THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá hiện đại hoá , ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng côngnghiệp hoá hiện đại hoá , ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệtquan trọng Bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhấttrong các ngành kinh tế quốc dân

Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố.Trước tiên ta phải xâydựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ nhu cầu sinh hoạt chocon người

Ngày nay ngành công nghiệp nước ta đang khởi sắc, các nhà máy xínghiệp không ngừng được xây dựng Từ đó nền kinh tế nước ta đã có nhữngbước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực và thế giới Ngoài ra còn cónhiều công trình khác xuất hiện, đặc biệt là các công trình nhà cao tầng ngàycàng được xây dựng nhiều Để đáp ứng được tình hình nói trên thì hệ thốngcung cấp điện phải được thiết kế và xây dựng theo nhu cầu của xã hội Xuấtphát từ yêu cầu đó, cùng những kiến thức học tại bộ môn Hệ Thống Điệntrường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã được nhận đề tài thiết kế tốtnghiệp:THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐỒNG HỒ

ĐO CHÍNH XÁC.

Trong thời gian làm đồ án vừa qua,với sự tìm tòi và nỗ lực của bảnthân, cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trong bộ môn Hệ ThốngĐiện đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn:TS.NGÔ HỒNG

gắng,xong do còn hạn chế về kiến thức ,nên chắc bản đồ án của em còn nhiềukhiếm khuyết ,em rất mong được sự chỉ bảo của thầy,cô trong bộ môn để bản

đồ án của em được hoàn chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo

NGÔ HỒNG QUANG và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đãgiúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này

Hà Nội, Ngày 14 tháng 5 năm 2005

Sinh viên :MAI ĐỨC TIỆP

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Nhà máy đồng hồ đo chính xác có qui mô khá lớn với chín phân xưởng:

Bảng1.1:Danh sách phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

Số trên

Công suất đặt (kW)

Diện tích (m 2 )

5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí (Theo tính toán) 1500

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo các loại đồng hồ đo chính xác nhằm phục

vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.Đứng về mặt tiêu thụ điện năng nhà máy

là hộ tiêu thụ lớn với 9 phân xưởng,tổng công suất đặt lên tới 7780kW(chưa

kể phân xưởng sửa chữa cơ khí và phụ tải chiếu sáng).Do tầm quan trọng nhưvậy có thể xếp nhà máy là hộ têu thu loại 1,cần được đảm bảo cung cấp điệnliên tục và an toàn

Theo dự kiến của ngành điện nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 9 km bằng đường dây lộ kép Nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại 5000 h.Trong nhà máy

có phân xưởng sửa cgữa cơ khí và phòng thiết kế là hộ loại III,phòng thực nghiệm và phòng thí nghiệm trung tâm là hộ loại II,các phân xưởng còn lại là

hộ loại I.Như vậy theo mức độ cung cấp điện nhà máy được xếp là hộ loại I.Nhà máy có tổng diện tích 24.075 m2 có mặt bằng bố trí thiết bị trình bày trên hình 1.1 Các nôị dung tính toán thiết kế bao gồm bao goàm :

1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy 2.Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

4.Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy

5.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

PHẦN II THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN I.1 Đặt vấn đề.

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa hẹp cho một nhà máy như đangxét là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấpđiện 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 từtrung bình trở xuống : 35kV,22kV, 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 làviệc lựa chọn tối ưu các thành phần cấu thành hệ thống cung cấp điện đó, baogồm : nguồn điện; sơ đồ đi dây; thiết bị điện và vị trí đặt các thiết bị: trạmbiến áp, tủ phân phối, tủ động lực, các thiết bị bảo vệ, các thiết bị bù thôngqua các phương pháp tính toán

Cơ sở và các dữ liệu cho các phương pháp tính toán chính là các dữliệu 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, diệntích kết hợp các đo đạc thống kê có trước của các phụ tải tương tự

Trong tính toán thiết kế cung cấp điện , để đặc trưng cho công suất củaphụ tải người ta sử dụng thông số gọi là phụ tải tính toán Ptt .Phụ tải tính toán

là phụ tải giả tưởng dài hạn và tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quảphát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác phụ tải tính toáncũng đốt nóng thiết bị lên nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra vì vậyphụ tải tính toán được tính toán theo điều kiện phát nong với ý nghĩa:hệ thốngcung cấp điện phải tải được lâu dài công suất tính toán này Việc xác định phụtải 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: nguồnđiện; sơ đồ đi dây; thiết bị điện v.v

I.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

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

Đối với các phụ tải đã vận hành Ptt có thể có được bằng cách đo đạc,trái lại với các phụ tải đang được thiết kế do lúc thiết kế chưa có nên Ptt đượcxác định gần đúng căn cứ vào một số thông tin sơ bộ của chính phụ tải đó kếthợp với các giá trị đặc trưng của các phụ tải đã có đã được đo đạc thống kêtrong quá trình lâu dài

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

1 Phương pháp theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Công thức tính toán : Ptt = kM.Ptb = kM.ksdp.Pđm

+Ptb : công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị (kW)

+ Pđm : công suất định mức của phụ tải

+ ksdp : hệ số sử dụng công suất tác dụng,tra trong soồ tay

+ kM : hệ số cực đại công suất tác dụng,tra trong sổ tay theo quan hệ

kM=f(nhq,ksd)

+nhq:Số thiết bị làm việc hiệu quả

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải tính toán chomột nhóm thiết bị,cho các tủ động lực cho toàn phân xưởng.Nó cho một kếtquả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về cácloại phụ tải như :chế độ làm việc của các phụ tải,công suất đặt của từng phụtải,số thiết bị trong nhóm

2 Phương pháp theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình (phương pháp thống kê ).

Công thức tính toán : Ptt = Ptb  .

+  : hệ số tán xạ của 

+  : độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các thiết

bị của phân xưởng hoặc toàn bộ nhà máy.Tuy nhiên phương pháp này ít đượcdùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phu tải

và chỉ phù hợp với phụ tải đang vận hành

3 Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải.

Công thức tính toán : Ptt = khd.Ptb

+ khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tác dụng

Phương pháp này chỉ phù hợp để tính toán ở thanh cái từ trạm phânphối phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng,ít đượcdùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu phải có đồ thị phụ tải

4 Phương pháp theo công suất đặt và hệ số cần dùng( hệ số nhu cầu).

1

Qtt = Ptt.tg

Stt = 2

tt 2

knc:Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ ,tra trong tài liệu

Phương pháp này dùng cho các tính toán sơ bộ tại các cấp điện áp củamạng điện xí nghiệp Đây là phương pháp đơn giản nhưng kém chínhxác.Nếu áp dụng cho cho các thiết bị phương pháp này chỉ đúng khi có đồ thịphụ tải

5 Phương pháp tính theo suất công suất trên đơn vị diện tích.

6 Phương pháp tính theo suất chi phí điện năng trên một đơn vị sản phẩm.

Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụtải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp tích hợp để xác định phụtải tính toán

Trong đồ án này với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta đã biết vị trí, côngsuất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tínhtoán phụ tải động lực của phân xưởng có thể dùng phương pháp xác định phụtải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng cònlại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải độnglực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt

và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theophương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

I.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 khôngtham gia trực tiếp vào qui trình sản xuất nhưng phân xưởng sửa chữa cơ khíđóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cho các thiết bị và qui trình côngnghệ luôn hoạt động tốt , đạt hiệu quả cao nhất và không bị gián đoạn Toàn

bộ mặt phân xưởng chiếm 1500m2 được chia thành các bộ phận nhỏ khác, bốtrí tất cả 43 thiết bị ,trong đó có 39 thiết bị tiêu thụ công suất chủ yếu là cácthiết bị điện, các thiết bị này có công suất nhỏ và tương đối đều nhau, phân bốđều trên toàn bộ diện tích phân xưởng

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí thuộc vàogiai đoạn thiết kế chi tiết, vị trí xác định là tại cấp phân xưởng ( công suấtkhông quá lớn, thuộc về mạng hạ áp ), với các dữ liệu ban đầu tương đối đầy

đủ về phân xưởng và các phụ tải thành phần thuộc phân xưởng : diện tíchphân xưởng, nhiệm vụ, quá trình công nghệ, công suất đặt, vị trí phân bố phụtải đặt trên diện tích phân xưởng Chính vì thế ta sử dụng phương pháp tínhphụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

*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 tảiđộng lực toàn phân xưởng

 Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng

 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng.

 Xác định Itt và Iđn

I.3.1 Phân nhóm phụ tải điện

Việc phân nhóm phụ tải điện nhằm mục đích xác định phụ tải tính toánmột cách chính xác hơn, tối ưu được công tác thiết kế cung cấp điện cho phụtải 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:

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dàiđường dây hạ áp,để tiết kiệm được vốn đầu tư và giảm tổn thất điện năng trênđường trong phân xưởng

*Chế độ làm việc của các thiết bị trong nhóm nên giống nhau để việcxác định phụ tải tính toán được chính xác và thuận lợi cho việc lựa chọnphương thức cung cấp điện cho nhóm

*Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủđộng lực cần dùng tromg phân xưởng và toàn nhà máy ,số thiết bị trong nhómcũng không nên quá nhiều bởi các tủ động lực được chế tạo sẵn với số lượngđầu ra hạn chế (812)

Tuy nhiên thường rất khó thỏa mãn cùng lúc cả ba nguyên tắc trên,dovây trong thiết kế cần có những phối hợp lý các nguyên tắc trên trong việcphân nhóm phụ tải

Nhờ có sự phân nhóm phụ tải mà giai đoạn thiết kế cung cấp điện saunày có nhiều thuận lợi và đạt tối ưu về kinh tế - kỹ thuật hơn, như việc chọnđường dây, tủ động lực, thiết bị bảo vệ, thiết bị đóng cắt cũng như thuậntiện và an toàn trong vận hành, bảo dưỡng bằng cách thực hiện lựa chọnchung cho cả nhóm trên cơ sở các thiết bị trong một nhóm có nhiều đặc điểmgiống nhau

Dựa theo nguyên tắc trên và thực bố trí các thiết bị trên mặt bằng củaphân xưởng,công suất các thiết bị em chia phân xưởng sửa chữa cơ khí thànhnăm nhóm Kết quả phân nhóm cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2:Kết quả phân nhóm phụ tải

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm (kW) Một

máy

Toàn bộ

Nhóm I

2 Máy tiện ren 1 32 7 7

Nhóm V

Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo công thức :





n i dmi sd

P

1 max

nhq-Số thiết bị làm việc 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 hoạicách điện) đúng bằng các phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc cóthể khác nhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhq được xác định bằng biểuthức tổng quát sau:

n i dm hq

P

P n

1 2

2

1

) (

( làm tròn số )

Trong đó:

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

n - số thiết bị trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên

có thể xác định nhq theo các phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằmtrong khoảng  10%

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

2

dm

n dmi P

n1 - số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suấtcủa thiết bị có công suất lớn nhất,

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

Sau khi tính được n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được nhq* =f(n* , P* ), từ đó tính nhq theo công thức: nhq = nhq* n

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điệnhiệu quả nhq, trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gầnđúng sau:

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

tt = 



n dmi P

1 1

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

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 như 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 được 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

bị cho ba pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của cácphụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương:

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 hạnlặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo côngthức:

ba pha làm việc ở chế độ dài hạn Theo cách lập luận trên ta có qui đổi nhưsau :

Pđm =24,6 kW Lấy hệ số đóng điện tương đối phần trăm là 25% (kđ%=0,25),ta có :

P qd  3 k d%P dm  3 0 , 25 24 , 6  21 , 3kw

I.3.3.Xác định phụ tỉa tính toán của các nhóm phụ tải

a.Tính PTTT nhóm I :Số liệu phụ tải tính toán nhóm I

Bảng 2.3 Danh sách thiết bị thuộc nhóm I

STT Tên thiết bị lượngSố Ký hiệu trênmặt bằng P đm ,kW

I đm ,A

Một máy

Toàn bộ

4 Máy tiện ren cấp



Cos U

P U

, 52

10 10 7 7 7 7

66 , 0 8

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n*hq=0,71

Số thiết bị làm việc hiệu quả : nhq=n*hq.n=0,71.9 ~ 7 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0,15 và nhq=7 được kmax=2,48

Phụ tải nhóm I là :

Ptt = kmax.ksd.



n i di P

Iđm(max) Dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất

Itt Dòng điện tính toán của cả nhóm thiết bị

ksd Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

Iđn =5.25,32 + (49,73 - 0,15.25,32) =172,532 A

b)Tính PTTT nhóm II :Số liệu phụ tải tính toán nhóm II

Bảng 2.4: Danh sách thiết bị thuộc nhóm II

P đm ,kW I đm ,A Một

máy

Toàn bộ

1 Máy khoan đứng 1 14 2,8 2,8 7,09

6 Máy mài sắc mũi

phay

P U

, 24

9 , 2 5 , 4 5 , 4 8 , 2

36 , 0 11 4

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n*hq=0,74

Số thiết bị làm việc hiệu quả : nhq=n*hq.n=0,7.11~ 8 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0,15 và nhq=8 được kmax=2,3

Phụ tải nhóm II là :

Ptt = kmax.ksd.



n i di P

Ikđ(max) Dòng khởi động của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất

Ikđđ(max) = kmm.Iđm(max)

kmm =5 ; Iđm(max) = 11,4 A

Iđn=5.11,4 + (21,54 - 0,15.11,4) =75,3 AC)Tính PTTT nhóm III : Số liệu phụ tải tính toán nhóm III

Bảng 2.5: Danh sách thiết bị thuộc nhóm III

lượn g

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm ,kW I đm ,A Một

máy

Toàn bộ

P U

, 46

5 , 4 7 7 7 7

5 , 0 10 5

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n*hq=0,82

Số thiết bị làm việc hiệu quả : nhq=n*hq.n=0,82.10~ 8 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0,15 và nhq=8 được kmax=2,31

Phụ tải nhóm III là :

Ptt = kmax.ksd.



n i di P

1

=2,31.0,15.46,5=16,11 kW

Stt = 2

tt 2

P  = 16 , 11 2  21 , 43 2 =26,8 kVA

Itt =

3 38 , 0

8 , 26

Bảng 2.6 Danh sách thiết bị thuộc nhóm IV

lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm ,kW I đm ,A Một

máy

Toàn bộ

P U

14 10 10 10 7

56 , 0 9 5

n

n n

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n*hq=0,82

Số thiết bị làm việc hiệu quả : nhq=n*hq.n=0,82.9 ~ 8 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0,15 và nhq=8 được kmax=2,31

Phụ tải nhóm IV là :

Ptt = kmax.ksd.



n i di P

1

=2,31.0,15.46,5=16,11 kW

Qtt = Ptt.tg = 16,11.1,33=21,43 kVAr

Stt = 2

tt 2

Bảng 2.7 Danh sách thiết bị thuộc nhóm V

lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

P đm ,kW I đm ,A Một

máy

Toàn bộ

P U

3 , 21 14

23 , 0 9 2

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n*hq=0,7

Số thiết bị làm việc hiệu quả : nhq=n*hq.n=0,7.9~ 6 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0,15 và nhq=8 được kmax=2,31

Phụ tải nhóm V là :

Ptt = kmax.ksd.



n i di P

1 =2,64.0,15.69,25=25,55 kW

Qtt = Ptt.tg = 25,55.1,33=33,98 kVAr

Stt = 2

tt 2

I.3.4 Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí

1 Phụ tải tính toán động lực của toàn phân xưởng

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 được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vịdiện tích theo công thức sau :

Pcs =P0*S

Trong đó :Pcs: Là công suất chiếu sáng (kW)

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

S : Diện tích cần được chiếu sáng (m2)

Theo PL1-2 thiết kế cấp điện ta có Po đối với PXSC cơ khí là Po =15W/m2 ta dùng đèn sợi đốt cho phân xưởng có coscs= 1,tgcs = 0

ttpx ttpx

ttpx

n

nhi tt dt

ttpx

n

csi k

i nhi tt dt

ttpx

Q P

S

Q k

Q

p p

k P

Bảng 2.8 Bảng phụ tải điện của phân xưởng SCCK

lượng

Ký hiệu trên bản vẽ

Công suất đặt (kW)

I đm (A)

/tgφ

P tt (kW)

Q tt (kW)

S tt (kW)

I tt (A)

Nhóm I

Máy tiện rencấpchínhxáccao 1 4 1,7 4,304 0,15 0,6/1,33

Máy mài dao chuốt 1 21 0,65 1,64 0,15 0,6/1,33

Thiết bị hóa bền kim loại 1 23 0,8 2,02 0,15 0,6/1,33

Cộng theo nhóm II 11 24,6 62,28 8 2,31 8,52 11,33 14,18 21,54 Nhóm III

Máy khoan hướng tâm 1 37 4,5 11,4 0,15 0,6/1,33

Nhóm V

Máy khoan đứng 2 36 2x4,5 2x11,4 0,15 0,6/1,33

I.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ởđây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhucầu

1.4.1 Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Theo phương pháp này phụ tải tính toán của các phân xưởng được xácđịnh theo các biểu thức:

Ptt = knc 



n i di P

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

Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng,công suất phản kháng,công suất toànphần tính toán của nhóm thiết bị

knc -hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay

n - số thiết bị trong nhóm

I.4.2 Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng

1.Phân xưởng tiện cơ khí

Công suất đặt 2500 kw

Diện tích phân xưởng 2250 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,25 , cosφ =0,65(tgφ=1.17)

Hệ thống chiếu sáng sử dung đền sợi đốt với suất chiếu sáng Po=15W/

m2

Diện tích phân xưởng 2550 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,5 , cosφ =0, 7(tgφ=1,02)

Hệ thống chiếu sáng sử dung đền sợi đốt với suất chiếu sáng Po=15W/

*Công suất tính toán toàn phần:

Stt = P tt2 Q tt2  780 , 6 2  765 , 15 2 =1093,06 kVA

3.Phân xưởng lắp ráp số 1

Công suất đặt 900 kw

Diện tích phân xưởng 3125 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,4 , cosφ =0, 6 (tgφ=1,13)

Hệ thống chiếu sáng sử dông đền sợi đốt với suất chiếu sáng Po=16W/

Diện tích phân xưởng 3750 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,4 , cosφ =0, 6 (tgφ=1,13)

Hệ thống chiếu sáng sử dung đền sợi đốt với suất chiếu sáng Po=16W/

m2

 Công suất động lực:

Pđl = Knc.Pđ =0,4.1500= 600 kW

Diện tích phân xưởng 2400 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,8 , cosφ =0, 8 (tgφ=0,75)

Hệ thống chiếu sáng sử dung đèn huỳnh quang có cosφcs=0,8 với suấtchiếu sáng Po=20W/m2

6.Phòng thực nghiệm

Công suất đặt 500 kW

Diện tích phân xưởng 2550m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,8 , cosφ =0, 7 (tgφ=1,02)

Hệ thống chiếu sáng sử dung đèn huỳnh quang có cosφcs=0,8 với suấtchiếu sáng Po=15W/m2

Diện tích phân xưởng 1750 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,7 , cosφ =0, 7 (tgφ=1,02)

Hệ thống chiếu sáng sử dùng đèn sợi đốt với suất chiếu sáng Po=12W/

m2

Công suất động lực:

Pđl = Knc.Pđ =0,7.620= 434 kW

Qđl =Pđl.tgφ = 434.1,02 = 442,76 kVAr

*Công suất chiếu sáng:

Diện tích phân xưởng 4150 m2

Tra bảng với phân xưởng tiện cơ khí có: knc=0,75 , cosφ =0, 8(tgφ=0,75)

Hệ thống chiếu sáng sử dùng đèn sợi đốt với suất chiếu sáng Po=20W/

Stt = P tt2 Q tt2  158  2 56 , 25 2 = 167,72 kVA

B ng 2.8 K t qu tính ph t i tính toán cho trongảng 2.8 Kết quả tính phụ tải tính toán cho trong ết quả tính phụ tải tính toán cho trong ảng 2.8 Kết quả tính phụ tải tính toán cho trong ụ tải tính toán cho trong ảng 2.8 Kết quả tính phụ tải tính toán cho trong

Tên phân xưởng

P đ (kW)

(W/m 2 )

P cs (kW)

P tt (kW)

Q tt (kVAr )

S tt (kVA)

ttpx ttpx

ttpx

n

nhi tt dt

ttpx

n

nhi tt dt

ttpx

Q P

S

Q k

Q

p k

351 , 3262

I.6 Xác định tâm phụ tải điện vẽ biểu đồ

I.6.1 Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trịcực tiểu 

n

i

i l P

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 XYZtuỳ chọn,

Si - công suất của phụ tải thứ i

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

I.6.2 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 tương ứng với công suất của phụ tảitheo tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình

dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ

sở để lập các phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải được chia thành 2phần: phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếusáng (phần hình quạt để trắng)

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của cácphân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấytrùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định quabiểu thức:

Ri =



m

S i

Trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 5kVA/mm2

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo côngthức sau:

tt

cs cs

P

P

360





Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải của các phân xưởng chotrong bảng

Bảng 2.9: Kết quả tính toán R i và α csi của các phân xưởng

(kW)

P tt (kW)

S tt (kVA)

R (mm)

9 5,5

5,4 2,8

2,1 0,9

1035,57 4

634,8 8

618,72 7 220 6

167,72 9

146,2 5

630,35 3

1093,06 2

983,8 1

Hình 2.1 : Biểu đồ phụ tải nhà máy I.6.3 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:

1- ý nghĩa của tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện:

Tâm phụ tải của nhà máy là một số liệu quan trọng cho người thiết kếtìm được vị trí đặt các trạm bến áp , trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thấtnăng lượng, ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho nhà máy trongviệc qui hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cungcấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mongmuốn

2- Tính toạ độ tâm phụ tải của nhà máy:

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ

độ được 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 xưởng i

xi,yi là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục đã chọn

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

Lấy kết quả công suất tính toán của các phân xưởng trong bảng 2-9 vàcác xi, yi trên biểu đồ phụ tải thay vào công thức trên ta có được:

72 , 3 76 , 5730

776 , 21352 76

, 5730

4 , 5 72 , 167 9 , 0 8 , 634 1 , 2 72 , 618 4

9 2 , 146 8 , 2 57 , 1035 8

, 9 35 , 630 5 , 5 06 , 1093 5

, 5 8 , 983

931 , 27771 76

, 5730

5 72 , 167 8 , 4 8 , 634 9 , 2 72 , 618

5 , 1 2 , 146 9 , 5 57 , 1035 5

, 5 35 , 630 2 , 5 06 , 1093 2

, 6

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

Với qui mô và tầm quan trọng của nhà máy thì toàn nhà máy thuộc hộtiêu thụ loại I : đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao nhất, trong suốt quá trình thiết

kế cấp điện sẽ chú ý tới đặc điểm này để có sự lựa chọn các phương án mộtcách thích hợp

Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện rất đa dạng phụ thuộc vào giátrị của xí nghiệp, tính chất của xí nghiệp, công suất yêu cầu của xí nghiệp, từ

đó có các phương án khác nhau Phương án cung cấp điện bao gồm nhữngvấn đề chính sau : cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vậnhành Những vấn đề này rất quan trọng và có ảnh hưởng trực tiếp tới việcvận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cấp điện Việc xácđịnh phương án cung cấp điện tối ưu chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh tế

và tính an toàn thông qua việc thu thập và phân tích đầy đủ các dữ liệu banđầu, trong đó quan trọng nhất là phụ tải điện, sau đó tiến hành tính toán sosánh giữa các phương án theo các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Trong quá trìnhtính toán để chọn được phương án tối còn ưu đòi hỏiphải vận dụng một cáchlinh hoạt các chủ trương đường lối của Nhà nước về phát triển kinh tế, về kếthợp giữa kinh tế và quốc phòng, về quan hệ hợp tác quốc tế

Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thoả mãn nhữngyêu cầu cơ bản sau :

1 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầucủa phụ tải

2 Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số điện và điện áp nằmtrong phạm vi cho phép

3 An toàn cho người và thiết bị

4 Có chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật hợp lý

5 Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa

6 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải

Ngoài ra còn phải xét đến những yếu tố để vận dụng đúng đắn các yêucầu cơ bản trên là : đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cung cấp điệncủa phụ tải, khả năng cung cấp vốn đầu tư và thiết bị, trình độ kỹ thuật củangười vận hành

*Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồmcác bước

Lựa chọn cấp điện áp

Vạch các phương án cấp điện

Lựa chọn vị trí, số lượng máy, dung lượng của các trạm biến áp và lựachọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

Tính toán kinh tế kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

II.1 Lựa chọn cấp điện áp

Việc lựa chọn hệ thống điện áp có một ý nghĩa rất lớn đòi hỏi tiến hànhcẩn thận dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật nhiều phương án khác nhau,

cụ thể là so sánh chi phí tính toán các phương án : về vốn đầu tư ban đầu, chiphí bù tổn thất khi vận hành, kết hợp với các cấp điện áp nằm trong dãy điện

áp tiêu chuẩn của hệ thống Trong thực tế thiết kế, thường sử dụng các côngthức kinh nghiệm để tính điện áp tối ưu

Theo chức năng, điện áp của hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệpcông nghiệp gồm 2 loại :

-Điện áp để truyền tải điện năng đến xí nghiệp và từ xí nghiệp đến cácphân xưởng

- Điện áp cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị sản xuất

Hai loại điện áp này thường khác nhau, được liên lạc thông qua hệthống máy biến áp và có thể được phân chia thành các cấp điện áp khác nhau(2 hoặc 3 cấp): truyền tải, trung gian, phân phối tuỳ thuộc vào quy mô xínghiệp

II.1.1 Điện áp để truyền tải điện năng ( từ hệ thống ) đến xí nghiệp.

* Sử dụng công thức tính toán kinh nghiệm Stila ( Mỹ ) :

U = 4 , 34 l 0 , 016P = 4 , 34 9  0 , 016 3262 , 351  33,95(kV)

Trong đó

P- công suất tính toán của nhà máy ,kW

l- khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy

* Dựa vào các cấp truyền tải của hệ thống ( lưới điện quốc gia ), có cáccấp điện áp là 110 kV và 35 kV, quyết định chọn cấp điện áp cung cấp chotoàn nhà máy : U = 35 kV

II.1.2 Điện áp cung cấp trực tiếp cho các thiết bị

- Theo định mức, các thiết bị điện của nhà máy chủ yếu dùng cấp điện

áp 380V, các thiết bị chiếu sáng sử dụng điện áp cấp 220V Ngoài ra còn cómột số thiết bị sử dụng điện áp cao 3kV

II.2 Vạch và lựa chọn các phương án về sơ đồ nối dây mạng cao áp.

Việc lựa chọn phương án cung cấp điện bao gồm những vấn đề chính :cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành ở đây việc lựachọn cấp điện áp tối ưu đã được tiến hành dựa trên các công thức kinhnghiệm, nguồn điện đã cho sẵn ( hệ thống lưới điện quốc gia ) nên việc tiếnhành lựa chọn các phương án cung cấp điện chủ yếu dựa vào lựa chọnphương án tối ưu về sơ đồ nối dây mạng cao áp của nhà máy dựa trên các căn

cứ về độ tin cậy, tính kinh tế và tính an toàn, có lưu ý tới các yếu tố kỹ thuậtkhác : đơn giản, thuận tiện trong thi công và vận hành, linh hoạt trong xử lý

sự cố, có biện pháp tự động hoá

Sơ đồ nối dây mạng cao áp gồm sơ đồ bên ngoài (từ hệ thống đến trạmbiến áp hoặc trạm phân phối chính của xí nghiệp) và sơ đồ bên trong (từ TBA,TPP chính đến các phân xưởng ) Có các loại sơ đồ : hình tia, đường trụcchính, hỗn hợp, mỗi loại có những ưu khuyết điểm riêng, việc lựa chọn tuỳthuộc vào đặc điểm và yêu cầu của phụ tải được cấp điện

II.2.1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng

Với qui mô, tầm quan trọng và cấp điện áp truyền tải của nhà máy, cần đặttrạm biến áp phân xưởng từ đó cấp cho phụ tải hạ áp của các phân xưởng, phụtải cao áp của các phân xưởng sẽ có tủ cao áp riêng lấy từ đường dây dẫnchung với trạm biến áp phân xưởng từ phía cao áp

Việc lựa chọn các trạm biến áp bao gồm lựa chọn các thông số :

* Số lượng máy biến áp : việc lựa chọn đúng số lượng máy biến áp dựatrên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện Các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I cầntrạm biến áp có  2 máy biến áp nối với các phân đoạn khác nhau của thanhgóp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại II

có thể đặt 1 hoặc 2 máy biến áp tuỳ điều kiện Hộ loại III chỉ cần đặt 1 máybiến áp

* Dung lượng máy biến áp : chọn sao cho trong điều kiện làm việc bìnhthường trạm đảm bảo cung cấp đủ diện năng cho phụ tải và có dự trữ mộtlượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổithọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dựa trên công suất tínhtoán toàn phần của nhà máy, phân xưởng; gam sản xuất máy biến áp và một

số tiêu chuẩn khác : ít chủng loại ( 2 3 ), khả năng làm việc quá tải, đồ thịphụ tải

Dung lượng của các MBA được chọn theo điều kiện:

n khc SđmB  Stt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA(với trạm có nhiều máy biến áp ) (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 trường,ở đây ta chọn khc=1 vì tachọn các máy biến áp do Việt nam sản xuất

Kqt- hệ số quá tải sự cố k qt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vậnhành không quá tải quá 5 ngày đêm,thời gian quá tải trong 1 ngày đêm khôngvượt quá 6 giờ và trước khi quá tải , MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93

Sttsc - là công suất tính toán sự cố Khi sự cố 1 MBA có thể loại bỏ một

số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy

có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làmviệc bình thường

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

*Vị trí đặt máy : đặt càng gần tâm phụ tải càng tốt, đảm bảo cho độ dàimạng phân phối cao, hạ áp được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt tối

ưu hơn Đồng thời chú ý về điều kiện môi trường, không ảnh hưởng đến quátrình sản xuất, thuận tiện trong vận hành, sửa chữa, thông gió tốt.Trong các xínghiệp các trạm biến áp thường đặt trong nhà để tiết kiệm đất, tránh bụi bặmhoặc hơi hoá chất ăn mòn thiết bị, loại trạm kề có tường chung với tường củaphân xưởng

Ngoài ra cần chú ý đến việc vận hành trạm biến áp : trừ trạm biến áp xínghiệp có công nhân trực ban, còn lại các trạm biến áp phân xưởng thườngkhông bố trí công nhân trực do đó đòi hỏi thiết kế trạm có kết cấu đơn giản,

sử dụng các thiết bị thích hợp Trạm biến áp các phân xưởng thường cấp điệncho phụ tải động lực và cả phụ tải chiếu sáng của phân xưởng nên công suấtcần tăng lên và sử dụng hệ thống có dây trung tính nối đất

Việc lựa chọn tủ phân phối bao gồm : chọn loại tủ, thanh cái, thiết bịđóng cắt, bảo vệ và đo lường

Căn cứ vào vị trí và công suất của các phân xưởng ta có các phương ánsau

*PA1 - Sử dụng 6TBAPX

*PA2 - Sử dụng 7 TBAPX

1 Phương án1 :Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng

Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí

Trạm biến áp B2 cấp điện cho phân dập

Trạm biến áp B3 cấp điện cho phân xưởng lắp rắp ráp số 2