do an cung cap dien(Nguyễn minh thư)

- Phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán PTTT theo điều kiện phát nóng được gọi tắt là phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điệ

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Sinh viên thiết kế : Hoàng Anh Đức Lớp: Đại Học Khóa 4 Điện A

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Thư

I ĐỀ.TÀI: Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí 1 và toàn bộ nhà máy

Cơ khí 1N4.

II CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT:

- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và xí nghiệp theo bản vẽ

- Số liệu phụ tải cho theo bảng

- Số liệu nguồn Uđm = 10 kV; SNM = 200 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 mạng điện cho Phân xưởng và toàn Nhà máy

5 Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện

IV CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ (GIẤY A3):

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 toàn Nhà máy

4 Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng

BẢNG 1

SỐ LIỆU PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Diện tích phân xưởng cơ khí được tính theo sơ đồ mặt bằng nhà máy

17

5 1

6

4

3

2

7

18

19 16

11 8

9

14

13

15 12

10

phòng kỹ thuật

BẢO VỆ

GA RA

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển củađất 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 , 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 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 Nguyễn Minh Thư cùng các thầy cô giáo khác trong khoa Điện

Sinh viên thực hiện:

Hoàng Anh Đức

CHƯƠNG I

NHỮNG NÉT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1.1: Tổng quan về cung cấp điện:

Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người chúng ta Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao…) mà ngày nay điện năng được sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vụ, … Cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình Có thể nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất

và tiêu thụ điện năng, và trong tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ vẫn tiếp tục tăng cao

Trong những năm gần đây, nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn trong phát triển kinh tế, xã hội Số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thương mại, dịch vụ,… gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất và tiêu dùng ở nước ta tăng lên đáng kể và dự báo sẽ tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới Do đó

mà hiện nay chúng ta đang rất cần đội ngũ những người am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng như vận hành, cải tạo và sửa chữa lưới điện nói chung, trong đó có khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện

Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là vịêc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng có thêm nhiều nhà đầu tư nước ngoài đến với chúng ta Do vậy mà vấn đề đặt ra

là chúng ta cần phải thiết kế các hệ thống cung cấp điện một cách có bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẫn kỹ thuật hiện hành Có như thế thì chúng ta mới

có thể theo kịp với trinh độ của các nước

1.2 : Phân tích yêu cầu về cung cấp điện cho hộ phụ tải :

Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần tử của

hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn

và kinh tế Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép

Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thoã mãn đựơc các yêu cầu sau:

-Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ

-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

-Đảm bảo chất lượng điện năng mà chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện trong phạm vi cho phép

-Vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành hàng năm thấp

-Thuận tiện cho công tác vận hành và sửa chữav.v…

Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân nhắc, kết hợp hài hoà tùy vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến các yêu cầu khác như: Có điều kiện thuận lợi nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này,rút ngắn thời gian xây dựng v.v…

CHƯƠNG II

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.1 : Khái niệm chung:

Khi thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp, hộ tiêu thụ thì một

trong những công việc rất quan trọng mà ta phải làm đó là tiến hành xác định phụ tải tính toán cho nhà máy

- Phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán (PTTT) theo điều kiện phát nóng (được gọi tắt là

phụ tải tính toán) là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm dây dẫn phát nóng tới nhiệt độ bằng với nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Do vậy, về phương diện phát nóng nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị

đó trong mọi trạng thái vận hành bình thường

2.2 : Mục đích xác định phụ tải tính toán :

Xác định phụ tải tính toán là một công đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân

Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có thể dẫn đến cháy nổ rất nguy hiểm Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí đầu tư và kéo dài thời gian thu hồi vốn

Do tính chất quan trọng như vậy nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác Những phương pháp đơn giản và thuận tiện trong tính toán thì độ chính xác không cao Còn nếu nâng cao độ chính xác, xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính phức tạp Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính:

- Nhóm thứ nhất : là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết

và đưa ra các hệ số tính toán Đặc điểm của phương pháp này là thuận tiện nhưng độ chính xác không cao, thường chỉ cho các kết quả gần đúng

- Nhóm thứ hai: là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống kê Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố nên kết quả có độ chính xác cao hơn song việc tính toán lại phức tạp hơn

Do vậy, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công và quy mô, đặc điểm của công trình, yêu cầu về độ chính xác và thông tin về phụ tải mà chọn phương

pháp tính toán phụ tải điện thích hợp.

2.3 : Phân nhóm phụ tải :

2.3.1: Các phương pháp phân nhóm phụ tải:

Khi bắt tay vào xác định PTTT thì công việc đầu tiên mà ta phải làm đó là phân nhóm phụ tải.Thông thường thì người ta sử dụng một trong hai phương pháp sau:

- Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất và tính chất công việc:

Phương pháp này có ưu điểm là đảm bảo tính linh hoạt cao trong vận hành cũng như bảo trì, sửa chữa Chẳng hạn như khi nhà máy sản xuất dưới công suất thiết kế thì

có thể cho ngừng làm việc một vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các dây chuyền khác, hoặc khi bảo trì, sửa chữa thì có thể cho ngừng hoạt động của từng dây chuyền riêng lẻ,… Nhưng phương án này có nhược điểm sơ đồ phức tạp, là chi phí lắp đặt khá cao do có thể các thiết bị trong cùng một nhóm lại không nằm gần nhau cho nên dẫn đến tăng chi phí đầu tư về dây dẫn, ngoài ra thì đòi hỏi người thiết kế cần nắm vững quy trình công nghệ của nhà máy

-Phân nhóm theo vị trí trên mặt bằng:

Phương pháp này có ưu điểm là dễ thiết kế, thi công, chi phí lắp đặt thấp Nhưng cũng có nhược điểm là kém tính linh hoạt khi vận hành sửa chữa so với phương pháp thứ nhất

Do vây mà tuỳ vào điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chon phương

Dựa vào sơ đồ bố trí trên mặt bằng, và số lượng của các thiết bị tiêu thụ điện,

chúng ta sẽ chia phân xưởng cơ khí thành 3 nhóm như ở bảng II.1.

2.4 : Xác định tâm phụ tải:

2.4.1: Mục đích:

Xác định tâm phụ tải là nhằm xác định vị trí hợp lý nhất để đặt các tủ phân phối (hoặc tủ động lực) Vì khi đặt tủ phân phối (hoặc động lực) tại vị trí đó thì ta sẽ thực hiện được việc cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ, chi phí kim loại màu là hợp lý nhất Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: đảm bảo tính mỹ quan, như thuận tiện và an toàn trong thao tác, v.v…

Ta có thể xác định tâm phụ tải cho nhóm thiết bị (để định vị trí đặt tủ động lực), của một phân xưởng, vài phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy (để xác định vị trí đặt

tủ phân phối Nhưng để đơn giản công việc tính toán thì ta chỉ cần xác định tâm phụ tải cho các vị trí đặt tủ phân phối Còn vị trí đặt tủ động lực thì chỉ cần xác định một cách tương đối bằng ước lượng sao cho vị trí đặt tủ nằm cân đối trong nhóm thiết bị và

ưu tiên gần các động cơ có công suất lớn

i 1

S x x

i 1

S y y

i 1

S z z

S

= ∑

∑ ( 2.1 )

Trong đó: x0; y0; z0 là toạ độ tâm phụ tải điện

xi; yi; zi là toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một trục toạ độ XYZ tuỳ chọn

Si là công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

I : CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1 : Một số khái niệm:

-Hệ số sử dụng K sd: Là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất định mức của thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm,…)

+ Đối với một thiết bị: Ksd = tb

Kđt =

tt n tti

i 1

P P

-Hệ số cực đại K max : Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong

thời gian xem xét

Kmax = tt

tb

P

(Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất.)

Hệ số Kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả nhq(hoặc Nhq), vào hệ số sử dụng và hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm Trong thực tế khi tính toán thiết kế người ta chọn Kmax theo đường cong

Kmax= f(Ksd,nhq), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu

- Số thiết bị hiệu quả n hq:

Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau Khi đó ta định nghĩa nhq là một số quy đổi gồm có nhq thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng với phụ tải tiêu thụ thực do n thiết bị tiêu thụ trên

i 1 n

2 dm

lý thuyết trên cơ sở quan sát các phụ tải điện ở xí nghiệp đang vận hành

Thông thường những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức tạp

Do vậy tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp

Nguyên tắc chung để tính PTTT của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở

về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện,

và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ thống điện

∗ Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm:

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

2 : Các phương pháp xác định PTTT thường dùng :

2.1 : Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng theo đơn vị sản phẩm :

Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, PTTT bằng phụ tải trung bình và được xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẫm khi cho trước tổng sản phẫm sản xuất trong một đơn vị thời gian

Mca - Số lượng sản phẫm sản xuất trong một ca

Tca -Thời gian của ca phụ tải lớn nhất

w0- Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẫm

Khi biết w0 và tổng sản phẫm sản xuất trong cả một năm, PTTT được tính theo công thức sau:

o tt

Với Tlvmax[giờ]: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm

2.2: Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải tính trên một đơn vị sản xuất:

Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên một đơn vị là P0 thì :

2.3: Xác định phụ tải theo công suất đặt (P đ ) và hệ số nhu cầu (K nc ):

Phụ tải tính toán được xác định bởi công thức:

Ptt = knc i

n dm

+ knc : hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo các số liệu thống kê của các

xí nghiệp, phân xưởng tương ứng

+ cosϕ hệ số công suất tính toán tra sổ tay kỹ thuật từ đó tính được tgϕ Nếu hệ số cosϕ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ số

cosϕ trung bình của nhóm theo công thức sau: cosϕtb = i

i

n

i dm

i 1 n dm

i 1

Cosφ PP

=

=

∑

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện nên nó thường được dùng khi đã có thiết kế nhà xưởng của xí nghiệp nhưng chưa có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng Lúc này chỉ biết một số liệu duy nhất là công suất đặt của từng phân xưởng.

Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là kém chính xác vì Knc được tra trong các sổ tay thường thì không hoàn toàn đúng với thực tế mà nó chỉ có ý nghĩa dùng để tham khảo

2.4: Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình

P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả hay phương pháp sắp xếp biểu đồ):

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, vì khi tính số thiết bị hiệu quả (nhq) chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng Do đó khi cần nâng cao độ chính xác của PTTT, hoặc khi không có số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp trên thì ta nên dùng phương pháp này

Công thức tính toán: Ptt = Kmax Ksd Pđm = Knc Pđm (2.13)Trong đó:

Pđm - công suất định mức của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

ksd = tb

dm

P

P - hệ số sử dụng tác dụng của thiết bị, tra trong sổ tay kĩ thuật

kmax - hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong

khoảng thời gian đang xét: kmax = tt

nhq = i

i

2 n

dm

i 1 n 2 dm 1

PP

Tuy nhiên biểu thức trên không thuận lợi khi số thiết bị là lớn

Do đó : với n > 4 thì cho phép dùng các phương pháp tính toán gần đúng để xác định

nhq với sai số trong khoảng ± 10%

Pđmmax và Pđmmin là công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất và nhỏ nhất trong nhóm

i 1 hq

dm max

2 Pn

Khi đó, việc xác định nhq phải tiến hành theo các bước sau:

- Tính n và n2, trong đó n là số thiết bị của cả nhóm, n2 là số thiết bị có công suất ≥một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm thiết bị đó

- Tính P = n dmi

1P

∑ và P2 = 2

n dmi 1P

∑

- Tính 2

*

P P

P

= và 2

*

n n n

=

- Tra sổ tay kĩ thuật theo quan hệ nhq∗ = f n ,P ( ∗ ∗)

- Tính nhq = nhq* n

∗ Các bước tính toán:

- Tính số thiết bị hiệu quả theo công thức (2.6)

- Tính hệ số sử dụng của nhóm thiết bị theo công thức (2.3)

- Xét các trường hợp:

+ Nếu nhq < 4 và n<4 : Ptt = i

n dm

i 1

P

=

∑ (2.14) + Nếu nhq < 4 và n≥4 : Ptt = i

n dm

i 1

P

=

∑ Kpti (2.15)Với Kpti là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Có thể lấy gần đúng:

Kpt = 0,75 ( Chế độ làm việc ngắn hạn)

Kpt = 0,90 ( Chế độ làm việc dài hạn) + Nếu nhq≥ 4: -Tìm Kmax theo nhq và Ksd

-Xác định PTTT theo công thức:

Ptt = Kmax Ksd Pđm Σ = Kmax Ptb (2.16)

Qtt = 1.1Qtb (Nếu nhq≤ 10) = Qtb (Nếu nhq >10) Trong đó Ptb và

Qtb là công suất tác dụng và công suất phản kháng trung bình của nhóm:

Ptb = Ksd Pđm

Qtb = Ptb tgϕtb (cosφtb tính theo công thức (2.12) ) (2.17)

+ Phụ tải tính toán của nhóm :

Trong đó Kđt là hệ số đồng thời, chọn theo số nhóm đi vào tủ

∗ Nếu có phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng thêm các giá trị Pcs và Qcs ,vào Ptt và Qtt trong các công thức trên

Xác định phụ tải đỉnh nhọn (PTĐN): Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn ( Trong khoảng một vài giây) Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn (Iđn) Dòng điện này thường được dùng để kiểm

tra sụt áp khi mở máy, tính toán chọn các thiết bị bảo vệ.… Đối với một thiết bị thì

dòng đỉnh nhọn là dòng mở máy Còn đối với nhóm thiết bị thì dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm khởi động, còn các máy khác làm việc bình thường Do đó dòng đỉnh nhọn được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ = Kmm Iđm (Đối với một thiết bị)

Iđn = Ikđmax+ Itt –Ksd.Iđmmax (Đối với một nhóm thiết bị) (2.20)

Trong đó: - Kmm là hệ số mở máy :

+Với động cơ KĐB, rotor lồng sóc Kmm = 5÷7 + Động cơ DC hoặc KĐB rotor dây quấn Kmm = 2.5+ Đối với MBA và lò hồ quang thì Kmm ≥ 3.

- Ikđmax và Ksd là dòng khởi động và hệ số sử dụng của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm

-Itt là dòng điện tính toán của nhóm : Itt = tt

dmS

3 U × (2.21)

2.5 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm :

0 tt max

a mP

T

=Trong đó :

a0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kW.h/sp)

m - số sản phẩm sản xuất ra trong một năm

Tmax - thời gian sử dụng công suất cực đại

2.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích:

Ptt = P0 FTrong đó:

P0 - suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích (W/m2)

F - diện tích bố trí thiết bị (m2)

A : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1

1 Phân nhóm phụ tải :

Trong mỗi phân xưởng thường có nhiều 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 theo các nguyên tắc sau:

• Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây

hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây

hạ áp trong phân xưởng

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

• Tổng công suất của nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và cho toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8÷12 đầu

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong

phân xưởng cơ khí số 1 thành các nhóm sau trong bảng 1.

2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải :

2.1 Tính toán cho nhóm I : (Số liệu phụ tải đã cho trong bảng II.1)

Bảng II.2 : Danh sách thiết bị và thông số tính toán của nhóm I :

( Iđm được tính theo công thức : Iđm = Sđm/( 3U) với Sđm = Pđm/cosϕ )

Số thiết bị của Nhóm I: n = 6 và n1 =5

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất là Pđmmax = 10 kW

Thiết bị có công suất định mức nhỏ nhất là Pđmmin = 4,5 kW

Vì hệ số cosϕ của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta phải tính giá trị cosϕtb theo công thức :

i 1

Cosφ PP

i 1

k PP

Công Suất (KW,KVA)

Cosϕ Ksd Iđm (A)

Với n* = 0,83 và P* = 0,90 tra bảng [ PL I.5 ta có được nhq* = 0,93

⇒ số thiết bị sử dụng hiệu quả : nhq = nhq* n = 0,93 6 = 5,68 lấy nhq = 6

Tra bảng PL I.6 [ sách Thiết Kế CĐ] ta có được với nhq = 6 và ksd = 0,172 thì

i 1

P

=

∑ = 2,64 0,172 44 = 19,98 kW+ Phụ tải tính toán phản kháng :

U 3

+ Dòng điện đỉnh nhọn : Iđn = Imm.max + Itt – ksd.max Iđm.max

Với Imm.Max = Kmm Iđm.max = 5 23,37 = 116,85 là dòng mở máy lớn nhất của thiết bị có trong nhóm với Kmm = 5 và Iđm.max = 23,37 A

ksd.max = 0,2 là hệ số sử dụng lớn nhất của thiết bị có trong nhóm

⇒ Iđn = 116,85 + 39,25 – 0,2.23,37 = 151,43 A

2.2 Tính toán cho nhóm II : (Số liệu phụ tải đã cho trong bảngII.1)

Bảng II.3 : Danh sách thiết bị và thông số tính toán của nhóm II :

STT Tên Thiết Bị SL Ký Hiệu

Trên Mặt Bằng

Công Suất Pđm (KW) Cosϕ Ksd Iđm (A)

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất là Pđmmax = 17 kW

Thiết bị có công suất định mức nhỏ nhất là Pđmmin = 6 kW

i 1

Cosφ PP

Với n* = 0,58 và P* = 0,72 tra bảng [ PL I.5 ta có được nhq* = 0,94

⇒ số thiết bị sử dụng hiệu quả : nhq = nhq* n = 0,94 7 = 6,58 lấy nhq = 7

Tra bảng PL I.6 [ sách Thiết Kế CĐ] ta có được với nhq = 7 và ksd = 0,173 thì

i 1

P

=

∑ = 2,48 0,173 70 = 30,03 kW+ Phụ tải tính toán phản kháng :

Qtt = Ptt tgϕ = 30,03 1,08 = 32,43 kVAr+ Phụ tải tính toán toàn phần :

U 3

+ Dòng điện đỉnh nhọn : Iđn = Imm.max + Itt – ksd.max Iđm.max

Với Imm.Max = Kmm Iđm.max = 5 39,74 = 198,7 là dòng mở máy lớn nhất của thiết bị có trong nhóm với Kmm = 5 và Iđm.max = 39,74 A

ksd.Max = 0,2 là hệ số sử dụng lớn nhất của thiết bị có trong nhóm

⇒ Iđn = 198,7 + 67,15 – 0,2 39,74 = 257,90 A

2.3 Tính toán cho nhóm III : ( Số liệu phụ tải đã cho trong bảng II.1 )

Bảng II.4 : Danh sách thiết bị và thông số tính toán của nhóm III :

Ký Hiệu Trên Mặt Bằng

Công suất Pđm (KW) Cosϕ Ksd Iđm (A)

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như Cầu Trục, khi tính phụ tải

điện của chúng thì ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn,

tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số đóng điện tương đối với ε đm% =100 :

+ Đối với động cơ (cầu trục ): P’

đm=Pđm. εdm

→ P’

đm CT = 15 0,35 = 8,87 KW

* Số thiết bị của Nhóm III : n = 7

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất là Pđmmax = 15 kW

Thiết bị có công suất định mức nhỏ nhất là Pđmmin = 4,5 kW

Vì hệ số cosϕ của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta phải tính giá trị

cosϕtb theo công thức :

cosϕtb =

i dmi 1

dmi 1

Cosφ PP

n

i n i

Ta có : vì m = 3,33 > 3 và ksd = 0,15 < 0,2 Do vậy nên ta phải tính Ptt theo n* và P* Trong đó Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn 50% công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 3

Với n* = 0,43 và p* = 0,67 tra bảng [ PL I.5 ta có được nhq* = 0,81

⇒ số thiết bị sử dụng hiệu quả : nhq = nhq* × n = 0,81 7 = 5,67 lấy nhq = 6

Tra bảng PL I.6 [ sách Thiết Kế CĐ] ta có được với nhq = 6 và ksd = 0,15 thì

i 1

P

=

∑ = 2,64 0,15 55,37 = 21,93 kW+ Phụ tải tính toán phản kháng :

U 3

+ Dòng điện đỉnh nhọn : Iđn = Imm.max + Itt – ksd.max Iđm.max

Với Imm.Max = Kmm Iđm.max = 5 × 37,98 = 189,9 A là dòng mở máy lớn nhất của thiết bị

có trong nhóm với Kmm = 5 và Iđm.max = 37,98 A

ksd.Max = 0,2 là hệ số sử dụng lớn nhất của thiết bị có trong nhóm

⇒ Iđn = 189,9 + 52,81 – 0,2 37,98 = 235,11 A

3) Tính toán phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số 1

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được tính theo phương pháp công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs=P0.FTrong đó : - P0 công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m2)

- F = 561 m2 là diện tích được chiếu sáng (m2)

Trong phân xưởng cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra PL I.2 [ sách Thiết Kế CĐ] ta tìm được P0 = 13 ÷ 16 ( W/m2) Ta chọn P0=14 ( W/m2)

Vậy phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng :

Pcs= 14 561 = 7854 W = 7,854 kW

Qcs= Pcs tgϕcs = 0 (vì đèn sợi đốt có cosϕ=1 nên tgϕcs = 0)

* Công suất tính toán động lực :

Pđl = Pttpx - Pcs = 61,15 – 7,854 = 53,296 kW ≈ 53,30 kW

Qđl = Pttpx tgϕ = 61,15 1,33 = 81,33 kVAr

4) Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng

* Phụ tải tính toán của phân xưởng kể cả chiếu sáng được tính theo công thức sau :

dm

S 95,91I

3.U 3.0,38

* Từ các tính toán ở trên ta có bảng tổng hợp kết quả tính toán phụ tải tính toán của

các thiết bị điện phân xưởng Cơ Khí Số 1 :

Bảng II.5 PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1

Nhóm

thiết Số ksd cosφ/tgφ nhq kmax

Phụ tải tính toán

Ptt(kW)

Qtt(kVAr)

Stt(kVA)

Itt(A)

Iđn(A)Nhóm

B : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ

MÁY

Diện tích : Fpx = [Chiều dài(m)].[Chiều rộng(m)] = Diện tích( m2 )

Bảng II 6 : SỐ LIỆU PTTT VÀ DIỆN TÍCH CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG

S = P + Q = 120 1102+ 2 = 162,79 KVA

* Dòng điện tính toán của phân xưởng :

Ittpx = Sttpx0,38× 3 =

162,79 0,38 3 × = 247,33 A

2 Xác định PTTT cho phân xưởng cơ khí số 2

S = P + Q = 1802 +1302 = 222,04 kVA

* Dòng điện tính toán của phân xưởng :

Ittpx = Sttpx0,38× 3 =

222, 040,38× 3 = 337,35 A

3 Xác định PTTT cho phân xưởng Rèn, Dập :

4 Xác định PTTT cho phân xưởng Đúc Thép

5 Xác định PTTT cho phân xưởng Đúc Gang

6 Xác định PTTT cho phân xưởng Dụng Cu

7 Xác định PTTT cho phân xưởng Mộc Mẫu

8 Xác định PTTT cho phân xưởng Kiểm Nghiệm

Diện tích : F = 442 m2

Tra bảng PL I.3[ sách Thiết Kế CĐ] với phân xưởng Kiểm Nghiệm tìm được :

knc = 0,7 , cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ = 0,75

Tra PL 2 bảng 2-5[sách CCĐ] ta tìm được suất chiếu sáng P0 = 20 W/m2 , ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên cosϕcs = 1 ⇒ tgϕcs= 0

* Công suất tính toán chiếu sáng :

10 Xác định PTTT cho Kho 2( vật tư)

12 Xác định PTTT cho GaRa

Diện tích : F = 306 m2

Tra PL 2 bảng 2-5[ sách CCĐ] ta tìm được suất chiếu sáng P0 = 15 W/m2 , ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên cosϕcs = 1 ⇒ tgϕcs= 0

* Công suất tính toán chiếu sáng :

Pcs = P0.F = 15 306 = 4590 W = 4,59 kW

Qcs = Pcs tgϕcs = 0 kVAr

13 Xác định PTTT cho nhà Bảo Vệ

Diện tích : F = 127,5 m2

Tra PL 2 bảng 2-5[ sách CCĐ] ta tìm được suất chiếu sáng P0 = 15 W/m2 , ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên cosϕcs = 1 ⇒ tgϕcs= 0

* Công suất tính toán chiếu sáng :

Pcs = P0.F = 15 127,5 = 1912,5 W = 1,91 kW

Qcs = Pcs tgϕcs = 0 kVAr

C : PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN NHÀ MÁY

* Tính toán phụ tải chiếu sáng cho toàn nhà máy:

+ Gọi FpxiVới i = 1→14 lần lượt là diên tích của các phân xưởng :

Đúc Gang, Cơ Khí 2 , Cơ Điện , Kho Vật Tư , Nhà Hành Chính , Ga Ra , Mộc Mẫu ,

Cơ Khí 1, Đúc Thép , Rèn Dập , Dụng Cụ , Kiểm Nghiệm , Kho Sản Phẩm , Bảo Vệ

+ Gọi Fnm là diện tích toàn nhà máy Ta có Fnm = 44520m2

+ Gọi Fvt là diện tích vùng trống trên toàn nhà máy

Khi đó : Fvt = Fnm – i

14 px i=1

F

∑ = 44520 – 9280 = 35240 m2Tra PL 2 bảng 2-3[ sách CCĐ] ta tìm được suất chiếu sáng P0 = 0,22 W/m2 , ở đây ta

sử dụng đèn huỳnh quang nên cosϕcs = 0,85 ⇒ tgϕcs= 0,62

Qttnm= kđt

14 tt

* Hệ số công suất của toàn nhà máy:

PTT (kW)

QTT (kV Ar)

STT (kVA )

ITT (A)

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 VÀ TOÀN NHÀ

MÁY

A : XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỆN

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu:

Trong đó: Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

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

n

i i 1 n 0

i 1

S x x

i 1

S y y

i 1

S z z

S

= ∑

∑

Trong đó:

x0; y0; z0 là toạ độ tâm phụ tải điện

xi; yi; zi là toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một trục toạ độ XYZ tuỳ chọn

Si là công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Chọn trục Ox là chiều ngang trên sơ đồ mặt bằng nhà máy.

Oy là chiều dọc trên sơ đồ mặt bằng nhà máy

Bảng III 1 Bảng tổng hợp các thông số tính toán tâm phụ tải điện

STT Tên phân xưởng xi

(mm)

yi(mm)

Si(kVA)

0 n

i 1

S xX

i 1

S x

191051,31810,17S

i 1

S y Y

i 1

S y

266396,271810,17S

Vậy tâm phụ tải của toàn nhà máy là điểm M có toạ độ M ( 101 ; 134 )

B : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu

kỹ thuật sau :

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

3 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

4 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

5 An toàn cho người và thiết bị

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

Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau :

1.Vạch ra các phương án cung cấp điện