Thiết kế hệ thống cung cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí

Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điệncho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật.Với những kiến thức đã được học tập em đ

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữmột vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì, công nghiệp điện là ngành có liênquan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suấtlao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế.Chính vì vậy,khi xây dựng một nhà máy, khu dân cư hay một thành phố mới thì việcđầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhucầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đẩy mạnh

sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệhiện đại Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điệncho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật.Với những kiến thức đã được học tập em được giao đồ án với đề tài:

"Thiết kế hệ thống cung cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí "

Sau một thời gian làm đồ án, với nổ lực của bản thân, đồng thời với sự hướngdẫn giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn tậntình của thầy giáo Nguyễn Phúc Huy, đến nay em đã hoàn thành đồ án củamình Song với kiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệ thống cungcấp điện là tương đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm vàchuyên môn cao nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi những saisót.Vì vậy, em mong được sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn đã hướngdẫn em hoàn thành tốt đồ án này

Hà Nội, ngày 23 tháng 9 năm 2009.

Sinh viên:Chu văn Thanh

Chương 1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Chu Văn Thanh

Trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công suất và chế

độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theocác nguyên tắc sau:

 Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiềudài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thấttrên các đường dây hạ áp trong trong phân xưởng

 Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nêngiống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn vàthuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

 Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ độnglực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng mộtnhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiềuthường từ 8 đến 12 đầu ra.

Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắctrên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lýnhất

Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc ta có thể chia cácthiết bị trong phân xưởng thành 4 nhóm như sau :

+ Nhúm 1: 1, 2,3,4, 5, 6, 7:

+ Nhóm 2 : 1,2,3,4,5,6,7,8

+ Nhóm 3 : 1:3:4:6:7:8

+ Nhúm 4: 2,4,5,6,8

1.2 Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng:

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diệntích Công thức tính :

Pcs =P0 F

Trong đó :

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

+ F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2)

- Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 1000 (m2)

- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

a Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình

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

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết đượccông suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tảitính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

b Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1

Công thức tính phụ tải tính toán:

Ptt1 = Knc

1

n i

.

sdi dmi i

sd

dmi i

k P k

1 0,161 0,161

P P



1 1

sdi dmi i

sd

dmi i

k P k

cos i dmi

i

dmi i

P P



2 2

2

74, 404

189, 038( )3.cos 3.0,598.0,38

tt tt

Công thức tính phụ tải tính toán:

.

sdi dmi i

sd

dmi i

k P k

P P



3 3

3

74, 444

188,51( )3.cos 3.0, 6.0,38

tt tt

e Xác định phụ tải tính toán của nhóm 4

TT Tên thiết bị Số lượng P đm (kW) cos ksd

4 Lò điện để hóa cứng linh

kiện

Công thức tính phụ tải tính toán:

.

sdi dmi i

sd

dmi i

k P k

cos i dmi

i

dmi i

P P

4

47,038

119,91( ) 3.cos 3.0,596.0,38

tt tt

1.4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Công thức: Tra sổ tay kĩ thuật với 4 nhóm phụ tải động lực K  nc 0,85

4

4

1 4

1

cos dli tti 1 cs

i

tti cs i

P

 = 244,910, 717 341,576(kVA)

Do vậy công suất máy biến áp cho phân xưởng là : S mba  341,576(KVA)

Ta tính được công suất phản kháng của toàn phân xưởng là :

Qp.x = Sp.x sin = 341,576.0,697(KVAR)

Chương 2.

Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình, nhiệm vụ của người thiết

kế là xác định được phương án cung cấp điện hợp lý nhất Bởi vì, xác địnhđược phương án đúng đắn và hợp lý sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới việc vậnhành, khai thác và phát huy hiệu quả cung cấp điện

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

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

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

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

+ Có chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật hợp lý

Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí kể cả phụ tải chiếusáng là:

Pttpx = 244,91(kW)

Qttpx = 238,078 (KvAR)

Sttpx =341,576 (kVA)2.1 Ta đưa ra 2 phương án đi dây:

Phương án 1 :

*Nhận xét :

Các tủ động lực và chiếu sáng được cấp điện trực tiếp từ tủ phân phối bằngcác đường cáp riêng.Vị trí tủ phân phối được đặt giống như hình vẽ Các

tủ động lực được đặt tại 4 góc của phân xưởng

*Cả 2 phương án đều có trạm biến áp phân xưởng đặt ở góc ngoài cạnh phânxưởng.

2.2 Tính toán kinh tế - lựa chọn phương án tối ưu.

Với 2 phương án đã đưa ra, ta cần tìm ra một phương án vừa đảm bảo

kỹ thuật vừa giảm được vốn đầu tư và chi phí vận hành Bởi vậy ta so sánhcác phương án trên để lựa chọn phương án tối ưu

Để tiến hành so sánh các phương án ta dựa vào các số liệu cơ bản: Tổng sốvốn đầu tư V và chi phí vận hành hàng năm Cvh Trong giai đoạn thiết kế đểlựa chọn phương án tối ưu ta không thể tính tổng vốn đầu tư V và chi phívận hành hàng năm một cách chi tiết được mà ta chỉ tính đến những thànhphần chủ yếu của công trình

1.Phương án 1 :

2 Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng

Chọn dây dẫn đến phân xưỏng là cáp đồng 3 pha 4 lõi đuợc đặt trong dãnh

Dòng điện trên đường dây được tính theo công thức

s3tt

i u



Mật độ dòng điện kinh tế ứng với Tmax=3500 cuả cáp đồng là 3,1 A/mm2

(bảng 9.pl.pt)

Ta xắc định tiết diện dây cáp theo công thức:

F=

kt

I

j (mm2) Qua đó ta tra bảng chọn cáp hạ áp 4 lõi cách điện PVC do Lens chế tạo:

 =0,6 3.0,3828 =70,903 (A) Chọn cáp đồng hạ áp 1 lõi cách điện

F=

kt

I

j =70,9033,1 =22,872(mm2) Tra bảng chọn : Ftc=10 mm2

I

cp =114 A Chọn cáp từ đl1 đến máy hàn I2= 2

cos 3

dm

p u

 =4,775 (A) Tra bảng chọn : Ftc=1,5 mm2

I

cp =31 A Chọn cáp từ tủ động lực đến lò điện

I3= 3

cos 3

dm

p u

 =37,98 (A) Ftt=12,25 Tra bảng chọn : Ftc=6 mm2

I

cp =66 A Cáp từ tdl đến lò luyện để hoá cứng linh kiện :

I4= 4

cos 3

dm

p u

 =37,98 (A) Ftt=12,25 Tra bảng chọn : Ftc=6 mm2

I

cp =66 A

Cáp từ tdl đến thiết bị tôi cao bánh răng

I5= 5

cos 3

dm

p u

 =50,64 (A) Ftt=16,33 Tra bảng chọn : Ftc=10 mm2

I

cp =87 A Cáp từ tdl đến thiết bị tôi cao tần

I7= 7

cos 3

dm

p u

 =25,32 (A) Ftt=8,16 Tra bảng chọn : Ftc=6 mm2

I

cp =66 A Các nhám thiết bị tương đối giống nhau nên ta chỉ xét chọn cáp cho 1 nhóm rồi sủ dụng tiết diện đó cho cả bài.

Z=0,626.106+0,663.106+1,125.106+1,593.106+2,12.106+2,3 3.106+2,5106=10,597106(d)

Tính chi phí quy dẫn cho phương án 2:

- chi phí tứ mba tới các tủ động lực:

vậy ta có Z1=(atc+kkh)(ad+bd.F)l+3I2rol..C.10-3

7 Máy

ép

58,75 0,29 6 66 3,06 27 2,51

Các thông số đường cáp và kết quả tính tổn thất công suất tác dụng ghi trong bảng dưới :

tu PP

+, Phương án này chọn các cáp tương tự như phương án 1

+, Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng :

Đường

cáp

F(mm2)

L(m)

km /



R(10  3)()

I tt, A Đơn giá

(103đ/m)

Thành tiền(103đ)TủPP–

PP

3,56.10 10 2, 426 0,38

* Qua bảng so sánh ta quyết định chọn phương án 2 là phương án tối ưu

cho mạng cáp hạ áp của phân xưởng cơ khí, phương án này không những có

Z nhỏ lại dễ quản lí vận hành sửa chữa

Chương 3 : Tính Toán Chi Tiết Phương án Đã Chọn Và Tính Ngắn Mạch, Lựa Chọn Thiết Bị Bảo Vệ :

c s

7 7 6 5 4

- Dòng điện tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Itt = 313,7

tt dm

S

A

Ta chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện XLPE

của hãng FURUKAWA chế tạo tiết diện (3x240) mm2 với IcP = 480 A Tacó: khc.Icp = 1.480 = 480A > Itt = 476,6 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện

Đường cáp F

(mm2)

L(m)

km /

R(10  3)()

Đơn giá(103đ/m)

Thành tiền(103đ)MBA–Tñ

PP

* Chọn Aptomat đầu nguồn đặt tại trạm biến áp loại NS 600E có Iđm = 600

A

Do Merlin Gerin chế tạo.

*Aptomat tổng chọn loại NS 600E như aptomat đầu nguồn

*5 nhánh ra chọn aptomat loại NS 225E có I đm = 225 A cũng Do Merlin Gerin chế tạo.

* Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1.

Ta chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện XLPE

của hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = (3x50) mm2 với Icp = 200A

r0 (

km /

R(10 3)()

Đơn giá(103đ/m)

Thành tiền(103đ)

Cáp các tuyến khác chọn tương tự kết quả ghi trong bảng sau

(mm2)

L(m)

Sơ đồ nguyên lí cấp điện cho phân xưởng cơ khí

N 1 Điểm ngắn mạch để chọn aptomat trong tủ phân phối

N 2 Điểm ngắn mạch để chọn aptomat trong tủ động lực

Các aptomat đã chon cần được kiểm tra theo điều kiện cắt dòng ngắn mạch

Ta có sơ đồ thay thế tính ngắn mạch hạ áp : bỏ qua tổng trở của aptomat và

thanh góp, có sơ đồ tính toán ngắn mạch như hình :

N 1 N 2

H ZBA Zc1 Zc2Tổng trở máy biến áp 315 KVA điện áp 10/ 0,4 KV :

áp dụng công thức tính tổng trở máy biến áp qui về phía hạ áp :

0,04(18,8 0,1.0,04).10 3,133 4( )

0, 02(18,8 0,1.0,02).10 7,52 2( )

U I

Vậy chọn NS 600E có I gh = 15 KA Do Merlin Gerin chế tạo là đạt yêu cầu.

Với điểm ngắn mạch N1 ta xác định được trị số dòng ngắn mạch N1 :

tb N

U I

- Muốn ổn định nhiệt dòng ngắn mạch,tiết diện cáp phải thỏa mãn điều kiệnsau :

- Vậy chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện XLPE

của hãng FURUKAWA chế tạo tiết diện (3x240) mm2 là thỏa mãn

- kiểm tra cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực :

50 > 6.6,74 0,8 36,17( mm2)

- Vậy chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện XLPE

của hãng FURUKAWA chế tạo tiết diện (3x50) mm2 là thỏa mãn

4

3 6