Nội dung

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy chế tạo Vòng Bi được xây dựng trên địa bàn với quy mô khá lớn bao gồm 10 phân xưởng và nhà máy làm việc. Bảng 1.1 - Danh sách các phân xưởng trong nhà máy: CÔNG SUẤT ĐẶT SỐ TRÊN TÊN PHÂN XƯỞNG (kV) MẶT BẰNG 1 Phòng thí nghiệm 120 2 Phân xưởng 1 3500 3 Phân xưởng 2 4000 4 Phân xưởng 3 3000 5 Phân xưởng 4 2500 6 Phân xưởng Sửa chữa cơ khí 7 Lò ga 400 8 Phân xưởng Rèn 1600 9 Bộ phận Nén khí 600 10 Trạm bơm 200 DIỆN TÍCH (m2) 8430 14600 13350 11250 8550 1875 2530 7870 1570 3030 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo Vòng Bi để cung cấp cho các ngành kinh tế trong nước 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 loại1, cần được đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn. Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cung cấp từ Trạm biến áp Trung gian cách nhà máy 15 km, bằng đường dây trên không lộ kép, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm trung gian là SN=250 MVA. Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại TMAX= 5300h. Trong nhà máy có phòng Thí nghiệm, phân xưởng Sửa chữa cơ khí và Trạm bơm là hộ loại III, các phân xưởng còn lại đều thuộc hộ loại I. Mặt bằng bố trí các phân xưởng và nhà làm việc của nhà máy được trình bày trên hình 1.1. Các nội dung tính toán, thiết kế bao gồm: 1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cảu nhà máy. 3. thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX 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 xưởng Sửa chữa cơ khí 6. Thiết kế đường dây trên không từ Hệ thống về nhà máy. 7. Thiết kế trạm biến áp hợp bộ. 8. Thiết kế tủ phân phối và tủ tụ bù cho phân xưởng SCCK. ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: 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 huỷ cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị nên tới nhiệt độ tương đương như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm 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 như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,...Tính toán tổn thất trong công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn công suất phản kháng, ...Phụ tải tính toán phụ thuộc vào 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...Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ,... Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất,...Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại. Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi qui hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện: 1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Ptt = Knc.Pd Trong đó: Knc-hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật, Pd -công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng Pd≈Pdm, [kW]. 2. Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình: Ptt = Khd.Ptb Trong đó: Khd- hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật, Ptb- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [kW]. ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX P tb = ∫ p (t ) dt 0 t = A t 3. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình: Ptt = Ptb ± βδ Trong đó: Ptb - Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (kW) δ - Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. β - Hệ số tán xạ của δ . 4. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Ptt = Kmax.Ptb = Kmax.Ksd.Pđm Trong đó: Ptb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (kW) Kmax- hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật, Kmax= f (nhq, Ksd) Ksd - hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật, nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả. 5. Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm: Ptt = a0M Tmax Trong đó: a0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, (kWh/dvsp). M - số sản phẩm sản xuất được trong năm, Tmax- thời gian sử dụng công suất lớn nhất, (h). 6. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị điện tích: Ptt = p0.F Trong đó: p0- suất trang bị điện trên một đơn vị điện tích, (W/m2) F - diện tích bố trí thiết bị, (m2). 7. Phương pháp tính trực tiếp tổng hợp các phương pháp trên, thường đựoc sử dụng để tính toán cho các phụ tải mang tính tổng hợp Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 1, 5 và 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kết có xét đến nhiều yếu tố do dó có két quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT. Trong đồ án này với phân xưởng Sửa chữa cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất. 2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ: Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 1875 m2. Trong phân xưởng có 53 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW ( máy tiện ren) song có những thiết bị có công suất rất nhỏ (< 0.6 kW). Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn là có chế độ ngắn hạn lặp lại. Những đặc điểm này cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng. 2.2.1. Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptbvà hệ số cực đại kmax (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq): theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức: n Ptt = kmax.ksd. ∑ Pdmt 1=1 Trong đó: Pdmi- Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm, n - Số thiết bị trong nhóm, ksd - Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật, kmax- Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ kmax=f (nhq,ksd), nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả. ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ huỷ hoại cách điện) đúng bằng các phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) đã gây ra trong quá trình làm việc, nhq được xác định bằng biểu thức tổng quát sau: ⎛ n ⎞ nhq = ⎜⎜ ∑ Pdmi ⎟⎟ ⎝ i =1 ⎠ 2 2 n ∑ (P ) i =1 dmi (làm tròn số) Trong đó: Pdmi- công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm, n - số thiết bị trong nhóm. Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên ta có thể xác định nhq theo các phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng < + 10%. a. Trường hợp m = Pdm max <3 và ksdp > 0,4, thì nhq= n có nghĩa nhq chính Pdm min bằng số thiết bị trong nhóm. Chú ý nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: nhq= n- n1. Trong đó: Pdmmax- công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Pdmmin- công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. b.Trường hợp m = Pdm max >3 và ksdp > 0,2, nhq sẽ được xác định theo biểu Pdm min thức: n nhq = 2.∑ Pdmi 1 P dm max 3 và nhq <4, phụ tải tính toán được tính theo công thức: n Ptt= ∑ ki .Pdmi 1=1 Trong đó: kti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ "i". Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau: kti = 0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, kti = 0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, * Nếu n>300 và ksd > 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức: n Ptt= 1,05.ksd .∑ Pdmi 1=1 * Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí,...) n Ptt=Ptb= k sd .∑ Pdmi 1=1 . * Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương: Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: Pqd = 3.Ppha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: Pqd = 3. Ppha max * Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức: Ptb= ε dm .Pdm Trong đó:εđm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch máy. 2.2.2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp Ptb và kmax: ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX 1. Phân nhóm phụ tải: Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau: * Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng: * Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và các tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. * Chế độ độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác đinh PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương 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 xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường < (8÷12) Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả ba nguyên tắc trên phải do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất 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 xưởng, có thể chia các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 4 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày trong bảng 2.1. BẢNG 2.1- TỔNG HỢP KẾT QUẢ PHÂN NHÓM PHỤ TẢI ĐIỆN. TT TÊN THIẾT BỊ 1 2 NHÓM I Máy tiện ren Máy tiện ren Máy doa toạ độ Máy doa ngang 1 2 3 4 SỐ LƯỢNG PĐM (KW) KÝ HIỆU TRÊN MẶT BẰNG 1MÁY TOÀN BỘ IDM (A) 3 4 5 6 7 4 4 1 1 1 2 3 4 10 10 4,5 4,5 40 40 4,5 4,5 4*25,32 4*25,32 11,4 11,4 ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI Cộng nhóm I: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX 10 89 225,36 NHÓM II 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Máy phay vạn năng Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào gường1 trụ Máy xọc Máy khoan hướng tâm Máy khoan đứng Cộng nhóm II: 2 1 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 16 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7,0 4,5 5,62 7,0 1,7 0,6 3,0 7,0 10,0 7,0 4,5 4,5 14 4,5 5,62 14 1,7 0,6 3,0 14 10 14 4,5 4,5 90,42 2*17,73 11,4 14,2 2*17,73 4,3 1,52 7,6 2*17,73 25,32 17,73 11,4 11,4 211,25 1 1 1 1 1 1 2 1 17 18 19 20 21 22 23 27 7,0 2,8 10,0 2,8 4,5 0,65 2,8 1,0 7,0 2,8 10,0 2,8 4,5 0,65 5,6 1,0 17,73 7,09 25,32 7,09 11,4 1,65 7,09 2,53 1 28 2,8 2,8 7,09 10 - - 37,15 86,99 2 2 2 2 1 2 3 4 7,0 4,5 3,2 10 14 9 6,4 20 2*17,73 2*11,4 2*8.1 2*25,32 NHÓM III 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Máy mài tròn Máy mài tròn vạn năng M.mài phẳng trục đứng M.mài phẳng trục nằm Máy ép thuỷ lực máy khoan để bàn Máy mài sắc Máy rũa Máy mài sắc các dao cắt gọt Cộng nhóm III: NHÓM IV 26 27 28 29 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VÒNG BI 30 31 32 33 34 35 36 38 39 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SX Máy khoan đứng 1 5 2,8 2,8 7,09 Máy khoan đứng 1 6 7,0 7 17,73 Máy phay vạn năng 1 7 4,5 4,5 11,4 Máy bào ngang 1 8 5,8 5,8 15,1 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,09 Máy mài phẳng 1 10 4,0 4,0 10,13 Máy cưa 1 11 2,8 2,8 7,09 Máy mài 2 phía 1 12 2,8 2,8 7,0 Máy khoan bàn 1 13 0,65 0,65 1,65 Cộng nhóm IV: 17 82,55 209,47 2. Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải: a. Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng 2.2. Bảng 2.2 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1. TT 1 2 3 4 TÊN THIẾT BỊ SỐ KÝ HIỆU TR LƯỢNG MẶT BẰNG Máy tiện ren Máy tiện ren Máy doa toạ độ Máy doa ngang 4 4 1 1 PĐM (KW) 1MÁY 1 2 3 4 IDM (A) TOÀN BỘ 10 10 4,5 4,5 40 40 4,5 4,5 4*25,32 4* 25,32 11,4 11,4 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được ksd= 0,16; cosϕ= 0,6 ta có: n = 10; n1= 8 n*= n1 8 = = 0,8 n 10 P*= P1 40 + 40 = = 0,89 P 89 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được nhq*= 0,89 Số thiết bị sử dụng hiệu quả nhq= nhq*.n= 0,89.10 = 8,9 Tra bảng PL1.5 (TL1.5 (TL.1) với ksd = 0,16 và nhq = 9 tìm được kmax = 2,2 Phụ tải tính toán của nhóm I: n Ptt = kmax.ksd. ∑ Pdmt =0,16 . 2,2 . 89 = 31,32 kW 1=1 ĐẶNG VĂN MẠNH - LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN - K4 - UB 98 10