đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Lời nói đầu Trong công xây dựng phát triển đất nớc theo hớng công nghiệp hoá đại hoá , ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng Bởi điện nguồn lợng đợc dùng rộng rÃi ngành kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu dân c, thành phố.Trớc tiên ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho ngời Ngày ngành công nghiệp nớc ta khởi sắc, nhà máy xí nghiệp không ngừng đợc xây dựng Từ kinh tế nớc ta đà có bớc phát triển vợt bậc, hội nhập với khu vực giới Ngoài có nhiều công trình khác xuất hiện, đặc biệt công trình nhà cao tầng ngày đợc xây dựng nhiều Để đáp ứng đợc tình hình nói hệ thống cung cấp điện phải đợc thiết kế xây dựng theo nhu cầu xà hội Xuất phát từ yêu cầu đó, kiến thức học môn Hệ Thống Điện trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đà đợc nhận đề tài thiết kế tốt nghiệp:Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Trong thời gian làm đồ án vừa qua,với tìm tòi nỗ lực thân, với giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo hớng dẫn:ts.ngô hồng quang,Em đà hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp mình.Mặc dù đà cố gắng,xong hạn chế kiến thức ,nên đồ án em nhiều khiếm khuyết ,em mong đợc bảo thầy,cô môn để đồ án em đợc hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ngô hồng quang thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện đà giúp đỡ em hoàn thành thiết kế Hà Nội, Ngày 14 tháng năm 2005 Sinh viên : MAI đức tiệp Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Phần I Giới thiệu chung nhà máy Nhà máy đồng hồ đo xác có qui mô lớn với chín phân xởng: Bảng1.1:Danh sách phân xởng nhà làm việc nhà máy Số Công suất đặt Diện tích mặt Tên phân xởng (kW) (m2) Phân xởng tiện khí Phân xởng dập Phân xởng lắp ráp số Phân xởng lắp ráp số Phân xởng sửa chữa khí Phòng thí nghiệm trung tâm Phòng thực nghiệm Trạm bơm Phòng thiết kế 2500 1500 900 1500 (Theo tính toán) 160 500 620 100 2250 2500 3125 3750 1500 2500 2550 1750 4150 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo loại đồng hồ đo xác nhằm phục vụ nhu cầu nớc xuất khẩu.Đứng mặt tiêu thụ điện nhà máy hộ tiêu thụ lớn với phân xởng,tổng công suất đặt lên tới 7780kW(cha kể phân xởng sửa chữa khí phụ tải chiếu sáng).Do tầm quan trọng nh xếp nhà máy hộ têu thu loại 1,cần đợc đảm bảo cung cấp điện liên tục an toàn Theo dự kiến ngành điện nhà máy đợc cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy km đờng dây lộ kép Nhà máy làm việc theo chế độ ca, thời gian sử dụng công suất cực đại 5000 h.Trong nhà máy có phân xởng sửa cgữa khí phòng thiết kế hộ loại III,phòng thực nghiệm phòng thí nghiệm trung tâm hộ loại II,các phân xởng lại hộ loại I.Nh theo mức độ cung cấp điện nhà máy đợc xếp hộ loại I.Nhà máy có tổng diƯn tÝch 24.075 m2 cã mỈt b»ng bè trÝ thiÕt bị trình bày hình 1.1 Các nôị dung tính toán thiết kế bao gồm bao gom : 1.Xác định phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máy 2.Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác 3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa khí 4.Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy 5.Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa khí Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Phần ii Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng I Xác định phụ tảI tính toán I.1 Đặt vấn đề Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa hẹp cho nhà máy nh xét hệ thống truyền tải phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho khu vực định, nguồn hệ thống cung cấp điện lÊy tõ hƯ thèng líi ®iƯn qc gia víi cÊp thích hợp ( thờng dùng cấp điện áp từ trung b×nh trë xuèng : 35kV,22kV, 10 kV, kV ) Nh vËy viƯc thiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn nhằm mục đích cuối đa hệ thèng cung cÊp ®iƯn tèi u vỊ kinh tÕ - kü tht , thĨ lµ viƯc lùa chän tèi u thành phần cấu thành hệ thống cung cấp ®iƯn ®ã, bao gåm : ngn ®iƯn; s¬ ®å ®i dây; thiết bị điện vị trí đặt thiết bị: trạm biến áp, tủ phân phối, tủ động lực, thiết bị bảo vệ, thiết bị bù thông qua phơng pháp tính toán Cơ sở liệu cho phơng pháp tính toán liệu ban đầu đối tợng đợc thiÕt kÕ cung cÊp ®iƯn : mơc ®Ých, nhiƯm vơ; trình công nghệ; hớng phát triển tơng lai; nguồn điện cung cấp; quan trọng liệu phụ tải điện : công suất, vị trí, diện tích kết hợp đo đạc thống kê có trớc phụ tải tơng tự Trong tính toán thiết kế cung cấp điện , để đặc trng cho công suất phụ tải ngời ta sử dụng thông số gọi phụ tải tính toán P tt Phụ tải tính toán phụ tải giả tởng dài hạn tơng đơng với phụ tải thực tế hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác phụ tải tính toán đốt nóng thiết bị lên nhiệt độ tơng tự nh phụ tải thực tế gây phụ tải tính toán đợc tính toán theo điều kiện phát nong với ý nghĩa:hệ thống cung cấp điện phải tải đợc lâu dài công suất tính toán Việc xác định phụ tải tính toán khâu trình thiết kế hệ thống cung cấp điện làm Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác sở cho toàn bớc tiếp theo, sở cho việc lựa chọn: nguồn điện; sơ đồ dây; thiết bị điện v.v I.2 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán Có nhiều phơng pháp để xác định phụ tải tính toán, tùy thuộc vào vị trí xác định phụ tải tính toán, giai đoạn thiết kế, liệu đà biết phụ tải ngời ta áp dụng phơng pháp khác độ tin cậy, xác đơn giản hoá Đối với phụ tải đà vận hành P tt có đợc cách đo đạc, trái lại với phụ tải đợc thiết kế lúc thiết kế cha có nên Ptt đợc xác định gần vào số thông tin sơ phụ tải kết hợp với giá trị đặc trng phụ tải đà có đà đợc đo đạc thống kê trình lâu dài Các phơng pháp tính phụ tải tính toán thờng dùng gồm : Phơng pháp theo công suất trung bình hệ số cực đại Công thức tính toán : Ptt = kM.Ptb = kM.ksdp.Pđm +Ptb : công suất trung bình thiết bị hay nhóm thiết bị (kW) + Pđm : công suất định mức phụ tải + ksdp : hệ số sử dụng công suất tác dụng,tra soồ tay + kM : hệ số cực đại công suất t¸c dơng,tra sỉ tay theo quan hƯ kM=f(nhq,ksd) +nhq:Sè thiết bị làm việc hiệu Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán phụ tải tính toán cho nhóm thiết bị,cho tủ động lực cho toàn phân xởng.Nó cho kết xác nhng lại đòi hỏi lợng thông tin đầy đủ loại phụ tải nh :chế độ làm việc phụ tải,công suất đặt phụ tải,số thiết bị nhóm Phơng pháp theo công suất trung bình độ lệch phụ tải khỏi giá trị trung bình (phơng pháp thống kê ) Công thức tÝnh to¸n : Ptt = Ptb ± β.σ + β : hệ số tán xạ Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác + : độ lệch phụ tải khỏi giá trị trung bình Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán phụ tải cho thiết bị phân xởng toàn nhà máy.Tuy nhiên phơng pháp đợc dùng tính toán thiết kế đòi hỏi nhiều thông tin phu tải phù hợp với phụ tải vận hành Theo công suất trung bình hệ số hình dáng đồ thị phụ tải Công thức tính toán : Ptt = khd.Ptb + khd : hệ số hình dáng đồ thị phụ tải tác dụng Phơng pháp phù hợp để tính toán từ trạm phân phối phân xởng hạ áp trạm biến áp phân xởng,ít đợc dùng tính toán thiết kế yêu cầu phải có đồ thị phụ tải Phơng pháp theo công suất đặt hệ số cần dùng( hệ số nhu cầu) Công thức tính toán: + Cho thiết bị điện : ptt = knc.pđ + Cho nhóm thiết bị : n Ptt = knc ∑ Pdi i =1 Qtt = Ptt.tgϕ Stt = Ptt + Q tt 2 Pđ:Công suất đặt thiết bị thứ i,lấy gần công suất định mức Ptt,Qtt,Stt:Công suất tính toán tác dụng,công suất tính toán phản kháng ,công suất tính toán toán toàn phần cđa nhãm thiÕt bÞ (kW,kVAr,kVA) n:Sè thiÕt bÞ nhãm knc:Hệ số nhu cầu nhóm hộ tiêu thụ ,tra tài liệu Phơng pháp dùng cho tính toán sơ cấp điện áp mạng điện xí nghiệp Đây phơng pháp đơn giản nhng xác.Nếu áp dụng cho cho thiết bị phơng pháp có đồ thị phụ tải Phơng pháp tính theo suất công suất đơn vị diện tích Công thức tính:Ptt = p0.S p0 : Suất chiếu sáng đơn vị diện tích [W/ m2] Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác S : Diện tích mặt bố trí thiết bị [ m2] Đây phơng pháp gần đúng, dùng cho tính toán sơ cấp điện áp mạng điện xí nghiệp Thờng dùng để xác định phụ tải tính toán cần so sánh phơng án tính toán sơ ngành sản xuất có trình công nghệ biến động nhiều phụ tải phân bố tơng đối phẳng diện tích sản xuất Phơng pháp tính theo suất chi phí điện đơn vị sản phẩm Công thức tính: Ptt = A M Tmax M : số sản phẩm năm Tmax : thêi gian sư dơng c«ng st lín nhÊt cđa xÝ nghiệp năm [giờ] A0 : suất điện đơn vị sản phẩm.[ kWh / đơn vị sản phẩm ] Đâylà phơng pháp gần đúng, dùng cho tính toán sơ cấp điện áp mạng điện xí nghiệp 7.Phơng pháp tính trực tiếp Trong phơng pháp trên, phơng pháp 4,5 dựa kinh nghiệm thiết kế vận hành để xác định PTTT nên cho kết gần nhiên chúng đơn giản tiện lợi, phơng pháp lại xây dựng sở lí thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố có kết xác nhng khối lợng tính toán lớn phức tạp Tuỳ theo yêu cầu tính toán thông tin có đợc phụ tải, ngời thiết kế lựa chọn phơng pháp tích hợp để xác định phụ tải tính toán Trong đồ án với phân xởng sửa chữa khí ta đà biết vị trí, công suất đặt chế độ làm việc thiết bị phân xởng nên tính toán phụ tải động lực phân xởng dùng phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại Các phân xởng lại Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác biết diện tích công suất đặt nên để xác định phụ tải động lực phân xởng ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng đơn vị diện tích sản xuất I.3.Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa khí Phân xởng sửa chữa khí có nhiệm vụ tiến hành tu, bảo dỡng sửa chữa toàn máy móc thiết bị khí nhà máy Mặc dù không tham gia trực tiếp vào qui trình sản xuất nhng phân xởng sửa chữa khí đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo cho thiết bị qui trình công nghệ hoạt động tốt , đạt hiệu cao không bị gián đoạn Toàn mặt phân xởng chiếm 1500m2 đợc chia thành phận nhỏ khác, bố trí tất 43 thiết bị ,trong có 39 thiết bị tiêu thụ công suất chủ yếu thiết bị điện, thiết bị có công suất nhỏ tơng đối nhau, phân bố toàn diện tích phân xởng Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa khí thuộc vào giai đoạn thiết kế chi tiết, vị trí xác định cấp phân xởng ( công suất không lớn, thuộc mạng hạ áp ), với liệu ban đầu tơng đối đầy đủ phân xởng phụ tải thành phần thuộc phân xởng : diện tích phân xởng, nhiệm vụ, trình công nghệ, công suất đặt, vị trí phân bố phụ tải đặt diện tích phân xởng Chính ta sử dụng phơng pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại *Trình tự xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí : ã Phân nhóm phụ tải điện ã Xác định phụ tải tính toán động lực theo nhóm phụ tải phụ tải động lực toàn phân xởng ã Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xởng ã Xác định phụ tải tính toán toàn phân xởng ã Xác định Itt Iđn I.3.1 Phân nhóm phụ tải điện Việc phân nhóm phụ tải điện nhằm mục đích xác định phụ tải tính toán cách xác hơn, tối u đợc công tác thiết kế cung cấp điện cho phụ tải Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Để thoả mÃn yêu cầu đó, việc phân nhóm phụ tải dựa sở thiết bị điện nhóm thoả mÃn: * Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp,để tiết kiệm đợc vốn đầu t giảm tổn thất điện đờng phân xởng *Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định phụ tải tính toán đợc xác thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm *Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng tromg phân xởng toàn nhà máy ,số thiết bị nhóm không nên nhiều tủ động lực đợc chế tạo sẵn với số lợng đầu hạn chế (8 ÷12) Tuy nhiªn thêng rÊt khã tháa m·n cïng lóc ba nguyên tắc trên,do vây thiết kế cần có phối hợp lý nguyên tắc việc phân nhóm phụ tải Nhờ có phân nhóm phụ tải mà giai đoạn thiết kế cung cấp điện sau có nhiều thuận lợi đạt tối u vỊ kinh tÕ - kü tht h¬n, nh viƯc chän đờng dây, tủ động lực, thiết bị bảo vệ, thiết bị đóng cắt nh thuận tiện an toàn vận hành, bảo dỡng cách thực lựa chọn chung cho nhóm sở thiết bị nhóm có nhiều đặc điểm giống Dựa theo nguyên tắc thực bố trí thiết bị mặt phân xởng,công suất thiết bị em chia phân xởng sửa chữa khí thành năm nhóm Kết phân nhóm cho bảng 2.2 Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Bảng 2.2:Kết phân nhóm phụ tải Số mặt Số lợng Tên thiết bị I II M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy tiện ren Ký hiệu mặt III Nhóm I IV 2 1 M¸y tiƯn ren cấp xác cao Máy để mài tròn Máy doa täa ®é Céng nhãm I 26 Pđm(kW) Một Toàn máy V VI 7 10 1,7 1,2 14 14 20 1,7 1,2 52,9 Nhãm II 10 11 Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy cắt mép Máy mài vạn Máy mài mũi khoan Máy mài sắc mũi phay Máy mài dao chuốt Máy mài mũi khoét Thiết bị để hóa bền kim loại Máy dũa Máy mài thô Cộng nhóm II Máy bào ngang Máy xọc Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay đứng Máy mài Máy mài phẳng Máy mài tròn Cộng nhóm III Máy tiện ren M¸y tiƯn ren 1 1 1 1 1 11 Nhãm III 1 1 10 Nhãm IV 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 28 2,8 4,5 4,5 1,75 1,5 0,65 2,9 0,8 2,2 2,8 4,5 4,5 1,75 1,5 0,65 2,9 0,8 2,2 24,6 2,8 7 14 2,8 7 10 11 12 13 2,8 4,5 2,8 2,8 5,6 4,5 2,8 2,8 46,5 31 32 4,5 13,5 Mai ®øc tiƯp-líp c® HT® -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 10 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Hình4.4: Sơ đồ thay Tổng trở gắn mạch bao gồm tổng trở máy biến áp ,tổng trở góp ,tổng trở áptômát tổng trở cáp nhiên tổng trở góp áptômát nhỏ nên bỏ qua sơ đồ tính toán ngắn mạch III.2.3.1 Các thông số thay Máy biến áp: SđmB = 400 kVA;PN= 5,75; UN% =5,5 2 ∆PN U dmB U N %U dmB ZB = 10 + j 10 = S dmB S dmB = 5,75.0,4 5,5.0,4 10 + j 10 = 5,75 + j 22(mΩ) 400 400 Tổng trở đoạn cáp đồng (3x70+1.50) dài 175 m cã Ro=0,268 (mΩ/m) ; xo=0,1(mΩ/m) Zc1=(0,268+j0,1).175= 46,9+j17,5 (mΩ) Tổng trở đoạn cáp PVC Ro=1,83 (m/m) ; xo=0,109(m/m); l=50 (m) Zc1=(1,83+j0,109).50 = 91,5+j5,45 (m) Bỏ qua tổng trở áptômát góp III.2.3.2 Tính toán ngắn mạch kiểm tra thiết bị đà chọn 1.Tính toán điểm ngắn mạch * Tính điểm ngắn mạch N0 ZN0= ZB U =52,65+j39,5 (mΩ) 400 tb = 10,156 (kA) IN0= 3Z = 5,75 + 22 N0 * Tính điểm ngắn mạch N1 ZN1= ZB+Zc1=5,75+j22+46,9+j17,5=52,65+j39,5 (m) U 400 tb = 3,508 (kA) IN1= 3Z = 52,65 + 39,5 N1 * Tính điểm ngắn mạch N2 ZN2= ZB+Zc1+ Zc2=5,75+j22+46,9+j17,5+91,5+j5,45 =143,85+j44,95(m) Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 113 ®å ¸n tèt nghƯp U hƯ thèng cÊp ®iƯn cho nhà máy đồng hồ đo xác 400 tb = 1,532 (kA) IN2= 3Z = 143,85 + 44,95 N2 2.Kiểm tra khả cắt ngắn mạch áptômát cáp *Kiểm tra áptômát: A0-C801N Icắtđm= 25 kA >IN0= 10,156 kA A2-NS250N Icắtđm= kA >IN1= 3,508 kA A2-NC100H Icắtđm= 15 kA >IN2= 1,532 kA Vậy áptômát chọn phù hợp *Kiểm tra cáp đà chọn theo điều kiện ổn định nhiệt -Kiểm tra cáp tiết diện (3x70+50) Tiết diện ổn định cáp phải thoả mÃn F α.I∞ t qd =6.3,508 0,4 =13,31 (mm2) -KiÓm tra tuyÕn c¸p 4G10 F≥ α.I∞ t qd =6.1,532 0,4 =5,81 (mm2) Vậy cáp đà chọn hợp lý III.2.4 Lựa chọn thiết bị tủ động lực dây dẫn đến thiêt bị phân xởng AT 1 2 3 26 Hình4.5:Sơ đồ tủ động lực Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 114 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác III.2.4.1.Chọn áptômát tổng cá tủ động lực Các áptômát tổng tủ động lực có thông số tơng tự nh áptômát nhánh tơng ứng tủ phân phối,kết lựa chọn ghi bảng Bảng 4.3 Kết chọn áptômát tổng tủ động lực Tủ động lực Itt Loại Iđm Uđm IcắtN Số cùc T§L1 (A) 49,7 C60H (A) 50 (V) 440 (kA) 15 T§L2 T§L3 T§L4 T§L5 21,54 C60L 40,73 C60H 60,43 C60H 69,32 NC100H 25 50 63 80 440 440 440 440 10 15 15 15 4 4 III.2.4.2 Chọn áptômát đến thiết bị nhóm Các áptômát đến thiết bị nhóm thiết bị tủ động lực đợc chọn theo điều kiện đà nêu phần trớc Dự định chọn áptômát hÃng Merlin Gerin chế tạo * Chọn áptômát cho tủ động lực - Chọn áptômát cho đờng cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren công suất kW, cos=0,6 UđmA Uđmm =0,38 kV I®mA≥Itt = Ptt cos ϕ U dmm = 3.0,6.0,38 = 17,72( A) Chọn áptômát loại C60a Merlin Gerin hÃng chế tạo có Iđm= 20(A) - Chọn áptômát cho đờng cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren công suất 10 kW, cos=0,6 UđmA Uđmm =0,38 kV Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 115 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Ptt IđmAItt = cos U dmm = 10 3.0,6.0,38 = 25,32 A Chọn áptômát loại C60a hÃng Merlin Gerin chế tạo có Iđm= 30 A - Chọn áptômát cho đờng cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren cấp xác cao công suất 1,7kW máy để mài tròn công suất 1,2 kW, cosϕ=0,6 U®mA ≥ U®mm =0,38 kV Ptt I®mA≥Itt = cos ϕ U dmm = 1,7 + 1,2 3.0,6.0,38 = 7,343 A Chọn áptômát loại C60a hÃng Merlin Gerin chế tạo có Iđm= 10 A -Chọn áptômát cho đờng cáp từ tủ động lực đến máy doa toạ ®é c«ng suÊt kW, cosϕ=0,6 U®mA ≥ U®mm =0,38 kV Ptt I®mA≥Itt = cos ϕ U dmm = 3.0,6.0,38 = 5,06 A Chọn áptômát loại C60a hÃng Merlin Gerin chế tạo có Iđm= 10 A *Chọn cáp từ tủ động lực đến động Các đờng cáp đợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ Các đờng cáp hạ áp không cần kiểm tra theo điều kiện liên quan đến dòng ngắn mạch xa nguồn (máy biến áp ) Dòng ngắn mạch qua chúng đủ nhỏ không nguy hiểm cho cáp Khc.Icp Itt Khc.Icp I kdnhA 1,25.I dmA = 1,5 1,5 Trong ®ã : Itt-Dòng tính toán đông Icp-Dòng điện phát nóng cho phép tơng ứng với loại dây loại tiÕt diÖn Khc-HÖ sè hiÖu chØnh ,lÊy Khc=1 - Chän cáp tủ tủ động lực đến máy tiện ren công suất 7kW Icp Itt=17,72 A Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 116 ®å ¸n tèt nghƯp Icp ≥ hƯ thèng cÊp ®iƯn cho nhà máy đồng hồ đo xác I kdnhA 1,25.I dmA 1,25.20 = = = 16,66 A 1,5 1,5 1,5 Kết hợp hai điều kiện chọn cáp đồng 4lõi cách điện PVC hÃng Lens (pháp ) chế tạo tiết diện 4G1,5 có Icp =23 A Cáp đặt ống thép đờng kính 3/4 chôn dới phân xởng - Chọn cáp tủ tủ động lực đến máy tiện ren công suất 10 kW Icp Itt=25,32 (A) Icp ≥ I kdnhA 1,25.I dmA 1,25.30 = = = 25 A 1,5 1,5 1,5 KÕt hỵp hai điều kiện chọn cáp đồng 4lõi cách điện PVC hÃng Lens (pháp ) chế tạo tiết diện 4G2,5 có Icp =31 A.Cáp đặt ống thép đờng kính 3/4 chôn dới phân xởng - Chọn cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren cấp xác cao công suất 1,7kW máy để mài tròn công suất 1,2 kW, cos=0,6 Icp Itt=7,343 A Icp ≥ I kdnhA 1,25.I dmA 1,25.10 = = = 8,33 A 1,5 1,5 1,5 Kết hợp hai điều kiện chọn cáp đồng 4lõi cách điện PVC hÃng Lens (pháp ) chế tạo tiết diện 4G1,5 có Icp =23 A Cáp đặt ống thép đờng kính 3/4 chôn dới phân xởng - Chọn cáp tủ tủ động lực đến máy doa toạ độ công suÊt 2kW Icp ≥ Itt=5,06 A Icp ≥ I kdnhA 1,25.I dmA 1,25.10 = = = 8,33 A 1,5 1,5 1,5 Kết hợp hai điều kiện chọn cáp đồng 4lõi cách điện PVC hÃng Lens (pháp ) chế tạo tiết diện 4G1,5 có Icp =23 A Cáp đặt ống thép đờng kính 3/4 chôn dới phân xởng Các áptômát cáp cho nhóm khác chọn tơng tự nh nhóm kết tính toán cho bảng Bảng 4.4:Kết chọn áptômát cáp cho nhóm động Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 117 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Số Tên máy Máy tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren cấp xác cao Máy để mài tròn Máy doa toạ độ Nhóm II Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy cắt mép Máy mài vạn Máy mài mũikhoan Máy mài sắc mũi phay Máy mài dao chuốt Máy mài mũi khoét Thiết bị hoá bền KL Máy dũa Máy khoan bàn Máy khoan bàn Máy mài thô Nhóm III Máy bào ngang Máy bào ngang Máy xọc Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay đứng Máy phay đứng Máy mài Máy mài phẳng Máy mài tròn NhómIV Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy tiện ren Máy tiện ren Trên B.Vẽ Phụ tải Ptt Itt (kW) (A) áptômát Iđm Ikđnh Mà hiệu (A) /1,5 Dây dẫn Tiết Icp Dô.thep diện (A) 2 1 2 3 7 7 10 10 1,7 17,72 17,72 17,72 17,72 25,32 25,32 7,343 C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a 20 20 20 20 30 30 10 (A) 16,66 16,66 16,66 16,66 25 25 8,33 (mm ) 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G2,5 4G2,5 4G1,5 23 23 23 23 31 31 23 10 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 26 1,2 5,06 10 8,33 4G1,5 23 3/4″ 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 25 28 2,8 4,5 4,5 1,75 1,5 0,65 2,9 0,8 2,2 0,65 0,65 7,09 11,4 11,4 8,23 C60a C60a C60a C60a C60a C60a 10 15 15 10 8,33 12,5 12,.5 8,33 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 23 23 23 23 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 4,18 C60a 4,16 4G1,5 23 3/4″ 9,37 C60a 10 8,33 4G1,5 23 3/4″ 5,57 3,3 C60a C60a 10 8,33 4,16 4G1,5 4G1,5 23 23 3/4″ 3/4″ 5,06 10 8,33 4G1,5 23 3/4″ 6 10 10 11 12 13 7 2,8 7 2,8 2,8 4,5 2,8 2,8 17,72 17,72 7,09 17,72 17,72 14,1 C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a 20 20 10 20 20 15 16,66 16,66 8,33 16,66 16,66 12,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 23 23 23 23 23 23 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 11,4 14,1 C60a C60a 15 15 12,5 12,5 4G1,5 4G1,5 23 23 3/4″ 3/4″ 22,8 C60a C60a 30 25 4G2,5 31 3/4″ 11,4 17,72 25,32 25,32 25,32 35,45 C60a C60a C60a C60a C60a C60a 15 20 30 30 30 40 12,5 16,66 25 25 25 33,33 4G1,5 4G1,5 4G2,5 4G2,5 4G2,5 4G4 23 23 31 31 31 42 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 31 31 31 32 34 34 34 35 4,5 4,5 4,5 10 10 10 14 Mai ®øc tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 118 đồ án tốt nghệp Máy khoan hớng tâm Nhóm V Máy tiện ren Máy tiện ren Máy bào ngang Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy bào ngang Máy bào pha Máy khoan bàn Máy biến áp hàn hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo x¸c 37 4,5 11,4 15 12,5 4G1,5 23 3/4″ 17,72 35,45 7,09 11,4 11,4 25,32 13,04 C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a C60a 33 35 38 36 36 39 40 42 43 14 2,8 4,5 4,5 10 4,5 0,65 21,3 20 40 10 15 15 30 15 16,66 33,33 8,33 12,5 12,5 25 12,5 4G1,5 4G4 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G2,5 4G1,5 23 42 23 23 23 31 23 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 3/4″ 53,93 C60a 60 50 4G6 54 3/4 Kết luận: Mạng điện hạ áp đà thiết kế thỏa mÃn yêu cầu cung cấp điện,các thiết bị lựa chọn mạng đáp ứng đầy đủ yêu cầu mặt kỹ thuật có tính khả thi Hình 4.6 Mặt dây phân xởng sửa chữa khí Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 119 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác TĐL2 TĐL1 Phòng thí nghiệm đo lƯờng Bộ phận dụng cụ Bộ Phận mài kho buồng thông gió phòng kiểm tra kỹ thuật TĐL3 TĐL4 Văn phòng phân xƯởng Bộ phận sửa chữa Nơi để sắt thép khu lắp ráp tháo dỡ TĐL5 phòng thí nghiệm 4.6 : Sơ đồ dây đến tủ ®éng lùc Mai ®øc tiƯp-líp c® HT® -k47-trêng ®¹i häc bách khoa hà nội 120 hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Từ trạm biến ¸p ®Õn NS250N PVC(3x70+1.50) TBAB6 ®å ¸n tèt nghƯp C60H-50A Tủ động lực I Tủ chiếu sáng 4G4 C60H-50A Pdm.kW 2,8 2,8 Pdm,A 9,37 4G1,5 31 31 37 15 14 Pdm.kW Pdm,A 2,8 7,09 39 36 36 38 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 34 34 32 4G1,5 4G1,5 4G2,5 34 31 10 10 4,5 14 10 35,45 25,32 25,32 17,72 17,72 11,4 35 4G1,5 4G4 4G1,5 4G1,5 4G6 4G1,5 40 42 43 4,5 4,5 4,5 11,4 22,8 35 NC100H-80A 4G1,5 4,5 11,4 4G1,5 4G10 Tđ ®éng lùc V Pdm.kW Pdm,A 4G2,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 16 1,5 1,75 2,2 4,5 8,23 5,062 5,57 11,4 C60a C60a 4G1,5 Pdm.kW 0,65 0,65 2,8 2,9 0,65 4,18 Pdm,A 9,37 24 C60H-63A Tđ ®éng lùc IV 21 20 19 17 28 7 7 2,8 2,8 2,8 4,5 14,1 14,1 10,63 17,72 17,72 7,09 17,72 17,72 4G10 C60L-25A 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 25 25 23 22 12 11 4G1,5 10 10 13 10 10 7 25,32 25,32 17,72 17,72 17,72 17,72 Tđ ®éng lùc II 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G2,5 4G1,5 4G1,5 4G1,5 4G2,5 4G2,5 1,2 1,7 7,343 5,06 4G4 4G2,5 4G1,5 4G1,5 C60a 26 24 C60a C60L-20A Tđ ®éng lùc III C60a Pdm.kW Pdm,A C60L C60H 4G6 C60H NC100H C60L C60H NS250N 33 4,5 4,5 0,65 21,3 10 4,5 2,8 14 11,4 35,45 25,32 25,32 17,72 17,72 11,4 22,8 Hình 4.7:Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xởng sửa chữa khí Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 121 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Chơng iV tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện đợc sản xuất Hệ số công suất cos tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cos chủ trơng lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện Phần lớn thiết bị tiêu dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Công suất tác dụng công suất đợc biến thành nhiệt thiết bị dùng điện, công suất phản kháng Q công suất từ hoá máy điện xoay chiều, không sinh công Quá trình trao đổi công suất phản kháng máy phát hộ tiêu dùng điện qúa trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dòng điện không Việc tạo công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn lợng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn Vì để tránh truyền tải lợng Q lớn đờng dây, ngời ta đặt gần hộ tiêu dùng điện máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ, ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm nh đợc gọi bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số công P suất cos mạng đợc nâng cao, P, Q góc có quan hƯ sau: ϕ = arctg Q Khi lỵng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lợng Q truyền tải đờng dây giảm xuống, góc giảm, kết cos tăng lên Hệ số công suất cos đợc nâng cao lên đa đến hiệu sau: * Giảm đợc tổn thất công suất tổn thất điện tổn thất điện áp mạng điện Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 122 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác * Tăng khả truyền tải đờng dây máy biến áp * Tăng khả phát máy phát điện Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos * Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt đợc lợng công suất phản kháng tiêu thụ nh: hợp lý hoá trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thờng xuyên làm việc non tải động có công suất hợp lý hơn, Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên có lợi đa lại hiệu kinh tế lâu dài mà đặt thêm thiết bị bù * Nâng cao hệ số công suất cos biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất đặt thiết bị bù gần hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu chúng, nhờ giảm đợc lợng CSPK phải truyền tải đờng dây theo yêu cầu chúng IV.1.Các thiết bị bù hệ thống cung cấp điện Tụ tĩnh điện Tụ điện loại thiết điện tĩnh,làm việc với dòng điện vợt trớc điện áp sinh công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng điện Ưu điểm tụ điện tổn thất công suất tác dụng bé (0,03 ữ0,035kW/kVAr),không có phần quay nên lắp đặt bảo quản dễ dàng.Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ,vì tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng,khiến hiệu suất sử dụng cao bỏ nhiều vốn đầu t lúc Nhợc điểm tụ điện nhạy cảm với biến đổi điện áp đặt lên cực tụ ®iƯn (Q tơ sinh tØ lƯ víi b×nh phơng điện áp).Tụ điện có cấu tạo chắn dễ bị phá hỏng ngắn mạch,khi điện áp tăng đến 110%Uđm tụ điện dễ bị chọc thủng không đợc phép vận hành Khi đóng điện vào mạng có dòng điện xung,còn cắt tụ khỏi mạng,trên cực tụ điện điện áp d gây nguy hiểm cho ngời vận hành Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 123 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Do đặc điểm ,tụ điện đợc dùng rộng rÃi xí nghiệp trung bình nhỏ,đòi hỏi dung lợng bù không lớn lắm.Thông thờng dung lợng bù nhỏ 5000kVAr ngời ta dùng tụ điện,còn lớn ngời ta phải so sánh tụ điện máy bù đồng 2.Máy bù đồng Máy bù đồng động đồng làm việc chế độ không tải.Do phụ tải trục nên máy bù đồng có cấu tạo gọn nhẹ rẻ so với đông đồng công suất.ở chế độ kích thích máy bù sản xuất công suất phản kháng cung cấp cho mạng,còn chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng Vì công dụng bù công suất phản kháng máy bù thiết bị tốt để điều chỉnh điện áp,nó thờng đợc đặt điểm cần điều chỉnh điện áp hên thống điện Nhợc điểm máy bù đồng có phần quay nên lắp ráp bảo quản khó khăn.Để cho kinh tế ,máy bù thờng đợc chế tạo với công suất lớn,do máy bù đồng thờng đợc đặt nơi cần bù tập trung dung lợng lớn 3.Động không đồng đợc đồng hoá *Không kinh tế - Giá thành đắt - Tổn hao công suất lớn *Chỉ dùng trờng hợp bất đắc dĩ (Ngoài ngời ta dùng máy phát điện phát công suất phản kháng nhiên không kinh tế) *Qua phân tích ta thấy để đáp ứng đợc yêu cầu toán nâng cao chất lợng điện ta chọn phơng pháp bù tụ điện tĩnh IV.2.Xácđịnh phân bố dung lợng bù: Hệ số Cos tối thiểu nhà nớc quy định 0,85- 0,95 nh ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số Cos 1.Tính dung lợng bù tổng toàn xí nghiệp Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 124 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Công thøc tÝnh: Qb∑ = Pttnm.(tgϕ1 - tgϕ2).α Trong ®ã: Pttnm - Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy,kW -Hệ số xét tới khả nâng cao Cos biện pháp không cần đòi hỏi đặt thiết bị bù ,lấy =1 tg1 -Tơng ứng với hệ sè Cosϕ1 tríckhi bï, Cosϕ1 = 0,7 tgϕ2 -T¬ng øng với hệ số Cos2 sau cần bù để đạt giá trị quy định (ở ta lấy Cos2 0,95) Cosϕ1 = 0,7 ⇒ tgϕ1 = 1,02 Cosϕ2 = 0,95 ⇒ tgϕ2 = 0,328 VËy ta cã Qb∑ = 3262,351.(1,02 - 0,328) = 2255,98 (kVAr) 2.Chän thiÕt bÞ bï vị trí bù *Vị trí đặt thiết bị bù: Vị tri đặt thiết bị bù ảnh hởng nhiều đến hiệu bù,tụ bù đặt phía điện áp cao (lớn 1000V) phía điện áp thấp (nhỏ hơn1000 V) ,nguyên tắc bố trí thiết bị bù đạt đợc chi phí tính toán nhỏ Tụ điện áp cao (6-15 kV) đợc đặt tập trung trạm biến áp trung gian,hoặc trạm phân phối.Nhờ đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành tụ điện dễ dàng có khả thực việc tự động hoá điều chỉnh dung lợng bù Bù tập trung mạng điện áp cao có u điểm tận dụng đợc hết khả tụ điện,nói chung tụ điện vận hành liên tục nên chúng phát công suất bù tối đa.Nhợc điểm phơng án không bù đợc công suất phản kháng mạng điện áp thấp,do tác dụng giảm tổn thất điện áp tổn thất công suất mạng điện áp thấp Tụ điện áp thấp (0,4kV) đợc đặth theo ba cách : đặt tập trung điện áp thấp trạm biến áp phân xởng,đặt thành nhóm tủ phân phối động lực ,và đặt phân tán thiết bị điện Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 125 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Đứng mặt tổn thất điện mà xét việc đặt phân tán tụ bù thiết bị điện có lợi cả.Song cách thiết bị điện nghỉ tụ ®iƯn cịng nghØ theo,do ®ã hiƯu st sư dơng kh«ng cao.Phơng án dùng bù cho động không đồng công suất lớn Phơng án đặt tụ điện thành nhóm tủ phân phối động lực đờng dây phân xởng đợc dùng nhiều hiệu suất sử dụng cao,giảm đợc tổn thất mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp.Vì tụ đặt thành nhóm nhỏ nên chung không chiếm diện tích lớn Nhợc điểm phơng án nhóm tụ điện nằm phân tán khiến việc theo dõi vận hành không thuận tiện khó thực việc tự động điều chỉnh dung lợng bù Từ phân tích thực tiễn nhà máy thiết kế ta định đặt tụ bù tập trung điện áp thấp trạm biến áp phân xởng ,mặc dù phơng án không giảm đợc tổn thất mạng điện phân xởng nhng lại giảm đợc tổn thất mạng điện áp cao,đồng thời điều chỉnh đợc dung lợng bù IV.3.Tính toán phân phối dung lợng bù Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý đặt bù cho toàn nhà máy Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội 126 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác sơ đồ mạng cao áp có lắp đặt thiết bị bù Từ hệ thống đến 8DC11 8DC11 3EH2 3EH2 8DC11 8DC11 Tõ hƯ thèng ®Õn 4MS36 4MS36 2X PL E (3x 50 ) 3DC 3DC 3DC 3DC 3GD1603-5B 3GD1603-5B 3GD1603-5B 3GD1603-5B 3GD1603-5B 3GD1603-5B B1-2x560 B2-2x560 B3-2x560 B4-2x400 B5-2x560 B6-2x400 Qb1 Qb1 Qb2 Qb3 Qb3 Mai ®øc tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội Qb4 Qb4 Qb5 C1251N C1251N C1251N C1251N Qb1 C1251N 3DC C1251N 3DC Qb5 Qb6 Qb6 127 ... tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Phần I Giới thiệu chung nhà máy Nhà máy đồng hồ đo xác có qui mô lớn với chín phân xởng: Bảng1.1:Danh sách phân xởng nhà làm việc nhà máy. .. khoa hà nội 34 đồ án tốt nghệp hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác Chơng II thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy Với qui mô tầm quan trọng nhà máy toàn nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại... trình thiết kế hệ thống cung cấp điện làm Mai đức tiệp-lớp cđ HTđ -k47-trờng đại học bách khoa hà nội đồ án tốt nghệp Hệ thống cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo xác sở cho toàn bớc tiếp theo, sở cho