Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp

Phần I Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp Chương I Giới thiệu chung về xí nghiệp 1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của xí nghiệp 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 bơm nông nghiệp nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân. - Nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp ra đời nhằm góp phần phục vụ cho nghành nông nghiệp trong quá trình công nghiệp nghành nông nghiệp. Nhà máychế tạo bơm nông nghiệpthuộc loại hình xí nghiệp cơ khí , sản xuất chủ yếu là các loại máy bơm phục vụ cho tưới tiêu ,xả nước đọng ... góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. 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 28025m2 nhà xưởng, bao gồm 12 phân xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 12MVA. - 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 bảo 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. 2 . Quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp: * BPHC & QL - Bộ phận hành chính và quản lý. * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa cơ khí. * PXLRCK - Phân xưởng lắp ráp cơ khí. * PXR - Phân xưởng rèn. * PXĐ - Phân xưởng Đúc. * PXGCG - Phân xưởng gia công gỗ. * PXKCKL - Phân xưởng kết cấu kim loại. - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II. - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. 3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. - Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải: + 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 với độ lệch điện áp cho phép (UCf = ( 5% Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi tần số f=50Hz. - 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 tần số f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng (UCf = (2,5%. 3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp. - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại II là 67%. Phụ tải loại II lớn gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại II, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. Phạm vi đề tài. - 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 đến: + Thiết kế mạng điện phân xưởng. + Thiết kế mạng điện xí nghiệp. + Tính toán công suất bù cho xí nghiệp. + Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 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 giới hạn Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 6 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau : + Nhóm 1: 24: 20: 19: 21: 17: 22: 15: 23: + Nhóm 2 : 28:29: 16:30:25:27:14: + Nhóm 3 : 3:2:1:4:26:5:6:10: + Nhóm 4: 7:8:9:18:11:12:13: + Nhóm 5 : 35:34:31:32:37:30:40: + Nhóm 6 : 33:39:38:43:36:42:41: Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm. Nhóm phụ tải  1  2  3  4  5  6   Công suất tổng (kw)  15,3  9,95  38,7  27,53  44,5  49,55   Số lượng máy  8  8  13  7  11  15   1.2 . Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng. a. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 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  Máy giữa  1  24  2,2   2  Máy mài sắc mũi phay  1  20  1,0   3  Máy mài mũi khoan  1  19  1,5   4  Máy mài dao chuốt  1  21  0,65   5  Máy vạn năng  1  17  1,75   6  Máy mài mũi khoét  1  22  2,9   7  Máy khoan đứng  1  15  4,5   8  TB để hoá bền kim loại  1  23  0,8   Tổng  8   15,3   Công thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . ( Ksdi . Pđmi. ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kw) + Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw) + Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị. (Bảng phụ lục 1 trang 253 TKCĐ). + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq . + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả - Ta thấy với nhóm máy công cụ có Ksd =0,16; từ cos(=0,6 ( tg( = 1,33. Trình tự xác định nhq như sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Với nhóm 1, ta có n1 = 2 ; n = 8 - Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên. Ta có
+ Pđm : công suất định mức của n1 thiết bị. P1 = 4,5kw - Xác định n* và p* :
Trong đó:
- Từ các giá trị n* = 0,25 và p* = 0,3 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ] được nhq*= 0,93, vậy ta có nhq = n . nhq* = 8 . 0,93 = 7,44 Từ Ksd = 0,16 và nhq = 7,44 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] được Kmax = 2,48 vào công thức (2-1) tính được: Ptt = 2,48 . 0,16 (2,2+1+1,5+0,65+1,75+2,9+4,5+0,8) = 6,07(kw) Qtt = Ptt . tg( = 6,07.1,33 = 8,07 (KVAR)

Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong bảng B2-3. Một số công thức được dùng để tính toán: - Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị:
+ Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm. - Công thức tính hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình:
. (2-3) - Hệ số công suất trung bình:
(2-4) - Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây. Pđm.tđ =
Pđm.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw) Bảng kết quả tính toán B2-3 ở trang sau: Tên TB và nhóm TB  Số lượng  kí hiệu  Công suất đạt Pđm (kW)  Hệ số sử dụng Ksd  cos( tang(  Số TB hiệu quả Nhq  Hệ số cực đại Kmax  Iđm (A)  Phụ tải tính toán            Ptt (kW)  Qtt (kVAr)  Stt (kVA)  Itt(A)   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13   Nhóm I               Máy giữa  1  24  2,2  0,16  0,6/1,33    5,57       Máy mài sắc mũi phay  1  20  1,0  0,16  0,6/1,33    2,53       Máy mài mũi khoan  1  19  1,5  0,16  0,6/1,33    3,79       Máy mài dao chuốt  1  21  0,65  0,16  0,6/1,33    1,64       Máy vạn năng  1  17  1,75  0,16  0,6/1,33    4,42       Máy mài mũi khoét  1  22  2,9  0,16  0,6/1,33    7,34       Máy khoan đứng  1  15  4,5  0,16  0,6/1,33    11,38       TB để hoá bền KL  1  23  0,8  0,16  0,6/1,33    2,02       Kết quả tính  8   15,3  0,16  0,6/1,33  4  3,11  38,69  6,07  8,07  10,09  15,33   Nhóm II               Máy mài thô  1  28  2  0,16  0,6/1,33    5,06       Bàn đánh dấu  1  29   0,16  0,6/1,33          Máy cắt mép  1  16  4,5  0,16  0,6/1,33    11,38       Bàn thợ nguội  1  30   0,16  0,6/1,33          Máy khoan bàn  2  25  0,65  0,16  0,6/1,33    3,28       Méy ép tay kiểu vịt  1  27   0,16  0,6/1,33          Máy khoan đứng  1  14  2,8  0,16  0,6/1,33    7,08       Kết quả tính nhóm II  8   9,95  0,16  0,6/1,33  4  3,13  26,8  4,98  15,59  16,37  25,18   Nhóm III               Máy tiện ren  2  3  10,0  0,16  0,6/1,33    25,3       Máy tiện ren  2  2  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy tiện ren  2  1  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy tiện ren cấp chính xác cao  1  4  1,7  0,16  0,6/1,33    4,3       Máy để mài tròng  1  26  1,2  0,16  0,6/1,33    3,03       Máy doa toạ độ  1  5  2,0  0,16  0,6/1,33    5,06       Máy bào ngang  2  6  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy phay đứng  2  10  2,8  0,16  0,6/1,33    7,08       Kết quả tính  13   38,7  0,16  0,6/1,33  6  2,68  97,9  16,59  22,07  27,61  41,94   Nhóm IV               Máy xọc  1  7  2,8  0,16  0,6/1,33    7,08       Máy phay vạn năng  1  8  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy phay ngang  1  9  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy mài dao cắt gọt  1  18  0,63  0,16  0,6/1,33    1,59       Máy mài trong  1  11  4  0,16  0,6/1,33    11,38       Máy mài phẳng  1  12  2,8  0,16  0,6/1,33    7,08       Máy mài tròn  1  13  2,8  0,16  0,6/1,33    7,08       Kết quả tính  7   27,53  0,16  0,6/1,33  7  2,68  69,63  11,8  15,7  19,64  29,83   Nhóm V     0,16  0,6/1,33          Máy tiện ren  2  35  14,0  0,16  0,6/1,33    70,84       Máy tiện ren  3  34  10,0  0,16  0,6/1,33    75,9       Máy tiện ren  3  31  4,5  0,16  0,6/1,33    34,15       Máy tiện ren  1  32  7,0  0,16  0,6/1,33    17,71       Máy khoan hướng tâm  1  37  4,5  0,16  0,6/1,33    11,38           0,16  0,6/1,33          Máy mài phá  1  40  4,5  0,16  0,6/1,33    11,38       Kết quả tính  11   44,5  0,16  0,6/1,33  8  2,87  221,36  20,43  27,17  34  51,65   Nhóm VI         17,71       Máy tiện ren  1  33  7,0  0,16  0,6/1,33    25,3       Máy bào ngang  1  39  10,0  0,16  0,6/1,33    7,08       Máy bào ngang  1  38  2,8  0,16  0,6/1,33    62,23       Máy biến áp hàn  1  43  24,6  0,16  0,6/1,33    22,77       Máy khoan đứng  2  36  4,5  0,16  0,6/1,33    1,64       Máy khoan bàn  1  42  0,65  0,16  0,6/1,33    136,73       Bàn  8  41   0,16  0,6/1,33          Kết quả tính  15              1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =P0. F (2-6) Trong đó : + P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) + F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2) - Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 2250 (m2) - Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Po =14 (W/m2) Thay vào công thức (2-6) được : Pcs =14.2250 = 31,5 (Kw). 1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Công thức:
( 2-7)
Trong đó : + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw) + P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được: Pttpx = 0,85 .(6,07+4,98+16,59+11,8+20,43+24,65) + 31,5=71,84 (kw) Phụ tải phản kháng của phân xưởng. Qttpx=0,85.(8,07+15,59+22,07+15,7+27,17+32,79) = 103,18 (KVAR) Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng. Stt.px =
Stt.px =
Ittpx =
Cos(px =
1. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn xí nghiệp. 1.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng: Phụ tải động lực: - Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu (knc ). Công thức tính : Pđl = knc . Pđ Qđl = Qtt = Ptt . tg(
(2-8) Trong đó : + Pđ : Công suất đặt của phân xưởng (kw) + knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trưng (tra sổ tay kỹ thuật). + tg( : Tương ứng với cos( 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 kết cấu kim loại : Phân xưởng có công suất đặt Pđ = 1500 (kw) Diện tích : 2125 (m2) - Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ] knc =0,6 cos( =0,7 ( tg( =1,02 Tra bảng (PL1.3 TKCCĐ) Po = 15 (w/m2) ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên cos( =1 + Phụ tải động lực : Pđl = 0,6 . 1500 = 900 (kw) Qtt = Ptt . tg( = (Pđl + Pcs) . tg( = 929,75 . 1,02 = 948,34 (KVAR) + Công thức tính toán chiếu sáng: Pcs = P0 . F = 14 . 2125 = 29,75 (kw) + Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 900 +29,75 = 929,75 (kw) +Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng

=1328(KVA)
A b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác . Kết quả được được ghi trong bảng B 2-4: Bảng 2-4 Tên phân xưởng  Pđ, kw  Knc  cos(  tg(  F (m2)  Po w/m2  Pcs kw  Pđl kw  Ptt kw  Qtt KVAR  Stt KVA   PX. Kết cấu kim loại  1500  0,6  0,7  1,02  2125  15  29,75  900  929,75  948,34  1328   PX. Lắp ráp cơ khí  2500  0,4  0,6  1,33  2750  16  44  1000  1044  1388,52  1740   PX. Đúc  1000  0,7  0,8  0,75  2250  10  22,5  700  722,5  541,8  903,12   PX. Nén khí  800  0,7  0,8  0,75  1250  15  18,75  560  578,75  434,06  723,43   PX. Rèn  2500  0,6  0,7  1,02  2750  15  41,25  1500  1541,25  1572  2201,78   Trạm bơm  460  0,7  0,75  0,88  1250  15  18,75  323  341,75  300,74  455,66   PX. CSCK      2250  14  31,5   71,84  103,18  146,03   PX. Gia công gỗ  400  0,5  0,7  1,02  2850  14  39,9  200  239,9  28,78  342,71   Bộ phận HC và Xưởng TK  50  0,7  0,8  0,75  3050  15  45,75  35  80,75  60,65  100,93   Bộ phận KCS&KHO  520  0,7  0,7  1,02  3125  20  62,5  364  426,5  435,03  609,28   Khu nhà xe      4375  15  65,62     65,62   Tổng  9730     28025   420,27   5976,99  5813,1  8550,6   2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp:
- Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: QttXN = kđt
(KVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp:
- Hệ số công suất của toàn xí nghiệp:
2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 5 năm sau: - Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai: S(t) = Stt (1 + (1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN. Trong đó: Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại. (1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: ((1 = 0,083 - 0,101) (trang 262 sách CCDXNCN) t - Số năm dự kiến (t = 5 năm) Vậy S(5) = 7087 . (1 + 0,0685 . 5) = 9514,2(KVA) ( P(5) = S(5) . Cos( = 9514,2.0,75=7135,65 (Kw) 3. Xác định biểu đồ phụ tải: - Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp. - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn. - Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng . - Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải 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:
( 2-10 ) Trong đó : + SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA) + Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm + m : tỉ lệ xích KVA/mm2 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :
Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm. Bảng tính kết quả R và (cs : Bảng 2-5 Ký hiệu  Tên phân xưởng  Pcs Kw  Ptt Kw  Stt KVA  m KVA/mm2  R, mm  (0cs   1  PX. Kết cấu kim loại  29,75  929,75  1328  4  10,28  11,5   2  PX. Lắp ráp cơ khí  44  1044  1740  4  11,76  15,17   3  Phân xưởng đúc  22,5  722,5  903,12  4  8,47  11,21   4  Phân xưởng nén khí  18,75  578,75  723,43  4  7,58  11,66   5  Phân xưởng rèn  41,25  1541,25  2201,78  4  13,23  9,63   6  Trạm bơm  18,75  341,75  455,66  4  6,02  1