Đồ án cung cấp điện XNCN (2).DOC

Đồ án cung cấp điện XNCN (2)

1.Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy (mặt bằng nhà máy số 4, mặt bằng phân xởng sửa chữa cơ khí số 4)

2.Sinh viên thiết kế Xuân Anh Quân Lớp: TĐH1-K44 3.Cán bộ hớng dẫn : Thầy Phan Đăng Khải

Yêu cầu: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất đờng với các số liệu cho dới bảng sau:

2 Phân xởng thái và nấu củ cải đờng 700

Số liệu về mặt bằng phân nhà máy và xởng sửa chữa cơ khí theo đề ra.

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 vầ phân bố phụ tải.

1.2.Nội dung tính toán thiết kế, các tài liệu tham khảo 2 Xác định phụ tải của toàn phân xởng và nhà máy

3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa có khí 4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho nhà máy

4.1.Chọn số lợng, dung lợng, vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng 4.2.Chọn số lợng, dung lợng, vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp xí nghiệp, nhà máy) hoặc trạm phân phối trung tâm 4.3.Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy.

5.Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCC điện của nhà máy.

6.Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí, chiếu sáng phân xởng (Xác định theo diện tích).

Các bản vẽ trên khổ A0

1.Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xởng sửa chữa cơ khí 2.Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy

Số liệu về nguồn điện và nhà máy

1.Điện áp: Tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy

2.Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn

3.Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC 4.Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 15km

5.Nhà máy làm việc 3 ca

Chơng I Mở đầu

Nhà máy đờng là nhà máy sản xuất, chế biến nông sản nh mía hay củ cải đờng Nó có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hành công nghiệp hoá nông thôn, góp phần nâng cao đời sống nông thôn Nhà máy nằm gần vùng nguyên liệu và phải tiện đờng giao thông Quy mô nhà máy phụ thuộc vào điều kiện từng vùng và phụ thuộc rất nhiều vào vùng nguyên liệu Đối với nhà máy yêu cầu thiết kế cung cấp điện có quy mô tơng đối, công suất đặt lên tới hơn 4000kW bao gồm 8 phân xởng, có tổng diện tích xấp xỉ 164000 m2.

Số liệu các phân xởng

2 Phân xởng thái và nấu củ cải đờng 700

7 Trạm bơm 600

9 Chiếu sáng phân xởng Xác định theo tính toán Nhà máy đờng có tầm quan trọng trong nền kinh tế ở khu vực nông thôn, sự hoạt động của nó bảo đảm việc làm cho rất nhiều lao động trong nhà máy cũng nh vùng nguyên liệu Chất lợng điện áp ảnh hởng rất nhiều đến năng suất và doanh thu của nhà máy Do đó yêu cầu nhà máy đặt ra là phải đảm bảo cấp điện liên tục nhng trong những trờng hợp đặc biệt vẫn có thể cắt điện Vì vậy nhà máy đợc liệt vào hộ tiêu thụ loại II Ngoài ra một số phòng ban gián tiếp thì đợc cấp điện theo hộ loại III.

Nguồn điện cấp cho nhà máy đợc lấy từ lới điện cách nhà máy 15 Km, đ-ờng dây trên không lộ kép để truyền tải điện Phụ tải điện của nhà máy tơng đối tập trung, nguồn điện phục vụ các phân xởng chủ yếu là 0,4 KV Ngoài ra một số phân xởng có thêm cấp điện áp cao hơn Nhà máy làm việc 3 ca nên thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax= 5200 h.

Mặt bằng bố trí nhà máy

1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và tàon nhà máy2 thiết kế mạng hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí

3 thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy:

H ớng nguồn đến Hình H_1

- Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân x-ởng

- Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp xí nghiệp) hoặc trạm phân phối trung tâm - Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

4 Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy

5 Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa vơ khí và toàn nhà máy

1 Giáo trình cung cấp điện XNCN

2 Hớng dẫn thiết kế hệ thống cung cấp điện XNCN 3 Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang

4 Hệ thống cung cấp điện của XNCN, đô thị và nhà cao tầng – Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch

Chơng II Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy

Đ1 đặt vấn đề

Phụ tải là thông số ban đầu để đánh giá và giải quyết những vấn đề về kinh tế phức tạp khi thiết kế cung cấp điện Nó là cơ sở để thiết kế lắp đặt lựa chọn các máy biến áp và các thiết bị khác Nh vậy xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện Mục đích là để lựa chọn các thiết bị điện theo những phơng pháp phát nóng và các chỉ tiêu kính tế.

Để có đợc phơng án tối u về kinh tế và kỹ thuật trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện, ngời ta phải tính toán thật chính xác phụ tải điện Nhìn chung thì phụ tải đặt là khác so với phụ tải tính toán và ngời ta sẽ căn cứ vào phụ tải tính toán để thiết kế cung cấp điện.

Có nhiều phơng pháp tính phụ tải tính toán, mỗi phơng pháp là một công trình nghiên cứu khoa học và nó đã đợc kiểm nghiệm qua thực tế.

Đ2 các phơng pháp xác định phụ tải tính toán

1 Xác định phụ tải tính toán theo Pđm và knc

ksd đợc tra trong sổ tay kĩ thuật

3 Xác định phụ tải tính toán theo PTB và độ lệch của đồ thị phụ tảikhỏi giá trị trung bình

F là diện tích nơi đặt thiết bị

5 Xác định phụ tải tính theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị

sản phẩm và tổng sản phẩm sản xuất ra trong một thời gian khảo sát.

Ptt =

tMa0

a0 là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm M là tổng sản phẩm sản xuất ra trong thời gian khảo sát t

6 Xác định phụ tải tính toán theo kmax và PTB

Với PTB = ksd.Pđm

kmax là hệ số cực đại tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f(nhq , ksd)

Với nhq là số thiết bị điện dùng hiệu quả có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra hiệu quả phát nhiệt đúng bằng số thiết bị thực tế gây ra trong quá trình làm việc.

Từ những phơng pháp xác định phụ tải tính toán trên ta chọn phơng pháp xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng.

a Phân xởng sửa chữa cơ khí: do đã biết khá nhiều thông tin về phụ tải

nên có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Ptt = kmaxPTB

b Các phân xởng còn lại: do mới biết công suất đặt nên phụ tải tính

toán đợc xác định theo phơng pháp sử dụng công suất đặt và hệ số nhu cầu Ptt = kncPdm

c Các phụ tải chiếu sáng: do biết diện tích nơi đặt thiết bị và suất trang

bị điện cho một đơn vị diện tích nên dùng phơng pháp: Pcs = kncF Đ3 xác định phụ tải tính toán cho phân xởng

sửa chữa cơ khí

1 Giới thiệu chung

Phân xởng sửa chữa cơ khí đợc đặt trên mặt bằng nhà máy với diện tích phân xởng là (6520 = 1300m2) bao gồm 39 thiết bị đợc bố trí đều trên mặt bằng phân xởng.

2 Trình tự xác định phụ tải tính toán của phân x ởng sửa chữa cơ khí

- Phân nhóm phụ tải điện

- Xác định phụ tải tính toán theo từng nhóm - Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xởng - Xác định phụ tải toàn xởng

- Xác định Itt và Iđm

3 Thực hiện phân nhóm phụ tải điện

Mục đích:

- Xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn

- Tạo điều kiện cho việc thiết kế cung cấp điện sau này

Các cơ sở phân nhóm phụ tải điện

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau

- Các thiết bị trong nhóm nên có chế độ làm việc giống nhau để khi xác định phụ tải tính toán có sai số bé.

- Tổng công suất nên tơng đơng nhau

- Số lợng các thiết bị trong các nhóm nên tơng đơng nhau để tiện cho việc thiết kế sau này.

Dựa vào các tiêu chí và nguyên tắc ta tiến hành phân nhóm phụ tải điện từ danh mục thiết bị mặt bằng thành nhóm phụ tải điện

Các thiết bị còn lại (nhóm V) là các lò điện bao gồm cả lò điện trở và lò cao tần Các thiết bị này có chế độ làm việc khác với nhóm thiết bị của phân xởng sửa chữa cơ khí nên chúng đợc phân nhóm một cách đặc biệt vì chúng có công suất lớn, có lò công suất đặt lên tới 90 KW nên chúng đợc liệt vào phụ tải cao áp.

- Tra sổ tay đối với lò điện cao tần(thiết bị 34) ta có cos = 0,6

Nh vậy khi coi các lò điện là phụ tải cao áp thì phụ tải của phân xởng sửa chữa cơ khí chỉ còn có 4 nhóm: nhóm I, nhóm II, nhóm III, nhóm IV

Bảng tổng kết kết quả tính toán phụ tải phân xởng sửa chữa cơ khí

Tên máy sl K/h Pđm Ksd cos nhq kmax Ptt Qtt Stt Itt

4 Phụ tải toàn phân x ởng

* Phụ tải chiếu sáng toàn phân xởng

Lấy suất chiếu sáng chung cho toàn phân xởng:

* Phụ tải tính toán động lực toàn phân xởng Với phân xởng sửa chữa cơ khí lấy cos = 0,6

Pttpx = kđt.Pttn = kđt (29,5 + 42,54 + 25,97 + 82,34 )

Vì các phân xởng còn lại chỉ biết công suất đặt nên phụ tải tính toán đợc tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Các bớc tính phụ tải tiến hành nh

Trong đó hệ số đồng thời lấy bằng 0,85

2 Xác định phụ tải tính toán cho các phân x ởng2.1 Kho củ cải đờng

2.9 Phụ tải chiếu sáng phân xởng toàn nhà máy

Phụ tải chiếu sáng toàn nhà máy chỉ có phần công suất tác dụng vì đèn sợi đốt có cos =1

Phụ tải nhà máy đợc tính theophơng pháp sử dụng hệ số đồng thời Các bớc tính toán tiến hành nh sau:

a Phụ tải tác dụng toàn nhà máy

vẽ biểu đồ phụ tải

1 Giới thiệu chung

Biểu đồ phụ tải đợc biểu diễn bằng vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xởng theo một tỉ lệ xích đã chọn

Si là phụ tải tính toán của phân xởng thứ i

Ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng thứ i (cm hoặc mm)

m là tỉ lệ xích (kVA/cm2 hoặc kVA/mm2)

Mỗi phân xởng có một biểu đồ phụ tải, tâm của biểu đồ phụ tải trùng với tâm phụ tải phân xởng.

- Các trạm biến áp cần đợc đặt đúng hay gần tâm phụ tải điện

- Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn chia làm hai phần hình quạt t-ơng ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.

- Cách xác định tâm phụ tải

+ Nếu coi phân bố đều trên mặt bằng diện tích phân xởng thì tâm phụ tải điện có thể lấy trùng với tâm hình biểu diễn của phân xởng trên mặt bằng

+ Nếu không tính đến sự phân bố thực tế của phụ tải điện thì tâm phụ tải điện đợc xác định nh là xác định trọng tâm của một

Chọn hệ trục toạ độ nh hình H_2, chọn tỉ lệ xích m = 10 kVA/mm2 rồi tính toán theo trình tự sau:

- Dựa vào mặt bằng nhà máy đo đợc toạ độ tâm của từng phân xởng

- Dựa vào phụ tải tính toán toàn phần của từng phân xởng tính ra bán kính biểu đồ phụ tải của từng phân xởng theo công thức:

Riêng phân xởng số 6 (phân xởng sửa chữa cơ khí) có phụ tải cao áp là các lò điện nhng khi sét biểu đồ phụ tải thì vẫn tính vào phụ tải của phân

3 Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy

Tâm phụ tải tính toán toàn nhà máy đợc xác định dựa trên toạ độ trọng tâm của hình biểu diễn các phân xởng và phụ tải tính toán toàn phần của từng phân xởng.

1 Phân bố phụ tải của phân x ởng

Phân xởng sửa chữa cơ khí bao gồm 39 thiết bị dùng điện trong đó có 8 thiết bị lò điện đợc phân vào phụ tải cao áp, còn lại là 31 thiết bị đợc chia thành 4 nhóm Vị trí các nhóm khá đều và trong mỗi nhóm các thiết bị phân đều trên mặt bằng phân xởng.

2 Trình tự thiết kế

- Vạch phơng án đi dây - Lựa chọn phơng án đi dây - Lựa chọn các thiết bị điện

- Tính toán ngắn mạch cho hạ áp để kiểm tra lại thiết bị điện đã chọn

Đ2 Lựa chọn phơng án cấp điện

Để cấp điện cho toàn phân xởng, dự định đặt một tủ phân phối ngay cạnh trạm biến áp phân xởng Do gần máy biến áp nên đờng từ máy biến áp đến tủ phân phối chỉ đặt một áptômát trong tủ hạ áp của trạm biến áp phân xởng.

Trong tủ phân phối đặt 5 áptômát để cấp cho 4 tủ động lực theo từng nhóm và 1 tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối về tủ động lực ta dùng sơ đồ cấp

điện hình tia Đầu vào mỗi tủ động lực đặt một cầu dao - cầu chì Các đờng ra cấp điện cho các máy đặt cầu chì để bảo vệ ngắn mạch Mỗi tủ động lực chọn loại có 8 đầu ra Vì vậy nhóm nào có số thiết bị lớn hơn 8 thì một số máy có công suất bé phải đấu chung vào một đờng dây ra của tủ động lực.

Đ3 Lựa chọn thiết bị điện cho mạng hạ áp

1 Chọn cáp từ trạm biến áp phân x ởng về tủ phân phối của phân x -

Từ điều kiện chọn cáp là Icp  Ix nên ta chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G185 có tiết diện 185mm2 và Icp = 395A.

2 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực2.1 Cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực (ĐL1)

Dựa vào điều kiện

khc Icp  Itt1 = 74,6A

vì cáp chôn dới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp  Itt1 = 74,6A Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A.

2.2 Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL2

Dựa vào điều kiện

khc Icp  Itt2 = 107,55A

vì cáp chôn dới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp

 Itt1 = 107,55A Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A.

2.3 Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL3

Dựa vào điều kiện

khc Icp  Itt4 = 65,66A

vì cáp chôn dới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp  Itt1 = 65,66A Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A.

2.4 Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL4

Dựa vào điều kiện

khc Icp  Itt4 = 208,2A

vì cáp chôn dới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp  Itt1 = 208,2A Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G70 có tiết diện 70mm2 và Icp = 254A.

Chọn theo các thông số định mức với điều kiện nh sau: UdmA  Ulv ; IdmA  Ilvmax

Vì khoảng cách từ trạm phân xởng đến tủ phân phối là gần nên chỉ cần chọn áptômát tổng đặt trong tủ hạ áp của trạm biến áp phân xởng Chọn loại CM1600N Merlin Gerin sản xuất có:

Iđm =1600A Uđm = 690V IN = 50KA

Chọn áptômát ở các đầu ra tủ phân phối, chọn loại NS225E do hãng Merlin Gerin chế tạo có:

Iđm =225A Uđm = 500V IN = 15KA

Tủ phân phối có 5 đầu ra, 4 đầu ra cấp cho các nhóm động lực (tủ ĐL), 1 đầu ra cấp cho tủ chiếu sáng phân xởng Nh vậy chọn 5 áptômát loại NS225E.

4 Chọn cầu dao và cầu chì, tủ động lực

Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu C62-7/1 đầu vào cầu dao - cầu chì, 8 đầu ra 100A (8100A) có cầu chì bảo vệ.

4.1 Lựa chọn cầu dao – cầu chì đầu vào các tủ động lực

Dựa vào các căn cứ sau để chọn: Uđm CL  Uđm lới

Iđm CL  Ittnhóm

Đối tủ ĐL1 có Uđm lới = 380V, Itt nhóm = 74,6A nên chọn CD – 400 A và CC – 400 A.

Làm tơng tự ta chọn đợc cầu dao, cầu chì cho 4 tủ động lực nh sau:

Số tt Uđm lới (V) Itt nhóm(A) CD – CC Uđm CL (V) Iđm CL (A)

Làm tơng tự với các nhóm khác ta chọn đợc các giá trị của cầu chì

Quạt thông gió 2,5 6,33 PTO 2,5 P- 2 100/60 Dầm treo có palăng điện 4,85 12,3 PTO 2,5 P- 2 100/60

Thiết bị tôi bánh răng 18 45,6 PTO 10 P- 2 100/80

Bể dầu có tăng nhiệt 3 7,6 PTO 2,5 P- 2 100/45 Máy đo độ cứng đầu côn

Hình 4

Máy ca tròn 7 17,7

Nhóm 4

4.3 Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực đến các thiết bị:

Tất cả dây dẫn trong xởng chọn cùng một loại dây PTO đặt trong ống sắt có khc = 0,95

a Lựa chọn dây dẫn cho nhóm I

- Chọn dây dẫn cho búa hơi để rèn Pdm = 10kW

- Các thiết bị khác trong nhóm có công suất nhỏ hơn 4,85 kW nên chọn dây dẫn có tiết diện 2,5mm2 và Icp = 25A, không cần kiểm tra Làm tơng tự với các nhóm II, III, IV ta đợc thông số dây dẫn nh bảng trên.

Đ4 Tính toán ngắn mạch kiểm tra mạng hạ áp

1 Tính toán ngắn mạch

Để cấp điện cho phân xởng ta đặt một trạm biến áp có một máy biến áp B4 dung lợng Sdm = 320 kVA cạnh phân xởng.

Sơ đồ tính toán ngắn mạch

* Ta lựa chọn các điểm tính toán ngắn mạch trên, không kể đến tổng trở của thanh cái trạm biến áp, của Atomat, của thanh cái các tủ phân phối và động lực Nh vậy dòng điện tính toán ngắn mạch thu đợc sẽ lớn hơn thực tế và nếu thiết bị chúng ta lựa chọn chịu đựng đợc dòng ngắn mạch tính toán thì hoàn toàn phù hợp khi có ngắn mạch thực tế sảy ra.

Tính toán dòng ngắn mạch cho nhánh có dòng điện lớn nhất.