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

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 quả công 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.

lời nói đầu

Điện năng là một dạng năng lợng phổ biến và có tầm quan trọng khôngthể thiếu đợc trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi

đất nớc Nh chúng ta đã xác định và thống kê đợc rằng khoảng 70% điện năngsản xuất ra dùng trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt ra chochúng ta là đã sản xuất ra đợc điện năng làm thế nào để cung cấp điện chocác 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 phơng diện quốc gia, thì việc đảm bảo cung cấp điện một cáchliên tục và tin cậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế củaquốc gia phát triển liên tục và kịp với sự phát triển của nền khoa học côngnghệ thế giới

Khi nhìn về phơng diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp làngành tiêu thụ nhiều nhất.Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điện năng hợp lýtrong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác một cách hiệuquả công suất của các nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lợng điện năng

bộ môn Hệ Thống điện -Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội em đã nhận đợc đềtài thiết kế tốt nghiệp:

Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Chế Tạo Vòng Bi

Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng của bản thân, đồngthời với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện và đặcbiệt đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn:

PTS NGÔ HồNG QUANG

Đến nay em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình Song do thờigian làm đồ án có hạn, kiến thức còn hạn chế, nên đồ án của em không tránhkhỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận đợc sự góp ý, chỉ bảo củacác thầy cô giáo để em bảo vệ đồ án tốt nghiệp của mình thu đợc kết quả tốt

Giới thiệu chung về nhà máy

Chế tạo vòng bi

Nhà máy chế tạo vòng bi là một nhà máy sản xuất có qui mô lớn với côngsuất lớn ( hơn 16000 kW ) Nhà máy bao gồm 11 phân xởng làm việc 3 ca

Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 28125 m2 Nhà máy là nơi chếtạo vòng bi phục vụ nhiều cho các ngành sản xất khác và cho đời sống dândụng nên nhà máy đợc đặt trong khu công nghệ cao (Tây nam thành phố X)

Để tiện cho chêa tạo sản phẩm và tiêu thụ sản phẩm

Nhà máy chế tạo Vòng Bi có tầm quan trọng trong kinh tế quốc dân

Nó phục vụ cho quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nớc và phục vụcho quá trình sản xuất của các nhà máy khác Do vòng bi là một trong các bộphận ghép nối cơ khí quan trọng các thiết bị sản xuất và tiêu dùng Trong quátrình làm việc nó phải nung chảy thép nếu mất điện, để phục hồi sản xuất rấttốn kém , mặt khác nó là ngành sản xuất quan trọng có mặt hàng cần thiết chonhiều ngành kinh tế khác, liên quan chặt chẽ với nhiều ngành khác Do đó, sựngừng trệ sản xuất của nó sẽ gây ra thiệt hại kinh tế nghiêm trọng Ngoài ra,

nó là ngành kinh tế có đóng góp lớn cho ngành kinh tế quốc dân Chính vìnhững yếu tố trên, nên ta sếp nhà máy vào hộ tiêu thụ điện loại 1.Trong nhàmáy các phân xởng cũng đợc phân loại theo các hộ tiêu thụ điện khác nhau.Các phân xởng nung nấu đặc biệt quan trọng nên xếp vào hộ tiêu thụ điện loại

1 Các phân xởng sản xuất theo dây chuyền nếu ngng hoạt động cũng gâyngừng trệ sản xuất nên cũng đợc sếp vào hộ tiêu thụ điện loại 1 Còn 1 sốphân xởng nh phân xởng sửa chữa cơ khí, phòng thí nghiệm đợc xếp vào hộtiêu thụ loaị 3

- Dự kiến trong tơng lai nhà máy chế tạo Vòng Bi sẽ xây dựng, mở

tiến hơn để sản xuất ra nhiều sản phẩm chất lợng cao đáp ứng theo nhu cầutrong và ngoài nớc.

Nguồn cung cấp điện cho nhà máy đợc lấy từ nguồn điện cách nhà máy

7 Km Dùng đờng dây trên không để truyền tải Nhà máy đợc cung cấp điệntheo tiêu chuẩn hộ tiêu thụ điện loại 1 Phụ tải điện của nhà máy tơng đối tậptrung , nguồn điện phục vụ sản xuất trong phân xởng chủ yếu là

0,4 kV Nhà máy làm việc ở chế độ 3 ca, sản xuất thao dây truyền, nên thờigian sử dụng công suất cực đại Tmax=5000h

11 Chiếu sáng phân xởng Xác định theo diện tích

Bảng 1.1- Danh sách các phân xởng và bộ phận làm việc trong nhà máy

1.3.1 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 thờng có chế độ làm việc dài hạn ,điện áp yêu cầu trựctiếp đến thiết bị là 380/220 V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đếnhàng chục kW và đợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp f

= 50 Hz

Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải một pha, công suất không lớn Phụ tảichiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thờng dùng dòng điện xoay chiều tần số

f = 50 Hz

1.3.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy.

Căn cứ theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy và đặc điểm củacác thiết bị, máy móc trong các phân xởng ta thấy tỷ lệ phần trăm phụ tải loại

1 lớn hơn phụ tải loại 3, do đó nhà máy đợc đánh giá là hộ phụ tải loại 1 vàviệc cung cấp điện yêu cầu phải đợc đảm bảo liên tục

1.3.3 Phạm vi đề tài.

Đây là loại đề tài thiết kế tốt nghiệp nhng do thời gian có hạn nên việctính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lợng lớn đòi hỏi thờigian dà , do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng củacông trình

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

+ Thiết kế mạng điện phân xởng

+ Thiết kế mạng điện nhà máy

+ Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện nhà máy

+ Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí

+ Thiết kế trạm biến áp phân xởng

+ Thiết kế đờng dây 35 kV từ trạm biến áp trung gian về nhà máy

Ch ơng II

xác định phụ tải tính toán các phân xởng và toàn nhà máy.

ξ2.1 Đặt vấn đề

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

độ tơng tự nh phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tínhtoán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong

hệ thống cung cấp điện nh: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảovệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựachọn dung lợng bù công suất phản kháng, Phụ tải tính toán phụ thuộc vàonhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện,trình độ và phơng thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định đ-

ợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khảnăng dẫn đến sự cố, cháy nổ, Ngợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn sẽ d thừacông suất làm ứ đọng vốn đầu t, gia tăng tổn thất, Cũng vì vậy đã có nhiềucông trình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đếnnay vẫn cha có đợc phơng pháp nào thật hoàn thiện Những phơng pháp chokết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tinban đầu đòi hỏi quá lớn và ngợc lại ở đây em chỉ nó đến những phơng pháp

sử dụng trong đồ án

x ởng sửa chữa cơ khí

Phân xởng Sửa chữa cơ khí là phân xởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhàmáy Phân xởng có diện tích bố trí thiết bị là 1190 m2 Trong phân xởng có 70thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn(24

kW), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ (0, 5 kW) Phần lớncác thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Chỉ có máy biến áp hàn là làm việc ởchế độ ngắn hạn lặp lại và nối vào điện áp dây, quạt cũng là thiết bị 1 pha nối

điện áp dây Những đặc điểm này cần đợc quan tâm khi phân nhóm phụ tải,xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phơng án thiết kế cung cấp điện chophân xởng

2.2.1 Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung

P

1 1

Trong đó:

Pđmi - Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm,

n - Số thiết bị trong nhóm,

ksd - Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật,

kmax - Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ

kmax = f( nhq,ksd)

nhq - Số thiết bị dùng điện hiệu quả

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùngchế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ huỷ hoại cách

điện) đúng bằng các phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc có thểkhác nhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhq đợc xác định bằng biểu thứctổng quát sau:

P

P n

2

2

1

) (

( làm tròn số )

2

dm

n dmi

Trong đó: n - số thiết bị trong nhóm,

n1 - số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất

của thiết bị có công suất lớn nhất,

P và P1 - tổng công suất của n và của n1 thiết bị.

Sau khi tính đợc n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc nhq* = f(n* , P* ), từ

đó tính nhq theo công thức: nhq = nhq* n

Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả

nhq, trong một số trờng hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

* Nếu n ≤ 3 và nhq < 4, phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt = ∑

=

n dmi

P

1 1

* Nếu n > 3 và nhq < 4, phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt = ∑

=

n dmi

ti P k

1 1

.

Trong đó: kti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệuchính xác, hệ số phụ tải có thế lấy gần đúng nh sau:

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

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

* Nếu n > 300 và ksd≥ 0,5 phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt = 1,05 ksd ∑

=

n dmi

P

1 1

* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nénkhí, ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:

Ptt = Ptb = ksd ∑

=

n dmi

P

1 1

* Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bịcho ba pha của mạng, trớc khi xác định nhq phải quy đổi công suất của

các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tơng đơng:

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: Pqđ = 3 Ppha max

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: Pqđ = 3 Ppha max

* Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lạithì phải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhq theo công thức:

Pqđ = εdm Pđm

Trong đó: εđm- hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho trong lý lịch máy

1 Phân nhóm phụ tải:

Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làmviệc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần phảiphân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo cácnguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài ờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờngdây hạ áp trong phân xởng

đ-* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau

để việc xác định PTTT đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn

ph-ơng thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ độnglực cần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhómcũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờn ≤ (8ữ12 ) Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên,

do vậy ngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứvào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng có thể chiacác thiết bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm Kết quả phânnhóm phụ tải điện đợc trình bày trong bảng sau :

TT Tên thiết bị Số

lợng

Ký hiệu trên mặt bằng

Nhãn hiệu

P đm (kW) I đm

1 máy toàn

bộ

(A)

Nhãm IV

4 M¸y Ðp kiÓu trôc khñy 1 24 K113 1,7 1,7 4,22

Bảng 2-1: Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện.

2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải:

lợng

Ký hiệu trên mặt bằng

Nhãn hiệu

P đm (kW) I đm

1 máy

toàn

1 1

= 2,52 0,15 64,35 = 24,32 kW

Qtt = Ptt tgϕ = 24,32 1,33 = 32,43 kVAr

Stt = 40 , 53

6 , 0

32 , 24

53 , 40

= 61,58 A

I®n = Ik®max + Itt - ksd I®mmax =5 60,76 + 22,5 - 0,15 60,76 = 317,19 A

b TÝnh to¸n cho nhãm II:

Sè liÖu tÝnh to¸n cho trong b¶ng sau :

Nhãm II

5 , 56

82 , 0 11 9

∗ Phụ tải tính toán nhóm II:

Ptt = kmax ksd ∑

=

n dmi

P

1 1

= 2,1 0,15 65,75 = 20,71 kW

Qtt = Ptt tgϕ = 20,71 1,33 = 27,6 kVAr

Stt = 34 , 52

6 , 0

6 , 27

52 , 34

= 52,45 A

Iđn = Ikđmax + Itt - ksd Ittmax = 5 63,8 + 52,45 - 0,15 63,8 = 361,88 A

c Tính toán cho nhóm III: Số liệu phụ tải của nhóm 3 cho trong bảng sau :

Nhóm III

46

=

Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm đợc nhq* = 0,76

Số thiết bị sử dụng hiệu quả nhq = nhq*.n = 0,76 9 ≈ 6,84

Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 6,84 ta tìm đợc kmax = 2,5

∗Phô t¶i tÝnh to¸n nhãm III:

Ptt = kmax k= ∑

=

n dmi

P

1 1

= 2,5 0,15 65,75 = 24,66 kW

Qtt = Ptt tgϕ = 24,66 1,33 = 32,88 kVAr

Stt = 41 , 1

6 , 0

66 , 24

1 , 41

(kti = 0,9 do nhóm gồm toàn thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn )

Qtt = Ptt tgϕ = 67,86 1,33 = 96,21 kVAr

Stt = 112 , 77

6 , 0

21 , 96

77 ,

Số thiết bị sử dụng hiệu quả nhq = nhq*.n = 0,4 12 =4,8

Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 4,8 ta tìm đợc kmax = 2,9

∗Phụ tải tính toán nhóm V :

Ptt = kmax ksd ∑

=

n dmi

P

1 1

= 2,9 0,15 69,8= 30,36 kW

Qtt = Ptt tgϕ = 30,36 1,33 = 40,48 kVAr

Stt = 50 , 6

6 , 0

36 , 30

f.Tính toán cho nhóm VI:

Số liệu phụ tải của nhóm VI cho trong bảng2.6

Nhóm VI

Bảng 2.6:Danh sách các thiết bị thuộc nhóm VI

Vì MBA hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và đồng thời cũng là thiết bị một pha đấu ở điện áp dây nên

P 1 = 49,84 ⇒ P* = 0,81

Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm đợc nhq* = 0,7

Số thiết bị sử dụng hiệu quả nhq = nhq*.n = 0,7 12 = 8,4

Tra bảng PL1.5 (TL1) với ksd = 0,14 và nhq = 8,4 ta tìm đợc kmax = 2,25

∗Phụ tải tính toán nhóm VI :

Ptt = kmax ksd ∑

=

n dmi

P

1 1

= 2,25 0,15 61,5= 20,76 kW

Qtt = Ptt tgϕ = 20,76 1,33 = 34,6 kVAr

Stt = 57 , 67

6 , 0

6 , 34

3 Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xởng sửa chữa cơ khí

a/ Phụ tải tính toán động lực của toàn phân xởng

Trong đó : Pttdl : là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xởng

kđt : Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng

Pttnhi : Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i

Phụ tải chiếu sáng đợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vịdiện tích theo công thức sau :

Pcs =P0.F Trong đó :Pcs: Là công suất chiếu sáng (kW)

P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)

F : Diện tích cần đợc chiếu sáng (m2)

Theo PL1-2 thiết kế cấp điện ta có Po đối với PXSC cơ khí là Po = 14W/m2

ta dùng đèn sợi đốt cho phân xởng có cosϕcs= 1,tgϕcs = 0

Do chỉ biết trớc công suất đặt và diện tích của các phân xởng nên ở đây

sẽ sử dụng phơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

2.3.1 Phơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo phơng pháp này phụ tải tính toán của phân xởng đợc xác định theo các biểu thức:

Ptt = knc ∑

=

n i di

P

1Trong đó:

Pđi, Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i,

Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toáncủa nhóm thiết bị,

n - số thiết bị trong nhóm,

knc - hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

Nếu hệ số công suất cosϕ của các thiết bị trong nhóm sai khác nhau không nhiều thì cho phép sử dụng hệ số công suất trung bình để tính toán :

cosϕtb =

n

n n

P P

P

P P

P

+ + +

+ + +

cos

cos cos

.

2 1

2 2

98 , 117

Tra bảng PL1.7 (TL1), ta đợc suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên có cosϕcs = 1; tgϕcs = 0

3 , 1468

2 , 1678

7 , 1258

4 , 1049

* C«ng suÊt tÝnh to¸n toµn phÇn cña ph©n xëng:

Stt = P tt2 +Q tt2 = 285 , 63 2 + 210 2 = 354,52 kVA

Itt =

3 38 , 0

52 , 354

B¶ng 2.9 - Phô t¶i tÝnh to¸n cña c¸c ph©n xëng

C«ng thøc tÝnh to¸n:

2 2

tt tt ttnm

ttpxi dt

ttnm

cspxi ttpxi

dt ttnm

Q P S

Q k Q

P P

K P

i tti

* Hệ số công suất của toàn nhà máy:

và vẽ biểu đồ phụ tải:

2.5.1 Tâm phụ tải điện:

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị

cực tiểu ∑n P i l i

1 → min

Trong đó:

Pi và li - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

x0 =

∑

∑

n i

n i i

S

x S

n i i

S

y S

n i i

S

z S

1 1

Trong đó: x0 ; y0 ; z0 - toạ độ của tâm phụ tải điện,

xi ; yi ; zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một

hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn

Si - công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thờng ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trítốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lựcnhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lới điện

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùngvới tâm của phụ tải điện, có diện tích tơng ứng với công suất của phụ tải theo

tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép ngời thiết kế hình dung

đ-ợc sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lậpcác phơng án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải đợc chia thành 2 phần: phần phụtải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phầnhình quạt để trắng)

Để vẽ đợc biểu đồ phụ tải cho các phân xởng, ta coi phụ tải của các phânxởng phân bố đều theo diện tích phân xởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùngvới tâm hình học của phân xởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i đợc xác định qua biểu thức:

trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 6 kVA/mm2

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ đợc xác định theo công thức sau:

tt

cs cs

P

P

360

= α

Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xởng đợc ghi trong bảng sau :

9 Bộ phận nén ép 3.3 363.3 516.6 74 60 5.24 3.27

Bảng 2.10 - Kết quả xác định R i và αcsi cho các phân xởng

3.Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xởng

• Vòng tròn phụ tải :

2.5.3 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:

Tâm phụ tải của nhà máy là một số liệu quan trọng cho ngời thiết kếtìm đợc vị trí đặt các trạm biến áp , trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thấtnăng lợng, ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho nhà máy trong việcqui hoạch và phát triển sản xuất trong tơng lai nhằm có các sơ đồ cung cấp

điện hợp lý tránh lãng phí và đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mong muốn.2- Tính toạ độ tâm phụ tải của nhà máy:

Tâm qui ớc của phụ tải nhà máy đợc xác định bởi một điểm M có toạ

độ đợc xác định : M0(x0,y0) theo hệ trục toạ độ xOy

ttpxi

m

i ttpxi

s

y s y

s

x

s x

1

1 0 1

1

.

Trong đó : Sttpxi là phụ tải tính toán của phân xởng i

xi,yi là toạ độ của phân xởng i theo hệ trục đã chọn ở mục 4-1

(2-27)

m : là số phân xởng có phụ tải điện trong nhà máy

Lấy kết quả công suất tính toán của các phân xởng trong bảng 2-5 và các xi, yi trên biểu đồ phụ tải thay vào công thức trên ta có đợc:

Xo = 49 mm , Yo = 35 mm

Ta có tâm phụ tải của xí nghiệp : M 0 ( X0,Y0 ) = M 0 ( 49;35 ).

Ch ơng III

thiết kế mạng đIện cao áp cho nhà máy Chế tạo vòng bi

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh

tế và kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đợc coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho ngời và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải điện.

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

1 Vạch các phơng án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đờng dây cho các phơng án

3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn

Trớc khi vạch ra các phơng án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lýcho đờng dây tải điện từ hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm để lựachọn cấp điện áp truyền tải:

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xởng

có thể đa ra các phơng án cung cấp điện:

3.2.1 Phơng án về các trạm biến áp phân xởng:

Các trạm biến áp (TBA) đợc lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiệncho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinhtế

2 Số lợng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA đợc lựa chọn căn cứvào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế

độ làm việc của phụ tải Trong mọi trờng hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế

và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao CácTBA cung cấp cho hộ loại 1 và loại 2 nên đặt hai MBA, hộ loại 3 có thể chỉ

đặt 1 MBA

3 Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy:

- Trong nhà máy chế tạo vòng bi có :

* Phân xởng I, phân xởng II, phân xởng III, phân xởng IV, Lò ga,phân ởng rèn, bộ phận nén ép đều là những khâu rất chủ yếu trong quy trình côngnghệ sản xuất ra sản phẩm của nhà máy Nếu nh bị ngừng cấp điện thì sẽ dẫn

x-đến tình trạng h hỏng, rối loạn và thiếu hụt sản phẩm, ngừng trệ sản xuất vàlãng phí nhân công, vì vậy các bộ phận và phân xởng này đợc xếp vào hộ phụtải loại I

* Phân xởng sửa chữa cơkhí, trạm bơm, phòng thí nghiệm đều là nhữngkhâu phụ trong dây truyền sản xuất vì vậy cho phép tạm ngừng cấp điện trongthời gian sửa chữa thay thế các phần tử bị sự cố nhng không quá một ngày

đêm và các phân xởng này đợc xếp vào hộ phụ tải loại III

- Kết luận chung : qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy trong nhà máychế tạo vòng bi có 10 bộ phận thì có tới 7 bộ phận có công suất lớn đợc xếp

vào hộ loại I còn lại xếp vào hộ loại III Nh vậy phụ tải loại I chiếm gần bằng

70 % nên nhà máy chế tạo vòng bi đợc xếp vào hộ phụ tải loại I

+ Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân ởng; việc phòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi ; tiết kiệm về xây dựng, ít ảnh h-ởng tới các công trình khác và việc làm mát tự nhiên đợc tốt hơn ta chọn vị trítrạm biến áp ở ngoài và liền kề các phân xởng

x-4 Dung lợng các MBA đợc chọn theo điều kiện:

n khc SđmB ≥ Stt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA): (n-1) khc.kqt SđmB ≥ Sttsc

Trong đó:

n - số máy biến áp có trong TBA

khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, ta chọn loại máy biến ápchế tạo ở Việt Nam 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 hànhquá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không v-

ợt quá 6h và trớc 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 sốphụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lợng của các MBA, nhờ vậy cóthể giảm nhẹ đợc vốn đầu t và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bìnhthờng Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên

Sttsc = 0,7 Stt

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy đểtạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thaythế

* Trạm biến áp B1: cấp điện cho Phòng thí nghiệm và Phân xởng I.

Đây là một trong những bộ phận quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến áplàm việc song song

n khc SđmB ≥ Stt = 117,98 +1468,3 =156,28 kVA

SđmB≥ S2tt

= 793,14 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của Phòng thínghiệm và Phân xởng I sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (30% phụtải loại 3)

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

4 , 1

6 , 1610 7 , 0 4 , 1

7 ,

0 S tt

793,14 kVA

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 1000 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B2: cấp điện cho Phân xởng II, đặt 2 máy biến áp làmviệc song song

n khc SđmB ≥ Stt = 1678,2 kVA

SđmB≥ S2tt

= 839,1 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của Bộ phận dệtsau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (30% phụ tải loại 3)

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB≥ 849 , 25

4 , 1

5 , 1698 7 , 0 4 , 1

7 , 0

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy biến áp Sđm = 1000 kVA

* Trạm biến áp B3: cấp điện cho phân xởng III và phân xởng sửa chữa cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song

n khc SđmB ≥ Stt = 1258,7 + 261,93 =1520,63 kVA

SđmB≥ S2tt

= 760,32 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 800 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB≥ 0,17,.4S tt

= 760,32 kVA

Vậy trạm biến áp B3 đặt hai máy Sđm = 800 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xởng IV và bộ phận nén ép Trạm

đặt hai máy biến áp làm việc song song

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 800 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

* Trạm biến áp B5: cấp điện cho Lò ga, phân xởng rèn và trạm bơm Trạm đặt hai máy làm việc song song.

n khc SđmB≥ Stt = 354,52 + 1152,6 + 203,98 =1711,1 kVA

SđmB≥ S2tt

=855,55 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

* Trạm biến áp B1: cấp điện cho Phòng thí nghiệm và Phân xởng I

Đây là một trong những bộ phận quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến

áp

n khc SđmB ≥ Stt = 117,98 +1468,3 =156,28 kVA

SđmB≥ S2tt

= 793,14 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố:

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của Phòng thínghiệm và Phân xởng I sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (30% phụtải loại 3)

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt