Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và toàn bộ nhà máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (836.73 KB, 101 trang )
Đồ án tốt nghiệp
1
Thiết kế cung cấp điện
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng. Do yêu cầu phát triển
nhanh chóng của đất nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về
điện của đất nước. 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
Quy Nhơn đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư điện kỹ thuật. Trong
nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, 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 Duy Khiêm, 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.
Bình Định, ngày 05 tháng 11 năm 2012
Sinh viên
Trương văn Điểu
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
2
Thiết kế cung cấp điện
CHƯƠNG 1
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA
PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY
1.1
Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán
1.1.1
Khái niệm về phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp
điện.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ
tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác, phụ tải
tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải
thực tế gây ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể
đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận
hành.
1.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính
toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
n
Ptt = K nc ∑ Pdi
(1-1)
Q tt = Ptt * tgϕ
(1-2)
i=1
Stt = Ptt2 + Q 2tt =
Ptt
Cosϕ
(1-3)
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm
Khi đó
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
3
Thiết kế cung cấp điện
n
Ptt = K nc * ∑ Pdmi
(1-4)
i=1
Trong đó :
- Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)
- Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của
nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA )
- n : số thiết bị trong nhóm
- Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của phương
pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố
định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện
tích sản xuất
Công thức tính :
Ptt = po * F
( 1-5 )
Trong đó :
- po : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2 ). Giá trị po được
tra trong các sổ tay.
- F : diện tích sản xuất (m2)
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều
trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế
chiếu sáng.
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị thành phẩm
Công thức tính toán :
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
4
Ptt =
M.W0
Tmax
Thiết kế cung cấp điện
( 1-6 )
Trong đó :
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm
Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh)
Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ)
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải
ít biến đổi như: quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán
gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
cực đại
Công thức tính :
n
Ptt = K max .K sd .∑ P dmi
( 1-7 )
i=1
Trong đó :
n : Số thiết bị điện trong nhóm
Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm
Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ
Kmax = f ( nhq, Ksd )
nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công
suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ
tải thực tế. (Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau)
Công thức để tính nhq như sau:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
5
Thiết kế cung cấp điện
2
n hq
n
∑Pdmi ÷
= n i=1
2
∑ Pdmi
i=1
(
)
Trong đó :
Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i
n : số thiết bị có trong nhóm
Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể
xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau:
+ Khi thoả mãn điều kiện:
m=
Pdm max
≤3
Pdm min
và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n
Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết
bị trong nhóm.
+ Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau:
n hq
n
2
P
∑
dmi ÷
i=1
=
Pdmmax
+ Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau:
.Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max
.Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên:
n1
Pl = ∑P dmi
i=1
n1
.Tính n* = n
SV: Trương văn Điểu
;
P1
P* = P
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
6
Thiết kế cung cấp điện
P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm:
n
P = ∑ P dmi
i=1
Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* )
Tính
nhq = nhq*.n
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn
hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức:
Pqd=Pdm. Kd%
Kd: hệ số đóng điện tương đối phần trăm.
Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.
+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :
Pqd = 3.Pđmfa max
+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :
Pqd = 3 .Pđm
Chú ý: Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn
giản sau để xác định phụ tải tính toán :
+ Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể
lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
n
Ptt = ∑ Pdmi
i=1
n: Số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ
hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:
n
Ptt = ∑ K ti .P dmi
i=1
Trong đó: Kt là hệ số tải. Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
7
Thiết kế cung cấp điện
Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
hình dáng
Công thức tính :
Ptt = Khd.Ptb
Qtt = Ptt.tgφ
Ptt 2 + Q tt 2
Stt =
Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay
T
∫P
dt
Ptb =
0
T
=
A
T
Ptb: Công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát
A: Điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
* Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch
trung bình bình phương
Công thức tính :
Trong đó :
Ptt = Ptb ± β.δ
β : hệ số tán xạ.
δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị
của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được
dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà
chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.
* Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi
thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm làm
việc bình thường và được tính theo công thức sau:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
8
Thiết kế cung cấp điện
Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max
Trong đó :
Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
Itt - dòng tính toán của nhóm máy.
Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
1.2.
Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
1.2.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ
khí.
- Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn. Chỉ có phụ tải máy biến
áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Do đó cần quy đổi về chế độ làm việc
dài hạn :
Pqd = 3.Pdm. kd % = 3.24,6. 0, 25 = 21,3(kW)
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm
chủng loại tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân
xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị phụ tải như sau:
+ Nhóm 1 : 1; 2; 4; 20; 10; 22; 17; 23; 26; 27.
+ Nhóm 2: 1; 2; 3; 4; 7; 8; 9; 10.
+ Nhóm 3 : 1; 2; 3; 4; 5; 6; 11; 12; 13.
+ Nhóm 4 : 1; 11; 12; 3; 8; 9; 18; 19; 21.
+ Nhóm 5 : 5; 6; 7; 11; 12; 13; 14; 15; 16
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
9
Thiết kế cung cấp điện
Bảng 1-1 Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tên nhóm và tên thiết bị
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy doa ngang
Máy mài phẳng có trục nằm
Máy phay chép hình
Máy khoan bàn
Máy mài tròn
Máy mài sắc
Máy giũa
Máy mài sắc các dao cắt gọt
Cộng theo nhóm 1
11
12
13
14
15
16
17
18
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy phay vạn năng
Máy bào ngang
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài phẳng
Cộng theo nhóm 2
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy khoan đứng
Máy khoan đứng
Máy cưa
Máy mài hai phía
Máy khoan bàn
Cộng theo nhóm 3
28
29
30
31
32
33
Máy tiện ren
Máy cưa
Máy mài hai phía
Máy doa tọa độ
Máy khoan bào
Máy phay chép hình
SV: Trương văn Điểu
Ký hiệu trên
Số
Công suất đặt
Toàn bộ
mặt bằng
Nhóm 1
1
2
4
20
10
22
17
23
26
27
lượng
( kW)
(kW)
4
4
1
1
1
1
1
2
1
1
17
10
10
4,5
2,8
0,6
0,65
7
2,8
1
2,8
40
40
4,5
2,8
0,6
0,65
7
5,6
1
2,8
104,95
2
1
2
1
1
1
1
1
10
7
4,5
3,2
10
4,5
5,8
2,8
4
14
4,5
6,4
10
4,5
5,8
2,8
4
52
1
1
1
1
1
1
1
1
6
14
7
4,5
3,2
10
2,8
7
2.8
2,8
0,65
7
4,5
3,2
10
2,8
7
2,8
2,8
3,9
44
1
1
1
1
2
1
7
2.8
2,8
4,5
7
1
7
2,8
2,8
4,5
14
1
Nhóm 2
1
2
3
4
7
8
9
10
Nhóm 3
1
2
3
4
5
6
11
12
13
Nhóm 4
1
11
12
3
8
9
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài phẳng có trục đứng
Máy ép thủy lực
Cộng theo nhóm 4
Máy khoan đứng
Máy bào ngang
Máy mài phá
Máy phay chép hình
Máy bào ngang
Máy khoan hướng tâm
Máy khoan đứng
Máy xọc
Máy bào giường một trụ
Cộng theo nhóm 5
10
Thiết kế cung cấp điện
18
19
21
Nhóm 5
5
6
7
11
12
15
16
14
13
1
1
1
10
2,8
10
4,5
2,8
10
4,5
49,4
2
1
1
1
2
1
1
2
1
12
7
4,5
5,62
3
7
4,5
4,5
7
10
14
4,5
5,62
3
14
4,5
4,5
14
10
74,12
1.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
(Các gíá trị ksd, cosφ và kmax tra ở phụ lục)
Tính toán cho nhóm 1
Bảng 1-2: Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1
TT
Tên nhóm và tên thiết bị
Ký hiệu
Số lượng
trên mặt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy doa ngang
Máy mài phẳng có trục nằm
Máy phay chép hình
Máy khoan bàn
Máy mài tròn
Máy mài sắc
Máy giũa
Máy mài sắc các dao cắt gọt
Cộng theo nhóm 1
SV: Trương văn Điểu
bằng
Nhóm 1
1
2
4
20
10
22
17
23
26
27
4
4
1
1
1
1
1
2
1
1
17
Công suất
Côngsuất
đặt
toàn bộ
( kW)
(kW)
10
10
4,5
2,8
0,6
0,65
7
2,8
1
2,8
40
40
4,5
2,8
0,6
0,65
7
5,6
1
2,8
104,95
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
11
Thiết kế cung cấp điện
Tra phụ lục PL 1.1 trang 324 sách “Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công
nghiệp và nhà cao tầng” tìm được ksd = 0,15; cosφ = 0,6 ta có:
n = 17 ; n1 = 2
n* =
2
n1
=
= 0,12
n
17
P* =
80
P1
=
= 0,76
P 104,95
Tra phụ lục 1.4 tìm được nhq* = 0,25
Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq = nhq*.n = 4,25
Tra phụ lục 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 4,25 tìm được kmax = 3,11
Phụ tải tính toán nhóm 1:
n
Ptt = k max .k sd ∑ Pđmi = 3,11.0,15.104,95 =48,96( kW )
i =1
Qtt = Ptt.tgφ = 48,96.1,33 = 65,12 (kVAR)
Stt =
48,96
Ptt
= 81,6 (kVA)
=
cosϕ
0,6
Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải còn lại.
Ta có bảng tổng kết phụ tải điện phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bảng 1-3)
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
12
Ký hiệu
Tên nhóm và thiết bị
trên
1
bản vẽ
2
Nhóm 1
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy doa ngang
Máy mài phẳng có trục nằm
Máy phay chép hình
Máy khoan bàn
Máy mài tròn
Máy mài sắc
Máy giũa
Máy mài sắc các dao cắt gọt
Cộng theo nhóm 1
Nhóm 2
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy phay vạn năng
Máy bào ngang
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài phẳng
Cộng theo nhóm 2
Nhóm3
Máy tiện ren
Máy tiện ren
SV: Trương văn Điểu
1
2
4
20
10
22
17
23
26
27
1
2
3
4
7
8
9
10
1
2
Số
Thiết kế cung cấp điện
Pđm
lượng
3
Pdm max
m=
Pdm min
Ksd
5
6
4
4
4
1
1
1
1
1
2
1
1
17
40
40
4,5
2,8
0,6
0,65
7
5,6
1
2,8
104,95
2
1
2
1
1
1
1
1
10
14
4,5
6,4
10
4,5
5,8
2,8
4
52
1
1
7
4,5
Cosφ/
tgφ
7
nhq
8
Kmax
Ptt
(kW)
9
10
Qtt
(kVAr
)
11
Stt
(kVA)
12
16,66
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
4,25
3,11
48,96
65,12
81,6
3,57
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
6,6
2,48
19,34
25,73
32,23
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy khoan đứng
Máy khoan đứng
Máy cưa
Máy mài hai phía
Máy khoan bàn
Cộng theo nhóm 3
Nhóm 4
Máy tiện ren
Máy cưa
Máy mài hai phía
Máy doa tọa độ
Máy khoan bào
Máy phay chép hình
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài phẳng có trục đứng
Máy ép thủy lực
Cộng theo nhóm 4
Nhóm 5
Máy khoan đứng
Máy bào ngang
Máy mài phá
Máy phay chép hình
Máy bào ngang
Máy khoan hướng tâm
Máy khoan đứng
Máy xọc
Máy bào giường một trụ
Cộng theo nhóm 5
SV: Trương văn Điểu
13
3
4
5
6
11
12
13
1
11
12
3
8
9
18
19
21
5
6
7
11
12
15
16
14
13
1
1
1
1
1
1
6
14
3,2
10
2,8
7
2,8
2,8
3,9
44
1
1
1
1
2
1
1
1
1
11
7
2,8
2,8
4,5
14
1
2,8
10
4,5
49,4
2
1
1
1
2
1
1
2
1
12
14
4,5
5,62
3
14
4,5
4,5
14
10
74,12
Thiết kế cung cấp điện
15,38
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
7,64
2,31
15,25
20,28
25,42
10
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
6,6
2,48
18,38
24,44
30,63
3,33
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
0,6/1,33
6,84
2,48
27,57
36,67
45,95
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
SV: Trương văn Điểu
14
Thiết kế cung cấp điện
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
15
Thiết kế cung cấp điện
1.2.3 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp
suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:
Pcs = po.F
Trong đó:
po: Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2 )
F: Diện tích được chiếu sáng (m2)
Trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt. Tra PL 1.7
trang 328 sách “Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp và nhà cao
tầng” ta tìm được po = 14 W/m2
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:
Pcs = po.F = 14.363,25 = 5,12 (KW)
Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 0 )
1.2.4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng
* Phụ tải tác dụng (động lực) của toàn phân xưởng:
5
Pđl = k đt .∑ Ptti = 0,9.(48,96 + 19,34 + 15,25 + 18,38 + 27,57) =116,55(kW )
i =1
Trong đó kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy kdt = 0,9
* Phụ tải phản kháng của phân xưởng:
5
Qđl = k đt .∑ Qtti = 0,9.(65,12 + 25,73 + 20,28 + 24,44 + 36,67) =155,02(kVAr )
i =1
* Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:
Pttpx = Pdlpx + Pcspx = 116,55 + 5,12 = 121,67 (kW)
Qttpx = Qdlpx =155,02 (kVAr)
Sttpx =
Ptt 2 +Q tt 2 = 121,67 2 + 155,02 2 = 193,95 (kVA)
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
16
Cosφpx =
Pttpx
Sttpx
=
Thiết kế cung cấp điện
121,67
= 0,63
193,95
1.2.5 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại
Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây ta sử
dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
1.2.5.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số
nhu cầu :
n
Ptt = K nc ∑ Pdi
(1-8)
Q tt = Ptt * tgϕ
(1-9)
i=1
Stt =
Ptt2 + Q 2tt =
Ptt
Cosϕ
(1-10)
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm
Khi đó
n
Ptt = K nc * ∑ Pdmi
(1-11)
i=1
Trong đó:
- Pđi, Pđmi : Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
- Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của
nhóm thiết bị (kW, kVAR, kVA)
- n : Số thiết bị trong nhóm
- Knc : Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu
1.2.5.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng
Việc tính toán cho các phân xưởng là hoàn toàn giống nhau. Ta tính một phân
xưởng mẫu. Lấy phân xưởng rèn làm ví dụ:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
17
Thiết kế cung cấp điện
Tính toán cho phân xưởng rèn
Công suất đặt 2100 kW, diện tích 750 m2;
Tra phụ lục 1.3 sách Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị
và nhà cao tầng ta có: K nc = 0,5; cosφ = 0,6; tgφ = 1,33. Ở đây ta dùng đèn sợi đốt
có cosφcs =1; tgφcs = 0.
Tra phụ lục 1.7 ta có suất chiếu sáng po = 15 W/m2
Công suất tính toán động lực
Pdl = Knc.Pđ = 0,5.2100 = 1050 kW
Qdl = Pdl.tgφ = 1050.1,33 = 1396,5 kVAr
Công suất tính toán chiếu sáng:
Pcs = po.F = 0,015.750 = 11,25 kW
Qcs = Pcs.tgφcs = 11,25.0 = 0 kVAr
Công suất tính toán của phân xưởng:
Ptt = Pdl + Pcs = 1050 + 11,25 = 1061,25 kW
Qtt = Qdl + qcs = 1396,5 + 0 = 1396,5 kVAr
Stt =
10612 + 1396,5 2 = 1753,99 kVA
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại. Riêng đối với khu nhà văn
phòng ta chọn đèn huỳnh quang có cosφcs = 0,85; tgφcs = 0,62 còn lại ta dùng đèn
sợi đốt có cosφcs = 1; tgφcs = 0. Ta có bảng tổng kết sau đây: (Bảng 1-4)
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tên Phân xưởng
PX cơ khí
PX luyện kim màu
PX luyện kim đen
PX sửa chữa cơ khí
PX rèn
PX nhiệt luyện
Bộ phận khí nén
Ban quản lý và phòng thiết kế
Kho vật liệu
Chiếu sáng phân xưởng
Tổng
SV: Trương văn Điểu
18
Pđ
(kW)
3200
1800
2500
2100
2800
1200
80
60
Thiết kế cung cấp điện
Knc
Cosφ
F (m2)
0,4
0,6
0,6
0,7
0,8
0,7
0,63
0,6
0,6
0,8
0,7
0,7
1562,5
1500
531,25
365,63
750
481,25
787,5
1687,5
825
0,5
0,5
0,5
0,8
0,4
Po (W/
m2)
14
14
14
14
15
15
15
15
10
Pdl
Pcs
Ptt
Qtt
Stt
1280
1080
1500
116,55
1050
1400
600
64
24
21,88
21,00
7,44
5,12
11,25
7,22
11,81
25,31
8,25
1301,88
1101
1507,44
121,67
1061,25
1407,22
611,81
89,31
10,65
1305,86
810
1530
155,02
1396,5
1862
450
65,28
24,48
1843,95
1366,86
2147,85
193,95
1753,99
2333,94
816,03
110,62
26,69
119,28
7212,23
7599,14
10593,88
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
19
Thiết kế cung cấp điện
1.3 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy
* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
9
Pttnm = Kdt.
∑P
i =1
ttpxi
Trong đó: Kdt hệ số đồng thời lấy bằng 0,85
Pttpxi phụ tải tính toán của các phân xưởng đã xác định được ở trên
Pttnm = 0,85. 7212,23= 6130,40 (kW)
Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
9
Qttnm = Kdt.
∑Q
ttpxi
= 0,85. 7599,14= 6459,27 (kVAr)
i=1
Phụ tải tính toán toàn phần của toàn nhà máy:
Sttnm =
6130,40 2 + 6459,27 2 = 8248,83 (kVA)
Hệ số công suất của toàn nhà máy:
cosφnm =
Pttnm 6130,40
=
= 0,73
S ttnm 8248,83
1.4 Xác định tâm phụ tải và vẽ biểu đồ phụ tải
1.4.1 Tâm phụ tải điện
Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực
n
tiểu
∑X l
i =1
i i
→ Min
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:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
20
n
∑x S
n
i i
xo =
i=1
n
∑S
∑yS
n
i i
; yo =
i
i=1
n
∑S
∑z S
i i
; zo =
i
i=1
Thiết kế cung cấp điện
i=1
i=1
n
∑S
i
i=1
Trong đó
xo; yo; zo: toạ độ của tâm phụ tải điện
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
Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện 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.
1.4.2 Biểu đồ phụ tải điện
Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với
tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ
xích nào đó tuỳ chọn. Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết kế hình dung
được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để
lập các phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải điện được chia thành hai
phần: Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu
sáng (phần hình quạt để trắng).
Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân
xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng
với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng.
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu
thức:
Ri =
SV: Trương văn Điểu
Si
m.Π
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
21
Thiết kế cung cấp điện
Trong đó: m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 3 kVA/ mm2
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức
sau:
α cs =
360.Pcs
Ptt
Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi
trong bảng sau:
Bảng 1-5 Kết quả tính toán Ri và αcsi
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tên phân xưởng
PX cơ khí
PX luyện kim màu
PX luyện kim đen
PX sửa chữa cơ khí
PX rèn
PX nhiệt luyện
Bộ phận khí nén
Ban quản lý và
phòng thiết kế
Kho vật liệu
Chiếu sáng phân
xưởng
SV: Trương văn Điểu
R
αcso
1843,95
1366,86
2147,85
193,95
1753,99
2333,94
816,03
Tâm phụ tải
x
y
6,7
11,5
13,5
11.5
20
14.5
23,5
14,5
28,5
13,5
28
5
26,5
2
13,99
12,05
15,10
4,54
13,65
17,86
11,68
6,05
6,87
1,78
15,15
3,82
1,23
4,12
89,31
110,62
8,5
3
3,43
82,37
10,65
26,69
17
4,5
1,68
278,87
Pcs
Ptt
Stt
21,88
21,00
7,44
5,12
11,25
7,22
11,81
1301,88
1101
1507,44
121,67
1061,25
1407,22
611,81
25,31
8,25
119,28
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
22
Thiết kế cung cấp điện
Hình 1.1 Biểu đồ phụ tải điện của nhà máy cơ khí nông nghiệp
CHƯƠNG ІІ
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
23
Thiết kế cung cấp điện
THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO TOÀN
NHÀ MÁY CƠ KHÍ NÔNG NGHIỆP
2.1 Đặt vấn đề
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế
và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa
mãn các yêu cầu cơ bản sau:
1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.
2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
3. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
4. An toàn cho người và thiết bị.
5. Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải trong
tương lai.
6. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế.
Trình tự tính toán thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước:
1. Vạch phương án cung cấp điện.
2. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa
chọn tiết diện các đường dây cho các phương án.
3. Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý.
4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.
2.2 Vạch các phương án cung cấp điện
Theo tính toán ở chương trước thì cấp điện áp truyền tải từ trạm biến áp
trung tâm của khu công nghiệp về nhà máy là 35 kV.
2.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng
Các trạm biến áp phân xưởng được lựa chọn trên nguyên tắc sau:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
24
Thiết kế cung cấp điện
1. Vị trí đặt trạm phải thỏa mãn yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho
việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp an toàn kinh
tế.
2. Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA phải được lựa chọn
căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển
và lắp đặt, chế độ làm việc của phụ tải. Các hộ phụ tải loại І và ІІ chỉ
nên đặt hai MBA, các hộ phụ tải loại ІІІ thì chỉ nên đặt một MBA.
3. Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:
n.khc.SdmB ≥ Stt
Và kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố:
(n- 1). khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc
Trong đó:
n - số máy biến áp có trong trạm biến áp
khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy
biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1.
kqt - hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận
hành quá tải không quá 5 ngày đêm. Thời gian quá tải trong một ngày
đêm không vựơt quá 6h, trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤
0,93.
Sttsc – công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ
một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất
của trạm trong trường hợp vận hành bình thường. Giả thiết trong các hộ
loại І có 30% là phụ tải loại ІІІ nên Sttsc = 0,7 SttІ
Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo
điều kiện thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế, vận hành, sửa
chữa và kiển tra định kỳ.
Đặt 5 TBA phân xưởng trong đó:
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
Đồ án tốt nghiệp
25
Thiết kế cung cấp điện
* Trạm B1 cung cấp cho phụ tải của phân xưởng cơ khí, ban quản lý và phòng
thiết kế.
* Trạm B2 cung cấp cho phụ tải của phân luyện kim màu.
* Trạm B3 cung cấp cho phụ tải của phân xưởng luyện kim đen.
* Trạm B4 cung cấp cho phụ tải của phân xưởng nhiệt luyện, bộ phận khí nén
và kho vật liệu.
* Trạm B5 cung cấp cho phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí và phân
xưởng rèn.
* Trạm biến áp B1
Điều kiện chọn MBA:
n.khc.SdmB ≥ Stt = 1843,95 (kVA)
SdmB ≥
1843,95
= 921,99 (kVA)
2
Chọn MBA tiêu chuẩn có SdmB = 1000 (kVA)
Kiểm tra lại theo điều kiện quá tải sự cố:
( n.-1).khc.kqtsc.SdmB ≥ SttSC = 0,7. Stt
SdmB ≥
0,7.1843,95
= 921,98 (kVA)
1,4
Như vậy MBA đã chọn thỏa mãn các điều kiện.
Trạm B1 ta đặt 2 MBA có SdmB = 1000 (kVA)
Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có kết quả chọn MBA như sau.
SV: Trương văn Điểu
Lớp Điện kỹ thuật K17
