THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BƠM NÔNG NGHIỆP

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng các kiến thức đã được học tập trong 3 năm ở trường để giải quyết những vấn đề cụ thể của thực tế, em được giao thực hiện đề tài thiết kế tốt nghiệp với nội dung: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BƠM NÔNG NGHIỆP. Thiết kế một hệ thống cấp điện là một việc làm khó. Một công trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật điện cao áp, an toàn,…). Ngoài ra, người thiết kế còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị. Trong những năm học tập ở trường cũng như trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các Thầy, các Cô trong bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là sự hướng dẫn của TS. Ngô Hồng Quang đã giúp em hoàn thành bản đồ án.

Mục lục

Lời nói đầu 2

Chơng I giới thiệu chung về nhà máy chế tạo bơm – nông nghiệp 3

Đ1.1 Loại ngành nghề quy mô và năng lực của nhà máy– 3

Đ1.2 Giới thiệu phụ tải điện của nhà máy 3

Đ1.3 Phạm vi đề tài 5

Chơng II xác định phụ tải tính toán của nhà máy– 6

Đ2.1 Đặt vấn đề 6

Đ2.2 Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí 9

Đ2.3 Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng còn lại 22

Đ2.4 Xác định phụ tải tính toán toàn của nhà máy 31

Đ2.5 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy 32

Chơng III thiết kế mạng điện cao áp của toàn nhà máy–

Đ3.1 Đặt vấn đề 35

Đ3.2 Vạch các phơng án cung cấp điện 35

Đ3.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật lựa chọn ph– ơng án tối u 46

Đ3.4 Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn 75

Chơng IV thiết kế mạng hạ áp cho phân x– ởng sửa chữa cơ khí 91

Đ4.1 Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối 92

Đ4.2 Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áptômát 96

Đ4.3 Lựa chọn các thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xởng sửa chữa cơ khí 103

Chơng V thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân x– ởng sửa chữa cơ khí 107

Đ5.1 Đặt vấn đề 107

Đ5.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng phân xởng SCCK 110

Chơng VI tính toán bù công suất phản kháng để nâng – cao hệ số công suất cho nhà máy 114

Đ6.1 Đặt vấn đề 114

Đ6.2 Chọn thiết bị bù 116

Đ6.3 Xác định và phân bố dung lợng bù 117

Tài liệu tham khảo 123

Lời nói đầu

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng các kiến thức đã đợc học tập trong 3 năm ở trờng để giải quyết những vấn đề cụ thể của thực tế, em đợc giao thực hiện đề tài thiết kế tốt nghiệp với nội dung:

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

máy bơm nông nghiệp.

Thiết kế một hệ thống cấp điện là một việc làm khó Một công trình

điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật điện cao áp, an toàn, ) …Ngoài ra, ngời thiết kế còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi tr-ờng, về các đối tợng cấp điện, về tiếp thị

Trong những năm học tập ở trờng cũng nh trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận đợc sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các Thầy, các Cô trong bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là sự hớng dẫn của TS Ngô Hồng Quang đã giúp em hoàn thành bản đồ án

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 đợc sự chỉ bảo của các Thầy, các Cô

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Ngô Hồng Quang và các thầy, các cô trong bộ môn Hệ thống điện

Ch ơng I:

giới thiệu chung về nhà máy chế tạo bơm

Trong nhà máy chế tạo máy bơm nông nghiệp có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa 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 lợng và độ tin cậy cao

1.1.2 Quy mô, năng lực của nhà máy.

Nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp có quy mô khá lớn bao gồm 11 phân xởng và nhà làm việc

Dự kiến trong tơng lai nhà máy sẽ xây dựng, mở rộng thêm một số phân xởng và lắp đặt, thay thế các thiết bị, máy móc tiên tiến hơn để sản xuất ra nhiều sản phẩm chất lợng cao đáp ứng cho nhu cầu trong nớc và xuất khẩu

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải bảo đảm sự gia tăng phụ tải trong tơng lai Về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá d thừa dung lợng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí

Đ1.2 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy.

1.2.1 Các phân xởng trong nhà máy.

Bảng 1.1- danh sách các phân xởng và nhà làm việc trong nhà máy.

1.2.2 Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ quy trình công nghệ.

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy bơm nông nghiệp cung cấp cho nên sản xuất nông nghiệp trong nớc và xuất khẩu Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung câp điện cho nhà máy

và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy nh phân xởng kết cấu kim loại, phân xởng lắp ráp cơ khí, phân xởng đúc, phân xởng nén khí, phân x-ởng rèn, phải đảm bảo chât l… ợng điện năng và độ tin cây cao

Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đợc đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn

1.2.3 Các đặc điểm của phụ tải điện.

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải: + Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

Số trên

mặt

Diện tích (m 2 )

- Phụ tải động lực thờng 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 đợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp f = 50 Hz

- Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thờng dùng dòng điện xoay chiều tần

số f = 50 Hz Độ lệch điện áp trong mạng chiếu sáng ∆Ucp% = ± 2,5%

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

Theo dự kiến của nghành điện, nhà máy sẽ đợc cấp điện từ trạm biến

áp trung gian cách nhà máy 6 km, bằng đờng dây trên không lộ kép, dung ợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm trung gian là SN = 250 MVA

l-Nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất cực

đại Tmax= 4500 h Trong nhà máy có phân xởng sửa chữa cơ khí, bộ phận hành chính và xởng thiết kế, bộ phận KCS và kho thành phẩm, khu nhà xe

là hộ loại III, các phân xởng còn lại đều thuộc hộ loại I Mặt bằng bố trí các phân xởng và nhà làm việc của nhà máy đợc trình bày trên hình 1.1

Đ1.3 Phạm vi đề tài.

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

Các nội dung thiêt kế:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp

1 Xác định phụ tải tính toán

2 Thiết kế mạng cao áp nhà máy

3 Thiết kế mạng hạ áp phân xởng SCCK

4 Thiết kế chiếu sáng phân xởng SCCK

5 Tính toán bù cosϕ cho nhà máy

Ch ơng II.

Xác định phụ tải tính toán

Đ2.1 Đặt vấn đề:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với 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 tơng tự nh phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán 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, bảo

vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa…chọn dung lợng bù công suất phản kháng, Phụ tải tính toán phụ thuộc…vào nhiều 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 đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện,

có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ, Ng… ợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn

sẽ d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t, gia tăng tổn thất, Cũng vì vậy…

đã có nhiều công trình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn cha có phơng pháp nào thật hoàn thiện Những phơng pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngợc lại Có thể đa ra đây một

số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện:

1.Phơng pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất

đặt và hệ số nhu cầu

Ptt = knc

n di

knc - hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ, tra trong sổ tay kỹ thuật,

Pdi - công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị i, trong tính toán

2 Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của

đồ thị phụ tải và công suất trung bình:

Ptt = khd Ptb (2 - 4)Trong đó:

khd- hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật,

Ptb- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [ ]kW

Ptb = t

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

Ptt = Ptb ± βσ (2 - 6)

Trong đó:

Ptb- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [ ]kW

σ - độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình,

β - hệ số tán xạ của σ.

Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho các thiết bị của phân xởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phơng pháp này ít đợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.

4 Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại:

Ptt = kmax Ptb = kmax ksd Pđm (2 - 7)Trong đó:

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [ ]kW ,

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

kmax = f( nhq, ksd ),

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

nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả

Phơng pháp này thờng đợc dùng để tính toán phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực, cho toàn bộ phân xởng Nó cho một kết quả khá chính xác nhng lại đòi hỏi một lợng thông tin khá đầy đủ về các loại phụ tải nh: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lợng thiết bị trong nhóm

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

0 tt max

a M P

Tmax - thời gian sử dụng công suất lớn nhất [ ]h

Phơng pháp này chỉ đợc sử dụng để ớc tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác quy hoạch hoặc dùng để quy hoạch nguồn cho xí nghiệp

6 Phơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị diện tích:

Ptt = p0 F (2 - 9)Trong đó:

p0- suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích W m/ 2 

Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có đợc về phụ tải, ngời thiết kế có thể lựa chọn các phơng án thích hợp để xác định PTTT.Trong đồ án này với phân xởng Sửa chữa cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xởng có thể sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán tính theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xởng này ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

Đ2.2 Xác định phụ tảI tính toán của phân x ởng sửa chữa cơ khí:Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 7 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy Phân xởng có diện tích bố trí thiết bị là 1218,75 m2 Trong phân xởng

có 77 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW ( máy tiện ren, máy bào giờng một trụ, máy mài phẳng

có trục đứng ), song cũng có những thiết bị có công suất nhỏ 0.6 kW ( máy phay chép hình ) Tất cả các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn

2.2.1 Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max ( còn gọi là phơng pháp số thiết

bị dùng điện hiệu quả n hq ):

Theo phơng pháp này phụ tải tính toán đợc xác định theo biểu thức:

Ptt = kmax ksd

1

n dmi i

P

=

∑ (2 – 7a)Trong đó:

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

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, cùng chế 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 thể khác nhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhq đợc xác định bằng biểu thức tổng quát sau:

Pđmmax - công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm,

Pđmmin - công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm

i 1

dm max

2 P

n P

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 suất của n và của n1 thiết bị,

Sau khi tính đợc n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc

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

i 1

P

=

∑ (2 – 7e)

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

bị cho 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 lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhq theo công thức:

Pqđ = ε dm PđmTrong đó: εđm- hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho trong lý lịch máy

Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phơng pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thờng và đợc tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ(max) + (Itt – ksd.Idm(max)) (2- 12)

Trong đó:

Ikđ(max) – dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy,

Itt – dòng điện tính toán của nhóm máy,

Idm(max) – dòng định mức của thiết bị đang khởi động,

ksd – hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

2.2.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp P tb và

k max :

1 Phân nhóm phụ tải:

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

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài

đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các

đờng dây hạ áp trong phân xởng

* 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 phơng thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại các tủ

động lực cần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng

≤ (8- 12)

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 cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng có thể chia các thiết bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải điện đợc trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1- Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải

l-ợng

Ký hiệu trên mặt

Pđm (kW) Iđm (A)

1 máy

Toàn bộ

Nhóm I

=

ϕ (2 - 13)

Tất cả các nhóm đều lấy cosϕ = 0,6 ; U = 0,38 kV

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

a Tính toán cho nhóm I: Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng

2 Máy mài phẳng có trục

Sè thiÕt bÞ sö dông hiÖu qu¶: nhq= nhq* n = 0,64.9 ≈ 6

Tra PL 1.5 (TL1) cã: kmax = 2,64

Phô t¶i tÝnh to¸n nhãm I:

Ptt = kmax ksd

n dmi

Sè thiÕt bÞ sö dông hiÖu qu¶: nhq= nhq* n = 0,76 8 = 6

Tra PL 1.5 (TL1) cã: kmax = 2,64

Phô t¶i tÝnh to¸n nhãm II:

Ptt = kmax ksd

n dmi

Sè thiÕt bÞ sö dông hiÖu qu¶: n = n n = 0,8 10 = 8

Tra PL 1.5 (TL1) cã: kmax = 2,31

Phô t¶i tÝnh to¸n nhãm III:

Ptt = kmax ksd

n dmi

Sè thiÕt bÞ sö dông hiÖu qu¶: nhq= nhq* n = 0,74 11 = 8

Tra PL 1.5 (TL1) cã: kmax = 2,31

Phô t¶i tÝnh to¸n nhãm IV:

Ptt = kmax ksd

n dmi

3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân x ởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân x ởng:

Phụ tải tác dụng của phân xởng:

Ppx =kđt.

n tti

i 1

P

=

∑ = 0,8 ( 22,75 + 21,58 + 12,92 + 20,1 + 19,84 ) = 78,5 [ ]kW

Trong đó:

kđt- hệ số đồng thời của toàn phân xởng, lấy kđt = 0,8

Phụ tải phản kháng của phân xởng:

Qpx = kđt

n tti

Đ 2.3 Xác định phụ tảI tính toán cho các phân x ởng còn lại:

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

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 di

Trong 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 toán của 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:

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng còn lại:

1 Phân x ởng kết cấu kim loại:

Công suất đặt ( Pđ ): 1700 kW

Diện tích: S = ( 4.15 ) 50002 10-6 = 1500 ( m2 )

Tra bảng PL.1.3 (TL1) có knc = 0,5

Cosϕ = 0,6 → tgϕ = 1,33

Tra bảng PL 1.2 (TL1) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

cosϕ = 0,8 → tgϕ = 0,75

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 10 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

Tra bảng PL 1.2 (TL1) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 10 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs = 1

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕ = 1

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây dùng đèn huỳnh quang nên có cosϕcs = 0,85 → tgϕcs = 0,62

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 10 W/m2

ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cosϕcs= 1

10 Khu nhà xe:

Diện tích: S = ( 30 3,5 ) 50002 10-6 = 2625 ( m2 )

Tra bảng PL 1.2 ( TL1 ) có suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2

ở đây dùng đèn huỳnh quang nên có cosϕcs = 0,85 → tgϕcs = 0,62

* Công suất tính toán chiếu sáng:

Kết quả xác định PTTT của các phân xởng ghi trong bảng 2.9

Bảng 2.9 Phụ tải tính toán của các phân x– ởng

Đ2.4 Xác định phụ tảI tính toán của nhà máy:

* Phụ tải tính toán tác dụng của nhà máy:

* Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

* Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

2.5.1 Tâm phụ tải điện:

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

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 dạng biểu thức sau:

i 1

S x S

i 1

S y S

i 1

S z S

x0; y0; z0 – toạ độ tâm phụ tải điện,

xi; yi; zi – toạ độ tâm phụ tải của phân xởng thứ i tính theo một hệ trục tọa độ XYZ tuỳ chọn,

Si – công suất tính toán của phân xởng thứ i,

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

Dựa trên hệ trục toạ độ x0y chọn có thể xác định đợc tâm phụ tải điện của nhà máy:

6829

40, 7.42 277,56.46 75, 08.11 472.49 46,32.72

6829 270613

39, 63 mm 6829

6829 306775,94

44,9 mm 6829

=

Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT là M ( 39,63;44,9 )

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tơng ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tùy chọn Biểu đồ phụ tải cho phép ngời thiết kế hình dung đợc sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ

sở để lập các phơng án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải đợc chia thành 2 phần: phần phụ tải động lực ( phần hình quạt gạch chéo ) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng )

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

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

S = m F = m.π.R2 → Ri = S i

m Π (2 - 16)

Trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây ta chọn m = 6 (kVA/ mm2)

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

csi csi

tti

360.P P

α = (2 - 17)

Kết quả tính toán Ri và α csicủa biểu đồ phụ tải phân xởng đợc ghi trong bảng 2.10

Bảng 2.10 Kết quả xác định R– i và α csi cho các phân xởng

TT Tên phân xởng P cs

(kW ) P(kW)tt S(kVA)tt Tâm phụ tải R (mm)

0 csi

α

X (mm) Y (mm)

Ch ơng III :

Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

Đ3.1 Đặt vấn đề:

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 thỏa mãn nhng 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

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bớc:

+ Vạch các phơng án cung cấp điện

+ 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

+ Tính toán kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

+ Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn

Đ3.2 Vạch các phơng án cung cấp điện:

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

U = 4,34 l 0, 016.P + [ ]kW (3 - 1)

Trong đó:

P – công suất tính toán của nhà máy [ ]kW

l – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [ ]km

Nh vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

U = 4,34 6 0, 016.3788,5 35, 4 + = [ ]kW

Vậy chọn cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là 35 kV

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân ởng có thể đa ra các phơng án cung cấp điện:

x-3.2.1 Phơng án về các trạm biến áp phân xởng:

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

1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh tế

2 Số lợng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA đợc lựa chọn căn cứ vào 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 một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 MBA, hộ loại III

n – số MBA có trong TBA,

khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1,

kqt - hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vợt quá 6 giờ 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 số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lợng của các MBA, nhờ

vậy có thể giảm nhẹ đợc vốn đầu t và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thờng 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 để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thaythế

3.2.2 Xác định số lợng, dung lợng các trạm biến áp phân xởng

1 Ph ơng án 1: Đặt 6 trạm biến áp phân xởng

- Trạm biến áp B 1: cấp điện cho phân xởng kết cấu kim loại và phân

x-ởng nén khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1250 [kVA]

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng kết cấu kim loại

và phân xởng nén khí sau khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng:

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 MBA Sđm =1250 [kVA]

- Trạm biến áp B 2 : cấp điện cho phân xởng rèn và phân xởng sửa chữa

cơ khí, trạm đặt 2 MBA 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: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng rèn sau khi cắt

bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng; còn phân xởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:

( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt 0,7.1484,7

742,35

1, 4 = 1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 MBA Sđm = 800 [kVA]

- Trạm biến áp B 3: cấp điện cho phân xởng đúc và khu nhà xe, trạm đặt

2 MBA làm việc song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 630 [kVA]

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng đúc sau khi cắt

bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng, còn khu nhà xe là phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:

( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt

1, 4 = 0,7.1108,92 554, 46

1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B3 đặt 2 MBA Sđm = 630 [kVA]

- Trạm biến áp B 4 : cung cấp điện cho phân xởng lắp ráp cơ khí, trạm

đặt 2 MBA làm việc song song:

n khc SđmB ≥ Stt

SđmB ≥ S tt

2 = 944,89 472, 45

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 500 [kVA]

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng lắp ráp cơ khí sau khi cắt bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng

( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt

1, 4 = 0,7.944,89 472, 45

1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 MBA Sđm = 630 [kVA]

- Trạm biến áp B 5 : cấp điện cho trạm bơm và bộ phận KCS và kho

thành phẩm, trạm đặt 2 MBA làm việc song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 500 [kVA]

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của trạm bơm sau khi cắt bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng, còn bộ phận KCS và kho thành phẩm là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điện :

( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt

1, 4 = 0,7.899 449,5

1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B5 đặt 2 MBA Sđm = 500 [kVA]

- Trạm biến áp B 6 : cấp điện cho phân xởng gia công gỗ và bộ phận

hành chính và xởng thiết kế, trạm đặt 2 MBA làm việc song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 200 [kVA]

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng gia công gỗ sau khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng và xởng thiết

kế là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điện:

SđmB ( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt

1, 4 = 0,7.352,64 176,32

1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B6 đặt 2 MBA Sđm = 200 [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: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng lắp ráp cơ khí và phân xởng nén khí sau khi cắt bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng:

SđmB ( n-1 ) Kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7 Stt

SđmB ≥ 0,7.S tt

1, 4 = 0,7.1555,74 777,78

1, 4 = [kVA]

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 MBA Sđm = 800 [kVA]

- Trạm biến áp B 2 : cấp điện cho phân xởng kết cấu kim loại, trạm đặt 2

MBA làm việc song song:

n khc SđmB ≥ Stt

SđmB ≥ S tt

2 = 1428 714

2 = [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: Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng kết cấu kim loại sau khi căt bỏ một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng: