Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 LỜI NÓI ĐẦU - Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá ), dễ truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. - Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển đô thị và các khu vực dân cư. Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai. - Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân đang ngày càng được nâng cao. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt cũng tăng trưởng không ngừng. Đặc biệt với chủ trương kinh tế mở của nhà nước, vốn đầu tư nước ngoài tăng lên làm các nhà máy, xí nghiệp mới mọc lên càng nhiều. Do đó đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt. Để làm được điều này thì nước ta cần phải có một đội ngũ đông đảo và tài năng có thể thiết kế, đưa ứng dụng công nghệ điện vào trong đời sống. Sinh viên khoa điện trong tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này. Chính vì vậy đồ án môn học cung cấp điện là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên của khoa. Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về ngành điện để hỗ trợ cho trình độ chuyên môn của mình. Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ tư còn đang ngồi trong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo. Qua đây em xin được gửi lời cảm ơn tới thầy cô đã tận tình hướng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU NGÀNH NGHỀ VÀ QUI MÔ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 1.1. Quy mô, năng lực của nhà máy - Nhà máy cần thiết kế cung cấp điện trong đề tài thiết kế có quy mô khá lớn. Nhà máy có các phụ tải điện sau: Số trên mặt bằng Tên phân xưởng (phân xưởng) Diện tích ( m 2 ) Công suất đặt (kW) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 200 1950 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 600 1800 3 Phân xưởng đúc 400 1200 4 Phân xưởng nén khí 300 800 5 Phân xưởng rèn 200 1200 6 Trạm bơm 150 640 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 200 Xác định theo tính toán 8 Phân xưởng gia công gỗ 500 450 9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 400 80(Chưa kể chiếu sáng) 10 Bộ phận thử nghiệm 200 370 11 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích - Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ được mở rộng và thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kĩ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và không để quá dư thừa dung lượng mà sau vài năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 1.2. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1.2.1 . Các đặc điểm của phụ tải điện Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể chia ra làm hai loại phụ tải - Phụ tải động lực - Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f=50 Hz. 1.2.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như trong các phân xưởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1. Giới thiệu các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho khu vực công nghiệp 2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán ( phụ tải điện ) Phụ tải tính toán ( hay còn gọi là phụ tải điện ) là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Phụ tải tính toán không phải là tổng công suất đặt của các thiết bị điện, việc sử dụng điện là không có qui luật.Trong thực tế vận hành ở chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng các trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt ). Ngoài ra ở chế độ ngắn hạn thì nó không được gây tác động cho các thiết bị bảo vệ ( ví dụ ở các chế độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không được cắt ). Như vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế về một vài phương diện nào đó. Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất, vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần phải được xác định đó là phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theođiều kiện tổn thất. - Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụ tải thực tế biến thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất. - Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất thường được gọi là phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong một thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây chúng chưa gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhảy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì. Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác. 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Để xác định đúng phụ tải tính toán là rất khó, nhưng ta có thể dùng các phương pháp gần đúng trong tính toán. Có nhiều phương pháp như vậy, người kỹ sư cần phải căn cứ vào thông tin thu nhận được trong từng giai đoạn thiết kế để chọn phương pháp thích hợp, càng có nhiều thông tin ta càng chọn được phương pháp chính xác hơn. 2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi sử dụng a) Trong giai đoạn dự án khả thi: Thông tin mà ta biết được là diện tích D ( ha ) của khu chế xuất và ngành công nghiệp ( nặng hay nhẹ ) của khu chế xuất đó. Chú ý: 1 ha= 100m* 100m. Mục đích là dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn ( như nhà máy điện, đường dây không, trạm biến áp ). Từ các thông tin trên ta xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. S tt = s 0 .D ( 2-1 ) Trong đó: s 0 ( kVA/ ha ) – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. D ( ha ) – diện tích sản xuất có bố trí các thiết bị dùng điện. Để xác định s 0 ta dựa vào kinh nghiệm: - Đối với các ngành công nghiệp nhẹ ( dệt, may, giầy dép, bánh kẹo, ) ta lấy s 0 = ( 100 ÷ 200 ) kVA/ ha. - Đối với các ngành công nghiệp nặng ( cơ khí, hoá chất, dầu khí, luyện kim, xi măng, ) ta lấy s 0 = ( 300 ÷ 400 ) kVA/ ha. Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết được sản lượng thì ta xác định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng. max 0 . T Ma P tt = ( 2-2 ) ϕ tgPQ tttt . = ( 2-3 ) Trong đó: a 0 ( kWh/ 1sp ) - điện năng cần thiết để sản xuất 1 sản phẩm ( sp ) ( tra sổ tay ). M ( sp/ năm) – sản lượng. cosϕ - hệ số công suất hữu công của toàn bộ khu chế xuất ( tra sổ tay cùng với T max ). T max ( h ) – thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.4 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). Chú thích: T max là thời gian nếu hệ thống cung 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ truyền tải được một lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng truyền tải trong thực tế một năm. Ta có thể xác định T max theo bảng sau: Các xí nghiệp Nhỏ hơn 3000 h Trong khoảng 3000 ÷ 5000 h Lớn hơn 5000 h Xí nghiệp 1 ca X - - Xí nghiệp 2 ca - X - Xí nghiệp 3 ca - - X Trong đó: X – là ô ta chọn. - – là ô ta không chọn. Từ đó ta có: ϕ cos 22 tt tttttt P QPS =+= ( 2-4 ) b) Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng: Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng D ( m 2 ) và công suất đặt P đ ( kW ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy. Mục đích là: - Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng. - Chọn biến áp cho phân xưởng. - Chọn dây dẫn về phân xưởng. - Chọn các thiết bị đóng cắt cho phân xưởng. Phụ tải tính toán của một phân xưởng được xác định theo công suất đặt P đ và hệ số nhu cầu k nc ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.3 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ) theo các công thức sau: P tt = P đl = k nc .P đ ( 2-5 ) P cs = P 0 .D ( 2-6 ) Q tt = Q đl = P tt . tg ϕ ( 2-7 ) Từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của phân xưởng ( px ) như sau: P ttpx = P đl + P cs ( 2-8 ) Q ttpx = Q đl + Q cs ( 2-9 ) 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Vì phân xưởng dùng đèn sợi đốt nên đối với phụ tải chiếu sáng thì ϕ= 0 ( cosϕ= 1 ), ta có Q cs = P cs .tg ϕ = 0. Chú ý nếu dùng đèn tuýp hoặc quạt thì ta có cosϕ= 0.8, nếu dùng 2 quạt ( cosϕ= 0.8 ) và 1 đèn sợi đốt ( cosϕ=1 ) thì ta lấy chung cosϕ= 0.9 Trong các công thức trên: k nc - hệ số nhu cầu ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.3 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). P đ - công suất đặt. P 0 ( W/m 2 ) – suất phụ tải chiếu sáng ( trang 253, phụ lục I.2 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). P đl , Q đl – các phụ tải động lực của phân xưởng. P cs , Q cs – các phụ tải chiếu sáng của phân xưởng. Từ đó ta có: 22 ttpxttpxttpx QPS += Vậy phụ tải tính toán của cả xí nghiệp là: ∑ = = m i ttpxidtttXN PkP 1 . ( 2-10 ) ∑ = = m i ttpxidtttXN QkQ 1 . ( 2-11 ) Từ đó ta có: 22 ttXNttXNttXN QPS += ( 2-12 ) ttXN ttXN ttXN S P = ϕ cos ( 2-13 ) Trong đó: k đt – hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0.85 ÷ 1 ). m – số phân xưởng và phòng ban. c) Trong giai đoạn thiết kế chi tiết ( thiết kế nội thất ): 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Thông tin mà ta biết được là khá chi tiết, ta bắt đầu thực hiện việc phân nhóm các thiết bị máy móc ( từ 8 ÷ 12 máy/ 1 nhóm ). Sau đó ta xác định phụ tải tính toán của một nhóm n máy theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max theo các công thức sau: ∑ = == n i dmisdtbtt PkkPkP 1 maxmax ( 2-14 ) ϕ tgPQ tttt . = ( 2-15 ) dm tt tt U S I .3 = Trong đó: n – số máy trong một nhóm. P tb - công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất ( ∑ = = n i dmisdtb PkP 1 . ). P đm ( kW ) – công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho. U đm - điện áp dây định mức của lưới (U đm = 380 V ). k sd – hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị ( tra sổ tay trang 253, phụ lục I.1 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). k max – hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị ( hệ số này được xác định theo hệ số sử dụng k sd và số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq , tra sổ tay trang 256, phụ lục I.6 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). n hq - số thiết bị dùng điện hiệu quả: là số thiết bị có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau gây ra. **) Các bước xác định n hq : - Bước 1: xác định n I là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Bước 2: xác định ∑ = = I n i dmiI PP 1 ( 2-16 ) - Bước 3: xác định n n n I = * ( 2-17 ) P P P I = * ( 2-18 ) Trong đó: P – tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị ( nhóm phụ tải ) đang xét. - Bước 4: tra sổ tay trang 255, phụ lục I.5 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ta được n hq * theo n* và P* - Bước 5: tính n hq = n. n hq * ( 2-19 ) **) Chú ý: - Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào U pha ( 220V ) như quạt gió, ta phải qui đổi về 3 pha như sau: dmqd PP .3= ( 2-30 ) - Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào U dây ( 380V ) như biến áp hàn, ta qui đổi về 3 pha như sau: dmqd PP .3 = ( 2-31 ) - Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu trục, cẩu, máy nâng, biến áp hàn, ta qui đổi về chế độ dài hạn như sau: %. ddmqd kPP = ( 2-32 ) Trong đó k d % - hệ số đóng điện phần trăm lấy theo thực tế. Ví dụ: 1 cầu trục 14 kW có k d %=36% thì 4.8%36.14 == qd P kW 1 biến áp hàn 10 kW có k d %=25% thì 66.8%25.3.10 == qd P kW 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Từ đó ta tính được phụ tải tính toán của cả phân xưởng theo các công thức sau: ∑ = = nm i ttidtdl PkP 1 . ( 2-33 ) DPP cs . 0 = ( 2-34 ) ∑ = = nm i ttidtdl QkQ 1 . ( 2-35 ) cscscs tgPQ ϕ . = ( 2-36 ) Các phân xưởng của các nhà máy trong thực tế thường dùng đèn sợi đốt nên 0 = cs Q Vậy ta tính được: csdlpx PPP += ( 2-37 ) csdlpx QQQ += ( 2-38 ) dlpx QQ = ( do Q cs = 0 ) ( 2-39 ) 22 pxpxpx QPS += ( 2-40 ) px px px S P = ϕ cos ( 2-41 ) dm px ttpx U S I .3 = ( 2-42 ) Trong đó: nm – số nhóm máy của phân xưởng mà ta đã phân ở trên. k đt – hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0.85 ÷ 1 ). **) Nhận xét: phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng. Nó cho một kết quả khá chính xác, nhưng phương pháp này đòi hỏi một lượng 10 [...]... trong nhà máy là ta dựa vào tầm quan trọng của phân xưởng đó đối với nhà máy tức là khi ta ngừng cung cấp thì mức độ ảnh hưởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp , từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các phân xưởng trong toàn nhà máy Khi đã xác định được các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào số phần trăm loại hộ tiêu thụ để đánh giá... nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp nhà máy trong việc quy hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tốt nhất b) Tính toán toạ độ trọng tâm phụ tải nhà máy Tâm quy ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định là M0 (x0 , y0) theo... như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lượng các thiết bị trong nhóm ( ksdi, Pdmi, cosϕi, ) d) Trong giai đoạn phát triển tương lai của nhà máy: Trong tương lai, dự kiến nhà máy sẽ được mở rông và thay thế, lắp đặt các máy móc hiện đại hơn Công thức tính toán: SNM(t)= SttNM(1+αt) ( 2-42 ) Với 0 . 0918.775.368 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU NGÀNH NGHỀ VÀ QUI MÔ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 1.1. Quy mô, năng lực của nhà máy - Nhà máy cần thiết kế cung cấp điện trong đề tài thiết kế có quy mô khá lớn. Nhà máy có các phụ tải. như trong các phân xưởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại. tải tính toán và phạm vi sử dụng a) Trong giai đoạn dự án khả thi: Thông tin mà ta biết được là diện tích D ( ha ) của khu chế xuất và ngành công nghiệp ( nặng hay nhẹ ) của khu chế xuất đó. Chú