z

Đồ án môn học

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy
luyện kim đen


1.1. Loại ngành nghề:
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân
dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp hoá,
hiện đại hoá đất nước thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói chung
và nhà máy luyện kim đen nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc
sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân.
Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những
chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và
độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy.
1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp:
- Xí nghiệp có tổng diện tích là 37800m
2
nhà xưởng, bao gồm 9 phân
xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự
kiến phát triển sau 5 năm sau là 18,6MVA
- Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế,
lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì
việc thiết kế cấp điện phải đảm bả
o sự gia tăng phụ tải trong tương lai về
mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không
gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng
mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất
dự trữ dẫn đến lãng phí.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

2
2. GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA TOÀN XÍ NGHIỆP.
2.1 Các đặc điểm của phụ tải điện.
+ Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại
phụ tải,đó là Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.


3

Chương II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN XÍ NGHIỆP.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ
KHÍ.
1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ
khí
- Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn.
- 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 trồng chéo dây dẫn
+ Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh
lệch giữa các nhóm
+ Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giớ
i hạn
Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng
xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau :
+ Nhóm 1: 1; 2; 3; 4; 6; 11; 17;
+ Nhóm 2 : 3; 5; 8; 9; 13; 34;
+ Nhóm 3 : 12; 20; 21; 23; 24; 25; 26; 37;
+ Nhóm 4: 18; 19; 22; 28; 31; 33; 44;
+ Nhóm 5 : 40; 41; 42; 46; 47; 48; 49; 50;
Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm.
Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5
Công suất tổng (kw) 98,25 119,3 137,2 146,65 91,7

, Q
tt
, S
tt
: Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của
nhóm thiết bị (KW, KVAR, KVA)
- n : Số thiết bị trong nhóm
- K
nc
: Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong các tài liệu
tra cứu.
Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là
đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém
chính xác. Bởi vì hệ số nhu cầu K
nc
tra được trong sổ tay là một số liệu cố
định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong
nhóm máy.:
2. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên
1 đơn vị diện tích sản xuất:
Công thức tính: P
tt
= P
o
. F (2-5)
Trong đó : P
o
: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
(W/m
2

dminctt
PKP
1

(2-4)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

5
F : Diện tích sản xuất (m
2
)
Giá trị P
o
tra được trong các sổ tay
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố
đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó thường được dùng trong giai đoạn
thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng.

3. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung
bình và hệ số cực đại ( còn goi là phương pháp số thiết bị hiệu quả N
hq
) :
Công thức tính :
P
tt
= K
max
.P
tb
=K

Trong đó:
P
tb
: Phụ tải trung bình của đồ thị nhóm đồ thị
β : Bộ số thể hiện mức tán xạ
σ
tb
: Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tải

(2-7)
tbtbtt
PP
σ
β
⋅
±
=

ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

6
Phương pháp nàythường được dùng để tính toán phụ tải cho các thiết
bị của phân xưởng hoạc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này
ít được dùngtrong tính toán thiết kế mớivì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về
phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành .
5. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình
và hệ số hình dáng:
Công thức tính :
P
tt

phân phối phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biên áp phân xưởng
.Phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu
có đồ thị của nhóm phụ tải.
6. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện
năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng :
Công thức tính:

T
aM
P
o
tb
.
=
(2-10)
P
tt
= K
max
.P
tb
(2-11)
Trong đó :
a
o
-Suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm (KWh/1đv)
M – Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát ( 1
ca , 1năm)
P
tb

) (2-12)
Trong đó:
I
kd(max)
- Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn
nhất trong nhóm máy.
I
tt
- Dòng điện tính toán của nhóm máy.
I
dm(max)
- Dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
k
sd
- Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết
được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định
phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại .
b. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1
Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1.
TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Công suất (kw)
1 Búa hơi để rèn 2 1
10,0 ×2
2 Búa hơi để rèn 2 2
28,0 ×2
3 Lò rèn 1 3 4,5
4 Lò rèn 1 4 6
5 Quạt thông gió 1 6 2,5
6 Dầm treo có Palăng điện 1 11 4,85
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

max
: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo
hai đại lượng K
sd
và n
hq
.
+ n
hq
: số thiết bị dùng điện hiệu quả
- Ta thấy với nhóm máy công cụ có K
sd
=0,3;từ cosϕ=0,57⇒ tgϕ =
1,43
• Trình tự xác định n
hq
như sau :
- Xác định n
1
: Với nhóm 1, ta có n
1
= 2
Do trong nhóm 1 ta tính được : ∑P
đmi
= 4,4 < 5% . P
đmn
=4,67
(i = 1⎟2 )
⇒n
1

)(84,128
38,0.3
8,84
.3
A
U
S
I
tt
tt
===

Dòng đỉnh nhọn xác định theo công thức sau:
I
đn
= I
kđ(max)
+ ( I
tt
- K
sd
. I
đm(max)

=K
kđ
. I
đm
+
U

K
dm
dm
.
sd
sd
. (2-3)
- Hệ số công suất trung bình:
∑
∑
ϕ
=ϕ
n
1
dmi
n
1
dmi
tb
p
p
cos.
cos
(2-4)
- Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp
dây.
P
đm.tđ
= 3 P
đm.ph.max

Cos

SốTB
hiệu
quả, n
hq

Hệ số
cực đại,
K
max

I
đm
thiết
bị, ( A)
Phụ tải tính toán
P
tt

(Kw)
Q
tt

(KVA
R)
S
tt

(KVA)

Lò điện 1 9 15,0 25,32
Quạt ly tâm 1 13 7,0 14,2
Thiết bị cao tần 1 34 80,0 173,64
Cộng theo nhóm 1 6 119,3 0,54 0,7/1,02 5 1,57 256,97 101,1 103,2 144,5 219,5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

12
Nhóm 3
Máy mài sắc 1 12 3,2 8,1
Lò điện 1 20 30,0 50,6
Lò điện để rèn 1 21 36,0 84,1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Lò điện 1 23 20,0 33,76
Bể dầu 1 24 4,0 8,68
Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18,0 42,1
Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 3,0 11,4
Thiết bị đo bi 1 37 23,0 58,2
Cộng theo nhóm 3
8 137,2 0,46 0,73/0,94 6 1,51 296,94 95,3 89,6 130,8 198,7
Nhóm 4

Lò băng chạy điện 1 18 30,0 65,1
Lò điện hoá cứng ling kiện 1 19 90,0 210,4
Lò điện 1 22 20,0 33,76
Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0,6 1,52
Máy mài sắc 1 31 0,25 0,63
Cầu trục cánh có Palăng điện 1 33 1,3 4,4
Máy cưa đai 1 44 4,5 11,4
Cộng theo nhóm 4 7 146,65 0,43 0,7/1,02 3 327,2 131,99 134,62 188,53 286,44
Nhóm 5

+ P
0
: Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m
2
)
+ F : Diện tích cần được chiếu sáng (m
2
)
- Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 1190 (m
2
)
- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
P
o
=15 (W/m
2
)
Thay vào công thức (2-6) được :
P
cs
=15 . 1190= 17,85 (Kw).
1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Công thức:
∑∑
+=
n
1
cs
nhi.tt
dtpx.tt

ttpx
= 0,85 . 444,07 + 17,85 = 395,35(kw)
Q
ttpx
=0,85.465,34 = 395,54 (KVAR)
S
tt.px
= )(2,55954,39535,395
22
KVA=+
Cosϕ
px
=
707,0
2,559
35,395
==
Sttpx
Pttpx

Ittpx =
6,849
3.38,0
2,559
3.
==
Udm
Sttpx

2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC

S
tt
2
tt
2
tt
tt
(2-9)
Trong đó :
+ P
đ
: Công suất đặt của phân xưởng (kw)
+ k
nc
: Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trưng (tra sổ tay kỹ thuật).
+ tgϕ : Tương ứng với cosϕ đặc trưng của nhóm hộ tiêu thụ.
Phụ tải chiếu sáng : tính theo công thức (2-6) ở trên.
a. Tính toán cho phân xưởng luyện gang
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

16
Phân xưởng có công suất đặt S
đ
=5000 (KVA)
Diện tích S = 4725 m
2

- Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ]
k
nc

tt
. tgϕ = (P
đl
+ P
cs
) . tgϕ = 2170,9 . 1,02 =2214,3 (KVAr)
3,3101
7,0
9,2170
cos
===
ϕ
tt
tt
P
S
(KVA)
Itt =
9,4711
3.38,0
3,3101
3.
==
Udm
Stt
(A)
b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác .
Kết quả được được ghi trong bảng B 2-4:
kw
Q
tt

KVAR
S
tt

KVA
PX. Luyện gang 3500 0,6 0,7 1,02 4725 15 70,9 2100 2170,9 2214,3 3101,3
PX. Lò Mác tin 2800 0,7 0,8 0,75 7700 15 115,5 1960 2075,5 1556,6 2594,4
PX. Máy cán phôi
tấm
1300 0,6 0,65 1,17 6390 15 95,9 780 875,9 1024,8 1347,5
PX. Cán nóng 3250 0,6 0,65 1,17 4950 15 74,3 1950 2024,3 2368,4 3114,3
PX. Cán nguội 2925 0,6 0,65 1,17 4275 15 64,1 1755 1819,1 2128,3 2798,6
PX. Tôn 1500 0,3 0,6 1,33 1668 15 25,0 450 475 631,8 791,7
PX. Cơ điện 355,9 0,3 0,6 1,33 2100 15 31,5 106,7 138,3 183,9 230,5
Trạm bơm 880 0,7 0,8 0,75 4800 12 57,6 616 673,6 505,2 842,0
Ban Qlý +phòng TN 256 0,75 0,8 0,75 1190 20 23,8 192 215,8 161,9 269,7
Chiếu sáng các PX 558,6 558,6
Tổng
1674
6,9
37800 558,6
9909,
8
10468,4 10775,2 14989,3

2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy :

=+=

- Hệ số công suất của toàn xí nghiệp:
72,0
1,12414
3,8933
===
ttXN
ttXN
x
S
P
Cos
ϕ

2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 5 năm sau:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

18
- Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai:
S
(t)
= S
tt
(1 + α
1
t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN.
Trong đó:
S
tt

trong xí nghiệp.
- Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương
ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.
3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

19
m.
S
R
ttPXi
i
Π
=
( 2-10 )
Trong đó :
+ S
ttPXi
: Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA)
+ R
i
: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm
+ m : tỉ lệ xích KVA/mm
2

• Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :

p
p
tt

mm
α
0
cs

1 PX. Luyện gang 70,9 2170,9 3101,3 3 18,1 11,8
2 PX. Lò Mác tin 115,5 2075,5 2594,4 3 16,6 20,03
3 PX. Máy cán phôi tấm 95,9 875,9 1347,5 3 11,96 39,4
4 Phân xưởng cán nóng 74,3 2024,3 3114,3 3 18,2 13,2
5 Phân xưởng cán nguội 64,1 1819,1 2798,6 3 17,2 12,7
6 Phân xưởng tôn 25,0 475 791,7 3 9,2 18,9
7 PX sửa chữa cơ khí 31,5 138,3 230,5 3 4,95 81,99
8 Trạm bơm 57,6 673,6 842 3 9,5 30,8
9 Phòng thí nghiệm & BQL 23,8 215,8 269,7 3 5,4 39,7
3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải.
Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ
trọng tâm của các phân xưởng là ( x
i
, y
i
) ta xác định được toạ độ tối ưu
M
0
(x
0
, y
0
)
Vòng tròn phụ tải :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

0
s
y
s
y
s
xs
x
;
.

3,14989
6,2798.4,53,3114.4,55,1347.9,24,2594.9,23,3101.7,0 +
+
+
+
=
o
X

+
3,14989
7,269.8,7842.9,85,230.5,87,791.1,7
+
+
+
=4,07

3,14989
6,2798.9,53,3114.4,15,1347.9,54,2594.5,13,3101.3,4

Phụ tải động lực.
α
cs
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

21Chương III
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP
CHO XÍ NGHIỆP

1. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN :
- Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa
dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó,
- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính
kinh tế và tính an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ
tiêu th
ụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng
nguồn cung cấp của sơ đồ .
- Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn
tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành. Ngoài ra, khi lựa
chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ
thuật khác như đơn
giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự
động hoá.
2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ HỆ THỐNG ĐẾN XÍ NGHIỆP:
2.1. Công thức kinh nghiệm:
Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một
số công thức kinh nghiệm sau:

23 6 – 20 kV
H
ệ thống
~
H
ệ th

3
5
-
1
10
Trạm 3
a)
b
)
c
)
d
)
NHỮNG SƠ ĐỒ ĐẶC TRƯNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CHỈ TỪ HÊN THỐNG ĐIÊN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC cung cấp điện

24

-Sơ đồ a :Dùng khi cấp điện áp của mạch điện bằng cấp điện áp phân phối ,
chỉ dùng cho xí nghiệp có công suất nhỏ.
-Sơ đồ b :Sơ đồ dẫn sâu , dẫn điện áp cao vào tận phụ tải .Từ hệ thống điện
, điện áp không qua trạm biến áp trung tâm mà được cấp thẳng đến trạm
biến áp phân xưởng có điện áp thứ
cấp 0,4-0,6 KV.
-Sơ đồ c :Sơ đồ dùng trạm biến áp trung tâm, dúng cho xí nghiệp có công
suất lớn và xa hệ thống .
-Sơ đồ d : Dùng cho xí nghiệp lớn, xa hệ thống , có nhu cầu sử dụng điện
áp hai cấp.
3.1.2 Chọn sơ đồ:
Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện cho nhà máy phụ thuộc vào :