Nguyễn Văn Nhân Bài tập dài hệ thống cung cấp điện Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Nhân Lớp : ĐK-TĐH 1 K55 MSSV : 20101962 A. Đề bài I. Các số liệu ban đầu 1. Phụ tải điện của nhà máy ( hình 1, bảng 1). 2. Phụ tỉa điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí ( hình 2, bảng 2). 3. Điện áp nguồn : U đm =22kV 4. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250MVA 5. Đường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép treo trên không . 6. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 10km. 7. Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn . 8. Nhà máy làm việc ba ca, T max =150(20+n) giờ ( n là số thứ tự trong danh sách sinh viên). II. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán 1. Xác định phụ tỉa tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và của toàn nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí . 4. Bù công suất phản kháng nâng cao cosɸ của nhà máy. B. Bài làm 1. Tính toán phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí a, Phân loại và tính toán nhóm phụ tải : Nhóm 1: ST T Tên thiết bị mã P đm Số lượng P đm nhóm 1 Máy tiện ren 1 7 1 7 2 Máy tiện ren 2 4.5 1 4.5 3 Máy tiện ren 3 3.2 1 3.2 4 Máy tiện ren 4 10 1 10 5 Máy khoan đứng 5 2.8 1 2.8 6 Máy khoan đứng 6 7 1 7 7 Máy phay vạn năng 11 2.8 1 2.8 8 Máy bào ngang 12 2.8 1 2.8 9 Máy mài tròn vạn năng 13 0.65 6 3.9 10 Máy mài phẳng 14 4 1 4 1 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân 48 kW Tính toán phụ tải: Số thiết bị trong nhóm : 15 thiết bị K sd =0.2 P max =10 kW, P min =0.65 kW, P đm nhóm =48 kW m=10:0.65 >3 n hq =2*48:10=9.6 =7 thiết bị tra sổ tay ta được K max =2.1 P tt =K max *K sd *P đm nhóm = 20.16 kW Qtt=Ptt*tan =20.16*1.33 =26.81 kW Stt= Ptt : cos = 20.16 : 0.6= 33.6 kVA Itt=Stt : U=51.05 A Nhóm 2 : ST T Tên thiết bị mã P đm Số lượng P đm nhóm 1 Máy tiện ren 1 7 2 14 2 Máy tiện ren 2 4.5 1 4.5 3 Máy tiện ren 3 3.2 2 6.4 4 Máy tiện ren 4 10 1 10 5 Máy phay vạn năng 7 4.5 1 4.5 6 Máy bào ngang 8 5.8 1 5.8 7 Máy mài tròn vạn năng 9 2.8 1 2.8 8 Máy mài phẳng 10 4 1 4 9 Máy ép tay kiểu vít 24 - 1 10 Máy giũa 26 1 1 1 11 Máy mài sắc các dao cắt gọt 27 2.8 1 2.8 Tính toán phụ tải: Tổng số thiết bị : 13 K sd =0.2, P max =10 kW, P min =1 kW, P đm nhóm = 55.8 kW. m= 10 >3 ta loại bỏ các nhóm thiết bị có công suất nhỏ hơn 5% P đm nhóm . n hq =2*P đm nhóm : P max =2*52:10 = 10 thiết bị Tra sổ tay ta được hệ số K max =1.84 Ptt=1.84*0.2*55.8= 20.53 kW Qtt=27.31 kW 2 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân Stt =34.21 kVA Itt=52 A Nhóm 3 : Tính toán phụ tải: Tổng số thiết bị : 4 N hq =4, K max =2.64 Ptt = 2.64*0.2*42.4=22.39 kW Qtt= 29.78 kW Stt=37.32 kVA Itt=56.7 A Nhóm 4: ST T Tên thiết bị P đm Số lượng P đm nhóm 1 Máy tiện ren 1 10 4 40 2 Máy tiện ren 2 10 4 40 3 Máy doa ngang 4 4.5 1 4.5 4 Máy phay chép hình 10 0.6 1 0.6 5 Máy mài tròn 17 7 1 7 6 Máy mài phẳng có trục nằm 20 2.8 1 2.8 7 Máy khoan bàn 22 0.65 1 0.65 95.55 kW Tính toán phụ tải : Tổng số thiết bị : n=13 K sd =0.4, P đm nhóm = 95.55 kW Số thiết bị hoạt động hữu ích n1=8, P1=80 kW n*=8:13=0.62, p*=80:95.55=0.84 n hq *=0.81 ==> n hq =0.81*13=11 thiết bị tra sổ tay ta được giá trị K max =1.34 3 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 STT Tên thiết bị mã P đm Số lượng P đm nhóm 1 Máy tiện ren 1 7 1 7 2 Máy tiện ren 3 3.2 1 3.2 3 Máy cưa 11 2.8 1 2.8 4 Máy mài hai phía 12 2.8 1 2.8 5 Bàn thợ nguội 15 8 Nguyễn Văn Nhân Ptt=1.34*0.4*95.55=51.21 kW Qtt=51.21*1.33=68.11 kW Stt= 85.35 kVA Itt =Stt : ( U )=129.98 A Nhóm 5: ST T Tên thiết bị mã P đm Số lượng P đm nhóm 1 Máy phay vạn năng 5 7 2 14 2 Máy phay ngang 6 4.5 1 4.5 3 Máy bào ngang 7 5.62 1 5.62 4 Máy khoan hướng tâm 8 7 2 14 5 Máy phay chép hình 9 1 1 1 6 Máy phay chép hình 11 3 1 3 7 Máy bào ngang 12 7 2 14 8 Máy xọc 14 7 2 14 9 Máy khoan hướng tâm 15 4.5 1 4.5 10 Máy khoan đứng 16 4.5 1 4.5 11 Máy mài tròn vạn năng 18 2.8 1 2.8 12 Máy mài phẳng có trục đứng 19 10 1 10 13 Máy ép thủy lực 21 4.5 1 4.5 14 Máy bào giường một trụ 13 10 1 10 Tính toán phụ tải : Tổng số thiết bị 18 Số thiết bị hoạt động có P đm > 50%P max = 5kW là n1=10 K sd =0.4, P đm nhóm =106.42 kW, P1=76 kW n*=10:18 = 0.56, p* =76: 106.42 = 0.71 n hq *=0.87 ==>n hq =0.87*18= 16 thiết bị tra bảng ta được hệ số K max = 1.26 Ptt= 1.26*0.4*106.42 = 53.66 kW Qtt=71.37 kW Stt=89.43 kVA Itt=135.88 A 2. Tính toán phụ tải toàn nhà máy. Phụ tải của nhà máy gồm : Stt Tên phân xưởng CS đặt Knc cosɸ Po Pcs Ptt Qtt Stt 4 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân 1 Phòng thí nghiệm 120 0.8 0.8 30 38.88 134.88 72 168.6 2 Phân xưởng số 1 3500 0.6 0.8 20 60.48 2160.48 2100 2700 3 Phân xưởng số 2 4000 0.6 0.8 20 59.54 2459.54 2400 3074.4 4 Phân xưởng số 3 3000 0.6 0.8 20 45.36 1845.36 1800 2306.7 5 Phân xưởng số 4 2500 0.6 0.8 20 45.36 1545.36 1500 1931.7 6 Phân xưởng SCCK Tính toán 0.6 20 20.16 188.1 223.4 313.5 7 Lò ga 400 0.6 0.8 20 20.16 260.16 240 325.2 8 Phân xưởng rèn 1600 0.6 0.7 20 33.12 993.16 840 1418.8 9 Bộ phận nén ép 600 0.6 0.8 20 14.58 374.58 360 468.2 10 Trạm bơm 150 0.6 0.8 10 20.16 110.16 90 137.7 10071.78 9625.4 Lấy hệ số đồng thời của nhà máy là 0.8 Công suất tác dụng toàn nhà máy : Pttnm=Kđt*∑Ptt= 0.8*10071.78=8057.42 kW Công suất phản kháng toàn nhà máy : Qttnm= Kđt*∑Qtt= 0.8 *9625.4= 7700.3 kW Công suất toàn phần của nhà máy: 3. Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải. a, Biểu đồ phụ tải . Bán kính phụ tải được xác định theo công thức R= với m=300 kVA/cm 2 Góc chiếu sáng của phụ tải α Tâm phụ tải được tính theo công thức X 0 == = 59.7 Y 0 === 45 Vậy tâm phụ tải của nhà máy là ( 59.7 ; 45 ). 5 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân Bảng giá trị góc chiếu sáng : Stt Tên phân xưởng Pcs Ptt Stt X Y Rcm α 1 Phòng thí nghiệm 38.88 134.88 168.6 19 40 0.42 104 2 Phân xưởng số 1 60.48 2160.48 2700 38 68 1.7 10 3 Phân xưởng số 2 59.54 2459.54 3074.4 39 24 1.81 8.7 4 Phân xưởng số 3 45.36 1845.36 2306.7 65.5 22 1.56 8.8 5 Phân xưởng số 4 45.36 1545.36 1931.7 65.5 68 1.43 10.6 6 Phân xưởng SCCK 20.16 188.1 313.5 86 16 0.58 38.6 7 Lò ga 20.16 260.16 325.2 100 16 0.61 27.9 8 Phân xưởng rèn 33.12 993.16 1418.8 101 58 1.23 12 9 Bộ phận nén ép 14.58 374.58 468.2 96 73 0.7 14 10 Trạm bơm 20.16 110.16 137.7 125 37 0.38 65.9 10071.78 Biểu đồ phụ tải nhà máy : 6 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân 4. Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy. Hai phương án đề ra : Phương án Tên Trạm Số MBA Phụ tải Loại phụ tải 1 B1 2 PTN PX1 I B2 2 PX2 I B3 2 PX3 I B4 2 PX4 I B5 1 PXSCCK Lò Ga Trạm bơm III I III B6 2 PX Rèn Bộ Phận nén I I 2 B1 2 PTN PX1 I B2 2 PX2 I B3 2 PX3 I B4 2 PX4 I B5 1 PXSCCK Lò Ga III I B6 1 PX Rèn I B7 1 Bộ Phận nén Trạm bơm I III Trạm biến áp trung tâm SđmB ≥ Stt/2 = 13930/2= 6965 kVA Ssc > 0.7 *6965 = 4875 kVA Chọn hai biến áp làm việc song song có công suất định mức mỗi máy là Sđm=7000 KVA a. Phương án 1: Đặt 6 máy biến áp - Trạm biến áp B1: Cấp điện cho PTN và PX1 Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA: S đmB ≥ S đmB ≥ Chọn dùng MBA 1500 – 35/0,4 có S đm = 1500 kVA - Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng 2 Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA: S đmB ≥ S đmB ≥ Chọn dùng MBA 1600 – 35/0,4 có S đm = 1600 kVA 7 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân - Trạm biến áp B3: Cấp điện cho PX 3 Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA: S đmB ≥ S đmB ≥ Chọn dùng MBA1200 – 35/0,4 có S đm = 1200 kVA, - Trạm biến áp B4: Cấp điện cho PX4 Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA: S đmB ≥ S đmB ≥ Chọn dùng MBA 1000 – 35/0,4 có S đm = 1000 kVA - Trạm biến áp B5: Cấp điện PXSCCK, lò ga, trạm bơm. Đặt 1 MBA Chọn dung lượng MBA: SđmB ≥ Chọn dùng MBA 800 – 35/0,4 có S đm = 800 kVA - Trạm biến áp B6: Cấp điện phân xưởng rèn và bộ phạn nén ép Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA: S đmB ≥ SđmB≥ S sc = 0,7.S PXVII = 0,7.943= 660.5 kVA Chọn dùng MBA 950 – 35/0,4 có S đm = 950 kVA b. Phương án 2 : Đặt 7 máy biến áp Trạm biến áp 1,2 3,4 đặt như phương án 1 - Trạm biến áp B5 : Cấp điện cho PXSCCK và lò ga SđmB ≥ SđmB≥ Ssc=0.7 *319.4=223.5 kVA Chọn biến áp MBA 320 có Sđm=320 KVA - Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phân xưởng rèn SđmB=Stt=1418 kVA Chọn biến áp có Sđm=1450 kVA - Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho bộ phận nén ép và trạm bơm SđmB=Stt=606 kVA Chọn biến áp có Sđm=610 kV Sơ đồ mạng điện cao áp cho nhà máy: 8 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân 9 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Mục tiêu là nâng hệ số công suất lên cosφ = 0,95. 1.1 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều và không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất Q giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng điện bằng không. Việc tạo ra công suất Q không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất Q cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì vậy để tránh truyền tải một lượng công suất Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu thụ điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ,…) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, cách làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng Q thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mach sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng được nâng cao. Quan hệ giữa P, Q và góc φ : φ= P arctg Q (4.1) Khi lượng P thay đổi, nhờ có bù Q, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm → cosφ tăng lên. Hệ số công suất cosφ được nâng cao sẽ mang đến những hiệu quả sau: + Giảm tổn thất công suất: Tổn thất công suất ∆P = 2 2 2 2 2 2 2 P Q P Q .R .R .R U U U + = + = ∆P (P) + ∆P (Q) 10 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 [...]... (2008), “Lưới điện và hệ thống điện , Tập 1, Tập 2, Tập 3, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2 Nguyễn Văn Đạm (2008), “Thiết kế các mạng và hệ thống điện , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 3 Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoach (2007), Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thật 4 PGS Nguyễn Hữu Khái (2006), “Thiết kế nhà máy điện và trạm... 5 VS GS Trần Đình Long (2008), “Bảo vệ các hệ thống điện , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 6 Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm (2008), “Thiết kế cấp điện , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 7 Trần Văn Tớp (2007), “Kỹ thuật điện cao áp – Quá điện áp và bảo vệ chống quá điện áp”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 8 GS TS Lã Văn Út (2005), “Ngắn mạch trong hệ thống điện , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 28... 20,16 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng Để cấp điện cho PX ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp Điện năng từ TBA B6 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm... nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện Tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong PX 2.1 Lựa chọn thiết bị điện 2.1.1 Chọn aptomat đầu nguồn Để cấp điện. .. Giảm tổn thất điện năng: Tổn thất điện năng ∆A = ∆P.t Q giảm → ∆P giảm → ∆A giảm + Giảm tổn thất điện áp: Tổn thất điện áp ∆U = P.R + Q.X P.R Q.X = + = ∆U (P) = ∆U (Q) U U U Q giảm → ∆U(Q) giảm → ∆U giảm + Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp: Khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng Dòng điện chạy trên... của phụ tải thứ i +Q ∑ : công suất phản kháng của nhà máy + Qb: tổng công suất bù toàn nhà máy + Rtđ: điện trở tương đương của mạng điện + Ri: điện trở của nhánh thứ i Ri = RBi + Rci + RBi, Rci: điện trở của MBA và cáp nhánh thứ i 2 ∆PN U dm 3 10 2 n.Sdm Công thức tính điện trở MBA: RB = Bảng 4.1 - Điện trở các TBAPX TBA Qtt (kVAr) Sđm (kVA) ∆PN (kW) n RB (Ω) B1 1114,6 1000 10 2 6,13 B2 934,56 1000... Vậy cáp đã chọn thỏa mãn 2.1.3 Chọn aptomat và thanh góp cho tủ phân phối Tủ phân phối gồm 1 đầu vào và 6 đầu ra Trong đó 5 đầu ra cung cấp cho 5 tủ động lực còn một đầu ra cung cấp cho tủ chiếu sáng Tra (PL IV.18 - TL1) chọn tủ phân phối do Simens chế tạo có kích thước: dài 2200mm, rộng 1000mm, sâu 1000mm Hình 5.1 – Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối 21 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân AT A1... được lượng Q truyền tải về đường day Có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ điện đồng bộ Với nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương đang xét ta dùng các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất P, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp, bảo quản và vận hành dễ dàng Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ vì thế có thể tùy... Nâng cao chất lượng sửa chữa các động cơ điện không đồng bộ - Thay và chuyển đổi các MBA 11 MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55 Nguyễn Văn Nhân Nâng cao cosφ bằng phương pháp tự nhiên rất có lợi vì đem lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù 1.2.2 Nâng cao cosφ bằng phương pháp nhân tạo Đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ điện để cung cấp Q theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ... chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của MFĐ… Vì những lí do trên mà việc bù Q, nâng cao hệ số cosφ trở thành vấn đề quan trọng, cần được quan tâm đúng mức 1.2 Biện pháp nâng cao cosφ 1.2.1 Nâng cao cosφ bằng phương pháp tự nhiên - Thay các động cơ thường xuyên vận hành non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn - Giảm điện áp ở các động cơ mang tải ít - Hạn chế . Bài tập dài hệ thống cung cấp điện Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Nhân Lớp : ĐK-TĐH 1 K55 MSSV : 20101962 A. Đề bài I. Các số liệu ban đầu 1. Phụ tải điện. hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất Q cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì