Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương docx

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế Hệ Thống Cung Cấp Điện
cho Nhà máy cơ khí công nghiệp địa
phương

Cung cấp điện





1
9
2
6
5
8


THIẾT KẾ MÔN HỌC

HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy (ghi theo bản vẽ kèm theo)


NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Mở đầu:
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ; đặc điểm
và phân bố của phụ tải; phân loại phụ tải điện…
1.2. Nội dung tính toán, thiết kế, các tài liệu tham khảo…
2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:
3.1. Lựa chọn c
ấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy.
3.2. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian (trạm biến áp
chính) hoặc trạm phân phối trung tâm.
3.3. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng
3.4. Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy
3.5.
Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn
4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí
5. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao coscho nhà máy
6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.


CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A
0


1. Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy (mạng điện cao áp).
2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng Sửa chữa cơ khí.

CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY

1. Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến TBA khu
vực (hệ thống điện).
2. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn.
3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250MVA.
4. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XLPE.
5. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 15 km
6. Nhà máy làm việc 3 ca.

Ngày nhận đề: Tháng n
ăm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


Nhà máy số 8

Từ hệ thống điện đến
Cung cấp điện





2

Nhà máy công cơ khí công nghiệp địa phương (mặt bằng nhà máy số 8).


SỐ TRÊN
MẶT BẰNG

TÊN PHÂN XƯỞNG
CÔNG SUẤT ĐẶT
( kW )

1 Phân xưởng cơ khí chính 1200
2 Phân xưởng lắp ráp 800

3 Phân xưởng sửa chữa cơ khí
4 Phân xưởng rèn 600
5 Phân xưởng đúc 400
6 Bộ phận nén ép 450
7 Phân xưởng kết cấu kim loại 230
8 Văn phòng và phòng thiết kế 80
9 Trạm bơm 130
10 Chiếu sáng phân xưởng

Phụ tải điện nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương



Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bản vẽ số 2).
Cung cấp điện





3

TT Tên thiết bị Số
lượng
Nhãn
hiệu
PĐM (kW)
1 Máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6
Bộ phận máy

1 Máy tiện ren 1 1616 4,5 4,5
2 Máy tiện tự động 3 TD-IM 5,1 15,3
3 Máy tiện tự động 2 2A-62 14,0 28,0
4 Máy tiện tự động 2 1615M 5,6 11,2
5 Máy tiện tự động 1 1615M 2,2 2,2
6 Máy tiên Revon ve 1 IA-I8 1,7 1,7
7 Máy phay vạn năng 2 678M 3,4 6,8
8 Máy phay ngang 1 678M 1,8 1,8
9 Máy phay đứng 2- 6H82 14,0 28,0
10 Máy phay đứng 1 6H-12R 7,0 7,0
11 Máy mài 1 - 2,2 2,2
12 Máy bàp ngang 2 7A35 9,0 18,0
13 Máy xọc 3 S3A 8,4 25,2
14 Máy xọc 1 7417 2,8 2,8
15 Máy khoan vạn năng 1 A135 4,5 4,5
16 Máy doa ngang 1 2613 4,5 4,5
17 Máy khoan hướng tâm 1 4522 1,7 1,7
18 Máy mài phẳng 2 CK-371 9,0 18,0
19 Máy mài tròn 1 3153M 5,6 5,6
20 Máy mài trong 1 3A24 2,8 2,8
21 Máy mài dao cắt gọt 1 3628 2,8 2,80
22 Máy mài sắc vạn năng 1 3A-64 0,65 0,65
23 Máy khoan bàn 2 HC-12A 0,65 1,30
24 Máy ép kiểu truc khuỷu 1 K113 1,70 1,70
25 Tấm cữ (đánh dấu) 1 - - -
Cung cấp điện

4
26 Tấm kiểm tra 1 - - -
27 Máy mài phá 1 3M364 3,00 3,00
28 Cưa tay 1 - 1,35 1,35
29 Cưa máy 1 872 1,70 1,70
30 Bàn thợ nguội 7 - - -
Bộ phận nhiệt luyện
31 Lò điện kiểu buồng 1 H-30 30 30
32 Lò điện kiểu đứng 1 S-25 25 25
33 Lò điện kiểu bể 1B-20 30 30
34 Bể điện phân 1 PB21 10 10
35 Thiết bị phun cát 1 331 - -
36 Thùng xói rửa 1 - - -
37 Thùng tôi 1 - - -
38 Máy nén 2 - - -
39 Tấm kiểm tra 1 - - -
40 Tủ điều khiển lò điện 1 - - -
41 Bể tôi 1 - - -
42 Bể chứa 1 - - -
Bộ phận sữa chữa
43 Máy tiện ren 2 IK620 10,0 20,0
44 Máy tiện ren 1 1A-62 7,0 7,0
45 Máy tiện ren 1 1616 4,5 4,5
46 Máy phay ngang 1 6P80G 2,8 2,8
47 Máy phay vạn năng 1 678 2,8 2,8
48 Máy phay răng 1 5D32 2,8 2,8
49 Máy xọc 1 7417 2,8 2,8
50 Máy bào ngang 2 - 7,6 15,2
51 Máy mài tròn 1 - 7,0 7,0

52 Máy khoan đứng 1 - 1,8 1,8
53 Búa khí nén 1 PB-412 10,0 10
Cung cấp điện





5
54 Quạt 1 - 3,2 3,2
55 Lò tăng điện 1 - - -
56 Thùng tôi 1 - - -
57 Biên áp hàn 1 CTE24 12,5 12,5
58 Máy mài phá 1 3T-634 3,2 3,2
59 Khoan điện 1 P-54 0,6 0,6
60 Máy cắt 1 872 1,7 1,7
61 Tấm cữ(đánh dấu) 1 - - -
62 Thùng xói
r
ửa 1 - - -
63 Bàn thợ nguội 3 - - -
64 Giá kho 5 - - -
Bộ phận sữa chữa điện
65 Bàn nguội 3 - 0,50 1,50
66 Máy cuốn dây 1 - 0,50 0,50
67 Bàn thí nghiệm 1 - 15,00 15,00
68 Bể tấm có đốt nóng 1 - 4,00 4,00
69 Tủ sấy 1 - 0,85 0,85
70 Khoan bàn 1 HC-12A 0,65 0,65

Cung cp in

6

Kho phụ tùng v
vật liệu
Phòng
thử nghiệm
11
25
30
43
44
Mặt bằng phân xởng SCCK - Bản vẽ số 2 Tỉ lệ 1:10
28
7
15
24
27
21
30
38
41

32
40
38
36
39
35
30
23
30
34
31
31
33
6
7
6
8
6
3
7
0
64
66
64
64
62
54
55
53
43

47
60
46
63
58
61
56
57
59
50
49
45
60
51
Khu lắp ráp
Bộ phận rèn
Bộ phận sửa chữa điện
Kho
thnh
phẩm
Bộ phận máy công cụ
1
2
22
5
5
3
4
4
14

16
9
9
7
6
28
19
18
29
20
13
8
10
17
13
13
13
12
12
42
48
Bộ phận nhiệt luyện
Phòng kiểm
tra kỹ thuật
Bộ phận mi
Bộ phận khuôn
Cung cấp điện

7
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… 8
CHƯƠNG 1:Mở đầu………………………………………………………………9
CHƯƠNG 2:Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng,nhà máy………12
CHƯƠNG 3:Thiết kế mạng cao áp của toàn nhà máy……………………… 36
CHƯƠNG 4:Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí…………77
CHƯƠNG 5:Tính toán bù công suất phản kháng…………………………… 89
CHƯƠNG 6:Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sửa
chữa cơ khí………………………………………………………….94

Cung cấp điện





8
LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nước nhà hiện nay thì ngành

Công nghiệp Điện năng đã thực sự trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, và
vai trò của nó đối với các ngành công nghiệp khác ngày càng được khẳng định. Có
thể nói, phát triển công nghiệp, đẩy mạnh công cuộc đổi mới đất nước đã gắn liền
với sự phát triển của ngành công nghiệp Điện nă
ng.
Khi xây dựng một nhà máy mới, một khu công nghiệp mới hay một khu dân
cư mới…thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để
phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó.
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành công nghiệp nước ta
đang ngày một khởi sắc, các nhà máy, xí nghiệp không ngừng được xây dựng. Gắn
liền với các công trình đó là hệ
thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, cùng với những kiến thức được học tại Trường đại
học Bách Khoa Hà Nội, em đã nhận được đề tài thiết kế môn học : Thiết kế Hệ
Thống Cung Cấp Điện cho Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương. Đây là một
đề tài thiết kế
rất bổ ích, vì thực tế những nhà máy Công nghiệp Địa phương ở nước
ta vẫn còn đang trong giai đoạn phát triển, tìm tòi, hoàn thiện và đi lên.
Trong thời gian làm bài tập dài vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân,
cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phan Đăng Khải, em đã
hoàn thành xong bài tập môn học của mình.

Một lần nữa, em xin gửi đến thầy Phan Đăng Khải, cùng các thầy cô giáo
trong bộ môn Hệ Thống Điện lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2005

Sinh viên

Phạm Năng Văn

Cung cấp điện





9

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương là nhà máy có 100% vốn đầu tư của
Nhà nước, do địa phương quản lý, có nhiệm vụ sản xuất các loại máy công cụ,
phục vụ cho nhu cầu của địa phương và các vùng lân cận. Toàn bộ khuôn viên
nhà máy rộng gần 20.000 m
2

, nằm ở phía Bắc thành phố Hà Nội. Đây là một
nhà máy lớn với tổng công suất hơn 9000 kW bao gồm 9 phân xưởng, làm việc
3 ca.
Như chúng ta đã biết, ngành cơ khí là một ngành sản xuất hết sức quan trọng,
đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế quốc dân.Kinh tế càng phát triển thì nhu
cầu cũng như yêu cầu về chất lượng với các máy móc cơ khí càng tăng.Với
nhiệm vụ là nhà máy chế tạo ra các loạ
i máy công cụ, nhà máy cơ khí số I đóng
vai trò rất quan trọng đối với lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong cả nước.Do
tầm quan trọng của nhà máy như vậy, nên khi thiết kế cung cấp điện, nhà máy
được xếp vào hộ tiêu thụ loại I, đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao nhất.Trong phạm
vi nhà máy, các phân xưởng tùy theo vai trò và qui trình công nghệ, được xếp
vào hộ tiêu thụ loại I: các phân xưởng quan trọ
ng nằm trong dây chuyền sản
xuất khép kín, hoặc loại II: các phân xưởng phụ, bộ phận hành chính …
Năng lượng điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốc
gia thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15km.Về phụ tải điện : do
sản xuất theo dây chuyền, nên hệ thống phụ tải của nhà máy phân bố tương đối
tập trung, đa số phụ tải củ
a nhà máy là các động cơ điện, có cấp điện áp chủ yếu
là 0,4 kV; có một số ít thiết bị công suất lớn làm việc ở cấp điện áp 3 kV: lò
nhiệt, các động cơ công suất lớn …Tương ứng với qui trình và tổ chức sản xuất,
thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy T
max
=5000 giờ.
Trong chiến lược sản xuất và phát triển, nhà máy sẽ thường xuyên nâng cấp,
cải tiến qui trình kỹ thuật, cũng như linh hoạt chuyển sang sản xuất cả các sản
phẩm phù hợp với nhu cầu của nền kinh tế.Do vậy, trong quá trình thiết kế cung
cấp điện, sẽ có sự chú ý đến yếu tố phát triển, mở rộng trong tương lai gần 2-3
năm cũng như 5-10 nă

m của nhà máy .
Danh sách và công suất lắp đặt của nhà máy cho trong bảng 1.1








Cung cấp điện





10
Số trên
mặt bằng
Tên phân xưởng
Công suất đặt
kW
1 Phân xưởng cơ khi chính 1200
2
Phân xưởng lắp ráp 800
3 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán
4
Phân xưởng rèn 600
5
Phân xưởng đúc 400

6 Bộ phận nén ép 450
7
Phân xưởng kết cấu kim loại 230
8 Văn phòng và phòng thiết kế 80
9 Trạm bơm 130
10
Chiếu sáng phân xưởng

Bảng 1.1- Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

II. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH.

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các khâu phát điện,
truyền tải và phân phối điện năng.Đối với nhà máy đang xét, hệ thống cung cấp
điện hiểu theo nghĩa hẹp là: hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm
vụ cung cấp điện cho một khu vực nhất định.Nguồn của hệ thố
ng cung cấp này lấy
từ hệ thống lưới điện quốc gia với cấp thích hợp ( thường dùng cấp điện áp từ trung
bình trở xuống : 35 kV, 10kV, 6kV).
Việc thiết kế cung cấp điện với mục tiêu cơ bản là : đảm bảo cho hộ tiêu thụ
có đủ lượng điện năng yêu cầu, với chất lượng điện tốt.Các yêu cầu chính đối với
một hệ thống cung cấp điện được thiết kế bao gồm: độ tin cậy cung cấp điện, chất
lượng điện,an toàn cung cấp điện, kinh tế. Tùy theo qui mô của công trình lớn hay
nhỏ, mà các thiết kế có thể phân ra cụ thể hoặc gộp một số bước với nhau. Mỗi giai
đoạn và vị trí thiết kế lại có các phương án riêng phù hợp .
Đối với nhà máy cơ
khí địa phương, các bước thiết kế hệ thống cung cấp
điện gồm:
1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.
2.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :
a) Chọn số lượng, dung lượng và vị trí lắp đặt các trạm biến áp
phân xưởng.
b) Chọn số lượng, dung lượng và v
ị trí lắp đặt các trạm biến áp
trung gian (Trạm biến áp xí nghiệp ) hoặc trạm phân phối
trung tâm .
c) Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy .
4.Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy.
5.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí .
Cung cấp điện





11



III. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1. Trường ĐHBK Hà Nội- Bộ môn phát dẫn điện - Giáo trình cung
cấp điện xí nghiệp công nghiệp : năm 1978.
2. Nguyễn Văn Đạm –Phan Đăng Khải : Mạng và hệ thống điện:
1992.
3. Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm : Thiết kế cấp điện : NXB
KHKT 2001.
4. Nguyễn Công Hiền (chủ biên)-Nguyễn Mạnh Hoạch: Hệ thống
cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng: :

NXB KHKT -2001.

Cung cấp điện





12
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC
PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY

§2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

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 quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.
Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên đến nhiệt độ tương tự
như phụ tải thực tế gây ra, vì v
ậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo
an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng .
Phụ tải tính toán (PTTT),được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị
trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo
vệ…PTTT còn được dùng để tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổ
n
thất điện áp, lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng…PTTT phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như:công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ
và phương thức vận hành hệ thống…Nếu PTTT xác định được nhỏ hơn phụ tải
thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị đi
ện, có khả năng dẫn đến cháy
nổ…Ngược lại, các thiết bị được chọn nếu dư thừa công suất sẽ làm ứ đọng vốn
đầu tư, gia tăng tổn thất…Cũng vì vậy, đã có nhiều công trình nghiên cứu về

phương pháp xác định PTTT, song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào
thật hoàn thiện.Những phương pháp có kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, kh
ối
lượng tính toán và các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại.Có thể đưa ra
đây một số phương pháp thường sử dụng nhiều hơn cả để xác định PTTT khi quy
hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện:
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và
hệ số nhu cầu k
nc

P
tt
= k
nc
.P
đ

Trong đó :
k
nc
- hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật.
P
đ
- công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính
toán có thể xem gần đúng P
đ
=P
đm
(kW).
2.Phương pháp xác định PTTT theo hình dáng của đồ thị phụ tải và

công suất trung bình :
P
tt
= k
hd
.P
tb

Trong đó:
k
hd
- hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật .
P
tb
- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW).
Cung cấp điện





13
P
tb

t
0
P(t)dt
A
tt

=
=
∫

3.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của
đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :
P
β
σ
±
=
tbtt
P

Trong đó :
P
tb
-công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

σ
-độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

β
-hệ số tán xạ của
σ

4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực
đại

tt max sd dm

P k .k .P
=

Trong đó :
P
đm
-công suất định mức của thiết bị hoặc nhóm thiết bị(kW)
k
max
-hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ :
k
)k,n(f
sdhqmax
=

k
sd
-hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật .
n
hq
-số thiết bị dùng điện hiệu quả .
5.Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm:

0
tt
max
a.M
P
T

=

Trong đó :
a
0
-suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp).
M-số sản phẩm sản xuất được trong một năm.
T
max
-thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)
Phương pháp này thường được dùng để xác định PTTT cho các XNCN có số
phụ tải ít, sản xuất tương đối ổn định.
6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị diện
tích:
P
tt o
p.F
=

Trong đó:
p
o
-suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích (W/m
2
).
F -diện tích bố trí thiết bị (m
2
).
7.Phương pháp tính trực tiếp.

Cung cấp điện





14
Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp :1,5&6 là dựa trên kinh
nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho kết quả gần đúng
.Tuy nhiên, chúng khá đơn giản và tiện lợi.Các phương pháp còn lại xây
dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê, có xét đến nhiều yếu tố .Do đó,
có kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp.
Tùy theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ
tải, ng
ười thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định
PTTT.
Trong bài tập này, với phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta đã biết vị trí,
công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng. Nên khi
tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác
định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn
lại, do chỉ bi
ết diện tích và công suất đặt của nó, nên để xác định phụ tải
động lực của các phân xưởng này, ta áp dụng phương pháp tính theo công
suất đặt và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác
định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.

§2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG
SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phân xưởng sửa chữa c
ơ khí là phân xưởng sửa chữa số 3 trong sơ đồ mặt
bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 75x44(m
2
). Trong phân
xưởng có 70 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất
lớn nhất là 30 kW (lò điện), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ
(0,5kW). Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn
(số 57) là có chế độ ngắn hạn lặp lại. Những đặc điểm này cần được quan tâm khi
phân nhóm phụ tải, xác đị
nh PTTT và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện
cho phân xưởng.
I.Giới thiệu phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình P
tb
và
k
max
(còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
):
Theo phương pháp này , PTTT được xác định theo biểu thức:
P
n
tt max sd đmi
i1
k.k.P
=
=
∑

Trong đó :
P
đmi
- công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm .
n - số thiết bị trong nhóm.
k
sd
- hệ số sử dụng , tra trong sổ tay kĩ thuật.
Nếu k
sd
sai khác nhau nhiều thì xác định giá trị trung bình :
Cung cấp điện





15
n
sdi dmi
i1
sd
n
dmi
i1
k.P
k
P
=
=

=
∑
∑

k
max
- hệ số cực đại , tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:
k
max hq sd
f(n ,k )
=

n
hq
- số thiết bị dùng điện hiệu quả.
Số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
là số thiết bị có cùng công suất, cùng
chế độ làm việc, gây ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cách
điện ) đúng bằng phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc khác
nhau…) gây ra trong quá trình làm việc, n
hq
được xác định bằng biểu thức
tổng quát sau:

n
2
dmi
i1
hq

n
2
dmi
i1
(P)
n
(P )
=
=
=
∑
∑
(làm tròn số)
Trong đó:
P
ddi
-công suất danh định của thiết bị thứ i trong nhóm .
n -số thiết bị có trong nhóm.
Khi n lớn thì việc xác định n
hq
theo biểu thức trên khá phức tạp, nên có
thể xác định n
hq
theo các phương pháp gần đúng, với sai số tính toán nằm
trong khoảng
10±≤ %.

a.Trường hợp m=
dmmax
dmmin

P
3
P
≤
và k
sd
0,4≥
thì n .n
hq
=
Chú ý, nếu trong nhóm có n
1
thiết bị mà tổng công suất của
chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì :

1hq
nnn
−
=

Trong đó:
P
maxdd
-công suất danh định của thiết bị có công suất lớn nhất
trong nhóm .
P
mindd
-công suất danh định của thiết bị có công suất nhỏ nhẩt
trong nhóm.

b.Trường hợp m >3 và k
sd
0,2≥

n
hq
sẽ được xác định theo biểu thức:
n
n
ddi
1
hq
dd max
2. P
n
P
=
≤
∑

Cung cấp điện





16
c.Khi không áp dụng được các trường hợp trên , việc xác định n
hq

phải được tiến hành theo trình tự:

Trước hết tính : n
n
n
1
*
=
P
P
P
1
*
=

Trong đó:
n – số thiết bị trong nhóm.
n
1
- số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất.
P và P
1
:tổng công suất của n và n
1
thiết bị.
Sau khi tính được n
*
và P
*

, tra sổ tay kĩ thuật ta tìm được:
n
hq
f(n ,P )
∗
∗∗
=

Từ đó, tính được n
hq
theo công thức ;
n
hq hq
n.n
∗
=

Khi xác định được phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị
dùng điện hiệu quả n
hq
, trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các
công thức gần đúng sau:
• Nếu n 3
≤
và n
hq
4
<

PTTT được tính theo công thức:

P
n
tt ddi
1
P=
∑

• Nếu n>3 và n
hq
4
<

PTTT được tính theo công thức:
P
n
tt pti ddi
1
k.P=
∑

Trong đó :
k
pti
-hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.Nếu không có số liệu chính
xác,hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau:
k
pti
0,9= : đối với thiết bị làm việc dài hạn.
k
pti

0,75= : đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
• Nếu n>300 và k
sd
0,5≥

PTTT được tính theo công thức:
P
n
tt sd ddi
1
1,05.k . P=
∑

• Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy
bơm, quạt nén khí…), PTTT có thể lấy bằng phụ tải
trung bình:
Cung cấp điện





17
P
n
tt tb sd ddi
1
Pk.P==
∑

• Nếu trong mạng có các thiết bị một pha cần phải phân
phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng, trước khi xác
định n
hq
, phải qui đổi công suất của các phụ tải một pha
về ba pha tương đương:
-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp pha:
P
qđ pha max
3.P
=

-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây:
P
qđ phamax
3.P=

• Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn
trước khi xác định n
hq
theo công thức:
P
qđđmdd
.P=ε

Trong đó:
đm
ε
-hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch

máy.

II.Trình tự xác định PTTT theo phương pháp P
tb
và K
max

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 PTTT được chính xác cần phải phân nhóm thiết
bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần phải tuân theo nguyên tắc sau:
1. Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm đi chiều
dài đường dây hạ áp, nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và t
ổn thất
trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng.
2. Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau
để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn
phương thức cung cấp điện cho nhóm.
3. Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động
lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong cùng
nhóm cũng không nên quá nhiều bởi vì số
đầu ra của tủ động lực thường
trong khoảng (8
÷
12).
Tuy nhiên, thường thì rất khó thỏa mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do
vậy, người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất.
Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên, và căn cứ vào vị

trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng, có thể chia các thiết
bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải
điệ
n được trình bày trong bảng 2.1

Cung cấp điện





18

Nhóm III
1 Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,80 2,80 7,09
2 Máy mài sắc vạn năng 1 22 0,65 0,65 1,65
3 Máy khoan bàn 2 23 0,65 1,30 2x1,65
4 Máy ép kiểu trục khuỷu 1 24 1,70 1,70 4,30
5 Máy mài phá 1 27 3,00 3,00 7,60

TT

TÊN THIẾT BỊ


SỐ
LƯỢNG

KÝ HIỆU
TRÊN MẶT

BẰNG
P
đm
(kW)

I
đm
(A)
1máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm I
1 Máy tiện ren 1 1 4,5 4,5 11,4
2 Máy tiện tự động 3 2 5,1 15,3 3x12,91
3 Máy tiện tự động 2 3 14,0 28,0
2x35,45
4 Máy tiện tự động 2 4 5,6 11,2 2x14,18
5 Máy tiện tự động 1 5 2,2 2,2 5,57
6 Máy xọc 3 13 8,4 25,2 3x21,70
7 Máy xọc 1 14 2,8 2,8 7,09
8 Máy bào ngang 2 12 9,0 18,0 2x22,90

Cộng nhóm I 15

107,2 272,95
Nhóm II
1 Máy tiện rêvôn ve 1 6 1,70 1,70 4,30
2 Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
3 Máy phay ngang 1 8 1,80 1,80 4,56
4 Máy phay đứng 2 9 14,00 28,00
2x35,45

5 Máy phay đứng 1 10 7,00 7,00 17,73
6 Máy doa ngang 1 16 4,50 4,50 11,40
7 Máy khoan hướng tâm 1 17 1,70 1,70 4,30
8 Máy mài phẳng 2 18 18,00 18,00 2x22,79
9 Máy mài tròn 1 19 5,60 5,60 14,18
10 Máy mài trong 1 20 2,80 2,80 7,09
11 Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
12 Cưa máy 1 29 1,70 1,70 4,30

Cộng nhóm II 14

77,55 196,37
Cung cấp điện





19
1 2 3 4 5 6 7
6 Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
7 Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
8 Máy mài 1 11 2,20 2,20 5,57
9 Máy khoan vạn năng 1 15 4,50 4,50 11,40

Cộng nhóm III 10 20,90 52,94
Nhóm IV
1 Lò điện kiểu buồng 1 31 30 30 47,98
2 Lò điện kiểu đứng 1 32 25 25 39,98
3 Lò điện kiểu bể 1 33 30 30 47,98

4 Bể điện phân 1 34 10 10 15,99

Cộng nhóm IV 4 95 151,93
Nhóm V
1 Máy tiện ren 2 43 10,0 20,0 2x25,32
2 Máy tiện ren 1 44 7,0 7,0 17,73
3 Máy tiện ren 1 45 4,5 4,5 11,40
4 Máy phay ngang 1 46 2,8 2,8 7,09
5 Máy phay vạn năng 1 47 2,8 2,8 7,09
6 Máy phay răng 1 48 2,8 2,8 7,09
7 Máy xọc 1 49 2,8 2,8 7,09
8 Máy bào ngang 2 50 7,6 15,2 2x19,25
9 Máy mài tròn 1 51 7,0 7,0 17,73
10 Máy khoan đứng 1 52 1,8 1,8 4,56
11 Búa khí nén 1 53 10,0 10,0 25,32
12 Quạt 1 54 3,2 3,2 8,10
13 Biến áp hàn 1 57 12,5 12,5 31,58
14 Máy mài phá 1 58 3,2 3,2 8,10
15 Khoan điện 1 59 0,6 0,6 1,52
16 Máy cắt 1 60 1,7 1,7 4,30

Cộng nhóm V 18 97,9 247,91
Nhóm VI
1 Bàn nguội 3 65 0,50 1,50 3x1,27
2 Máy cuốn dây 1 66 0,50 0,50 1,27
3 Bàn thí nghiệm 1 67 15,00 15,00 37,98
Cung cấp điện

20
1 2 3 4 5 6 7
4 Bể tấm có đốt nóng 1 68 4,00 4,00 10,13
5 Tủ sấy 1 69 0,85 0,85 2,15
6 Khoan bàn 1 70 0,65 0,65 1,65

Cộng nhóm VI 8 22,5 56,98
Bảng 2.1-Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện.
4.Tính I
đm
cho các thiết bị:
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì hệ số cos
ϕ
=0,6.Từ đó ta có thể tính
được I
đm
của từng thiết bị thông qua công suất của chúng .
Ví dụ:
Tính I
đm
của máy tiện ren có công suất là 4,5kW, điện áp nguồn là 380V.
I
3
đm
đm
P4,5.10
11,40(A)
3.cos .U 3.0,6.380

===
ϕ

Tương tự cho các thiết bị còn lại, ta thu được giá trị dòng điện định mức ở
bảng trên.
2.Xác định PTTT của các nhóm phụ tải.
a.Tính toán cho nhóm I:



TT

TÊN THIẾT BỊ


SỐ
LƯỢNG


KÍ HIỆU
TRÊN MẶT
BẰNG

P
đm
(kW)

I
đm
(A)

1 máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm 1
1 Máy tiện ren 1 1 4,5 4,5 11,4
2 Máy tiện tự động 3 2 5,1 15,3 3x12,91
3 Máy tiện tự động 2 3 14,0 28,0 2x35,45
4 Máy tiện tự động 2 4 5,6 11,2 2x14,18
5 Máy tiện tự động 1 5 2,2 2,2 5,57
6 Máy xọc 3 13 8,4 25,2 3x21,70
7 Máy xọc 1 14 2,8 2,8 7,09
8 Máy bào ngang 2 12 9,0 18,0 2x22,90
Cộng nhóm I 15

107,2 272,95
Bảng 2.2-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm I.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí ,có:
k
sd
0,15 & cos 0,6=ϕ=

(Tra trong bảng PL1.1-Thiết kế cấp điện -trang 253)
Ta có :
Tổng số thiết bị trong nhóm I là n = 15
Cung cấp điện

21
Tổng số thiết bị có công suất
2
1
≥
công suất danh định max của nhóm là n
1
=7.

1
1
n7
n0,47
n15
P 14.2 9.2 8,4.3
P0,66
P 107,2
∗
∗
===
++
== =

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được n
hq*
=0,81
Số thiết bị dùng điện hiệu quả:
n
hq hq
n .n 0,81.15 12,15

∗
== = (lấy n
hq
12= )
Tra bảng PL1.6(TL1) với k
sd hq
0,15 & n 12
=
= ta tìm được k
max
1, 96=

PTTT của nhóm I:

tt max sd dm
tt tt
tt
tt
tt
tt
dn kdmax tt sd dmmax
P k .k .P 0,15.1,96.107,2 31,52(kW)
Q P .tg 31,52.1, 33 41, 92(kVAr )
P31,52
S52,53(kVA)
cos 0,6
S52,53
I79,81(A)
U. 3 0,38. 3
I I I k .I 251,74(A)

== =
=ϕ= =
== =
ϕ
== =
=+− =

Trong đó:

kđ max
I
-dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm.

b.Tính toán cho nhóm II.


TT

TÊN THIẾT BỊ

SỐ
LƯỢNG


KÝ HIỆU
TRÊN MẶT
BẰNG

P
đm

(kW)

I
đm
(A)
1máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm II

1 Máy tiện rêvôn ve 1 6 1,70 1,70 4,30
2 Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
3 Máy phay ngang 1 8 1,80 1,80 4,56
4 Máy phay đứng 2 9 14,00 28,00 2x35,45
5 Máy phay đứng 1 10 7,00 7,00 17,73
6 Máy doa ngang 1 16 4,50 4,50 11,40
7 Máy khoan hướng tâm 1 17 1,70 1,70 4,30
8 Máy mài phẳng 2 18 9,00 18,00 2x22,79
9 Máy mài tròn 1 19 5,60 5,60 14,18
Cung cấp điện





22
10 Máy mài trong 1 20 2,80 2,80 7,09
11 Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
12 Cưa máy 1 29 1,70 1,70 4,30

Cộng nhóm II 14

77,55 196,37
Bảng 2.3-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có k
sd
0,15 & cos 0,6=ϕ=

(tra trong bảng PL1.1-TL1).
Ta có:
Tổng số thiết bị trong nhóm II là n = 14;
Tổng số thiết bị có công suất
≥
2
1
công suất danh định max (14kW) có trong
nhóm là n
1
=5;

1
1
n5
n0,36
n14
P 9.2 14.2 7
P0,683
P 77,55
∗

∗
===
++
== =

Tra bảng PL1.5(TL1), tìm được n
hq
0,65
∗
=

Số thiết bị dùng điện hiệu quả:
n
hq hq
n .n 0,65.14 9
∗
== = (lấy n
hq
9
=
)
Tra bảng PL1.6(TL1) với
sd hq max
k0,15&n9k 2,2
=
=⇒ =
PTTT của nhóm II:

tt max sd
tt tt

tt
tt
tt
tt
dn kđmax ttnhóm sd ddkd
dn
P k .k .P 2,2.0,15.77,55 25,59(kW)
Q P .tg 25,59.1,33 34,04(kVar)
P25,59
S43(kVA)
cos 0,6
S43
I65,33(A)
U 3 0,38. 3
II I k.I
I 5.35,45 65,33 0,15.35,45 237,26(A)
== =
=ϕ= =
== =
ϕ
== =
=+−
=+− =

Trong đó:
I
kđ max
-dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm.

Cung cấp điện





23
c.Tính toán cho nhóm III.


TT

TÊN THIẾT BỊ


SỐ
LƯỢNG



KÝ HIỆU
TRÊN MẶT
BẰNG

P
đm

(kW)

I
đm
(A)
1má
y
Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm III
1 Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,80 2,80 7,09
2 Máy mài sắc vạn năng 1 22 0,65 0,65 1,65
3 Máy khoan bàn 2 23 0,65 1,30 2x1,65
4 Máy ép kiểu trục khuỷu 1 24 1,70 1,70 4,30
5 Máy mài phá 1 27 3,00 3,00 7,60
6 Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
7 Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
8 Máy mài 1 11 2,20 2,20 5,57
9 Máy khoan vạn năng 1 15 4,50 4,50 11,40
Cộng nhóm III 10 20,9 52,94
Bảng 2.4-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm III.
Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có k
sd
0,15 & cos 0,6=ϕ=

(tra trong bảng PL1.1-TL1).
Ta có:
Tổng số thiết bị trong nhóm III là n = 10;
Tổng số thiết bị có công suất
≥

2
1
công suất của thiết bị có công suất lớn nhất
(4,5kW) có trong nhóm là n
1
=4;

1
1
n4
n0,4
n10
P2,83,03,44,5
P0,66
P20,9
∗
∗
===
+++
== =

Tra bảng PL1.5(TL1), tìm được n
hq
0,74
∗
=

Số thiết bị dùng điện hiệu quả:
n
hq hq*

n .n 0,74.10 7,4== = (lấy n
hq
8
=
)
Tra bảng PL1.6(TL1) với
sd hq max
k0,15&n8k 2,31
=
=⇒ =

Cung cấp điện





24
PTTT của nhóm II:

tt max sd
tt tt
tt
tt
tt
tt
dn kđmax ttnhóm sd ddkd
dn
P k .k .P 0,15.2,31.20,9 7,24(kW)
Q P .tg 7,24.1,33 9,63(kVar)

P7,24
S12,1(kVA)
cos 0,6
S12,1
I18,33(A)
U. 3 0,38. 3
II (I K.I)
I 5.11,4 (18,33 0,15.11,4) 73,62(A)
== =
=ϕ= =
===
ϕ
== =
=+ −
=+− =

Trong đó:
I
maxkđ
-dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm.

d.Tính toán cho nhóm IV.

Bảng 2.5-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm IV.

Tra bảng PL1.1(TL1), với nhóm lò điện ta tìm được:
k
sd
0,75& cos 0,95=ϕ=

Ta có:

2
hq
2222
(30 25 30 10)
n3,57
30 25 30 10
+++
==
+
++


TT

TÊN THIẾT BỊ


SỐ
LƯỢNG


KÝ HIỆU
TRÊN MẶT
BẰNG
P
đm
(kW)

I
đm
(A)
1máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm IV

1 Lò điện kiểu buồng 1 31 30 30 47,98
2 Lò điện kiểu đứng 1 32 25 25 39,98
3 Lò điện kiểu bể 1 33 30 30 47,98
4 Bể điện phân 1 34 10 10 15,99

Cộng nhóm IV 4 95 151,93