Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

gồm các khâu sản xuất truyền tải phân phối điện năng tới các hộtiêu thụ điện .Mà hộ tiêu thụ điện lớn nhất vẫn là các nhà máy ,xí nghiệp công nghiệp ,khu chế xuất chính vì vậy mà việc th

Lời giới thiệu

Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa ở nớc ta, công nghiệp điệnlực giữ vai trò rất quan trọng Khi xây dựng một nhà máy, một khuvực kinh tế, một thành phố v v trớc tiên chúng ta phải xây dựng

hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy móc, cácnhà máy xí nghiệp và cho nhu cầu sinh hoạt của con ngời Việc biết

đợc quy trình thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một nhàmáy, một khu vực , là một yêu cầu cần thiết đối với một kỹ s

ngành điện

Chính vì vậy điều này trong quá trình học để trở thành một kỹ sngành điện trong tơng lai em đã đợc nhận đồ án thiết kế hệ thốngcung cấp điện cho một nhà máy liên hợp dệt Cùng với việc học tậpviệc đợc thiết kế một đồ án cụ thể sẽ giúp em hiểu sâu hơn những

kiến thức đã học

Số liệu của đồ ánPhụ tải của nhà máy liên hợp dệt

Chơng I

Đ1 Tổng quan

Nớc ta là một nớc đang trong thời kỳ phát triển mạnh

mẽ Công cuộc đổi mới do đảng đề xớng và lãnh đạo đang thu

đợc nhiều thắng lợi to lớn.Nhơng xuất phát từ một nớc nông

nghiệp lạc hậu nên hạ tầng cơ sở đang còn rất nghèo nàn.Với

chính sách đổi mới hiện nay, nớc ta đang còn đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá.Phần đầu 2020 nớc ta sẽ trở thành nớc công nghiệp phát triển ngang tầm với các nớc mạnh trong khu vực

và trên thế giới.Để góp phần vào công cuộc xây dung và phát triển của đất nớc ,nghành đIửn lực của chúng ta cũng phải đóng góp tích cực và mạnh mẽ vào công cuộc phát triển,góp phần xây dung một hạ tầng cơ sở vững chắc.Hệ thống cung cấp điện bao

gồm các khâu sản xuất truyền tải phân phối điện năng tới các hộtiêu thụ điện Mà hộ tiêu thụ điện lớn nhất vẫn là các nhà máy ,xí nghiệp công nghiệp ,khu chế xuất chính vì vậy mà việc thiết

kế hệ thống cung cấp điện cho các khu công nghiệp ,xí nghiệp nhà máy là hết sức cần thiết và đòi hỏi tính chính xá tỉ mỉ và phù hợp với nhu cầu cụ thể của tong loại hình công nghệ nhiệm vụcủa đồ án này là thiết kế hệ thống cung cấp điện cho “nhà máy quy mô” với nhu cầu sử dụng điện khá lớn Nhà máy liên hợp dệt là một nhà máy sản xuất có quy mô lớn với công suất hơn 10000 KW Bao gồm 9 phân xởng làm việc ba ca với tổng diện tích 10 000

m 2 nằm ở phía Bắc khu công nghệ cao của thành phố X, đó là các phân xởng sau: Bộ phận kéo sợi, bộ phận dệt, bộ phận

nhuộm, phân xởng lò, phân xởng sửa chữa cơ khí, phân xởng mộc, trạm bơm, ban quản lý và phòng thí nghiệm, kho vật liệu trung tâm

Bảng số liệu các phân xởng nhà máy dệt

STT

Tên phân xởng Công suất đặt (KW)

12015050xác định theo diện tích

Nhà máy liên hợp dệt là một nhà máy sản xuất lớn phục vụ cho xuấtkhẩu và đáp ứng tiêu dùng nớc có tầm quan trọng nhất định trong nền kinh tế quốc dân, phục vụ cho quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc Nhà máy liên hợp dệt đợc xếp vào hộ tiêu thụ loại II, các phân xởng của nhà máy, một số phân xởng đợc cấp điệntheo tiêu chuẩn loại II, một số cấp điện theo tiêu chuẩn loại III

Nguồn điện cấp cho nhà máy đợc lấy từ lới điện cách nhà máy 15

km, do quy mô của nhà máy nên dùng đờng dây lộ kép để truyền tải điện Phụ tải điện của nhà máy tơng đối tập trung, nguồn điệnphục vụ sản xuất trong các phân xởng chủ yếu là 0,4 KV và một số phân xởng có thêm cấp điện 3 KV phục vụ cho các thiết bị công

suất lớn Nhà máy làm việc ở chế độ 3 ca sản xuất theo dây truyền,nên thời gian sử dụng công suất cực đại T nax =5200 h.

Mặt bằng bố trí nhà máy dệt

Phụ tải điện của nhà máy liên hợp dệt

Đ2 các nội dung chủ yếu

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

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

3 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

a Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng

b.Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung

gian (Trạm biến áp xí nghiệp ) Hoặc trạm phân phối trung tâm.

c Thiết kế hệ thống cung 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 xởng sữa chữa cơ khí

Đ3 các tài liệu tham khảo

1 Giáo trình cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp

2 Thiết kế cấp điện

chơng II Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà

máy

Đ1 Đặt vấn đề

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp về kinh tế , kỹ thuật, phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp hiện đại Xác định phụ tải

điện là giai đoạn ban đầu của công tác thiết kế hệ thống cung cấp

điện, mục đích lựa chọn, kiểm tra các phần tử mạng điện và biến

áp theo phơng pháp phát nóng và các chỉ tiêu về kinh tế:

Tính toán độ lệch và dao động điện áp, lựa chọn thiết bị bù, v Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử của hệ thống cung cấp

điện dùng các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật (vốn đầu t, chi phí vận

hành hàng năm, chi phí quy đổi , chi phí kim loại màu, tổn thất

điện năng)

Vì vậy khi thiết kế hệ thống cấp điện, để xác định phụ tải điệnngời ta dùng phơng pháp đơn giản hóa hoặc phơng 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 nhà máy công nghiệpcần trải qua hai giai đoạn:

1 Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế

2 Giai đoạn bản vẻ thi công

Đ2 Các phơng pháp xác đinh phụ tải tính toán

1 Xác định phụ tải tính toán dựa theo Pdm và k nc

P TT = k nc P dm

k nc : là hệ số nhu cầu đợc tra trong sổ tay kỹ thuật theo số liệu thống kê của các phân xởng tơng ứng ; nếu không tra đợc thì ta có thể lấy k nc gần bằng k sd Thông thờng k nc =(1,1 ¿ 1,2).k sd

2 Xác định phụ tải tính toán theo k sd và P TB

P tt = k sd P TB

k sd : là hệ số sử dụng đợc tra trong sổ tay kỹ thuật

3 Xác định phụ tải tính toán theo P TB và độ lệch của

đồ thị phụ tải khỏi gia trị trung bình

P tt =P TB ±β.σ

σ : Độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình

β : Là hệ số tán xạ

4 Xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích

P tt =P 0 F

P 0 : Là suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích đợc tra trong

sổ tay kỹ thuật

F: Là diện tích nơi đặt thiết bị

5 Xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm và tổng sản phẩm xuất ra trong một thời gian khảo sát.

P tt =

a0 M t

a 0 : Là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm

M: Tổng sản phẩm sản xuất ra trong một thời gian khảo sát t

6 Xác định phụ tải tính toán theo k max với P TB .

Sau khi xí nghiệp đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xởng, ta

đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , ngời thiết kế có thể bắt tay vào thiết kế mạng điện hạ áp cho phân x-ởng Số liệu đầu tiên cần xác định là công suất tính toán cho từng

Với n ¿ 4 phụ tải tính toán của nhóm động cơ xác định theo công thức

k sd : Là hệ số sử dụng của nhóm thiết bị , tra trong sổ tay;

k max : Là hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lợng k

sd và n hq theo quan hệ k max =f(n hq ;k sd )

Với n hq là số thiết bị dùng điện hiệu quả, có cùng công suất, chế độlàm việc, gây ra hiệu quả phát nhiệt đúng bằng số thiết bị thực tếgây ra trong quá trình làm việc

Khi m ¿ 3 và k sd ¿ 0,2 ⇒ n=

2.∑1

- Tính n ¿ =

n1

n ; P ¿ =

P1P

Từ n ¿ và P ¿ tra sổ tay tìm đợc n hq∗¿¿ =f(n ¿ ;P ¿ )

- Tính n hq =n hq n

Vậy từ các phơng pháp xác định phụ tải tính toán trên ta chọn phơng pháp các định phụ tải tính toán cho các phân xởng nh sau:

a, Phân xởng sửa chữa cơ khí

- Do đã biết đợc khá nhiều thông tin về phụ tải nên có thể xác

định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực

đại

P tt =P TB k max

b, Các phân xởng còn lại

- Do chỉ biết mỗi công suất đặt, nên phụ tải tính toán đợc xác

định theo phơng pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu

2 Trình tự xác định phụ tải tính toán phân xởng sữa chữa cơ khí

+ Phân nhóm phụ tải điện

+ Xác định phụ tải chiếu sáng toàn xởng

+ Xác định phụ tải tính toán của toàn xởng

+ Xác định I tt và I dm

3 Thực hiện phân nhóm phụ tải điện.

- Xác định phụ tải điện tính toán chính xác hơn

- Rễ dàng cho việc thiết kế cung cấp điện sau này

Việc phân nhóm phụ tải điện đợc thực hiện nh sau:

+ Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau

+ Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc giống

nhau để khi xác định phụ tải có sai số bé.

+ Tổng công suất các nhóm nên tơng đơng nhau

Nh vậy dựa vào các mục tiêu trên và nguyên tắc ta phân nhóm phụ tải điện từ danh mục thiết bị thành 5 nhóm phụ tải điện ( có bảng phân nhóm kèm theo)

Số liệu của từng thiết bị đợc thể hiện trong bảng phân nhóm các thiết bị điện gồm có: tên thiết bị trong nhóm, số lợng, ký hiệu mặt

4 Máy tiện ren

5Nhãm 2

4 M¸y mµi mòi

P dm

(KW)

I dm (A)

cos

ϕ

k sd

Nhãm 4

6Nhóm 5

Đ4 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm

Phụ tải tính toán đợc tính :

P tt =1,67.0,2.47,15 =15,75 (KW)

n =

2.66,5

14 =9,5 Ta lÊy n =10 Tra b¶ng víi k =0,2; n =10 ta cã:

kmax= 1,84 Vậy nên phụ tải tính toán của nhóm 4 đợc tính:

nhq=

2.71,05

24,6 =5,77 Ta lấy nhq=6 Tra bảng với ksd=0,2; nhq=6 ta có :

k max=2,24 Vậy nên phụ tải tính toán của nhóm 5 là:

Đ5 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xởng

1 Xác định phụ tải chiếu sáng:

Lờy suất chiếu sáng chung cho toàn phân xởng là:

P0=12

W

m2

Chọn loại đèn có cos ϕ cs =1 Khi đó:

Tên thiết bị SL

1

KH2

Pđm

KW3

Idm

A4

nhq

5

kma x

6

Ptt

KW7

Qtt

KVAR8

Stt

KVA9

Itt

A10Nhóm1

Máy tiện ren 2 1 7 17,7

3

Máy tiện ren 2 2 7 17,7

3Máy tiện ren 2 3 10 25,3

2Máy tiện ren

11 1,8

0

20,05

26,67

33,37

51,16Nhóm 2

ngang

3Máy phay

đứng

2 10 2,8 7,09

M¸y mµi trong 1 11 4,5 11,3

9M¸y mµi

14 1,6

7

15,75

20,95

26,21

39,82Nhãm 3

9M¸y mµi v¹n

20,21Tªn thiÕt bÞ SL KH P®m

M¸y tiÖn ren 3 31 4,5 11,3

9M¸y tiÖn ren 3 34 10 25,3

2M¸y tiÖn ren 1 35 14 35,4

5M¸y khoan li

t©m

1 37 4,5 11,3

9M¸y mµi ph¸ 1 40 4,5 11,3

9

5

168,36

10 1,8

4

24,47

35,55

40,72

61,87Nhãm 5

M¸y tiªn ren 1 32 7 17,7

3M¸y tiÖn ren 1 33 7 17,7

3

Máy tiện ren 1 35 10 25,3

2Máy khoan

đứng

1 36 4,5 11,3

9Máy bào

1

179,91

4

31,83

42,33

52,96

80,46

Đ6 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng

Vì các phân xởng chỉ biết công suất đặt, phụ tải tính toán đợc xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

tg ϕ đợc tính từ cos ϕ của phân xởng , tra đợc từ sách.

+ Công suất tính toán toàn phần của phân xởng

+ Công suất tính toán động lực

Pđl= 0,7.1500= 1050 (KW)

+ Công suất tính toán chiếu sáng

Pcs=15.5500 = 82500 (W) = 82,5 (KW)+ Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xởng

P =0,7.2800 = 1960 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng

Pcs= 15.6600 = 9900 (W) = 99 (KW)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n t¸c dông cña ph©n xëng

P®l=0,7.550 = 380 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng

Pcs=15.4125 =61875 (W) =61,875 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n t¸c dông

Ptt=380 + 61,875 =446,875(KW)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng

Qtt= 446,875 0,62 = 277,06 (KVAR)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n toµn ph©n xëng

P = 0,65.300 = 195 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng

Pcs=12.3162 = 37944 (W) = 37,944 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n t¸c dông ph©n xëng

Ptt= 195+ 37,944 = 232,944 (KW)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng

Qtt =232,944.0,62 = 144,43 (KVAR)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n toµn phÇn

P®l= 0,5.160 = 80 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng

Pcs= 14.1687 = 23618 (W) = 23,618 (KW)

+ C«ng suÊt tÝnh to¸n t¸c dông

Ptt= 80 + 23,618 = 103,618 (KW)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng

Qtt=103,618.1,17 = 121,23 (KVAR)+ C«ng suÊt tÝnh to¸n toµn phÇn

+ Công suất tính toán động lực

Pđl= 0,6.120 = 72 (KW)

+ Công suất tính toán chiếu sáng

Pcs= 15.875 = 13125 (W) = 13,125 (KW)

+ Công suất tính toán tác dụng

Ptt= 72 + 13,125 = 85,125 ( KW)+ Công suất tính toán phản kháng

Qtt= 85,125.0,88 = 74,91 (KVAR)+ Công suất tính toán toàn phần

Pđl= 0,8.150 = 120 (KW)

+ Công suất tính toán chiếu sáng

Pcs= 20.1400 = 28000 (W) = 28 (KW)+ Công suất tính toán tác dụng

+ Công suất tính toán động lực

Pđl= 0,7.50 =36 (KW)

+ Công suất tính toán chiếu sáng

Pcs=10.2925 =29250 (W) =29,25 (KW)+ Công suất tính toán tác dụng

Ptt=36 + 29,25 = 64,25 (KW)

+ Công suất tính toán phản kháng

Qtt= 64,25.0,62 = 39,835 (KVAR)+ Công suất tính toán toàn phần

277,06

525,79

4 Phân xởng lò 300 0,85 12 195 37,9

44

232,944

144,43

274,08

5 Phân xởng

SCCK

222,79

381,81

121,23

159,48

25

85,125

Đ7 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy

Phụ tải tính toán của toàn nhà máy đợc xác định theo các bớc sau

a Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy

Pttnm= kđt ∑1

10

P tti

với kđt= 0,8

b Phô t¶i tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng toµn nhµ m¸y

= 0,8.4906,414

=3925,131 (KW)

b Phô t¶i tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng toµn nhµ m¸y

Qttnm= 0,8.( 702,15 +1276,58 +277,06 +144,43 +296,31 +121,23 +74,91 +111 + 39,835 ) = 0,8.3043,505 =2434,804 (KVAR)

c Phô t¶i tÝnh to¸n toµn nhµ m¸y

Với Si : là phụ tải tính toán của phân xởng thứ i (KVA)

Ri : là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng thứ i (cm hoặc mm)

- Các trạm biến áp cần đặt đúng hay gần tâm phụ tải điện

- Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn chia làm hai phần hình quạt,

t-ơng ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

- Cách xác định tâm phụ tải:

+ Nếu coi phụ tải điện phân bố đều trên mặt diện tích phân ởng thì tâm phụ tải điện có thể lấy trùng với hình biểu diễn của phân xởng trên mặt bằng

x-+ Nếu tính đến sự phân bố thực tế của phụ tải điện thì tâm phụtải điện đợc xác định nh là xác định trọng tâm của một khối vật

Ta lập bảng toạ độ trọng tâm hình biểu diễn các phân xởng.

Bảng 4: Bảng toạ độ trọng tâm hình biểu diễn các phân xởng

Đ9 Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy

Tâm phụ tải toàn nhà máy đợc xác định dựa trên toạ

độ trọng tâm của hình biểu diễn các phân xởng và phụ tảitính toán toàn phần của từng phân xởng

Từ bảng toạ độ trọng tâm hình biểu diễn ta có

= 66,95 =67 (mm)

Vậy tâm phụ tải của nhà máy là điểm M(60,67);

Vì điểm tính toán thuộc mặt bằng bố trí phân xởng nên dịch

tâm phụ tải của nhà máy tới điểm M(60,47).

Đ10 Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

1 Để xác định biểu đồ toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ

2 TÝnh to¸n b¸n kÝnh R vµ gãc chiÕu s¸ng cña tõng ph©n ëng.

Bảng 5: bảng xác định bán kính và góc chiếu sáng từng phân ởng

Bản đồ phụ tải toàn nhà máy

Chơng III Thiết kế mạng hạ áp cho phân xởng sữa chữa cơ khí

Đ1 Tổng quan

1 Phân bố phụ tải của phân xởng:

- Bao gồm 51 thiết bị điện đặt trong diện tích mặt bằng là

+ Lựa chọn phơng án đi dây

+ Lựa chọn thiết bị điện ( Tủ động lực, thiết bị bảo vệ)

+ Tính toán ngắn mạch cho hạ áp

Đ2 Lựa chọn phơng án cấp điện

Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ trong xởng, ta dự định

đặt một tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp phân xởng về cấp điện cho 05 tủ động lực đặt theo từng nhóm và cạnh tờng của phân xởng

Từ tủ động lực chính về tủ động lực phân xởng ta dùng sơ đồ cấp

điện hình tia

* Mỗi tủ động lực cấp cho 01 nhóm phụ tải

* Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp đầu nguồn 01 aptomát và

điện dẫn về phân xởng cáp ngầm

* Tủ phân phối tổng của phân xởng cũng đợc đặt 01 aptomát tổng và 06 aptômát nhánh cho 05 nhóm và 01 tủ chiếu sáng

* Tủ động lực đợc cấp điện bằng cáp hình tia, đầu vào đặt daocách ly, cầu chì; đầu ra đặt cầu chì

* Từ tủ động lực dẫn đến các thiết bị dùng sơ đồ hỗn hợp

Đ3 Lựa chọn thiết bị điện cho mạng điện hạ áp

1 Chọn cáp từ tủ biến áp về tủ phân phối của xởng

400 mm2 loại 1x400 có icp=(662 A ¿ 825 A )

2 Chọn áptômát đầu nguồn đặt tại trạm biến

áp

Aptômát đợc chọn theo dòng làm việc lâu dài, cũng chính là dòng

điện tính toán xác định ở mục trên