Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sửa chữa thiết bị điện số 3

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀPhụ tải là số liệu ban đầu, để giải quyết những vấn đề tổng hợp về kinh tế, kỹthuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiệnđại, xác

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt NamĐộc lập-Tự do-Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện :

Tên đề tài

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sửa chữa thiết bị điện số 3

Dữ liệu nhà máy như sau

Sốhiệu

nhàmáy

HướngSố

hiệu

Phươngán

Nam

Giá thành tổn thất điện năng cΔ=1000đ/kWh

Suất thiệt hại do mất điện gth=7500đ/kWh

Hao tổn điện áp cho phép trong mạch tính từ nguồn(điểm đấu điện) là ΔUcp=5%

Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

1

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể thiếuđược trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi đất nước Như chúng

ta đã xác định và thống kê được rằng khoảng 70% điện năng được sản xuất ra dùng trongcác xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được điệnnăng làm thế nào để cung cấp điện cho các phụ tải điện cho hiệu quả, tin cậy Vì vậy cungcấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có một ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tếquốc dân

Nhìn về phương diện quốc gia thì việc đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục và tincậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế của quốc gia phát triển liên tục

và tiến kịp với sự phát triển của nền khoa học công nghệ thế giới

Nếu ta nhìn về phương diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp là ngànhtiêu thụ năng lượng nhiều nhất Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điện năng hợp lý trong lĩnhvực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác một cách hiệu quả công suất của các nhàmáy phát điện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng được sản xuất ra

Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hài hoà các yêu cầu vềkinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cungcấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chấtlượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép, Hơn nữa là phải thuận lợi cho việc mở rộng

và phát triển trong tương lai

Với đề tài:

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sửa chữa thiết điện bị số 3

Đã phần nào giúp em làm quen dần với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này Trongthời gian làm bài, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô giáotrong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt được sự giúp đỡ tận tình của thầy, em đã hoàn thànhtốt đồ án môn học của mình Song do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế,nên bài làm của em không tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sựgóp ý, chỉ bảo của các thầy các cô để em có được những kinh nghiệm chuẩn bị cho côngviệc sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn

Hà Nội ngày 28 tháng 8 năm 2010

Sinh viên thực hiện

2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Trần Quang khánh

Hệ thống cung cấp điện,NXB KHKT,Hà Nội 2009

2.Trần Quang Khánh

Bài tập thiết kế hệ thống cung cấp điện,NXB KHKT,Hà Nội 2008

3.Vở ghi các bài giảng của thầy trên lớp

4.Nguyễn Công Hiền (chủ biên)

Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng,NXB KHKT,Hà

PPTT : Trạm phân phối trung tâm

BAPPTT : Trạm biến áp phân phối trung tâm

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.1 Giới thiệu chung về nhà máy

Nhà máy sửa chữa thiết bị số 3 là một nhà máy có qui mô tương đối lớn gồm 20 phân

xưởng và phụ tải với tổng công suất tương đối lớn trên 7447,4 kW

Mặt bằng phân xưởng được phân bố như sau:

Suy ra: diện tích thực = diện tích trên bản vẽ 5000²

4

Danh sách các phân xưởng trong nhà máy

bị điện

Tổng công suất đặt,kW

Hệ số nhu cầu,K nc

Hệ số công suất,cosφ

2 Phân xưởng vật liệu hàn 200 800 0.35 0.56

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp

plasmace

100 1100 0.37 0.67

4 Phân xưởng tiêu chuẩn 70 250 0.38 0.78

5 Phân xưởng khí cụ điện 100 700 0.37 0.72

7 Phân xưởng xi măng amiăng 50 850 0.40 0.72

11 Xem dự liệu phân xưởng

Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 468,72 m, đường dây cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến

áp là 250 MVA, nhà máy làm việc 3 ca

1.2 Nhiệm vụ thiết kế.

I.Tính toán phụ tải

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

5

1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp,xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng

xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

II Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy

2.1 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp

2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.3 Chọn dấy dẫn từ nguồn tới trạm biến áp

2.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp đến các phân xưởng (So sánh ít nhất

2 phương án )

III.Tính toán điện

3.1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

3.2 Xác định hao tổn công suất

3.3 Xác định tổn thất điện năng

IV.Chọn và kiểm tra thiết bị

4.1 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng

4.2 Chọn và kiểm tra thiết bị

4.3 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

V.Tính toán bù hệ số công suất

5.1 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên cosφ2=0,9 5.2 Đánh giá hiệu quả bù

VI Tính toán nối đất và chống sét

VII Hạch toán công trình

7.1 Liệt kê các thiết bị

7.2 Xác định các chỉ tiêu kinh tế

Bản vẽ

1 Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải

2 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghiệp (Gồm cả sơ đồ của các phương án so sánh )

3 Sơ đồ trạm biến áp (Sơ đồ nguyên lý,Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp)

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Phụ tải là số liệu ban đầu, để giải quyết những vấn đề tổng hợp về kinh tế, kỹthuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiệnđại, xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điệnnhằm mục đích lựa chọn kiểm tra các phần tử mang điện và biến áp theo phương phápphát nóng và các chỉ tiêu kinh tế

Tính toán độ lệch và dao động điện áp lựa chọn thiết bị bù, thiết bị bảo vệ

Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử của hệ thống cung cấp điện dùng cácchỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nó (Vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, chi phí qui đổi,chi phí kim loại màu, tổn thất điện năng) đều phụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọngtính toán ( Giá trị trung bình) của phụ tải điện

Vì vậy thiết hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người ta dùngphương pháp đơn giản hoá hoặc phương pháp xác định chính xác là tuỳ thuộc vào giaiđoạn thiết kế và vị trí điểm nút tính toán khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệpcông nghiệp gồm 2 giai đoạn sau:

+ Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế

+ Giai đoạn vẽ bản vẽ cho thi công

Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổngcông suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ, Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta xác địnhchính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể và các nguồn tiêu thụ của các phânxưởng

Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thốngcung cấp điện theo các điểm nút tính toán trong các lưới điện dưới và trên 1000 V

Mục đích tính toán phụ tải điện tại các điểm nút nhằm chọn tiết diện dây dẫn củalưới điện cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng và công suất của máy biến áp vàtrạm giảm áp chính, chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối, chọn thiết bị chuyểnmạch và bảo vệ với điện áp trên và dưới 1000 V Chính vì vậy người ta đã đưa ra một đạilượng gọi là phụ tải tính toán nó được định nghĩa như sau:

Phụ tải chỉ dùng để thiết kế tính toán nó tương đương vói phụ tải thực về hiệu quảphát nhiệt hay tốc độ hao mòn cách điện trong quá trình làm việc

7

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình

Ptt=Khd*Ptb

Với : Khd là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, [KW]

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

Ptt=Kmax*Ptb=Kmax*Ksd*Kdt

Với Ptb là công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị

Kmax là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật

Với : Knc là hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể coigần đúng Pđ =Pđm [kW]

6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

8

Ptt=Ao*M/Tmax

Với : Ao là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kW/đvsp]

M là số sản phẩm sản xuất trong một năm

Tmax là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]

7 Phương pháp tính trực tiếp,

Trong các phương pháp trên ba phương pháp 3,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết

kế để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết qủa gần đúng tuy nhiên chúng kháđơn giản và tiện lợi, Các phương pháp còn lại được sử dụng trên cơ sở lý thuyết xácxuất thống kê có xét đến yếu tố nên cho kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tínhtoán lớn và phức tạp, tuỳ theo nhu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải,người thiết kế có thể lựa chọn những phương pháp thích hợp,

Trong trường hợp này ta sử dụng phương pháp tính theo công suất đặt và hệ sốnhu cầu,Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suấtchiếu sáng trên một đơn vị sản xuất,(Lấy p0=12W/m²)

2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN

9

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm

Danh sách máy cho phân xưởng cơ khí-sửa chữa số 1

Dựa vào các nguyên tắc sau:

-Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc,

-Các thiết bị trong nhóm ở gần nhau về vị trí,

-Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít,

Ta có bảng phân chia các nhóm như sau

10

Tên thiết bị

Ký hiệutrên sơ

Tổng công suất cả phân xưởng 182,4

Như vậy ta chia phân xưởng thành 5 nhóm phụ tải

STT Tên nhóm Công suất đặt của nhóm

Ta sẽ tính toán phu tải động lực của từng nhóm

Phụ tải tính toán động lực của nhóm 1,

Tính toán tương tự nhóm 1 ta được kết quả tính toán cho các nhóm còn lại như sau:

Ta sử dụng tiện ích của bảng tính Excel để tính toán phụ tải của các nhóm và được kết quả

như sau:

12

Tên thiết bị

Ký hiệu trên sơ đồ

Công suất đặt P (kW) k sd cosφ P i *cosφ P i *k i P i 2 k sd∑ n hd

K nc

P đl * cosφ nhóm

N 1 Bể ngâm tăng nhiệt 3,00 7,00 0,30 1,00 7,00 2,10 49,00

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng cơ khí sửa chữa số 1

-Công suất tính toán động lực

Ptt=Pđl+Pcs=142,11+12,960=155,07 (kW)-Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng

Ta có cosφ∑ của phân xưởng là:

Qtt=Qđl=Pđl*tgφ∑=142,11*tg50,95º=175,18 (kVAR)-Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng

2.4 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng

Phân xưởng có diện tích S= dài * rộng (m2)

14

bị điện

Tổng công suất đặt,kW

Hệ số nhu cầu,

Knc

Hệ số công suất,cosφ

Chiều dài(m)

Chiều rộng(m)

Diện tích(m2)

2.5 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY

2.5.1Công thức

Phụ tải tính toán cho toàn nhà máy được xác định theo các bước

10 1

2.6.1 Khái niệm biểu đồ phụ tải

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xí

nghiệp công nghiệp, việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp

là một vấn đề quan trọng, Để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ

thuật đảm bảo chi phí hàng năm là ít nhất, hiệu quả cao, Để xác định được các vị trí đặt

biến áp, trạm phân phối chính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu

đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằng nhà máy

Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng

theo tỷ lệ đã chọn

18

SI=Π*RI2*m suy ra : RI=

*

I

S m p

Trong đó:

+ SI là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (kVA)

+ RI là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)

+ m là tỷ lệ xích (kVA/mm2) hay (kVA/m2)

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải trùng vớitâm phụ tải phân xưởng

Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện

Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn được chia làm hai phần hình quạt tương ứng vớiphụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

2.6.2 Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trung với tâm của phụ tảiđiện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo một tỉ lệ xích nào đấy, Biểu đồphụ tải cho phép người thiết kế hình dung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết

kế để từ đó vạch ra nhưng phương án thiết kế hợp lý và kinh tế nhất

Để xác định biểu đồ toàn nhà máy ta chọn tỷ lệ xích là m=9 kVA/ mm²

+ Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức

+ Góc chiếu sáng được tính theo biểu thức

a= (360*Pcs)/Ptt

*Tính toán bán kính R và góc chiếu sáng của từng phân xưởng

Kết quả tính toán được cho trong bảng sau :

19

*

S R

m

=

P

3 Phân xưởng nhựa tổng hợp plasmace 7,20 414,20 618,21 0,41 6,26

Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

21

CHƯƠNG 3

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY

Những yêu cầu khi cấp điện

 Độ tin cậy điện phải đảm bảo tính liên tục

 Chất lượng điện năng

 An toàn cung cấp điện

 Kinh tế

Ở chương 2 đã tính được công suất toàn nhà máy Sttnm=6522,06 kVA,Với công suất nhưvậy nên đặt trạm phân phối trung tâm (PPTT) nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG110/22) về rồi phân phối cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX)

3.1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT CỦA TRẠM PPTT

Ta chọn máy biến áp ở trạm trung gian là máy TPΠH 10MVA-110/22kV do Liên Xô sản xuất

Từ sơ đồ nhà máy, vị trí các phân xưởng ta xác định được tâm phụ tải toàn nhà máy

Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là:

Phân xưởng

3.2 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC TRẠM BAPX

Căn cứ và vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 6 trạm biến áp

Tất cả các trạm biến áp B1 đến B10 cấp điện cho các phân xưởng chính được xếp vàophụ tải loại 1 nên cần đặt 2 máy biến Các máy biến áp dùng máy biến áp ba pha hai cuộn dây do Việt Nam chế tạo.

Chọn dung lượng các máy biến áp

-Trạm B1, Trạm B1 đặt 2 máy biến áp làm việc song song

Công suất máy được tính theo công thức kinh nghiệm sau

SđmB =

Stt

1,4Vậy

Chọn biến áp tiêu chuẩn Sđm=100 kVA

Vậy trạm B1 đặt 3 máy Sđm=100 kVA (loại máy 100-22/0,4) trong đó 2 máy chính và một máy dự phòng

Các trạm khác chọn tương tự, kết quả như sau:

Số máy

Chính +

dự phòng

SđmB mỗi máy,kVA

3.3 CHỌN DÂY DẪN TỪ NGUỒN ĐẾN TRẠM BIẾN ÁP

Đường dây cung cấp từ nguồn về trạm PPTT của nhà máy dài 468,72 m sử dụng đường dây trên không,dây nhôm lõi thép ,lộ kép

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5400 h, Với giá trị Tmax, ứng với dây dẫn

AC tra bảng 5 (trang 294 sách HT CCĐ-Nguyễn Công Hiền ) tìm được mật độ dòng kinh tế

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70 mm², AC-70, Kiểm tra dây theo điều kiện dòng

Kiểm tra dân dẫy theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-70, tra bảng phụ lục 4,6 (trang 362 sách HTCCĐ Nguyễn Công Hiền ) được

3.4 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỪ TRẠM PPTT ĐẾN TRẠM BAPX

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn mạng cao áp trong nhà máy dùng cáp ngầm

Các trạm biến áp phân xưởng dùng loại trạm kề, có 1 mặt tường giáp với tường phân xưởng

So sánh 2 phương án đi dây của mạng cao áp nhà máy

Phương án 1

Kéo dây trực tiếp từ trạm PPTT đến các biến áp phân xưởng, theo đường bẻ góc,các đườngcáp được xây dựng dọc theo các mép đường và nhà xưởng,như vậy sẽ thuận tiện cho việcxây dựng ,vận hành và phát triển mạng điện

27