Tài liệu Đồ án thiết kế hệ thống điện cho nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR pdf

Phương pháp tính dòng ngắn mạch...13 CHƯƠNG III : TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH I.. IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Bảng số liệu phụ tải của xí nghiệp : Bảng 1.4.1

Đồ án thiết kế hệ thống điện cho nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR

MỤC LỤC

Trang

PHẦN A : GIỚI THIỆU

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Bản nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Bản nhận xét của giáo viên duyệt

Lời nói đầu

Lời cảm tạ

Mục lục

PHẦN B : NỘI DUNG

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN

SHIJAR

I Giới thiệu về nhà máy 01

II Đặc điểm của phụ tải xí nghiệp 02

III Đồ thị phụ tải điện 02

1 Đồ thị phụ tải điện hàng ngày 03

IV Thông số phụ tải của nhà máy 03

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN I Khái quát 07

II Phương pháp tính phụ tải tính toán 07

III Trạm biến áp và phương pháp chọn MBA 09

1 Khái quát về phương án cung cấp điện 09

2 Lựa chọn máy biến áp 10

IV Tổn thất điện năng và chi phí vận hành máy biến áp 10

V Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện 12

1 Khái niệm chung 12

2 Phương pháp tính dòng ngắn mạch 13

CHƯƠNG III : TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH I Đặc điểm phân xưởng 14

II Mặt bằng phụ tải và thông số phụ tải của phân xưởng sản xuất gạch men 15

III Phụ tải tính toán phân xưởng 15

IV Tính toán phụ tải (Ptt) từng nhóm 15

1 Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng 15

a Tính toán cho nhóm máy 1 16

2 Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng 18

3 Công suất tính toán của toàn phân xưởng sản xuất gạch men SHIJAR 18

V Tâm phụ tải 19

CHƯƠNG IV : TRẠM BIẾN ÁP I Vị trí số lượng, công suất máy biến áp 20

II So sánh hai phương án 21

1 Phương án 1 21

2 Phương án 2 23

3 So sánh hai phương án về phương diện kinh tế và kỹ thuật 24

III Sơ đồ nối dây trạm biến áp 25

IV Chọn nguồn dự phòng 26

CHƯƠNG V : CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ I Khái quát 27

II Chọn dây dẫn và thiết bị hạ áp cho các máy và nhóm máy 29

1 Chọn dây dẫn 29

2 Điều kiện để chọn CB 30

III Chọn thanh dẫn tủ phân phối 32

1 Chọn thanh dẫn ở tủ phân phối chính 32

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN VÀ NGẮN MẠCH CHO PHÂN XƯỞNG I Khái quát 34

II Tính toán tổn thất khi truyền tải điện năng trong phân xưởng sản xuất gạch men 34

1 Tính tổn thất công suất trên đường dây của phân xưởng 34

2 Tổn thất điện năng trên đường dây của phân xưởng 37

3 Tổn thất điện áp đường dây ba pha từ tủ phân phối chính tới tủ động lực

4 So sánh tổn thất điện áp trên đường dây với điện áp định mức thấp 380V 38

III Tính toán ngắn mạch cho phân xưởng 40

1 Tính toán ngắn mạch ở thanh cái hạ áp của máy biến áp 41

2 Kiểm tra thanh dẫn 44

3 Tính toán kiểm tra 45

CHƯƠNG VII : BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG I Khái quát 47

II Các biện pháp nâng hệ số công suất cos 48

1 Các biện pháp nâng hệ số công suất cos tự nhiên 48

2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos 48

III Bù công suất phản kháng cho xí nghiệp 49

1 Chọn thiết bị và vị trí bù 49

2 Xác định dung lượng bù 49

3 Xác định hệ thống bù công suất phản kháng cho phân xưởng sản xuất gạch men 50

4 Xác định dung lượng bù cho các nhóm tủ động lực của phân xưởng 51 5 Điều chỉnh dung lượng bù 51

CHƯƠNG VIII : CHỐNG SÉT – NỐI ĐẤT I Chống sét 55

1 Khái niệm 55

2 Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho xí nghiệp 55

3 Thiết kế chống sét cho xí nghiệp 57

4 Thiết kế hệ thống nối đất chống sét 58

II Thiết kế nối đất 61

1 Chọn hình thức bảo vệ cho xí nghiệp 61

2 Tính toán trang bị nối đất 62

PHẦN C : KẾT LUẬN CHUNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN D : PHỤ LỤC

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Điện – Điện tử trường đại học

Sư Phạm Kỹ Thuật Đặc biệt là thầy Hồ Xuân Thanh, đã dành thời gian quý báo, tận tìnhhướng dẫn em thực hiện hoàn thành luận văn này đúng thời hạn Em không biết nói saocho hết ân sâu, nghĩa nặng với tấm lòng thương yêu mà thầy cô đã dành cho em trongnhững ngày qua, bên cạnh đó trang bị cho em những vốn kiến thức vô cùng quý giá làmhành trang để em bước vào đời được vững vàng hơn

Xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện Nguyễn Huỳnh Đức Lễ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 NGUYỄN XUÂN PHÚ

Cung cấp điện

Nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật – 1998

2 NGUYỄN CÔNG HIỀN

Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

Nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật – 1974

3 A.A FEDOROV và G.V.XERBINOVXLI

Sách tra cứu về cung cấp điện xí nghiệp – công nghiệp

Nhà xuất bản Thanh Niên

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Huỳnh Đức Lễ

Giáo viên hướng dẫn : Hồ Xuân Thanh

Tên đề tài :

“Thiết kế hệ thống cung cấp điện nhà máy sản xuất gạch men

SHIJAR”

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :

Giáo viên hướng dẫn

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Huỳnh Đức Lễ

Giáo viên duyệt :

Tên đề tài : “Thiết kế hệ thống cung cấp điện nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR” Nhận xét của giáo viên duyệt :

Giáo viên duyệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM - Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Huỳnh Đức Lễ MSSV : 97202318 Lớp : 97NĐKC Ngành : Điện khí hóa và cung cấp điện 1 Tên đề tài : “Thiết kế hệ thống cung cấp điện nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR” 2 Các số liệu ban đầu : Nhà máy sản xuất gạch men có công suất 8000-10000 m2 gạch /24 giờ

3 Nội dung thuyết minh và tính toán : - Tính phụ tải tính toán, máy biến áp, nguồn dự phòng - Lập phương án sơ đồ mạng điện áp thấp - Chọn dây dẫn và tính toán sụt áp - Tính toán ngắn mạch , chọn thiết bị bảo vệ - Bù công suất phản kháng - Chống sét - nối đất

4 Các bản vẽ và đồ thị : Theo yêu cầu của đồ án

5 Giáo viên hướng dẫn : HỒ XUÂN THANH

6 Ngày nhận đề tài : 08/01/2001

7 Ngày hoàn thành đề tài 28/02/2001

(Ký và ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm 2001

Chủ nhiệm bộ môn (Ký và ghi rõ họ tên)

HỒ XUÂN THANH

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH

MEN SHIJAR

I GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY :

Nhà máy sản xuất gạch men được xây dựng ở một địa hình tương đối bằng phẳngvới diện tích 3 ha cách trung tâm thị xã Thủ Dầu Một khoảng 5 – 6 km Môi trường xungquanh nhà máy trong sạch ít bụi bặm, không ẩm và không có khí ăn mòn Nhiệt độ môitrường xung quanh nhà máy là nhiệt độ trung bình ở khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28 –

380C, nhà máy có quy mô sản xuất vừa phải, khi mất điện không gây thiệt hại đến tínhmạng của con người mà chỉ gây thiệt hại về kinh tế, nên thuộc hộ tiêu thụ điện loại 2 Mặtbằng nhà máy cho ở H.1 1

Nhà máy có các phân xưởng được bố trí khá đồng đều và kế sát nhau Ngoài ranhà máy còn có khu túc xá và văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất, nhàmáy được thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy được thiết kế dây chuyền sản xuất vớicông nghệ của Italia, làm việc liên tục ba ca trong một ngày và thời gian làm việc nhiềunhất trong năm là TMax = 7000h Sản phẩm gạch được sản xuất trong một ngày (24h) vớisản lượng từ 7 8 ngàn mét vuông gạch, gồm hai loại : lát nền và ốp tường Do sản xuấttrên dây chuyền máy móc, thiết bị tự động nên số lượng công nhân của nhà máy (kể cảnhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người

Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km với côngsuất hệ thống bằng vô cùng (SHT = ) và điện áp thanh cái hạ áp trạm khu vực là U =15KV

Quy trình công nghệ sản xuất gạch men gồm các công đoạn như sau, được mô tảtổng quát trên sơ đồ khối hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ khối các công đoạn sản xuất gạch men + Công đoạn 1 : Nghiền nguyên liệu

Nguyên liệu làm gạch men gồm đất, cát, đá, hóa chất Tất cả được đưa vàokhâu nghiền nguyên liệu Sau khi nghiền xong hỗn hợp này được đưa xuống hầm chứa cóqua bộ phận lọc Hỗn hợp nằm ở hầm chứa để tránh đông đặc nhờ các động cơ có gắn trụccánh quạt ở dưới hầm quay để trộn đều

34

5

+ Công đoạn 2 : Sấy nguyên liệu

Hỗn hợp từ hầm chứa được đưa qua bộ phận sấy phun ở lò sấy Ở đây hỗn hợp

từ dạng lỏng sẽ sấy để trở thành dạng bột, sau đó bột được đưa vào bồn chứa

+ Công đoạn 3 : Định hình

Bột từ bồn chứa đưa bằng băng tải có gầu xúc đến bồn máy dập Tại đây bột đưaxuống khuôn in và máy dập thành khối tạo hình tấm gạch

+ Công đoạn 4 : Tráng men

Gạch từ công đoạn định hình đi qua lò sấy rồi đưa qua bộ phận tráng men, inmàu Xong công đoạn này gạch được đưa vào xe chứa

+ Công đoàn 5 : Nung gạch

Gạch đã được tráng men từ xe chứa đưa vào bộ phận lò nung làm cho gạch chín

và sau một thời gian (khoảng 45 phút) gạch được đưa ra bộ phận KCS và đóng thùngthành phẩm

II ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI XÍ NGHIỆP

Phụ tải của xí nghiệp chủ yếu là các động cơ điện có công suất lớn, nhỏ, trungbình, đèn chiếu sáng, thời gian sản xuất của xí nghiệp trong một ngày là 3 ca Nhà máymất điện sẽ gây ra hàng loạt phế phẩm ( như ở bộ phận lò nung) và gây lãng phí sức laođộng rất nhiều ở các bộ phận, nhưng sự ngừng cung cấp điện không gây ra nguy hại đếntính mạng con người và ít khi bị hư hỏng thiết bị, nhà máy sử dụng hầu hết các động cơđiện ba pha roto lồng sóc, điện áp định mức là 380V, tần số 50Hz Động cơ có công suấtlớn nhất trong xí nghiệp là 150KW, không có động cơ nào sử dụng điện cao áp Theo sựphân tích ở trên xếp nhà máy sản xuất gạch men vào hộ tiêu thụ điện loại II

III ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bịriêng lẻ hoặc các hộ tiêu thụ điện năng

+ Thiết bị riêng lẻ như động cơ điện, lò điện, đèn điện

+ Hộ tiêu thụ điện là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay xí nghiệp Khi thiết và vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cần chú ý ba đạilượng phụ tải cơ bản là : công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện Sự thayđổi phụ tải theo thời gian có thể quan sát được nhờ các dụng cụ đo và dụng cụ tự ghi Cóthể phân loại đồ thị phụ tải điện như sau :

* Phân loại theo đại lượng đo :

- Đồ thị phụ tải tác dụng P (T)

- Đồ thị phụ tải phản kháng Q(T)

- Đồ thị phụ tải theo dòng điện I (T)

* Phân loại theo thời gian khảo sát

1 Đồ thị phụ tải điện hàng ngày : p

Là đồ thị phụ tải điện trong một ngày đêm 24 giờ

Trong thực tế vận hành có thể dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải,hay do nhân viên vận hành ghi lại giá trị phụ tải sau từng khoảng thời gian nhất định

Để thuận tiện khi tính toán đồ thị phụ tải được vẽ theo hình bậc thang, chiều caocủa các bậc thang lấy theo giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian được xét

Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày của xí nghiệp có thể biết được tình trạnglàm việc của thiết bị, từ đó có thể sắp xếp quy trình vận hành hợp lý nhất để đảm bảo đồthị tương đối bằng phẳng

Đồ thị phụ tải tác dụng của nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR cho ở hình vẽ1.3

IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY

Bảng số liệu phụ tải của xí nghiệp : (Bảng 1.4.1)

Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất gạch men (Bảng 1.4.1.a)

Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất được phân chia theo nhóm (Bảng 1.4.1b)

BẢNG SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR

Động cơ kéo dây chuyền

Động cơ kéo rulô

1505.545100.751.5755.547.51531.5

0,850,90,850,80,870,870,850,90,80,870,850,870,86

220/380V//

0,860,720,780,80,750,760,870,750,780,830,820,760,8

Máylớnnhấtcủaphânxưởngsảnxuấtcócôngsuất150KW

SỐ LƯỢNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG PHÂN CHIA THEO NHÓM

BẢNG 1.4.1.bTên

nhóm

máy

định mức(KW)

Dòng điệnđịnh mức(A)

Ký hiệutrên mặtbằng

25525525525511111111111111

11112222333

202811111111111111

455332222

797979

666

888888999999

5 Động cơ kéo xe chứa 10A

Động cơ kéo xe chứa 10B

Động cơ kéo xe chứa 10C

Động cơ kéo xe chứa 10D

Động cơ kéo xe chứa 10E

Động cơ kéo xe chứa 10F

Động cơ kéo xe chứa 10H

Máy đóng gói 11 A

Máy đóng gói 11 B

7,57,57,57,57,57,57,51,51,5

151515151515153,43,4

101010101010101111

6 30 động cơ kéo dây chuyền

20 động cơ kéo rulô

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

I KHÁI QUÁT

Dựa vào số liệu phụ tải của xí nghiệp sản xuất gạch men đã thu thập được, thiết

kế lại hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp Việc thiết kế lại mạng điện nhằm mục đích :

+ Nâng cao chất lượng, giảm tổn thất điện năng

+ Phí tổn về kinh tế hàng năm là nhỏ nhất

+ An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa

+ Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao

II PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán dựa trên cơ sở khoa học

để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương diện 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

Sau đây trình bày chi tiết các phương pháp tính toán :

1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm

- Nếu hộ tiêu thụ sản xuất một năm được M sản phẩm, mỗi sản phẩm để thành phẩm cần W0 điện năng

Nhu cầu dùng điện của hộ tiêu thụ là :

Tổng điện năng A = W0.M Đơn vị KWh

Trong đó : W0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Đơn vị : KWh/1 đơn vị sản phẩm

M : Số lượng sản phẩm

Suy ra phụ tải tính toán :

Với Tlvmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm, tính bằng giờ

2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên mộtđơn vị là P0 Thì Ptt :

Ptt = P0.FTrong đó : P0 : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là một mét

Pđm : Công suất định mức, (KW)

 : Hiệu suất

Knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra ở các cẩm nang tra cứu

4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (K max ) và công suất trung bình P tb

(phương pháp số thiết bị hiệu qủa)

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, ta chọn phương pháp thiết bị hiệu quả để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng, phương pháp này áp dụng cho bất kỳ nhóm thiết bị nào kể cả nhóm thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và có lợi là xét đến tổng phụ tải cực đại của từng nhóm thiết bị (gồm các thiết bị làm việc và công suất khác nhau)

Ptt = Kmax .Ksd Pđmi, KWTrong đó + Kmax : Hệ số cực đại của công suất tác dụng được xác định theo

P1 : công suất của thiết bị trong khoảng thời gian t1, KW

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị trong khoảng thời gian xem xét

III TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA

1 Khái quát về phương án cung cấp điện

* Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm :

- Chọn cấp điện áp

- Nguồn điện

- Sơ đồ nối dây

- Phương thức vận hành

Muốn thực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, ta phải thu thập và phân tích đầy

đủ các số liệu ban đầu, trong đó số liệu về nhu cầu điện là quan trọng nhất; Đồng thời sau

đó phải tiến hành so sánh giữa các phương án đã được đề ra về phương diện kinh tế và kỹthuật

* Phương án điện được chọn sẽ xem là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Đảm bảo chất lượng điện

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải

- Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp và sửa chữa

* Đối với các thiết bị trong xí nghiệp có công suất lớn, nhỏ, trung bình khác nhau,nên ta chọn phương pháp cung cấp điện có sơ đồ dạng hỗn hợp (gồm sơ đồ hình tia và sơ

đồ phân nhánh), sao cho phù hợp với đặc điểm công nghệ của xí nghiệp

- Sơ đồ hình tia : Đơn giản độ tin cậy cao dễ dàng trong vận hành, bảo quản và sửachữa

- Sơ đồ phân nhánh : Độ tin cậy kém hơn sơ đồ hình tia, tiền đầu tư sẽ cao hơn vàtổn thất điện áp sẽ cao hơn

Với các thiết bị có công suất nhỏ thì ta dùng sơ đồ phân nhánh, còn đối với cácthiết bị có công suất lớn và trung bình thì dùng sơ đồ hình tia

* Phương án sơ đồ nối dây :

Sơ đồ nối dây hay phương án nối dây là cấu trúc chắp nối giữa nguồn điện và tảitiêu thụ Phương án phải rõ ràng và linh động nhu cầu dùng điện là hộ loại 2, do quy trìnhcông nghệ sản xuất cho nên nhà máy có sử dụng nguồn dự phòng là máy phát Diezen,chuyển đổi nguồn dự phòng bằng tay Xác định phương án nối dây cho một phân xưởng làmột yếu tố cần thiết

Chọn phương án đi dây trên mạng từ các tủ phân phối chính đến tủ động lực vàcác thiết bị, một số trường hợp phải đặt dây dẫn trong ống cách điện đi ngầm dưới nềnđến các thiết bị điện

2 Lựa chọn máy biến áp.

Việc lựa chọn số lượng và công suất các máy biến áp trên cơ sở kỹ thuật và kinh

tế cho các trạm giảm áp chính và các trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đểxây dựng các sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp hợp lý

Số lượng máy biến áp của các trạm giảm áp chính và trạm biến áp phân xưởngkhông nên quá hai máy biến áp Về kinh tế, những trạm hai máy biến áp thường hợp lýhơn trạm một máy và trạm có nhiều máy biến áp

- Chọn công suất máy biến áp : trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, công suấtcủa máy biến áp điện lực trong điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo cung cấpđiện cho tất cả các thiết bị tiêu thị điện hoặc hộ dùng điện

IV TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH

Chi phí vận hành hàng năm trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp bao gồm :

Cvh = CA + Ccn+ Cbq + Ckh + Cmđ + Cphụ, (đồng)

Trong đó :

CA = A. : tổn thất điện năng

Với A : Tổn thất điện năng hàng năm, KWh

 : Giá 1 KWh, đồng/KWh

Ccn : chi phí về lương của cán bộ công nhân vận hành hệ thống cung cấp điện

Cbq : chi phí về tu sửa bảo quản

Ckh : chi phí về khấu hao

Cmđ : Chi phí tổn thất kinh tế do mất điện chi phí này được kể đến khi so sánh giữa

các phương án có độ tin cậy cung cấp điện

Cphụ : chi phí phú khác như làm mát, sưởi ấm

Từ công thức trên ta thấy : Trong thành phần của chi phí vận hành hàng năm thìchi phí về tổn thất điện năng chiếm một vị trí rất quan trọng trong chi phí chung Chi phíđiện năng sinh ra ở trong máy biến áp cũng như ở trên đường dây trong thời gian vậnhành máy biến áp

Tổn thất điện năng trên đường dây :

A = P.t hay A = Pi.ti với ti = 8760h

Trong đó : T : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất (Tra bảng phụ thuộc vào

Tmax vào cos)

t : Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h)Tổn thất công suất máy biến áp sẽ là :

Vậy PBA = P0 + PN ( )2

Trong đó :

P0 : Tổn thất công suất tác dụng không tải, KW

PN( )2 = Pcdây : Tổn thất cuộn dây MBA, KW

PN : Tổn thất khi ngắn mạch

Sđm : Phụ tải định mức của MBA, KVA

Spt : Công suất phụ tải, KVA

* Thời gian thu hồi vốn đầu tư :

Trong đó :

VA, VB : Là vốn đầu tư của phương án A và B, đơn vị 103 đồng

CA, CB : Chi phí vận hành hàng năm của phương án A, B, đơn vị 103 đồng/năm

V NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1 Khái niệm chung :

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất, hay nói cách khác đó làhiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở suất nhỏ có thể xem như bằng không.Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tùy theo vị trí điểm ngắn mạch xahay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm nhiều hay ít Khi ngắn mạch dòngđiện và điện áp trong thời gian quá độ đều thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúclàm việc bình thường Còn điện áp trong mạng điện cũng giảm xuống mức độ giảm nhiềuhay ít là tùy thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch so với nguồn cung cấp

Để lựa chọn được tốt các phần của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải dự đoánđược các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về tình trạngngắn mạch như : Dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch, các số liệu này còn làcăn cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành của hệthống cung cấp điện Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu được khi thiết

kế hệ thống cung cấp điện

* Nguyên nhân gây ngắn mạch :

- Tác động cơ học : cây đổ, gãy, giông bão

- Tác động bên trong : cách điện hỏng bởi dùng quá nhiệt

* Hậu quả :

- Làm phát nóng các bộ phận có dòng ngắn mạch (IN) đi qua dây dẫn làm hư hỏngthiết bị

- Có thể sinh ra một lực điện động => có thể phá hủy độ bền cơ học của khí cụ

- Làm mất điện gây nên thiệt hại về kinh tế

CHƯƠNG III : TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

SẢN XUẤT GẠCH

I ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG :

- Giới thiệu phân xưởng :

Phân xưởng sản xuất gạch men là nơi có những hoạt động vừa chính xác, vừa cónhững chấn động nặng, số lượng công nhân không đông lắm, nhà máy làm việc ba ca.Năng suất sản phẩm của phân xưởng đạt 7 8 ngàn mét khối trong ngày

+ Điều kiện nhiệt độ : là phân xưởng không có các thiết bị sinh nhiệt, nên nhiệt độ

là nhiệt độ môi trường trung bình ở khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28  380C

+ Điều kiện khác : Phân xưởng có nhiều động cơ kéo băng tải bột, rulô, máydập nên có nhiều bụi đất Vì vậy các hệ thống điện cần phải được che chắn, môi trường

có nhiều chấn động do các hoạt động nặng như khu vực máy dập, động cơ rung sàn bột ,

ta cần chú ý đến các phần tử nối chặt trong hệ thống đường dây

- Tường phân xưởng :

+ Tường phân xưởng sản xuất gạch men cao 5 mét, xung quanh có gắn cửa sổkiếng có hệ số phản xạ tường = 0,30

+ Trần cao 5 mét có hệ số phản xạ trần = 0,5

+ Chiều cao treo đèn là H = 4,5m

+Mức độ rọi tối thiểu(Emin) trong phân xưởng sản xuất gạch men là Emin = 150Lux

- Nhóm máy :

+ Phân xưởng có : 96 máy và động cơ => n = 96 máy

+ Với số lượng máy ở trên được phân thành 6 nhóm như ở bảng 1.4.1b

II MẶT BẰNG PHỤ TẢI VÀ THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN

- Mặt bằng phụ tải : (Hình 3.1)

- Thông số phụ tải : (Bảng 1.4.1a)

III PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG

- Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán phụ tải, thông thường những phươngpháp đơn giản việc tính toán thuận tiện lại cho kết quả không chính xác Còn việc tínhtoán chính xác thì đòi hỏi nhiều thời gian, phức tạp hơn

Do đó tùy theo yêu cầu cụ thể, nên chọn phương pháp tính thích hợp Ở phạm viluận văn này chọn phương pháp số thiết bị hiệu qủa để tính toán phụ tải động lực của phânxưởng theo từng nhóm thiết bị đã chia trước

Phụ tải điện của phân xưởng sản xuất gạch men gồm phụ tải động lực và phụ tảichiếu sáng

+ Phụ tải động lực chủ yếu là các động cơ, máy nghiền, máy bơm

+ Phụ tải chiếu sáng gồm các loại đèn chiếu sáng cho phân xưởng như cao áp,huỳnh quang, nung sáng

Căn cứ vào vị trí lắp đặt, tính chất và chế độ làm việc của các thiết bị được chia ralàm 6 nhóm máy (ở chương trước) Theo phương pháp tính toán nêu ở chương II để tínhphụ tải tính toán ta áp dụng công thức :

Ptt = Kmax.Ksd Pđmi

IV TÍNH PHỤ TẢI (P tt ) TỪNG NHÓM

1 Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng :

Để tìm hệ số sử dụng (Ksd) của phân xưởng ta dựa vào đồ thị phụ tải ngày để tínhtoán theo công thức :

Ksd =

Ksd = 0,8

a Tính toán cho nhóm máy 1 :

150.4 = 6005,5.4 = 225,5 3 = 16,5

0,860,720,75

0,80,80,8

Tổng số máy n = 11

Tổng công suất : Pđmi = 638,5KW

Công suất lớn nhất của một thiết bị trong 11 thiết bị là Pmax = 150KW

n1

n

411

638,5

Qtt1 = Ptt1.tgtb = 582,3.0,62

Qtt1 = 361,1 (KVAR)

Phụ tải tính toán của các nhóm máy còn lại của phân xưởng sản xuất gạch men, từthông số phụ tải có ở bảng 1.4.1b Tương tự như cách tính trên của nhóm máy 1, ta suy rađược kết qủa ở bảng 3.1

2 Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :

Trong phân xưởng ngoài ánh sáng tự nhiên ta còn sử dụng ánh sáng nhân tạo Vì ánh sáng tự nhiên không đáp ứng đầy đủ cho phân xưởng

Vấn đề chiếu sáng cũng quan trọng vì ánh sáng ảnh hưởng đến năng suất lao độngcủa công nhân, ánh sáng không đủ khiến công nhân làm việc căng thẳng gây hại mắt, hại sức khỏe tạo nhiều phế phẩm và năng suất lao động thấp

Công suất dùng để chiếu sáng cho phân xưởng được xác định theo phương pháp tính toán chiếu sáng theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Đó là từng đối tượng chiếu sáng cần bao nhiêu công suất trên một đơn vị diện tích theo một mức độ nào đó là đủ, ta gọi đó là suất phụ tải chiếu sáng là P0 Như vậy công thức cần tính toán cho toàn phân xưởng là :

Pttcs = Po.F

1041(A)

= 0,38 3

685,17

= U 3

S

=

I

) 685,17(KVA

= (361,1) +

(582,3)

= Q + P

=

S

dm

tt tt

2 2

2 tt

2 tt tt

1 1

1 1 1

Trong đó : Pttcs : công suất chiếu sáng cho toàn phân xưởng

P0 : Suất phụ tải chiếu sáng, W/m2

(P0 = 12W/m2)

F : diện tích phân xưởng, m2 Theo sơ đồ của phân xưởng sản xuất có diện tích F = 3600m2

Vậy : Pttcs = P0.F = 12.3600 = 43200 (W) = 43,2 (KW)

3 Công suất tính toán của toàn phân xưởng sản xuất gạch men Shijar.

Được tính theo công thức :

Trong đó :Kđt : Hệ số xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm trong phân xưởng , Kđt = 0,8

(*) Giáo trình CCĐ trang 595 TG Nguyễn Xuân Phú

Sttpx = 0,8 1216,63 = 973,3 (KVA)

Dòng điện tính toán của phân xưởng được xác định bởi công thức sau :

V TÂM PHỤ TẢI

* Ý nghĩa của tâm phụ tải :

Nếu đặt tủ phân phối chính hoặc trạm biến áp nguồn tại tâm phụ tải thì những tổnhao về kim loại màu, điện áp, điện năng trên dây dẫn là ít nhất

Vậy khi thiết kế hay đánh giá một hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng chúng

ta phải xác định được tâm phụ tải, từ đó xác định vị trí đặt trạm biến áp

Cách định tâm phụ tải : chọn trục tọa độ oxy, xác định tọa độ của từng phụ tải Toạ độ tâm phụ tải I, được xác định :

(*))Q(+)P+P(.K

=

ttnh

2 ttcs ttnh dt

(*) ) Q Σ ( + ) P + P Σ ( K

=

ttnh 2

ttcs ttnh dt

ttpx

2 2

S

) A ( 78 , 1478

=

I

38 , 0 3

3 , 973

= V 3

n 1

=

i ñmi

n 1

=

i ñmi iI

n 1

=

i ñmi

n 1

=

i ñmi iI

P

.Y

P

= Y

Trong đó :

Xi, Pđmi : Hoành độ, công suất định mức của nhóm máy thứ i

Yi, Pđmi : Tung độ, công suất định mứ c của nhóm máy thứ i

đmi : Tổng công suất định mức của nhóm máy

Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng sản xuất gạch (hình 3.1) xác định tâm phụ tảicủa phân xưởng nhà máy :

CHƯƠNG IV : TRẠM BIẾN ÁP

Trạm biến áp là dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện ápkhác (thông thường từ cấp điện áp cao sang cấp điện áp thấp) Nó đóng vai trò rất quantrọng trong hệ thống cung cấp điện, do đó khi thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp, nhàmáy chúng ta phải chú ý đến vị trí lắp đặt, số lượng dung lượng và thao tác vận hành

I VỊ TRÍ SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

- Vị trí : việc chọn vị trí lắp đặt máy biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau : + Gần tâm phụ tải

+ An toàn, liên tục cung cấp điện

+ Thao tác vận hành và sửa chữa dễ dàng

+ Phòng việc cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn

+ Chi phí đầu tư nhỏ

Dựa vào vị trí của nó có trạm biến áp ngoài trời và trong nhà Do mặt bằng sảnphẩm không thuận tiện cho việc đặt máy biến áp trong nhà, nên ta chọn đặt máy biến ápbên ngoài xí nghiệp thuận lợi về mặt vận hành, sửa chữa an toàn

- Số lượng : Mỗi trạm biến áp chỉ nên đặt một máy biến áp (ba pha), sử dụng haimáy biến áp trong trường hợp :

+ Một máy có công suất quá lớn

+ Cần một máy làm nguồn dự phòng

Chú ý : Hai máy có cùng chủng loại và có sơ đồ nối dây giống như nhau

- Dung lượng máy biến áp : Máy biến áp có công suất đảm bảo cung cấp điện chophụ tải :

SMBA  Sptải ; AMBA : bé nhất Với diện tích mặt bằng hiện nay của xí nghiệp khả năng mở rộng thêm phụ tảitrong tương lai là không lớn lắm Tuy nhiên khả năng mở rộng phụ tải của xí nghiệptrong tương lai theo dự đoán là 500KVA Để đảm bảo việc lựa chọn dung lượng máy biến

áp ta có thể lấy giá trị phụ tải tính toán thực tế của xí nghiệp cộng thêm công suất dự đoán

mở rộng

Ta có :

Công suất biểu kiến tính toán của toàn phân xưởng là : Sttpx = 973,3 KVA

Cơng suất dự đốn mở rộng Smr = 500KVA

Vậy để chọn dung lượng MBA ta dựa vào cơng thức tổng là :

SMBA  Sttpx + Smr = 973,3 + 500 = 1473,3 (KVA)

Xuất phát từ thực tế nhà máy cĩ nguồn phát điện dự phịng riêng Do dĩ để chọndung lượng máy biến áp ta cĩ thể chọn theo hai phương án :

* Phương án 1 : Dùng một máy biến áp ba pha dung lượng 1600KVA

* Phương án 2 : Dùng hai máy biến áp mỗi máy cĩ dung lượng 1000KVA

Xét chi phí đầu tư cũng như tổn thất khi vận hành nhỏ nhất mà khơng làm ảnhhưởng đến tính liên tục cung cấp điện cho phân xưởng

II SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN

1 Phương án 1 :

Thiết kế trạm biến áp cĩ một máy biến áp với dung lượng 1600KVA

Tra sổ tay thiết bị điện và tự động hĩa, cĩ được các số liệu sau :

I0% = 1,3

Un% = 5,5Với : P0 : Tổn thất cơng suất tác dụng khơng tải của máy biến áp

PN : Tổn thất cơng suất tác dụng ngắn mạch

I0% : Dịng điện khơng tải của máy biến áp

UN% : Điện áp ngắn mạch của máy biến áp

* Tổn thất cơng suất phản kháng : Q0

Trong đĩ : P0’ = P0 + Kkt.Q0

2 đm

pt '

0 tb

đm

N N

N

đm 0

0

) S

S ( P P

=

P

: bộ toàn thất

Tổn

88(KVAR)

= 1600 100

5,5

= S 100

% U

=

Q

Q : mạch ngắn

kháng n

suất phả công

1,3

= S 100

% I

t : Thời gian vận hành MB trong một năm, thường lấy bằng : t = 8760 giờ

T : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất tính bằng giờ : T = 5000h (Do làmviệc ba ca)

Spt, Sđm : Phụ tải và dung lượng định mức của máy biến áp, KVA

973,3 20,9(

+ 5,54

= ) S

S ( P + P

=

P

tb

2 2

ñm

pt ' N

' o tb

.T ) S

S ( P t P

ñm

pt ' N

' o

87200KWh

= 5000 ) 1600

973,3 ( 20,9 + 5,54.8750

= T ) S

S ( P + t P

=

ñm

pt ' N

' o

UN% = 5,5Trình tự tính toán như phương án 1 :

P0’ = P0 + Kkt.Q0 = 3,3 + 0,05 30 = 4,8(KW)

PN’ = PN + Kkt.QN = 11,6 + 0,05.55 = 14,35 (KW)

Tổn thất công suất toàn bộ :

* Tổn thất điện năng trong máy biến áp :

Giả sử giá thành lắp đặt trạm biến áp cho : Phương án 1 : 350 triệu đồng

P’0 (KW) P’N

(KW)

A(KWh)

Giá tiềntriệu đồng

3 So sánh hai phương án về phương diện kinh tế và kỹ thuật

a Phương diện kỹ thuật

Cả hai phương án trên đều đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho phân xưởng nhàmáy

b Phương diện kinh tế.

55(KVAR)

=.1000100

5,5

=.S100

%U

=Q

30(KVAR)

=.1000100

3

=.S100

%I

=Q

ñm

N N

ñm

0 0

16,4(KW)

= ) 1000

973,3 14,35(

2

1 + 2.4,8

= ) S

S ( P 2

1 + P 2

=

ñm

pt ' N

' o

Wh 118080,85k

=

A

.5000 )

1000

973,3 ( 14,35 2

1 + 2.4,8.8760

= T ) S

S ( P 2

1 + t P 2

=

A

2

2 2

ñm

pt ' N

' o