Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 110 KV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM, h. Phụ tải loại I và loại II chiếm kIII, %. Giá thành tổn thất điện năng c_∆= 1500 đkWh, suất thiệt hại do mất điện g¬th = 10000 đkWh, hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ∆U_cp = 5%. Các số liệu khác lấy trong phục lục và các sổ tay thiết kế điện.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN MÔN: ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp Giáo viên hướng dẫn: T.S Phạm Mạnh Hải Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Thái Lớp: D7DCN2 1 Thiết kế cung cấp điện 2B “Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp” Sinh viên : Nguyễn Duy Thái Lớp : Đ7ĐCN2 Thời gian thực hiên : A Dữ kiện : Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S k MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 110 KV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là T M , h. Phụ tải loại I và loại II chiếm k I&II , %. Giá thành tổn thất điện năng = 1500 đ/kWh, suất thiệt hại do mất điện g th = 10000 đ/kWh, hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là = 5%. Các số liệu khác lấy trong phục lục và các sổ tay thiết kế điện. Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy) : S k MVA k I&II , % T M , h L, m Hướng tới của nguồn 310 80 4280 278 Đông N 0 theo sơ đồ mặt bằng Tên phân xưởng và phụ tải Số lượng thiết bị điện Tổng công suất đặt kW Hệ số nhu cầu, k nc Hệ số công suất, 1 Phân xưởng điện 80 600 0,41 0,65 2 Phân xưởng Rơn gen 80 700 0,43 0,55 3 Phân xưởng đúc 40 180 0,43 0,56 4 Phân xưởng ôxit nhôm 30 370 0,44 0,64 5 Khí nén 30 50 0,54 0,53 6 Máy bơm 12 300 0,52 0,62 7 Phân xưởng đúc 60 200 0,43 0,68 8 Phân xưởng cơ khí - rèn 40 550 0,44 0,56 9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56 10 Lò hơi 20 300 0,43 0,78 11 Kho nhiên liệu 3 10 0,57 0,80 12 Kho vật liệu clorur ( bột tẩy trắng) 5 20 0,62 0,67 2 13 Xưởng năng lượng 30 350 0,43 0,72 14 Nhà điểu hành, nhà ăn 30 150 0,44 0,87 15 Garage ôtô 15 25 0,50 0,82 Sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loại màu tỷ lệ : 1:5000 1 2 3 4 5 6 7 13 8 9 10 11 12 15 14 B Nhiệm vụ thiết kế. I Tính toán phụ tải. 1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng. • Xác định phụ tải động lực của phân xưởng. • Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng. • Tổng hợp phụ tải cảu mỗi phân xưởng. 2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác. 3 Tính toán hệ số bù công suất. • Tính toán hệ số bù công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị . • Đánh giá hiệu quả bù. 4 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r. II Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy. 1 Chọn cấp điện áp phân phối. 2 Xác địnhvị trí của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm – TPPTT). 3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng. 4 Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp nhà máy hoặc (TPPTT). 3 5 Lựa chọ sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phân xưởng (so sánh ít nhất 2 phương án). III Tính toán điện. 1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp. 2 Xác định tổn hao công suất. 3 Xác định tổn thất điện năng Bản vẽ : 1 Sơ đồ mặt bàng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải. 2 Sơ đồ trạm biến áp. 3 Bảng diện tích các phân xưởng và của toàn xí nghiệp TT Tên Phân Xưởng chiều dài chiều rộng S m m m2 1 Phân xưởng điện phân 355 135 47925 2 Phân xưởng Rơn gen 95 135 12825 3 Phân xưởng đúc 65 135 8775 4 Phân xưởng oxyt nhôm 45 135 6075 5 Khí nén 55 45 2475 6 Máy bơm 55 45 2475 7 Phân xưởng đúc 200 90 18000 8 Phân xưởng cơ khí – rèn 65 40 2600 9 Xem dữ liệu phân xưởng 65 40 2600 10 Lò hơi 110 55 6050 11 Kho nhiên liệu 55 45 2475 12 Kho vật liệu vôi clorua 55 45 2475 13 Xưởng năng lượng 50 95 4750 14 Nhà ăn, nhà điều hành 150 45 6750 15 Garage ôtô 95 45 4275 16 Toàn xí nghiệp 690 410 282900 4 MỤC LỤC 5 MỞ ĐẦU Điện năng là một dạng năng lượng có tầm quan trọng rất lớn đối với bất kỳ lĩnh vực nào trong nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội. Cung cấp điện hợp lý và đạt hiệu quả là vô cùng cần thiết. Nó đòi hỏi người kỹ sư tính toán và nghiên cứu sao cho đạt hiệu quả cao, hợp lý, tin cậy, và đảm bảo chất lượng cả về kinh tế và kỹ thuật đặc biệt là đối với các xí nghiệp công nghiệp nói riêng và ngành công nghiệp cũng như các ngành kinh tế khác nói chung. Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hoà các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, thẩm mỹ. Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai. Với đề tài: “Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”, em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất.Trong thời gian thực hiện đề tài, cùng với sự cố gắng của bản thân đồng thời em đã nhận được sự giúp đỡ hướng dẫn rất tận tình của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy giáo Phạm Mạnh Hải - người đã trực tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung cấp điện” và hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý bảo ban của các thầy cô cùng với sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề tài của mình và hoàn thành tốt việc học tập trong nhà trường cũng như công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn! 6 Sinh viên thực hiện Nguyễn Duy Thái NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, Ngày … tháng … năm 2014 GIÁO VIÊN NHẬN XÉT 7 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP 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 tới nhiết độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy 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 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 tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các 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 Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì: nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm; nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí. Việc phân loại phụ tải sẽ cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp, đảm bảo cho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả. Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải có thể được chia thành ba loại như sau: Phụ tải loại I: Là những phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến: Nguy hiểm cho tính mạng con người; Phá hỏng thiết bị đắt tiền; Phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất; Gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân; Gây ảnh hưởng không tốt về chính trị, ngoại giao. Phụ tải loại II: Là loại phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến: Thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị; Gây hư hỏng sản phẩm; Phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số công chúng Phụ tải loại III: Gồm tất cả các loại phụ tải không thuộc hai loại trên, tức là phụ tải được thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện không đòi hỏi cao lắm 8 Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp. Vì các phân xưởng đã biết công suất đặt và hệ số nhu cầu nên phụ tải tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng. 1 Phụ tải động lực. Theo bảng số liệu ta có : Tổng công suất đạt : = 600kW Hệ số nhu cầu : k nc1 = 0,41 Hệ số công suất : 1 osC ϕ = 0,65 → =1,078 Công suất tính toán của phân xưởng : P đl1 = 1nc k . 1 P ∑ = 0,41.600 = 246 ( kW) Q đl1 = P đl1 . = 246.1,078=265,188 (kVAr) 2 Phụ tải chiếu sáng. Để đảm bảo an toàn cho công nhân trong các phân xưởng máy thì ta sẽ chọn bóng đèn sợi cho các phân xưởng máy. Còn với các phân xưởng thiết kế, phòng thí nghiệm, nhà ăn, kho nhiên liệu , phòng hành chính thì ta sẽ dùng bóng tuypt. Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : P cs = p 0 .S Q cs = P cs . Trong đó : + p 0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (12 W /m 2 ) + S : diện tích cần được chiếu sáng (m 2 ) +: hệ số công suất của bóng đèn Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng : S = a.b = 152.58 = 8816 m 2 Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng , chọn p 0 = 12 (W/m 2 ) 9 Vậy ta được : P cs1 = 12.47925.0.001 = 575,1(kW) Q cs1 = 0 (do dùng bóng sợi đốt) 3 Tính toán phụ tải của các phân xưởng Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau: Trong đó: P đli : Là phụ tải động lực của phân xưởng. P cs : Công suất chiếu sáng của phân xưởng Thay số vào ta được : = 378+571,1 = 953,1 (kW) Từ đó ta có công suất phản kháng của phân xưởng : = 407,58 + 0 = 407,58 (kVAr) Công suất biểu kiến : = = 1036,591 (kVA) Vậy S = 953,1 + j407,58 (kVA) Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại nhưng các phân xưởng 11, 12, 14, 15 ta thay bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn tuypt và tính tương tự ta có bảng sau: Bảng 1.1.Bảng tính toán phụ tải của các phân xưởng T T Tên Phân Xưởng Pđl Qđl Pcs Qcs Ptt Qtt Stt kW kVAr kW kVAr kW kVAr kVA 1 Phân xưởng điện phân 378 407,58 575,1 0 953,1 407,58 1036,591 2 Phân xưởng Rơn gen 457,6 732,158 153,9 0 611,5 732,158 953,933 3 Phân xưởng đúc 151,7 191,974 105,06 0 256,76 191,974 320,593 4 Phân xưởng oxyt 107,5 115,922 80,46 0 178,96 115,92 220,831 10 [...]... tải tính toán cho toàn xí nghiệp Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp : Trong đó kdt là hệ số đồng thời, lấy = 0,7 (do có n = 15>10) n : số phân xưởng trong xí nghiệp = 0,7 4375,52 = 3062,864 (kW) Công suất tính toán phản kháng của toàn xí nghiệp: 0,7 3305,15 = 2313,605 (kVAr) Công suất biểu kiến của toàn xí nghiệp : = = 3838,477 (kVA) Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp: => sin... vào công thức trên ta được : U = 4,34 = 30,49 kV Do điện áp nguồn cấp là U = 110 kV nên ta chọn cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là Uđm = 110 kV 2 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Đưa đường dây trung áp 22 kv vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng nhờ đưa điện. .. và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyết định đặt trạm biến áp phân xưởng Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như sau : Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng điện phân Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng Rơnghen Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng đúc số 3 và phân xưởng oxit nhôm 22 Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng phân xưởng đúc số 7, lò hơi và kho nhiên liệu và kho vật liệu vôi clorua Trạm B5 cấp. .. suất phản kháng cho chúng Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cos mà còn có tác dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện 2 Chọn thiết bị bù • Tụ điện Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác... MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY 1 1 Chọn cấp điện áp phân phối và phương pháp cung cấp điện cho các phân xưởng Chọn cấp điện áp phân phối Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau : U = 4,34 Trong đó : U là điện áp truyền tải kV L là khoảng cách tryền tải tính bằng km P là công suất truyền tải tính bằng kW Khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy L = 350m = 0,35 km Xác định điện áp truyền tải từ trạm đến xí nghiệp, ... số công suất không đòi hỏi đặt đến các thiết bị bù, α = 0,9 ÷ 1 ta lấy α = 1 Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy : Qbù =α.Pttxn(tan1 - tan2 ) Qbù = 1.3062,864(0,758 – 0,484) Qbù = 844,705 (kVAr) 4 Xây dựng biểu đồ phụ tải 14 Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp Việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp là một. .. 3 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất lên giá trị cos = 0,9 Hệ số công suất cos là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp công nghiệp có hợp lý và tiết kiệm không Hệ số cos nhà máy càng cao thì giảm giá thành sản phẩm và năng suất kinh tế sẽ cao hơn Vì vậy xí nghiệp cần phấn đấu nâng cao hệ số công suất 1 Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất Nâng cao hệ số công suất tự nhiên... điện cho phân xưởng khí nén và máy bơm Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng năng lượng, nhà ăn, nhà điều hành và garage oto Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng cơ khí –rèn, khu vực xem dữ liệu phân xưởng Các trạm B1;B2;B3;B4;B5;B6;B7 cấp điện cho các phân xưởng quan trọng (xếp loại 1 ) nên ta cần đặt 2 máy biến áp b Chọn dung lượng máy biến áp Trạm B1 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp. .. phân phối trung tâm (tpptt): Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua tpptt nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 22 kv , công suất các phân xưởng... khả năng sinh ra công suất lớn Nhược điểm : Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém 3 Vị trí đặt thiết bị bù Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí thiết bị bù sao cho chi phi tính toán là nhỏ nhất Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên thường đặt ở những nơi quan trọng của hệ thông điện Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp Tụ điện áp cao thường . Duy Thái Lớp: D7DCN2 1 Thiết kế cung cấp điện 2B “Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp” Sinh viên : Nguyễn Duy Thái Lớp : Đ7ĐCN2 Thời gian thực hiên : A Dữ kiện : Thiết kế cung. kV Do điện áp nguồn cấp là U = 110 kV nên ta chọn cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là U đm = 110 kV. 2 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Các phương án cung cấp điện. Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hoà các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, thẩm mỹ. Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện