Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí

Danh sách các phân xởng và công suất đặt đợc cho trong bảng 1 Bảng 1 Số trênmặt bằng Theo dự kiến nhà máy sẽ đợc cấp điện từ trạm biến áp khu vực cách nhà máy 15km bằng đờng dây trên kh

Việc trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con ngời , cung cấp điện năng cho thiết

bị điện của các khu vực kinh tế, các khu chế xuất , các nhà máy và các xí nghiệp là rất cần thiết Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó với những kiến thức đã đợc trang bị ở nhà trờng em đợc giao đề tài:

“Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí”

Trong thời gian qua với sự hớng dẫn và chỉ bảo của các thầy cô, đặc biệt là sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo :TS Phan Đăng Khải

em đã hoàn thành đợc bản đồ án tốt nghiệp của mình Do kiến thừc của

em còn hạn chế, nên đồ án của em không tránh khỏi sai xót Vì vậy em rất mong nhận đợc sự nhận xét, góp ý và chỉ bảo của các thầy cô để bản

đồ án của em đợc hoàn thiện hơn

Em xin trân thành cảm ơn thầy TS Phan Đăng Khải cùng toàn thể các thầy cô đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này

Ngày tháng năm 2006 … …

Sinh viên

Nguyễn Văn Kiên

Chơng I Giới thiệu chung về nhà máy cơ khí

I.1.Nhà máy sản xuất cơ khí bao gồm 9 phân x ởng và nhà làm việc.

Danh sách các phân xởng và công suất đặt đợc cho trong bảng 1

Bảng 1

Số trênmặt bằng

Theo dự kiến nhà máy sẽ đợc cấp điện từ trạm biến áp khu vực cách nhà máy 15km bằng đờng dây trên không dây nhôm lõi thép Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là SN = 250

MVA

Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca

Tài liệu tham khảo

1, Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ( TL1)

2, Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng - Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (TL2)

3, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 - 500kV Ngô Hồng Quang (TL3)

4, Cung cấp điện - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền,

Nguyễn Bội Khuê - NXBKHKT năm 2002 (TL4)

5, Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp và trạm biến áp

- TS Đào Quang Thạch, TS Phạm Văn Hoà - NXBKHKT năm 2002 (TL5)

6, Mạng lới điện - Nguyễn văn Đạm NXBKHKT (TL6)–

7, Ngăn mạch trong hệ thống điện TS Phạm Văn Hoà - NXBGD (TL7)

Chơng II xác định phụ tảI tính toán

II.1.Đặt Vấn đề.

Khi thiết kế cấp điện cho công trình thì nhiệm vụ đầu tiên của ngời thiết kế là phải xác định đợc phụ tải tính toán của công trình Tuỳ theo quy mô của công trình mà phụ tải điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải kể tới khả năng phát triển của công trình trong tơng lai

Nh vậy xác định phụ tải tính toán là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đa vào vận hành Phụ tải đó đợc gọi là phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là một thông số quan trọng trong việc thiết kế cấp

điện Đây là cơ sở để tính toán lựa chọn các thiết bị điện nh : Máy biến

áp, đây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ v.v Xác định phụ tải tính toán phù hợp cho phép lựa chọn đợc các thiết bị phù hợp và đảm bảo cho các thiết bị đi vào hoạt động tốt khi công trình đợc đa vào hoạt động thực tế

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào rât nhiều yếu tố nh : Công suất và

số lợng các máy, chế độ vận hành của chúng , quy trình công nghệ sản xuất cũng nh trình độ vận hành của công nhân ,chính vì vậy, xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhng rât quan trọng Bởi vì nếu xác

định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi gây cháy nổ rất nguy hiểm Ngợc lại, phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí Vì vậy để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho phơng án cung cấp điện thì việc xác định phụ tải tính toán phải đợc tính toán chính xác và phù hợp với thực tế

II.2.Các đại l ợng và hệ số tính toán th ờng gặp.

, công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất dặt (Pđ)và đợc tính nh sau:

dc

dm d

P P

η

=Trong đó :

Pđ: Công suất đặt của động cơ ( kW)

Pđm: Công suất định mức của động cơ ( kW)

ηđc: Hiệu suất định mức của động cơ

Vì hiệu suất định mức của động cơ tơng đối cao nên cho phép bỏ qua hiệu suất để cho việc tính toán đơn giản khi đó :

Pđ = Pđm

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn nh cầu trục , máy hàn,Khi xác định phụ tải tính toán , ta phải quy về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn

II.2.2 Phụ tải cực đại P max

Phụ tải cực đại đợc chia làm 2 nhóm :

Phụ tải cực đại Pmax: Là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian tơng đối ngắn ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày Phụ tải cực đại dùng để tính tổn thất công suất, để chọn thiết bị điện, chọn đây

đẫn và đây cáp theo mật độ dòng kinh tế,

Phụ tải đỉnh nhọn : Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian từ 1- 2s Phụ tải đỉnh nhọn đợc dùng để kiểm tra dao động điện áp,

điều khiển tự khởi động của động cơ, điều khiển làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ ,Phụ tải đỉnh nhọn thờng xảy ra khi động cơ khởi đông

II.2.3 Phụ tải trung bình P tb

Phụ tải trung bình là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một

khoảng thời gian nào đó Phụ tải trung bình đợc tính theo công thức :

t

P

t Q

q tb =∆

Trong đó :

∆P, ∆Q : Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát

(kW,kVAr )

t : Thời gian khảo sát (R)

Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị :

∑

=

= n

i i

Q

1

Phụ tải trung bình dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện của các thiết bị

II.2.4 Phụ tải tính toán P tt

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tơng đơng với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt Chính vì vậy , phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản để thiết kế cấp điện Nó đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đợc chọn trong mọi trạng thái vận hành

II.2.5 Hệ số sử dụng k sđ

Là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và công suất định mức của thiết bị Hệ số sử dụng cho biết mức độ sử dụng , mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kì làm việc và là số liệu để xác định phụ tải tính toán

• Đối với 1 thiết bị :

dm

tb sd

sd

P

P P

P k

dm

II.2.6.Hệ số thiết bị hiệu quả n hq

Là hệ số giữa công suất thực tế với công suất định mức và thờng

đ-ợc dùng để tính toán một khoảng thời gian nào đó Hệ số này cho biết mức độ sử dụng , khai thác thiết bị điện trong thời gian đang xét

dm

thucte pt

P P

II.2.7.Hệ số cực đại k max

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian dang xét Hệ số này ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất

tb

tt Max P

P

k =

II.2.8 Hệ số nhu cầu k nc

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức, thờng đợc tính cho phụ tải tác dụng

sd tb

II.2.9 Hệ số thiết bị hiệu quả n hq

Số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc , chúng dòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế ( gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau )

P

P n

1 2

2

1

Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính nhq theo công thức

trên khá phức tạp Vì vậy trong thực tế ngời ta tìm đợc ngời ta tìm nhq theo bảng hoặc tra đờng cong cho trớc với trình tự tính toán nh sau :

Trong đó : n :Số thiết bị trong nhóm

ni: Số thiết bị có công suất khong nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất

P,Pi :Tổng công suất ứng với n và ni

Tra đờng cong tính toán nhq* = f (n*,P*) ta tính đợc :

- Phơng pháp tính theo hệ số nhu cầu và công súât đặt

- Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm

- Phơng pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vi chiếu sáng

• Nhóm 2 : Là các nhóm phơng pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê Đặc điểm của nhóm phơng pháp này là có kể tới ảnh hởng của nhiều yếu tố do đó quá trình tính toán phức tạp nhng lai cho nhiều kết quả chính xác Nhóm bao gồm các phơng pháp sau :

- Phơng pháp tính theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải

- Phơng pháp tính theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

- Phơng pháp tính theo công suất trinh bình và hệ số cực đại

Việc lựa chọn các phơng pháp tính tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay thi công

Một số phơng pháp xác định phụ tải thờng dùng

II.3.1.Xác định phụ tải theo hệ số nhu cầu và công suất đặt.

Q tt = tt.

ϕ

Cos

P Q

P

tt tt

tt = 2 + 2 =Gần đúng lấy : Pd ≈Pdm Do đó :

∑

=

i dmi nc

tt k P

P

1

P P

P

Cos P Cos

P Cos P Cos

+++

+++

=

2 1

2 2 1

ϕ

Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thờng cho trong sổ tay

Phơng phap này có u điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện vì thế

đ-ợc sử dụng rộng rãi để tính toán các thiết điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi

nh quạt gió, máy bơm nớc, máy nén khí, Tuy nhiên phơng pháp này kém chính xác bởi hệ số nhu cầu đợc tra trong sổ tay là một số liệu cố định có trớc không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết trong nhóm

II.3.2.Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị điện tích.

Công thức tính: P = P F

Trong đó:

P0 : Suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất (kW/m2)

F : Diện tích sản suất (m2)Giá trị P0 có thể tra trong sổ tay

Phơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó đợc dùng trong các giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc trong việc tính toán phụ tải các phân xởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối đồng đều nh các phụ tải chiếu sáng

II.3.3.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một

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

T : Thời gian làm việc trong năm của xí nghiệp (h)

II.3.4.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình.

Công thức :

Ptt = kmax.ksd.Pđm

Trong đó :

Pđm : Công suất định mức (kW)

ksd : Hệ số sử dụng đợc tra trong sổ tay

kmax: Hệ số cực dại của công suất tác dụng đợc xác định theo đờng cong kmax = f(nhq,ksd)

Phơng pháp này cho kết quả tơng đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả ta dã xét tới một số các yếu tố quan trọng nh ảnh hởng của số lợng thiết bị trong nhóm, sự khác nhau về công suất và chế độ làm việc của chúng Khi tính theo phơng pháp này trong một số trờng hợp có thể dùng công thức gần đúng.

II.3.5.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng và công suất trung bình.

dt t P

0

)(

Phơng pháp này thờng dùng cho thiết kế mạng điện từ trạm biến áp xí nghiệp đến trạm biến áp phân xởng

II.3.6.Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.

Công thức tính : Ptt = Ptb ± βσ

Trong đó :

Ptb : Công suất trung bình của nhóm thiết bị (kW)

β : Độ lệch của đồ thị khỏi giá trị trung bình

σ : Hệ số tán xạ

II.4.Xác định phụ tải tính toán của phân x ởng sửa chữa cơ khí

Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy , phân xởng sửa chũa cơ khí là phân xởng số 7 Theo tính toán mặt bằng phân xởng gần bằng 525 và có 70 thiết

bị với công suất rất khác nhau Các thiết bị chủ yếu làm việc ở chế độ dài hạn.

Do phân xởng sửa chữa cơ khí đã có đầy đủ các số liệu cần thiết

nh số lợng, công suất và vị trí đặt của thiết bị nên để xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại ( Hay còn gọi là phơng pháp số thiết bị hiệu quả )

II.4.1.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình.

(Phơng pháp này đã trình bầy ở mục II.3.4)

II.4.2.Trình tự xác định phụ tải tính toán.

II.4.2.1 Phân nhóm phụ tải

Trong phân xởng có nhiều loại thiết bị, có công suất và chế độ làm việc khác nhau Do vậy để xác định đợc phụ tải đợc chính xác cần phải tiến hành phân nhóm thiết bị điện trong phân xởng Việc phân nhóm các thiết bị điện phải tuân theo một số nguyên tăc sau :

• Các thiết bị trong cùng một nhóm nên đặt cạnh nhau để giảm chiều dài đờng cáp hạ áp và giảm đợc tổn thất, vốn đầu t trên các đờng dây trong phân xởng

• Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm

• Tổng công suất của các nhóm nên sấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng cho phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong nhóm không nên quá nhiều Dựa trên nguyên tắc phân nhóm phụ tải trên và căn cứ vào vị trí của các thiết bị trong phân xởng chia các thiết bị trong phân xởng ta chia các thiết bị thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm cho trong bảng II- 1

B¶ng II 1–

TT Tªn thiÕt bÞ Sè lîng Sè trªn mÆt

b»ng 1 m¸yP®m (kW)Toµn béNhãm I

5 BÓ ng©m tÈm cã t¨ng

3 Lò điện để nấu chảy

II.4.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

a/ Tính toán phụ tải cho nhóm 1

Số liệu tính toán của nhóm 1 cho trong Bảng II- 2

Bảng II - 2

TT Tên thiết bị Số lợng Số trên mặt

bằng 1 máyPđm (kW)Toàn bộNhóm I

Tra bảng PL 1.1 (trang 253 )- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc: ksd = 0,2 và Cosϕ = 0,6

Ta có : n1 = 4 và n = 6

n*

666,06

,14

8,25,48,28,2

1 = + + + =

=Σ

P P

Tra bảng PL 1.5 ( trang 254)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc : nhq* =0,71

Số thiết bị sử dụng hiệu quả:

nhq = nhq*.n = 0,71.6 = 4,26 Tra bảng PL 1.6 ( trang 256)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc : k sd=0,2 và nhq = 4,26 tìm đợc kmax = 2,64

Phụ tải tính toán của nhóm I :

kw P

k k

i dm sd

P

S tt

6,0

68,

S

38,0.3

8,12

=

b/ Tính toán phụ tải cho nhóm II

Số liệu tính toán của nhóm II cho trong Bảng II - 3

Bảng II 3–

TT Tên thiết bị Số lợng Số trên mặt

1 máy Toàn bộNhóm II

1 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8

,61

71014101,8

1 = + + + + =

=

∑

P P

Tra bảng PL 1.5 ( trang 255)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc : nhq* =0,75

Số thiết bị sử dụng hiệu quả:

nhq = nhq*.n = 0,75.9 = 6,75 Tra bảng PL 1.6 ( trang 256)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc : k sd=0,2 và nhq = 6,75 tìm đợc kmax = 2,24

Phụ tải tính toán của nhóm II :

kw P

k k

i dm sd

P

S tt

6,0

66,

=

=

ϕ

Dòng điện tính toán :

A U

S

38,0.3

1,46

=

c/ Tính toán phụ tải cho nhóm III

Trong nhóm 3 có thiết bị cầu trục là thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, nên ta phải quy đổi về thành phụ tải ba pha tơng đơng, có chế độ làm việc dài hạn

kw P

95,2020

1 = + =

=Σ

P P

Tra bảng PL 1.5 ( trang 254)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm với n* = 0,2 và P* =0,74 ta tìm đợc : nhq* =0,76

Số thiết bị sử dụng hiệu quả:

nhq = nhq*.n = 0,76.10 = 7,6 Tra bảng PL 1.6 ( trang 256)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm với : k sd=0,2 và nhq = 7,6 tìm đợc kmax = 1,99

Phụ tải tính toán của nhóm III :

kw P

k k

i dm sd

P

S tt

6,0

87,

S

38,0.3

45,36

=

d/ Tính toán phụ tải cho nhóm IV

Số liệu tính toán của nhóm IV cho trong bảng II - 5

Bảng II 5–

TT Tên thiết bị Số lợng Số trên mặt

bằng 1 máyPđm (kW)Toàn bộNhóm IV

1 Bểngâm dung dich kiềm 1 41 3,0 3,0

1 = =

=Σ

P P

Tra bảng PL 1.5 ( trang 254)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm với n* = 0,1 và P* =0,27 ta tìm đợc : nhq* =0,76

Số thiết bị sử dụng hiệu quả:

nhq = nhq*.n = 0,76.10 = 7,6 Tra bảng PL 1.6 ( trang 256)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm với : k sd=0,2 và nhq = 7,6 tìm đợc kmax = 1,99

Phụ tải tính toán của nhóm IV :

kw P

k k

i dm sd

P

S tt

6,0

S

38,0.3

66,16

=

e/ Tính toán cho nhóm V

Trong nhóm có thiết bị có máy hàn là thiết bị một pha sử dụng điện

áp dây và làm việc ở chế độ gắn hạn lặp lại nên ta phải quy đổi về thành phụ tải ba pha tơng đơng, có chế độ làm việc dài hạn :

kw P

3 Lò điện để nấu chảy

65,21

1 = =

=Σ

P P

Tra bảng PL 1.5 ( trang 255)- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm với n* = 0,11 và P* =0,43 ta tìm đợc : nhq* =0,4

Số thiết bị sử dụng hiệu quả:

nhq = nhq*.n = 0,4.9 = 3,6 <4Vì n>3 ; nhq <4 nên phụ tải tính toán nhóm 5 đợc tính theo công thức

kw P

k P

n

i

dmi ph

P

S tt

6,0

82,44

S

38,0.3

7,74

=

II.4.2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng cho phân x ởng sửa chữa cơ khí.

Phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí đợc tính theo

ph-ơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Ta có công thức tính công suất chiếu sáng nh sau :

Pcs = P0.FTrong đó :

P0 : Suất chiếu sáng trên một đơn vị điện tích (W/m2)

F : Diện tích chiếu sáng (m2)

Trong phân xởng sửa chữa cơ khí, hệ thống chiếu sáng ta sử đèn sợi

đốt Tra bảng PL 1.2 ( trang 253- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang,

Vũ Văn Tẩm ta tìm đợc : P0=15W/m2

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng :

Pcs = P0.F = 15.525 = 7,815kW

Qcs = Pcs.tgϕ = 0 ( Vì Cosϕ = 1 nên tgϕ = 0 )

II.4.2.4.Xác định phụ tải tính toán cho phân x ởng sửa chữa cơ khí

Phụ tải động lực tác dụng tính toán :

P

i

Ptti dl

1

=+

++

Sttpx= ( ( ) (2 )2)

64 , 126 875

, 7 22 ,

Sttpx= 163,3 kVA

II.5.Xác định phụ tải tính toán của các phân x ởng còn lại

Các phân xởng còn lại ta chỉ biết công suất đặt và diện tích phân xởng nên phụ tải tính toán của các phân xởng này đợc xác định theo công suất

Q tt = tt

ϕ

Cos

P Q

P

tt tt

tt = 2 + 2 =Gần đúng lấy : Pd ≈Pdm Do đó :

∑

=

i dmi nc

tt k P

P

1

Trong đó :

Pdi,Pdmi : Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị điện thứ

i (kW)

Ptt,Qtt,Stt : Công suất tác dụng , công suất phản kháng và công suất tính toàn phần của nhóm thiết bị ( kW,kVAr, kVA).

P P

P

Cos P Cos

P Cos P Cos

+++

+++

=

2 1

2 2 1

ϕ

II.5.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân x ởng kết cấu kim loại:

Phân xởng kết cấu kim loại:

P

6,0

4,2101

6,0

8,940

8,0

C«ng suÊt tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng cña toµn ph©n xëng :

Qtt = Ptt.tgϕ = 580,25.0,75 = 435,19kVAr

C«ng suÊt tÝnh to¸n toµn phÇn cña toµn ph©n xëng :

kVA Cos

P

8,0

25,580

P

6,0

8,0

Công suất tính toán động lực :

6,0

II.5.8 Xác định phụ tải tính toán cho Ban quản lý nhà máy:

Ban quản lý nhà máy có :

P

8,0

98 =

=

=

ϕ

Kết quả tính toán phụ tải của các phân xởng đợc tổng kết trong bảng II - 7

Bảng II 7–Tên phân xởng Pđ

II.6 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy

kw

P k

P

i tti dt

ttnm

15 , 6032 )

98 6 , 172 1 , 103 5

,

247

848 25

, 580 2005

8 , 940 4

, 2101 ( 85 , 0 10

1

= +

+ +

+

+ +

+ +

Q

i tti dt

ttnm

68 , 6626 )

5 , 73 56 , 229 4

, 126 63

,

185

84 , 1127 19

, 435 75

, 1503 36

, 1319 86

, 2794 (

85 , 0 10

1

= +

+ +

+

+ +

+ +

( ) ( )

S ttnm = ttnm 2 + ttnm 2 = 6032 , 15 2 + 6626 , 68 2 = 8961 , 01

II.7 Xác định phụ tải điện và vẽ đồ thị phụ tải.

II.7.1 Tâm phụ tải.

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện :

Mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu

∑n ⇒

i i

i L

Trong đó :

Pi: Công suất của phụ tải thứ i

Li : Khoảng cách của phụ tải thứ i tới tâm phụ tải

Để xác định tâm phụ tải ta có thể sử dụng các công thức sau :

∑

∑

i i

n

i i i

S

x S

n

i i i

S

Y S

n

i i i

S

Z S

Z0

Trong đó :

Xo,Yo,Zo : Toạ độ tâm phụ tải điện

xi,yi,zi : Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ XYZ

Si : Công suất của phụ tải thứ i

Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp , trạm phân phối , tủ phân phối và tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm dây dẫn

và giảm tổn thất trên lới điện

II.7.2 Bản đồ phụ tải.

Bản đồ phụ tải là một vòng tròn vẽ trên bề mặt có tâm trùng với tâm của phụ tải điện , có điện tích tơng ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích náo đó tuỳ chọn Bản đồ phụ tải cho phép ngời thiết kế hình dung đ-

ợc sự phân bố phụ tải trong pham vi nội dung thiết kế, từ đó có thể thiết lập đợc phơng án cấp điện Bản đồ phụ tải chia làm 2 phần

• Phần phụ tải dộng lực ( Phần gạch chéo)

• Phần phụ tải chiếu sáng (Phần để trắng)

Để vẽ đợc bản đồ phụ tải cho phân xởng ta coi phụ tải của các phân xởng phân bố đều theo diện tích phân xởng nên tâm có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xởng trên bề mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i đợc xác định qua biểu thức :

1 1

P

P

360

=

α

Hình II-1 : Bản đồ phụ tải của nhà máy.

Kết quả tính toán bán kính và góc chiếu sáng của bản đồ phụ tải của các

Y (mm)

Để thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy ta phải vạch ra các

ph-ơng án cung cấp điện , trên cơ sở so sánh cẩn thận các phph-ơng án đã đề ra

lựa chọn phơng án cung cấp điện hợp lí Một phơng án cấp điện đợc coi

là hợp lí nếu thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau :

Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cấp điện phù hợp với yêu cầu của

phụ tải

• Đảm bảo chất lợng điện năng

• Đảm bảo tần số và điện áp nằm trong giá trị cho phép

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

• An toàn cho ngời và thiết bị

• Đễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải

điện

• Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lí.

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

• Vạch phơng án cung cấp điện

• Lựa chọn số lợng, vị trí và dung lợng trạm biến áp

• Tính toán kinh tế – kĩ thuật

• Thiết kế chi tiết cho các phơng án đợc chọn

III.1 Vạch ph ơng án cung cấp điện

III.1.1 Lựa chọn cấp điện cung cấp điện cho nhà máy.

Trớc khi vạch ra các phơng án cung cấp điện cụ thể ta cần phải lựa chọn cấp điện hợp lí từ hệ thống tới nhà máy Để lựa chọn cấp điện áp truyền tải thờng dùng các công thức kinh nghiệm sau :

kV P l

U = 4 , 34 + 0 , 16 ,

P : Công suất toàn nhà máy ( kW)

l : Khoảng cách từ nhà máy tới trạm trung gian , l = 15km

Nh vậy : Cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy :

kV

U = 4 , 34 15 + 0 , 016 6032 , 15 = 45 , 83

Từ kết quả trên ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là :U = 35kV

III.1.2 Ph ơng án về các tram biến áp phân x ởng.

Các trạm biến áp đợc lựa chọn theo các nguyên tắc sau :

• Vị trí : Vị trí của các trạm biến áp phải thoả mãn các điều kiện cơ bản sau :

- An toàn và liên tục cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

- Phòng cháy, nổ, bụi bậm và khí ăn mòn

- Tiết kiệm vốn đầu t và chi phí vận hành nhỏ

• Số lợng máy biến áp đặt trong trạm đợc lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trờng hợp trạm biến áp chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận tiện cho vận hành, tuy nhiên

độ tin cậy cung cấp điện lại không cao

- Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 1 và loại 2 nên

qt

hc k S S k

n − 1 ) ≥ (

Trong đó :

n : Số máy biến áp đặt trong trạm biến áp

khc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, chọn loại máy biến

áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh , khc = 1

kqt: Hệ số quá tải , kqt = 1,4

Sttsc : Công suất tính toán sự cố (kVA)

Khi sự cố 1 máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng

để giảm nhẹ dung lợng của máy biến áp , lấy Sttsc = 0,7Stt đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại máy biến áp dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

III.1.2.1 Ph ơng án 1 : Đặt 9 trạm biến áp phân x ởng.

Các trạm biến áp đợc chọn nh sau :

Phơng án 1 : 9TBA

18 MBA

Hình III - 1

*Trạm biến áp B 1 , B 2 : Cung cấp điện cho phân xởng kết cấu kim

loại Mỗi trạm đặt 4 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của mỗi trạm :

kVA S

4

33,3502

2

kVA S

2

58,875

=

≥

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 1000kVA

Khi sự cố máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải sự

cố Công suất 3MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Sqt = 3 1 , 3 1000 = 3900 ≥ ttpx = 3502 , 33

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng kết cấu kim loại

*Trạm biến áp B 3 : Cung cấp điện cho phân xởng lắp ráp cơ khí

Trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của mỗi trạm Stttrạm = 1503,93kVA:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 1000kVA

Khi sự cố 1 máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải

sự cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Sqt = 1 , 3 1000 = 1300 ≤ ttpx = 1568

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại không đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng lắp ráp cơ khí Lúc này ta u tiên cắt phụ tải loại 3 nếu không thoả mãn thì cắt tiếp 1 phần phụ tải loại 2 kém quan trọng hơn

Lợng công suất phải cắt khi sự cố 1 MBA

kVA

S catsc =1558−1300 = 268

*Trạm biến áp B 4 : Cung cấp điện cho phân xởng đúc Trạm đặt 2

máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của trạm

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 1600kVA

Khi sự cố 1 máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải

sự cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Sqt = 1 , 3 1600 = 2080 ≤ ttpx = 2506 , 25

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại không đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng đúc Lúc này ta u tiên cắt phụ tải loại 3 nếu không thoả mãn thì cắt tiếp 1 phần phụ tải loại 2 kém quan trọng hơn

Lợng công suất phải cắt khi sự cố 1 MBA

kVA

S catsc =2506,25−2080 =426,25

*Trạm biến áp B 5.Cung cấp điện cho phụ tải của phân xởng nén khí Mỗi trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của mỗi trạm : Stttrạm = 725,31kVA:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 560kVA

Khi sự cố máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải sự

cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Sqt = 1 , 3 560 = 728 ≥ ttpx = 725 , 31

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng nén khí

*Trạm biến áp B 6 : Cung cấp điện cho phụ tải của phân xởng rèn

Trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của trạm Stttrạm = 1413,33kVA:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 1000kVA

Khi sự cố 1 máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải

sự cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại không đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng rèn Lúc này ta u tiên cắt phụ tải loại 3 nếu không thoả mãn thì cắt tiếp 1 phần phụ tải loại 2 kém quan trọng hơn

Lợng công suất phải cắt khi sự cố 1 MBA

kVA

S catsc =1413,33−1300 =113,33

*Trạm biến áp B 7.Cung cấp điện cho phụ tải của trạm bơm Mỗi trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của mỗi trạm : Stttrạm = 309,38kVA:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 250kVA

Khi sự cố máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải sự

cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Sqt = 1 , 3 250 = 325 ≥ ttpx = 309 , 38

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của trạm bơm

*Trạm biến áp B 8 : Cung cấp điện cho phụ tải của phân xởng sửa

chữa cơ khí và ban quản lý nhà máy Mỗi trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của trạm

,63

≥

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 160kVA

Khi sự cố 1 máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải

sự cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

*Trạm biến áp B 9 : Cung cấp điện cho phụ tải của phân xởng gia

công gỗ Mỗi trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song Công suất tính toán của trạm Stttrạm = 287,67kVA:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 160kVA

Khi sự cố 1 máy biến áp, các máy biến áp còn lại đợc phép quá tải

sự cố Công suất MBA còn lại tải đợc khi sự cố 1 MBA là :

kVA S

kVA

Ta thấy rằng khi sự cố 1 MBA các máy biến áp còn lại không đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải của phân xởng gia công gỗ Lúc này ta u tiên cắt phụ tải loại 3 nếu không thoả mãn thì cắt tiếp 1 phần phụ tải loại 2 kém quan trọng hơn

Lợng công suất phải cắt khi sự cố 1 MBA

kVA

S catsc =287,67−208=79,67

Kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xởng của

ph-ơng án 1 cho trong bảng III – 1

*Trạm biến áp B 5 : Cung cấp điện cho phụ tải của phân xởng nén

khí .Trạm đặt 1 máy biến áp Công suất tính toán của trạm

Stttrạm = 725,31kVA:

kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn co Sđm = 750kVA

*Trạm biến áp B 7 : Cung cấp điện cho phụ tải của trạm bơm Trạm

đặt 1 máy biến áp Công suất tính toán của trạm