Cung cấp điện GVHD: Nguyễn Thị Thanh Ngân TRƯỜNG ĐHSPKT VINH THIẾT KẾ MÔN HỌC BỘ MÔN CUNG CẤP ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1. Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy (ghi theo bản vẽ kèm theo) 2. Sinh viên thiết kế: LÊ NGỌC NHU 3. Cán bộ hướng dẫn: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN 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 hạ áp cho phân xưởng cơ khí 4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho toàn bộ nhà mày 4.1 chọn số lượng,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. 4.2 chọn số lượng,dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian(Trạm biến áp xí nghiệp)hoặc trạm phân phối trung tâm,lựa chọn sơ đồ nối điện và cunh cấp điện cho nhà máy. 4.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy 5.Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy 6.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa cơ khí CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A3 1. Sơ đồ nguyên lý mạng điện,sơ đồ mặt bằng đi dây phân xưởng sữa chữa cơ khí 2. Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy. 3.Sơ đồ nối điện MBA toàn nhà máy 4. Sơ đồ nguyên lý role bảo vệ MBA toàn nhà máy 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 cung cấp điện cho toàn nhà máy dùng loại dây AC 5. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 12 km 6. Nhà máy làm việc 3 ca. Ngày nhận đề: Tháng năm Trưởng bộ môn duyệt: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nguyễn Thị Thanh Ngân 1 Cung cấp điện GVHD: Nguyễn Thị Thanh Ngân Nhà máy số 8 Từ hệ thống điện đến Nhà máy công cơ khí công nghiệp địa phương (mặt bằng nhà máy số 8). SÔ ́ TRÊN MĂ ̣ T BĂ ̀ NG TÊN PHÂN XƯƠ ̉ NG CÔNG SUÂ ́ T ĐĂ ̣ T ( kW ) 1 Phòng thí nghiệm 120 2 Phân xươ ̉ ng số 3 3100 3 Phân xươ ̉ ng số 4 2100 4 Phân xươ ̉ ng sữa chữa cơ khí Theo tính toán 5 Lò ga 400 6 Phân xưởng rèn 1600 7 Bộ phận nén ép 600 8 Trạm bơm 200 9 Chiê ́ u sa ́ ng phân xươ ̉ ng Xác định theo diện tích Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bản vẽ số 2). TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất (kW) Đ3 Đ4 2 Cung cấp điện GVHD: Nguyễn Thị Thanh Ngân 1 2 3 4 5 6 Bộ phận máy 1 Máy cưa kiểu đai 1 8531 1,3 1,5 2 Khoan bàn 1 MC-12A 0,65 0,85 3 Máy mài thô 1 PA274 2,8 3,0 4 Máy khoan đứng 1 2A125 4,0 3,8 5 Máy bào ngang 1 736 6,5 6 6 Máy xọc 1 7A420 2,8 3,3 7 Máy mài tròn vạn năng 1 3A130 4,7 4,0 8 Máy phay răng 1 5D37t 5,5 5,8 9 Máy tiện ren 1 5M82 7,0 7,5 10 Máy tiện ren 1 1A62 8,3 8,3 11 Máy tiện ren 1 IX620 9,0 8,5 BỘ PHẬN HÀN HƠI 12 Máy nén cắt dập liên lợp 1 HB31 1,7 2,0 13 Máy mài phá 1 3M634 3,5 3,1 14 Quạt lò rèn 1 1,5 1,5 15 Máy khoan đứng 1 2188 0,85 0,78 BỘ PHẬN SỬA CHỬA ĐIỆN 16 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 3,0 3,0 17 Bể ngâm nước nóng 1 3,5 3,8 18 Máy cuộn dây 1 1,2 1,1 19 Máy khoan bàn 1 0,65 0,65 20 Máy mài thô 1 HC12A 3,0 3,5 21 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 3M634 7,0 6,5 BUỒNG NẠP ĐIỆN 22 Chỉnh lưa salenium 1 BCA5M 0,7 0,7 3 N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 4 Mở đầu giới thiệu chung về nhà máy Nhà máy chế tạo máy kéo đợc xây dựng trên địa bàn Huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội với quy mô khá lớn bao gồm 10 phân xởng và nhà làm việc Bảng 1.1 - Danh sách các phân xởng và nhà làm việc trong nhà máy S trờn mt bng Tờn phõn xng Cụng sut t (KW) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Phũng thớ nghim Phõn xng s 1 Phõn xng s 2 Phõn xng s 3 Phõn xng sa cha c khớ Phõn xng rốn b phn nộn ộp trm bm Chiu sỏng phõn xng 120 3200 3100 2100 theo tớnh toỏn 1600 600 200 xỏc nh theo din tớch Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy kéo để cung cấp cho các ngành kinh tế trong nớc và xuất khẩu. Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn. Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đợc đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn. Theo thiết kế , nhà máy sẽ đợc cấp điện từ một Trạm biến áp trung gian cách nhà máy 12 km, bằng đờng dây trên không lộ kép, dung lợng ngắn mạch phía hạ áp của Trạm biến áp trung gian là S N =250 MVA. Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 6000 h. Trong nhà máy có Ban quản lý, Phân xởng sửa chữa cơ khí và Kho vật liệu là hộ loại III, các phân xởng còn lại đều thuộc hộ loại I Các nội dung tính toán, thiết kế bao gồm : 1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và nhà máy 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí 4. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất của nhà máy 5. Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng Sửa chữa cơ khí GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 5 Chơng I Xác định phụ tảI tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tơng tự nh 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 đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nh : 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 lợng bù công suất phản kháng . Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố nh : công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phơng thức vận hành hệ thống .Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định đợc 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 đợc chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí. Do tính chất quan trọng nh vậy nên từ trớc tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn cha có phơng pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phơng pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao đợc độ chính xác, kể đến ảnh hởng của nhiều yếu tố thì phơng pháp tính lại phức tạp. Sau đây là một số phơng pháp tính toán phụ tải thờng dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: - Phơng pháp tính theo hệ số nhu cầu - Phơng pháp tính theo công suất trung bình - Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm - Phơng pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán phụ tải điện thích hợp 1.1 xác định phụ tảI tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xởng có diện tích bố trí 1200 m 2 . Trong phân xởng có 98 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. Phần lớn các thiết bị có chế độ GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 6 làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn là có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. Những đặc điểm này cần đợc quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phơng án thiết kế cung cấp điện cho phân xởng. 1.1.1 Phân nhóm phụ tải của phân xởng Sửa chữa cơ khí Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đựoc chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm cần tuân theo các nguyên tắc sau: - Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng . - Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm . -Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng (812) . Tuy nhiên thờng rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy ngời thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phơng án thoả hiệp một cách tốt nhất có thể 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 xởng có thể chia các thiết bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 3 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải điện đ- ợc trình bày trong bảng 1.1 NHểM I STT Tờn Thit B S Lng Cụng Sut(KW) Im (A) 1 Mỏy ca kiu ai 1 1.3 3.29 2 Khoan bn 1 0.65 1.65 3 Mỏy mi thụ 1 2.8 7.09 4 Mỏy khoan ng 1 4.0 10.13 5 Mỏy bo ngang 1 6.5 16.46 6 Mỏy xc 1 2.8 7.09 7 Mỏy mi trũn vn nng 1 4.7 11.90 8 Mỏy phay rng 1 5.5 13.93 9 Mỏy tin ren 1 7.0 17.73 10 Mỏy tin ren 1 8.3 21.02 11 Mỏy tin ren 1 9.0 22.79 12 Mỏy nộn ct dp liờn hp 1 1.7 4.3 Cng 11 54.25 137.37 NHểM II 13 Mỏy mi phỏ 1 3.5 8.86 14 Qut lũ rốn 1 1.5 3.80 15 Mỏy khoan ng 1 0.85 2.15 GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 7 16 B ngõm dung dch kim 1 3.0 7.60 Cng 4 8.85 22.41 NHểM III 17 B ngõm nc núng 1 3.5 8.86 18 Mỏy cun dõy 1 1.2 3.04 19 Mỏy khoan bn 1 0.65 1.65 20 Mỏy mi thụ 1 3.0 7.60 21 Bn th nghim thit b in 1 7.0 17.72 22 Chnh lu salenium 1 0.7 1.77 Cng 6 16.05 40.64 Bảng 1.2 - Bảng phân nhóm phụ tải điện ( I ĐM đợc tính theo công thức : I đm = S đm / 3 U, S đm = P dm /cos trong đó tất cả các nhóm đều lấy cos = 0.6 , ) 1.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải 1. Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng 1.3 Bảng 1.3 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm I STT Tờn Thit B S Lng Cụng Sut(KW) Im (A) 1 Mỏy ca kiu ai 1 1.3 3.29 2 Khoan bn 1 0.65 1.65 3 Mỏy mi thụ 1 2.8 7.09 4 Mỏy khoan ng 1 4.0 10.13 5 Mỏy bo ngang 1 6.5 16.46 6 Mỏy xc 1 2.8 7.09 7 Mỏy mi trũn vn nng 1 4.7 11.90 8 Mỏy phay rng 1 5.5 13.93 9 Mỏy tin ren 1 7.0 17.73 10 Mỏy tin ren 1 8.3 21.02 11 Mỏy tin ren 1 9.0 22.79 12 Mỏy nộn ct dp liờn hp 1 1.7 4.30 Cng 12 54.25 137.37 Tra bảng PL1.1 [1](sách thiết kế cung cấp điện của Ngô Hồng Quang-Vũ Vă Tẩm) ta tìm đợc k sd = 0.15, cos = 0.6 Ta có : 5.4 2 9 2 max == dd P kW n 1 = 6 , n=12 n * = 5.0 12 6 1 == n n GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 8 P * = 76.0 25.54 5.67.45.50.73.89 1 1 1 1 = +++++ == = = n i ddi n i ddi P P P P Tra bảng PL1.4 [1] tìm *hq n = f(n * , P * ) ta đợc *hq n =0.63 n hq = *hq n *n = 0.63*12 = 7.56 Tra bảng PL1.5 [1] tìm k max = f( hq n , k sd ) với n hq =7.56, k sd =0.15 ta đợc k max = 2.31 Phụ tải tính toán của nhóm I : P tt = k max *k sd * = n i ddi P 1 = 2.31 *0.15*54.25 = 18.8 kW Q tt = P tt *tg = 18.8*1.33 = 25 kVar S tt = 3.31 6.0 8.18 cos == tt P kVA max)max maxmax *(* )*( 56.47 38.0*3 3.31 3 ddsdttdtddkd ddsdttdtkddn tt tt IkIkIk IkIkII A U S I += += === = 5*22.79 + 0.8(47.56- 0.15*22.79) = 149.26 (A) Trong đó : I kđ - dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện khởi động lớn nhất trong nhóm k kđ - hệ số khởi động , lấy k kđ = 5 k đt - hệ số đồng thời , lấy k đt =0.8 2. Tính toán cho nhóm 2: Số liệu phụ tải của nhóm 2 cho trong bảng 1.4 Bảng 1.4 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm II 13 Mỏy mi phỏ 1 3.5 8.86 14 Qut lũ rốn 1 1.5 3.80 15 Mỏy khoan ng 1 0.85 2.15 16 B ngõm dung dch kim 1 3.0 7.60 Cng 4 8.85 22.41 Tra bảng PL1.1 [1] ta tìm đợc k sd = 0.15, cos = 0.6 Ta có : 75.1 2 5.3 2 max == dd P kW n 1 = 2 , n=4 n * = 5.04/2 1 == n n GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 9 P * = 73.0 85.8 35.3 1 1 1 1 = + == = = n i ddi n i ddi P P P P Tra bảng PL1.4 [1] tìm *hq n = f(n * , P * ) ta đợc *hq n = 0.76 n hq = *hq n *n = 0.76*4 = 3.04 Tra bảng PL1.5 [1] tìm k max = f( hq n , k sd ) với n hq =6 , k sd =0.15 ta đợc k max = 3.11 Phụ tải tính toán của nhóm II : P tt = k max *k sd * = n i ddi P 1 = 3.11*0.15*8.85 = 4.12 kW Q tt = P tt *tg = 4.12*1.33 = 5.4 kVar S tt = 9.6 6.0 12.4 cos == tt P kVA max)max maxmax *(* )*( 25.6 38.0*3 12.4 3 ddsdttdtddkd ddsdttdtkddn tt tt IkIkIk IkIkII A U S I += += === = 5*8.86 + 0.8(6.25 - 0.15*8.86) = 48.32 A 3. Tính toán cho nhóm 3: Số liệu phụ tải của nhóm 3 cho trong bảng 1.5 Bảng 1.5 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm III 17 B ngõm nc núng 1 3.5 8.86 18 Mỏy cun dõy 1 1.2 3.04 19 Mỏy khoan bn 1 0.65 1.65 20 Mỏy mi thụ 1 3.0 7.60 21 Bn th nghim thit b in 1 7.0 17.72 22 Chnh lu salenium 1 0.7 1.77 Cng 6 16.05 40.64 Tra bảng PL1.1 [1] ta tìm đợc k sd = 0.15, cos = 0.6 Ta có : 5.3 2 7 2 max == dd P Kw n 1 = 2 , n = 6 n * = 33.06/2 1 == n n GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu N : THIT K HTCC cho nh mỏy s 4 Trang 10 `P * = 65.0 05.16 75.3 1 1 1 1 = + == = = n i ddi n i ddi P P P P Tra bảng PL1.5 [1] tìm *hq n = f(n * , P * ) ta đợc *hq n = 0.68 n hq = *hq n *n = 0.68*6 = 4.08 Tra bảng PL1.6 [1] tìm k max = f( hq n , k sd ) với n hq = 4.08; k sd =0.15 ta đợc k max =3.15 Phụ tải tính toán của nhóm III : P tt = k max *k sd * = n i ddi P 1 = 3.11 *0.15*16.05 = 7.5 kW Q tt = P tt *tg = 7.5*1.33 = 9.96 kVar S tt = 5.12 6.0 5.7 cos == tt P kVA max)max maxmax *(* )*( 99.18 38.0*3 5.12 3 ddsdttdtddkd ddsdttdtkddn tt tt IkIkIk IkIkII A U S I += += === = 5*17.72 + 0.8(18.99 - 0.15*17.72) = 101.67 A 1.1.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xởng sửa chữa cơ khí Phụ tải chiếu sáng của phân xởng sửa chữa cơ khí đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích : P cs = p 0 *F Trong đó : P 0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m 2 ] F - Diện tích đợc chiếu sáng [m 2 ] Trong phân xởng sửa chữa cơ khí ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng, tra bảng PL1.7[1] ta tìm đợc p 0 = 15 W/m 2 Phụ tải chiếu sáng phân xởng : P cs = p 0 *F = 15*1950 = 29.25 kW Q cs =P cs *tg = 0 ( đèn sợi đốt nên sin =0 ) 1.1.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xởng * Phụ tải tác dụng của phân xởng : kWPkP i ttidtpx 7.23)12.48.185.7(8.0 7 1 =++== = Trong đó : k đt - hệ số đồng thời của toàn phân xởng, lấy k đt = 0.8 * Phụ tải phản kháng của phân xởng : GVHD: NGUYN TH THANH NGN SVTH: Lờ Ngc Nhu