Trang 1
Trờng đại học Bách khoa Hà Nội
Bộ môn hệ thống điện
Cộng hòa X hội Chủ nghĩa Việt nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên sinh viên : Đỗ Trờng Giang
Lớp : Hệ thống điện 2
Khóa : K47
I. Đầu đề thiết kế
Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm
1. Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp
2. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm trong khu
công nghiệp.
II. Các số liệu ban đầu
1. Phụ tải điện của khu công nghiệp (Hình 1 và Bảng 1)
2. Phụ tải điện của nhà máy (Hình 2 và Bảng 2)
3. Phụ tải điện của phân xởng sửa chữa cơ khí (Hình 3 và Bảng 3)
4. Điện áp nguồn cấp cho khu công nghiệp : Chọn giữa 110kV hoặc 35kV.
5. Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 450MVA
6. Đờng dây cung cấp điện cho khu công nghiệp : Đờng dây trên không dây nhôm
lõi thép.
7. Khoảng cách từ nguồn đến khu công nghiệp : 12km
Hình 1. Sơ đồ mặt bằng toàn bộ khu công nghiệp
1
2
4
Từ Hệ thống
điện đến
Tỷ lệ : 1 : (2.10
5
)
3
5
6
Đờng
giao thông
eBook for You
Trang 4
Bảng 2. Phụ tải của nhà máy chế tạo máy công cụ
TT
7
4
1
12
9
Hình 2. Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy
chế tạ
o máy công cụ
Tỷ lệ : 1/4500
6
3
2
5
Máy phay chép hình 1 6461 0,6
11
Máy phay chép hình 1 64616 3
12
Máy bào ngang 2 7M36 7
13
Máy bào giờng một trụ 1 MC38 10
14
Máy xọc 2 7M430 7
15
Máy khoan hớng tâm 1 2A55 4,5
16
Máy khoan đứng 1 2A125 4,5
17
Máy mài tròn 1 36151 7
18
Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8
19
Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10
20
1 máy Toàn bộ
Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện
1 Máy tiện ren 4 IA62 7
2 Máy tiện ren 3 1616 4,5
3 Máy tiện ren 4 IE6EM 3,2
4 Máy tiện ren 2 I63A 10
5 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8
6 Máy khoan đứng 1 2A150 7
7 Máy phay vạn năng 1 6H81 4,5
8 Máy bào ngang 1 7A35 5,8
9 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8
10
Máy mài phẳng 1 - 4
11
Máy ca 2 872A 2,8
12
Máy mài hai phía 2 - 2,8
13
Máy khoan bàn 6 HC-12A 0,65
14
Máy ép tay 1 P-4T -
15
Bàn thợ nguội 8 - -
1
1
2
2
2
2
4
5
5
6
7
8
8
9
10
25
25
25
25
25
25
25
25
25
23
23
Bộ phận dụng cụ
14
2
13
1
1
4
2
10
7
8
24
27
12
26
3
11
1
Kho linh
kiện điện
15
15
15
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
MỤC LỤC
Nội dung Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG MỞ ĐẦU 2
A. Số liệu nguồn điện 2
B. Số liệu phụ tải 2
C. Đánh giá chung 5
D. Yêu cầu thiết kế 6
CHƯƠNG I 7
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY VÀ KHU CÔNG
NGHIỆP
7
1. Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán 7
1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán. 7
1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. 7
2. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy chế tạo công cụ 13
2.1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 13
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy. 23
2.3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 26
2.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy 26
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ 70
3.1. Lựa chọn cấp điện áp 71
3.1.1. Điện áp để truyền tải điện năng đến nhà máy 71
3.1.2. Điện áp cung cấp trực tiếp cho các thiết bị 71
3.2. Các phương án cung cấp điện cho nhà máy. 71
3.2.1. Nguyên tắc chung: 71
3.2.2.Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện. 72
3.3. Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp 74
3.3.1. Chọn vị trí trạm trung tâm và các trạm biến áp phân xưởng 74
3.3.2. Vạch các phương án nối dây chi tiết 75
3.4.Xác định dung lượng, số lượng các máy biến áp 75
3.4.1.Lựa chọn máy biến áp phân phối cho các phương án. 77
3.4.2.Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm. 82
3.4.3. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm. 83
3.5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý 86
3.5.1. Lựa chọn thông số và xác định tổn thất điện năng của máy biến áp. 86
3.5.2.Chọn cáp 86
3.5.3.Xác định tổn thất điện năng trên đường dây 87
3.5.4. Tính toán kĩ thuật cho từng phương án. 88
3.6.Chi phí vòng đời cho từng phương án 109
3.6.1. Phương án 1: 110
3.6.2. Phương án 2 112
3.6.3. Phương án 3 114
3.6.4. Phương án 4 116
3.7. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn : 119
3.7.1.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm 119
3.7.2.Tính toán lựa chọn và vẽ sơ đồ TPPTT và các TBAPX : 119
3.8.Thuyết minh và vận hành sơ đồ 121
3.8.1. Khi vận hành bình thường. 121
3.8.2. Khi bị sự cố 121
4.5. Chọn cáp. 144
4.5.1. Nguyên tắc chung 144
4.5.2. Chọn cáp từ trạm biến áp B5 đến tủ phân phối . 145
4.5.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực 145
4.5.4.Lựa chọn cáp dẫn từ các tủ động lực tới từng động cơ: 146
4.6.Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí 152
4.6.1.Các thông số của sơ đồ thay thế : 152
4.6.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn: 154
CHƯƠNG V 158
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ
CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY
158
5.1. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng trong nhà máy 158
5.2.Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 159
5.2.1. Tụ tĩnh điện 159
5.2.2.Máy bù đồng bộ 159
5.2.3.Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá 160
5.3.Các bước được tiến hành như sau 160
5.3.1.Xác định dung lượng bù 160
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
5.3.2.Kiểm tra lại hệ số công suất của nhà máy 165
CHƯƠNG VI 167
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 167
6.1. Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng: 167
6.2. Hệ thống chiếu sáng 167
6.2.1. Các hình thức chiếu sáng: 167
6.2.2.Chọn loại đèn chiếu sáng 168
nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm:
1. Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp.
2. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm
trong công nghiệp.
Cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy BẠCH QUỐC
KHÁNH, em đã hoàn thành xong bản thiết kế theo yêu cầu.
Trong quá trình thiết kế mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về kiến thức
nên em không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em rất mong được sự chỉ bảo
của các Thầy, các Cô trong bộ môn.
Em xin gửi đến thầy BẠCH QUỐC KHÁNH cùng toàn thể thầy cô giáo trong
bộ môn Hệ Thống Điện lời cảm ơn chân thành nhất!
Hà nội, ngày 23 tháng 05 năm 2007.
Sinh viên thực hiện
Đỗ Trường Giang
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
2
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
A. SỐ LIỆU NGUỒN ĐIỆN
Ta biết nguồn điện là nơi cung cấp điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng của
các phụ tải điện.
Theo đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là một khu công nghiệp nên:
- Điện áp nguồn cấp cho nó có thể chọn giữa 110 kV hoặc 35 kV.
- Đường dây liên kết với nguồn có chiều dài là 12 km, đường dây trên
không dây nhôm lõi thép.
TT
Tên phân xưởng
Công suất đặt
(kW)
T
max
(h)
Diện tích
(×10
5
m
2
)
1
Nhà máy chế tạo công cụ
Theo tính toán
5000
72
2
Nhà máy luyện kim
12000
5500
129,6
3
Nhà máy chế tạo vòng bi
5500
5000
102
4 Bảng 2. Phụ tải nhà máy chế tạo công cụ
TT
Tên phân xưởng
Công suất đặt
(kW)
Loại hộ tiêu thụ
Diện tích
(m
2
)
1
Khu nhà phòng quảm lý và
xưởng thiết kế
200
III
1640,25
2
Phân xưởng (PX) đúc
1500
I
2956,5
3
PX gia công cơ khí
3600
I
4252,5
10
Bộ phận nén khí
1700
III
2268
11
Trạm bơm
800
I
1620
12
Kho vật liệu
60
III
3543,75
13
Chiếu sáng phân xưởng
Theo diện tích
- Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu
sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz.
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
6
Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy.
Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho
nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy như các phân xưởng đúc,
phân xưởng lắp ráp và gia công cơ khí phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ
tin cậy cao.
Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện sẽ ảnh
hưởng đến chất lượng, số lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế mặt khác ta thấy
tỷ lệ phần trăm phụ tải loại I lớn hơn phụ tải loại III. Vì vậy theo " Qui phạm trang
bị điện " thì nhà máy được xếp vào phụ tải loại I.
D. YÊU CẦU THIẾT KẾ
- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán
chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn đòi hỏi thời gian dài ,do
đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình.
- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập:
1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy
chế tạo máy công cụ.
2. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp.
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp.
4. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ.
5. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
6. Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy.
7. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
8. Thiết kế một trạm biến áp phân xưởng của nhà máy chế tạo máy công cụ.
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:
1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Tùy theo số liệu của phụ tải là nhiều hay ít mà ta có các phương pháp xác
định tương ứng sau:
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
8
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
P
tt
= K
nc
.P
d
Trong đó:
K
nc
-hệ số nhu cầu của nhóm tiêu thụ điện đặc trưng, tra trong sổ tay kĩ
thuật.
P
d
- công suất đặt của các thiết bị,có thể xem gần đúng:P
d
P
tb
=
t
dt)t(P
t
0
=
t
A
A - Điện năng tiêu thụ của thiết bị hoặc nhóm các thiết bị trong thời
gian T.
- Phương pháp này ít dùng trong thiết kế vì chưa biết hình dáng đồ thị phụ tải.
3. Phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ
thị phụ tải khỏi giá trị trung bình:
P
tt
= P
tb
Trong đó : P
tb
- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , [kW],
- độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình,
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
9
- hệ số cực đại, tra sổ tay kĩ thuật theo quan hệ
K
max
= f(n
hq
, K
sd
)
K
sd
- hệ số sử dụng , tra trong sổ tay kĩ thuật ,
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 các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau).
Công thức để tính n
hq
như sau:
2
n
dmi
i=1
hq
n
2
dmi
i=1
P
= n
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
10
Trong đó : P
đmmax
, P
đmmin
: Công suất định mức lớn nhất và bé nhất của các
thiết bị trong nhóm.
Khi m >3 và K
sd
0,2 thì số n
hq
có thể xác định theo công thức:
n
hq
=
n
dmi
1
dmmax
2. P
n
P
P
P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P=
n1
dmi
i=1
P
B4- Dựa vào n
*
, P
*
tra bảng xác định được n
hq*
= f(n,p)
B5- Tính n
hq
=n
hq*
.n
* Cần chú ý là 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 n
hq
theo công thức:
P
qd
= P
dm
×
i=1
P
với n: Số hộ tiêu thụ thực tế trong nhóm
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
11
Khi số hộ tiêu thụ (số thiết bị ) trong nhóm >3 nhưng số thiết bị tiêu thụ
hiệu quả <4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:
P
tt
=
n
ti dmi
i=1
KP
Trong đó: K
ti
: Hệ số tải. Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:
- Kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
- Kt =0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
5. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm
P
tt
=
- suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , [W/m
2
],
F - diện tích bố trí thiết bị , [m
2
].
- Phương pháp này dùng cho các xí nghiệp, nhà máy có phụ tải phân bố tương đối
đều. Phương pháp này đặc biệt thích hợp để xác định phụ tải tính toán chiếu sáng
và trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
7. Phương pháp tính trực tiếp
Trong các phương pháp trên thì 3 phương pháp 1, 4, 6 dựa trên kinh nghiệm
thiết kế và vận hành để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết quả gần
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 kê có xét đến nhiều yếu tố. Do đó kết quả
chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. Trong bản thiết kế này
ta sử dụng chủ yếu 3 phương pháp 1,4,6.
8. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện
khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm
đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:
I
dn
= I
kdmax
+ I
tt
- k
sd
.I
dmmax
thức cung cấp điện cho nhóm.
* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại TĐL cần
dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng
không nên quá nhiều bởi số đầu ra của tủ động lực thường trong khoảng (812).
Trong một số trường hợp ta có thể đấu nối móc xích các thiết bị với nhau nên cho
phép số thiết bị trong một nhóm có thể lớn hơn 12. Tuy nhiên khi số thiết bị của
một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin
cậy CCĐ cho từng thiết bị.
Người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lí nhất .
Trong bản thiết kế này các thiết bị trong phân xưởng đều làm việc ở chế
độ dài hạn và từ vị trí công suất của các thiết bị trên mặt bằng phân xưởng ta
chia ra thành 5 nhóm thiết bị kết quả được cho ở bảng sau: eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
14
Bảng 1.1: Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
3
1
3,2
3,2
4
Máy tiện ren
4
1
10
10
5
Máy khoan đứng
5
1
2,8
2,8
6
Máy khoan đứng
6
1
7
7
7
Máy cưa
11
1
2,8
2,8
8
Máy mài hai phía
2
1
4,5
4,5
12
Máy tiện ren
3
2
3,2
6,4
13
Máy tiện ren
4
1
10
10
14
Máy phay vạn năng
7
1
4,5
4,5
15
Máy bào ngang
8
1
5,8
5,8
16
Máy mài tròn vạn năng 20
Máy tiện ren
1
4
10
40
21
Máy doa toạ độ
3
1
4,5
4,5
22
Máy doa ngang
4
1
4,5
4,5
23
Máy mài tròn vạn năng
18
1
2,8
2,8
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
11
70,1
Nhóm 4
28
Máy tiện ren
2
4
10
40
29
Máy phay đứng
8
2
7
14
30
Máy phay chép hình
9
1
1
1
31
Máy phay chép hình
10
35
Máy phay vạn năng
5
2
7
14
36
Máy phay ngang
6
1
4,5
4,5
37
Máy phay chép hình
7
1
5,62
5,62
38
Máy phay chép hình
11
1
3
3
39
Máy bào ngang
12
2
2,8
5,6
Cộng theo nhóm 5
13
68,87
eBook for You
Copyright: Tài liệu đại học ©