Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà
máy đường
1

Tên đề tài thiết kế
: Thiết kế hệ thống cung cấp điện
cho nhà máy đường
Nhiệm Vụ Thiết Kế
1.Mở đầu:
1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, kinh tế ,đặc điểm công
nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải ; phân loại phụ tải điện...
1.2: Nội dung tính toán ,thiết kế , các tài liệu tham khảo,...
2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.


2
2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng Sửa chữa cơ khí.
CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY :

1. Điện áp :tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà
máy đến TBA khu vực (hệ thống điện ).
2. Công suất của nguồn điện vô vùng lớn .
3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ
áp của TBA khu vực:250 MVA
4. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc
cáp XPLE .
5. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy :10 km.
6. Nhà máy làm việc 3 ca.

Mục lục

Lời mở đầu ………………………………………………………………………

Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy
Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy
Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy
Chương IV: Thiết kế mạng hạ áp phân x
ưởng Sửa chữa cơ khí
Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy.
ChươngVI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.



II. Đặc điểm và phân bố phụ tải :
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải :
+ Phụ tải động lực
+ Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn , điện áp yêu cầu trực tiếp
đến
thiết bị là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dảitừ
1 đến hàng chục kW và
được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz .
Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha , công suất không lớn . Phụ tải
chiếu
sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50
Hz
Trong nhà máy có : kho than và củ cải đường, phân xưởng sửa chữa cơ khí , kho
thành phẩm là hộ loại III , trạm bơm là hộ loại II , các phân xưởng còn lại là hộ
lo
ại I .

Số trên mặt bằng Tên phân xưởng
Công suất đặt


Kho củ cải đường
Kho than

5


lượng bù 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
Nhà máy
nhiệt
điện
PX thái và nấu củ cải
đường
Bộ phận cô đặc
PX tinh chế
PX sửa chữa cơ khí
Trạm bơm
Phụ tải điện cho thị trấn
Kho thành
sản phẩm 6
thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện , ngược lại nếu phụ tải tính toán
xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất , làm ứ đọng
vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ,…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về
phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chư
a có được
phương 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 các thông tin ban đầu về phụ tải
lại quá lớn . Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ
chính xác thấp . sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải
tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấ

tt
= k
hd
. P
tb

Trong đó :
k
hd
: là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khi
biết
đồ thị phụ tải .
P
tb
: là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) .
P
tb
=
t
dtP
1
0
)t(
∫
=
t
A

3. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ
thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :

P
dđ
: là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) .
k
max
: là hệ số cực đại , tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ
k
max
= f(
sdhq
k,n
) .
k
sd
: là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật .

7

hq
n
: là 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 :
P
tt
=
max
0

trường hợp :
+ Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác
định
phụ tải tính toán .
+ Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau
như
phụ tải ở khu trung cư .
8.Xác định ph
ụ 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
đn
= I
kđ (max)
+ (I
tt
- k
sd
. I
đm (max)
)
Trong đó:
I
kđ (max)
: là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm máy.
I
tt

. Trong phân xưởng có 71 thiết bị
,công suất khác nhau , lớn nhất là 24,2KW song cũng có những thiết bị công suẩt
rất nhỏ ( 0,6Kw ) . Dựa vào hệ số tải (k
t
) để xem chế độ làm việc của thiết bị . Hầu
hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn .
Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nêu chọn phương
pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”.
2.2.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung
bình
P
tb
và hệ số cực đại k
max
( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện
hiệu
quả n
hq
)
P
tt
= k
max
. P
tb
= k
max
. k
sd
. P

hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau:

9

∑
∑
=
=
=
n
i
ddi
n
i
ddi
hq
)P(
)P(
n
1
2
2
1

trong đó :
P
đmi
Công suất định mức của thiết bị thứ i
n _ Số thiết bị trong nhóm
Khi n lớn thì việc xác định n

dđ min
: là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm.
k
sd
: là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy.
chú ý
Khi trong nhóm có n
1
thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn
hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm. ∑∑
==
≤
n
i
ddi
n
i
ddi
S%S
11
5
1
thì n
hq
= n - n
1


*
hq
thì số thiết bị điện
hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính;

n
hq
= n
n
hq
= n . n
*
hqmaxdd
n
i
ddi
hq
P
P.
n
∑
=
=
1
2
dđ
: là tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ
nhóm).
Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu
quả : n
hq
, trong 1 số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau :
+ Nếu n≤ 3 và n
hq

< 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :

∑
=
=
n
i
dditt
PP
1

+ Nếu n > 3 và n
hq
< 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :

∑
=
=
n
i

nén khí ... ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình :
+ 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 n
hq
phải quy đổi công suất của các phụ
tải 1 pha về 3 pha tương đương :
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : P
qđ
= 3.P
pha max

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : P
qđ
=
maxpha
P3

+ 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

dddmqd
P.P ε=

Trong đó : ε
đm
- hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịch máy .
2.2.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp P

công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong
phân xưởng Sửa chữa cơ
khí thành : nhóm phụ tải . Kết quả phân nhóm phụ tải
điện được trình bày ở bảng 2.1 :
Bảng 2.1 - Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện .

12
9 Búa hơi để rèn 2 1 10 20 2*25.32

Cộng nhóm I
12 127.75

Nhóm II :

1 Lò rèn 1 3 4.5 4.5 11.4
2 Quạt lò 1 5 2.8 2.8 7.09
3 Quạt thông gió 1 6 2.5 2.5 6.33
4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2 8.1
5 Lò điện 1 20 30 30 75.97
6 Lò điện để ram 1 21 36 36 91.16
7 Lò điện 1 23 20 20 50.64
8 Bể dầu 1 24 4 4 10.13
9 Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18 18 45.58
10 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 3 3 7.6

Cộng nhóm II
10 124

Nhóm III :

1 Lò bằng chạy điện 1 18 30 30 75.97

13
2
Lò điện để hoá cứng
lkiện 1 19 90 90 227.9
3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6 1.52


2.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
( Các giá trị k
sd
,cosϕ,n
hq*
và k
max
tra ở phụ lục I.1; I.5; I.6)
a.Tính toán cho nhóm I :
Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm I cho trong bảng
sau:
TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm I :

1 Búa hơi để rèn 2 2 28 56 2*70.9
2 Lò rèn 1 3 4.5 4.5 11.4

>3
Suy ra n
hq
=
max
1
*2
dm
n
dmi
P
P
∑
= 9.125

Lấy n
hq
= 9
Tra phụ lục I.6 với k
sd
= 0.3, n
hq
=9 tìm được k
max
=1.6
Phụ tải tính toán của nhóm I:
P
tt
= k
max

2.102
=
(A)

a.Tính toán cho nhóm II :
Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm II cho trong
bảng sau: TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm II :

1 Lò rèn 1 3 4.5 4.5
2 Quạt lò 1 5 2.8 2.8
3 Quạt thông gió 1 6 2.5 2.5
4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2

15
5 Lò điện 1 20 30 30

hq
=
max
1
*2
dm
n
dmi
P
P
∑
= 6.8

Lấy n
hq
= 7
Tra phụ lục I.5 với k
sd
= 0.3, n
hq
=7 tìm được k
max
=1.72
Phụ tải tính toán của nhóm II:
P
tt
= k
max
*k
sd

(A) a.Tính toán cho nhóm III:
Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm II cho trong
bảng sau:

TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm III :

1 Lò bằng chạy điện 1 18 30 30
2 Lò điện để hoá cứng 1 19 90 90

16
lkiện
3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6
4 Máy mài sắc 1 31 0.25 0.25

⎞
⎜
⎝
⎛
∑
∑
=
=
n
i
dm
n
i
dm
P
P
= 1.66

V ì n>3 v à n
hq
< 4 nên phụ tải tính toán của nhóm III được tính theo công thức :

P
tt
=
∑
=
n
i
dmipti


TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm IV :

1 Thiết bị cao tần 1 34 80 80
2 Thiết bị đo bi 1 37 23 23
3 Lò điện 1 22 20 20

Cộng nhóm IV
3 123

17
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd

i
dm
n
i
dm
P
P
= 2.06

V ì n>3 v à n
hq
< 4 nên phụ tải tính toán của nhóm IV được tính theo công thức :

P
tt
=
∑
=
n
i
dmi
P
1
= 123(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =123*1.02=125.49 (KVAr)
S

bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm V :

1 Máy nén khí 1 40 40.5 40.5
2 Maáy bào gỗ 1416.5 6.5
3 Máy khoan 1 42 4.2 4.2
4 Bàn cưa đại 1 44 4.5 4.5
5 Maáy bào gỗ 14610 10
6 Máy cưa tròn 1 47 7 7
7 Quạt gió trung áp 1 48 9 9
8 Quạt gió số 9.5 1 49 12 12
9 Quạt số 14 1 50 18 18

18

Cộng nhóm V
9 116.2

Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.7; cosϕ =0.8

hq
= 5
Tra phụ lục I.6 với k
sd
= 0.7, n
hq
=5 tìm được k
max
=1.26
Phụ tải tính toán của nhóm I:
P
tt
= k
max
*k
sd
*
∑
=
n
i
dmi
P
1
= 1.26*0.7*116.2 = 102.49(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =102.49*0.75 = 76.87(KVAr)

dmi
P
= 0.7*(61.32+ 63.98+ 100.94 +123 +102.49) = 316.21(kW)
Trong đó :
K
dt
: hệ số đồng thời của toàn phân xưởng;lấy k
dt
= 0.7
*Phụ tải phản kháng của phân xưởng:
Q
px
= k
dt
*
∑
=
5
1i
dmi
Q
= 0.7*(81.76 + 85.31 +48.89 +125.49 +76.87)=
292.82(KVAr)
*Phụ tải toàn phần của phân xưởng:
S
tt
=
( )()
()()
2222

ttpx
S
P2.3. Xác định phụ tải tính toán cuả các phân xưởng còn lại :

19
Do chỉ biết công suất đặt và diên tích của phân xưởng nên ở đây ta sử dụng
phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
2.3.1.Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Biểu thức tính toán của phương pháp:
P
tt
= k
nc
.P
đ
Q
tt
= P
tt
.tg
ϕ

S
tt
=
2
tt

Tra bảng PL1.7 ta có suất chiếu sáng p
0
= 10
2
m
W
, ở đây sử dụng bóng đèn
sợi đốt nên cosϕ
cs
= 1.
Công suất tính toán động lực :
P
đl
= k
nc
.P
đ
= 0.5×350 = 175 ( kW )
Q
đl
= P
đl
.tgϕ = 175 × tg(arccos0.8) = 154.3 (kVAr)
Công suất tính toán chiếu sáng :
P
cs
= p
0
.F


3380
5327
3
.
.
.
.U
S
tt
==
(A)
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta được kết quả như ở bảng 2.8 :

20
21

2
Phân xưởng thái và
nấu củ cải đường
700 5392.01 0.5 0.75 15 350 80.88 430.9 367.5 530.0 805.3 0.88
3 Bộ phận cô đặc 550 4493.34 0.5 0.75 10 275 44.93 319.9 329.18 401.5 610.0 0.88
4 Phân xưởng tinh chế 750 2995.56 0.5 0.75 10 375 29.96 405.0 400 522.8 794.4 0.88
5 Kho thành phẩm 150 5325.44 0.5 0.75 16 75 85.21 160.2 67.5 173.3 263.3 0.88
6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí - 1730.77 - 0.696 14 81.69 24.23 105.92 109.3 152.2 231.24 1.03
7 Trạm bơm 600 1597.63 0.5 0.75 10 300 15.98 316.0 367.27 412.1 626.2 0.88
8 Nhà máy nhiệt điện(12%td) - - - - - - - - - - - 0.88
9 Kho than 350 6490.38 0.5 0.75 10 175 63.90 239 196 285.3 433.4 0.88
10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 - 0.25 0.9 - 1250 - 1250 605.4 1388.9 2110.2 0.48
Tổng 3516.62 2613.7 4193.6 22
2.4. Xác định phụ tải tính của toàn nhà máy :
Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

==
∑


80
3505
2813
.===
dm
ttnm
ttnm
U.3
S
I
65325
3803
3505
.
.x
=
(A)

2.5. Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải :
2.5.1. Tâm phụ tải điện :
Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho :

∑
=
n
1i

1i
ii
S
x.S
; y
0
=
∑
∑
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
S
y.S
; z
0
=
∑
∑
=
=
n
1i
i
n

phân xưởng đó .
Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra hai thành phần :
+Phụ tải động lực
+Phụ tải chiếu sáng
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải xác định theo biểu thức :
R
i
=

m
S
i
×π

: trong đó m là tỉ lệ xích, chọn m=10 kVA/mm
2Góc của phụ tải chiếu sáng của vòng tròn biểu đồ phụ tải bằng:
α
cs
=
tt
cs
P
P360× Kết quả tính toán R
i

α
x
mm
y
mm
1 Kho củ cải đường 116.8 232.33 253.59 32.5 25 2.84 181
2
Phân xưởng thái và
nấu củ cải đường
50.92 281.92 347.57 76 25 3.33 65
3 Bộ phận cô đặc 44.93 226.43 277.09 93 25 2.97 71
4 Phân xưởng tinh chế 44.94 292.44 364.63 105.5 25 3.41 71
5 Kho thành phẩm 53.25 102.75 111.6 105.5 36.7 1.89 187
6
Phân xưởng sửa chữa
cơ khí
19.47 335.68 445.45 79 64 3.77 21
7 Trạm bơm 23.97 221.97 282.19 49 63.5 3.0 39
8
Nhà máy nhiệt điện
tự dùng (12%)
- - - - - - -
9 Kho than 103.8 219.34 245.66 11.5 66.5 2.8 170
10
Phụ tải điện cho thị
trấn
- - - - -
NHÀ MÁY 70 42