ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY Giáo viên hướng dẫn TRẦN TẤN LỢI

I.Trường: ĐHBK Hà Nội, Bộ môn HỆ THỐNG ĐIỆN II.Giáo viên hướng dẫn: TS TRẦN TẤN LỢI III.Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY VI. Các nội dung chính: a) Thiết kế mạng điện phân xưởng. b) Thiết kế mạng điện xí nghiệp. c) Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp. d) Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. e) Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN PHÚ HỆ THỐNG ĐIỆN 1

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Văn Phú

Nghành: Hệ Thống Điện

I.ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà Máy Chế Tạo Máy Bay

II.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

1 Mặt bằng và bảng phụ tải điện của Nhà Máy chế tạo máy bay

2 Mặt bằng và bảng phụ tải điện các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí

3 Nhà máy được cung từ một trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10 km

bằng đường dây trên không, dùng loại dây nhôm lõi thép

4 Điện áp truyền tải: Tự chọn theo công suất của Nhà Máy và khả năng đáp

ứng của trạm biến áp trung gian

5 Công suất của nguồn điện vô cùng lớn

6 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian: 250 MVA

7 Nhà máy làm việc hai ca

III.NỘI DUNG CÁC PHẦN THYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà Máy Chế Tạo Máy Bay

IV.CÁC BẢN VẼ A 0 :

1 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

2 Các phương án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà máy

4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

5 Sơ đồ mặt bằng đi dây phân xưởng sửa chữa cơ khí

6 Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trang 2

CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

- Quá trình thiết kế (Nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa)

- Điểm duyệt Ngày tháng năm

- Bản vẽ thiết kế (Ký tên)

Ngày tháng năm

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Trang 3

3

MẶT BẰNG NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

5 3

9 8

7 6

4 2

4 Phân xưởng gia công các chi tiết của động cơ 1150

5 Phân xưởng lắp ráp và thử nghiệm động cơ 780

11 Chiếu sáng các phân xưởng xác định theo diện tích

Trang 4

DANH SÁCH THIẾT BỊ CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

TT Tên thiết bị

Số lượn

g

Nhãn hiệu

Công suất (kW) Chi chú

Bộ phận dụng cụ

13 Máy bào giường một trụ 1 MC38 10,0

Trang 5

5

TT Tên thiết bị

Số lượn

g

Nhãn hiệu

Công suất (kW) Chi chú

Bộ phận sửa chưac cơ khí và điện

9 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8

Trang 6

Bộ phận sửa chữa điện

Mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bản vẽ số 1) tỉ lệ 1/250

Trang 7

7

LỜI NÓI ĐẦU

Để đảm bảo sự phát triển hài hoà, bền vững và theo quy luật của cuộc sống, loài người đang tìm cách thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng trên cơ

sở các nguồn tài nguyên hữu hạn không có khả năng tái tạo được và tìm cách giảm tối đa tốc độ huỷ hoại môi trường Trong nhiều năm tới giải quyết vấn đề năng lượng vẫn là điều thách thức sự phát triển của loài người

Trong tất cả các dạng năng lượn, điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt cần thiết trong đời sống và sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Ngay từ những năm đầu thực hiện cải tổ nền kinh tế, Đảng và Nhà nước ta đã nêu lên tầm quan trọng của năng lượng đặc biệt là điện năng Điều này được thể hiện không chỉ ở sự đầu tư về cơ sở hạ tầng ngành Điện mà còn ở cả sự quan tâm đào tạo các kỹ sư,cán

bộ chuyên ngành Điện Tuy nhiên,với sự phát triển không ngừng của sản xuất và sinh hoạt thì nhiệm vụ thường xuyên của Điện Lực là phải có những biện pháp thích hợp để xây dựng được một hệ thống cung cấp điện đảm bảo chất lượng và độ tin cậy

Là một sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện, sau 5 năm học tại Trường, em được giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với nội dung:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy bay

Để hoàn thành bản đồ án này,ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân, em đã được sự giúp đỡ,chỉ dẫn tận tình, chu đáo của Thầy giáo TS.Trần Tấn Lợi cùng các Thầy, cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện -Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ

án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết, em rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy, các Cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm

Sinh viên thiết kế

Nguyễn Văn Phú

Trang 8

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Mục Lục

Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy chế tạo máy bay

1.1.Loại ngành nghề - qui mô và năng lực của nhà máy

1.1.1.Loại ngành nghề

1.1.2.Qui mô, năng lực của nhà máy

1.2.Giới thiệu các qui trình công nghệ của nhà máy

1.2.1.Qui trình công nghệ chi tiết

1.2.1.1.Tóm tắt qui trình công nghệ

1.2.1.2 Chức năng của các khối trong qui trình sản xuất

1.2.2.Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy

1.2.2.1.Các đặc điểm của phụ tải điện

1.2.2.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy

1.2.2.3 Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ

1.3 Phạm vi đề tài

Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy

2.1.Đặt vấn đề

2.2.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

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

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

2.3.1.1 Phân nhóm phụ tải điện

2.3.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm

2.3.1.3 Xác định phụ tải đỉnh của các nhóm phụ tải

2.3.1.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng

2.3.2.Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại và toàn bộ nhà máy

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

2.3.2.2 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy

2.3.2.3 Xác định biểu đồ phụ tải và tâm phụ tải toàn nhà máy

Chương III:Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3.1 Lựa chọn cấp điện áp

3.1.1 Điện áp để truyền tải điện năng ( từ hệ thống ) đến xí nghiệp

3.1.2 Điện áp cung cấp trực tiếp cho các thiết bị

3.2 Các phương án cung cấp điện cho nhà máy

Trang 9

9

3.2.1 Nguyên tắc chung

3.2.2.Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện

phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn ở trên

3.3.Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp

3.3.1.Chọn vị trí trạm trung tâm và các trạm biến áp phân xưởng

3.3.2.Vạch các phương án nối dây chi tiết

3.4.Xác định dung lượng, số lượng các máy biến áp phân xưởng

3.4.1.Lựa chọn máy biến áp phân phối cho các phương án

3.4.1.1.Phương án A

3.4.1.2.Phương án B

3.4.2.Xác định vị trí đặt máy biến áp phân xưởng cho các phương án

3.5.Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý

3.5.1.Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm

3.5.2 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

3.5.3 Trình tự tính toán kỹ thuật cho từng phương án

3.5.3.1.Chọn máy biến áp (MBA)

3.5.3.2.Chọn cáp

3.5.3.3.Xác định tổn thất điện năng

3.5.4 Tính toán kĩ thuật cho từng phương án

3.5.4.1.Phương án 1

1.Chọn MBA phân xưởng và xác định

tổn thất điện năng trong các trạm biến áp

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất,

tổn thất điện năng trên cáp

tổn thất điện năng trong các trạm biến áp 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất,

3.6.Chi phí tính toán cho từng phương án

Trang 10

3.6.1 Phương án 1

3.7 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

3.7.1.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm

3.7.2.Tính toán lựa chọn và vẽ sơ đồ TPPTT và các TBAPX

3.7.2.1.Tính toán lựa chọn sơ đồ trạm PPTT

3.7.2.2.Lựa chọn sơ đồ trạm biến áp phân xưởng

3.8 Thuyết minh và vận hành sơ đồ

3.8.1 Khi vận hành bình thường

3.8.2 Khi bị sự cố

3.8.3 Khi cần sửa chữa định kỳ

Chương IV:Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện

4.2.2.Chọn và kiểm tra thanh góp

4.2.3.Chọn và kiểm tra máy cắt điện

4.2.4.Chọn và kiểm tra dao cách ly

4.2.5.Chọn và kiểm tra cầu chì cao áp

4.2.6.Chọn và kiểm tra máy biến dòng điện

4.2.7.Chọn và kiểm tra máy biến điện áp

4.2.8.Chọn và kiểm tra chống sét van

4.2.9.Chọn và kiểm tra áptômát

Chương V: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất của nhà

máy

5.1.Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện

5.1.1 Tụ tĩnh điện

5.1.2.Máy bù đồng bộ

5.1.3.Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá

5.2.Các bước được tiến hành như sau

5.2.1.Xác định dung lượng bù

5.2.1.1.Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp

5.2.1.2.Chọn thiết bị bù và vị trí bù

5.2.1.3.Tính toán phân phối dung lượng bù

5.2.1.4.Phân phối dung lượng bù phía sơ cấp và thứ cấp của MBA

Trang 11

11

Chương VI: Thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí

6.1.Phân tích phụ tải phân xưởng SCCK

6.2.Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xưởng

6.3.Chọn vị trí tủ động lực và tủ phân phối

6.3.1.Nguyên tắc chung

6.3.2.Xác định vị trí tủ phân phối và động lực phân xưởng

6.3.4.Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp

6.4 Lựa chọn tủ phân phối và tủ động lực

6.5.4.Lựa chọn dây dẫn từ các tủ động lực tới từng động cơ

6.6 Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

để kiểm tra cáp và áptômát

6.6.1.Các thông số của sơ đồ thay thế

6.6.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn

ChươngVII: Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

7.1 Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng

7.4.1 Giới thiệu phương pháp

7.4.2 Tính toán chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí

7.5.Thiết kế mạng điện chiếu sáng

Chương VIII:Thiết kế nối đất cho trạm biến áp phân xưởng

8.1 Khái niệm về nối đất

8.2 Tính toán thiết bị nối đất

8.2.1.Điện trở nối cho phép của bộ nối đất (Ryc)

8.2.2.Xác định điện trở suất tính toán của đất(tt)

8.2.3.Xác định điện trở tản của một điện cực thẳng đứng

Lời kết

Tài liệu tham khảo

Trang 12

MỘT SỐ KÍ HIỆU VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

TBA TRẠM BIẾN ÁP

TBATG TRẠM BIẾN ÁP TRUNG GIAN

TBATT TRẠM BIẾN ÁP TRUNG TÂM

TPPTT TRẠM PHÂN PHỐI TRUNG TÂM

Trang 13

13

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

Trang 14

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

nghành cơ khí chế tạo máy, một lĩnh vực công nghiệp nặng then chốt của nền công nghiệp nước nhà Vào thời điểm hiện nay ngoài nhiệm vụ đảm bảo chủ động, liên tục đáp ứng các yêu cầu phục cho thị trường trong nước, nhà máy còn có nhiệm vụ sản xuất và sửa chữa các loại máy bay phục vụ cho xuất khẩu

Sản xuất trong ngành cơ khí, một ngành sản xuất hết sức quan trọng, vì thế nhà máy đóng một vai trò rất quan trọng đối với lĩnh vực sản xuất công nghiệp cả nước

Do tầm quan trọng của nhà máy như vậy nên khi thiết kế cung cấp điện nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại I, đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao nhất Trong phạm vi nhà máy các phân xưởng tùy theo vai trò và qui trình công nghệ đựơc xếp vào hộ tiêu thụ loại I,III

I : các phân xưởng quan trọng nằm trong dây chuyền sản xuất khép kín, hoặc loại III : các phân xưởng phụ, các bộ phận hành chính …

tổng công suất hơn đặt dự kiến vào khoảng 10.000 kW bao gồm 10 phân xưởng, làm việc 2 ca

Nguồn điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10 km về phía đông

Về phụ tải điện :Hệ thống phụ tải của nhà máy phân bố tương đối tập trung, đa số phụ tải của nhà máy là các động cơ điện có cấp điện áp chủ yếu là 0,4 kV Tương ứng với qui trình và tổ chức sản xuất, thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy

Trong chiến lược sản xuất và phát triển nhà máy sẽ thường xuyên nâng cấp, cải tiến qui trình kỹ thuật cũng như linh hoạt chuyển sang sản xuất cả các sản phẩm phù hợp nhu cầu của nền kinh tế, do vậy trong quá trình thiết kế cung cấp điện sẽ có sự chú ý đến yếu tố phát triển, mở rộng trong tương lai gần 2-5 năm cũng như 5-10 năm của nhà máy

1.1.LOẠI NGÀNH NGHỀ - QUI MÔ VÀ NĂNG LỰC CỦA NHÀ MÁY

1.1.1.Loại ngành nghề

Công nghiệp chế tạo máy nói chung và nhà máy chế tạo máy bay nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước ta, có nhiệm vụ cung cấp và sửa chữa các loại máy bay, động cơ máy bay phục vụ cho nhu cầu trong nước.Trong nhà máy sản xuất máy bay có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa

Trang 15

15

dạng, phong phú và phức tạp Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và hiện đại do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao

1.1.2.Qui mô, năng lực của nhà máy

các phân xưởng này được xây dựng tương đối liền nhau với tổng công suất dự kiến là

10 MW

Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ xây dựng, mở rộng thêm một số phân xưởng

và lắp đặt, thay thế các thiết bị, máy móc tiên tiến hơn để sản xuất ra nhiều sản phẩm chất lượng cao đáp ứng theo nhu cầu trong và xuất khẩu

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải bảo đảm sự gia tăng phụ tải trong tương lai Về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá 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

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

Công suất đặt [ kW ]

1.2.GIỚI THIỆU CÁC QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY

1.2.1.Qui trình công nghệ chi tiết

Trang 16

1.2.1.2 Chức năng của các khối trong qui trình sản xuất

Các xưởng đúc kim loại : có nhiệm vụ gia công các sản phẩm thô, hình thành các

chi tiết trên máy bay

PX Gia công thân động cơ : có nhiệm vụ gia công phần vỏ động cơ, như ống kéo

dài , thân vỏ tuốc bin

PX Gia công các chi tiết động cơ : có nhiệm vụ gia công các chi tiết trên động cơ

như các tầng nén tua bin, các miệng phun nhiên liệu

PX Lắp ráp & thử nghiệm động cơ : có nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết trên động cơ

vào thân động cơ, ghép nối các phần thân với nhau, sau đó được thử nghiệm kiểm

tra qua một số máy chuyên dụng

Trang 17

17

PX Dập khuôn và máy bay : có nhiệm vụ gia công phần vỏ máy bay, các chi tiết

trên máy bay

PX Bạc thân máy bay : có nhiệm vụ rà bóng và sơn máy bay

PX Lắp ráp khung máy bay : có nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết ghắn trong máy bay

như các thùng dầu, các khối chi tiết lắp ráp vỏ máy bay

PX Lắp ráp máy bay : có nhiệm vụ lắp động cơ lên máy bay, lắp buồng lái, lắp

máy phát thông điện và kiểm tra kĩ thuật

1.2.2 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy

1.2.2.1.Các đặc điểm của phụ tải điện

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ 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 công nghiệp f = 50Hz

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một 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

1.2.2.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy

Bảng 1.2- Phân loại phụ tải của nhà máy

đặt

Phân loại hộ phụ

tải

Căn cứ theo tầm quan trọng của nhà máy, qui trình công nghệ sản xuất của nhà

máy và đặc điểm của các thiết bị, máy móc trong các phân xưởng ta thấy hầu hết các

Trang 18

phân xưởng thuộc nhà máy đều là các hộ phụ tải loại, do đó toàn nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I và như vậy việc cung cấp điện yêu cầu phải được đảm bảo liên tục

1.2.2.3 Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ:

Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy như các phân xưởng đúc, phân xưởng lắp ráp và thử nghiệm động cơ phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cao

Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng, số lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế Vì vậy theo " Qui phạm trang bị điện " thì nhà máy được xếp vào phụ tải loại I

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI

Đây là loại đề tài thiết kế tốt nghiệp nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình

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

Trang 19

19

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY

2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa hẹp cho một nhà máy như đang xét là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho một khu vực nhất định, nguồn của hệ thống cung cấp điện này lấy từ hệ thống lưới điện quốc gia với cấp thích hợp ( thường dùng cấp điện áp : 35 kV, 22 kV, 10 kV, 6 kV )

Như vậy việc thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích cuối cùng là đưa ra một hệ thống cung cấp điện tối ưu về kinh tế - kỹ thuật, cụ thể là việc lựa chọn tối ưu các thành phần cấu thành hệ thống cung cấp điện đó, bao gồm : nguồn điện; sơ đồ đi dây; thiết bị điện và vị trí đặt các thiết bị: trạm biến áp, tủ phân phối, tủ động lực, các thiết bị bảo vệ, các thiết bị bù… thông qua các phương pháp tính toán

Cơ sở và các dữ liệu cho các phương pháp tính toán chính là các dữ liệu ban đầu của đối tượng được thiết kế cung cấp điện : mục đích, nhiệm vụ; quá trình công nghệ; hướng phát triển trong tương lai; nguồn điện cung cấp; và quan trọng nhất là các dữ liệu về phụ tải điện : công suất, vị trí, diện tích … kết hợp các đo đạc thống kê có trước của các phụ tải

Trong tính toán thiết kế cung cấp điện, để đặc trưng cho công suất của phụ tải

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương đương như phụ tải thực

tế gây ra, vì vậy chọn các thiết theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị

về mặt phát nóng

Việc xác định phụ tải tính toán chính là khâu đầu tiên của quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện làm cơ sở cho toàn bộ các bước tiếp theo, cơ sở cho việc lựa chọn: nguồn điện; sơ đồ đi dây; thiết bị điện và vị trí đặt các thiết bị đó : trạm biến áp,

tủ phân phối, tủ động lực, các thiết bị bảo vệ, các thiết bị bù….Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như :công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống …Nếu phụ tải tính toán xácđịnh được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự

cố, cháy nổ,…Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất gây lãng phí, Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên

Trang 20

cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, tùy thuộc vào vị trí xác định phụ tải tính toán, giai đoạn thiết kế, các dữ liệu đã biết về phụ tải người ta áp dụng các phương pháp khác nhau về độ tin cậy, chính xác hoặc đơn giản hoá

phụ tải đang được thiết kế do lúc thiết kế chưa có được các thông số cụ thể của thiết bị

kết hợp với các giá trị đặc trưng của các phụ tải đã được đo đạc thống kê trong quá trình lâu dài

Các phương pháp tính phụ tải tính toán thường dùng gồm :

2.2.1 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 )

Theo phương pháp này

Trong đó:

nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị đơn lẻ trong nhóm), có thể tra trong sổ tay

xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy)

định mức Trong khi thiết kế thông thường hệ số sử dụng của từng thiết bị được tra trong các bảng của sổ tay và vì vậy chúng ta có thể xác định được hệ số sử dụng chung của toàn nhóm theo công thức sau:

P

k.PP

Pk

1

Trang 21

21

Trong đó:

n - tổng số thiết bị trong nhóm

Cùng một khái niệm tương tự chung ta có thể cũng xác định được hệ số sử dụng đối

với công suất phản kháng Tuy nhiên ít có các tài liệu để tra được hệ số sử công suất

phản kháng, nên ở đây không đề cập đến công thức tính toán

thiết bị dùng điện có hiệu quả của nhóm máy, Trong thiết kế hệ số này được tra trong

chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của 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 được theo công thức sau:

)P(

)P(n

max dm

P

Pdm min - công suất định mức của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm

hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm

i

S

1 1

max dm

P.n

max dm

n

i dmi

Trang 22

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

thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra Thông thường các đường cong và

thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm máy

trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

tt k PP

1

(2.7) Trong đó :

tải có thể lấy gần đúng như sau:

về ohụ tải 3 pha tương đương :

Trang 23

23

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp Tuy nhiên phương pháp này ít được 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

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

Theo phương pháp này:

Qtt = khdq Qtb hoặc Qtt = Ptt tg

Trong đó:

Ptb ; Qtb - Phụ tải tác dụng và phản kháng trung bình trong ca mang tải lớn

khd ; khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng và phản kháng) của đồ thị phụ tải

Phương pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái tủ phân phổi phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng Phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải

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

Trang 24

Theo phương pháp này thì

Trong đó:

knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải, có thế có được nhờ tra sổ tay

Pd - Công suất đặt của nhóm phụ tải,có thể xem gần đúng Pd  Pdm [kW] Phương 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 thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho các phân 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 hoặc.v.v

2.2.5.Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản

suất:

Theo phương pháp này thì:

Trong đó:

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

2.2.6.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản

Trong đó:

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

M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T (1 ca, 1 năm)

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

Trang 25

2.3.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ

KHÍ

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có nhiệm vụ tiến hành duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa toàn bộ máy móc thiết bị cơ khí của nhà máy Mặc dù không tham gia trực tiếp vào qui trình sản xuất nhưng phân xưởng sửa chữa cơ khí đóng vai trò trong việc đảm bảo cho các thiết bị và qui trình công nghệ luôn hoạt động tốt, đạt hiệu quả cao nhất

và không bị gián đoạn Phân xưởng là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà

tất cả 77 thiết bị ( 43 loại thiết bị ) chủ yếu là các thiết bị điện, các thiết bị này có công suất nhỏ, tương đối đều nhau và làm việc ở chế độ dài hạn, phân bố đều trên toàn bộ diện tích phân xưởng

Trình tự xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí :

- Phân nhóm phụ tải điện

- Xác định phụ tải tính toán động lực theo từng nhóm phụ tải và phụ tải

động lực toàn phân xưởng

- Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng

- Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

2.3.1.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí :

2.3.1.1 Phân nhóm phụ tải điện

Việc phân nhóm phụ tải điện nhằm mục đích xác định phụ tải tính toán một cách chính xác hơn, tối ưu được công tác thiết kế cung cấp điện cho phụ tải Để thoả mãn yêu cầu đó, việc phân nhóm phụ tải dựa trên cơ sở các thiết bị điện trong cùng một nhóm thoả mãn :

Trang 26

- Bố trí gần nhau ( điều kiện chính )

- Có chế độ làm việc giống nhau

- Có công suất xấp xỉ nhau

- Tổng công suất các nhóm chênh lệch không quá lớn

Nhờ có sự phân nhóm phụ tải mà giai đoạn thiết kế cung cấp điện sau này có nhiều thuận lợi và đạt tối ưu về kinh tế - kỹ thuật hơn, như việc chọn đường dây, tủ động lực, thiết bị bảo vệ, thiết bị đóng cắt … cũng như thuận tiện và an toàn trong vận hành, bảo dưỡng bằng cách thực hiện lựa chọn chung cho cả nhóm trên cơ sở các thiết

bị trong một nhóm có nhiều đặc điểm giống nhau

Dựa vào cơ sở trên thực hiện phân nhóm phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí như bảng sau :

Bảng 2.1- Phân nhóm phụ tải điện

TT Tên thiết bị lượng Số Kí hiệu trên mặt bằng P ĐM [kW]

1Máy Toàn bộ Nhóm 1

Trang 27

2.3.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm

 Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải của nhóm cho trong bảng

Bảng 2.2 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1

lượng

Kí hiệu trên mặt bằng

Trang 28



,P

n

953

104

1

,,

.P

P

Phụ tải tính toán của nhóm 1 :

i dmi sd

7722

,,

,cos

9537

,U

S

Bảng 2.3- Danh sách thiết bị thuộc nhóm 2

lượng

Trang 29

29

36716600



,P

n

0551

71104

1

,,

P

i dmi sd

5621

,,

,cos

9335

,U

S

lượng

Trang 30

Tổng công suất Pd =55,62 kW

33333

7210165172

1

,,

, P

P

Phụ tải tính toán của nhóm 3:

i dmi sd

5620

,,

,cos

2734

,U

S

lượng

Trang 31

33815650



,P

n

3566

7210172

1

,,

.P

P

Phụ tải tính toán của nhóm 4:

i dmi sd

8120

,,

,cos

6834

,U

S

lượng

bộ Nhóm 5

Trang 32

3 Máy tiện ren 2 3' 3.20 6.40 8.10

33815650



,P

8571072

,

P

i dmi sd

4119

,,

,cos

3532

,U

Trang 33

THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN PHÚ 33 HỆ THỐNG ĐIỆN 1

Bảng 2.7-Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tên nhóm và thiết bị lượng Số

Kí hiệu trên bản

vẽ

Công suất đặt IA dm ksd cos/tg nhq kmax

Máy phay chép hình 1 7 5.62 14.23 0.16 0.6/1.33

Máy phay chép hình 1 11 3.00 7.60 0.16 0.6/1.33

Máy bào giường một trụ 1 13 10.00 25.32 0.16 0.6/1.33

Máy khoan hướng tâm 1 15 4.50 11.40 0.16 0.6/1.33

Trang 34

Máy phay vạn năng 1 7' 4.50 11.40 0.16 0.6/1.33

Máy mài tròn vạn năng 1 9' 2.80 7.09 0.16 0.6/1.33

Trang 35

35

2.3.1.3 Xác định phụ tải đỉnh của các nhóm phụ tải

nhóm hộ tiêu thụ điện áp đến 1000V làm việc với dòng điện chậm sau, được xác định bằng tổng số của dòng điện khởi động lớn nhất trong các động cơ trong nhóm và dòng điện tính toán của các hộ tiêu thụ trong nhóm trừ đi dòng điện danh định của động cơ

Trong đó :

trong nhóm máy

Dòng điện khởi động lớn nhất của thiết bị được tính nhhư sau:

Đối với động cơ điện lấy bằng dòng điện khởi động

Đối với máy biến áp hàn và lò điện xác định theo số liệu của máy

Trong trường hợp không có các số liệu cần thiết thì có thể tính như sau:

Với động cơ điện xoay chiều có thể lấy bằng 5 lần dòng điện danh định

Với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ roto dây quấn, dòng

điện khởi động lấy không nhỏ hơn 2,5 lần dòng điện danh định

Dòng điện đỉnh của máy biến áp lò điện và máy biến áp không nhỏ hơn 3 lần dòng điện danh định

Tính toán cho nhóm máy 1:

Trong nhóm này thì có máy tiện ren với công suất lớn nhất là 10 kW và cos = 0,6

Trang 36

Ta có I dmmax = 25,32 A ; Itt = 54,60 A

Trong nhóm này thì có máy bào giường một trụ với công suất lớn nhất là 10 kW và cos = 0,6

Trong nhóm này thì có máy mài phẳng có trục đứng với công suất lớn nhất là 10 kW

và cos = 0,6

Trong nhóm này thì có máy tiện ren và máy khoan đứng với công suất lớn nhất là 7

kW và cos = 0,6

Trang 37

37

2.3.1.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng :

Xác định phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng

trên một đơn vị diện tích theo công thức

Trong đó :

1 i tti

dt P

Phụ tải tính toán phản kháng toàn phân xưởng

Dòng điện tính toán toàn phân xưởng :

.0,383

152,48.U

Pcos

ttpx

2.3.2.Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại và toàn bộ nhà máy

Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng thuộc vào giai đoạn thiết kế sơ bộ,

vị trí xác định là từ cấp phân xưởng trở lên phía mạng cao áp, với các dữ liệu ban đầu:

Trang 38

công suất đặt và diện tích các phân xưởng, nhiệm vụ, quá trình công nghệ, vị trí phân xưởng trên mặt bằng nhà máy Sự phân bố phụ tải trên mặt bằng cùng tên cụ thể của các thiết bị trong xưởng không được biết, vì vậy chỉ có thể xác định được phụ tải tính toán của chúng theo phương pháp gần đúng Mục đích là phục vụ cho việc tính toán thiết kế mạng cao áp toàn nhà máy Từ các thông số đã biết, quyết định sử dụng phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

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

P

tt tt tt

U

SI

3

tra cứu, tương ứng với các nhóm thiết bị điển hình và giá trị của nó còn phụ thuộc vào

hệ số sử dụng nữa)

tg - Tương ứng với cos đặc trưng riêng của các hộ phụ tải thông số này

cũng có thể tra được trong các tài liệu chuyên môn

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

 Phân xưởng đúc kim loại đen

- Công suất chiếu sáng toàn phân xưởng :

Trang 39

30,38

2471,053

30,38

896,753

Trang 40

876,473

- Công suất chiếu sáng toàn phân xưởng :

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy chế tạo máy bay
Tác giả	Nguyễn Văn Phú
Người hướng dẫn	Trần Tấn Lợi
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hệ Thống Điện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	166
Dung lượng	4,65 MB