đồ án thiết kế cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi

Phụ tải của nhà máy chế tạo vòng biTT Tên phân xưởng Công suất đặtKW Loại hộ tiêu thụ 11 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích Hình 1: Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy chế tạo vòng bi... Nếu p

Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy sản

xuất vòng bi

I Giới thiệu chung về nhà máy

Đây là nhà máy sản xuất vòng bi với các phân xưởng có số liệu trong bảng 1,

và sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy như ở hình 1

Các số liệu ban đầu:

1 Phụ tải điện của nhà máy (hình 1 & bảng 1)

2 Phụ tải điện của phân xưởng sữa chữa cơ khí (hình 2 & bảng 2)

6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 12Km

7 Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn

8 Nhà máy làm việc: 3 ca, T max  3600h

II Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Xác địn phụ tải tính toán của phân xưởng sữa chữa cơ khí 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 sữa chữa cơ khí

III.Các hình vẽ:

1 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

2 Các phương án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà má y

4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

5 Sơ đồ mặt bằng và đi dây của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Bảng 1 Phụ tải của nhà máy chế tạo vòng bi

TT Tên phân xưởng Công suất đặt(KW) Loại hộ tiêu thụ

11 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy chế tạo vòng bi

B¶ng 2:Danh s¸ch thiÕt bÞ cña PXSCCK

25 ThiÕt bÞ t«i b¸nh r¨ng 1 18

Hình 2: sơ đồ phân xưởng sửa chữa cơ khí

Chương II : Xác định Phụ tảI tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn

nhà máy

I đặt vấn đề

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu không đổi, tương đương với phụ tảithực tế về mặt tác dụng lớn nhất

Xác định được phụ tải tính toán là điều kiện để xác định dây dẫn, thiết bị bảo

vệ … không những vậy mà còn phục vụ cho việc tính toán ngắn mạch, tổn thấtcông suất, tổn thất điện áp

Phụ tải tính toán là số liệu đầu vào quan trọng nhất của bài toán thiết kế, vậnhành hệ thống cung cấp điện Việc xác định sai phụ tải tính toán có thể gây nênnhiều tổn thất không mong muốn

Nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổithọ của thiết bị, có khả năng dẫn đến các sự cố như cháy nổ, quá tải… còn nếungược lại thì các thiết bị được lự a chọn sẽ dư thừa công suất dẫn tới lãng phí, giatăng tổn thất điện năng, tăng vốn đầu tư

Hiện nay có nhiều phương phá p xác định phụ tải tính toán Do vậy nhiệm vụcủa người thiết kế là phải lựa chọn phương pháp định phụ tải thích hợp với điềukiện tính toán có được cũng như độ tin cậy của kết quả cuối cùng

II các phương pháp xác định Phụ tảI tính toán (pttt)

1 Xác định pttt theo hệ số nhu cầu và công suất đặt

mPttPdPtt

Pnc

Stt

I

costt

PttS

tg.ttPttQ

cos

1

n P

i

P dmi i

2,11,1

(dKsd

Kt

tb



Nếu phụ tải có đồ thị tương đối bằng phẳng thì Khd  1,1 1, 2 

Phương pháp này sử dụng khi có đồ thị phụ tải

Phương pháp chỉ cho kết quả tương đ ối chính sác và áp dụng ở các nút có

nhiều phụ tải

3 Xác định PTTT Theo công suất trung bình và độ lệch khỏi giá trị trung bình

T tbT P

tt

P  Trong đó: PtbT: công suất trung bình của phụ tải trong thời

gian TT

 : độ lệch công suất phụ tải khỏi giá trị trung

bình

 : hệ số tán xạ ứng với độ lệch T

m

1T



Phương pháp sử dụng khi biết dạng của đồ thị phụ tải

4.Xác định PTTT theo hệ số cực đại và công suất trung bình

tbpmax

pmax

với Pmax : công suất cực đại

tbptt

pmaxk0T

2dmP

2n

1

i dmi

Phq

n

- Nếu số thiết bị n 5  áp dụng công thức

- Nếu số thiết bị n 5 áp dụng công thức sẽ gây ra sai số  ta sử dụngphương pháp tính gần đúng 10% sau:

Có:

minPmax

maxdmP

n1

i dmi

P2hqn

;n1

2P1n

2P

95

0hq

P3

-NÕu nhq < 4 vµ n>3 n Kti

1

i dmi

Ptt

homnPsdK05.1ttP5.0sdK

300hq

n5.0sdK

i tti

Pdt

KhomnttP

n1

i ttiP

homntt

PdtK

Phương pháp này xác định phụ tải tính toán tại các nút thứ cấp của cấc trạmbiến áp, trạm phân phối trung tâm

6.Xác định PTTT theo công suất tiêu thụ điện năng trên một

đơn vị sản phẩm

T0WT

Mtt

Trong đó: MT: sản lượng trong thời gian T

W0: KWh/sp

MT.W0 = AtVới At: điện năng tiêu thụ trong một năm

tb

PTt

Att

P0 : suất công suất trên một đơn vị diện tíchPhương pháp này dùng để xác định phụ tải tính toán đối với các phụ tải phân

Phân xưởng có nhiều thiết bị có công suất khác nhau, để xác định phụ tải tín htoán được chính xác cần phân nhóm thiết bị trên Việc phân nhóm tuân theo

nguyên tắc sau:

Các thiếtbị trong 1 nhóm nên để gần nhau để giảm đường dây hạ áp nhờ vậy

tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng

Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng 1 nhóm giống nhau để xác định

phụ tải tính toán chính xác hơn và thuạn lợi cho việc lựa chọn phương án cấp điệncho nhóm

Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lựccần dùng cho phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong 1 nhóm cũng khôngnên quá nhiều bởi đầu ra của các tủ động lực thường từ 8 -12

Để tính toán công suất định mức của các nhóm thì ta phải quy đổi các thiết bị

về điều kiện làm việc chuẩn ( 3 fa , dài hạn) Cụ thể trong các phụ tải thì chỉ có 3thiết bị cần quy đổi là:

- Dầm treo có pa- lăng điện (11) :

Ta có bảng phân nhóm phụ tải và cô ng suất định mức sau khi quy đổi như sau:

Pdm-sau quy đổi(KW)Tên thiết bị SL

Ký hiệutrên sơ

đồ Nhãn máy 1 máy Toàn bộNhóm 1

1.Phụ tải tính toán các nhóm

- Với nhóm thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí ,tra phụ lục PL.I.1 sáchthiết kế cấp điện ta có: Ksd= 0,14 -> 0,2  chọn Ksd= 0,15

max Dm

P

P

=33

) (

KW71P

Tbi3n

1 1

1

P

P

=1105

71

, =0,676

- Tra sổ tay thiết kế cấp điện ta được nhq*=0,616 => nhq=n*

hq.n= 0,616.9 = 5(thiết bị)

Tra PL.I.6 sách thiết kế cấp điện với

5n

2545

2 dmi

2 1 i

2 dmi

P

)P(

59126

2 dmi

2 1 i

2 dmi

P

)P(

FPxscck= 39.21= 819 (m2)Tra sách thiét kế cấp điện PL.I.2 ta có : P0=13ữ16 (w/m2)

Chọn P0=14 (w/m2) ta có:

Pcs=14.819= 11466 (w)=11,466 (kw)Chọn thiêt bị chiếu sáng là đèn sợi đốt có cos=1 => Qcs=0

3.Tính toán phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng s ửa

8,07,0

75,0

Knc

Công suất tính toán động lực là:

Pđl = Knc.Pđ = 0,75 120 = 90 (kW)

Qđl= Pđl tg = 90 0,88 = 79,2 (kVAR)

Công suất tính toán chiếu sáng

Pcs= P0 FTra phục lục P.L.I.2 sách thiết kế cấp điện ta có P0= 20 (w/m2)

 Pcs= 20.1188 = 23760 (w) = 23,76 (kw)Chọn thiết bị chiếu sáng là đèn sợi đốt ta có : Cos  = 0CS

Vậy ta có phụ tải tính toán của toàn phòng thí nghiệm là:

PPTN=PCS+ Pđl = 23,76 + 90 = 113,76 (kw)

QPTN = QCS + Qđl = 0 + 79,2 = 79,2 (kvar)

SPTN = PPTN2  Q2PTN = 138,61 (kva)Sau khi tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có kết quả như bảng

sau :

Tên phân

xưởng P(kw)đ F(m 2 ) Knc cosφ PkwĐl QkwArĐL Pw/m0 2 PCS

kw PkwTT QkvArTT SkvATTPhòng

bơm 150 819 0,65 0,75 97,5 86,0 10 8,19 105,69 86,0 136,26

4,02,0K

0 SD

65,0Cos

3,0K

0 SD

V.Xác định phụ tảI tính toán của toàn nhà máy

- Hệ số cống suất của toàn nhà máy là:

6 , 5650

VI.Biểu đồ phụ tảI toàn nhà máy

Biểu đồ phụ tải là có tâm đặt tại trọng tâm phụ tải , diện tích tỷ lệ với công

suất phụ tải Biểu đồ phụ tải giúp việc hình dung sự phân bố phụ tảI điện một

cách rõ ràng

Biểu đồ phụ tải điện gồm 2 phần

- Phụ tải động lực : gạch chéo

- Phụ tải chiếu sáng : phần để trống

Bán kính đường tròn của tâm phụ tảI thứ i là Ritính theo công thức:

Góc phụ tải chiếu sáng trong biểu đồ CS =

PXi

CS

P

P.360

Sau khi tính toán có kết quả Ri và  CS như sau:

Chương III: Thiết kế mạng cao áp cho

toàn nhà máy

I.Đặt vấn đề

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh h ởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế

-kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đ ợc coi là hợp lý phảI thoả mãncác yêu cầu sau:

Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật, về chất lượng điện

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Vận hành an toàn với người và thiết bị

Thuận lợi cho việc nâng cấp để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán, thiết kế mạng điện cao ấp gồm các bước:

Xác định tâm phụ tải nhà máy

Vạch ra các phương án cung cấp điện

Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọndây dẫn với các phương án

Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án thiết kế

Thiết kế chi tiết cho phương án đã chọn

II Xác định tâm phụ tảI của nhà máy

Trên sơ đồ toàn nhà máy, vẽ hệ toạ độ Oxy, vị trí trọng tâm của cá c phân xởng

là (xi,yi), xác định tâm phụ tải nhà máy như sau:

Trong đó : Si là phụ tải tính toán của phân xởng thứ i

xi,yilà toạ độ của phụ tải thứ i

S = 130,53 17 + 1882,85 34,5 + 2149,39 35 + 1611,67 60

+1345,35 59,5 + 613,01 79,5 + 208,62 91,5 + 1369,15 92 +525,66 88 + 136,26 115,5

=420257,96Thay vào công thúc tính toạ độ tâm phụ tảI ta có

X0 = 574935, 45

9972, 49 = 57,7 (mm)

Y0 = 420257,96

9972, 49 = 42,1 (mm)Vậy toạ độ tâm phụ tải của nhà máy là (57,7 ; 42,1)

III Các phương án, sơ đồ cấp điện

1.Điều kiện về các trạm biến áp phân xưởng

 Vị trí các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX)

- Phải ở gần tâm phụ tải

- Thuận lợi cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và sửa chữa

- Đảm bảo an toàn, dễ phòng chống cháy nổ, ô nhiễm môi trường

- Hợp lý về mặt kinh tế

 Số lượng máy biến áp đặt trong TBAPX được c họn theo yêu cầu về độtin cậy của phụ tải

- Phụ tải loại I: Trạm đặt 2 máy biến áp (MBA)

- Phụ tải loại II: Trạm đặt 1 hoặc 2 MBA

- Phụ tảI loại III: Trạm đặt 1 MBA

- Số lượng MBA cũng còn được chọn khi xét tới tiêu chí vận hành kinh

tế TBAPX sao cho chi phí là cực tiểu

 Chọn công suất của MBA

- Nếu ở điều kiện làm việc bình thường :

ttpx dmBA

B hc

S S

S : Phụ tải tính toán sự cố của phân xưởng

- Nếu ở điều kiện sự cố:

ttscpx dmBA

B qt hc

S S





Với Kqt: hệ số quá tải của MBA chọn Kqt  1, 4

 Khi có sự cố ở 1 MBA ta có thể loại bỏ 1 số phụ tải không quan trọng

để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm được vốn đầutư và hạn chế tổn thất của các MBA trong điều kiện làm việc bình thường

dm I II

S  S  S

Theo giả thiết trong phụ tải loại I có 30% phụ tải loại I thì được cấp

điện trực tiếp từ nguồn qua 1 lộ kép

Phụ tải loại I có công suất nhỏ đặt xa nguồn có thể liên kết liên thôngbằng 1 lộ kép với phụ tải loại I đặt gần nguồn

Phụ tải loại III có công suất lớn đặt gần nguồn thì được cấp điện trựctiếp bằng 1 lộ đơn

Phụ tải loại III đặt xa nguồn sẽ được cấp điện liên thông qua 1 phụ tảIgần nguồn hơn qua 1 lộ đơn và hạ áp

2.Các phương án cung cấp điện cho phân xưởng

Từ các số liệu tính toán ta thấy quy mô sản xuất của nhà máy là lớn do vậy có

2 cách cấp điện:

 Đặt 1 trạm phân phối trung gian (TPPTG)

 Đặt 1 trạm biến áp phân phối trung gian 22 kV 6 kV (TBATG)

Nhược điểm của phương pháp này là sử dụng điện cao áp phức tạp, thường chỉdùng cho các phụ tảI điện áp cao, công suất lớn.

- Với phương án dùng TBATG thì nguồn áp 22kV qua TBATG được hạ xuống6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX) Phương án này có

ưu điểm là giảm được vốn đầu tư cho mạng cao áp trong nhà máy, vận hành đơngiản, độ tin cậy cao Song phải đầu tư xây dựng TBATG với vốn đầu tư lớn, tổnthất trong mạng cao áp tăng do có tổn thất của T BATG là lớn

Phương án này phảI đặt TBATG có dung lượng theo tính toán là:

Vậy trạm BATT đặt 2 MBA có Sđm = 5600 (kva) – 22/6 KV

2.1 Các phương án cung cấp điện

a) Phương án 1: Ta đặt 10 TBAPX.

Phương án này ta dùng 10 TBAPX trong đó

 Trạm B1 – cấp điện cho phòng thí nghiệm

 Trạm B2 – cấp điện cho PX số 1

 Trạm B3 – cấp điện cho PX số 2

 Trạm B4 – cấp điện cho PX số 3

 Trạm B5 – cấp điện cho PX số 4

 Trạm B6 – cấp điện cho PXSCCK

 Trạm B7 – cấp điện cho Lò ga

 Trạm B8 – cấp điện cho PX Rèn

 Trạm B9 – cấp điện cho Bộ phận nén ép

 Trạm B10 – cấp điện cho trạm bơm

Với các TBAPX cấp điện cho phụ tải loại I đặt 2 MBA, phụ tải loại III đặt 1MBA.Các phụ tải loại I được cấp điện bằng dây lộ kép, còn phụ tải loại III thìdùng dây lộ đơn

Trong các TBAPX trên thì trạm B1 được lấy điện liên thông qua trạm B3,trạm B6, B10 lấy điện qua trạm B7, trạm B9 lấy điện qua trạm B8.

Trạm Biến áp B1: Cung cấp điện cho phòng thí nghiệm được lấy liên thông

từ trạm B3 cấp điện cho PX số 2

Chọn dung lượng MBA

.

ttpx dmBA

B hc

S S

Thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Vậy trạm B1 đặt 2 MBA có SdmBA  100( kVA )

Sau khi tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có kết quả chọn MBA

b) Phương án 2: Ta đặt 9 TBAPX.

Phương án này ta dùng 9 TBAPX trong đó

 Trạm B1 – cấp điện cho phòng thí nghiệm

 Trạm B2 – cấp điện cho PX số 1

 Trạm B3 – cấp điện cho PX số 2

 Trạm B4 – cấp điện cho PX số 3

 Trạm B5 – cấp điện cho PX số 4

 Trạm B6 – cấp điện cho PXSCCK

 Trạm B7 – cấp điện cho Lò ga, Trạm Bơm

 Trạm B8 – cấp điện cho PX Rèn

 Trạm B9 – cấp điện cho Bộ phận nén épVới các TBAPX cấp điện cho phụ tải loại I đặt 2 MBA, phụ tải loại III đặt 1MBA Các phụ tải loại I được cấp điện bằng dây lộ kép, còn phụ tải loại III thìdùng dây lộ đơn

Trong các TBAPX trên thì trạm B1 được lấy điện liên thông qua trạm B3,trạm B6 lấy điện qua trạm B7, trạm B9 lấy điện qua trạm B8

Trạm Biến áp B1: Cung cấp điện cho phòng thí nghiệm được lấy liên thông

từ trạm B3 cấp điện cho PX số 2

Chọn dung lượng MBA

.

ttpx dmBA

B hc

S S

Thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Vậy trạm B1 đặt 2 MBA có SdmBA  100( kVA )

Sau khi tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có kết quả chọn MBA

cho các trạm như sau:

Các trạm biến áp cung cấp điện cho các phân xưởng có thể dùng loại liền

kề có 1 tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ đó tiế t kiệm đượcvốn đầu tư và ít ảnh hưởng tới công trình khác

Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho 1 phần hoặc toàn bộphân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành bảo quản thuận lợi, song vềmặt an toàn khi có sự cố trong trạm và trong phân xư ởng không cao

Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụtải nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần phụ tảI điện và rút ngắn khá nhiềuvhiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phânxưởng, giảm chi phí dây dẫn và tổn thất Vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuynhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ gia tăng

Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, đảm bảo mỹ quan ta sử dụng loạitrạm liền kề

Sau khi xác định được vị trí đặt các TBAPX ta có kết quả như trong bảngsau:

d) Bốn phương án thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy:

Do có 2 cách cấp điện tới nhà máy, và có 2 phương án đặt các TBAPX nên

ta có tất cả 4 phương án thiết kế mạng c ao áp cho nhà máy.Với các phụ tải loại

I dùng dây lộ kép để cấp điện còn phụ tải loại III dùng dây lộ đơn

3.Tính toán kinh tế – kỹ thuật và lựa chọn phương án thiết kế

Để so sánh và lựa chọn phương án thiết kế ta sử dụng hàm chi phí tính toánhàng năm Z cho từng phương án:

Trong đó Z : hàm chi phí tính toán hàng năm

atc : hệ số tiêu chuẩn lấy atc  0, 2

Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống

điện cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các TBAPX hạ điện áp từ 22 KVxuống 0,4 KV để cấp cho các phân xưởng

a)Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng của các MBA

Phương án này sử dụng TPPTG nhận điện từ hệ thống điện cấp cho các

trạm biến áp phân xưởng Các TBAPX hạ điện áp từ 22 KV xuống 0,4 KV đểcấp cho các phân xưởng

Phương án này sử dụng 10 trạm biến áp vói các máy biến áp có dung

lượng dã chọn ở trên Tra bảng 1.5 trang 27 sổ tay TBĐ ta có bảng sau:

0

P W



N

P W

6

(10 d )

B2 1000 22/0,4 1570 9500 1,3 5 2 131,6 263,2B3 1250 22/0,4 1720 12910 1,2 5,5 2 168,7 337,4B4 1000 22/0,4 1570 9500 1,3 5 2 131,6 263,2B5 750 22/0,4 1220 6680 1,4 4,5 2 91,5 183B6 630 22/0,4 1150 6040 1,4 4,5 1 80,9 80,9

Tổn thất điện năng trong các trạm biến áp:

2 0

Trong đó NB : số MBA trong trạm biến áp

T : thời gian vận hành MBA , T = 8760 giờ

 : thời gian tổn thất công suất lớn nhất

0

P W



( )

N

P W



A kWh

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA 346155,67

b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên

đường dây

Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt Nhà máy làm việc

3 ca,Tmax  3600( ) h Sử dụng cáp đồng, tra bảng 4.3 trang 194 sổ tay TBĐ

IktF

- Nếu cáp từ trạm PPTT về trạm BAPX là cáp lộ kép:

dmU3.2

ttpx

Smax

ttpx

Smax

lv

I





- Từ Fkt tính được, tra bảng lựa chọn thiết diện tiêu chuẩn gần

nhất Sau đó kiểm tra tổn thất điện áp UCPvà kiểm tra điều

kiện phát nóng của dây dẫn:

SC

CP II

K Trong đó ISC : dòng điện xảy ra sự cố khi đứt 1 cáp

Tương tự ta chọn được cáp từ TPPTG tới các TBAPX còn lại ( vẫn chọncáp cách điện XLPE, dai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA do Nhât Bảnchế tạo) kết quả như trong bảng sau:

Đường cáp

( )

I lv

KT

F mm

Tiết diệndây dẫn

2

cp

I A

TTPX dm

S

U