Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng SCCK

kỹ thuật

Môc lôc

Trang Lêi nãi ®Çu

Chương 1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng SCCK…… 2

1.1 Khái quát chung………

1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

1.2.1 Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt …

1.2.2 Phương pháp xác định PTTT theo công suất ………

1.2.3 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao …… 3

1.2.4 Phương pháp xác định PTTT theo suất phụ tải

1.3 Tính toán PTTT cho phân xưởng xửa chữa cơ khí

1.3.1 Phân nhóm phụ tải ………

1.3.2 Xác định PTTT của các nhóm ……… 13

1.3.3 Xác định PTTT của toàn phân xưởng ………

1.4 Xác định PTTT cho các phân xưởng còn lại 14

1.4.1 Phân xưởng kết cấu kim loại ………

1.4.2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí ……… 15

1.4.3 Phân xưởng đúc ………

1.4.4 Phân xưởng nén khí ……… 16

1.4.5 Phân xưởng rèn ……… 17

1.4.6 Trạm bơm ………

1.4.7 Phân xưởng xửa chữa cơ khí ……… 18

1.4.8 Phân xưởng gia công gỗ ……… 19

1.4.9 ban quản lý nhà máy ……

1.5 Xác định PTTT của nhà máy 20

1.5.1 Xác dịnh tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải ……… 21

Chương 2 Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy 23

2.1 Khái quát chung ………

2.2 Lựa chọn phương án và các thiết bị cho mạng 24

2.2.1 Chọn cáp ………

2.2.2 Xác định chi phí tính toán……… 27

2.2.3 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm ……… 28

2.2.4 Tính toán ngăn mạch………

2.3 Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng ……… 32

2.3.1 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp ………

2.3.2 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp ……… 33

2.3.3 Lựa chọn và kiểm tra aptomat ………

2.3.4 Lựa chọn thanh góp ……… 34

2.3.5 Kết luận ……… 35

Chương 3 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng

SCCK 37

3.1 Khái quát chung………

3.2 Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối………38

3.2.1 chọn cáp ………

3.2.2 Lựa chọn máy cắt cục bộ ………

3.2.3 chọn cáp từ tủ phân phối ………

3.3 Lựa chọn các thiết bị trong tủ động lực ………39

3.3.1 Chọn các MCCB ………40

3.3.2 Các đường cáp theo điều kiện phát nóng ………

3.3.3 Lựa chọn các thiết bị cho từng nhóm………

Chương 4 Tính toán bù công suất phản kháng cho toàn nhà máy… 46

4.1 Khái quát chung ………

4.2 Chọn thiết bị bù ……….47

4.3 Xác định và phân bố dung lượng bù ………

Kết luận chung 50

Tài liệu tham khảo 60

Ch-ơng 1 xác định phụ tảI tính toán

Của phân x-ởng cơ khí

1.1 Khái quát chung

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi , t-ơng đ-ơng với phụ

tải thực tế luôn biến đổi về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách

nhiệt Nói cách khác , phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhệt độ

t-ơng tự nh- phụ tải thực tế gây ra , vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính

toán sẽ đảm bảo cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đ-ợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra thiết bị trong hệ thống

cung cấp điện nh- : máy biến áp, dây dẫn , các thiết bị đóng cắt , bảo vệ, tính

toán tổn thất công suất , tổn thất điện năng , tổn thất điện áp ; lựa chọn dung

l-ợng bù công suất phản kháng

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh- : công suất ,số l-ợng , chế độ

làm việc của các thiết bị điện , trình độ và ph-ơng thức vận hành hệ thống Nếu

phụ tải tính toán xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của

các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ, Ng-ợc lại, các thiết bị

đ-ợc lựa chọn sẽ d- thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t- , gia tăng tổn thất

Knc -hệ số nhu cầu , tra trong sôt tay kĩ thuật,

Pd - công suất đặt của các thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị,[kW],

Kmax - hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ

Kmax = f(nhq, Ksd),

Ksd - hệ số sử dụng , tra trong sổ tay kĩ thuật ,

M a

Trong đó :

a0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ,[KWh/đvsp]

M - số sản phẩm sản suất đ-ợc trong một năm,

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

1.2.4 Ph-ơng pháp xác định PTTT theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích:

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đ-ờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đ-ợc vốn đầu t- và tổn thất trên các đ-ờng dây hạ áp trong phân x-ởng

* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT đ-ợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn ph-ơng thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân x-ởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của tủ động lực th-ờng trong khoảng (8 12)

Tuy nhiên th-ờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên ,

do vậy ng-ời thiết cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lí nhất

Căn cứ vào vị trí lắp đặt, vào tính chất và chế độ làm việc của các thiết bị trong phân x-ởng Phụ tải của các nhóm thiết bị điện và phụ tải tính toán của

chúng thành các nhóm

* Tính IĐM cho các thiết bị trong phân x-ởng sửa chữa cơ khí.Để tính toán

đơn giản thì lấy hệ số cos =0.6 và hệ số sử dụng Ksd = 0.16 cho tất cả các

nhóm trong phân x-ởng là Từ đó ta có thể tính đ-ợc IĐM của từng thiết bị thông

qua công suất của chúng theo công thức :

IĐM =

cos

3 d

DM

U P

Sau khi tính đựợc dòng điện định mức của các thiết bị ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.1:Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

l-ợng

Kí hiệu trên măt bằng

10 M¸y mµi trong 1 20 2.80 2.80 7.09

3 4 , 8 2 9 2 14

=0,66 Tra b¶ng PL1.5(TL1) t×m ®-îc nhq*=0,81

Sè thiÕt bÞ dïng ®iÖn hiÖu qu¶ nhq =nhq* n =0,81.15=12,15(lÊy nhq =12)

Tra b¶ng PL1.6(TL1) víi ksd=0,15 vµ nhq= 12 t×m ®-îc kmax=1,96

Phô t¶i tÝnh to¸n cña nhãm I:

31 , 31

=52,18 kVA

Itt =

3 U

Stt

=

3 38 , 0

18 , 52

= 79,28 A

Idn = 5.Ik®max+k®t

1 n 1 tti

7 2 14 2 9

=0,63 Tra bảng PL1.5(TL1) tìm đ-ợc nhq*=0,81

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n =0,81.12=9,72(lấy nhq =10)

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 10 tìm đ-ợc kmax=2,10

Phụ tải tính toán của nhóm I:

4 , 35

=59 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

=

3 38 , 0

59

= 89,64 (A)

Idn = 5.Ikđmax+kđt

1 n 1 tti

I = 228,73 (A) Trong đó :Ikđmax - dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm; kđt -hệ số đồng thời, ở đây lấy kđt = 0,8

TÝnh to¸n cho nhãm III

B¶ng 1.4: Danh s¸ch c¸c thiÕt bÞ trong nhãm III

5 , 4 4 , 3 0 , 3 8 , 2

=0,61 Tra b¶ng PL1.5(TL1) t×m ®-îc nhq*=0,74

Sè thiÕt bÞ dïng ®iÖn hiÖu qu¶ nhq =nhq* n =0,74.11=8,14(lÊy nhq =8)

Tra b¶ng PL1.6(TL1) víi ksd=0,15 vµ nhq= 8 t×m ®-îc kmax=2,31

Phô t¶i tÝnh to¸n cña nhãm III:

Ptt = kmax .ksd P = 0,15 2,31 22,6 = 7,83 (kW)

Qtt=Ptt tg = 7,83 1,33 = 10,41 (kVar)

83 , 7

=13,05 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

=

3 38 , 0

05 , 13

= 19,83 (A)

Idn = 5.Ik®max+k®t

1 n 1 tti

2

2 10 30

25

30

10 30

Stt

=

3 38 , 0

90

= 136,74

Idn = Ik®max+k®t

1 n 1 tti

I =1,2 47,98 + 0,8 98,36 = 155,93 (A)

(A)

Nhóm V

* Trong nhóm thiết bị này có máy biến áp hàn là thiết bị một pha sử dụng điện

áp dây và làm ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên cần qui đổi về thành phần phụ tải 3 pha t-ơng đ-ơng có chế độ lam viêc dài hạn (Kết quả thu đ-ợc ghi ở bảng trên)

07 , 64

=0,71

Tra b¶ng PL1.5(TL1) t×m ®-îc nhq*=0,69

Sè thiÕt bÞ dïng ®iÖn hiÖu qu¶ nhq =nhq* n =0,69.17=11,73(lÊy nhq =12)

Tra b¶ng PL1.6(TL1) víi ksd=0,15 vµ nhq= 12 t×m ®-îc kmax=1,96

Phô t¶i tÝnh to¸n cña nhãm III:

Stt

=

3 38 , 0

23 , 44

= 67,2 (A)

Idn = 5.Ik®max+k®t

1 n 1 tti

=0,17

=0,7 Tra bảng PL1.5(TL1) tìm đ-ợc nhq*=0,28

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n =0,28.6=1,68(lấy nhq =2)

Do nhq < 4 nên phụ tải tính toán của nhóm VI đ-ợc tinha theo công thức:

Ptt = dmi

n 1 pti P

35 , 19

=32,25 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

=

3 38 , 0

25 , 32

= 49 (A) 1.3.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân x-ởng SCCK:

Phụ tải chiếu sáng của phân x-ởng đ-ợc xác định theo ph-ơng pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích :

1.3.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân x-ởng:

Phụ tải tác dụng của toàn phân x-ởng:

Trong đó: kđt - hệ số đồng thời của toàn phân x-ởng , lấy kđt =0,85

Phụ tải phản kháng của phân x-ởng:

= 150,15 (kVAr)

Phụ tải toàn phần của phân x-ởng kể cả chiếu sáng :

Sttpx = 2

px 2 cs

px P ) Q P

15 , 150 )

9 57 , 167 (

= 231,78 kVA

Ittpx =

3 U

Sttpx

=

3 38 , 0

78 , 231

= 352,15 A và cos px =

ttpx

ttpx S

P

= 0,72

1.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân x-ởng còn lại

Do chỉ biết tr-ớc công suất đặt và diện tích của các phân x-ởng nên ở đây sẽ sử dụng ph-ơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1.4.1 Phân x-ởng kết cấu kim loại

Công suất đặt : 2500 (kW)

Diện tích : 5200 (m2)

Tra bảng PL1.3(TL1) với phòng thí nghiệm ta tìm đ-ợc knc = 0,75 và

cos = 0,75

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 20 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn huỳnh quang nên có cos cs = 0,85

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 2618,37 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

= 2618 A cos =

tt

tt S P

= 0.75

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 1315 (kVA)

Itt =

3 U

P

= 0.74 1.4.3 Phân x-ởng đúc

Công suất đặt : 1800 (kW)

Diện tích : 6000 (m2)

Tra bảng PL1.3(TL1) với phòng thí nghiệm ta tìm đ-ợc knc = 0,3 và

cos = 0,6

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

Pcs= p0.S = 15 6000 = 90 (kW)

Qcs = Pcs tg cs = 0 (kVAr)

tt Q

P = 955 (kVA)

Itt =

3 U

P

= 0,66 1.4.4 Phân x-ởng nén khí

Công suất đặt : 800 (kW)

Diện tích : 3000 (m2)

Tra bảng PL1.3(TL1) với phòng thí nghiệm ta tìm đ-ợc knc = 0,3 và

cos = 0,6

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 427,9 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

= 650 A cos =

tt

tt S P

= 0,67

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 855,8 (kVA)

Itt =

3 U

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

Pcs= p0.S = 15 900 = 13.5 (kW)

Qcs = Pcs tg cs = 0 (kVAr)

tt Q

P = 399.86 (kVA)

Itt =

3 U

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 378.16 (kVA)

Itt =

3 U

Stt

= 574.56 (A ) cos =

tt

tt S P

= 0.63

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

tt Q

P = 356,6 (kVA)

Itt =

3 U

P

=0.77 1.4.9 Ban quản lý nhà máy :

Công suất đặt : 120 (kW)

Diện tích : 1200 (m2)

Tra bảng PL1.3(TL1) với phòng thí nghiệm ta tìm đ-ợc knc = 0,65 và

cos = 0,75

Tra bảng PL1.2 (TL1) ta đ-ợc công suất chiếu sáng p0 = 15 (W/m2), ở đây ta

sử dụng đèn sợi đốt nên có cos cs = 1

* Công suất tính toán chiếu sáng :

Pcs= p0.S = 15 1200 = 18 (kW)

Qcs = Pcs tg cs = 0 (kVAr)

tt Q

P = 118 (kVA)

Itt =

3 U

P

= 0,81

1.5 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

Bảng 1.8: Phụ tải tính toán của các phân x-ởng

* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy :

Pttnm = kđt

10 1 tti P

P

= 0,72 1.5.1 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải

* Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn diều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu

Pi và li - công suất và khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Để xác

định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các công thức sau :

x0 = n

1 i

n

1

i i

S

x S

; y0 = n

1 i

n 1 i i

S

y S

; z0 = n

1 i

n 1 i i

S

z S

Trong đó :

x0 , y0 , z0 - toạ độ của tâm phụ tải ,

xi ,yi , zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn ,

Si -công suất của phụ tải thứ i

Tuy nhiên trong thực tế thì it quan tâm tới z vì đại đa số các phụ tải điện đ-ợc xét đến đều đ-ợc bố trí trên cùng một mặt bằng Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để

đặt các trạm biến áp ,trạm phân phối ,tủ phân phối ,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên l-ới điện

1 5.2 Biểu đồ phụ tải

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng , có tâm trùng với tâm của phụ tải diện , có diện tích t-ơng ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép ng-ời thiết kế hình dung đ-ợc sự phân bố phụ tải trong một phạm vi cần thiết , từ đó có cơ sở để lập các ph-ơng

án cung cấp điên Biểu đồ phụ tải đ-ợc chia thành 2 phần :phần phụ tải động lực (phần hình quạt chấm đen) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng) Bán kính vòng tròn phụ biểu đồ phụ tải thứ i đ-ợc xác định qua biểu thức:

Ri =

m

Si

; trong đó m là tỉ lệ xích ,ở đây chon m = 3(kVA/mm2) Góc phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải đ-ợc xác định theo công thức sau:

tt

cs P

P 360

cs 0

Ch-ơng 2 Thiết kế mạng cao áp cho toàn Nhà máy

2.1.Chọn thiết bị đặt ,số l-ợng và dung l-ợng máy biến áp

Phụ tải của phân x-ởng là phụ tải động lực có điện áp định mức Uđm=0.38(KV)

Và phụ tải chiếu sáng không có phụ tải điện áp cao do đó chỉ cần chọn những máy biến áp phân x-ởng có điện áp định mức 6.3/0,4(KV)

Để cung cấp điện cho phân x-ởng hợp lý nhất là đặt các trạm biến áp phân x-ởng Các trạm này đặt kề phân x-ởng để tích kiệm mặt bằng trong phân x-ởng Chọn dung l-ợng máy biến áp theo điều kiện :

-Đối với trạm một máy :S/

đmB Stt

- Đối với trạm nhiều máy: nS/

đmB Stt/1.4 Căn cứ vào phụ tải tính toán của phân x-ởng để lựa chọn số l-ợng và dung l-ợng của máy biến áp cung cấp điện cho các phân x-ởng

Các phân x-ởng 1,2,3 có phụ tải tính toán lớn nên đặt ở mỗi phân x-ởng một trạm biến áp riêng Các phân x-ởng 4,5 đặt chung một trạm biến áp Các phân x-ởng 6, 7, 8 dặt chung một trạm biến áp, còn khu vực ban quản lý nhà máy lấy điện hạ áp từ phân x-ởng 2 sang

Bảng 2.1: Kết quả tính số l-ợng và dung l-ợng máy biến áp

Dung l-ợng toàn trạm

1000

2000 0.81 1620

Phụ tải tính toán của nhà máy: Sttnm = 4553,75 (KVA)

Dung l-ợng định mức của tất cả các trạm biến áp sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt: S/đm =7290 (KV)

Dung l-ợng các trạm biến áp lớn hơn phụ tải tính toán của nhà máy

S = S/

đmB –Sttnm = 7290 – 4553,75= 2736,25 (kVA) Dung l-ợng này là dung l-ợng dự trữ cho khả năng mở rộng nhà máy sau này với mức độ:

7290

25 2736

Do khoảng cách giữa các trạm phân phối tới các trrạm biến áp phân x-ởng ngắn nên ở trạm phân x-ởng không cần bố trí thiết bị bảo vệ cũng nh- ng-ời trực Để đảm bảo an toàn cung cấp điện có thể dùng hai đ-ờng dây cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng đặt hai máy biến áp Trạm phân phối trung gian cũng đ-ợc nhận diện từ hệ thống về bằng hai đ-ờng dây.Sơ đồ nối dây mạng

điện áp cao của nhà máy đ-ợc thực hiện theo sơ đồ hình tia

1,1 3,1 1,4

1 2,7 1,2

Chọn cáp đầu vào trạm phân phối trung gian

Tiết diện kinh tế của của dây dẫn:

Imax =

dm

ttnm U 3 2

S

=

6 3 2

75 , 4553

= 219 (A)

Fkt =

kt

max J I

= 182.53 (mm2)