Thiết kế mạng cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác và thiết kế lắp đặt mẫu trạm biến áp phân xưởng

toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: 3.1. Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. 3.2. 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. 3.3. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho toàn nhà máy. 3.4.Tính toán ngắn mạch 4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí . 5. Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy. 6. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 3. Các bản vẽ : 1. Sơ đồ nguyên lí mạng cao áp nhà máy (A0). 2.Sơ đồ nguyên lí mạng hạ áp phân xưỡng SCCK Chương I Giới thiệu chung về nhà máy Nhà máy đồng hồ đo chính xác nằm trên mặt bằng rộng có nhiều phân xưỡng và phòng làm việc.Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy ĐHCX : Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kVA) Diện tích (m2) 1 Phân xưởng cơ khí (gia công chi tiết) 2100 360 2 Phân xưởng dập 1200 260 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 900 184 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 1400 324 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 306 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 160 160 7 Phân xưỡng chế thử 500 234 8 Trạm bơm 120 238 9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 50(chưa kể chiếu sáng) 117 10 Bộ phận KCS và kho thành phẩm 520 396 11 Khu nhà xe - 585 12 Phụ tải chiếu sáng Xác định theo diện tích Đặc điểm của quá trình công nghệ: Nhà máy là một bộ phận trong xí nghiệp cơ khí chế tạo máy. Sau khi tiếp nhận phôi từ nhà máy chuyên dụng khác, phôi được đưa đến phân xưởng tiện cơ khí và phân xưởng dập để gia công thành các chi tiết máy hoàn chỉnh. Vì đây là nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác nên các chi tiết máy đòi hỏi phải có sự chính xác tuyệt đối.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. Sau khi các chi tiết máy được gia công chính xác, chúng được chuyển sang khâu lắp ráp. ở giai đoạn này, các chi tiết máy được lắp ráp thành khối và thành máy hoàn chỉnh. Khâu cuối cùng trước khi đưa sản phẩm ra thị trường đó là kiểm nghiệm. Việc này được thực hiện bởi các phòng thí nghiệm và phòng thực nghiệm. ở đây sản phẩm được chạy thử và đo các chỉ tiêu kĩ thuật. Nếu đạt yêu cầu chất lượng, sản phẩm sẽ được đóng dấu KCS và có thể sẵn sàng tung ra thị trường. Ngoài ra trong nhà máy còn có phòng thiết kế để thiết kế mẫu mã, bao bì cũng như nghiên cứu các sản phẩm mới Mặt bằng nhà máy như sau: Chương II Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng và toàn nhà máy 2.1. Đặt vấn đề Phụ tải tính toán (PTTT) là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) 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 lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ, ...PTTT phụ thuộc nhiều yếu tố như công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống ...Nếu PTTT xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ cuả thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố cháy nổ... Ngược lại các thiết bị được lựa chọn dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất. Cũng vì vậy đó có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định PTTT song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho độ tin cậy cao thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán quá lớn và ngược lại. Dưới đây là 2 phương pháp thường áp dụng cho việc tính PTTT khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện: Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thich hợp. Trong đồ án này, ta có biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại do chỉ biết công suất đặt và diện tích nên ta có thể áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng được xác định theo suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất. 2.2. Xác định phụ tải tính toán phân xưởng sửa chữa cơ khí 2.2.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 5 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 1030m2. Trong phân xưởng có 50 thiết bị dùng điện, công suất rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là Máy tiện ren (10kW), bên cạnh đó lại có thiết bị có công suất rất nhỏ Máy phay chép hình ( 0,6 kW). Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. Những đặc điểm này cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng. - Nguyên tắc để phân nhóm phụ tải : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh chồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị trong nhóm nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm + Số lượng thiết bị trong nhóm không nên quá nhiều. Tuy nhiên thường thì rất khó có thể thoả món tất cả các yêu cầu cùng một lúc, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất. Căn cứ vào nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện nêu ở trên và dựa vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 6 nhóm thiết bị (phụ tải). Kết quả phân nhóm được trình bày trong bảng 2.1 : Bảng 2.1: Tổng hợp phân nhóm phụ tải điện Tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm I 1 Máy phay vặn năng 2 5 7,0 14,0 2 Máy phay ngang 1 6 4,5 4,5 3 Máy phay chép hình 1 7 5,62 5,62 4 Máy phay chép hình 1 11 3,0 3,0 5 Máy bào ngang 2 12 7,0 14,0 6 Máy bào giường một trụ 1 13 10,0 10,0 7 Máy khoan hướng tâm 1 15 7,0 7,0 Cộng nhóm I 9 58,12 Nhóm II 1 Máy doa toạ độ 1 3 7,0 7,0 2 Máy phay đứng 2 8 4,5 9,0 3 Máy phay chép hình 1 9 1,7 1,7 4 Máy xọc 2 14 4,5 9,0 5 Máy khoan đứng 1 16 4,5 4,5 6 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2,8 2,8 7 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10,0 10,0 8 Máy ép thuỷ lực 1 21 4,5 4,5 Cộng nhóm II 10 48,5 Nhóm III 1 Máy tiện ren 4 2 7,0 28,0 2 Máy phay chép hình 1 10 0,6 0,6 3 Máy mài tròn 1 17 4,5 4,5 4 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2,8 2,8 5 Máy ép thuỷ lực 1 22 0,65 0,65 6 Máy mài sắc 1 24 2,8 2,8 Cộng nhóm III 9 39,35 Nhóm IV 1 Máy tiện ren 4 1 10,0 40,0 2 Máy doa ngang 1 4 4,5 4,5 3 Máy mài sắc 1 24 2,8 2,8 4 Máy giũa 1 27 1,0 1,0 5 Máy mài dao cắt gọt 1 28 4,5 4,5 Cộng nhóm IV 9 52,8 Nhóm V 1 Máy tiện ren 2 1 7,0 14,0 2 Máy tiện ren 1 2 7,0 7,0 3 Máy tiện ren 2 3 4,5 9,0 4 Máy tiện ren 1 4 7,0 7,0 5 Máy cưa 1 11 4,5 4,5 6 Máy mài 2 phía 1 12 2,8 2,8 7 Máy khoan bàn 1 13 0,65 0,65 Cộng nhóm V 9 44,95 Nhóm VI 1 Máy khoan đứng 1 5 2,8 2,8 2 Máy khoan đứng 2 6 4,5 9,0 3 Máy phay vặn năng 1 7 4,5 4,5 4 Máy bào ngang 1 8 5,8 5,8 5 Máy mài tròn vặn năng 1 9 2,8 2,8 6 Máy mài phẳng 1 10 4,0 4,0 7 Máy mài 2 phía 1 12 2,8 2,8 8 Máy khoan bàn 1 13 0,65 0,65 Cộng nhóm VI 9 32,35 2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải a/ Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải nhóm 1 cho trong bảng: Bảng: Danh sách thiết bị thuộc nhóm I Tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy phay vặn năng 2 5 7,0 14,0 2 Máy phay ngang 1 6 4,5 4,5 3 Máy phay chép hình 1 7 5,62 5,62 4 Máy phay chép hình 1 11 3,0 3,0 5 Máy bào ngang 2 12 7,0 14,0 6 Máy bào giường một trụ 1 13 10,0 10,0 7 Máy khoan hướng tâm 1 15 7,0 7,0 Cộng nhóm I 9 58,12 Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được ksd =0,25; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm I: n=9;n1=7ị . P= 58,12 kW; P1= 50,65 kW, ị . Tra bảng PLI.5 với (,) = (0,78; 0,87) ta được vậy = 0,87.9 = 7.83 (thiết bị). Tra bảng PLI.6 kmax theo ksd ta được kmax = 2,35. Phụ tải tính toán của nhóm 1 là: Ptt1 = kmax.ksd.= 2,35.0,15.58,12 =20,49 (kW). Qtt1 = Ptt.tgj =20,49.1,33= 27,32 (kVar). Stt1 = Itt1 = = = 51,88 (A). b/ Tính toán cho nhóm 2: Số liệu phụ tải nhóm 2 cho trong bảng 2.2b. Bảng 2.2b- danh sách thiết bị thuộc nhóm II Tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy doa toạ độ 1 3 7,0 7,0 2 Máy phay đứng 2 8 4,5 9,0 3 Máy phay chép hình 1 9 1,7 1,7 4 Máy xọc 2 14 4,5 9,0 5 Máy khoan đứng 1 16 4,5 4,5 6 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2,8 2,8 7 Máy mài phẳng có trục đứng 1 19 10,0 10,0 8 Máy ép thuỷ lực 1 21 4,5 4,5 Cộng nhóm II 10 48,5 * Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd =0,15; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. * Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm II: n=10;n1=2 ị . P= 48,5 kW; P1= 17 kW, ị . Tra bảng PL1 với (,) = (0,20; 0,35) ta được vậy =0,83.10 = 8,3 (thiết bị). Tra bảng kmax theo ksd ta được kmax = 2,28. Phụ tải tính toán của nhóm 2 là: Ptt = kmax.ksd.= 2,28.0,15.48,5=16,59(kW). Qtt=Ptt.tgj =16,59.1,33= 22,11 (kVar). Stt1= Itt = = = 42(A). c/ Tính toán cho nhóm 3: Số liệu phụ tải 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 P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 4 2 7,0 28,0 2 Máy phay chép hình 1 10 0,6 0,6 3 Máy mài tròn 1 17 4,5 4,5 4 Máy mài phẳng có trục nằm 1 20 2,8 2,8 5 Máy ép thuỷ lực 1 22 0,65 0,65 6 Máy mài sắc 1 24 2,8 2,8 Cộng nhóm III 9 39,35 * Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd =0,15; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. * Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm III: n=9;n1=5 ị . P= 39,35 kW; P1= 32,5 kW, ị . Tra bảng PL1 với (,) = (0,55; 0,82) ta được vậy =0,73.9 = 6,57 (thiết bị). Tra bảng kmax theo ksd ta được kmax = 2,53. Phụ tải tính toán của nhóm 3 là: Ptt = kmax.ksd.= 2,35.0,15.39,35=14,93(kW). Qtt=Ptt.tgj =14,93.1,33=19,91 (kVar). Stt1= Itt = = = 37,8(A). d/ Tính toán cho nhóm 4: Số liệu phụ tải nhóm 4 cho trong bảng 2.2d. Bảng 2.2 d - danh sách thiết bị của nhóm IV. Tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 4 1 10,0 40,0 2 Máy doa ngang 1 4 4,5 4,5 3 Máy mài sắc 1 24 2,8 2,8 4 Máy giũa 1 27 1,0 1,0 5 Máy mài dao cắt gọt 1 28 4,5 4,5 Cộng nhóm IV 9 52,8 * Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd =0,15; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. * Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm IV: n=8;n1=4 ị . P=52,8 kW; P1= 40 kW, ị . Tra bảng PL1 với (,) = (0,50; 0,76) ta được vậy =0,75.8= 6,0 (thiết bị). Tra bảng kmax theo ksd ta được kmax = 2,64. Phụ tải tính toán của nhóm 4 là: Ptt = kmax.ksd.= 2,64.0,15.52,8=20,91(kW). Qtt=Ptt.tgj =20,91.1,33=27,88 (kVar). Stt1= Itt = = = 52,95(A). e/ Tính toán cho nhóm 5: Số liệu phụ tải nhóm V cho trong bảng 2.2e Bảng 2.2e- danh sách thiết bị của nhóm V tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 2 1 7,0 14,0 2 Máy tiện ren 1 2 7,0 7,0 3 Máy tiện ren 2 3 4,5 9,0 4 Máy tiện ren 1 4 7,0 7,0 5 Máy cưa 1 11 4,5 4,5 6 Máy mài 2 phía 1 12 2,8 2,8 7 Máy khoan bàn 1 13 0,65 0,65 Cộng nhóm V 9 44,95 * Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd =0,15; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. * Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm V: n=9;n1=7 ị . P=44,95kW; P1= 41,5 kW, ị . Tra bảng PL1 với (,) = (0,650; 0,92) ta được vậy =0,85.9= 7,650 (thiết bị). Tra bảng kmax theo ksd ta được kmax = 2,37. Phụ tải tính toán của nhóm 5 là: Ptt = kmax.ksd.= 2,37.0,15.44,95=15,98(kW). Qtt=Ptt.tgj =15,98.1,33=21,31 (kVar). Stt1= Itt = = = 40,47(A). f/ Tính toán cho nhóm 6: Số liệu phụ tải nhóm VI cho trong bảng 2.2f Bảng 2.2f- danh sách thiết bị của nhóm VI tt Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng P dm (kW) I dm (A) 1 máy Toàn bộ 1 Máy khoan đứng 1 5 2,8 2,8 2 Máy khoan đứng 2 6 4,5 9,0 3 Máy phay vặn năng 1 7 4,5 4,5 4 Máy bào ngang 1 8 5,8 5,8 5 Máy mài tròn vặn năng 1 9 2,8 2,8 6 Máy mài phẳng 1 10 4,0 4,0 7 Máy mài 2 phía 1 12 2,8 2,8 8 Máy khoan bàn 1 13 0,65 0,65 Cộng nhóm VI 9 32,35 * Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd =0,15; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. * Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:: 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. Ta có với nhóm V: n=9;n1=8 ị P=32,35kW; P1= 31,7 kW, ị . Tra bảng PL1 với (,) = (0,89; 0,98) ta được vậy =0,92.9= 8,28 (thiết bị). Tra bảng kmax theo ksd ta được kmax = 2,27. Phụ tải tính toán của nhóm 6 là: Ptt = kmax.ksd.= 2,27.0,15.32,35=11,02(kW). Qtt=Ptt.tgj =11,02.1,33=14,69 (kVar). Stt1= Itt = = = 11,27(A). 2.3.Xác định phụ tải chiếu sáng 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 = 306 (m2) -Suất phụ tải chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng , chọn p0 = 15 (W/m2) -Thay vào công thức ta được: Pcs = p0.F = 15.306 = 4590 (W) ~4,6(kW). Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng SCCK. - Công suất tác dụng: Ptt.px = Kđt. - Công suất phản kháng: Qtt.px = Kđt. - Công suất biểu kiến: Sttpx = Trong đó: + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt = 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Ptt.nhi : công suất tác dụng tính toán nhóm i. + Qtt.nhi : công suất tác dụng phản kháng nhóm i. + Pcs: phụ tải chiếu sáng. Thay số liệu vào ta có: Ptt.px= 0,85.(20,49+16,59+14,93+20,91+15,98+11,02)+4,6= 89,5 (kW). Qtt.px= 0,85.(27,32+27,64+19,91+27,88+21,31+14,69) =117,94 (kVar). Sttpx = = 148,05 (kVA). 2.4. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây ta sẽ sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.4.1 Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Theo phương pháp này phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định theo các biểu thức : Ptt = knc.; Qtt = Ptt.tgj Stt= = Một cách gần đúng có thể lấy Pd= Pdm, do đó Ptt = knc. Trong đó : Pdi, Pdmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng và công suất phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị n - số thiết bị trong nhóm knc - hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kĩ thuật. 2.5. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy. a.Tính toán cho phân xưởng cơ khí. Công suất đặt 2100 kVA Diện tích xưởng 360 m2. Tra bảng PL 1.3 với phân xưởng cơ khí có knc = 0,3, cosj= 0,6. Tra bảng 2 PL 1.7. suất chiếu sáng po = 15 W/m2 . Công suất tính toán động lực: Pđl = Knc.Pđ = = 0,3.2100 = 630 (KW) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.S = 15.360 = 5400 (W)=5,4(kW). Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs =630 + 5,4 = 635,4 (KW). Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Ptt.tg =630.1,33 = 847,2 (KVAR). Công suất tính toán toàn phân xưởng: Stt = = = 1059 (KVA). b. Tính toán cho các phân xưởng còn lại. Các phân xưởng khác tính toán tương tự ta được kết quả ghi trong bảng B2-1 ở trang sau. Bảng 2.5.b. Phụ tải tính toán các phân xưởng TT Tên phân xưởng Pđ (kW) Knc Cosa p0 W/m2 Pđl (kW) Pcs (kW) Ptt (kW) Qtt (kVa) Stt (kVA) 1 Phân xưởng cơ khí 2100 0,3 0,6 15 630 5,4 635,4 847,2 1059 2 Phân xưởng dập 1200 0,7 0,7 15 840 3,9 844 861,3 1205,7 3 PX lắp ráp số 1 900 0,3 0,6 15 270 2,76 272,7 363 454,6 4 PX lắp ráp số 2 1400 0,3 0,6 15 420 4,86 364,8 566,5 708,1 5 PX sửa chữa cơ khí 307 0,3 0,6 15 92 4,59 96,6 128,8 161 6 Phòng TN Trung tâm 160 0,8 0,8 20 128 3,2 131,2 98 164 7 Phân xưỡng chế thử 500 0,3 0,6 15 150 3,51 153,5 204 255,8 8 Trạm bơm 120 0,7 0,6 15 84 3,51 87,51 116 145,85 9 Bộ phận HC &quản lí 51,5 0,7 0,8 15 36,05 1,76 37,81 28 47,26 10 Bộ phận KCS &nhà kho 520 0,3 0,8 15 156 5,94 161,1 120,8 201,32 11 Khu nhà xe 64,5 0,3 0,7 10 19,47 5,85 25,32 26 36,17 2.6. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Công thức tính toán: Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: Ptt.nm = Kđt. Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy: Qttnm = Kđt. Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: Sttnm= Hệ số công suất của toàn nhà máy: cos = Trong đó: Kđt: hệ số đồng thời, lấy Kđt = 0,85. 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: Ptt.nm = Kđt. + Pcs =0,85.(635,4+844+272,76+424,86+96,6+131,2+ 153,5+87,51+37,81+161,06+25,32)+45,28 = 0,85.2870,02+45,28= 2439,52+45,28=2485(KW). Qttnm = Kđt. =0,85.(847,2+861+363+566,5+128,8+98+204+116+28+120,795+26) = 0,85.3359,295=2856(KVAr). Sttnm = = = 3786(KVA). cos = = = 0,66. 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 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 = 0,0595 - 0,0685) t - Số năm dự kiến (t = 10 năm) Vậy S (10) = 3786 . (1 + 0,0685 . 10) = 6380 (KVA) đ P(10) = S (10) . Cosj = 6380 . 0,66 = 4210 (KW) 2.7. Xác định biểu đồ phụ tải. 2.7.1. Khái niệm và cách 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. -Tâm phụ tải điện :Là điểm mà momen phụ tải ( li: là khoảng cách từ phụ tải i tới nguồn) Tâm phụ tải điện thường được xác định bằng các công thức: M(X0, Y0). Với X0 = ; Y0 = Si : công suất phụ tải thứ i. xi,yi : toạ độ phụ tải thứ i, xác định theo một hệ trục toạ độ tự chọn. Biểu đồ phụ tải điện: Là hình tròn có tâm trùng với tâm phụ tải có diện tích tỷ lệ với công suất phụ tải. Trên biểu đồ phụ tải điện chia làm 2 phần: Góc phụ tải chiếu sáng Góc phụ tải động lực + phần gạch chéo: tương đương với Sđl. + phần trắng : tương đương với Scs. Ta có: Stt.pxi = m m: tỷ lệ xích tuỳ chọn để KVA thành diện tích. Chọn m = 3 (KVA/mm2). Ri: bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (mm). Stt.pxi: phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA). Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải: 2.7.2. Xác định biểu đồ phụ tải. Kết quả tính toán R và cs của biểu đồ phụ tải của các phân xưởng được ghi trong bảng dưới đây. TT Tên phân xưởng Pcs (KW) Ptt (KW) Stt (KVA) R (mm) 0cs 1 Phân xưởng cơ khí 5,4 635,4 1059 10,6 3,1 2 Phân xưởng dập 3,9 844 1205,7 11,31 1,6 3 PX lắp ráp số 1 2,76 272,7 454,6 6,9 3,6 4 PX lắp ráp số 2 4,86 364,8 708,1 8,67 4,1 5 PX sửa chữa cơ khí 10,0 96,6 161 4,13 17,1 6 Phòng TN Trung tâm 3,2 131,2 164 4,2 8,8 7 Phõn xưỡng chế thử 3,51 153,5 255,8 5,2 8,2 8 Trạm bơm 3,51 87,51 145,85 3,9 14,4 9 Bộ phận HC&quản lí 1,76 37,81 47,26 2,2 16,7 10 Bộ phận KCS&nhà kho 5,94 161,1 201,32 4,62 13,2 11 Khu nhà xe 5,85 25,32 36,17 2 83,2 Bảng 2.7.2: Kết quả xác định Ri và 0cs cho các phân xưởng - Xác định tâm phụ tải điện: X0 == = 3,12. Y0 = = = 3,15 Vậy tâm phụ tải của nhà máy chớnh là vị trí đặt Trạm PPTT: M0(X0,Y0) = (3,12;3,15).(Đây đúng với bản vẽ tỉ lệ 1:2000) Biểu đồ phụ tải của nhà máy ĐHCX Chương III : Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy. 3.1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện : Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế cà kĩ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn các 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, có công nghệ tự động hoá cao. 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. 3.2. 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 năm. Stt(10) = 6380 kVA Ptt(10) = 4210 kW. 3.3. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp: Công thức kinh nghiệm: Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau: 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 (kW) Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp. Thay các giá trị PttXN(10) = 2870 kWvà l = 2,3 km vào công thức trên ta tính được U = 30,15 kV. Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là Uđm =35 kV. 3.4. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp a.Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Đưa đường dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dung trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng. Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành rất cao, nó chỉ phù hợp với cá nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không sử dụng phương pháp này. b.phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm: Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua các TPPTT. Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (<= 22kV), công suất các phân xưởng tương đối lớn. c.phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (BATT). Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua trạm BATT được hạ xuống điện áp 10 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện, tuy nhiên phương án này đòi hỏi vốn đầu tư lớn hơn để xây dung trạm BATT, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10 kV cấp điện cho các biến áp phân xưởng 10/0,4 kV thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn 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). 3.5. Xác định số lượng, dung lượng, vị trí cho các máy biến áp 3.5.1. 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 trọng của từng phân xưởng trong xí nghiệp có thể phân ra hai loại phụ tải sau : Phụ tải loại 2 gồm : - Phân xưởng cơ khí (CK), ký hiệu trên mặt bằng số 1. - Phân xưởng dập (PXD), ký hiệu trên mặt bằng số 2. - Phân lắp ráp số 1, ký hiệu trên mặt bằng số 3. - Phân xưởng lắp ráp số 2, ký hiệu trên mặt bằng số 4 - Trạm bơm, ký hiệu trên mặt bằng số 8. Phụ tải loại 3 gồm: - Phân sửa chữa cơ khí (SCCK), ký hiệu trên mặt bằng số 5. - Phòng thí nghiệm trung tâm (TNTT), ký hiệu trên mặt bằng số 6 - Phòng chế thử, ký hiệu trên mặt bằng số 7. -Bộ phận hành chính và ban quản lí, ký hiệu trên mặt bằng số 9. - Bộ phận KCS và kho thành phẩm, ký hiệu trên mặt bằng số 10. -Khu nhà xe ,ký hiệu trên mặt bằng số 11. Số lượng trạm biến áp được chọn như sau: - Phân xưởng là phụ tải loại 2, cần đặt 2 MBA cho trạm BAPX đó. - Phân xưởng là phụ tải loại 3 cần đặt 1 MBA cho trạm BAPX đó. 3.5.2. Chọn dung lượng máy biến áp: - Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện (A.T.C.C.Đ). Máy biến áp được chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định, việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện. - Các máy biến áp của các nước được chế tạo với các định mức khác nhau về nhiệt độ môi trường xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở những nơi có điều kiện khác với môi trường chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của máy biến áp. Điều kiện chọn công suất máy biến áp . - Nếu 1MBA : (3-2) - Nếu 2 MBA (3-3) Trong đó: + SđmB : Công suất định mức của MBA (KVA) + Stt : Công suất tính toán của phụ tải ( KVA) + Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (KVA) + Kqtsc: Hệ số quá tải sự cố ; Kqtsc = 1,4. Trạm biến áp trung tâm: 3190(kVA). Tra bảng phụ lục ta tìm được máy biến áp tiêu chuẩn cho trạm biến áp trung tâm có Sdm = 5600 kVA. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố: ,lấy =1,4 SdmB ³ = = 4560 (kVA). Vậy ta chọn 2 máy biến áp có Sđm = 5600 kVA do Liên Xô sản xuất, phải hiệu chỉnh nhiệt độ Hệ số hiệu chỉnh là Khc = 0,81 ; { 0,81=1-(24-5)/100 } Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp trung tâm: Loại Sđmhc KVA Điện áp (kV) Tổn thất UN% Io% C H DPo DPn TM 5600/10 4536 38,5 10,5 18,0 56 5,5 4,0 Hệ số cos của nhà máy là:cos==0,71%: Giá trị này là chấp nhận được! Phương án các trạm biến áp phân xưởng : Phương án 1: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng: - Trạm biến áp phân xưởng B1 : Cấp điện cho phân xưởng cơ khí, dùng 2 máy biến áp làm việc song song (kVA). Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdm = 800 kVA. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố: vì các thiết bị thuộc phụ tải loại I của phân xưởng chỉ chiếm khoảng 80%, do đó lấy Sttsc = 0,8 x 1059 = 847 (kVA). SdmB ³ = = 605 (kVA). Trạm B1 đặt 2 máy biến áp 800 kVA kí hiệu 800-10/0,4 làm việc song song là hợp lý. Vì máy do ABB chế tạo ở Việt Nam nên không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ. Trạm biến áp phân xưởng B2: trạm cung cấp điện cho phân xưởng dập, gồm 2 máy biến áp làm việc song song. (kVA). Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdm = 800 kVA. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố: vì các thiết bị thuộc phụ tải loại I của phân xưởng chỉ chiếm khoảng 80%, do đó lấy Sttsc = 0,8 x 1205,7 = 945 (kVA). SdmB ³ = = 675 (kVA). Trạm đặt 2 máy biến áp 2 cuộn dây kí hiệu 800- 10/0,4 có công suất định mức 800 kVA sản xuất (ABB) tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ là hợp._.