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

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp": http://123doc.vn/document/1046718-thiet-ke-he-thong-cung-cap-dien-cho-xi-nghiep-cong-nghiep.htm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Đại
I. Tên đề tài:Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
II.Các số liệu kỹ thuật
1.Phụ tải điện của nhà máy.
2.Phụ tải điện của phân xưởng cơ khí.
3.Điện áp nguồn : tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn
đến nhà máy.
4.Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250 MVA.
5.Đường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo
trên không.
6.Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 12km.
7.Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn.
8.Nhà máy làm việc : 3 ca, T
max
=5000 giờ.
III.Nội dung thuyết minh và tính toán :
1.Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải.
2.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.
3.Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và cho toàn nhà máy.
4.Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện.
5.Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng cơ khí.
6.Tính toán bù công suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện của nhà máy.
IV. Bản vẽ thiết kế: ( A
3
)
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
Võ Tiến Dũng
LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp
điện năng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng
được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng
trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đều tăng lên không
ngừng. Do điện năng không phải là nguồn năng lượng vô hạn nên để các công trình
điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất (cả về độ tin cậy cấp điện và
kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho các công trình này.
Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó. Một công trình
điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung
cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn…). Ngoài ra người thiết kế còn phải
có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp
thị. Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ
đọng vốn, đầu tư. Công trình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng
(gây sự cố mất điện-thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng
và tài sản của nhân dân).
Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên khoa Điện thì môn học Hệ
thống cung cấp điện là một môn học quan trọng. Việc làm đồ án môn học này sẽ
giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn thế nữa nó chính là bước tập dượt ban
đầu trong công việc của sinh viên sau này.
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
Sinh viên thiết kế: NGUYỄN ĐỨC ĐẠI
Lớp: ĐH_ĐIỆN B K3
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
cung cấp cho các nhà máy công nghiệp. Nhà máy có 12 hộ phụ tải, quy mô với 12
phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành.
Bảng 1 -1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí
Stt Tên phân xưởng
P
tt

(kW)
Q
tt

(Kvar)
Loại hộ
1 Cơ điện 250 220 2
2 Nhiệt luyện 270 250 1
3 Cơ khí 1
4 Cắt gọt kim loại 250 240 2
5 Đúc thép 400 350 1
6 Đúc gang 370 320 1
7 Mộc mẫu 185 150 2
8 Lắp ráp 220 200 2
9 Gò hàn 320 300 2
10 Cán thép 300 270 1
11 Kho 35,5 35,5 2
12 Nhà hành chính 35,5 35,5 2
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
liên tục cung cấp điện. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.5 – Phân xưởng gò hàn.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các
chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.6 – Phân xưởng mộc mẩu.
Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho
sản xuất. Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.
Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành
các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), 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 nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường
hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện
năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ. Đặc điểm của quá
trình này xẩy ra rất nhanh. Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện
an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ
như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện
quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu 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 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.
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
bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện
hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn
đúng loại đúng công suất. Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng,
chính xác cẩn thận. Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết
sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định về an
toàn sử dụng điện.
1.2.4 – Kinh tế.
Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được
xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá
qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu
tư. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các
phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện
tối ưu.
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các
yêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết
kế.
Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí
STT Tên thiết bị Công suất (kW
-kVA)
Cos
ϕ
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
ε
%)
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
ε
%)
0,7 0,16
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN
NHÀ MÁY
2.1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
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 :
Bảng 2 -1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí .
TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất P
dm
(kW)
cosϕ
K
sd
Nhóm 1
1 Máy bào 4 2 8,5 0,7 0,16
2 Máy phay 5 1 7,5 0,6 0,2
3 Máy chuốt 7 1 7 0,6 0,23
4 Máy nén 8 1 6 0,7 0,22
5 Máy tiện 9 2 12 0,6 0,16
6 Máy cưa thép 10 2 4 0,8 0,16
7 Cần trục 18 1
36kVA (
40=
đm
ε
%)
0,7 0,16
Tổng nhóm 1
n = 10
Nhóm 2
8 Tủ sấy 1 pha 13 2 18 0,6 0,24
9 Máy hàn 14 2
25kVA (
35=
đm
ε
%)
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
20 Tủ sấy 3 pha 12 1 25 0,7 0,25
21 Máy bào 16 1 16 0,6 0,22
22 Máy phay 17 1 9 0,8 0,18
23 Cần trục 18 1
36kVA (
40=
đm
ε
%)
0,7 0,16
Tổng nhóm 4
n = 12
0,7 0,16
2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính
toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:
a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu
cầu :
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm

∑
=
=
n
i
đmnctt
PkP
1
.
ϕ
tagPQ
tttt
.=
ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS
=+=
Khi đó :
∑
=
=
n
i
đminctt
PkP
1
.
.
Trong đó :
- P
đi
, P
đmi
: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW).
- P
tt
, 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 sổ tay tra cứu.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của
phương pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra 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.
b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn
vị diện tích sản xuất :
Công thức tính :

tt o
P = p *F
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
một đơn vị thành phần :
Công thức tính toán :
max
0
.
T
WM
P
tt
=
Trong đó :
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm.
W
o
: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh ).
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ ).
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ
tải ít biến đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính
toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.