đồ án môn học nhà máy bia

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công suất cấp các cấp không giống nhauChọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính...

CHƯƠNG MỞ ĐẦUNHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

I-ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điễm như : dễ dàngchuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt,cơ,hóa…) dễ truyền tải van phânbố Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạtđộng của con người

Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ Đặc điểm của quátrình này là xẩy ra rất nhanh.Vì vậy để đãm bảo quá trình cung cấp van sảnxuất điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biệnpháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp làđiều kiện quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư v.v…Vì lý do đókhi lập kế hoạch phát triển kinh tế và xã hội, kế hoạch phát triển điện năngphải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những tronggiai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai

Những đặc điểm trên cần phải được xem xét thận trọng và toàn diệntrong suốt quá trình từ nghiên cưú thiết kế, xây dựng đến vận hành khai tháchệ thống sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng

II- NHŨNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộtiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt

Có thể nêu ra một số yêu cầu chính sau đây :

1 Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ thuộc loại nào.Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương pháp cung cấp điện cóđộ tin cậy càng cao càng tốt

2 Chất lượng điện

Chất lượng điện đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Chỉ tiêutần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêuthụ lớn (hàng chục MW trở lên ) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành củamình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện

Vì vậy người thiết kế cung cấp diện thường chỉ phải quan tâm đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng

Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép giao động xungquanh giá trị 2,5% điện áp điện áp định mức Đối với những phụ tải có yêucầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác

… diện áp cho phép chỉ dao động khoảng 2,5%

3 An toàn cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người vàthiết bị Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấpđiện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành, cácthiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất Người sử dụngphải tuyệt đối chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện

4 Kinh tế

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế đượcxét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo.Chỉ tiêu kinh tếđánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầutư

III- CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

- Thu thập dữ liệu ban đầu

- Tính toán phụ tải điện

- Chọn trạm biến áp, trạm phân phối

- Tính toán ngắn mạch

- Lựa chọn các thiết bị

- Tính toán chống sét van nối đất

- Tính toán tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất

- Bảo vệ rơle và tự động hóa

CHƯƠNG I PHÂN NHÓM PHỤ TẢI ,XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI,TÍNH PHỤ TẢI

TÍNH TOÁN

Khi thuyết kế cung cấp điện cho một công trình nhiệm vụ đầu tiên là xáx địngtâm phụ tải điện Phụ taỉ điện phụ thuộc vào cá yếu tốnhư công suất, số luợngthiết bị, chế độ vận hành, quya trìng vận hành, quy trình công nghệ sản xuất…

I./ CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ HỆ SỐ TÍNH TOÁN THƯỜNG GẶP

a. Công suất định mức Pđm.

sàng trong lý lịch máy hoặc trên nhãn máy.Về mặt cung câp điện, ta quan tâmđến công suất đầu vào cuả động cơ gọi là công suất đặt và được tính như sau: Pđm= dm

dc

P

η

giản người ta bỏ qua hiệu suất đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạnlặp lại như: cần trục, máy hàn… khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phảiquy đổi về công suất địng mức ở chế độ làm việc dài hạn

b. Phụ tải trung bình:

Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của một phụ tải trong khoảng thờigian nào đó Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giágiới hạn dưới của phụ tải tính toán

Biết phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị Phụtải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phủ tải tính toán, tính tổnhao điện năng Thông thừơng phụ tải trung bình được xác định ứng với thờigian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm

c. Phụ tải cực đại Pmax:

Phụ tải cực đại đựơc chia làm hai nhóm:

1 Phụ tải cưc đại Pmax: là phụ tải trung bình lơnù nhất trong thời gian tươngđối ngắn thường lấy bằng 5, 10 hoặc 30 phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớnnhấy trong ngày Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại được xác định như trênđể làm phụ tải tính toán

Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn hao công suất lớn nhất, đểchọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòngđiện kinh tế

2 Phụ tải đỉnh nhọn Pđn là phụ tải cực đại xuật hiện trong khỏang thời gianngắn (1-2s) Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tựkhởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điệnkhởi động của CB, role bảo vệ…

phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động khởi động, số lần xuất hiện củaphụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì ảnh hưỏng đến đến sự làm việc bình thườngcủa các thiết bị dùng điện khác trong cùng một mạng điện

d. Phụ tải tính toán Ptt:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương vơi phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói cách khác, phụ tải tính toáncũng làm nóng dây dẫn điện lên đến nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tảithực tế gây ra

Ptb≤ Ptt≤Pmax

e. Hệ số sử dụng Ksd:

Hệ số sử dụng là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất địnhmức của thiết bị Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai tháccông suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc Hệ số sử dụng là một sốliệu để tính phụ tải tính toán

- Hệ số sử dụng của một thiết bị: Ksd

dm

P P

- Hệ số sử dụng của một hóm thiết bị: Ksd

1

n sdi dmi tbnh i

dm

dmi i

P k

f. Hệ số phụ tải Kpt

Hệ số phụ tải là hệ số giữa công suất thực tế với công suất định mức.Thường ta xét hệ phụ tải trong thờ gian nào đó

Kpt = tb

dm

P P

Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác thiết bị điện trong thời gian đang xét

g. hệ số cực đại Kmax.

Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét:

Kmax= tt

dm

P P

Hệ số cực đại thừơng được tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất Hệ số cực đại phụ thuộc vào hệ số hiệu qủa, hệ số sử dụng các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị trong nhóm

II CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TÍNH TÓAN

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

2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sảnphẩm :

PttP dm∑= PtbP dm∑= (Mcaxa)/Tca

a : suất tiêu hao điện trên đơn vị sản phẩm

Mca :lượng sản phẩm của ca mang tải lớn nhất

Nếu theo công suất riêng : Ptt = p0 x F

F : diện tích sử dụng

p0 : công suất trên một đơn vị diện tích

3.Xác định phủ tải tính tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình

Ptb = P dm∑ x Ksd

- Tìm nhq=

2 1 2 1

( n dmi)

i n dmi i

P P

sdtb n

dmi i

K xP K

n

i dm i i

dm i i

P P

PHÂN NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Dựa theo công suất, mặt bằng hay dây truyền ta phân chia các thiết bị theo từng nhóm, mỗi nhóm như sau:

• công thức tính tâm phụ tải nhóm đặt tủ động lực

hom

n

i dmi i

n i

dmi

X P X

P

=

=∑ và

1 hom

n

i dmi i

n i

dmi

Y P Y

nhùm i i

n nhùm i i

N là số nhóm

Pnhóm =

1

n

dm i i

P −

=

Iđn = Immmax +Itttđl –Ksdmax.Iđmmax

Trong đó:Immmax là dòng mở máy lớn nhất trong nhóm

Itttđl là dòng tính toán của nhóm

Iđmmax là dòng định mức của thiết bị có dòng mỏ máy lớn nhất Ksdmax là hệ số sử dụng của nhóm

+ Nhóm 1: Gồm 17 thiết bị: công suất là 167.75 KW.

14 Máy gấp rong 67 85 101 7 0.68 0.78 13.63 68.15

* Tâm phụ tải nhóm 1:

dmi i

dmi i n

P

P X

P

P Y

13 Máy gấp dây 69 162 67 7 0.65 0.77 13.81 69.05

dmi i dmi i

P X

=

11

1 2

hom

hom 2

235.8 173.75

P Y

=

11

1 2

hom

hom 2

1 33 4 4 2 35 0.75 58 54 (87 143) 7 (67 2 101 128) 25 115

39.1 173.75

n

Y = × × + × × + × + × + + × × + + + × =

* Nhóm 3: gồm 20 thiết bị có công suất P = 46.75 (KW)

(A)

Imm(A)

2 1

sdi dmi tbnh i

Hệ số công suất tác dụng cực đại:

Công suất tác dụng trung bình:

tb

dmi

i P P



Công suất phản kháng trung bình

2 1

2 1

1.260,664

hq

sd

k k

tb

dmi i

P P

2 1

sdi dmi tbnh i

max 3 3

11.47

1.150.661

hq

sd

k k

tb

dmi i

P P

Công suất tác dụng phân xưởng :

sdi dmi tbpx i

sdpx

k P P

I- TỔNG QUÁT :

 LỢI ÍCH CỦA TỤ BÙ :

Cải thiện hệ số công suất lưới, cho phép sử dụng máy biến áp , thiết bị đóng

cắt nhỏ hơn, v.v

Giảm kích cở dây dẫn

Giảm tổn thất diện áp trong mạng điện

Giảm tổn thất công suất trong mạng điện

Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

 CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ :

- Bù nền : bố trí bù gồm một hay nhiều tụ tạo nên dung lượng bù không đổi

- Bù ứng động :thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động, giữ hệ số công suất trong một giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệsố công suất được chọn

 VỊ TRÍ LẮP ĐẶT TỤ BÙ :

- Bù tập trung : đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối

- Bù nhóm : bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực

- Bù riêng : bộ tụ được mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm

 CÁC THIẾT BỊ BÙ :

- Máy bù đồng bộ

- Tụ điện

- Động cơ không đồng bộ roto dây quấn được đồng bộ hoá

II- TÍNH CÔNG SUẤT BÙ :

Công suất bù phân xưởng :

Qbù = P ttpx×(tgϕtruocbu−tgϕsaubu) 366.329 (0.731 0.328) 147.63(= × − = KVAr)

Dung lượng bù :

Q bù = Q tụ x n = 25 x 6 = 150 (KVAr)

Công suất tác dụng phân xưởng sau khi bù :

Số lượng máy biến áp phụ thuộc vào hạng phụ tải.ta có 3 hạng phụ tải sau:

- Phụ tải hạng 1 : là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểmtính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế(hư hỏng máy móc, thiết bị,gây ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến chính trị quốc phòng,v.v

- Phụ tải hạng 2 : là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cấp điện sẽ gây thiệt hại lớnvề kinh tế(hư hỏng máy móc, thiết bị, gây ra hàng loạt phế phẩm), ngừng trệsản xuất

- Phụ tải hạng 3 : là những hộ tiêu thụ điện còn lại như khu dân cư, trườnghọc phân xưởng phụ, nhà kho,v.v

Giả sử một máy biến áp hoạt động với một công suất định mức, để đảmbảo được tính hoạt động lâu dài ngoại trừ sự cố xảy ra Chúng ta nên tính đếnkhả năng quá tải của nó

1 Quá tải thường xuyên :

Quá tải thường xuyên của MBA là chế độ quá tải một phần thời gianphụ tải của MBA vượt quá công suất định mức của nó phần còn lại của chu kìkhảo sát (ngày, năm) , phụ tải của MBA thấp hơn công suất định mức đó Vớiphụ tải như vậy thì hao mòn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá

thường xuyên, nhiệt độ điểm nóng nhất ( trong giờ phụ tải cực đại) của cuộn

Để đánh giá khả năng quá tải cho phép thường xuyên của MBA trongnhững giờ phụ tải cực đại ngày đêm, cần phải phân tích, tính toán chế độ nhiệtđộ của nó Nói cách khác, phải tính toán sự thay đổi nhiệt độ dầu và cuộn dâycủa MBA trong thời gian ngày đêm đó Tính toán nhiệt độ dầu và nhiệt độ củacuộn dây MBA cũng khá phức tạp nên trong thiết kế người ta xây dựng biểu đồvề khả năng tải của MBA được cho trong các tài liệu thiết kế

Các biểu đồ về khả năng tải của MBA được xây dựng trên cơ sở đồ thịphụ tải hai bật đẳng trị của MBA Trục hoành của đường con tính toán chỉ hệsố k1 ( hệ số phụ tải bậc một) tức là phụ tải một với phụ tải định mức, còn trụctung chỉ hệ số quá tải cho phép Kep Các đường cong xây dựng ứng với thờigian quá tải khác nhau từ (t = 0,5 ÷ 24 giờ)

Đối với đồ thị phụ tải hai bậc, trình tự xác định quá tải cho phép củaMBA theo đường cong khả năng tải được xác định nhu sau :

a Dựa vào đồ thị tính toán cực đại, xác định loại và công xuất định mức

biến áp Sđm , và tình quá tải của nó :

c Xác định hằng số thời gian của MBA và tùy thuộc vào hệ thống làm

mát, hằng số thời gian và nhiệt độ đẳng trị của mội trường làm mát mà chọnđường cong tính khả năng tải của MBA

Bảng chọn đường cong khả năng tải :

Số của biểu đồ ứng vớinhiệt độ đẳng trị của môitrường làm mát Vo(dt).oC

Công suấtMBA(MVA)

3132

3334

3536

Từ 80 đến 125Lớn hơn 125

d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k1 và thờigian quá tải tính toán t để xác định hệ số quá tải cho phép k2cp

e So sánh k2 tính toán với k2cp Nếu k2 ≤ k2cp thì MBA được phép quátải ứng với chế độ làm việc của nó

Trong trường hợp đồ thị phụ tải nhiều bậc, chúng ta biến đổi về đồ thịhai bậc đẳng trị Trong đó phụ tải đẳng trị bậc một tính trong 10 giờ liền trướchay liền sau quá tải lớn nhất tùy thuộc vào phụ tải cực đại xuất hiện buổichiều hay buổi sáng trong ngày

* Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công thức :

* Phụ tải đẳng trị bậc hai được tính theo công thức :

Trong đó :

Si : phụ tải bậc thứ I

n2 : số bậc trong thời gian quá tải Trường hợp xuất hiện hai lần quá tải so với công suất định mức củaMBA thì cực đại nhỏ hơn được dùng để tính phụ tải đẳng trị bậc một S1đt .Tính S1đt tiến hành trong 10 giờ ở trước hay sau cực đại lớn nhất là tuỳ thuộc

i i

n i

i i dt

t

t S S

i i

n

i i i dt

t

t S S

vào cực đại nhỏ hơn Nói cách khác khi biểu đồ phụ tải có hai cực đại thì tínhtoán đẳng trị bậc hai đối với cực đại nào có tổng cộng Σ Si ti đạt giá trị lớnnhất Khi đó nếu phụ tải cực đại xuất hiện vào buổi chiều ( thứ hai về thờigian) thì lúc tính phụ tải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ liền trước Nếucực đại lớn hơn xuất hiện vào buổi sáng ( thứ nhất về thời gian) thì lúc tính phụtải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ liền sau phụ tải bậc hai Nếu MBA làmviệc cả năm với một đồ thị phụ tải giống nhau, thì khi đánh giá phụ tải chophép người ta dùng nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát hàng năm Nếuđồ thị phụ tải mùa hè của MBA thấp hơn mùa đông thì nên sử dụng nhiệt độđẳng trị của môi trường làm mát theo vùng và tính quá tải cho phép riêng biệtđối với mùa đông và mùa hè

2 Quá tải sự cố :

Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện sự cố ( ví dụ như bị

hư hỏng một MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng.Như vậy trị số quá tải cho phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dâyvà dầu của MBA trị số cho phép để khỏi ảnh hưởng đến sự làm việc bìnhthường tiếp theo của máy Nhiệt độ cho phép cực đại đối với dầu là 115oC vàđối với điểm nóng nhất của cách điện cuộn dây là 140oC

Trong điều kiện làm việc đó, MBA được phép quá tải 40% nếu thời gianquá tải của máy không vượt quá 6 giờ trong 5 ngày đêm và hệ số phụ tải bậcmột k1 không vượt quá 0,93

Quá tải sự cố cho phép k2cp = 1,4 nên xem như một hệ số tính toán nàođó, sử dụng khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố Trị số quá tải chophép trong vận hành được quyết định phụ thuộc vào điều kiện cụ thể như đồthị phụ thải và nhiệt độ môi trường làm mát

III- CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI SỰ CỐ :

Giả sử ta đặt máy biến áp ngoài trời, ta có 2 trường hợp :

IV- CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG :

Giả sử ta đặt máy biến áp ngoài trời, ta có 2 trường hợp :