Đồ án: "Cung cấp điện" pdf

Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được điện năng làm thế nào để cung cấp điện cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy.Vì vậy cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp công n

BỘ LAO ĐỘNG_TB & XH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc - - - -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn : .

Sinh viên thực hiện : .

Lớp : .

MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG

CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ .

1.2 - MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN .

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1KTA VÀ TOÀN NHÀ MÁY 1N4 2.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

2 1.1 Phân nhóm phụ tải

2 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 1

2 1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm 17

2 1.4 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí 20

2 1.5 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí 20

2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

CHƯƠNG II I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY A THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO P.X CƠ KHÍ

3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ

3.2 - CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 24

3.3 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

3.3.1 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy 26

3.3.2 Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị 28

3.3.3 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy

3.3.4 Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy 33

3.3.5 Chọn tủ phân phối 34

3.3.6 Chọn tủ động lực 34

3.3.7 Chọn aptomat bảo vệ cho các phân xưởng 35

B THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ

3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ

3.2 - CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

3.2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện 3

3.2.2 Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp nhà máy 36

3.2.3 So sánh các phương án cấp điện cho Nhà máy 38

3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT

3.3.1 Xác định tổn thất trong máy biến áp 42

3.3.2 Vị trí trạm biến áp nhà máy 43

3.3.3 Chọn các thiết bị điện trong mạng điện nhà máy 44

A CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP

B CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP 50

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 4.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.2 KIỂM TRA THIẾT BỊ

CHƯƠNG V THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY 6.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

6.2 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ

6.3.1.Xác định dung lượng bù 86

6.3.2 Phân bố dung lượng bù cho các thanh cái hạ áp 86

6.3.3 Kiểm tra cosϕbù của nhà máy sau khi lắp đặt bù 86

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể thiếu được trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi đất nước Như chúng ta đã xác định và thống kê được rằng khoảng 70% điện năng sản xuất ra dùng trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được điện năng làm thế nào để cung cấp điện cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy.Vì vậy cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có một ý nghĩa to lớn đối với nền kinh quốc dân

Nhìn về phương diện quốc gia, thì việc đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục và tin cậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế của quốc gia phát triển liên tục và kịp với sự phát triển của nền khoa học công nghệ thế giới

Khi nhìn về phương diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp là ngành tiêu thụ nhiều nhất.Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điện năng hợp lý

trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác một cách hiệu quảcông suất của các nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng được sản xuất ra

Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hài hoà các yêu cầu về kinh tế,độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa là phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai

Đặc biệt trong nền kinh tế nước ta hiên nay đang chuyển dần từ một nền kinh tế mà trong đó nông nghiệp chiếm một tỉ lệ lớn sang nền kinh tế công

nghiệp nơi máy móc dần thay thế sức lao động của con người Để thực hiện một

chính sách công nghiệp hóa, hiện đại hóa các nghành nghề thì không thể tách rờikhỏi việc nâng cấp và thiết kế hệ thống cung cấp điện để có thể đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng không ngừng về điện.

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức được học tại bộ môn cung cấp điện em được nhận đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng

cơ khí và nhà máy cơ khí

Là một sinh viên ngành điện, thông qua việc thiết kế đồ án giúp em bước đầu có những kinh nghiệm về thiết kế hệ thống cung cấp điện trong thực tế Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, những người đã đi trước có giàu kinh nghiệm Qua đây em xin cảm ơn cô giáo Nguyễn Minh Thư, người đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này.Song do thời gian làm đồ án có hạn, kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo để

em bảo vệ đồ án của mình đạt được kết quả tốt nhất

SV: Cao Bá Lam

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG

CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ

Phân xưởng cơ khí là một trong những khâu quan trọng trong nhà máy cơ khí công nghiêp, là mắt xích quan trọng để tạo nên một sản phẩm công nghiệp hoàn chỉnh Loại phân xưởng chuyên môn hóa một loại sản phẩm nó phát huy được mặt mạnh của mình, đóng góp vào việc thúc đẩy sự phát triển của nghành công nghiệp nói chung của nước nhà

Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì sản xuất công nghiệp càng được chú trọng hơn bao giờ hết, được đầu tư trang bị các máy móc hiện đại có khả năng tự động hóa cao để không bị lạc hậu so với các nước trong khu vực và trên thế giới Vì vậy phân xưởng cơ khí đòi hỏi phải có nguồn điện cung cấp tin cậy

Phân xưởng cơ khí 1KTA và nhà máy cơ khí 1N4 trong đồ án có quy mô khá lớn với 14 phân xưởng có các phụ tải điện sau:

Bảng 1 -1: Bảng số liệu phụ tải tinh toán các phân xưởng trong nhà máy.

14 Nhà hành chính 70 75 1

Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải cónhiều thiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhàmáy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việctheo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu làphụ tải loại 1 và loại 2 ( tùy theo vai trò quy trình công nghệ)

Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn Do đó nguồn điện cấpcho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trunggian

1.1.1 Phân xưởng cơ điện.

Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhàmáy Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xáccao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãngphí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.2 Phân xưởng cơ khí 1, 2.

Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹthuật Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền

tự động cao Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiếtđang gia công gây lãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại1

1.1.3 Phân xưởng đúc thép, đúc gang.

Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất.Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩmgây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.4 Phân xưởng kiểm nghiệm.

Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sảnphẩm trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, dovậy mức độ ổn định là quan trọng nhất Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.5 Phân xưởng lắp ráp.

Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng

bộ hóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoànchỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độliên tục cung cấp điện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.6 Phân xưởng rèn, dập.

Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi vàcác chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.7 Phân xưởng mộc mẩu.

Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ chosản xuất Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễnthành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyềntải và phân phối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnhvực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ mộtvài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất vàtiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quátrình này xẩy ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấpđiện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện phápđồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiệnquan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kếhoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước mộtbước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt

mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâuhơn nữa Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện:

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điềukiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng caocàng tốt.

Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việcngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại vềkinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2

1.2.2 Chất lượng điện.

Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêutần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớnmới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổnđịnh tần số của hệ thống lưới điện

Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chấtlượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp chophép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầucao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chínhxác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%

1.2.3 An toàn điện.

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết

bị Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấpđiện hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải đượcchọn đúng loại đúng công suất Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hànhđúng, chính xác cẩn thận Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vaitrò hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định

về an toàn sử dụng điện

1.2.4 Kinh tế.

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉđược xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế đượcđánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thuhồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so

sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương áncung cấp điện tối ưu.

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép cácyêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiếtkế

Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên thiết bị Ký hiệu Công suất (kW) cosϕ Ksd

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ

Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn

phương thức cung cấp điện cho nhóm

Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ độnglực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường ≤(8÷12) Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên Do vậy người thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phương án tối ưu phù hợp nhất trong các phương án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện ở trên và căn cứ vào vị trí, công suấtcủa các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng Trong đồ án này với phânxưởng cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bịtrong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sửdụng phương pháp xác định phụ tải tính toán tính theo công suất trung bình và

hệ số cực đại

- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phânxưởng ta chia ra làm 3 nhóm thiết bị phụ tải như sau :

Bảng 2 -1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí

Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất

- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máyhàn v.v ) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất địnhmức ở chế độ làm việc dài hạn

Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100% Côngthức quy đổi như sau:

+ Đối với động cơ: P'

đm = Pđm ε%

+ Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cosϕ ε%

Trong đó:

P'

đm là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

- Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều các thiết

bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của cácphụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương:

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: Pqđ = 3.P1pha max Nếu thiết bị 1pha đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = 3 P1pha max

Với cầu trục:

P'đm = 15 0 , 35 = 9( kW) Với máy biến áp hàn:

Giả sử máy biến áp hàn được mắc vào hai pha A, B quy đổi về thiết bị 3 pha cócông suất tương đương, ta có:

, 40

100 6 , 12 100

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là nhà máy ta đang

thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định được nhu cầuđiện của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy )

Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy ) mà phụ tải điện phảiđược xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triểntrong tương lai Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp, nhàmáy thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng và xéttới khả năng phát triển của cả nhà máy trong tương lai (đối với xí nghiệp nhàmáy công nghiệp thì chủ yếu là tương lai gần) còn đối với công trình có quy môlớn (như thành phố, khu dân cư ) thì phụ tải phải kể đến tương lai xa Như vậy,việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các

xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố,khu vực ) Nhưng ở đây ta chỉ xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quantrực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy ta

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khicông trình đi vào sử dụng Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán.Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như: máybiến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính các tổn thất công suất,tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù Chính vì vậy, phụ tải tính toán làmột số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc vàonhiều yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị điện, chế độ vận hành củachúng, quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành củacông nhân v.v Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụkhó khăn nhưng lại rất quan trọng Bởi vì, nếu phụ tải tính toán được xác địnhnhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khảnăng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tảithực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây lãngphí và không kinh tế

Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và

có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện

Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên

và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào tính toánchính xác và tiện lợi phụ tải điện Nhưng hiện nay đang áp dụng một số phươngpháp sau để xác định phụ tải tính toán:

a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu :

P

1

.ϕ

tg P

Q tt = tt

ϕ cos

2

tt tt tt

P Q

- Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)

- Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán củanhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA )

b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn

vị diện tích sản xuất :

Công thức tính :

Ptt = P0.F

Trong đó :

- P0 : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m2 ) Giá trị P0

đươc tra trong các sổ tay

- F : diện tích sản xuất ( m2 )

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồngđều trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ,thiết kế chiếu sáng

c Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phần :

Công thức tính toán :

max 0

T

W M

P tt =Trong đó :

M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm

Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )

Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ )

Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ítbiến đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toángần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác

d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và

n : Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f ( nhq, Ksd )

nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùngcông suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán củanhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khácnhau ).

Công thức để tính nhq như sau :

n

i đmi

P P

đm

n i đmi P

1

ε% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêuthụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :

Ptt = đmi n

Trong đó : Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

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

e Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và

P A

∫

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T

f Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và

độ lệch trung bình bình phương.

Công thức tính : Ptt = Ptb ± β.δ

Trong đó : β : hệ số tán xạ

δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhómthiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này

ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin vềphụ tải mà

chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành

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

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuấthiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trongnhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau :

Iđn = Imm(max) + Itt – Ksd.Iđm max

Trong đó :

trong nhóm

Itt - dòng tính toán của nhóm máy

Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

P

Máy tiện : Iđm = 23( A)

Tổng công suất của n thiết bị P = 52( kW)

2 = 0,3

P* =

P

P1

= 52

27

= 0,5Với n* và P* vừa tính được chúng ta tiến hành tra bảng để xác định nhq

n i

sdi dmi sdTB

P

K P K

1

1

) (

n

i đmi P

i P

1

1

cos ϕ

31 2 2 2

68 38 , 0 3

45

=

đm

tt tt

Iđn = Imm(max) + Itt - Ksd Iđmmax Trong đó :

trong nhóm

Itt - dòng tính toán của nhóm máy

Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

Immmax = Kmm.Iđmmax = 6 3 đm cos ϕ

đm U

P

=

72 , 0 38 , 0 3

17 6

= 215 ( A)

Itt =

đm U

Stt

.

3 =

38 , 0 3

45 = 68 ( A)

Iđmmax = 3 cos ϕ

max

đm

đm U

P

=

72 , 0 38 , 0 3

Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức:

Pttcs = p0.F

Trong đó :

p0: Suất chiếu sáng Tra theo bảng

F: là diện tích phân xưởng

Trong phân xưởng xửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt,với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có p0=12W/m2

⇒ Pttcs =p0.F =12.35.17 = 7,14 kW

Qttcs =Pttcs.tgφcs=0 (đèn sợi đốt cosφcs=1)

2.1.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí

 Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :

2 3

1

2 3

1

2 3

1

= +

, 87

132

=

đm

ttPX ttPX

U

S

2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY

Diện tích toàn nhà máy: F = 10413 m2

Diện tích đường đi bãi trống: F' = 10413 – (85,5

+149+166+140+166+149+192,5+157,5+166+131,25+122,5+411,25+313,5+260) = 7803 m2

Phụ tải chiếu sáng nhà máy:

= +

+

= +

Bảng 2 – 3 : Bảng phụ tải tính toán của nhà máy

13 Kho 2( Vật tư) 50 25 2

CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ

Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản :

- Sơ đồ nối dây hình tia : Có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điệnđược cung cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậycung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá,

dễ bảo quản vận hành Khuyết điểm của nó là vốn đầu tư lớn Vì vậy sơ đồ nốidây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loai 1 va 2

Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từ thanhcái trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực Từ tủphân phối động lực có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độ tincậy tương đối cao, thường được dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tíchrộng như phân xưởng cơ khí, lắp ráp, dệt v.v

- Sơ đồ nối dây phân nhánh : Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp , chủng loạicáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố khôngđồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộloại III

- Sơ đồ nối dây hỗn hợp : Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳtheo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải

Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồtrên để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là :

- Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 3

áptômát nhánh cấp điện cho 3 tủ động lực

- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân

xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát hoặc cầudao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết

bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cungcấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra vìvậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lạivới nhau cùng một đầu ra của tủ động lực

- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng

đường cáp hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thểgộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính

3 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hổn hợp đểcung cấp điện cho phân xưởng : Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ :

Cáp 2

Tủ động lực

CC2

D.dẫn

Thiết bị tiêu thụ điện

Tủ phân phối

Cáp 1 ATM2

TC Hạ áp Cáp 2

Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat đưa

về tủ phân phối bằng đường cáp động lực ( cáp 1) sau đó từ tủ phân phối có các

lộ ra dẫn về các tủ động lực qua hệ thống cáp ( cáp 2) Từ tủ động lực điện năngđược đưa đến các thiết bị bằng dây dẫn cách điện luồn trong ống sắt Việc đóngcắt và bảo vệ ở đây dùng cầu dao và aptomat

3.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

3.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy :

- Cầu chì là một thiềt bị bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy kém Nóchỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi ngắnmạch

Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắtđịnh mức Ngoài ra phải chú ý đặt cầu chì trong nhà hay ngoài trời

Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau :

- Dây chảy phải không được chảy khi dòng cho phép lâu dài lớn nhất chạyqua, cho phép quá tải ngắn hạn như khởi động động cơ

- Dây chảy phải chảy khi có dòng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tảilớn hơn giá trị cho phép

dc

I K I

I

U

P I

I

.

cos 3

Trong đó: Iđmdc: - dòng điện định mức của động cơ

Idc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì

α – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động

- Với động cơ mở máy không tải α = 2,5

- Với động cơ mở máy có tải α = 1,6 ÷ 2,5

- Với máy hàn α = 1,6

Iđn – Dòng điện đỉnh nhọn.

kmm – Hệ số mở máy của động cơ

- Với động cơ KĐB kmm = 5 – 7

- Với động cơ đồng bộ kmm = 2 – 2,5

- Với máy hàn và lò hồ quang kmm >3

Uđm – Điện áp định mức của lưới điện ( điện áp dây) kV

Pđm – Công suất định mức của động cơ kW

Cosϕ - Hệ số công suất định mức của động cơ cho trong lý lịch máy

 Tính cho máy tiện:

Chọn loại cầu chì có Iđmdc = 50 (A), có ký hiệu là ∏H2 – 100

 Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng sau:

Bảng 3 – 1: Chọn thông số cầu chì bảo vệ cho các thiết bị điện

TT Nhóm Tên thiết bị Iđm (A) Loại cầu

chì Idc (A)1

3.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị:

Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theođiều kiện phát nóng ( dòng điện làm việc lâu dài cho phép) Vì khoảng cách từ

tủ động lực tới các thiết bị cũng như từ tủ phân phối hạ áp tới các tủ động lựcngắn, thời gian làm việc của các máy công cụ ít, nếu chọn théo mật độ dòng điệnkinh tế sẽ gây lảng phí kim loại màu nên dây dẫn chỉ chọn theo điều kiện phátnóng là đủ

Xác định cỡ dây chôn dưới đất ( trong trường hợp này cần xác định hệ số

K):

Xác định hệ số hiệu chỉnh K

Với mạch chôn trong đất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt:

K =K1.K2.K3.K4

Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K1, K2, K3, K4

Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong bảng 3-2 và bảng 3-3

Hệ số K 1 : K1 thể hiện cách lắp đặt

Bảng 3-2 : Hệ số K 1 theo cách lắp đặt

Đặt trong ống bằng đất nung,ống ngầm hoặc rãnh đúc

0,8

Hệ số K 2 : K2 thể hiện số dây đặt kề nhau ( các dây được coi là kề nhaunếu khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất tronghai dây )

Bảng 3-3 : Hệ số K 2 cho số dây trong hàng

PVC XLPE, EPR ( cao su

K

I I

LV CP

dc CP

- Đối với mạng sinh hoạt thì β = 0,8

- Đối với mạng cung cấp cho phụ tải đặc biệt thì β = 1,25 – 1,5

 Tính cho máy tiện:

Ta có: Pđm = 10 (kW); cosϕ = 0,65; ksd = 0,18

Điều kiện chọn:

Với giá trị cho phép của máy tiện ta chọn cáp đồng có cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có thông số:

S = 1,4 mm2 ; ICP (trong nhà) = 31 (A)

Loại dây dẫn chôn sâu 0,7 m với nhiệt độ tiêu chuẩn của dây dẫn là 550C, nhiệt

độ môi trường là 250C Tra bảng 4.28 trang 379 TL “ HTCCĐ”

 Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng số liệu sau:

Bảng 3 – 6: Tính chọn dây dẫn cho phân xưởng cơ khí

TT Nhóm Tên thiết bị ICPtt Thông số của cáp

I I

A K

I I

LV CP

dc CP

2 , 24 95 , 0 23

5 , 17 3 95 , 0

50

3.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy:

 Nhóm 1: Đối với 1 nhóm máy dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi mở máy

thiết bị có công suất lớn nhất còn các thiết bị khác làm việc bình thường Để bảo vệ cho từng nhóm máy chọn dây bảo vệ theo điều kiện sau đây:

IDC≥ Ittnh = 68 (A)

8 , 102 5 , 2

257

=

=

− +

≥

αttnh sd đm

đm mm

DCnh

I K I I

K

α là hệ số phụ thuộc vào điều kiện khởi động

IDCnh≥ IDcimax

Tra bảng 2.32 TL CCĐ ta chọn được loại cầu chì ∏H2 – 250 có IDC = 120 (A) Các nhóm khác tính toán tương tự ta có kết quả ghi ở bảng sau:

Bảng 3 -7 : Thông số cầu chì các nhóm máy phân xưởng cơ khí số 1

Nhóm Ittnh (A) Iđn/α (A) Loại CC Chọn

IDC (A)

Dòng điệncắt giới hạn

Theo bảng 2.32 sách CCĐ chọn cầu chì loại ∏H2 – 100 có IDC = 40 (A)

3.3.4 – Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy :

Điều kiện chọn : Uđmcáp≥ Uđmmạng ; [I] ≥ I K ttnh

 Tính toán cho nhóm I : [ ] 71 , 6

95 , 0

( 200

380

ttpxCK dmvào

dmmang tu

dm

I I

A I

I

V U

ttnhi dmvào

dmmang đmtu

I I

I I

V U

) ( 68

dctbbi dmra

ttnhi dmvào I I

A I

I

Chọn loại tủ có cầu dao – cầu chì ký hiệu C∏58 – 7/I có Iđmvào = 400 (A) và số lộ

ra là 6 x 100

Tương tự chọn tủ cho các nhóm khác ta có bảng lựa chọn sau :

Bảng 3 -8 : Thông số kỹ thuật của tủ động lực phân xưởng cơ khí

Nhóm Loại tủ Ittnh(A) Iđmvào(A) Số lộ ra

IđmATM ≥ IđmBA≥ IttPX = 200 (A).

Căn cứ vào số liệu tính toán ta chọn aptomat do hãng MERLIN GERIN chế tạo

Khi thiết kế mạng điện nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau :

- Sơ đồ đi dây phải đơn giản, xử lý nhanh, thao tác không nhầm lẫn.

Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẩn nhau, phương án tốt

về mặt kỹ thuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng nămnhỏ Ngược lại phương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lạilớn Do đó để lựa chọn phương án cung cấp điện ta phải so sánh cả về kinh tế và

kỹ thuật của các phương án sao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảmbảo các chỉ tiêu kinh tế

3.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

3.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện:

Ở đây nhà máy là hộ phụ tải loại 1 do đó để đảm bảo tính liên tục cung cấpđiện ta phải dùng 2 tuyến đường dây lấy từ 2 nguồn khác nhau với cấp điện áp là

35 KV

Bên trong nhà máy thường dùng 2 loại sơ đồ chình là: sơ đồ hình tia và sơ đồphân nhánh, ngoài ra còn có thể kết hợp cả 2 sơ đồ thành sơ đồ hỗn hợp

Chọn sơ đồ đi dây:

Sơ đồ hình tia, sơ đồ phân nhánh hay sơ đồ hỗn hợp mỗi loại sơ đồ đều cónhững ưu nhược điểm của nó và phạm vi sử dụng thuận lợi đối với từng nhàmáy

Căn cứ vào yêu cầu CCĐ của nhà máy ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấpđiện cho nhà máy Sơ đồ hình tia có độ tin cậy CCĐ cao hơn, bảo vệ rơle làmviệc dễ dàng không nhầm lẫn Sơ đồ hình tia thuận tiện cho việc sửa chữa và dễphân cấp bảo vệ, mặc dù vốn đầu tư có cao nhưng chi phí vận hành hàng năm lạinhỏ

Xét đặc điểm của nhà máy là phụ tải phân bố không đều và không liền kềhơn nữa trong nhà máy các phân xưởng phân bố không có quy luật nhất định.Phụ tải của nhà máy là phụ tải loại 1 do đó ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấpđiện cho nhà máy.

3.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy:

Để CCĐ cho các phân xưởng tôi dùng các MBA điện lực đặt ở các trạmbiến áp phân xưởng biến đổi điện áp 35 KV của lưới thành cấp điện áp 0,4 KVcung cấp cho phân xưởng

Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thấtđiện áp và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càngtốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọnthiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu

tư và chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầuCCĐ của nhà máy

Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụtải của các phân xưởng yêu cầu CCĐ với phụ tải tính toán của nhà máy cơ khí

số 1N4 :

- SttNM = 2979 (KVA) , Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 35 KV

- Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại I

Sau đây là một số phương án CCĐ