Ngày nay cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa pot

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sựgia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề raphương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau và

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đấtnước là nhu cầu sử dụng điện năng cũng tăng lên Trong đó Công nghiệp

là lĩnh vực tiêu thụ nguồn năng lượng này lớn nhất

Khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp, khu dân cư…trước tiên người taphải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máymóc và nhu cầu sinh hoạt của con người

Thiết kế hệ thống cấp điện cấp điện là việc làm khó Một công trìnhđiện dù nhỏ nhất thì cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạtchuyên nghành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, an toàn điện…) Ngoài

ra, người thiết kế còn phải có những hiểu biết nhất định về xã hội, vềmôi trường…Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai,nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư Công trình thiết kế sai sẽ gâynên hậu quả nghiêm trọng

Nhằm hệ thống hóa và vận dụng những kiến thức đã được học tậpvào các vấn đề của thực tiển, em được thực hành làm đồ án môn họcCung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệpcông nghiệp

Với sự nổ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn của thầy giáo VõTiến Dũng, em đã hoàn thành xong đề tài này Nhưng với lượng kiếnthức có hạn, cùng những hiểu biết chưa sâu về nhiều lĩnh vực, nên bản

đồ án này của em vẫn còn nhiều thiếu sót Vậy nên, em kính mong cácthầy cô xem xét, góp ý,bổ sung cho nó hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày 20/03/2011 SVTH: Hồ Ngọc Thích

CHƯƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I Giới Thiệu Chung

1 Quy mô, công nghệ của nhà máy

Trong một xí nghiệp công nghiệp thì có rất nhiều trang thiết bị máy móc, đa dạng và phức tạp.Các thiết bị này,tùy vào xí nghiệp và chức năng mà có tính công nghệ cao và hiện đại Hệ thống cung cấp điện sẽ ảnh hưởng tới chất lượng và giá thành của sản phẩm Do vậy cần phải thiết kế cấp điện đảm bảo độ tin cậy cao

Ở đây, nhà máy này có 10 phân xưởng, các phân xưởng này cũng được bố trí cũng tương đối gần nhau và có các số liệu kỹ thuật được cho

ở bảng sau:

1 Cơ điện 1552 240 200 2

2 Cơ khí 3435 1

3 Đúc gang 3352 400 340 1

4 Đúc thép 2643 450 350 1

5 Nhiệt luyện 2122 500 400 1

6 Mộc mẫu 447 200 420 2

7 Gò hàn 558 320 150 2

8 Cán thép 1837 350 280 1

9 Cắt gọt kim loại 347 300 250 2

Theo yêu cầu thì nhà máy làm việc 3 ca với Tm a x=5000 giờ, khoảngcách từ nguồn tới nhà máy là 12 Km và công suất của nguồn là rất lớn Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sựgia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề raphương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất vàcũng không gây quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ.Trong nhàmáy có nhiều phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại 1 nên đây là một nhàmáy tiêu thụ loại 1, tức là cần được cung cấp điện liên tục và an toàn.

2 Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp thường được chia làm hailoại: - Phụ tải động lực

- Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực là phụ tải thường được yêu cầu làm việc ở chế độdài hạn với điện áp định mức trực tiếp đến thiết bị là 380V/220V, côngsuất của chúng nằm trong một dải từ 1kW đến hàng chục kW và đượccung cấp dòng điện xoay chiều có tần số f=50Hz

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Đâycũng là loại phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi và làm việc với điện áp xoaychiều có tần số f=50Hz

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các khâu:Phát điện, truyền tải và phân phối điện năng Đối với nhà máy đang xét,

hệ thống cung cấp điện ở đây được hiểu theo nghĩa hẹp: Là hệ thốngtruyền tải và phân phối điện năng làm nhiệm vụ cung cấp điện cho mộtkhu vực nhất định Nguồn của hệ thống cung cấp này lấy từ hệ thốnglưới điện quốc gia với cấp thích hợp (thường cùng cấp trung bình trởxuống: 35kV; 15kV; 10kV; 6kV…)

Việc thiết kế cung cấp điện với mục tiêu cơ bản là: Đảm bảo cho hộtiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt Các yêucầu chính cho việc thiết kế cấp điện của một hệ thống cung cấp điện là:

Độ tin cậy điện, chất lượng điện, an toàn cung cấp điện và có tính kinhtế.Tùy theo quy mô công trình lớn hay nhỏ mà các bước thiết kế có thểphân ra tỷ mỉ hoặc gộp một số bước lại với nhau Mỗi giai đoạn và vị tríthiết kế lại phải có các phương án riêng, phù hợp

Trong đề tài đồ án này, các bước thiết kế của em bao gồm các phầnsau:

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

+ Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và toàn nhà máy

+ Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

+ Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí+ Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện củanhà máy

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ

TOÀN NHÀ MÁY

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đươngvới phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói mộtcách khác phụ tỉa tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằngnhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Vì vậy chọn thiết bị theophụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán (PTTT) được sử dụng để kiểm tra và lựa chọn cácthiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: MBA, đay dẫn, các thiết bịđóng cắt, bảo vệ…PTTT còn được dùng để tính toán tổn thất công suất,tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và lựa chọn bù dung lượng công suấtphản kháng…PTTT phụ thuộc nhiều yếu tố như công suất, số lượng, chế

độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệthống…Nếu PTTT xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì làm giảmtuổi thọ của thiết bị điện,có khả năng dẫn đến cháy nổ…Ngược lại cácthiết bị được chọn nếu dư thừa công suất sẻ làm ứ đọng vốn đầu tư, gâytổn thất điện lớn…Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứuphương pháp xác định PTTT nhưng đến nay vẫn chưa có phương phápnào thật hoàn thiện Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện,thường kết quả thật không thật chính xác Ngược lại, nếu độ chính xácđược nâng cao thì phương pháp tính phức tạp.Vì vậy tùy theo giai đoạnthiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thíchhợp

Và sau đây là các phương pháp xác định PTTT thường dùng nhất

1 Xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Công thức tính

Pt t = kn c.Pđ

Trong đó :

khi biết đồ thị phụ tải

3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :

P =P ±βσ

Trong đó :

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

4 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm :

0 max

.

tt

a M P

T

=

Trong đó :

M: là số sản phẩm sản suất trong một năm

Tm a x: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)

5 Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn

7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽxuất 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 côngthức sau:

Iđ n = Ik đm a x + (It t - ks dIđm m a x)

Trong đó:

Ik đm a x: là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhấttrong nhóm máy

Iđm (m a x ): là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

Trong các phương pháp trên ba phương pháp 4, 5, 6 dựa trên kinhnghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho biết các kếtquả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phươngpháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lí thuyết xác suất thống kê có xétđến nhiều yếu tố do đó kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tínhtoán lớn hơn và phức tạp nhiều hơn.

8 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bịbiết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xácđịnh phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Theophương pháp này phụ tải tính toán được xác định như sau:

Trong đó :

Pđm i : công suất định mức của thiết bị

ks d :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị tra sổ tay

nởa công suất thiết bị có công suất lớn nhất

+ Phụ tải động lực phản kháng

Qt t = Pt t tgφ

Trong đó:

Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay

II XÁC ĐỊNH PTTT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG

Trong phạm vi đồ án này, với bản thiết kế chi cho phân x ưởng cơkhí, ta đã biết các thông tin chính xác về mặt bằng bốt trí máy móc thiết

bị, biết được công suất định mức của các thiết bị, nên ta dùng ph ươngpháp xác định PTTT của phân xưởng này theo công suất trung b ình và

hệ số cực đại Còn các phân xưởng khác, vì đã biết được công suất tínhtoán rồi nên ta không xét đến

1 Phân xưởng cơ khí

a Xác định phụ tải tính toán

Phân xưởng cơ khí là phân xưởng thứ 2 trên mặt bằng sơ đồ nhà

và chủng loại khác nhau, 1 văn phòng và 1 nhà kho.Hầu hết các thiết bịđều làm việc ở chế độ dài hạn Để tính toán PTTT cho phân xường cơkhí, ta phải phân nhóm thiết bị cho phân xưởng này.Việc phân nhómphải tuân thủ các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong cùng 1 nhóm nên ở gần nhau để giảm đườngdây hạ áp nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư ban đầu và tổn thất trênđường dây hạ áp trong phân xưởng

+ Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giốngnhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi h ơn trongviệc lựa chọn phương thức cấp điện cho nhóm

+ Tổng công suất trong các nhóm nên xấp xỉ bằng nhau để giảmchủng loại tủ động lực cần dùng trong phân x ưởng và toàn nhà máy Sốthiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi v ì số đầu racủa các tủ động lực nhỏ hơn hoặc bằng 8 đến 12

Tuy nhiên thường không thể thoả mãn được cả 3 nguyên tắc trênnên tuỳ theo yêu cầu thiết kế mà ng ười thiết kế nên lựa chọn cách phânnhóm sao cho hợp lí

Dựa vào các nguyên tắc phân nhóm đó kết hợp với vị trí và côngsuất của các thiết bị trên mặt bằng phân x ưởng, ta chia thiết bị của phânxưởng cơ khí thành 5 nhóm và tính toán PTTT động lực cho các nhómnhư sau:

*) Nhóm I:

lượng

Kíhiệutrên

sơ đồ

Côngsuất (kW)

cosφ

k

s d

Dòngđịnhmức (A)

5 Cần trục 1 18 40 kVA

Với tổng số nhóm thiết bị là n=13, trong đó có công suất quy đổi về

=> số thiết bị có công suất định mức =1/2 công suất định mức của tủ sấy

13

1 13 1

0.19

i i i

sdtb

i i

Pk k

Id n = Ik d m a x + kd t(It t - ks dIdm k d)

= kk dIdm k d + kd t(It t - ks dId m k d)

sơ đồ

Côngsuất (kW)

cosφ

k

s d

Dòngđịnhmức (A)

+ Số thiết bị trong nhóm: n=5

Trong đó có 2 thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (máy hàn)

và 1 thiết bị 1 pha (tủ sấy 1 pha).Nên ta phải quy đổi công suất của cácthiết bị này về công suất tương ứng:

Công suất quy đổi của máy hàn là:

Công suất quy đổi của tủ sấy 1 pha là:

P qd =3P dm = × =3 15 45( )kW

*

10.25

P

ϕ

=> Q tt = P tg tt ϕtb =70.273 0.98 68.867× = (kVAr)

tt tt

sơ đồ

Côngsuất (kW)

cosφ

k

s d

Dòngđịnhmức (A)

Trong đó có 1 thiết bị 1 pha (tủ sấy 1 pha), 1 thiết bị làm việc ở chế độngắn hạn lặp lại (cần trục)

+ số thiết bị có công suất bằng nữa công suất của tủ sấy 1 pha là:

*

10.1437

21.858

0.18121.43

i i i

sdtb

i i

Pk k

sơ đồ

Côngsuất (kW)

cosφ

k

s d

Dòngđịnhmức (A)

+ Số thiết bị có trong nhóm là n=11

*

11111

13.22

0.17476

i i i

sdtb

i i

Pk k

Đối phân xưởng cơ khí, hệ thống chiếu sáng chủ yếu là bóng đèn sợi đốt

Vậy ta có phụ tải chiếu sáng xưởng cơ khí là:

+ Sc s=Pc s=54.96 (kW)

cs cs

*) Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

+ Phụ tải phản kháng của phân xưởng.

S

U

2 Phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại

Trong đề tài này đã cho biết phụ tải tính toán của các phân xưởngcòn lại rồi nên ta không phải tính đến nữa Ta chỉ xét đến phụ tải độnglực và chiếu sáng

a Phân xưởng cơ điện.

+ Phụ tải chiếu sáng toàn phần

S

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

+ Phụ tải phản kháng của phân xưởng

+ Phụ tải toàn phần của phân xưởng.

+ Phụ tải chiếu sáng phản kháng

+ Phụ tải chiếu sáng toàn phần

3 0.38 3

cs cs

S

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

+ Phụ tải chiếu sáng toàn phần

cs cs

S

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

+ Phụ tải phản kháng của phân xưởng.

Pc s=p0F=15×2122=31830 (W) =31.830 (kW)

+ Phụ tải chiếu sáng phản kháng

+ Phụ tải chiếu sáng toàn phần

3 0.38 3

cs cs

S

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

=> 7.363 11.187( )

3 0.38 3

cs cs

S

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

+ Phụ tải phản kháng của phân xưởng

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

S

U

h Phân xưởng cắt gọt kim loại.

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

U

*) Phụ tải toàn phân xưởng

+ Phụ tải tác dụng của phân xưởng

3 Phụ tải tính toán toàn nhà máy.

NM

P c

pxi i

S x x

pxi i

S y y

pxi i

S z z

+ Phần gạch chéo thể hiện công suất động lực

+ Phần để trống thể hiện công suất chiếu sáng

Để có thể vẽ được biểu đồ phụ tải của các phân xưởng ta coi phụtải các phân xưởng phân bố đều theo diện tích của các phân xưởng Khi

đó tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trênmặt bằng

Bán kính của biểu đồ phụ tải được xác định theo công thức:

Góc phụ tải của biểu đồ xác định theo: cs 360

px

P P

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

dể dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chấtlượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất phụ

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