Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 11 CHƯƠNG MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 12 I. QUY MÔ VÀ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY 12 II. GIỚI THIỆU ĐẶC ĐIỂM PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 13 CHƯƠNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 14 I. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 14 II. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG 19 CHƯƠNG II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 30 I. THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 30 II. THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO TOÀN NHÀ MÁY 46 CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 76 I. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MẠNG ĐIỆN 76 II. KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 89 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 101 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 101 II. LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG 102 SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 9 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 111 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 111 II. CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ BÙ 113 III. XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ 114 KẾT LUẬN 118 LỜI NÓI ĐẦU SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 10 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện Ngày nay cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là nhu cầu sử dụng điện năng cũng tăng lên. Trong đó Công nghiệp là lĩnh vực tiêu thụ nguồn năng lượng này lớn nhất. Khi xây dựng nhà máy, xí nghiệp, khu dân cư…trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người. Thiết kế hệ thống cấp điện cấp điện là việc làm khó. Một công trình điện dù nhỏ nhất thì cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt chuyên nghành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, an toàn điện…). Ngoài ra, người thiết kế còn phải có những hiểu biết nhất định về xã hội, về môi trường…Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư. Công trình thiết kế sai sẽ gây nên hậu quả nghiêm trọng. Nhằm hệ thống hóa và vận dụng những kiến thức đã được học tập vào các vấn đề của thực tiển, em được thực hành làm đồ án môn học Cung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Với sự nổ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn của thầy giáo Võ Tiến Dũng, em đã hoàn thành xong đề tài này. Nhưng với lượng kiến thức có hạn, cùng những hiểu biết chưa sâu về nhiều lĩnh vực, nên bản đồ án này của em vẫn còn nhiều thiếu sót. Vậy nên, em kính mong các thầy cô xem xét, góp ý,bổ sung cho nó hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày 20/03/2011 SVTH: Hồ Ngọc Thích CHƯƠNG MỞ ĐẦU SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 11 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I. Quy Mô Công Nghệ Của Nhà Máy Trong một xí nghiệp công nghiệp thì có rất nhiều trang thiết bị máy móc, đa dạng và phức tạp. Hệ thống cung cấp điện sẽ ảnh hưởng tới chất lượng và giá thành của sản phẩm. Do vậy cần phải thiết kế cấp điện đảm bảo độ tin cậy cao. Ở đây, nhà máy này có 10 phân xưởng, các phân xưởng này cũng được bố trí cũng tương đối gần nhau và có các số liệu kỹ thuật được cho ở bảng sau: Bảng số liệu các phân xưởng của xí nghiệp stt Tên phân xưởng Diện tích P tt (kW) Q tt (kW) Loại hộ tiêu thụ 1 Cơ điện 1552 240 200 2 2 Cơ khí 3435 1 3 Đúc gang 3352 400 340 1 4 Đúc thép 2643 450 350 1 5 Nhiệt luyện 2122 500 400 1 6 Mộc mẫu 447 200 420 2 7 Gò hàn 558 320 150 2 8 Cán thép 1837 350 280 1 9 Cắt gọt kim loại 347 300 250 2 10 Lắp ráp 670 220 180 2 Theo yêu cầu thì nhà máy làm việc 3 ca với T max =5000 giờ, khoảng cách từ nguồn tới nhà máy là 12 Km và công suất của nguồn là rất lớn. SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 12 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ.Trong nhà máy có nhiều phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại 1 nên đây là một nhà máy tiêu thụ loại 1, tức là cần được cung cấp điện liên tục và an toàn. II. Giới Thiệu Đặc Điểm Phụ Tải Điện Của Nhà Máy Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp thường được chia làm hai loại: - Phụ tải động lực - Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực là phụ tải thường được yêu cầu làm việc ở chế độ dài hạn với điện áp định mức trực tiếp đến thiết bị là 380V/220V, công suất của chúng nằm trong một dải từ 1kW đến hàng chục kW và được cung cấp dòng điện xoay chiều có tần số f=50Hz Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn. Đây cũng là loại phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi và làm việc với điện áp xoay chiều có tần số f=50Hz. SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 13 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY I. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PTTT 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 tỉa tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Vì vậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán (PTTT) được sử dụng để kiểm tra và lựa chọn các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: MBA, đay dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ…PTTT còn được dùng để tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và lựa chọn bù dung lượng công suất phản kháng… PTTT phụ thuộc 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. Và sau đây là các phương pháp xác định PTTT thường dùng nhất 1. Xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Công thức tính P tt = k nc .P đ Trong đó : k nc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật . P đ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể lấy gần đúng P đ ≈ P dđ (kW) . SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 14 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện 2. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích: P tt = p 0 . F Trong đó : p 0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m 2 ) . F : là diện tích bố trí thiết bị , (m 2 ) . 3. Phương pháp tính trực tiếp : Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho hai trường hợp: - Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác định phụ tải tính toán. - Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau như phụ tải ở khu chung cư . 4. 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 đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: I đn = I k đmax + (I tt - k s d I đmma x ) Trong đó: SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 15 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện I k đmax : là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. I tt : là dòng điện tính toán của nhóm máy. I đm (max ) : là dòng định mức của thiết bị đang khởi động. k s d : là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. Trong các phương pháp trên ba phương pháp 4, 5, 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho biết các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp c òn lại được xây dựng trên cơ sở lí thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán lớn hơn và phức tạp nhiều hơn. 5. Xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định như sau: + Tính toán phụ tải động lực • Với 1 động cơ: P tt = P đm • Với nhóm động cơ n ≤ 3: 1 tt dmi P P n i = = ∑ SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 16 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện • Với nhóm động cơ n ≥ 4: P tt = k max k s d 1 dmi P n i= ∑ Trong đó : P đmi : công suất định mức của thiết bị k s d :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. tra sổ tay n: Số thiết bị trong nhóm. k max : Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ: k max = f(n h q , k s d ) n h q : Số thiết bị dùng điện hiệu quả. • Tính n h q  Xác định n 1 : số thiết bị cos công suất lớn hay bằng một nởa công suất thiết bị có công suất lớn nhất.  Xác định P 1 : công suất của n 1 thiết bị trên 1 1 dmi P P n i = = ∑  Xác định 1 * n n n = ; 1 1 P P P = ∑ Trong đó : n : tổng số thiết bị trong nhóm SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 17 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện P ∑ : tổng công suất mỗi nhóm , P ∑ = ∑ n i P đ m i  Từ n * và P * tra bảng ta được n hp* + Khi n h q ≥ 4 → Tra bảng với n h q và k s d được k max + Khi n h q < 4 → Phụ tải tính toán được xác định theo công thức P tt = ∑ n i ( k ti . P d m i ) Trong đó: k ti : hệ số tải của thiết bị i k ti = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn k ti = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại + Phụ tải động lực phản kháng Q tt = P tt . tgφ Trong đó: Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 18 [...]... công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính 2 Chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng cơ khí Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hổn hợp để cung cấp điện cho phân xưởng Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ : SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 32 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat... 0.38 3 2 => cosϕ NM = PNM 2436.206 = = 0.781 S NM 3117.490 CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 29 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1 Đặt vấn đề Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nó phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật như : Đơn giản,... nhóm phụ tải Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là : - Tủ phân phối của phân xưởng : Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 3 áptômát nhánh cấp điện cho 3 tủ động lực SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 31 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện - Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một... v.v SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 30 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện - Sơ đồ nối dây phân nhánh : Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III - Sơ đồ nối dây hỗn hợp : Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của... kVAr ) tb SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 23 Lớp ĐH Điện A_k3 Stt = P 79.63 tt = = 113.757 ( kVA ) ; cosϕtt 0.7 Đồ Án Cung Cấp Điện I tt = Stt 113.757 = =172.836 ( A ) 3U dm 3 ×0.38 Xác định dòng điện đỉnh nhọn: Dòng điện đỉnh nhọn là dòng điện ứng với công suất đỉnh nhọn (công suất lớn nhất trong 1-2s) Dòng điện này dùng để tính toán mức độ sụt áp của lưới điện nhằm đánh giá ảnh hưởng của nó tới chế độ làm việc... I II SVTH: Hồ Ngọc Thích Loại cầu chì I d c (A) Page 35 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện 19 Máy tiện 16.362 ΠH-2 50 20 Máy cưa thép 8.546 ΠH-2 30 21 Máy bào 16.362 ΠH-2 50 22 Máy phay 13.294 ΠH-2 50 b Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị: Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theo điều kiện phát nóng ( dòng điện làm việc lâu dài cho phép) Vì khoảng cách từ tủ động lực tới... phản kháng Qdl =k dt Qtt =0.85 × 200 = 170 ( kVAr ) + Phụ tải toàn phần 2 2 S dl = Pdl + Qdl = => I dl = ( 202 ) 2 + ( 170 ) = 264 ( kVA ) 2 S dl 261.892 = = 397.9 ( A ) U 3 0.38 3 *) Phụ tải chiếu sáng + Phụ tải chiếu sáng tác dụng P c s =p 0 F=15×1552=23280 (W) =23.28 (kW) ở đây p 0 =15 tra ở bảng PL 1.7 + Phụ tải chiếu sáng phản kháng SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 27 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện. .. 185.913) 2 =320.91( kVA ) Page 26 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện + Dòng điện toàn phân xưởng I px = S px U 3 = 302.91 = 460.22 ( A ) 0.38 3 2 Phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại Trong đề tài này đã cho biết phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại rồi nên ta không phải tính đến nữa Ta chỉ xét đến phụ tải động lực và chiếu sáng a Phân xưởng cơ điện *) Phụ tải động lực + Phụ tải tác... lượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất phụ Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản : - Sơ đồ nối dây hình tia : Có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, dễ bảo quản vận hành Khuyết điểm của nó là vốn đầu tư lớn Vì vậy sơ đồ. .. - dòng điện định mức của động cơ SVTH: Hồ Ngọc Thích Page 33 Lớp ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện I d c – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì α – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động - Với động cơ mở máy không tải α = 2,5 - Với động cơ mở máy có tải α = 1,6 ÷ 2,5 - Với máy hàn α = 1,6 I đ n – Dòng điện đỉnh nhọn k m m – Hệ số mở máy của động cơ - Với động cơ KĐB k m m = 5 – 7 - Với động cơ đồng bộ . ĐH Điện A_k3 Đồ Án Cung Cấp Điện Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án cấp điện. xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người. Thiết kế hệ thống cấp điện cấp điện là việc làm khó. Một công trình điện dù nhỏ nhất thì. hành làm đồ án môn học Cung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Với sự nổ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn của thầy giáo Võ Tiến Dũng, em đã hoàn