Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp (nhà máy)

Đồ án này gồm 7 chương : Chương I : Tính toán phụ tải Chương II : Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy Chương III : Tính toán điện Chương IV : Chọn và kiểm tra thiết bị điện Chương V

Trang 1

Trường ĐH Điện Lực Đồ án môn Cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày được cải thiện Nhu cầu về điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt không ngừng tăng lên Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung cấp điện Đặc biệt là các công trình có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên tục, phục vụ tốt cho sự phát triển của các ngành trong nền kinh tế quốc dân

Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng điện năng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng Nó góp phần vào sự phát triển của nghành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển Trong ngành điện thì thiết kế hệ thống cung cấp điện

là một nội dung hết sức quan trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp.

Vì vậy khi sinh viên làm đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là một cơ hội để sinh viên

làm quen với thực tế Trong phạm vi đồ án này trình bày về Thiết kế cung cấp điện cho một xí

nghiệp công nghiệp (nhà máy) Đồ án này gồm 7 chương :

Chương I : Tính toán phụ tải Chương II : Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy Chương III : Tính toán điện

Chương IV : Chọn và kiểm tra thiết bị điện Chương V : Tính toán bù hệ số công suất Chương VI : Tính toán nối đất và chống sét ChươngVII : Hoạch toán công trình.

Đồ án cơ bản đã hoàn và lựa chọn được phương án tối ưu nhất.

Các tài liệu tham khảo :

- Hệ thống cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh

- Bài tập cung cấp điện : Ts Trần Quang Khánh.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Anh Tuân đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp

đỡ của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 07 tháng 5 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Hồ Xuân Anh

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân 1 SVTH: Hồ Xuân Anh – Đ4H3

Trang 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

* Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

* Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng

* Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng

1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp và xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

Chương II: Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

2.2 Xác định vị trí của trạm biến áp

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng

2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy đến các phân xưởng Chương III: Tính toán điện

3.1 Tính tổn thất điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

3.2 Xác định hao tổn công suất

3.3 Xác định tổn thất điện năng

Chương IV: Chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.1 Tính toán ngắn mạch tại điểm đặc trưng

4.2 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

Chương V: Tính toán bù hệ số công suất

5.1 Tính toán bù công suất phản kháng

5.2 Đánh giá hiệu quả bù

Chương VI: Tính toán nối đất và chống sét

ChươngVII: Hoạch toán công trình

Trang 3

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp (nhà máy) gồm các

phân xưởng với các dữ kiện cho trong Bảng 1.1

Sk, MVA kI & II, % TM, h L, m Hướng tới của nguồn

Tổng công suất đặt, kW

Hệ số nhu cầu, knc

Hệ số công suất cosϕ Diện tích, M 2

2 Phân xưởng vật liệu

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp plasmace 100 850 0,55 0,67 12100

5 Phân xưởng khí cụ điện 280 700 0,44 0,72 7350

7 Phân xưởng xi măng amiăng 100 850 0,79 0,72 4725

Bảng 1.1: Số lượng thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy)

Trang 4

Hình1.1: Sơ đồ mặt bằng thiêt bị nhà máy thiết bị điện

**Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tảithực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tếgây ra, vì vậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị vềmặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn lựa và kiểm tra các thiết bị trong HTĐnhư: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… tính toán tổn thất côngsuất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phảnkháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất,số lượng cácmáy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hànhcủa công nhân Vì vậy xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rấtquan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽlàm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy nổ rất nguy hiểm Nếu phụtải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quá nhiều thì các thiết bị điện(đóng ngắt,máybiến áp…), và tiết diện dây dẫn sẽ phải làm lớn hơn so với yêu cầu do đó làm giatăng vốn đầu tư, gây lãng phí

+)Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Do tính chất quan trọng của phụ tải tính toán nên đã có nhiều công trìnhnghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song phụ tải điện phụthuộc vào nhiều yếu tố nên chưa thể có phương pháp nào tính toán 1 cách toàn diện

Trang 5

và chính xác Những phương pháp đơn giản thuận tiên cho tính toán thì lại thiếu độchính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu

tố thì khối lượng tính toán lại rất lớn, phức tạp, thậm chí là không thực hiện đượctrong thực tế

Tùy thuộc đặc điểm của từng loại phụ tải có thể áp dụng những phương phápsau:

- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo phương pháp hệ số đồng thời

- Phương pháp tính theo phương pháp hệ số tham gia vào cực đại

- Phương pháp tính theo phương pháp mô phỏng

1.1.1 Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

Thực tế cho thấy đối với phụ tải công nghiệp, bài toán xác định phụ tải hiệuquả nhất là áp dụng phương pháp hệ số nhu cầu

Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức:

Trang 6

1.1.2 Tính toán cụ thể phụ tải động lực cho từng phân xưởng

Phân xưởng 1: Phân xưởng trạm từ

Công suất đặt 700 kW; cos

Bảng 1.2: Phụ tải động lực của các phân xưởng trong nhà máy

Trang 7

1.1.3 Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu cầu về độ rọi vàhiệu quả chiếu sáng của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả củachiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lýcác chao chóp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế, mỹthuật Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không bị lóa

- Không có bóng tối

- Phải có độ rọi đồng đều

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng có 2 loại đèn là: bóng đèn sợiđốt và bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng sản xuất thường ít dung đèn huỳnhquang vì đèn huỳnh quang có tần số 50Hz thường gây ra ảo giác gây nguy hiểmcho người vận hành và thường gây tai nạn lao động Vì vậy các phân xưởng sảnxuất dùng bóng đèn sợi đốt, còn các khu nhà sinh hoạt, nhà kho chứa thì nên dùngbóng huỳnh quang

Nếu dùng đèn sợi đốt thì cosφ=1 →tanφ=0

Nếu dùng đèn huỳnh quang cosφ=0.8→tanφ=0.75

Bố trí đèn: thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật

Ví dụ:Thiết kế chiếu sáng Phân xưởng mạ điện có kích thước a×b×H là 25×110×4,7m(a:Chiều rộng, b: chiều dài, H: chiều cao) Coi trần nhà màu sáng,tường màu vàng, sàn nhà màu xám.Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 100 (lux)nhiệt độ màu cần thiết là θm = 30000 K sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi, dùngđèn sợi đốt với công suất là 200 (W) với quang thông là F = 3000 lumen ( Bảng

Trang 8

Tỉ số treo đèn : J =

1 1

h

h +h

=

0.5 3,9 0.5 +

= 0,114 <

1 3

=> thỏa mản yêu cầu

Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách giữa các đèn được xác định là L/h = 1,5 ( bảng 2.11 trong sách Bảo Hộ Lao Động của thầy Trần Quang Khánh ) tức là :

số không gian là kkg = 5,2 ta tìm được hệ số lợi dụng

E S k k

η

Trong đó :

Eyc : độ rọi yêu cầu

Trang 9

S : diện tích phân xưởng

Kdl : hệ số dự trữ, thường lấy bằng 1,2 – 1,3

Ŋ : hiệu suất của đèn

Kld : hệ số lợi dụng quang thông của đèn

Thay số ta có F� =

100* 2750*1, 2

903120 0,58*0,63 =

lm

Số lượng đèn tối thiểu là :

N = d

F F

∑

Trong đó : F� : Quang thông tổng

Fd : Quang thông của đèn

Thay số ta có N =

903120

301,04 3000

d

F F

bóng

Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ln

= 2,825 m và Ld = 3,165 m từ đó tính được khoảng cách q = 1,2 ; p = 1,2 Ta sẽđược 9 hàng đèn mỗi hàng 35 đèn > tổng cộng có 315 bóng

Kiểm tra độ đồng đều về ánh sáng:

≤ 1,2≤

2,825 2

và

3,165 3

≤ 1,2 ≤

3,165 2

Độ rọi thực tế:

Trang 10

a b

ηδ

lx>Eyc=100lxNgoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm cho :

- Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ,2 phòng thay đồ, 2phòng vệ sinh 1 phòng 100W

Tổng công suất đèn là: Pcs = 315*200+ 5*100 = 63500 W = 63,5 kW

1.1.4 Tính chiếu sáng cho các khu vực khác trong nhà máy

Việc tính toán chiếu sáng cho các khu vực này được tiến hành tương tự, kết

quả cho dưới Bảng: 1.3

Các khu vực khác trong nhà máy như nhà kho, nhà điều hành, nhà ăn Với yêu cầuchiếu sáng không cao và tính chất công việc nhẹ nhàng không nguy hiểm, do vậy ta

sử dụng đèn huỳnh quang F36W-C-W-DT8 dài 1,2m với quang thông F= 2850lm,nhiệt độ màu 30000K, chỉ số hoàn màu IRC=85, công suất Pd=36 W cho khu vựcnày

m 2 Loại đèn

P(W)

Cosφ đèn Số đèn

Pcs (kW)

Qcs (kVAr)

Trang 11

Bảng 1.3: Bảng giá trị tính toán chiếu sáng các phân xưởng

Ngoài ra ta phải tính toán phụ tải chiếu sáng ngoài trời cho đường đi công viên

và xung quang khu xí nghiệp với tổng chiều dài đường đi đo đạc được là 4710m.Tra bảng 14.pl sách cung cấp điện của thầy Trần Quang Khánh ta có mỗi mét chiềudài đường đi ứng với 0.005kW Vậy công suất chiếu sáng ngoài trời cho toàn nhàmáy là:

Pcsnt=0.005*4710=23,55 kW

1.1.5 Tính toán thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

L=K*V (m3/h)

Trong đó: L : lưu lượng không khí cấp vào phân xưởng (m3/h)

K: bội số tuần hoàn (lần/giờ) Chọn K= 20 lần/giờ

V: thể tích của phân xưởng (m3)

V=S*h (S : là diện tích phân xưởng ; chiều cao h=5m);

Bội số K xác định theo bảng sau:

Trang 12

Phòng Bội số tuần hoàn K Lựa chọn

Tần số (Hz)

Lượng gió (m 3 /h)

Công suất (W)

Trang 13

xưởng và phụ

tải

Diện tích (m 2 )

Số lượng quạt (chiếc)

Trang 14

Bảng 1.4: Bảng giá trị tính toán thông thoáng làm mát các phân xưởng

1.1.5 Tổng hợp phụ tải từng phân xưởng

Phụ tải của mỗi phân xưởng bằng tổng các phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng và phụ tải thông thoáng làm mát có xét thêm sự phát triển của phụ tải sau t=10năm, α là hệ số gia(lấy α=0.04) :

P S

ttpx ttpx

Sttpx (kVA) Cos�px

1 Phân xưởng trạm từ 1102.01 913.15 1431.18 0.77

2 Phân xưởng vật liệu hàn 1207.92 1267.11 1750.61 0.69

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp

Trang 15

4 Phân xưởng tiêu chuẩn 143.43 69.47 159.37 0.90

5 Phân xưởng khí cụ điện 527.87 451.42 694.57 0.76

7 Phân xưởng xi măng amiăng 1002.61 911.30 1354.88 0.74

Trang 16

Bảng 1.5: Bảng tổng hợp phụ tải từng phân xưởng và khu vực khác

1.2 TỔNG HỢP PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY VÀ XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI

1.2.1 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy

Phụ tải tổng hợp toàn nhà máy được xác định như sau (thông số bảng 1.5):

+ Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy:

21 1

( số liệu lấy trong bảng 4.pl[1] )

Vậy phụ tải tổng hợp toàn nhà máy tính toán được như sau:

+ Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy:

12 1

Trang 17

i 1 tbNM 12

ttpxi

i 1

P cos

5100.35cosφ

6798.89P

1.2.1 Xây dựng biểu đồ phụ tải

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải đượcđặt tại trọng tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng ta có thể coi như phụ tảicủa phân xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng Vì vậy trọngtâm của phụ tải phân xưởng được xem như tâm hình học của phân xưởng

- Bán kính vòng tròn phụ tải sẽ là:

ttpxi px1

SR

π.m

=

- Với hệ số tỉ lệ lựa chọn m=3 kVA/mm2, ta có:

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòngtròn phụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng,làm mát và động lực, vì vậy ta cóthể tính góc của phần công suất chiếu sáng theo công thức:

cs,lmi cs,lmi

ttpxi

360.Sα

S

=

Ví dụ: đối với phân xưởng 1 ta có :

ttpx1 px1

ttpx1

360.(S S )α

Trang 18

STT Tên phân xưởng và phụ tải R pxi � cslm

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp plasmace 10.88 38.41

Trang 19

1 1431.18

Biểu đồ phụ tải nhà máy

Phụ tải động lực

Phụ tải chiếu sáng, làm mát

Số hiệu phân xưởngCông suất phân xưởng (kVA)

1.3 TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Trang 20

1.3.1 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên

=> Qb =Pttpx1*(tanφ1 – tanφ2)=1102.01*(0.83 – 0.484) =381.30 kVAr

Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau:

STT Tên phân xưởng và phụ tải Pttpx

(kW)

Tan�1 Lượng

Qb (kVAr)

Qttsaubu (kVAr)

Sttpx (kVA)

1 Phân xưởng trạm từ 1102.01 0.83 381.30 531.85 1223.6

4

2 Phân xưởng vật liệu hàn 1207.92 1.05 683.68 583.43 1341.4

4

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp plasmace 813.68 0.94 371.04 390.75 902.64

4 Phân xưởng tiêu chuẩn 143.43 0.484 0.00 69.47 159.37

5 Phân xưởng khí cụ điện 527.87 0.86 198.48 252.94 585.34

7 Phân xưởng xi măng amiăng 1002.61 0.91 427.11 484.19 1113.40

9 Kho phế liệu kim loại 49.79 0.72 11.75 24.3 55.40

10 Phân xưởng mạ điện 179.13 0.54 10.03 86.66 198.99

Trang 21

Bảng 1.7: Bảng tính toán bù công suất phản kháng

Vậy công suất tác dụng và công suất phản kháng sau bù của toàn nhà máy là:

21 1

4752.986

0.901 5273.99

ttpx ttNMsaubu

P S

1.3.2 Đánh giá hiệu quả bù

+ Giảm giá thành tiền điện:

- Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế, nhất là giảm tiền điện

- Trong giai đoạn sủ dụng điện có giới hạn theo qui định Việc tiêu thụ năng lượng phản kháng vượt quá 40% năng lượng tác dụng (tgφ > 0,4: đây là giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện) thì người sử dụng năng lượng phản kháng phải trả tiền hàng tháng theo giá hiện hành

- Do đó, tổng năng lượng phản kháng được tính tiền cho thời gian sử dụng sẽ là:kVAr ( phải trả tiền ) = KWh ( tgφ – 0,4)

+ Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật

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

và cáp nhỏ hơn V.V…đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện

Hệ số công suất cao cho phép tối ưu hoá các phần tử cung cấp điện Khi ấy các thiết bị điện không cần định mức dư thừa

- Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng điện phản

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	589,75 KB