Thiết kế mạng điện phân xưởng

tổng công suất định mức củanhóm phụ tải.Ksd - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết - Nh vậy để xác định phụ tải tính toán the

Phần I

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm

nông nghiệp

Chơng I

Giới thiệu chung về Nhà máy

I Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy

1.1 Loại ngành nghề:

- Nghành nông nghiệp nớc ta chiếm một vai trò quan trọng trong nềnkinh tế quốc dân, có hơn 80% dân số hoạt động trong lĩnh vực này, đóng gópphần lớn vào ngân quỹ quốc gia Chính vì vậy Đảng và Chính phủ nớc ta rấtquan tâm u đãi hỗ trợ cho nghành nông nghiệp Để đảm bảo cho các hoạt

động nông nghiệp đợc diễn ra bình thờng, các nhà máy công nghiệp cũng

đóng vai trò đáng kể Nh là tạo ra các máy móc hỗ trợ nh máy cày, máy bơm cải thiện năng suất hoạt động cho nghành nông nghiệp Do đó các nhàmáy công nghiệp phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp cũng cần đợc pháttriển đồng đều

- Nhà máy công nghiệp mà tôi thiết kế là nhà máy chế tạo bơm nôngnghiệp Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu của nhà máy là chế tạo, sản xuất, lắp đặtbơm phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp, nhằm mục đích tới tiêu chốnghạn, chống lũ cho nông nghiệp

- Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lợc của mình, không nhữngchỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lợng và độtin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy

1.2 Quy mô, năng lực của nhà máy:

- Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 31845 m2 nhà xởng, bao gồm

11 phân xởng, đợc xây dựng tập trung tơng đối gần nhau, với tổng công suất

dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 11MVA

- Dự kiến trong tơng lai nhà máy sẽ đợc mở rộng và đợc 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 tơng lai về mặt kỹ

thuật và kinh tế, phải đề ra phơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải

sau vài năm sản xuất và cũng không để quá d thừa dung lợng mà sau nhiều

năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến

PXKCKL - Phân xởng kết cấu kim loại

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của nhà

máy, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, gây

thiệt hại về kinh tế, do đó nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại I

- Mặt khác theo quy trình công nghệ này, các phân xởng trong nhà

máy lại đợc phân loại nh sau:

- Phụ tải loại I bao gồm:

 Phân xởng kết cấu kim loại

 Phân xởng lắp ráp cơ khí

- Để quy trình sản xuất của nhà máy đảm bảo vận hành tốt thì phải

đảm bảo chất lợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn nhà máy

và cho các phân xởng quan trọng trong nhà máy

III Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máY

Bảng 1.1 - Công suất đặt và diện tích các phân xởng của nhà máy

- Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụtải:

 Phụ tải động lực

 Phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầutrực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép UCf =  5% Uđm Côngsuất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và đợc cấp bởi tần sốf=50Hz

- Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải một pha, công suất không lớn.Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thờng dùng dòng điện tần số f =50Hz Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng UCf = 2,5%

2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy

- Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quantrọng của các thiết bị, để từ đó vạch ra phơng thức cấp điện cho từng thiết bịcũng nh cho các phân xởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn nhà máycơ khí nhận thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại I là 95.8% Phụ tải loại I lớn hơnnhiều so với phụ tải loại III, do đó nhà máy đợc đánh giá là hộ phụ tải loại I,vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục

IV Phạm vi đề tài.

- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhng do thời gian có hạn nênviệc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lợng lớn, đòihỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán cho những hạng mục quan trọng củacông trình

- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến:

 Thiết kế mạng điện phân xởng

 Thiết kế mạng điện nhà máy

 Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy

 Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí

 Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xởng

Chơng II Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng

và toàn nhà máy

1 Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân x ởng sữa chữa cơ khí

a Phân loại phụ tải:

- Mục đích: Phân ra đợc các thiết bị hoặc nhóm các thiết bị có yêu cầucung cấp điện khác thờng Ví dụ:

 Nhóm các thiết bị yêu cầu nguồn 1 chiều

 Nhóm các thiết bị yêu cầu nguồn 1pha, 3 pha

 Nhóm các thiết bị yêu cầu tần số khác 50Hz

 Nhóm các thiết bị yêu cầu điện áp khác so với các thiết bị khác trongphân xởng

- Từ các yêu cầu trên, khi thiết kế cung cấp điện, phải tính chọn cácthiết bị đầu vào cho chúng, nh: chỉnh lu, biến tần, biến áp

- Trong phân xởng sửa chữa cơ khí các thiết bị không có yêu cầu cungcấp điện khác thờng, đều cùng có 1 chế độ làm việc, cho nên đợc xếp chungvào 1 loại

- Chức năng của phân xởng sữa chữa cơ khí trong nhà máy:

 Xét về chức năng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy: Nếu phânxởng sữa chữa cơ khí bị mất điện, thì không ảnh hởng gì đến khả năng sảnxuất của nhà máy, cho nên không yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện

 Xét tới các thiết bị trong phân xởng sữa chữa cơ khí : Không cóthiết bị nào yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện

- Từ 2 nhận xét trên đây, phân xởng sửa chữa cơ khí đợc xếp vào hộtiêu thụ loại III

b Phân nhóm phụ tải:

- Mục đích: Việc phân nhóm các thiết bị điện trong phân xởng thànhtừng nhóm riêng rẽ, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính toán thiết kế cungcấp điện Mỗi nhóm thiết bị thông thờng đợc cung cấp điện từ một tủ độnglực riêng biệt Nguyên tắc chung để phân nhóm thiết bị nh sau:

 Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng

 Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc

 Các thiết bị trong các nhóm nên đợc phân bổ để tổng công suất củacác nhóm ít chênh lệch nhất

 Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều

 Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn đợc nhóm lại theo các yêu cầu riêngcủa việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt củatừng bộ phận trong phân xởng

-Trong phân xởng sữa chữa cơ khí các thiết bị có:

 Công suất khác nhau không nhiều

 Chế độ làm việc giống nhau

- Dựa vào cách phân loại và các đặc điểm trên, các phụ tải trong phânxởng sửa chữa cơ khí sẽ đợc phân nhóm theo mặt bằng đặt phụ tải

- Dựa vào mặt bằng đặt phụ tải và công suất các thiết bị, chia các thiết

bị trong phân xởng sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm

Bảng 2.1 Phân nhóm các thiết bị trong phân xởng sửa chữa cơ khí

Nhãm V

Nhãm VI

1 Kh¸i niÖm vÒ phô t¶i tÝnh to¸n

Phụ tải tính toán là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọncác trang thiết bị cung cấp điện trong mọi trạng thái vận hành của hệ thốngcung cấp điện Trong thực tế vận hành ở chế độ dài hạn ngời ta muốn rằngphụ tải thực tế không gây ra những phát nóng các trang thiết bị cung cấp điện(dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngoài ra ở các chế độ ngắnhạn thì nó không đợc gây tác động cho các thiết bị bảo vệ (ví dụ: ở các chế

độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không

đợc cắt) Nh vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tơng đơng vớiphụ tải thực tế về một vài phơng diện nào đó Trong thực tế thiết kế ngời tathờng quan tâm đến hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổnthất và vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần phải đợc xác định:

 Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng

 Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất

Dới đây là các định nghĩa về 2 loại phụ tải này

Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng:

“ Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tơng đơng với phụ tải thực tếbiên thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất “

Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: (thờng gọi là phụ tải

đỉnh nhọn)

“ Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong 1 thời gian ngắn từ một

đến hai giây chúng cha gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nhng lại gây

ra các tổn thất và có thể là nhẩy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì” Trong thực

tế phụ tải đỉnh nhọn thờng xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi

đóng cắt các thiết bị cơ điện khác

2 Các ph ơng pháp xác định phụ tải và phạm vi sử dụng:

a Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại:

- Theo phơng pháp này:

Ptt = KM Ptb = KM Ksd Pđm (1 - 1)

Trong đó:

Ptb - Công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất

Pđm - Công suất định mức của phụ tải

Ksd - Hệ số sử dụng công suất của phụ tải.

KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trungbình hoá T=30 phút

- Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính phụ tải tính toán cho mộtnhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xởng Nó cho một kếtquả khá chính xác nhng lại đòi hỏi một lợng thông tin khá đầy đủ về các phụtải nh: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải số l -ợng thiết bị trong nhóm (ksdi ; pđmi ; cosi ; )

b Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bìnhbình ph ơng :

tb - Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tải

- Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho các nhómthiết bị của phân xởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp Tuy nhiên phơng phápnày ít đợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin

về phụ tải mà chỉ phù hợp với các hệ thống đang vận hành

c Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:

Khd , Khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng và phản kháng) của đồ thị phụ tải

- Phơng pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái

tủ phân phối phân xởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xởng

Phơng pháp này ít đợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồthị của nhóm phụ tải.

d Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

-Theo phơng pháp này thì:

Ptt = Knc Pđ (1-5)

Trong đó:

Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải

Pđ - Công suất đặt của nhóm phụ tải

- Phơng pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn

giản và có thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thờng đợc dùng để tínhphụ tải tính toán cho các phân xởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiềucác thông tin về các phụ tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc quihoạch v.v

e Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất:

-Theo phơng pháp này thì:

Ptt = p0 F (1-6)

Trong đó;

p0 - Suất phụ tải tính toán cho một đơn vị diện tích sản xuất

F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện

- Phơng pháp này thờng chỉ đợc dùng để ớc tính phụ tải điện vì nó cho

kết quả không chính xác Tuy vậy nó vẫn có thể đợc dùng cho một số phụ tải

đặc biệt mà chỉ tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tích hoặc có sự phân bốphụ tải khá đồng đều trên diện tích sản suất

f Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sảnphẩm và tổng sản l ợng:

-Theo phơng pháp này:

Ptt = KM Ptb (1-8)

Trong đó:

a0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm

M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát

T (1 ca; 1 năm)

Ptb - Phụ tải trung bình của xí nghiệp

KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng

- Phơng pháp này thờng chỉ đợc sử dụng để ớc tính, sơ bộ xác định phụtải trong công tác qui hoạch, hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp

g Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

- Theo phơng pháp này thì 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 kháctrong nhóm đang làm việc bình thờng và đợc tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max)) (1-9)

Trong đó:

Ikđ (max) - Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trongnhóm máy

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

ởng sửa chữa cơ khí:

1 Giới thiệu ph ơng pháp sử dụng:

-Với phân xởng sửa chữa cơ khí theo các đề thiết kế giáo học thờngcho các thông tin khá chi tiết về phụ tải và vì vậy để có kết quả chính xác,nên chọn phơng pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suấttrung bình và hệ số cực đại” Dới đây là nội dung cơ bản của phơng pháp này:

Ptt = KM Ptb = KM Ksd Pđm (1-10)

Trong đó:

Ptb - Công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất

Pđm - Công suất định mức của phụ tải (tổng công suất định mức củanhóm phụ tải).

Ksd - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải

KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết

- Nh vậy để xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp này chúng tacần phải xác định đợc hai hệ số Ksd và KM

 Hệ số sử dụng: theo định nghĩa là tỷ số giữa công suất trung bình vàcông suất định mức Trong khi thiết kế thông thờng hệ số sử dụng của từngthiết bị đợc tra trong các bảng của sổ tay và vì vậy chúng ta có thể xác định

đợc hệ số sử dụng chung của toàn nhóm theo công thức sau:

pđmi - Công suất định mức của phụ tải thứ i trong nhóm thiết bị

ksdi - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải thứ i trong nhóm

n - Tổng số thiết bị trong nhóm

Ksd - Hệ số sử dụng trung bình của cả nhóm máy

 Hệ số cực đại KM: là một thông số phụ thuộc chế độ làm việc củaphụ tải và số thiết bị dùng điện có hiệu quả của nhóm máy, trong thiết kế hệ

số này đợc tra trong bảng theo Ksd và nhq của nhóm máy

 Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “Là số thiết bị giả thiết có cùng côngsuất, cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toáncủa nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau”

Số thiết bị điện hiệu quả có thể xác định đợc theo công thức sau:

-Tr ờng hợp 1 : Khi

m= p dmmax

p dmmin≤3 và K sd≥0,4

Thì nhq=n

Trong đó: Pđm max - công suất định mức của thiết bị lớn nhất trong nhóm

Pđm min - Công suất định mức của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm

Ksd - Hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy.-Tr ờng hợp 2 : Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất địnhmức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm

Chú ý: nếu khi tính ra nhq > n thì lấy: n hq = n

-Tr ờng hợp 4: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản đểtính nhanh nhq thì có thể sử dụng các đờng cong hoặc bảng tra Thông thờng

các đờng cong và bảng tra đợc xây dựng quan hệ giữa n hq

¿

(số thiết bị hiệuquả tơng đối) với các đại lợng n* và P* Và khi đã tìm đợc n hq

Pđm1 - Tổng công suất định mức của n1 thiết bị

Pđm - Tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm)

2 Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1

Bảng 2.2 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm I ST

T Tên thiết bị

Số trên mặt bằng

Số ợng

l-P đm (KW)

I đm (A)

1 máy Toàn bộ Nhóm I

- Thiết bị có công suất lớn nhất : Pđmmax = 10 KW

- Thiết bị có công suất bé nhất : Pđmmin = 3 KW

- Tra tài liệu [TL2] Phần phụ lục PL I.1, trang 253 đợc Ksd , Cos (

Ksd , Cos của các thiết bị trong nhóm là nh nhau)

ksd= 0.16

Cos = 0.6 => tg = 1.33

- Vì hệ số sử dụng của từng thiết bị trong nhóm là nh nhau, cho nên hệ

số sử dụng trung bình của cả nhóm là: Ksd = 0.16

- Số thiết bị có công suất lớn hơn 50% công suất của thiết bị có công

- Tra phụ lục PL I.5, trang 255 [TL2] đợc: nhq* = 0.95

QttI = PttI * tg = 18.48 * 1.33 = 24.59 (KVAr)

SttI = √(P ttI2 +Q ttI2 ) = √ ( 18.482+24.592) = 30.75(KVA)

- Trờng hợp các thiết bị trong nhóm có ksd và cos khác nhau, để tínhcos tb ksdtb sử dụng công thức sau:

Số ợng

l-Công suất

đặt P đ

(Kw)

I đm thiết bị ( A)

Hệ số sử dụng

k sd

Cos ϕi tgϕi

SốTB hiệu quả n hq

Hệ số cực đại.

M¸y tiÖn ren 1 2 7x2 30x2 0.16 0.6/1.33

M¸y tiÖn ren 4 1 10 41.66 0.16 0.6/1.33

M¸y mµi hai phÝa 12 1 2.8 11.66 0.16 0.6/1.33

Máy tiện ren 2 2 4.5x2 18.75x2 0.16 0.6/1.33

Máy bào ngang 8 1 5.8 24.16 0.16 0.6/1.33

1 Phụ tải động lực toàn bộ phân x ởng:

- Phụ tải động lực của toàn bộ phân xởng đợc tính theo công thức sau:

Kđt - Là hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại công suất tác dụng(thông thờng kdt = 0,85  1)

Ptt nhóm i - Công suất tính toán của nhóm thứ i

- Vậy ta có:

Pđlpx = 0.9 * 116.957 = 99.41 KW

Qđlpx= Pđlpx*tg = 99.413*1.33=132.22 KVAR

2 Phụ tải chiếu sáng của phân x ởng:

- Phụ tải chiếu sáng đợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vịdiện tích Do trong phân xởng sửa chữa cơ khí không có chỗ nào yêu cầuchiếu sáng đặc biệt khác với các chỗ khác, cho nên sử dụng công thức chung sau:

Trong đó:

p0 - [W/m2] Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tíchsản suất (tra bảng theo các yêu cầu công việc khác nhau của từng bộ phận)

F - [m2] Diện tích sản suất cần đợc chiếu sáng

- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xởng sửa chữa cơ khí ta lấy

Po =12 (W/m2)

- Diện tích phân xởng đợc xác định ở chơng I: F = 1300 m2

- Tổng công suất chiếu sáng của toàn bộ phân xởng sửa chữa cơ khí:

Pcs = 12 * 1300 = 15600W =15.6 KW

3 phụ tải tính toán toàn bộ phân x ởng

- Đợc xác định theo biểu thức sau:

kđt , kđtr - Hệ số đồng thời công suất tác dụng và công suất phản kháng.

Ittpx =

175 24∗103

√3∗380 = 252.94 A

4 Phụ tải đỉnh nhọn trong phân x ởng:

- Phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòngkhởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việcbình thờng và đợc tính theo công thức sau:

Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy

Iđm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động

1 Giới thiệu ph ơng pháp hệ số nhu cầu:

-Theo phơng pháp này thì phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ đợcxác định bằng biểu thức sau:

Pđ - Tổng công suất đặt của nhóm hộ phụ tải

knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải

tg - Tơng ứng với Cos đặc trng riêng của các hộ phụ tải thông số nàycũng có thể tra đợc trong các tài liệu chuyên môn

2 Xác định phụ tải tính toán cho các phân x ởng:

a) Tính toán phụ tải động lực cho phân x ởng đúc :

- Tra [TL2] Bảng phụ lục PL1.3 đợc hệ số nhu cầu của phân xởng đúc:

P o W/m 2

P cs KW

P đl KW

P ttpx kw

Q ttpx KVAR

S ttpx KVA

PX Kết cấu kim loại 1500 0.6 0.8 1875 15 28.12 900 928.15 675 1147.6

3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

- Hệ số công suất của toàn nhà máy:

4563.6

5958 65=0 ,75

4 Tính sự tăng tr ởng của phụ tải trong 10 năm sau:

- Theo công thức (4-114) trang 262 sách “Tra cứu cung cấp điện xínghiệp công nghiệp”, ta có hàm dự báo :

Trong đó:

Stt - Công suất tính toán của nhà máy ở thời điểm hiện tại

1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (1 = 0.0595 –0.0685) (trang 262 sách CCĐXNCN), chọn 1 = 0.06

t - Số năm dự kiến (t = 10 năm)Vậy S(10) = 5958.69 * (1 + 0.06 * 10) = 9533.90 (KVA)

P(10) = S(10) Cos = 9533.90 * 0,75 = 7150.43 (KW)

VI Xác định biểu đồ phụ tải:

- Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy là mộtvấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế,

kỹ thuật cao, đảm bảo đợc chi phí hàng năm nhỏ Để xác định đợc vị trí đặtcác trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của nhà máy

- Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toáncủa phân xởng theo một tỉ lệ lựa chọn

- Mỗi phân xởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đờng tròn biểu đồ phụtải trùng với tâm của phụ tải phân xởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải củaphân xởng đồng đều theo diện tích phân xởng

- Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung đợc rõ ràng sự phân bố phụ tảitrong nhà máy

- Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tơngứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

1 Xác định bán kính vòng tròn phụ tải:

Ri=√ SttPXi

Góc phụ tải chiếu sáng.

Phụ tải động lực.

cs

Trong đó :

SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xởng thứ i, (KVA)

Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng thứ i, mm

1 PX Kết cấu kim loại 28.12 928.15 1147.62 3 11.03 10.94

2 Biểu đồ xác định tâm phụ tải

- Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độtrọng tâm của các phân xởng là ( xi, yi ) ta xác định đợc toạ độ tối u M0(x0, y0

)

Vòng tròn phụ tải :

1147.62 Tên phân xởng/ Công suất tính toán của phân xởng

- Xác định trọng tâm phụ tải của nhà máy:

x0, yo: Toạ độ trọng tâm của phân xởng

- Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy, ta chọn gốc toạ độ là góc trên bên tráicủa sơ đồ mặt bằng nhà máy, từ đó xác định các tâm phụ tải phân x-ởng, và xác định đợc tâm phụ tải của toàn nhà máy:

Biểu đồ phụ tải của nhà máy

6 10

Khoang trong chua qui hoach

Chơng III Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy

I Giới thiệu chung

- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện có tính quyết định đến chỉ tiêukinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Do vậy ngời thiết

kế cần đa ra đợc các sơ đồ cung cấp điện một cách hợp lý để làm cơ sở lựachọn đợc phơng án tối u Một sơ đồ cung cấp điện đợc xem là hợp lý khi nóthoả mãn các điều kiện chung sau (bên cạnh các điều kiện riêng của từng hệthống)

 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

 An toàn cho ngời và thiết bị

 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải

 Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

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

 Vạch các phơng án cung cấp điện

 Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng trạm biến áp, chủng loại, tiếtdiện các đờng dây cho các phơng án

 Tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

 Thiết kế chi tiết cho phơng án đã chọn

II chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm khu vực về nhà máy:

- Lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đờng dây tải điện từ hệ thống về nhàmáy

-Biểu thức kinh nghiệm lựa chọn cấp điện áp truyền tải:

U = 4,34 √l+0.016 P (3-1)

Trong đó:

P – Công suất tính toán trong 10 năm tới của nhà máy [ MW]

l – Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km]

U = 4,34 √15+16∗7.15043 = 49.37 (kV)

- Chọn cấp điện áp 35 kV từ trạm biến áp trung gian về nhà máy

1 Phân loại và đánh giá các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy

- Hộ loại I là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố ngừng cung cấp điện cóthể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng của con ngời, làm thiệthại lớn về kinh tế, dẫn đến h hỏng thiết bị, gây rối loạn các quy trình côngnghệ, hoặc làm hỏng hàng loạt sản phẩm hay ảnh hởng không tốt về phơngdiện chính trị

- Hộ loại II là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện chỉ liênquan đến hàng loạt sản phẩm không sản xuất đợc, tức là dẫn đến thiệt hại vềkinh tế do ngừng trệ sản xuất, h hỏng sản phẩm và lãng phí sức lao động

- Hộ loại III là tất cả các hộ tiêu thụ còn lại ngoài hộ loại I và hộ loại

II, tức là những hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phépmất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhng không chophép mất điện quá một ngày đêm

b) Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy:

- Nh đã xác định tại chơng I,các phụ tải loại I là các phân xởng sau:

- Đây là các phân xởng chủ yếu trong nhà máy, nếu ngừng cung cấp

điện cho một trong các phân xởng này sẽ làm cho hoạt động sản xuất của nhàmáy bị ngừng lại, có thể dẫn đến hỏng hàng loạt sản phẩm, gây thiệt hại vềkinh tế cho nhà máy

- Các phụ tải loại III bao gồm:

- Nh vậy phụ tải loại III gồm 3 phân xởng trong tổng số 11 phân xởng

của nhà máy, chiếm 4.2% trong khi phụ tải loại I chiếm 95.8%

2 Giới thiệu các kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với cấp điện áp truyền tải

đã chọn ở trên

a) Kiểu sơ đồ có trạm biến áp phân phối trung tâm:

- Với loại sơ đồ này thì điện lấy từ hệ

thống vào trạm biến áp trung tâm đặt ở tâm phụ

tải ( hoặc gần tâm phụ tải) của nhà máy và đợc

biến đổi

xuống cấp điện áp nhỏ hơn là 10kv để tiếp tục đa

đến các trạm biến áp phân xởng

- Loại sơ đồ này thờng đợc áp dụng trong

các trờng hợp nhà máy có phụ tải tập trung và

công suất lớn hoặc xa hệ thống

- Ưu điểm của sơ đồ:

cho thiết bị phân phối

- Nhợc điểm của sơ đồ:

 Số lợng thiết bị sẽ nhiều do lắp đặt trạm biến áp trung tâm

b) Kiểu sơ đồ sử dụng trạm phân phối trung tâm:

- Với loại sơ đồ này thì điện đợc lấy từ hệ

thống về đến tận trạm biến áp phân xởng sau đó sẽ

hạ áp xuống 0,4 kv để dùng trong các phân xởng

- Loại sơ đồ này áp dụng cho các nhà máy

có phụ tải tập chung, công suất trung bình hoặc

35 kV

0.4 kV

- Nhợc điểm của sơ đồ:

 Tốn nhiều diện tích xây dựng và chi phí cho thiết bị lớn

 Giá thành của thiết bị phân phối lớn hơn

c) Ph ơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:

- Đa đờng dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạmbiến áp phân xởng Ưu điểm của phơng án này là có thể giảm đợc vốn đầu txây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm đợctổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Tuy vậy phơng án nàycũng có nhợc điểm: độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụngtrong sơ đồ có giá thành đắt, yêu cầu trình độ vận hành cao, chỉ phù hợp vớicác nhà máy có phụ tải lớn, phân bố tập trung

- Nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp là nhà máy có phụ tải trung bình,phân bố rải rác nên sẽ không xét đến phơng án này

3 Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp

- Vì nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp này có các phân xởng nằmphân tán với một số phân xởng có phụ tải tơng đối lớn, do đó không thể đánhgiá sơ bộ để chọn kiểu sơ đồ nào cho phù hợp Có thể lựa chọn sơ đồ dùngtrạm biến áp trung gian hoặc sơ đồ dùng trạm phân phối trung tâm để cungcấp điện cho các phân xởng Cần tính toán chi tiết về kinh tế – kỹ thuật đểlựa chọn phơng án cung cấp điện hợp lý

- Chọn vị trí trạm biến áp trung gian (hoặc trạm phân phối trung tâm)của nhà máy và các trạm biến áp của các phân xởng :

- Căn cứ vào địa hình và việc bố trí các công trình khác cụ thể trongnhà máy để ta tiến hành chọn vị trí của các trạm biến áp sao cho thuận tiệntrong việc thi công, lắp đặt, vận hành an toàn và các yếu tố khác về kinh tế

khi đặt trạm biến áp, nói chung vị trí của các trạm biến áp phải thoả mãn đợccác yêu cầu, nguyên tắc sau đây:

 Tính an toàn và liên tục cung cấp điện cho phụ tải

 Vị trí trạm cần phải gần tâm phụ tải (nhằm giảm tổn thất điện năng,

điện áp, )

 Vị trí trạm cần phải đợc đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt,vận hành cũng nh thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễdàng thay máy biến áp, gần các đờng vận chuyển )

 Vị trí trạm phải không ảnh hởng đến giao thông và vận chuyển vật tchính của nhà máy

 Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thônggió tốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh đợc các

bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính xí nghiệp có thể gây ra

-Vị trí của trạm biến áp trung gian (hoặc trạm phân phối trung tâm) :

Theo các yêu cầu, nguyên tắc trên ta chọn vị trí trạm biến áp trunggian (hoặc trạm phân phối trung tâm) nhà máy ở gần phân xởng số 7 ( phânxởng sửa chữa cơ khí) theo toạ độ Mo(43.54,20.4) Đợc thể hiện ở chơngII

- Vị trí của trạm biến áp phân xởng :

Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân ởng; việc phòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi, tiết kiệm về xây dựng, ít ảnh h-ởng tới các công trình khác và việc làm mát tự nhiên đợc tốt hơn ta chọn vịtrí trạm biến áp ở ngoài và liền kề các phân xởng Tuy nhiên tuỳ theo từngphơng án dùng trạm biến áp chung cho nhiều phân xởng mà ta đặt vị trí củachúng khác nhau, có thể xác định tơng tự nh xác định tâm phụ tải của toànnhà máy

1 Các chỉ dẫn chung

- Số lợng trạm biến áp trong nhà máy tuỳ thuộc vào mức độ tập trunghay phân tán của phụ tải trong nhà máy, phụ thuộc vào tính chất quan trọngcủa phụ tải về mặt liên tục cấp điện, số lợng trạm có liên quan chặt chẽ tớiphơng án cung cấp điện trong nhà máy

- Dung lợng của trạm biến áp và số máy biến áp trong trạm biến áp :Trong thực tế có nhiều phơng án để xác định dung lợng và số lợng máy biến

áp trong trạm biến áp, song vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính sau đểquyết định dung lợng và số máy trong trạm:

 Dung lợng của máy biến áp trong một nhà máy nên dùng ít chủngloại để giảm số lợng và dung lợng máy biến áp dự phòng

 Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, đồng nhất và có chú ý tới sựphát triển của phụ tải sau này

 Trạm biến áp cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại I hay loại II nêndùng 2 máy biến áp, các hộ loại 3 có thể chỉ cần dùng một máy biến áp là đ -ợc

- Dung lợng máy biến áp đợc lựa chọn theo điều kiện:

- Khi trong TBA có nhiều hơn một MBA thì cần kiểm tra theo điềukiện sự cố của một MBA:

(n-1)*khc*kqt*SđmB Sttsc (3 – 3)Trong đó:

n – số máy biến áp trong TBA

khc – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng (khi nhiệt độ nơi

đặt máy khác với nhiệt độ nơi chế tạo) Chọn loại máy biến áp do Việt Namchế tạo nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ, khc = 1

kqt – hệ số quá tải sự cố Có thể lấy kqt = 1.4 nếu thoả mãn điềukiện máy biến áp vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tảitrong một ngày đêm không vợt quá 6 giờ và trớc khi quá tải máy biến áp vậnhành với hệ số tải  0.93

Sttsc – Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một máy biến áp cóthể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng (phụ tải loại III) để giảm nhẹdung lợng các máy biến áp, nhờ vậy có thể giảm nhẹ vốn đầu t và tổn thấtcủa trạm trong trạng thái làm việc bình thờng

- Chủng loại máy biến áp trong nhà máy cũng nên hạn chế để thuậnlợi trong mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế và dự trữ

2 Chọn máy biến áp trong trạm biến áp trung tâm của nhà máy

- Trong TBATT đặt hai máy biến áp Dung lợng của máy biến áp đợcchọn theo biểu thức sau:

Trong chế độ làm việc bình thờng : 2xSđmBA  Stt (1)

Trong chế độ sự cố 1 máy biến áp trong trạm : 1.4xSđmBA  Ssc (2)

Ssc: Công suất mà MBA phải tải đợc trong chế độ sự cố

- Theo chơng II, công suất tính toán tơng lai của nhà máy sau 10 năm là:

Theo (1): 2xSđmBA SttNM(t=10) = 9533.9 suy ra SđmBA  4766.96 KVA

- Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có công suất SđmB = 7500 KVA –35/10.5 do nhà máy thiết bị điện Đông Anh sản xuất

Theo (2) : 1.4xSđmBA  Ssc Trong nhà máy có tới 95% là phụ tải loại 1 Khi

sự cố TBA sẽ cắt toàn bộ phụ tải không quan trọng

- u điểm của sơ đồ: Do mỗi phân xởng đợc cấp điện từ một đờng dâyriêng biệt cho nên độ tin cậy cung cấp điện cho từng phân xởng là cao Tổnthất trên mạng cao áp thấp

- Nhợc điểm: Sơ đồ nối dây phức tạp, ảnh hởng đến diện tích mặt bằngnhà máy

B 3 Phân xởng lắp ráp cơ khí(2)

Bộ phận hành chính và xởng thiết kế(9)

B 4 ,B 5

Phân xởng đúc(3) Phân xởng rèn(5) Khu nhà xe(11) Phân xởng sửa chữa cơ khí(7)

Phân xởng gia công gỗ(8)

Bộ phận KCS và kho thành phẩm(10)

Chú thích:

- Trạm B 1 , B 2 liên hệ hạ áp với nhau

- Trạm B 4 , B 5 liên hệ hạ áp với nhau

a)Xác định dung l ợng máy biến áp cho trạm B1, B2:

áp với nhau Nh vậy mỗi trạm biến áp sẽ chịu 1 tải là:

SttB1,B2 =

1 4 2

- Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có dung lợng: Sđm = 560 (KVA)

- Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

- Khi xét sự cố, chỉ xét sự cố hỏng 1 máy biến áp trong 1 trạm, còn lại

3 máy biến áp làm việc cung cấp điện cho phân xởng 1 và 4:

- Điều kiện 3 MBA còn lại làm việc đợc khi sự cố 1 MBA trong trạm:3.Sđm.Kqtsc Ssc

Ssc =0.95*2* SttB1,B2= 0.95*2*931.96 = 1770.72 KVA

3*560*1.4 1770.72

2352  1770.72, Bất đẳng thức đúng

- Vậy, máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc đợc trong chế

độ sự cố 1 máy biến áp của 2 trạm, mỗi trạm 2 máy

- Tóm lại, trong trạm B1,B2, mỗi trạm đặt 2 máy biến áp, mỗi máy biến

áp có công suất Sđm =560KVA

b

- Tính toán tơng tự nh trạm B1 và B2 dung lợng MBA trong các trạm

ghi lại ở bảng sau

Bảng 3.2 Dung lợng MBA trong các trạm ở phơng án I

- Trạm B 1 , B 2 liên hệ hạ áp với nhau

- Trạm B 4 , B 5 liên hệ hạ áp với nhau

4.2 Ph ơng án II

- Phơng án đặt 7 trạm biến áp phân xởng:

Bảng 3.3 Phơng án lựa chọn số MBA

B 1 ,B 2 Phân xởng kết cấu kim loại (1)

B 6 Phân xởng gia công gỗ(8)

Bộ phận KCS và kho thành phẩm(10)

- Dung lợng các MBA trong các TBA của phơng án II tính toán tơng tự

nh phơng án I Kết quả dung lợng các MBA ghi lại ở bảng sau

Bảng 3.4 Dung lợng MBA trong các trạm ở phơng án II Tên trạm Cấp điện cho phân xởng Số MBA Dung lợng MBA(KVA)

B 1 ,B 2 Phân xởng kết cấu kim loại (1)

5 Các ph ơng án nối dây của mạng cao áp:

a) Ph ơng án I : Đặt TPPTT trong nhà máy( Có 6 trạm biến áp phân xởng):

- Đặt TPPTT trong nhà máy, điện đợc lấy từ hệ thống về, qua TPPTT,phân đến các trạm biến áp phân xởng, tại đây điện áp đợc hạ từ 35KV xuống0.4KV cung cấp cho phân xởng

B6 1000 35/0.4KV 2 1.68 10 6

Sơ đồ nối dây mạng cao áp phơng án I

b)Ph ơng án II : Đặt TBATT trong nhà máy ( Có 6 trạm biến áp phân xởng):

- Đặt TBATT trong nhà máy, điện áp lấy từ hệ thống về thông quatrạm biến áp trung tâm, đợc hạ áp xuống 10KV rồi đa đến các trạm biến ápphân xởng, từ các trạm biến áp phân xởng, điện áp lại đợc hạ áp xuống0.4KV cung cấp cho các thiết bị điện trong phân xởng

Bảng 3.6 Thông số về máy biến áp phân xởng phơng án II:

Tên trạm S đm Cấp điệnáp Số máytrong trạm ∆P o ∆P N U N %

Tu HTD den

Sơ đồ nối dây mạng cao áp phơng án II:

c)Ph ơng án III: Đặt TPPTT trong nhà máy( Có 7 trạm biến áp phân x ởng):

- Đặt TPPTT trong nhà máy, điện đợc lấy từ hệ thống về, qua TPPTT, phân

đến các trạm biến áp phân xởng, tại đây điện áp đợc hạ từ 35KV xuống0.4KV cung cấp cho phân xởng

Bảng3.7 Thông số về máy biến áp phơng án III:

Tu HTD den

Sơ đồ nối dây mạng cao áp phơng án III

d) Ph ơng án IV :Đặt TBATT trong nhà máy ( Có 7 trạm biến áp phân xởng):

- Đặt TBATT trong nhà máy, điện áp lấy từ hệ thống về thông quatrạm biến áp trung tâm, đợc hạ áp xuống 10KV rồi đa đến các trạm biến ápphân xởng, từ các trạm biến áp phân xởng, điện áp lại đợc hạ áp xuống0.4KV cung cấp cho các thiết bị điện trong phân xởng

Bảng3.8 Thông số về máy biến áp phơng án IV Tên trạm S đm

(KVA)

Cấp điện

áp

Số máy trong trạm ∆P o

(KW)

∆P N (KW)

9

8