Bài tập dài hệ thống cung cấp điện

Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.. Tính toán độ lệch và dao động điện áp lựa chọn thiết bị bù, thiết bị bảo vệ....Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử c

Trang 1

Mục lục

Trang

2.3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 6

2.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại 15

2.5 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy 19

2.5 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải nhà máy 20

Trang 2

Chương I

Giới thiệu chung về nhà máy.

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy.

Mặt bằng phân xưởng được phân bố như sau:

Suy ra diện tích thực của nhà máy là: S= Sbản vẽ * 4500

Danh sách các phân xưởng trong nhà máy

Trang 3

7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III

10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích

Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân giúp chúng ta phát triển nhanh hơn,phục vụ việc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Vì vậy nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụloại một (không cho phép mất điện, cấp điện có dự phòng) Các phân xưởng sản xuất theo dâytruyền và được cấp điện theo tiêu chuẩn loại một

Còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, Ban Quản lí và Phòng Thínghiệm được cấp điện loại 3(cho phép mất điện) Đây là các phân xưởng không ảnh hưởng lớnđến tiến trình hoạt động của nhà máy

Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 10 Km, đường dây cấpđiện cho nhà máy dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không, dung lượng ngắn mạch vềphía hạ áp của trạm biến áp khu vực là 250 MVA, nhà máy làm việc 3 ca, Tmax = 4500 giờ

1.2 Các nội dung tính toán thiết kế chủ yếu.

1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy

2 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

3 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:

3.1 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt biến áp phân xưởng 3.2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt biến áp trung gian (trạm biến áp xí

nghiệp) hay trạm phân phối trung gian

3.3 Thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy

4 Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy

5 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

1.3 Các tài liệu tham khảo.

1 Hệ thống cung cấp điện - TS_Trần Quang Khánh

2 Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang

3 Mạch điện - Bùi Ngọc Thư

4 Cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp

5 Vở ghi trên lớp bài giảng của thầy

Trang 4

Tính toán độ lệch và dao động điện áp lựa chọn thiết bị bù, thiết bị bảo vệ

Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử của hệ thống cung cấp điện dùng các chỉtiêu kinh tế kỹ thuật của nó ( Vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, chi phí qui đổi, chi phíkim loại màu, tổn thất điện năng) đều phụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọng tính toán( Giá trị trung bình) của phụ tải điện

Vì vậy thiết hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người ta dùng phươngpháp đơn giản hoá hoặc phương pháp xác định chính xác là tuỳ thuộc vào giai đoạn thiết kế

và vị trí điểm nút tính toán khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp gồm 2giai đoạn sau:

+ Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế

+ Giai đoạn vẽ bản vẽ cho thi công

Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổngcông suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta xác định chínhxác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể và các nguồn tiêu thụ của các phân xưởng

Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cungcấp điện theo các điểm nút tính toán trong các lưới điện dưới và trên 1000 V

Mục đích tính toán phụ tải điện tại các điểm nút nhằm chọn tiết diện dây dẫn của lướiđiện cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng và công suất của máy biến áp và trạm giảm

áp chính, chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối, chọn thiết bị chuyển mạch và bảo

vệ với điện áp trên và dưới 1000 V Chính vì vậy người ta đã đưa ra một đại lượng gọi là phụtải tính toán nó được định nghĩa như sau:

Phụ tải chỉ dùng để thiết kế tính toán nó tương đương vói phụ tải thực về hiệu quảphát nhiệt hay tốc độ hao mòn cách điện trong quá trình làm việc

Trang 5

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

2.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trungbình

Ptt=Khd*Ptb

Với: Khd là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, [KW]

2.2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực

đại

Ptt=Kmax*Ptb=Kmax*Ksd*Kdt

Với Ptb là công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị

Kmax là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật

Kmax =F(nhq,ksd)

Ksd là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật

nhq: là sồ thiết bị dùng điện hiệu quả, là sồ thiết bị có cùng công suất, cùng chế độlàm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện củathiết bị đúng như sồ thiết bị thực tế

2.2.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo xuất trang bị điện trên một đơn vị

2.2.4 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

Với: Knc là hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể coigần đúng Pđ =Pđm [Kw]

2.2.6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn

vị sản phẩm

Trang 6

Ptt=Ao*M/Tmax

Với: Ao là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kw/đvsp]

M là số sản phẩm sản xuất trong một năm

Tmax là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]

2.2.7 Phương pháp tính trực tiếp

Trong các phương pháp trên ba phương pháp 3, 5, 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế

để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết qủa gần đúng tuy nhiên chúng khá đơngiản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được sử dụng trên cơ sở lý thuyết xác xuất thống

kê có xét đến yếu tố nên cho kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn vàphức tạp tuỳ theo nhu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải, người thiết kế

có thể lựa chọn những phương pháp thích hợp

Trong bài tập này với phân xưởng xửa chữa cơ khí đã biết vị trí, công suất đặt vàchế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực củaphân xưởng có thể có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cựcđại, các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác địnhphụ tải tính toán cảu các xưởng này ta sử dụng phương pháp tính công suất đặt và hệ sốnhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suấtchiếu sáng trên một đơn vị sản xuất

2.3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm

Danh sách máy cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

1 máy Toàn bộ

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

Trang 7

14 Máy sọc 2 7M430 7 14

BỘ PHẬN SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN

-Phân nhóm phụ tải

Dựa vào các nguyên tắc sau:

-Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc

-Các thiết bị trong nhóm ở gần nhau về vị trí

-Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít

Vì phụ tải cho biết khá nhiều thông tin, nên ta quyết định xác định phụ tải tính toántheo công suất trung bình và hệ số cực đại Tra bảng sổ tay kỹ thuật ta có

Ksd=0.15 và Cosφ=0.5 nên tanφ= 1.73

Trang 8

Ta có bảng phân chia các nhóm như sau

Nhóm Tên thiết bị điện lượngSố

Kí hiệutrên mặtbằng

Công suấtđặt Po(kW)

Hệ số sửdụng

Cosφ/tanφ

Nhóm 1

Nhóm 4

Trang 9

Máy mài hai phía 2 12 2.8 0.15 0.5 /1.73

Nhóm 6

2.3.1.1 Phụ tải tính toán của nhóm I

Cosφ/tanφ

Nhóm 1

hq*n = 0.8*15=12

Hệ số cực đại: Kmax = f (nhq, Ksd) = f (12, 0.15) = 1.96

Trang 10

 Phụ tải tính toán của nhóm I :

Ptt = Kmax*Ksd*∑P0 = 1.96*0.15*101.15 = 29.74 (kW)

Qtt = Ptt *tanφ = 29.74*1.73 = 51.45 (KVA)

Stt =

2 2

Công suấtđặt Po(kW) Hệ số sửdụng Cosφ/tanφ

hq *n = 0.87*12=10.44

Hệ số cực đại: Kmax = f (nhq, Ksd) = f (10.44, 0.15) = 2.1

 Phụ tải tính toán của nhóm II :

Ptt = Kmax*Ksd*∑P0 = 2.1*0.15*69.42 = 21.87 (kW)

Trang 11

Qtt = Ptt *tanφ = 21.87*1.73 = 37.84 (KVA)

Stt =

2 2

2.3.1.3 Phụ tải tính toán nhóm III

Ký hiệutrên mặtbằng

Cosφ/tanφ

Nhóm 3

Trang 12

Máy tiện ren 3 2 4.5 0.15 0.5 /1.73

Trang 13

Nhóm 6

hq*n = 0.86*17=14.62

Hệ số cực đại: Kmax = f (nhq, Ksd) = f (14.62, 0.15) = 1.85

 Phụ tải tính toán của nhóm VI:

Ptt = Kmax*Ksd*∑P0 = 1.85*0.15*91.4 = 25.36 (kW)

Trang 14

Qtt = Ptt *tanφ = 25.36*1.73 = 43.87 (KVA)

Stt =

2 2

2.3.1.7 Phụ tải tính toán nhóm VII

Nhóm 7

tt Qtt

P +

= 33.16 (KVA)

Trang 15

Itt = S tt

Uđm√3 =

33.16

35√3 = 0.55 (A)2.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

2.3.2.1 Xác định phụ tải tính toán.

Lấy suất chiếu sáng chung cho toàn xưởng là Po=13 w/m2

Chọn loại đèn sợi đốt có cosβ=1 nên Qcs = 0, F là diện tích chiếu sáng, tính theo tỉ lệtrên sơ đồ là 850 m2.

Qx=Px*tagφ=112.59*1.73 = 194.78 KVA

Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

Sx= (P x+P cs)2+Q x2

= √ (11.05+112.59)2 +194.782 =230.7 KVA Với phụ tải tính toán toàn xưởng là: Ptt=Px+Pcs=128.39 KW

Suy ra Cosδ=Ptt/Sx=128.39/233.29=0.55

2.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại.

2.4.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng luyện gang

Theo bản vẽ thiết kế phân xưởng luyện gang có:

Tra bảng Knc, cosφ cho các phân xưởng ta có

Knc= 0.6; cosφ=0.8 suy ra: tagφ=0.75

Trang 16

Stt= P tt2+Q tt2 =3047 KVAr

Suy ra cosδ=Ptt/Stt=2459/3047=0.81

2.4.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng lò Martin

Phân xưởng lắp ráp có diện tích S=3270 m2

Có công suất đặt: PĐ=3500 KW

Công suất tính toán động lực là: PĐL=PĐ*Knc

QĐL=PĐL*tagφ

Knc=0.6; cosφ=0.8 suy ra: tagφ=0.75

2.4.3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng máy cán phôi tấm

Phân xưởngẻnèncó diện tích S=1296 m2

QĐL=PĐL*tagφ

Trang 17

2.4.4 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cán nóng

Phân xưởng đúc có diện tích S=4323 m2

Công suất tính toán động lực là:

PĐL=PĐ*Knc

QĐL=PĐL*tagφ

Knc=0.6; cosφ = 0.8 suy ra: tagφ=0.75

Knc=0.6; cosφ=0.8 suy ra: tagφ = 0.75

2.4.6 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng tôn

Phân xưởng kết cấu kim loại có diện tích S=4374m2

Trang 18

QĐL=PĐL*tagφ

2.4.8 Xác định phụ tải tính toán cho ban quản lí và phòng thí nghiệm

Ban quản lí và phòng thí nghiệm có S=2527 m2

Q =P *tagφ

Trang 19

Knc=0.8; cosφ = 0.85 suy ra: tagφ=0.7

Bảng phụ tải tính toán của các phân xưởng:

Trang 20

S = 11919.4 = 0.89591.7

2.6 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải.

2.6.1 Khái niệm tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xínghiệp công nghiệp việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp là mộtvấn đề quan trọng Để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảochi phí hàng năm là ít nhất, hiệu quả cao Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm phân phốichính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằngnhà máy

Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo tỷ lệ đãchọn

SI=ΠKΠ*RI2*m suy ra : RI= *

I

S m p

Trong đó:

+SI là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA)

+RI là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)

+m là tỷ lệ xích (KVA/cm2) hay (KVA/m2)

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâmphụ tải phân xưởng

Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện

Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn được chia làm hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải độnglực và phụ tải chiếu sáng

Trang 21

2.6.2.1 Xác định tâm phụ tải điện toàn nhà máy.

Từ sơ đồ nhà máy, vị trí các phân xưởng ta xác định được tâm phụ tải toàn nhà máy

Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là: ( Hàng ngang là kí hiệu của các phân xưởngtrên sơ đồ mặt bằng)

2.6.3 Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trung với tâm của phụ tải điện,

có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo một tỉ lệ xích nào đây Biểu đồ phụ tải chophép người thiết kế hình dung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế để từ đóvạch ra nhưng phương án thiết kế hợp lý và kinh tế nhất

Trang 22

Để xác định biểu đồ toàn nhà máy ta chọn tỷ lệ xích là m=40 KVA/ mm2

+Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức

+Góc chiếu sáng được tính theo biểu thức

a= (360*Pcs)/ Stt

*Tính toán bán kính R và góc chiếu sáng của từng phân xưởng

Kết quả tính toán được cho trong bảng sau:

m

=

P

Trang 23

*Vẽ biểu đồ phụ tải hình tròn toàn nhà máy:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho người và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước:

+ Vạch các phương án cung cấp điện

+ Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại,tiếtdiện các đường dây cho các phương án

+ Tính toán kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

+ Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

3.2 Vạch các phương án cung cấp điện.

Trang 24

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đường dâytải điện từ hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải:

U = 4,34 l0, 016.P (KW) Trong đó:

P – công suất tính toán của nhà máy (KW)

l – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (Km)

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

U = 4,34.√10+0.016∗9591.7 = 54.49(KW)

Do nhà máy gần trạm trung áp lên ta lấy điện từ trạm trung áp là 35 kV

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa racác phương án cung cấp điện:

3.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng:

Các trạm biến áp ( TBA ) lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việcvận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh tế

2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầucung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải Trongmọi trường hợp TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tincậy cung cấp điện không cao Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 MBA, hộ loạiIII có thể chỉ đặt một MBA

3 Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện:

n khc SđmB  Stt

Và kiểm tra điều kiện sự cố một MBA ( trong trạm có nhiều hơn 1 MBA ):

( n-1 ) Kqt SđmB  Sttsc Trong đó:

n – số MBA có trong TBA

khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ởViệt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1

Kqt - hệ số quá tải sự cố, kqt = 1.4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tảikhông quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6 giờ và trước khiquá tải MBA vận hành với hệ số tải  0,93

Sttsc – công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tảikhông quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu

tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại I có 30%

là phụ tải loại III nên

Sttsc = 0,7 Stt

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuậnlợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

3.2.2 Xác định số lượng, dung lượng các trạm biến áp phân xưởng

3.2.2.1 Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng

- Trạm biến áp B 1: Cấp điện cho phân xưởng luyện gang trạm đặt 2 máy biến áp làm

việc song song

n* khc* SđmB  Stt

SdmB ≥ S tt

2 = 30472 = 1523.5 (KVA)

Tiêu đề	Bài tập dài hệ thống cung cấp điện
Tác giả	Nguyễn Đức Quang
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hệ thống cung cấp điện
Thể loại	Báo cáo môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	543,23 KB