Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện

Lắp ráp khung máy bay III- Căn cứ theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy và đặc điểm của các thiết bị, máy móc trong các phân xởng ta thấy tỷ lệ phần trăm phụ tải loại 1 lớn hơn p

Trang 1

Lời nói đầu

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nớc, điện lực luôn giữ vai trò vôcùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.Ngày nay điện năng trở thànhnăng lợng không thể thiếu đợc trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế.Mỗi khi cómột nhà máy mới ,một khu công nghiệp mới, một khu dân c mới đợc xâydựng thì ở đó nhu cầu về hệ thống cung cấp điện nảy sinh

Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc,mà đi đầu là côngnghiệp ,nền công nghiệp nớc ta đang có đợc nhữnh thành tựu đáng kể: các xínghiệp công nghiệp ,các nhà máy với những dây truyền sản xuất hiện đại đã

và đang đợc đa vào hoạt động Gắn liền với những công trình đó,để đảm bảo

sự hoạt động liên tục ,tin cậy và an toàn thì cần phải có một hệ thống cung cấp

điện tốt

Đối với sinh viên khoa điện,nhữnh kỹ s tơng lai sẽ trực tiếp tham gia thiết

kế các hệ thống cung cấp điện nh vậy ,cho nên ngay từ khi còn là sinh viênthì việc đợc làm đồ án cung cấp điện là sự tập dợt ,vận dụng những lý thuyết

đã học vào thiết kế hệ thống cung cấp điện nh một cách làm quen với côngviệc mà sau này ra công tác sẽ phải thực hiện.Đồ án cung cấp điện là một bàitập thiết thực nó gần với nhữnh ứng dụng thực tế cuộc sống hàng ngày,tuykhối lợng tính toán là rất lớn song lại thu hút đợc sự nhiệt tình ,say mê củasinh viên

Trong thời gian làm đồ án vừa qua,với sự say mê cố gắng ,nỗ lực trong côngviệc của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo

trong bộ môn Hệ Thống Điện ,đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Đặng Quốc Thống ,em đã hoàn thành đồ án môn học của mình.Từ đồ án này mà

em biết cách vận dụng lý thuyết vào trong tính toán thực tế và càng hiểu sâu lýthuyết hơn.Tuy đã cố gắng ,say mê với đồ án ,đã bỏ nhiều công sức cho bàitập thực tế này nhng do kiến thức còn hạn chế ,chắc khó tránh khỏi có nhiềukhiểm khuyết Em mong nhận đợc sự nhận xét và chỉ bảo của các thầy cô giáo

để em đợc rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện tốt hơn bản đồ án này và các đồ

Thiết kế môn học: Hệ Thống Cung Cấp Điện

Giáo viên hớng dẫn : PGS.TS Đặng Quốc Thống.

Trang 2

Họ và tên sinh viên thực hiện : Nguyễn Xuân Quang

Lớp : TĐH2-K47

Nhóm :

Đề tài:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sửa chữa máy bay

I ) Số liệu ban đầu:

1 Mặt bằng nhà máy

2 Mặt bằng phân xởng

3 Nguồn điện : Tự chọn

II) Nội dung thiết kế:

1) Xác định phụ tải tính toán

2) Thiết kế mạng cao áp nhà máy

Sơ đồ phụ tải điện nhà máy chế tạo máy bay.

Trang 3

Phụ tải của nhà máy

1 Phân xởng đúc kim loại đen 2500

2 Phân xởng đúc kim loại màu 1700

8 Phân xởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

9 Phân xởng lắp ráp khung máy bay 400

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy……… 3

1.2 Đặc điểm công nghệ và phụ tải……… 3

1.3 Nội dung tính toán thiết kế ……… 4

Chơng II Xác đinh phụ tải tính toán của các phân xởng

và của toàn nhà máy ……… 6

2.1 Đặt vấn đề ……… 6 2.2 Xác đinh phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí ……… 9

2.3 Xác định dòng điện đỉnh nhọn của các nhóm phụ tải của

Trang 4

phân xởng sửa chữa cơ khí……… 14

2.4 Phụ tải tính toán của các phân xởng khác ……… 15

2.5 xác đinh phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp ……… 18

2.6 Tính toán phụ tải điện có xét đến khả năng mở rộng quy mô của nhà máy trong 10 năm tới……… 19

2.7 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải……… 19

Chơng III Thiết kế mạng điện cao áp của xí nghiệp ……… 22

3.1 Đặt vấn đề ……… 22

3.2 Vạch các phơng án cung cấp điện ……… 22

3.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phơng án mạng điện cao áp hợp lý……… 31

3.4 Thiết kế cung cấp điện cho phơng án đợc chọn ……… 56

Chơng IV Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí ………… 70

4.1 Đặt vấn đề ……… 70

4.2 lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối……… 70

4.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xởng SCCK……… 72

4.4 Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xởng ……… 75

Chơng V Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy ……… 81

5.1.Đặt vấn đề ……… 81

5.2.Chọn thiết bị bù ……… 82

5.3.Xác định và phân bố dung lợng bù ……… 82

Chơng VI Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân xởng SCCK ……… 87

6.1 Đặt vấn đề……… 87

6.2 Lựa chọn số lợng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung.87 6.3 Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung ……… 89

Tài liệu tham khảo ……… 93

Chơng I Giới thiệu chung

về nhà máy CHế TạO MáY BAY

I Loại ngành nghề- quy mô và năng lực của nhà máy:

1 Loại ngành nghề

Công nghiệp chế tạo máy nói chung và nhà máy chế tạo máy bay nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nớc ta,

có nhiệm vụ cung cấp các loại máy bay , động cơ máy bay phục vụ cho nhu cầu trong nớc và xuất khẩu

Trong nhà máy sản xuất máy bay 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

Trang 5

nghệ cao và hiện đại do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảochất lợng và độ tin cậy cao.

2 Qui mô, năng lực của nhà máy:

Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 28 000 m2 trong đó có 10 phânxởng , các phân xởng này đợc xây dựng tơng đối liền nhau với tổng công suất

II.Giới thiệu các qui trình công nghệ của nhà máy

1.Qui trình công nghệ chi tiết :

a Tóm tắt qui trình công nghệ :

PXĐúc kim loại màu

PXGia công các chi tiết động cơ

Trang 6

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

8 P PX Söa ch÷a c¬ khÝ 1300 Theo tÝnh to¸n

9 PX L¾p r¸p khung m¸y bay 3900 400

PXDËp khu«n m¸y bay

§óc kim lo¹i ®en

PXL¾p r¸p m¸y bay

Trang 7

* Các xởng đúc kim loại : có nhiệm vụ gia công các sản phẩm thô , hình

thành các chi tiết trên máy bay

* PX Gia công thân động cơ : có nhiệm vụ gia công phần vỏ động

cơ ,nh ống kéo dài , thân vỏ tuốc bin

* PX Gia công các chi tiết động cơ : có nhiệm vụ gia công các chi tiết

trên động cơ nh các tầng nén tua bin , các miệng phun nhiên liệu

* PX Lắp ráp & thử nghiệm động cơ : có nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết

trên động cơ vào thân động cơ , ghép nối các phần thân với nhau , sau đó đợc thử nghiệm kiểm tra qua một số máy chuyên dụng

* PX Dập khuôn và máy bay : có nhiệm vụ gia công phần vỏ máy bay ,

các chi tiết trên máy bay

*PX Bạc thân máy bay : có nhiệm vụ rà bóng và sơn máy bay

*PX Lắp ráp khung máy bay : có nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết ghắn

trong máy bay nh các thùng dầu , các khối chi tiết lắp ráp vỏ máy bay

*PX Lắp ráp máy bay : có nhiệm vụ lắp động cơ lên máy bay , lắp

buồng lái , lắp máy phát thông điện kiểm tra

2 Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ:

- Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp

điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy nh các phânxởng đúc , phân xởng lắp ráp & thử nghiệm động cơ phải đảm bảo chất lợng

điện năng và độ tin cậy cao

- Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện

sẽ ảnh hởng đến chất lợng, số lợng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế Vì vậytheo " Qui phạm trang bị điện " thì nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại I

III Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy.

1 Các đặc điểm của phụ tải điện.

- Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụtải:

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

Trang 8

- Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn ,điện áp yêu cầu trựctiếp đến thiết bị là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đếnhàng chục Kw và đợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số côngnghiệp f=50Hz.

- Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải một pha, công suất không lớn Phụtải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thờng dùng dòng điện xoay chiềutần số f=50Hz Độ lệch điện áp trong mạng chiếu sáng Ucp %=2,5 %

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

phụ tải

PX Gia công các chi tiết động cơ I

PX Lắp ráp & thử nghiệm động cơ III

Trang 9

PX Lắp ráp khung máy bay III

- Căn cứ theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy và đặc điểm của

các 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

4 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 hỏithời gian dài ,do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọngcủa công 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

+ Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xởng

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

Trang 10

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Trước hết, ta phải nắmđược phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâudài không đổi, tương đương với tải thực tế (biến đôỉ) về mặt hiệu ứng nhiệtlớn nhất Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tớinhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Nêú vậy nếuchọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán có thể đảm bảo an toàn ( vềmặt phát nóng ) cho các thiết bị trong mọi trạng thái vận hành

Phụ tải tính toán là số liệu đầu vào quan trọng nhất của bài toán quyhoạch, thiết kế và vận hành được sử dụng và kiểm tra thiết bị trong hệthống cung cấp điện như: 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, lựachọn dung lượng bù phản kháng …

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suẩt, số lượng,chế độ làm việc của các thiết bị điện , trình độ và phương thức vận hànhcủa hệ thống …

Nếu phụ tải tính toán quá lớn so với yêu cầu thực tế thì hệ thống cungcấp điện được thiết kế sẽ dư thừa công suất dẫn đến lãng phí và ứ đọngvốn đầu tư, thậm chí còn làm gia tăng thêm tổn thất của hệ thống Ngượclại, phụ tải tính toán quá nhỏ so với thực tế thì hệ thống cung cấp điện sẽ

Trang 11

không đáp ứng được yêu cầu sử dụng điện năng của phụ tải dẫn đến sự cố

hệ thống, giảm tuổi thọ của phụ tải

Chính vì vậy có rất nhiều nghiên cứu nhằm xác định phụ tải tính toánthích hợp Tuy nhiên chưa có phương nào thật hoàn thiện Những phươngpháp đơn giản thường cho kết quả ít tin cậy, các phương pháp xác định kếtquả tương đối chính xác thì đòi hỏi nhiều thông tin về phụ tải tính toán,khối lượng tính toán lớn , phức tạp Quan hệ giữa phụ tải tính toán và cácphụ tải khác được xác định thỏa mãn:

Ptb  Ptt  Pmax

Có thể đưa ra một số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả

để xác định phụ tải tính toán khi thiết kế và quy hoạch hệ thống cung cấpđiện:

1.Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Ptt = knc Pd

Trong đó: knc là hệ số nhu cầu của thiết bị tra trong sổ tay kỹ thuật

Pd là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trongtính toán có thể coi gần đúng Pd  Pdđ

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

đồ thụ phụ taỉ và công suất trung bình

3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

và độ lệch của giá trị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Ptt = Ptb + .

Trong đó:  là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

 là hệ số tán xạ của 

Ptb là công suẩt trung bình của 1 thiết bị hoặc nhóm thiết bị

4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

và hệ số cực đại

Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ

Trong đó Pdđ là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị

Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị

kmax là hệ số cực đại tran trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ

kmax = f(nhq,ksd)

ksd là hệ số sử dụng của thiết bị hoặc nhóm thiết bị

nhq là số thiết bị dùng điện hiệu quả

5.Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suẩt chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Trang 12

Ptt =

max

0

T

M a

Trong đó a0: suất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm [kWh/đơn vịsản phẩm]

M: số sản phẩm sản xuất ra trong năm

Tmax : thời gian sử dụng công suất lớn nhất(h)

6.Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích:

Ptt = p0.F

P0: suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích[w/m2 ]

F: diện tích bố trí thiết bị(m2)

7 Phương pháp tính toán trực tiếp

Trong các phương pháp trên, phương pháp 1,5,6 là dựa trên kinhnghiệm thiết kế và vận hành để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho kếtquả gần đúng Tuy nhiên chúng có ưu điểm là đơn giản và thuận lợi Cácphương pháp còn lại xây dựng trên cơ sở xác suẩt thống kê có xét đếnnhiều yếu tố, do đó có kết quả chính xác nhưng đòi hỏi có khối lượng tínhtoán lớn, phức tạp

Tùy theo yêu cầu và những thông tin có thể có được về phụ tải, ngườithiết kế có thế lựa chọn các phương án thíh hợp để xác định phụ tải tínhtoán

Ví dụ trong đồ án phân xưởng này, phân xưởng sửa chữa cơ khí đãbiết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phânxưởng nên khi tính toán phụ tải động lực có thể sử dụng phương pháp xácđịnh phụ tải tính toán theoPtb và kmax các phân xưởng còn lại chỉ biết diệntích và công suẩt đặt cuả nó nên xác định phụ tải động lực của các phânxưởng này ta áp dụng theo Pd và knc Phụ tải chiếu sáng của các phânxưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diệntích sản xuất

2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PX SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 8 trong mặt bằng phânxưởng nhà máy Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 3123m2 trong đó

có 75 thiết bị khác nhau Có những thiết bị công suất rất lớn 30KW, cũng

có những thiết bị công suất rất nhỏ 0.5KW Phần lớn các thiết bị có chế độlàm việc dài hạn, còn máy hàn và cầu trục là có chế độ làm việc ngắn hạnlặp lại nên ta phải quy đổi trước khi tính toán

2.2.1.Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại (còn gọi là thiết bị dùng điện hiệu quả).

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

Ptt = kmax ksd Pdđi

Trong đó Pdđi : công suất danh định của thiết bị thứ i trong nhóm

N: số thiết bị trong nhóm

Trang 13

Ksd hệ số sử dụng của thiết bị hoặc nhóm thiết bị tra trong sổ tay kỹthuật.

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

Đó là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra mộthiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện đúng bằng số thiết bịthực tế đã gây ra trong suốt quá trình làm việc Xác định nhq như sau:

n i Pd Pd

1 2

2 1 ) (

khi n=4 biểu thức trên khá phức tạp trong quá trình tính nên ta có thể

sử dụng công thức gần đúng, với sai số tính toán khoảng 10

 Trường hợp m = Pd Pdmaxmin  3 và ksd  0,4 thì n = nhq

Trong đó Pdmax , Pdmin là công suấtdanh định của thiết bị có côngsuất lớn nhất và nhỏ nhất trong nhóm

Nếu trong n mà có n1 thiết bị tổng công suất của n1 thiết bị khônglớn hơn 5% công suất tổng cả nhóm thì nhq = n – n1

 trường hợp m = Pd Pdmaxmin >3 vàksd 0,2 thì nhq được xác địnhtheo biểu thức:

Trang 14

Ptt = 

n

Pd kti

1

.

Trong đó kti hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệu chính xác cóthể lấy :

Kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn

Kti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

Nếu n>300 và ksd  0,5 phụ tải tính toán được xác định theo công thức:

Ptt = 1,05 ksd 

n

Pdi

1Đối với thiết bị có phụ tải bằng phẳng ,phụ tải tính tóan có thể lấy bằng phụ

 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :Pqđ = 3.Pfmax

 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: Pqđ = 3.Pfmax

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 trước khi xác định nhq theo công thức:

Pqđ = dđ Pdđ

dđ: hệ số đóng điện tương đối phần trăm cho trong lý lịch máy

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

k max

1 Phân nhóm phụ tải.

Trong mỗi phân xưởng thường có công suất và chế độ làm việc rất khácnhau Muốn xác định phụ tải tính toán chính xác cần phải phân nhóm thiết bịđiện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo nguyên tắc sau:

- Các thiết bị trong cùng một nhóm thì ở gần nhau để giảm chiều dàiđường dây hạ áp nối từ tủ động lực đến các thiết bị do đó giảm được vốn đầu

tư và tổn thất trong lưới điện hạ áp

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc giống nhau

để xác định phụ tải một cách chính xác và dễ dàng lựa chọn phương thức cấpđiện cho các phụ tải

- Tổng công suất của các thiết bị trong cùng một nhóm nên xấp xỉ nhau

để hạn chế chủng loại tủ động lực trong phân xưởng nhà máy

- Số thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều khoảng 15 hoặc

16 thiết bị

Dựa theo các nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứvào vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chiacác thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 8 nhóm Kết quả phânnhóm phụ tải được trình bày trong bảng 2

Trang 16

5 Máy phay vạn năng 1 47 2,8 2,8

Trang 17

P*= P2 P =1812228,6528=0,6

Từ quan hệ : nhq* = f(n*,P*)ta tra PL1.4 ta có n*hq= 0,7

tức là có nhq = nhq*.n=0,7.18=12(thiết bị)

Tra PL1.5 với nhq=12 ,ksd=0,15 tìm được kmax = 1,96

Phụ tải tính toán cho nhóm 1:

Ikđmax = kkđ Idđ = 5.36,84 = 184,2A

Vậy Iđn= 184,2+(91,3-0,15.36,84)=270A

2.2 Tính toán cho nhóm II

Số liệu tính toán cho trong bảng 2.2

Số lượng

Kí hiệu trên mặt

bằng

Pđm(KW) 1

máy

Toàn bộ

7 Máy khoan hướng

Trang 18

Ikđmax = kkđ Idđ = 5.23,68 = 118,4(A)

Vậy Iđn= 118,4+(72,5-0,15.23,68)=187,35(A)

2.3.Tính toán cho nhóm III

Số lượng

KH trên mặt bằng

Pđm(KW) 1

máy

Toàn bộ

Trang 19

Ikđmax = kkđ Idđ = 5.11,84 = 59,2(A)

Vậy Iđn= 59,2+(22,4-0,15.11,84)=79,8(A)

2.4.Tính toán cho nhóm IV:

Trong nhóm thiết bị có biến áp hàn là thiết bị sử dụng điện áp dây và làmviệc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên cần quy đổi về thành phụ tải 3 pha tươngđương có chế độ làm việc dài hạn

Theo bài ra: Sba = 24KVA

Tra PL1.1 tìm được cos = 0,35

Pqđ = 3 td%.Pdđ.cos = 3 0 , 25.24.0,35 = 7,3(KW:

Pđm(KW)

1 máy Toàn bộ

Trang 20

Ikđmax = kkđ Idđ = 5.78,95 = 394,75(A)

Vậy Iđn= 394,75+(171,4-0,7.78,95)=510,9(A)

2.5.Tính toán cho nhóm V:

Số liệu cho trong bảng 2.5

Trang 21

Ikđmax = kkđ Idđ = 5.26,3 = 131,5(A)

Vậy Iđn= 131,5+(94,4-0,15.26,3)=222(A)

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng Sửa chữa cơ khí.

Phụ tải tính toán của phân xưởng Sưả chữa cơ khí được xác định theosuất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

Pcs = p0 F

p0 : Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m2)

F: Diện tích được chiếu sáng (m2)

Trong phân xưởng sử dụng toàn bộ đèn sợi đốt, tra bảng PL1.7 ta tìm được

p0=14W/m2

- Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

- Pcs = p0.F = 14.3123 = 43,722(KW)

- Qcs = Pcs.tg = 0(Do dùng đèn sợi đốtnên cos  = 1)

4 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng

- Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng:

Ppx = kdt.P d

5

1

= 0,85.(36+28,6+8,85+101,43+27,99)=172,44(KW)

Kdt: hệ số đồng thời của toàn phân xưởng lấy bằng 0,85

- Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng:

Qpx = kdt.

8

1

Qd= 0,85.(48+38+11,77+48,7+37,2) = 156,12(KW)Phụ tải toàn phần của toàn phân xưởng chiếu sáng :

Stt = (PpxPcs) 2 Qpx2 = ( 172 , 44  43 , 722 ) 2  156 , 12 2 =266,6(KVA)

Ittpx = Stt3.U = 1,73266.0,,638 =405,6(A)

cos = Pttpx Sttpx =172,44266,436 ,722= 0,81

* Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại:

1 Phân xưởng đúc kim loại đen:

Công suất đặt : 2500KW

Diện tích : 5829m2

Tra PL1.3 tìm được knc = 0,6;cos = 0,7;

Công suất tính toán động lực:

Pdl = knc Pđ = 0,6.2500 = 1500(KW)

Qdl = Pdl tg = 1500.1,02 = 1530(KVAR)

Trang 22

Tra PL 1.7 tìm được suất chiếu sáng p0=14W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt

Trang 23

Pdl = knc Pđ = 05.1000 = 500(KW)

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Bảng tổng kết phụ tảỉ tính toán của các phân xưởng

Tên phân xưởng

Px gia công các chi

PX lắp ráp khung

MB

Trang 27

2.4 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy:

Phụ tải tính toán tác dụng của nhà máy :

Pttnm = kđt.

10 1

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

Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất cho việc đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủphân phối, tủ động lực Do đó tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thấttrên lưới điện

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

X0 =



n n

Si

Xi Si

Si

Yi Si

Si

Zi Si

1

Trong đó :

X0,Y0, Z0: tọa độ của tâm phụ tải điện

Xi, Yi, Zi:Tọa độ của tâm phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ XYZ tùychọn

2.5.2.Biểu đồ phụ tải điện:

Là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, códiện tích tương ứng với công suất của phụ tải tùy theo tỉ lệ xích nào đó tùychọn

Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố của phụtải trong phạm vi cần thiết kế, từ đó có cơ sơ lập phương án cung cấp điện.Biểu đồ phụ tải được chia thành hai phần:

Trang 28

- Phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo )

- Phụ tải chiếu sáng (phân hình quạt để trắng

Ta coi phụ tải của các phân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nêntâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng.Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i được xác định:

Ri =



m

Si

Trong đó : m: tỷ lệ xích, m = 30KVA/mm2

Góc của phụ tải chiếu sáng được xác định bằng công thức:

Y(mm)

Trang 29

6 8

10 2

4

9 7 5

Trang 30

3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Sơ đồ cung cấp điện được lựa chọn có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu

kĩ thuật cũng như độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống Một sơ đồ cung cấpđiện phải thỏa mãn các điều kiện sau:

+Đảm bảo các chỉ tiêu mặt kĩ thuật: tổn thất công suất, tổn thất điện năng ,cách điện…

+Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

+An toàn đối với người và thiết bị

+thuận lơij và dễ dàng nâng cao thao tác vận hành, linh hoạt trong xử lý sựcố

+Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

+Kinh tế hợp lý

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

B1: Vạch các phương án cung cấp điện

B2: Lựa chọn vị trí, số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọnchủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

B3: Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

B4: Thíêt kế chi tiết cho phương án được chọn

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN:

Để đưa ra các phương án cụ thể ta phải lựa chọn cấp điện áp hợp lý chođường dây truyền tải điện từ hệ thống về nhà máy theo biểu thức:

U = 4,34 l 0 , 016 P (KV)

Trong đó:

P: công suất tính toán cuả nhà máy (KW)

L: khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (Km) tính chol=10km

Điện áp hợp lý để truyền tải điện năng là:

U = 4,34 10  0 , 016 6033 , 4= 45,8(KV)

Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp trung áp 35KV từ hệ thống cấp điệncho nhà máy Đồng thời căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấpđiện ta có thể đưa ra các phương án

3.2.1.Vấn đề chọn phương án

Do dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vậnhành của các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuậtcủa hệ thống cung cấp điện Việc chọn các trạm biến áp phải thỏa mãn cácđiều kiện sau:

- Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn: gần tâm phụ tải thuận tiện cho việcnguồn cung cấp đi tơí, thao tác vận hành quản lý dễ dàng, tiết kiệm vốn đầu

tư, chi phí vận

Trang 31

- Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vàoyêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt, chế độlàm việc của phụ tải.

Trong trường hợp chỉ nên đặt một máy biến áp trong một trạm biến áp là kinh

tế và thuận lợi cho việc vận chuyển lắp đặt, tuy nhiên độ tin cậy cung cấp điệnkhông cao Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ loại i và loại II nên đặt 2MBA, các hộ loại III nên đặt một MBA

-Dung lượng của máy biến áp được chọn theo điều kiện:

+Stt: Công suất của trạm biến áp (phụ tải nhận từ trạm biến áp)

+khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường lắp đặt MBA khác nhiệt

độ hiệu chỉnh của nhà chế tạo Nếu MBA chế tạo tại Việt Nam không cầnhiệu chỉnh nên khc = 1

+kqtsc: Hệ số quá tải sự cố cho phép lấy bằng 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện sau: + MBA quá tải không quá 5 ngày đêm

+ Mỗi ngày đêm quá tải không quá 6h

+ Trước khi quá tải, hệ số quá tải của MBA kt 0,93

Sttsc: Công suất tính toán sự cố chính là công suất tính toán của trạm sau khi đãloại bỏ các phụ tải không quan trọng (loại III thậm chí cả loại II không quantrọng)

3.2.2 Tính chọn các phương án :

Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng:

 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen vàphân xưởng đúc kim loại màu, trạm đặt 2 máy biến áp làm việcsong song:

n.khc.SđmB  Stt = (2200,5+1520,2) = 3720,7(KVA)

 SđmB  Stt2 = 37202 ,7=1860,35 (KVA)

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn 2500KVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện sự cố quá tải( giả thiết 30% phụ tải loại 3):

(n-1).kqt.khc.SđmB  Sttsc = 0,7Stt

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.13720,4 ,7= 1860,35(KVA)Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy biến áp 2500KVA là hợp lý

 Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng gia công thân động cơ

và phân xưởng gia công các chi tiết của động cơ, trạm đặt 2 máybiến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = (665,25+541,7) = 1206,95(KVA)

Trang 32

 SđmB  Stt2 = 12062,95 =603,475 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.12061,4 ,95 = 603,475(KVA)Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy biến áp 1000KVA là hợp lý

 Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và thử nghiệmđộng cơ và phân xưởng dập khuôn vỏ máy bay , trạm đặt 2 máybiến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = (796,2+718,5) = 1514,7(KVA)

 SđmB  Stt2 = 15142 ,7=757,35 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.11514,4 ,7= 757,35(KVA)Vậy trạm biến áp B3 đặt hai máy biến áp 1000KVA là hợp lý

 Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng bọc thân máy bay,trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song:

=233,7 (KVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn 320KVA

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.467,4 ,4 = 233,7(KVA)

Vậy trạm biến áp B4 đặt hai máy biến áp 320KVA là hợp lý

 Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, trạmđặt 2 máy biến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = 266,6(KVA)

 SđmB  Stt2 = 2662,6 =133,3 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.266,4 ,6= 133,3(KVA)

Trang 33

 Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp khung máybay, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song:

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.343,4 ,8= 176,9(KVA)

 Trạm biến áp B7: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp máy bay, trạmđặt 2 máy biến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = 602,2(KVA)

 SđmB  Stt2 = 6022,2=301,1 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.602,4 ,2= 301,1(KVA)

Phương án 1: Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng

 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen vàphân xưởng đúc kim loại màu, trạm đặt 2 máy biến áp làm việcsong song:

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.13720,4 ,7= 1860,35(KVA)

 Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng gia công thân động cơ

và phân xưởng gia công các chi tiết của động cơ, trạm đặt 2 máybiến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = (665,25+541,7) = 1206,95(KVA)

 SđmB  Stt2 = 12062,95 =603,475 (KVA)

Trang 34

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.12061,4 ,95 = 603,475(KVA

 Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và thử nghiệmđộng cơ, phân xưởng dập khuôn vỏ máy bay, phân xưởng sửachữa cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song:

n.khc.SđmB  Stt = (796,2+718,5+266,6) = 1781,3(KVA)

 SđmB  Stt2 = 17812 ,3 =593,8 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,7.11781,4 ,3 = 593,8(KVA

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy biến áp 750 KVA là hợp lý

 Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng bọc thân máy bay vàphân xưởng lắp ráp khung máy bay, trạm đặt 2 máy biến áp làmviệc song song:

n.khc.SđmB  Stt = (647,4+343,8) = 811,2(KVA)

 SđmB  Stt2 = 8112,2=405,6 (KVA)

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.811,4 ,2= 405,6(KVA)

 Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp máy bay, trạmđặt 1 máy biến áp làm việc song song:

 SđmB  0 Stt,17,4 = 0,71.602,4 ,2= 320(KVA)

Trang 35

Để có thể hình dung ra được việc cấp điện cho các phân xưởng từ trạmbiến áp phân xưởng ta có thể xác định vị trí của các TBAPX như sau:

Giả sử phương án 1 cung cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen vàđúc kim loại màu thì có vị trí đặt phân xưởng:

X0 =



n n

Si

Xi Si

Si

Yi Si

3.2.3 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:

a.Phương án dùng sơ đồ dẫn sâu:

Đưa thẳng điện áp cao vào đầu cực các phụ tải (không qua trạm biến áptrung gian hoặc trạm biến áp trung tâm) Phương án này có ưu điểm giảmđược vốn đầu tư tổn thất trong các trạm đồng thơì giảm được tổn thất cao ápcủa nhà máy

Tuy nhiên phương pháp này gia tăng thêm vốn đầu tưvào đường dây cao ápcuả nhà máy cũng như dây cao áp cho các trạm phân phối Và việc quản lývận hành phức tạp Do đó sơ đồ này chỉ cung cấp cho các nhà máy có côngsuất tương đối lớn và phụ tải tương đối tập trung Vì vậy không xét đếnphương pháp này

b Phương án dùng trạm biến áp trung gian(TBATG)

Nguồn điện 35KV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 KV

để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Do đó sẽ giảm được vốn đầu

tư cho mạng điện cao áp cũng như trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuậnlợi hơn, độ tin cậy cung cấp điện tăng lên Song do phải đầu tư thêm TBATGgia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nêú sử dụng phương án này, do nhà máy

là hộ loại 1 nên TBATG phải đặt hai máy biến áp với công suất chọn theođiều kiện:

n.SđmB  Sttnm = 8214,25(KVA)

SđmB  Stt2 = 4107,125(KVA)

Vậy chọn biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 5600KVA

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiếtcác thiết bị loại i có 30% là phụ tải loại III có thể ngừng cung cấp khi cầnthiết

(n-1).kqtsc.SđmB Sttsc = 0,7Stt

Trang 36

SđmB  0,17,.4Stt = 4107,125(KVA)

Vậy tại trạm biến áp trung gian đặt hai máy biến áp loại 5600KVA –35/10KV do Nhà máy điện Đông Anh sản xuất theo đơn đặt hàng

c Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm.

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBAPX thông qua trạm biến áptrung tâm Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp cho nhà máy sẽthuận lợi hơn tổn thất trong mạng điện giảm, độ tin cậy cung cấp điện tăngsong vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn Trong thực tế, đây là phương ánđược sử dụng khi điện áp nguồn không cao( 35KV), công suất phân xưởngtương đối lớn

d Vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm biến áp trung tâm.

Dựa vào trục tọa độ xoy đã chọn có thể xác định tâm phụ tải điện của nhàmáy theo công thức:

X0 =



n n

Si

Xi Si

Si

Yi Si

Si: tổng công suất tính toán của phân xưởng thứ i

Xi,Yi: tọa độ tâm phụ tải thứ i

Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT là N(48,70) theo vị trí nhàxưởng

3 Lựa chọn nối dây của mạng điện cao áp.

Nhà máy thuộc hộ loại i, đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp điệncho nhà máy sẽ dùng lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy

ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Với sơ đồ này tất cả các phụ tải đều nhậnđược trực tiếp từ nguồn Và nếu đường dây nào gặp sự cố thì chỉ phụ tải nhậnđiện của đường dây đó bị ảnh hưởng, những phụ tải khác ít ảnh hưởng.Phương pháp này dễ thực hiện biện pháp bảo vệ tự động hóa và dễ vận hành

Để đảm bảo mỹ quan an toàn các đường dây nhà máy đều đặt trong hào cápxây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

Từ những phân tích trên đây ta có thể đưa ra các phương án thiết kế mạngcao áp được trình bày trên hình 3.2

Trang 37

4 3

2

9 7

8 6

5

4 3

2 1

3.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý.

Để so sánh và lựa chọn các phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán

Z và chọn theo điều kiện:

Z = (a vh +a tc ).K + 3I max R.C  min

Trong đó:

avh: hệ số vận hành avh = 0,1

atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn atc = 0,2

K: vốn đầu tư cho trạm biến áp và cho đường dây

Imax: dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R: điện trở của hệ thống hoặc thiết bị

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất

C: giá tiền 1KWh tổn thất điện năng C = 1000Đ/KWh

3.3.1 Phương án 1:

Trang 38

Sử dụng trạm biến áp trung gian từ 35KV từ hệ thống về, hạ xuống 10KV sau

đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng

hạ điện áp từ 10KV xuống 0,4KV

1.Chọn máy biến áp phân xưởng và tính toán tổn thất điện năng trong

các trạm biến áp.

Sơ đồ thiết kế đường dây cho phương án 1:

Từ việc chọn máy biến áp ở trên ta có thể tổng kết trong bảng:

Trang 39

B7 320 10/0,4 1,9 6,2 5,5 7 2 90 180Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp :KB=2929.6.106(đồng)

 Xác định tổn thất A trong các trạm biến áp:

Ta có công thức:

A = n.P0.t + 1n PN.(Sdm Stt )2. (KWh)n: số máy biến áp ghép song song

t: thời gian vận hành, với máy biến áp vận hành suốt năm t = 8760 h

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, Tra PL1.2 nhà máy chế tạo máy bay

có Tmax = 5300h Từ đó tính được  theo công thức:

 = ( 0,124 + Tmax 10-4)2 8760 = 3747h

P0, PN : tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch củaMBA

Stt: công suất tính toán của trạm biến áp

Sđm: công suất định mức của máy biến áp

Tính A cho trạm biến áp trung gian:

).Chọn dây dẫn từ TBATG đến các TBAPX:

Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện Jkt Đối với nhà máy chế tạomáy bay làm việc 3 ca, thời gian tổn thất công suất lớn nhất là 5300 h, sửdụngcáp lõi đồng, tra bảng 5 trang 294 ta được Jkt = 2,7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp:

Trang 40

Fkt = JktIm

Các cáp từ TBATG về các TBAPX đều là lộ kép nên:

Imax = 2.Sttpx3.Udm

Sau đó dựa vào Fkt lựa chọn giá trị Ftc gần nhất

Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

10 3 2

2 , 1520 5

,

2200 

= 107,5(A)Tiết diện kinh tế của cáp:

Fkt =

Jkt

Im

= 1072,7,5 = 39,8(mm2)Tra PL 4.32 chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Ftc = 50 mm2, cáp đồng 3lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chếtạo có Icp = 200A

Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện:

Khc Icp  Isc

0,93.200 = 186A < Isc = 2.Imax=2.107,5 = 215A

Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp Chọn cáp có Ftc = 70 mm2 với Icp = 245A

kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

0,93.Icp= 0,93.245 = 227,85 > Isc = 2.107,5 = 215A

Vậy cáp được chọn có F = 70mm2 cách điện XPLE của FURUKAWA củaNhật chế tạo

Imax = 2.Sttpx3.Udm = 6652,25. 3.10541,7 = 35(A)

Tiết diện kinh tế của cáp:

Fkt = JktIm = 235,7 = 13(mm2)

Tra PL 4.32 chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Ftc = 16mm2, cáp đồng 3lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chếtạo có Icp = 110A

Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện:

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	1,87 MB