đồ án “thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác”

1.3 Nội dung thực hiện Đồ án môn học thiết kế hệ thống Cung cấp điện cho Nhà máy đồng hồ đo chính xác cần thực hiện các nhiệm vụ sau : - Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và

Trang 2

Đồ án môn học cung cấp điện GVHD:Th.S VŨ VĂN CÔNG

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

Phần I : MỞ ĐẦU 5

1.1 Lý do thực hiện đồ án môn học 5

1.2 Mục đích thực hiện đồ án 5

1.3 Nội dung thực hiện 5

1.4 Phương pháp thực hiện 6

Phần II : NỘI DUNG ĐỒ ÁN 7

Chương I : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 7

1.1Giới thiệu chung về nhà máy 7

1.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy 9

1.3Lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán 12

1.4Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí 13

1.5 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác 21

1.6 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 23

1.7 Xác định biểu đồ phụ tải của nhà máy 24

Chương II : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 28

2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy 28

2.2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian 28

2.3 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 30

2.4 Lựa chọn tính kinh tế - kĩ thuật của các phương án 36

Chương III : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG 60

3.1 Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh phương án tối ưu 60

3.3 Lựa chọn điểm tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị 65

3.4Tính toán dòng ngắn mạch 68

3.5 Kiểm tra các thiết bị đã chọn 71

CHƯƠNG IV 74

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP

PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 74

4.1 Sơ đồ cung cấp điện mạng hạ áp phân xưởng SCCK 75

4.2 Sơ đồ đi dây và phương thức lắp đặt cáp 79

4.3 Chọn tủ phân phối và động lực 81

4.4 Chọn cáp cho mạng phân xưởng 87

Chương V :BẢO VỆ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT HỆ THỐNG ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 95

5.1 Đặt vấn đề 95

5.2 Các hình thức bảo vệ chống sét 95

5.3 Khái niệm về nối đất và trang bị nối đất 98

5.4 Tính toán chống sét cho TBA trung tâm nhà máy đồng hồ đo chính xác 101

5.5 Tính toán nối đất 102

5.6 Sơ đồ bố trí các cọc nối đất cho trạm biến áp 105

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

 Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa nước nhà, năng lượng điện năng vẫn đóng vai trò quan trọng và là nguồn năng lượng được sử dụng chủ yếu trong các nghànhcủa nền kinh tế quốc dân

Khi quy hoạch và xây dựng các khu công nghiệp, nhà máy, trường học, khu đô thị… người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sử dụng của con người

Do vậy khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo : hệ thống làm việc có độ tin cậy cao, đạt tiêu chuẩn kĩ thuật an toàn cho thiết bị và con người, đông thời phải đảm bảo tính kinh tế

và mĩ thuật Vì thế người thiết kế phải có một độ am hiểu nhất định về các đối tượng cấp điện để có thể tính toán một cách chính xác và tin cậy đáp ứng được nhu cầu của hệ thống điện

Trong quá trình học tập, em đã nhận được đề tài “Thiết kế hệ thống Cung cấp điện

cho nhà máy đồng hồ đo chính xác” Từ những kiến thức chuyên ngành đã được đào tạo

và sự hướng dẫn tận tình của thầy VŨ VĂN CÔNG cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Tuy nhiên do còn thiếu kinh nghiệm cho việc thiết kề và kiến thức còn hạn chế, do

đó đề tài không tránh khỏi những thiếu xót Kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn !

Em xin chân thành cảm ơn !

Nam Định,4/ 2011Sinh Viên Thực Hiện

LÊ HỒNG DUY

SVTH: LÊ HỒNG DUY Lớp : ĐK – ĐTĐ3A3

Trang 4

NhËn xÐt cña gi¸o viªn h íng dÉn



Trang 5

 SVTH: LÊ HỒNG DUY Lớp : ĐK – ĐTĐ3A5

NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn



Trang 6

 Đồ án môn học cung cấp điện GVHD:Th.S VŨ VĂN CÔNG

Phần I : MỞ ĐẦU

1.1 Lý do thực hiện đồ án môn học

Ngày nay nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước của công nghệ khoa học kĩ thuật Cùng với sự phát triển đó, nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực trong nền kinh tế không ngừng tăng cao Theo thống kê của Tập đoàn điện lực Việt Nam EVN, năm 2010 sản lượng điện đạt 9,6 tỷ Kwh Dự báo năm 2011 tốc độ tăng trưởng phụ tải tăng cao khoảng 17,63%, cả nước thiếu khoảng 3 – 4 tỷ Kwh Do đó việc thiết kế và tính toán cho hệ thống cung cấp điện là một nhiệm vụ quan trọng của nghành điện lực.Như vậy thiết kế đồ án cung cấp điện là việc cần thiết và quan trọng, giúp sinh viên đánh giá được khả năng tích lũy kiến thức trong thời gian học tập tại trường, đồng thời

từ dó có thể áp dụng được kiến thức chuyên nghành vào thực tế

1.2 Mục đích thực hiện đồ án

Thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện giúp cho ta cái nhìn tổng thể về kiến thức chuyên nghành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh nghiệm và tác phong công nghiệp Trong quá trình thực hiện đề tài giúp chúng ta trao đổi được kiến thức của mình với bạn bè, giáo viên bộ môn từ đó trau dồi thêm kĩ năng nghề nghiệp và khả năngvận dụng lý thuyết vào thực tế

1.3 Nội dung thực hiện

Đồ án môn học thiết kế hệ thống Cung cấp điện cho Nhà máy đồng hồ đo chính xác cần thực hiện các nhiệm vụ sau :

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

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

+ Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy

+ Lựa chọn số lượng, dung lượng, vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm

Trang 7

+ Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng.

+ Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy

+ Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn

+ Thiết kế mạng điện cao áp cho phân xưởng SCCK

- Chuyên đề : Nối đất hệ thống điện

1.4 Phương pháp thực hiện

Trong quá trình thực hiện thiết kế đề án môn học từ những kiến thức chuyên ngành được đào tạo, qua khảo sát thực tế đã thu thập những số liệu phục vụ cho việc thiết và tham khảo một số tài liệu chuyên nghành Đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện trình bày những bước thiết kế cần thiết, dẫn ra những công thức tính toán lựa chọn các phần

tử của hệ thống cung cấp điện trong nhà máy

Trang 8

Phần II : NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Chương I : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 1.1 Giới thiệu chung về nhà máy

1.1.1 Quy mô, công nghệ nhà máy

Nhà máy đồng hồ đo chính xác nằm trên địa bàn huyện Gia lâm thành phố Hà Nội Nhà máy có quy mô khá lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làm việc

( Kwh)

Diện tích( m2)

5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 1800

thời gian làm việc tối đa Tmax = 4500h và công nghệ khá hiện đại Tưong lai nhà máy

sẽ mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật

và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản suất và cũng không thể qúa dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí.Theo quy trình trang bị điện

Trang 9

và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượngcủa nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại

I , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn Trong nhà máy có : Phòng thiết

kế , phân xưởng sửa chữa cơ khí , phòng thực nghiệm là hộ loại III , các phân xưởng cònlại là hộ loại I

1.1.2 Giới thiệu các quy trình công nghệ nhà máy

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp thì việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế

do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại 2

- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho

các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp

SẢNPHẨM

Trang 10

1.1.3 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy

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

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị

là 380/ 220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục KW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50Hz

- Phụ tải chiếu sáng thườn là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50Hz

1.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy

1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình (P tb ) và hệ số cực đại(K max )

Theo phương pháp này

Ptt = KMax Ptb = KMax Ksd Pđm

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.

KMax - hệ số cực đại công suất

Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết

bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng Nó cho một kết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lượng thiết bị trong nhóm (ksdi ,pđmi……)

Trang 11

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương :

Công thức :

Ptt = Ptb ± β σtb (1-2)Trong đó:

Ptb - Phụ tải trung bình của đồ thị nhóm phụ tải.

 - Bộ số thể hiện mức tán xạ

tb

 - Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tảiPhương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bộ của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tínhtoán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải nên chỉ phù hợp với các hệ thống đang vận hành

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

Trang 12

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

Công thức :

Trong đó:

Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải.

Pđ - Công suất đặt của nhóm phụ tải.

Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có thểnhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho cácphân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoạch

1.2.5 Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất.

Công thức :

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.

Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó cho kết quả không chính xác Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng cho một số phụ tải đặc biệt mà chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich hoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều trên diện tích sản suất

1.2.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đươn vị sản phẩm và tổng sản lượng

Công thức :

P tb =

T

M ao

Trang 13

P tt = K m P tb

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.

Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp

1.2.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

Theo phương 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 khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

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

Trong đó:

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

trong nhóm máy

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

ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

1.3 Lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 4 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết

kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn , nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp

Tuỳ theo yêu cầu tính toánvà những thông tin có thể có được về phụ tải , người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT

Trang 14

Trong đồ án này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và các chế

độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phânxưởng 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 diệntích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta

áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

1.4 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng sữa chữa cơ khí có diện tích bố trí thiết bị là 1800 m2 Trong

phân xưởng có 60 thiết bị ,công suất khác nhau , lớn nhất là 90KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( < 0,5Kw ) Dựa vào hệ số tải(kt) để xem chế độ làm việc của thiết bị Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn (cókt=0,9)

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí theo các đề thiết kế giáo học thường cho các thông tin khá chi tiết về phụ tải và vì vậy để có kết quả chính xác nêu chọn phương pháptinh toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại”

1.4.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb

và hệ số cực đại K max ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq )

- Hệ số sử dụng (ksd) :Là tir số giũa phụ tải tác dụng trung bình với công suất đặt(hay công suất định mức của thiết bị) trong một khoảng thời gian xem xét ( giờ, ca, ngày,đêm )

Công thức :

Trang 15

i

sdi đmi

P

K P

1 1

Trong đó :Pđmi – Công suất định mức của phụ tải thứ i

Ksdi – hệ số sử dụng của phụ tải thứ i

- Hệ số cực đại Kmax là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xem xét

- Hệ số Kmax được tra trong bảng theo Ksd và nhq của nhóm máy

- Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế

độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực

tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau

0

2

2 1

0)(

)(

n

n đmi

Pđđm P

p1 - tổng công suất của n1 thiết bị

p – tổng công suất của n thiết bị

Sau khi tính n* , p* ta tra bảng  *

Trang 16

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

Trường hợp 3 :Khi m >3 ; Ksd 0,2

Nhq =

max 12

đm

n

i đmi

P





Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả, trong một

số trường hợp ta có thể áp dụng các công thức sau :

P

1.Kpti

Trong đó Kpti là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệu chính xác thì

+ Kpti = 0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn

+ Kpti = 0,75 đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại

1.4.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo K max và P tb

1, Phân loại nhóm phụ tải

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào các nguyên tắc sau :

- Các thiết bị trong một nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng

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

- Các thiết bị trong nhóm nên được phân bổ để tổng công suất các nhóm ít chênh lệch nhất

Trang 17

- Số thiết bị trong nhóm không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng

bị khống chế

- Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng

Dựa vào các nguyên tắc trên và căn cứ vào vị trí trên sơ đồ mặt bằng ta chia các thiết

bị trong phân xưởng SCCK được thể hiện bảng (1.2)

Bảng 1.2 : Bảng phân nhóm phụ tải phân xưởng SCCK

19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 90

Trang 18

2, Xác định phụ tải tính toán động lực của phân xưởng

a) Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tải tính toán theocông suất trung bình và hệ số cực đại Do đó phụ tải tính toán được

xác định như sau:

Ptt = kmax.ksd.Σpđmi

Trong đó :

ksd: hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra bảng

kmax : hệ số cực đại, tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq

nhq: là số thiết bị dùng hiệu quả

Trang 19

sdi n

i đm

P

K P

1

=80,4.0,1515.0,251249,5.,750,615.0,74,85.0,05 = 0,26

i n

i đm

P P

1

cos 

= 80,4.0,615.0,71249,5.,075,815.0,94,85.0,5 = 0,66

Ta có :

Trang 20

Tổng số thiết bị trong nhóm là n = 13

Tổng công suất của nhóm 1 là P  = 124,75 Kw

Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất

P

) ( 7 , 56 66 , 0

425 , 37

Kw tg

Trang 21

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

- hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

kmm = 5 đối với thiết bị động cơ Tính toán tương tự đối với các nhóm máy 2,3,4,5 ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng SCCK (Trang 20, 21)

3, Xác định phụ tải tính toán chiếu sáng của toàn phân xưởng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích :

Pcs = po F

Trong đó :

Po – suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [ W\m2]

F – diện tích được chiếu sáng [ m2]

Trong phân xưởng SCCK, hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra bảng PL 1.7 ( Sách Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng- T328) ta được po =12 W\ m2

Ta có diện tích phân xưởng là : 1800 (m2)

 Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng :

Trang 22

Trong đó : kđt – hệ số đòng thời của toàn phân xưởng, lấy kđt = 0,8

- Phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng tính cả phụ tải chiếu sáng là :

Sttpx = (P cs P px) 2 Q2px = ( 344 , 324  21 , 6 ) 2  308 , 272 2 = 478,468 ( kVA)

Ittpx =

) ( 727

1.5 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác.

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây ta sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1.5.1 Giới thiệu phương pháp hệ số nhu cầu

Theo phương pháp này thì phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ được tính bằng biểu thức sau :

P tt = k nc P đ

Q tt = P tt tg

S tt =

 cos

2

tt tt

P Q

Pđ – tổng công suất đặt của nhóm phụ tải

Knc – hệ số nhu cầu của nhóm phụ tảitg - tương ứng với cos đặc trưng riêng cho hộ phụ tải

Trang 23

T Tên thiết bị

Sốlượng

Côngsuất đặt P (kW) ksd

cosϕ/tgϕ

nhq kmax

IĐM(A)

Phụ tải tính toán

Ptt(kW)

Qtt(kVAr

Stt(kVA)

Itt(A)

Iđn(A)

19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 0,7 0,9/0,48 152

Trang 24

25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 18 0,15 0,6/1,33 45,58

Trang 25

1.5.2 Phụ tải tính toán của các phân xưởng.

Ta lấy phân xưởng tiện cơ khí làm tính toán mẫu, các phân xưởng còn lại sẽ có cách tính tương tự

Phân xưởng tiện cơ khí có : + Công suất đặt 1800 Kw

*, Công suất tính toán động lực :

2

tt tt

P Q

Các phân xưởng còn lại được tính toán tương tự Kết quả được thể hiện bảng dưới

Trang 26

Tên phân xưởng Pđ

cosϕ

PcskW

PttkW

QttkVar Stt

1.6 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.

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

)(82,32712

,3849.85,09

1

kw P

k

 Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

)(5,340801

,4010.85,09

1

kVAr Q

k

 Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

) ( 7 , 4724

82 , 3271

S

P Cos

) ( 44 , 7178

*, Phụ tải tính toán của nhà máy kể đến khi phát triển trong tương lai :

Trang 27

Để tính phụ tải trong tương lai của nhà máy ta có thể sử dụng công thức

Snm(t) = Sttnm (1 +  t) với 0 < t < T

Trong đó :

Snm(t) – phụ tải tính toán của xí nghiệp sau t năm

Sttnm – phụ tải tính toán của xí nghiệp ở thời điểm khởi động

 - hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại  = 0,09

[0,T] Khoảng thời gian để đánh giá sự phát triển phụ tải ,lấy t = 10 năm ta có

Snm(t) =4724,7 ( 1 + 0,09.10) = 8976,93 (KVA)

Pnm(t) = Snm(t) cos = 8976,93 0,692 = 6212,03( KW)

1.7 Xác định biểu đồ phụ tải của nhà máy

1.7.1 Tâm phụ tải điện :

Trọng tâm phụ tải của xi nghiệp là một số liệu quan trọng giúp người thiết kế tìm vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho xi nghiệp trong việc qui hoạch và phát sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ CCĐ hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật mong muốn

Việc xác định trọng tâm phụ tải là một vấn đề khá phức tạp vì bản thân các phụ tải đã là những hàm không xác định theo thời gian và như vậy thì trọng tâm phụ tải cũng chính là hàm của thời gian (vị trí của nó sẽ không cố định) Tuy nhiên để có một vị trí tương đối thi trong tính toán người ta thường sử dụng công suất tính toán (công suất giả thiết và đã được qui đổi về dài hạn) và được tạm xem như không thay đổi theo thời gian nữa Và như vậy tâmqui ước của phụ tải có thể được xác định theo biểu thức sau

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0)

Trang 28

m

i

i ttPXi

S

x S

m

i

i ttPXi

S

y S

m

i

i ttPXi

S

z S

1

Trong đó: Stt PXi - Phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi , yi , zi - Toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn

m - Số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp

1.7.2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải là một cách biểu hiện về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp, như vậy nó cho ta biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng (tức mật độ phụ tải tại các vị trí khácnhau trên mặt bằng) Điều này cho phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm biến áp,trạm phân phối Khi biết rõ mật độ phụ tải trên mặt bằng còn giúp cho người thiết kế chọn được một kiểu sơ đồ CCĐ thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh

tế tối ưu Ngoài ra thông qua biểu đò phụ tải còn cho người thiết kế biết được sự phân bố về

cơ cấu phụ tải giúp cho sự vạch các phương án CCĐ được hợp lý hơn (thoả mãn được nhiều nhất các yêu cầu của phụ tải).v.v

Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định bằng biểu thức sau:

Trong đó: RPX i - [cm hoặc mm] bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i

Stt px i - [kVA] phụ tải tính toán của phân xưởng i

m - [kVA/cm; mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng tròn phụ tải theo tỷ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực và vì vậy ta có thể tính góc của phầncông suất chiếu sáng theo công thức sau:

Trang 29

Trong đó: csi - Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i.

Pcspsi - Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

Pttpxi - Phụ tải tính toán phân xưởng i

Trên mặt bằng nhà máy vẽ một toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là: ( xi; yi ) ta xác định được các tọa độ tối ưu M0 ( x0; y0)

S

S x

x ;

i

i i

S

S y

y

Kết quả tính toán bán kính R và góc cs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng 2

TT Tên phân xưởng Pcs

Trang 30

Hình 1.1 Biểu đồ tâm phụ tải nhà máy

Trang 31

Chương II :

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy.

Việc lựa chọn điện áp truyền tải từ hệ thống về trạm biến áp trung gian của nhà máy

có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với nhà máy.Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta thường sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau:

U = 4,34 l 16P (2-1)

U = 164 P l (2-2)

U = 17 l P

16 (2-3)

Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV]

l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km]

P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]

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

U = 4,34 l 16P = 4,34 10  16  6 , 21203 = 45,39 [kV]

Như vậy ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV

2.2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian

2.2.1 Các phương án lựa chọn biến áp trung gian.

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 dựng trạm biến áp trung gian , giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tảicủa mạng Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao , các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao , nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không xét đến phương án này

Trang 32

b Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm ( TPPTT)

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua

TPPTT Nhờ vậy việc quản lý , vận hành mạng điện cao áp của nhà máy 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 pháp sử dụng khi điện áp nguồn không cao (  22kV) , ở đây điện áp nguồn của nhà máy là 35 kV nên phương án này cũng không phù hợp

c Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) :

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện áp cao trong nhà máy cũng như các trạm biến áp phân xưởng , vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậycung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư để xây dựng TBATG , gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phương án này , do nhà máy được xếp vào hộ loại 1 nên trạm biến áp trung gian phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện :

) ( 465 , 4488 2

) ( 93 , 8976

kVA

S S

kVA S

S n

ttnm dmB









 Chọn máy biến áp tiêu chuẩn : 5600 kVA

Kiểm tra dung lượng của máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại 1 trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cung cấp điện khicần thiết :

4488,465( )

2

93 , 8976 4

, 1

7 , 0

).

1 (

kVA

S S

k n

tt dmB

ttsc dmB qt

Vậy trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA : 5600 kVA- 35/6,3 kV

2.2.2 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian ( TBATG ) :

9 , 5585

45 , 405869

05 , 252549

S

S y y

2.3 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.3.1 Các phương án lựa chọn biến áp phân xưởng

Trang 33

Các TBA được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau :

+ Vị trí trạm cần phải gần tâm phụ tải (nhàm giảm tổn thất điện năng, điện áp, ).+ Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dẽ dàng thay máy biến áp, gần các đường vận chuyển )

+ Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xínghiệp

+ Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính xí nghiệp này có thể gây ra

Như vậy việc chọn vị trí các trạm phải dựa trên mặt bằng công nghệ của xí nghiệp,

vị trí và hướng gió của xí nghiệp trong mặt bằng tổng thể của khu vực Việc quyết định chọn

vị trí nên phối hợp hài hoà các các nguyên tắc trên vì mỗi một nguyên tắc đều nhằm thoả mãn một yêu cầu cụ thể nào đó mà vì vậy đôi khi chúng lại mâu thuẫn nhau (ví dụ nguyên tắc gần tâm phụ tải nhiều lúc lại làm vi phạm các nguyên tắc khác và ngược lại) Ngoài ra còn có thể vì các lý do đặc biệt khác mà khó có thể thoả mãn được các nguyên tắc trên (lý

n - số máy biến áp có trong TBA

khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở VN nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ : khc =1

kqt - Hệ số quá tải sự cố , kqt =1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quátải không quá 5 ngày đêm , thời gian quá tải trong một ngày đêm không quá 6h và trước khi quá 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 tải không quan trọng đẻ giảm nhẹ dung lượng của các MBA , nhờ vậy có thể giảm

Trang 34

nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại 1 có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc = 0,7Stt

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

Phương án 1 : Đặt 6 TBA phân xưởng , trong đó :

Trạm B1 : Cấp điện cho Phân xưởng tiện cơ khí và Trạm bơm

 Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA

Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của Phân xưởng tiện cơ khí và phân xưởng lắp ráp số 1:

(n 1 ).k hc.k qt.S dmB S ttsc= 0,7 Stt

677 , 65 ( )

4 , 1

3 , 1355 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

 Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm=750 kVA là hợp lý

Trạm B 2 : Cấp điện cho phân xưởng dập , phòng thiết kế :

Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng dập:

4 , 1

) 8 , 159 8 , 1471 (

7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

Trạm B 3 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1 :

Trang 35

 Chọn 2 MBA tiêu chuẩn Sđm = 250 kVA

Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2 :

562 , 5 ( )

4 , 1

1125 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

dmB   

 Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm= 250 kVA là hợp lý

Trạm B 4 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 2 :

562 , 5 ( )

4 , 1

1125 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

dmB   

Trạm B 5 : Cấp điện cho phân xưởng SCCK :

n.k hc.S dmB S tt= 478,6

Đây là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện

Vậy trạm biến áp B5 đặt MBA Sđm= 500 kVA là phù hợp

Trạm B 6 : Cung cấp điện cho Phòng thí nghiệm trung tâm , phòng thực nghiệm :

Đây đều là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện

Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm= 750 kVA là phù hợp

Phương án 2 : Đặt 6 TBA phân xưởng , trong đó :

Trạm biến áp B1 : Giống TBA B1 của phương án 1

Trang 36

Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số2 , phòng thí nghiệm trung tâm

Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2:

562 , 5 ( )

4 , 1

1125 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

dmB   

Trạm biến áp B6 : Cung cấp điện cho phòng thực nghiệm :

Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm=500 kVA là phù hợp

Phương án 3 : Đặt 7 TBA phân xưởng trong đó :

Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí :

Trang 37

4 , 1

1220 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

dmB   

Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho phân xưởng dập :

(n 1 ).k hc.S dmB S ttsc= 0,7 Stt

656 ( )

4 , 1

1312 7 , 0 4 , 1

7 , 0

kVA

S

dmB   

Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho trạm bơm và phòng thiết kế :

n.k hc.S dmB S tt=295,1

Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm=500 kVA là hợp lý

2.3.2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng :

Trong các nhà máy thường dùng các kiểu TBA phân xưởng :

* Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác

* Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ một phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp , vận hành , bảo quản thuận lợi song về mặt an toàn khi có

sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao

* Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải , nhờ vậy

có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều

Trang 38

chiều dài mạng phân phối cao áp của nhà máy cũng như mạng hạ áp phân xưởng , giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập , tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu

Để đảm bảo an toàn cho người cũng như thiết bị , đảm bảo mỹ quan công nghiệp ở đây sẽ sửdụng loại trạm xây , đặt gần tâm phụ tải , gần các trục giao thông trong nhà máy , song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất

Để lựa chọn được vị trí đặt các TBA phân xưởng cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các TBA đó :

Xác định vị trí đặt trạm biến áp B1 ( phương án 1 ) cung cấp điện cho : phân xưởng tiện cơ khí và trạm bơm :

9,313

,1351220

3,135.221220.33

n

i i i

S

x S x

;

5,393

,1351220

3,135.171220.42

n

i i i

S

y S y

Bảng 3.1.Kết quả xác định vị trí đặt các TBA phân xưởng :

Trang 39

2.4 Lựa chọn tính kinh tế - kĩ thuật của các phương án

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán :

Z = (avh + atc ) K + c A

Trong đó :

avh - Hệ số vận hành , avh = 0,1 ; atc - hệ số tiêu chuẩn , atc = 0,2 ;

K - vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây ;

c - giá tiền 1 kWh tổn thất điện năng , c = 1000 đ/kWh

A - Tổn thất điện năng trong máy biến áp

Trang 40

Hình 2.1 : Sơ đồ thiết kế các phương án mạng điện cao áp

hÖ thèng

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác
Tác giả	Lê Hồng Duy
Người hướng dẫn	Th.S Vũ Văn Cảng
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	107
Dung lượng	2,54 MB