84 57797,28 5 42 55 1348,73 56646,66 74180,15 6 66 9,5 514,71 33970,86 4889,75 7 89 10 259,13 23062,57 2591,3 8 72 55 1377,71 99195,12 75774,05 9 94 46 1052,56 98940,64 48417,76 10 101 33 178,87 18065,87 5902,71 T/cộng 8834,26 474946,04 307027,79 53,76 34,75 Thay thế các giá trị cụ thể vào công thức (2- 6) ta tính được tọa độ tâm phụ tải của nhà máy là: (53,76; 34,75) Chương III thiết kế mạng đIện cao áp cho xí nghiệp 1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện : - Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó, khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho từng xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ ... Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý. - Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh tế và tính an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng nguồn cung cấp của sơ đồ . - Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành. Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá. 2. Tổng hợp phụ tải tính toán của xí nghiệp: - Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên không ngừng do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng, tăng năng suất của các máy chính, tăng dung lượng năng lượng, thay hoặc hoàn thiện các thiết bị công nghệ, xây lắp thêm các thiết bị công nghệ,... .Để hợp lý hoá sơ đồ cung cấp điện và tất cả các phần tử của nó phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn phụ tải điện, nếu không tính đến sự phát triển của phụ tải sẽ dẫn đến phá hoại các thông số tối ưu của lưới. - Nhưng do không có thông tin cụ thể về sự phát triển của phụ tải điện của xí nghiệp nên ở đây ta không xét đến mức gia tăng của phụ tải trong tương lai do đó phụ tải tính toán Stt đã tính trước với số năm dự kiến là 10. Stt(10) = 1104,93 KVA Ptt(10) = 8853,69 kw 3. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp: 3.1. Công thức kinh nghiệm: Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau: (a) (b) (3-1) (c) Trong đó: + U : Điện áp truyền tải tính bằng (kv) + l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km) + P : Công suất truyền tải tính bằng (1000 kw) 3.2. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp. Thay các giá trị PttXN(10) = 8853,69 kw và l = 5km vào công thức (3-1a) trên ta tính được U = 52,55 kv. Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là Uđm =35 kv. 4. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp : 4.1. Các phương án về trạm nguồn: - Giới thiệu những sơ đồ đặc trưng cung cấp điện cho xí nghiệp chỉ từ hệ thống (Hình 19 - 14a, b, c, d - Tra cứu CCĐXNCN). - Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kv xuống điện áp 0,4kv thì có lợi giảm được tổn thất nhưng chi phí cho các thiết bị cao. Loại sơ đồ này phù hợp với các xí nghiêp có các phân xưởng nằm cách xa nhau (Hình b) - Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các biến áp phân xưởng 10/0,4kv thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn (Hình c) Theo phân tích trên ta dùng sơ đồ trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX) 4.2. Chọn vị trí xây dựng trạm : Trạm biến áp trung tâm . - Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) hay đường dây của hệ thống có điện áp 35kv biến đổi xuống điện áp 10kv cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. - Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung sau: + Gần tâm phụ tải điện M0 (53,76;34,75) + Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn. Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân xưởng số 2 (ký hiệu số 5 trên mặt bằng ) Trạm biến áp phân xưởng : - Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp 10kv xuống điện áp phân xưởng 0,4kv cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xưởng. - Vị trí các trạm phân xưởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân xưởng, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa . + Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ . + Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ. + Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng Vậy trạm biến áp được chọn xây dựng kề phân xưởng. 5. Xác định số lượng, dung lượng cho các máy biến áp: 5.1. Xác định số lượng máy biến áp: - Chọn số lượng máy biến áp cho các trạm chính cũng như trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý. - Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một trạm biến áp chỉ cần đặt một máy biến áp là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy. + Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết các trường hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhưng có nhược điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao . + Trạm hai máy biến áp thường có lợi về kinh tế hơn so với các trạm ba máy và lớn hơn. Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số lượng máy biến áp cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện . - Dựa vào tính năng và mức độ quan trọn._.