Đồ án cung cấp điện

Thiết kế hệ thống cung cấp điện
cho xí nghiệp công nghiệp

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 1 - CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG
CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI.
1.1 – VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ 6

3.3.5 – Chọn tủ phân phối 38
3.3.6 – Chọn tủ động lực 39
3.3.7 – Chọn áptomat bảo vệ cho phân xưởng 40
3.3.8 – Chọn áptomat bảo vệ cho các nhóm 40
B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ.
3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ 41
3.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 42
3.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện 42
3.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy 43
3.2.3 – So sánh các phương án 45
3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT 51
3.3.1 - Xác định tổn thất trong các MBA 51
3.3.2 – Vị trí đặt trạm biến áp nhà máy 51
3.2.2 - Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy 53
A - CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP 53

- Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian tới tủ phân phối phân xưởng 53

- Chọn thanh cái hạ áp cho MBA 55

- Chọn sứ đỡ thanh cái hạ áp 56

- Chọn ATM liên lạc 56

- Chọn ATM đầu ra của MBA 57

- Chọn ATM cho các phân xưởng của nhà máy 58
B - CHỌN THIẾT BỊ CAO ÁP 59

- Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA NM 59

5.2 : KIỂM TRA THIẾT BỊ 77
5.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp 77
5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp 83
CHƯƠNG V
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 89
5.2.LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG
CHUNG 89
5.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 90

CHƯƠNG VI
NÂNG CAO HỆ SỐ BÙ CỦA TOÀN NHÀ MÁY.
6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 94
6.2.XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ 95
6.2.1.Xác định dung lượng bù 95
6.2.2. Ph©n phèi dung lîng bï cho c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n xëng 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 4 - TRƯỜNG ĐHSPKT VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Khoa: Điện Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
1.Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng.
2.Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy.
3.Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn nhà máy.
4.Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng.

V. Kế hoạch thực hiện :
Ngày nhận đề tài:
Ngày nộp đồ án :
Hướng dẫn đề tài

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 5 -
Nhi
ệt luyện

Đúc gang

- 6 -

19
18
6
17
6
11
5
16
13
13
14
9
9
10
10
4
18
4
7
5
8
3
2
2
1

K
sd
1 Máy khoan 5,5 0,7 0,22
2 Máy doa 18 0,8 0,18
3 Máy tiện 15 0,6 0,15
4 Máy bào 8,5 0,7 0,16
5 Máy phay 7,5 0,6 0,2
6 Máy mài tròn 13 0,7 0,25
7 Máy chuốt 7 0,6 0,23
8 Máy nén 6 0,7 0,22
9 Máy tiện 12 0,6 0,16
10 Máy cưa thép 4 0,8 0,16
11 Máy bào 10 0,6 0,18
12 Tủ sấy 3 pha 25 0,7 0,25
13 Tủ sấy 1 pha 18 0,6 0,24
14 Máy hàn (380/60V)
25 kVA ( 35
đm

%)
0,8 0,16
15 Máy tiện 9 0,7 0,24
16 Máy bào 16 0,6 0,22
17 Máy phay 9 0,8 0,18
18 Cần trục
36 kVA ( 40
đm

%)
0,7 0,16

tt
(kW) Q
tt
(kVA) Loại hộ
Phụ tải
1 Cơ điện 1200 250 220 2
2 Nhiệt luyện 2100 270 250 1
3 Cơ khí 3020 1
4
Cắt gọt kim
loại
425 250 240 2
5 Đúc thép 2525 400 350 1
6 Đúc gang 3030 370 320 1
7 Mộc mẫu 440 185 150 2
8 Lắp ráp 580 220 200 2
9 Gò hàn 620 320 300 2
10 Cán thép 1822 300 270 1

Đề tài thiết kế môn học của em là: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí
nghiệp công nghiệp. Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã được sự chỉ bảo
tận tình của thầy giáo Võ Tiến Dũng.
Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng chắc
chắn rằng nó còn chứa đựng rất nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của
các thầy cô để có thể nhận thức đúng đắn nhất về từng vấn đề.

Em xin chân thành cảm ơn

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 10 -

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU
CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.
Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then
chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công
nghiệp khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt. Đáp ứng nhu cầu
của sự phát triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố
rộng khắp cả nước.
Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuất các thiết bị
- 11 -

Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có
nhiều thiết bị, máy móc. Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn. Là một nhà
máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc
theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao. Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ
tải loại 1 và loại 2 ( tùy theo vai trò quy trình công nghệ).
Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn. Do đó nguồn điện
cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung
gian.
1.1.1 – Phân xưởng cơ điện.
Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà
máy. Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao
nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng phí
lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.2 – Phân xưởng cơ khí.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ
thuật. Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự
động cao. Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang
gia công gây lãng phí lao động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.3 - Phân xưởng đúc thép, đúc gang.
Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất. Nếu
ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh
hưởng lớn về mặt kinh tế. Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.4 – Phân xưởng lắp ráp.
Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng
bộ hóa các chi tiết máy. Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn
chỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ

nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn
dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa.
Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
1.2.1 – Độ tin cậy cung cấp điện.
Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều
kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao
càng tốt.
Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc
ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh
tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.
1.2.2 – Chất lượng điện.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp. Chỉ tiêu tần
số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới
phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định
tần số của hệ thống lưới điện.
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 13 -

Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất
lượng điện áp cho khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho
phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu cao
về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác
vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%.
1.2.3 – An toàn điện.
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết


- 14 -

Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí
STT

Tên thiết bị Công suất (kW -
kVA)
Cos


K
sd
1 Máy khoan 5,5 0,7 0,22
2 Máy doa 18 0,8 0,18
3 Máy tiện 15 0,6 0,15
4 Máy bào 8,5 0,7 0,16
5 Máy phay 7,5 0,6 0,2
6 Máy mài tròn 13 0,7 0,25
7 Máy chuốt 7 0,6 0,23
8 Máy nén 6 0,7 0,22
9 Máy tiện 12 0,6 0,16
10 Máy cưa thép 4 0,8 0,16
11 Máy bào 10 0,6 0,18
12 Tủ sấy 3 pha 25 0,7 0,25
13 Tủ sấy 1 pha 18 0,6 0,24
14 Máy hàn
(380/60V)
25 kVA ( 35
đm

2.1.1: Phân nhóm phụ tải.
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc .
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm
chủng loại tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân
xưởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Nhóm 2
8 Tủ sấy 1 pha 13 2 18 0,6 0,24
9 Máy hàn 14 2
25kVA ( 35
đm

%)
0,8 0,16
10 Máy tiện 15 2 9 0,7 0,24
Tổng nhóm 2
n = 6 Nhóm 3
11 Máy khoan 1 3 5,5 0,7 0,22
12 Máy doa 2 1 18 0,8 0,18
13 Máy tiện 3 2 15 0,6 0,15
14 Tủ sấy 3 pha 12 2 25 0,7 0,25
Tổng nhóm 3
n = 8 Nhóm 4
15 Máy doa 2 2 18 0,8 0,18
16 Máy tiện 3 1 15 0,6 0,15
17 Máy phay 5 1 7,5 0,6 0,20
18 Máy mài tròn 6 2 13 0,7 0,25
19 Máy bào 11 2 10 0,6 0,18





n
i
đmnctt
PkP
1
.


tagPQ
tttt
.



cos
22
tt
tttttt
P
QPS 

Khi đó :



n

vị diện tích sản xuất :
Công thức tính :

tt o
P = p *F

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 18 -

Trong đó :
p
o
: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m
2
). Giá trị p
o
đươc tra
trong các sổ tay.
F : diện tích sản xuất ( m
2
).
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều
trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế
chiếu sáng.
c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho


Trong đó :
n : Số thiết bị điện trong nhóm.
P
đmi
: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.
K
max
: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
K
max
= f ( n
hq
, K
sd
).
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 19 -

n
hq
: số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công
suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm
phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ).
Công thức để tính n

có thể xác định n
hq
một cách gần đúng theo cách sau :
 Khi thoả mãn điều kiện :

dm max
dm min
P
m 3
P
 

và K
sd
≥ 0,4 thì lấy n
hq
= n.
Trong đó P
đm min
, P
đm max
là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các
thiết bị trong nhóm.
 Khi m > 3 và K
sd
≥ 0,2 thì n
hq
có thể xác định theo công thức sau :

2


1
l dmi
i=1
n
P = P


Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 20 -

Tính
n
n
n
1
*
;
P
P
P
1
* 

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :

= 3.P
đmfa max

 Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :
P
qd
=
3
.P
đm

Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn
giản sau để xác định phụ tải tính toán :
 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể
lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
n
tt dmi
i=1
P = P


n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu
thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :
n
tt ti dmi
i=1
P = K .P



.tgφ
S
tt
=
2 2
tt tt
P + Q

Trong đó K
hd
: hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay.

T
dt
0
tb
P
A
P = =
T T


P
tb
: công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát.
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ
lệch trung bình bình phương.
Công thức tính : P
tt

I
tt
- dòng tính toán của nhóm máy .
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 22 -

I
đm max
- dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
K
sd
- hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm.
Tính toán cho nhóm 3 :
Bảng 2-1: Bảng tính toán cho nhóm III P.X cơ khí
TT

Tên thiết bị Ký hiệu

Số lượng
Công su
ất
P
dm

= 0,85 . 8= 6,8 lấy bằng 7.
Vì hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau
nên ta phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:
69,0
5
.
114
7,0.2.256,0.2.158,0.187,0.5,5.3
223
cos.2cos.2cos.cos.3
cos
4321
44332211






PPPP
PPPP
TB


tag = 1,05.
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com

Phụ tải tính toán của nhóm 1 được xác định:
P
tt
= K
max
.K
sd
.P = 2.0,24.114.5 = 55 (kW).
Q
tt
=P
tt
.tg = 55.1,05 = 57,7 (kW).
7,797,5755
2222

tttttt
QPS (kVA).
Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là:
121
38,0.3
7,79
.3

đm
tt
tt
U
S
I

Với I
mm(max)
= K
mm
. I
đmmax
Truyền động chính cho các máy trong phân xưởng và ở nhóm 3 là với máy
hàn và lò hồ quang k
mm
> 3 nên ta có thể chọn K
mm
= 4.Vì không có số liệu chính
xác nên ta có thể chọn bội số mở máy.
Tính toán tương tự với 3 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số
như sau:

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
- 24 -

Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí.
Nhóm
P
đmnh
cos
TBnh

đổi các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn theo
biểu thức.

dmdmn
CosSP


Ta có :
Công suất của máy hàn pha 380/60V.
W)(8,1135,0.8,0.25 kCosSP
dmdmn



Công suất của cầu trục.
W)(164,0.7,0.36 kCosSPP
dmdmdmdmn

2.1.4 : Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí
Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng :
P
cs
=P
o
.F ta lấy P
o
=15 W/m