Thiết kế đồ án cung cấp điện

Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu.Tuy nhiên trong quá trình th

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển của đất nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện Để có thể đưa điện năng tới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này Lĩnh vực cung cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế cung cấp điện nói riêng, trường ĐH SPKT Vinh đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư kỹ thuật điện

Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kế cung cấp điện Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là của thầy Lương Thanh Bình và cô giáo Nguyễn Minh Thư, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lương Thanh Bình, cô giáo Nguyễn Minh Thư cùng các thầy cô giáo khác trong khoa Điện

Sinh viên

Lê Quốc Hưng

MỤC LỤC

trang

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU

CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

9

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 16

2.1.4 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số2 222.1.5 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí 22

XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY

3.3.1 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy 273.3.2 Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị 303.3.3 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy 333.3.4 Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy 33

3.3.7 Chọn aptomat bảo bảo vệ cho các phân xưởng 35

3.2.2 Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng 38

3.3.2 Vị trí đặt các tram biến áp phân xưởng 463.3.3 Chọn các Thiết bị trong mạng điện nhà máy 47

Phần IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ TRONG

MẠNG ĐIỆN

57

4.1.2 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch 57

A Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện cao áp 22(kV) 59

B Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp 0,4(kV) 59

Phần V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN

XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

77

5.2 Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung 77

Phần VI: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO

HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY

84

6.3.2 Phân bố dung lượng bù cho các tram biến áp phân xưởng 86

7.1.1 Chọn máy biến dòng cho các đồng hồ đo lường 89

7.1.5 Chọn công tơ tác dụng và công tơ phản kháng 90

7.2.1 Kểm tra phụ tải thứ cấp của máy biến dòng với cấp chính xác 91

Danh muc các từ viết tắt:

MBA: Máy Biến áp

BA: Biến áp

TBA: Trạm biến áp

HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện

CCĐ: Cung cấp điện

ST LCVTCTB 0,4-500kV: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4- 500kV

TPP: Tủ phân phối

TĐL: Tủ động lực

Danh mục các hình vẽ

trang

- Sơ đồ nối dây hình tia và sơ đồ nối dây phân nhánh 25

- Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch 58

- Sơ đồ nguyên lý chiếu sáng phân xưởng cơ khí số 2 83

- Sơ đồ thay thế mạng cao áp để phân bố dung lượng bù 86

- Sơ đồ đi dây cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 2 và nhà máy 94-96

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

- -

- -NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Lê Quốc Hưng Hệ đào tạo: ĐH liên thông chính quy

Lớp : ĐH LT Điện K2B Ngành : Công nghệ kỹ thuật Điện

Khoa : Điện

I Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ khí số 2 và nhà máy Cơ khí Bộ Quốc Phòng

II.Các số liệu cơ bản:

BỘ LAO ĐỘNG.TB&XH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và nhà máy

- Số liệu phụ tải của phân xưởng và của nhà máy

- Số liệu nguồn Uđm = 22(kV); SNM = 300(MVA)

III Nội dung thuyết minh và tính toán :

1 Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải

2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí

3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

4 Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và toàn nhà máy

5 Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

6 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí

7 Tính toán tụ bù nâng cao hệ số công suất cosϕ toàn nhà máy lên 0,95

8 Thiết kế hệ thống đo lường cho Trạm biến áp

IV Các bản vẽ thiết kế (Giấy A0)

1 Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng

2 Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý CCĐ nhà máy

4 Sơ đồ mặt bằng chiếu sáng phân xưởng

5 Sơ đồ đo lường Trạm biến áp

V Thời gian thực hiện

Ngày giao: Ngày tháng năm 2011

Ngày nộp: Ngày tháng năm 2011

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Nội dung Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng thi tốt nghiệp của khoa thông qua.

Ngày tháng năm 2011 Chủ tịch Hội đồng

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU

CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.

Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước

Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí Bộ quốc phòng sản xuất các thiết bị cung cấp cho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 15 hộ phụ tải, quy mô với 10 phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành

Bảng 1-1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí

Stt Tên phân xưởng P tt

Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn Do đó nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian

1.1.1 Phân xưởng cơ điện.

Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.2 Phân xưởng cơ khí 1, 2.

Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây lãng phí lao

1.1.3 Phân xưởng đúc thép, đúc gang.

Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1

1.1.4 Phân xưởng kiểm nghiệm.

Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm trong phân xưởng sử dụng nhiều thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do vậy mức độ ổn định là quan trọng nhất Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.1.7 Phân xưởng mộc mẫu.

Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sản xuất Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2

1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các dạng năng lượng khác (nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trình này xẩy

ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện.

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiện cho phép

ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt

Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2

1.2.2 Chất lượng điện.

Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống lưới điện

Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%

1.2.4 Kinh tế.

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến

đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu.

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế

Bảng 1-2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn

Trong đó:

Với máy biến áp hàn:

P = S cos e % = 20.0,65 36% = 7,8(kW)ϕGiả sử máy biến áp hàn được mắc vào hai pha A, B quy đổi về thiết bị 3 pha có công suất tương đương, ta có:

72

6,63.100P

100ΔP

15.

ε%

S

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:

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

P

φ tg P

Qtt = tt

φcos

PQ

P

tt

2 tt

tt = + =Khi đó:

∑

=

1 i đmi nc

Trong đó:

- Pđi; Pđmi: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

- Ptt; Qtt; Stt: công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (kW; kVAR; kVA)

- n : số thiết bị trong nhóm

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.

b Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

T

M.W

Trong đó :

M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm

Wo: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ )

Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác

d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

max.

tt K K P P

Trong đó:

n : Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f ( nhq, Ksd )

nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau).

Công thức để tính nhq như sau:

( )

2 n

dmi i=1

2 dmi i=1

Pđm: công suất định mức của thiết bị thứ i

P m

dmmin dmmax ≤

và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = nTrong đó Pđm min; Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm

 Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau:

dmmax

n

1 i dmi

hqP

P 2 n

 Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau:

Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max

Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên:

n dmi i=1

Ptt = đm

ε% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha:

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:

n

tt ti dmi i=1

P = ∑ K P

Trong đó :

Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

e Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng:

Công thức tính:

Ptt = Khd.Ptb

Qtt = Ptt.tgφ

Stt = P + Qtt2 tt2

Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay

T dt 0 tb

PA

∫

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T

f Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương:

Công thức tính: Ptt = Ptb ± β.δ

Trong đó:

β : hệ số tán xạ

δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà

chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành

g Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết

bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau :

Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max

Trong đó :

Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm

Itt - dòng tính toán của nhóm máy

Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động

Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

7 Máy tiện 11 1 15 0,7 0,17 32,6

Số thiết bị trong nhóm n = 8

Số thiết bị làm việc hữu ích n1= 8 ta có n*= n/n1 = 1

Tổng công suất của nhóm P = 86,5(kW)

Công suất của các thiết bị hữu ích P1 = 70,5(kW) suy ra P*= P/P1=1

Tra bảng 3-3 sách “ HTCCĐ tác giả - Nguyễn Công Hiền trang 33 ”

ta được n*hq= 0,95

Số thiết bị làm việc có hiệu quả nhq= 0,95.8 = 7,6 lấy bằng 8

Tra bảng 3-2 sách “ HTCCĐ tác giả - Nguyễn Công Hiền trang 30 ”

Ta được Kmax= 1,99

Vì hệ số công suất cosϕ của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:

0,7286,5

8.0,815.0,7

9.0,659.0,7

12,5.0,88.0,8

15.0,710.0,65

P

PPP

cosφ.P

cosφ.Pcosφ.Pcosφ.Pφ

cos

8 3

2 1

8 8

3 3

2 2

1 1

TB

=+

++

++

++

=

++++

+++

+

=

⇒ tgϕ = 0,96

0,1786,5

8.0,1515.0,17

9.0,179.0,2

12,5.0,178.0,15

15.0,1710.0,2

P

)K.(P

++

++

++

29,26Q

P

tt

2 tt

Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là:

3

40,57U

.3

SI

Iđn = Imm(max) + Itt - Ksd Iđmmax = 5.32,6 + 61,64 - 0.17.32,6 = 219,1(A)Tính toán tương tự với 3 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số ở bảng 2-2:

Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí số 2

2.1.4 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số 2.

Ta có công suất chiếu sáng toàn phân xưởng

Pcs=Po.F.Ta ta lấy Po=7(W/m2)

Pcs= 7.1500= 11035(W) = 11(kW)

2.1.5 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí

 Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :

2 4

1 ttnhi

2 ttCS 4

1 ttnhi dt

1 ttnhi

2 ttCS 4

1 ttnhi dt

Q S P2 134,9922 99,892 90,8(kVAr).

ttPX

2 ttPX

 Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:

205,1.0,38

3

134,992U

.3

SI

đm

ttPX

2.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY.

Phụ tải chiếu sáng cho phần đất trống toàn nhà máy

Pcs=Po.F ta lấy Po=0.6(W/m2)

Pcs= 0,6.30000= 18000(W) = 18(kW)

Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:

Trong đó:

Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân xưởng Kđt = 0,85

Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà máy : Kpt

= 1,05 - 1,15

∑PttNM = 180 + 99,89 + 150 + 160 + 190 + 250 + 175 + 80 + 90 + 185 + 85 + 25 + 70 + 50 + 80+18= 1887,89(kW)

∑QttNM = 140 + 90,8+ 120 + 130 + 150 + 205 + 100 + 60 + 65 + 145 + 60 + 19 + 40 +

25 + 55 = 1404,8(kVAr)

( P ) ( Q ) 0,85.1,1 1887,89 1404,8 2200,25

K.K

ttNM ttNM

pt đt

ttPX ttPX

pt đt ttNM K K P Q

Bảng 2 –3: Bảng phụ tải tính toán của nhà máy

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản :

- Sơ đồ nối dây hình tia: Ưu điểm là việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chửa nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

- Sơ đồ nối dây phân nhánh: Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng

ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm

là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III

- Sơ đồ nối dây hỗn hợp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải.

Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là:

- Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 5

áptômát nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng

- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng

bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát hoặc cầu dao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8:12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ động lực

- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp

hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể góp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính

3.2 CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.

Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hỗn hợp để cung cấp điện cho phân xưởng: Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ :

Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat đưa về tủ phân phối bằng đường cáp động lực ( cáp 1) sau đó từ tủ phân phối có các lộ ra dẫn về các tủ động lực qua hệ thống cáp ( cáp 2) Từ tủ động lực điện năng được đưa đến các thiết bị bằng dây dẫn cách điện luồn trong ống sắt Việc đóng cắt và bảo vệ ở đây dùng cầu dao và aptomat.

3.3 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG.

3.3.1 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy

Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau:

- Dây chảy phải không được chảy khi dòng cho phép lâu dài lớn nhất chạy qua, cho phép quá tải ngắn hạn như khởi động động cơ

- Dây chảy phải chảy khi có dòng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tải lớn hơn giá trị cho phép

II

cosU3

PI

I

dmdc mm dnh

dc

dm

dmdc dmdc

dc

Trong đó:

Iđmdc: - dòng điện định mức của động cơ

Idc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì

A – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động

- Với động cơ mở máy không tải a = 2,5

- Với động cơ mở máy có tải a = 1,6 ÷ 2,5

- Với máy hàn và lò hồ quang kmm >3

Uđm – Điện áp định mức của lưới điện (điện áp dây) kV

Pđm – Công suất định mức của động cơ kW

Cosϕ - Hệ số công suất định mức của động cơ cho trong lý lịch máy

 Tính cho máy khoan:

Chọn loại cầu chì có Iđmdc = 50 (A), có ký hiệu là ∏H2 – 100

 Tính toán tương tự cho các máy khác ta có bảng 3-1:

Bảng 3–1: Chọn thông số cầu chì bảo vệ cho các thiết bị điện

TT Nhóm Tên thiết bị Iđm (A) ( )A

3.3.2 Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị.

Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theo điều kiện phát nóng (dòng điện làm việc lâu dài cho phép) Vì khoảng cách từ tủ động lực tới các thiết bị cũng như từ tủ phân phối hạ áp tới các tủ động lực ngắn, thời gian làm việc của các máy công cụ ít, nếu chọn théo mật độ dòng điện kinh tế sẽ gây lảng phí kim loại màu nên dây dẫn chỉ chọn theo điều kiện phát nóng là đủ

Xác định tiết diện dây chôn dưới đất (trong trường hợp này cần xác định hệ số K):

Xác định hệ số hiệu chỉnh K

Với mạch chôn trong đất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt:

K =K1.K2.K3.K4

Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K1, K2, K3, K4

Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong các bảng sau:

Hệ số K 1 : K1 thể hiện cách lắp đặt được chọn theo thông số bảng 3-2

Bảng 3-2 : Hệ số K 1 theo cách lắp đặt

Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc rãnh đúc

0,8

Hệ số K 2: K2 thể hiện số dây đặt kề nhau (các dây được coi là kề nhau nếu khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây)

Bảng 3-3 : Hệ số K 2 cho số dây trong hàng

Theo điều kiện chọn cách lắp đặt sử dụng ta xác định các hệ số:

K1 = 1, K2 = 1, K3 = 1, K4 = 0,95 ⇒ K = 0,95

K

II

K.β

II

LVmax CP

dc CP

≥

≥

Với β - là hệ số điều chỉnh

- Đối với mạng động lực thì β = 3

- Đối với mạng sinh hoạt thì β = 0,8

- Đối với mạng cung cấp cho phụ tải đặc biệt thì β = 1,25 – 1,5

 Tính cho máy khoan:

Ta có: Pđm = 8 (kW); cosϕ = 0,65; ksd = 0,2

Điều kiện chọn:

( ) ( )A24,630,95

23,4K

II

A17,540,95.3

50K

.β

II

LVmax CP

dc CP

 Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng số liệu 3-6:

Bảng 3-6: Tính chọn dây dẫn cho phân xưởng cơ khí

3.3.3 Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy.

 Nhóm 1: Đối với 1 nhóm máy dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi mở máy thiết bị có

công suất lớn nhất còn các thiết bị khác làm việc bình thường Để bảo vệ cho từng nhóm máy chọn dây bảo vệ theo điều kiện sau đây:

IDC≥ Ittnh = 61,64(A)

(A)64,72,5

219,1α

I.KII

.K

IDCnh≥ IDcimax

IDcimax – là dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm:

Tra bảng 2.32 trang 644 TL CCĐ ta chọn được loại cầu chì ∏H2 – 100 có

IDC=100(A) Các nhóm khác tính toán tương tự ta có kết quả ghi ở bảng 3-7:

Bảng 3-7 : Thông số cầu chì các nhóm máy phân xưởng cơ khí số 2

Nhóm Ittnh (A) Iđn/α (A) Loại CC Chọn IDC

(A)

Dòng điện cắt giới hạn

 Chọn dây chảy cho phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng :

Điều kiện chọn : IDCcs≥ Iđm = Itt = 16,7(A)

Theo bảng 2.32 trang 644 sách CCĐ chọn cầu chì loại ∏H2 – 100 có IDC = 20(A)

3.3.4 Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy

I

I ≥ ttnh = =Chọn cáp 4 lõi cách điện PVC do Hãng LENS chế tạo có số liệu sau :

S = 4mm2; ICP = 53 (A) ký hiệu 4G

 Tương tự cho nhóm II, III, IV ta lập được bảng 3-8 chọn cáp cho từng nhóm máy

Bảng 3-8 : Thông số kỹ thuật của cáp cung cấp cho các nhóm máy của phân xưởng

I

205,1(A)

II

380(V)

UU

dcnhi dmra

ttpxCK dmvào

dmmang tu

dm

ttnhi dmvào

dmmang đmtu

II

II

380(V)

UU

II

61,64(A)I

I

dctbbi dmra

ttnhi dmvào

Chọn loại tủ có cầu dao – cầu chì ký hiệu C∏58 – 7/I có Iđmvào = 500(A) và số lộ ra là

8 x 100

Tương tự chọn tủ cho các nhóm khác ta có bảng 3-8:

Bảng 3-8 : Thông số kỹ thuật của tủ động lực phân xưởng cơ khí

IđmATM≥ IđmBA≥ IttPX = 220,76(A).

Căn cứ vào số liệu tính toán ta chọn aptomat do hãng MERLIGERIN chế tạo có các

số liệu sau :

Loại NS250N có số cực là 3; Iđm = 250(A); Uđm = 690(V); IN = 8(kA)

Tính tương tự cho các phân xưởng khác ta sẽ chọn được các loại aptomat có các thông số kỹ thuật như bảng 3-9:

Bảng 3–9 : Bảng thông số kỹ thuật của Áp tô mát bảo vệ cho các Phân xưởng của nhà máy

cơ khí

Tên phân xưởng IttPX (A) Tham số kỹ thuật của Aptomat

Loại ATM Iđm (A) Uđm(V) I

+ Chọn dây chảy cho phụ tải chiếu sáng cho vùng đất trống toàn nhà máy:

Điều kiện chọn : IDCcs≥ Iđm = Itt = 27,3(A)

Theo bảng 2.32 trang 644 sách CCĐ chọn cầu chì loại ∏H2 – 100 có IDC = 30(A)

B THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ.

từ hệ thống điện dẫn tới nhà máy

Khi thiết kế mạng điện nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau :

3.1.1 Về mặt kinh tế.

- Vốn đầu tư ban đầu phải nhỏ

- Chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất

- Tiết kiệm được vật liệu

3.1.2 Về kỹ thuật.

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu từng loại hộ phụ tải

- Đảm bảo chất lượng điện năng phù hợp với mức độ quan trọng của các hộ tiêu thụ

- Sơ đồ đi dây phải đơn giản, xử lý nhanh, thao tác không nhầm lẫn

Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẫn nhau, phương án tốt về mặt kỹ thuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng năm nhỏ Ngược lại phương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lại lớn Do đó để lựa chọn phương án cung cấp điện ta phải so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật của các phương án sao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

3.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY.

3.2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện.

Ở đây nhà máy là hộ phụ tải loại 1 do đó để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện ta phải dùng 2 tuyến đường dây lấy từ 2 nguồn khác nhau với cấp điện áp là 22(kV)

Bên trong nhà máy thường dùng 2 loại sơ đồ chình là: sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh, ngoài ra còn có thể kết hợp cả 2 sơ đồ thành sơ đồ hỗn hợp

Chọn sơ đồ đi dây:

Sơ đồ hình tia, sơ đồ phân nhánh hay sơ đồ hỗn hợp mỗi loại sơ đồ đều có những ưu nhược điểm của nó và phạm vi sử dụng thuận lợi đối với từng nhà máy

Căn cứ vào yêu cầu CCĐ của nhà máy ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ hình tia có độ tin cậy CCĐ cao hơn, bảo vệ rơle làm việc dễ dàng không nhầm lẫn Sơ đồ hình tia thuận tiện cho việc sửa chữa và dễ phân cấp bảo vệ, mặc dù vốn đầu tư có cao nhưng chi phí vận hành hàng năm lại nhỏ

Xét đặc điểm của nhà máy là phụ tải phân bố không đều và không liền kề hơn nữa trong nhà máy các phân xưởng phân bố không có quy luật nhất định Phụ tải của nhà máy

là phụ tải loại 1 do đó ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho nhà máy

3.2.2 Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng.

Để CCĐ cho các phân xưởng tôi dùng các MBA điện lực đặt ở các trạm biến áp phân xưởng biến đổi điện áp 22(kV) của lưới thành cấp điện áp 0,4(kV) cung cấp cho phân xưởng

Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng tốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của nhà máy

Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụ tải của các phân xưởng yêu cầu CCĐ với phụ tải tính toán của nhà máy cơ khí số 3 :

- SttNM = 2200,25(kVA) , Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 22(kV)

- Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại I

Sau đây là một số phương án CCĐ

Phân phối cho phân xưởng của các MBA như bảng 3-11

Bảng 3 -11: Bảng các phương án cấp điện cho các Phân xưởng nhà máy

Qua 2 phương án CCĐ cho nhà máy ở trên có những ưu nhược điểm như sau:

- MBA được chọn đều là MBA do hãng AEG -Cộng hòa Liên bang Đức sản xuất cùng chủng loại sơ đồ, cách đấu dây tương đối đơn giản nên thuận lợi cho việc sửa chữa, vận hành và thay thế Đảm bảo được yêu cầu về kỹ thuật cung cấp đủ điện cho các hộ phụ tải quan trọng Để có kết luận chính xác, lựa chọn phương án CCĐ hợp lý nhất ta cần phải

so sánh cả 2 phương án này về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

3.2.3 So sánh các phương án

a - So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật:

 Phương án 1:

Phương án này dùng 3 MBA mỗi máy có Sđm = 800(kVA); 24/0,4(kV)

Đặt làm 1 trạm, việc phân phối tải cho các máy như hình Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho 3 MBA có công suất Sđm=800(kVA) làm việc độc lập

Hệ số phụ tải của các máy: KPT =

đmBA

ttBA

S S

800

775,25)

(800

)775,25(

kVA S

kVA S

800

784,3)

(800

)(3784,

ttBA

k kVA

S

kVA S

800

783,7)

(800

)(783,7

ttBA

k kVA

S

kVA S

Với 3 MBA 800(kVA) ta thiết kế sao cho khi sự cố 1 máy thì 2 máy còn lại phải làm việc quá tải và mang đủ tải của các hộ phụ tải loại I Cụ thể là 2 MBA làm việc quá tải có công suất là:

Sqt = 2.1,4Sđm = 2.1,4.800 = 2240(kVA)Phụ tải loại I có công suất là:

SLI = SPX cơ khí 2 + SPX rèn dập + SPX Đúc thép + SPX Đúc gang + SPX nhiệt luyện + SNhà hành chính = 1238,58(kVA)

II 1 630 Cơ điện + Đúc gang + Trạm bơm + Nhà

630 Đúc thép + Lắp ráp + Dụng cụ 554,643

630 Cơ khí số 1+ Cơ khí số 2 + Rèn, dập +

630 Mộc mẫu + Nhiệt luyện + Kho 1 (Sản

phẩm) + Kiểm nghiệm 519,71

Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho các hộ phụ tải loại I: Sqt > SL1 Trường hợp nếu 1 thanh cái bị hỏng ta có thể dùng ATM liên lạc hoặc dùng đường dây dư phòng Trong trường hợp xấu nhất lúc nào cũng phải đảm bảo 2 MBA làm việc.

1143,46k

1260(kVA)2.630

S

A)1143,46(kVS

pt đmBA

0,881260

1108,8k

1260(kVA)2.560

S

)1108,8(kVAS

pt đmBA

Khi xảy ra sự cố trên 1 thanh cái cao áp của trạm thì phải đảm bảo lúc nào cũng có 1 MBA làm việc tương tự như trường hợp 1 MBA bị sự cố Khi đó 1 MBA còn lại với hệ số quá tải 40% phải đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại 1 cụ thể là:

Sqt = 1,4.Sđm = 1,4.630 = 882(kVA)Như vậy đối với trạm 1 lúc này: Sqt = 882(kVA)

tự như trường hợp sự cố trên thanh cái cao áp và như vậy là ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu

về kỹ thuật và tính liên tục cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại I của nhà máy