Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2

ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ TRUNG QUY MÔ SỐ 2 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 1 Lêi nãi ®Çu Trong sù nghiÖp x©y dùng vµ ph¸t triÓn ®Êt n•íc, c«ng nghiÖp ®iÖn gi÷ mét vai trß ®Æc biÖt quan träng. Bëi v×, c«ng nghiÖp ®iÖn lµ nghµnh cã liªn quan chÆt chÏ ®Õn hÇu hÕt c¸c nghµnh kinh tÕ quèc d©n, lµm t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, t¹o nªn sù ph¸t triÓn nhÞp nhµng trong nÒn kinh tÕ. ChÝnh v× vËy, khi x©y dùng mét nhµ m¸y, khu d©n c• hay mét thµnh phè míi ... th× viÖc ®Çu tiªn lµ ph¶i x©y dùng mét hÖ thèng cung cÊp ®iÖn ®Ó phôc vô cho nhu cÇu s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t cña n¬i ®ã. §Êt n•íc ta ®ang trªn con ®•êng c«ng nghiÖp ho¸ - hiÖn ®¹i ho¸, ®Èy m¹nh sù ph¸t triÓn c«ng nghiÖp, më réng nh÷ng nhµ m¸y c«ng suÊt lín, c«ng nghÖ hiÖn ®¹i. §iÒu nµy cã ý nghÜa lín trong viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn cho nhµ m¸y hay xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp ®Ó ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt. Víi nh÷ng kiÕn thøc ®· ®•îc häc tËp, nghiªn cøu trong nhµ tr•êng, tr•íc khi tèt nghiÖp em ®•îc giao ®å ¸n víi ®Ò tµi: "ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn cho nhµ m¸y c¬ khÝ trung quy m« sè 2". §å ¸n m«n häc nµy sÏ lµ mét sù tËp d•ît rÊt quý cho em tr•íc khi b•íc vµo thùc tÕ. Sau mét thêi gian lµm ®å ¸n, víi næ lùc cña b¶n th©n, ®ång thêi víi sù h•íng dÉn gióp ®ì cña c¸c thÇy Phan §¨ng Kh¶i, ®Õn nay em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc cña m×nh. Song víi kiÕn thøc cßn h¹n chÕ, cïng víi ®Ò tµi thiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn lµ t•¬ng ®èi khã vµ phøc t¹p, ®ßi hái ph¶i cã nhiÒu kinh nghiÖm vµ chuyªn m«n cao nªn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. V× vËy, em mong ®•îc sù nhËn xÐt gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o. §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 2 Ch•¬ng 1 Giíi thiÖu chung vÒ nhµ m¸y c¬ khÝ Ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y ®· tõ l©u lµ mét trong nh÷ng nghµnh then chèt cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. Víi nhiÖm vô söa ch÷a, s¶n xuÊt phô tïng thay thÕ chÕ t¹o c¸c m¸y c«ng cô, m¸y mãc c¬ giíi... ®¸p øng nhu cÇu cña sù ph¸t triÓn kinh tÕ. C¸c nhµ m¸y c¬ khÝ chiÕm mét sè l•îng lín vµ ph©n bè réng r·i trªn kh¾p ®Êt n•íc ta. Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c, c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y còng kh«ng ngõng ph¸t triÓn c¶ vÒ sè l•îng vµ chÊt l•îng. Nhµ m¸y c¬ khÝ trung quy m« lµ nhµ m¸y thuéc nghµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y. Nhµ m¸y cã tæng diÖn tÝch kho¶ng 16 000m2 víi 9 ph©n x•ëng vµ ban qu¶n lý nhµ m¸y cã c«ng suÊt ®Æt cho trong b¶ng 1-1. B¶ng 1-1: Tªn vµ c«ng suÊt ®Æt cña c¸c ph©n x•ëng. Ký hiÖu trªn mÆt b»ng Tªn ph©n x•ëng C«ng suÊt ®Æt (kW) 1 Ph©n x•ëng kÕt cÊu kim lo¹i 2500 2 Ph©n x•ëng l¾p r¸p c¬ khÝ 2200 3 Ph©n x•ëng ®óc 1800 4 Ph©n x•ëng nÐn khÝ 800 5 Ph©n x•ëng rÌn 1600 6 Tr¹m b¬m 450 7 Ph©n x•ëng söa ch÷a c¬ khÝ Theo tÝnh to¸n 8 Ph©n x•ëng gia c«ng gç 400 9 Ban qu¶n lý nhµ m¸y 120 10 ChiÕu s¸ng ph©n x•ëng X¸c ®Þnh theo diÖn tÝch D©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt cña nhµ m¸y: Giai ®o¹n ®Çu tiªn cña quy tr×nh c«ng nghÖ lµ t¹o ph«i. Kim lo¹i ®•îc ®•a vµo nÊu ch¶y vµ ®óc ph«i, giai ®o¹n nµy th•êng sö dông c¸c lß nÊu kim lo¹i ®èt b»ng than hoÆc lß ®iÖn trë, lß hå quang, lß trung tÇn. Sau khi ®óc xong th× ph«i ®•îc lµm s¹ch, c¾t bá phÇn thõa vµ ®•a sang bé phËn rÌn dËp, mét phÇn sau khi ®óc ®•a sang gia c«ng c¾t gät kim lo¹i ®Ó gia c«ng thµnh c¸c chi tiÕt m¸y, ë qu¸ tr×nh nµy cã rÊt nhiÒu m¸y c«ng cô nh• tiÖn, phay, bµo mµi ... víi c¸c c«ng suÊt kh¸c nhau, cã thÓ lµm viÖc ®éc Méc mÉu KhÝ nÐn §óc RÌn Nguyªn liÖu Gia c«ng c¾t gät NhiÖt luyÖn L¾p r¸p KiÓm tra S¶n phÈm §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 3 lËp cã thÓ lµm viÖc theo d©y chuyÒn. C¸c chi tiÕt m¸y ®•îc hoµn thiÖn ®•a sang quy tr×nh l¾p r¸p. Mét sè chi tiÕt m¸y chÞu mµi mßn nh• b¸nh r¨ng, trôc m¸y ... sau khi gia c«ng c¾t gät cßn ph¶i gia c«ng nhiÖt luyÖn nh• t«i, ram, ñ, c«ng ®o¹n nµy th•êng dïng c¸c lß t«i, ram, lß cao tÇn ... L¾p r¸p lµ qu¸ tr×nh cuèi cïng cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt, ë giai ®o¹n nµy c¸c chi tiÕt m¸y ®•îc l¾p r¸p thµnh khèi vµ thµnh m¸y hoµn chØnh. Nhµ m¸y ®•îc x©y dùng míi víi tr×nh ®é tù ®éng ho¸ cao, mét sè m¸y lµm viÖc theo d©y chuyÒn vµ cã c«ng suÊt lín. Nhµ m¸y lµm viÖc 3 ca, thêi gian sö dông c«ng suÊt cùc ®¹i Tmax = 4500h. Víi nh÷ng ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt s¶n xuÊt ®ã, nhµ m¸y ®•îc xÕp vµo phô t¶i lo¹i 1. Nhµ m¸y cÇn ®•îc cung cÊp ®iÖn mét c¸ch liªn tôc vµ an toµn, ®¶m b¶o chÊt l•îng ®iÖn n¨ng tèt. Sau ®©y lµ tæng mÆt b»ng cña nhµ m¸y, mÆt b»ng cña ph©n x•ëng söa ch÷a c¬ khÝ vµ phô t¶i cña ph©n x•ëng söa ch÷a c¬ khÝ. §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 4 Nhµ m¸y sè 2 6 4 879 1 3 52 Tõ hÖ thèng ®Õn M 1: 5000 Phô t¶i ®iÖn cña nhµ m¸y c¬ khÝ trung quy m« ( mÆt b»ng nhµ m¸y sè 2 ) C«ng suÊt ®Æt c¸c ph©n x•ëng. Ký hiÖu trªn mÆt b»ng Tªn ph©n x•ëng C«ng suÊt ®Æt (kW) 1 Ph©n x•ëng kÕt cÊu kim lo¹i 2500 2 Ph©n x•ëng l¾p r¸p c¬ khÝ 2200 3 Ph©n x•ëng ®óc 1800 4 Ph©n x•ëng nÐn khÝ 800 5 Ph©n x•ëng rÌn 1600 6 Tr¹m b¬m 450 7 Ph©n x•ëng söa ch÷a c¬ khÝ Theo tÝnh to¸n 8 Ph©n x•ëng gia c«ng gç 400 9 Ban qu¶n lý nhµ m¸y 120 10 ChiÕu s¸ng ph©n x•ëng X¸c ®Þnh theo diÖn tÝch B¶ng 1-2: Danh s¸ch thiÕt bÞ ph©n x•ëng söa ch÷a c¬ khÝ. TT Tªn thiÕt bÞ Sè l•îng Nh·n hiÖu C«ng suÊt Bé phËn dông cô 1 M¸y tiÖn ren 2 IA616 7,0 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 5 2 M¸y tiÖn ren 2 IA62 7,0 3 M¸y tiÖn ren 2 IK62 10,0 4 M¸y tiÖn ren cÊp chÝnh x¸c cao 1 IN6N 1,7 5 M¸y doa to¹ ®é 1 2A450 2,0 6 M¸y bµo ngang 2 7M36 7,0 7 M¸y xäc 1 7A420 2,8 8 M¸y phay v¹n n¨ng 1 6N82 7,0 9 M¸y phay ngang 1 6H82Π 7,0 10 M¸y phay ®øng 2 6H11 2,8 11 M¸y mµi trong 2 3A240 4,5 12 M¸y mµi ph¼ng 1 311NΠ 2,8 13 M¸y mµi trßn 1 3130 2,8 14 M¸y khoan ®øng 1 2A125 2,8 15 M¸y khoan ®øng 1 2135 4,5 16 M¸y c¾t mÐp 1 866A 4,5 17 M¸y mµi v¹n n¨ng 1 3A64 1,75 18 M¸y mµi dao c¾t gät 1 3818 0,65 19 M¸y mµi mòi khoan 1 36652 1,5 20 M¸y mµi s¾c mòi phay 1 3667 1,0 21 M¸y mµi dao chuèt 1 360 0,65 22 M¸y mµi mòi khoÐt 1 3659 2,9 23 ThiÕt bÞ ®Ó ho¸ bÒn kim lo¹i 1 ΠΠ -58 0,8 24 M¸y giòa 1 2,2 25 M¸y khoan bµn 2 HC125 0,65 26 M¸y ®Ó mµi trßn 1 1,2 27 M¸y Ðp tay kiÓu vÝt 1 28 M¸y mµi th« 1 3N634 2,8 29 B¶n ®¸nh dÊu 1 30 Bµn thî nguéi 10 Bé phËn söa ch÷a 31 M¸y tiÖn ren 3 1616 4,5 32 M¸y tiÖn ren 1 1A62 7,0 33 M¸y tiÖn ren 1 1524M 7,0 34 M¸y tiÖn ren 3 1Π63A 10,0 35 M¸y tiÖn ren 1 163 14,0 36 M¸y khoan ®øng 2 2A135 4,5 37 M¸y khoan h•íng t©m 1 2A53 4,5 38 M¸y bµo ngang 1 7A35 2,8 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 6 39 M¸y bµo ngang 1 7A36 10,0 40 M¸y mµi ph¸ 1 3M634 4,5 41 Bµn 8 42 M¸y khoan bµo 1 HCI2A 0,65 43 M¸y biÕn ¸p hµn 1 CT§-24 24,6 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 7 Ch•¬ng 2 X¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n Khi thiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn cho mét c«ng tr×nh (cô thÓ lµ nhµ m¸y ta ®ang thiÕt kÕ) th× nhiÖm vô ®Çu tiªn cña ng•êi thiÕt kÕ lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®•îc nhu cÇu ®iÖn cña phô t¶i c«ng tr×nh ®ã (hay lµ c«ng suÊt ®Æt cña nhµ m¸y...). Tuú theo quy m« cña c«ng tr×nh (hay cña nhµ m¸y...) mµ phô t¶i ®iÖn ph¶i ®•îc x¸c ®Þnh theo phô t¶i thùc tÕ hoÆc cßn ph¶i kÓ ®Õn kh¶ n¨ng ph¸t triÓn trong t•¬ng lai. Cô thÓ lµ muèn x¸c ®Þnh phô t¶i ®iÖn cho mét xÝ nghiÖp, nhµ m¸y th× chñ yÕu dùa vµo c¸c m¸y mãc thùc tÕ ®Æt trong c¸c ph©n x•ëng vµ xÐt tíi kh¶ n¨ng ph¸t triÓn cña c¶ nhµ m¸y trong t•¬ng lai (®èi víi xÝ nghiÖp nhµ m¸y c«ng nghiÖp th× chñ yÕu lµ t•¬ng lai gÇn) cßn ®èi víi c«ng tr×nh cã quy m« lín (nh• thµnh phè, khu d©n c•...) th× phô t¶i ph¶i kÓ ®Õn t•¬ng lai xa. Nh• vËy, viÖc x¸c ®Þnh nhu cÇu ®iÖn lµ gi¶i bµi to¸n dù b¸o phô t¶i ng¾n h¹n (®èi víi c¸c xÝ nghiÖp, nhµ m¸y c«ng nghiÖp) cßn dù b¸o phô t¶i dµi h¹n (®èi víi thµnh phè, khu vùc...). Nh•ng ë ®©y ta chØ xÐt ®Õn dù b¸o phô t¶i ng¾n h¹n v× nã liªn quan trùc tiÕp ®Õn c«ng viÖc thiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn nhµ m¸y. Dù b¸o phô t¶i ng¾n h¹n lµ x¸c ®Þnh phô t¶i cña c«ng tr×nh ngay sau khi c«ng tr×nh ®i vµo sö dông. Phô t¶i nµy th•êng ®•îc gäi lµ phô t¶i tÝnh to¸n. Ng•êi thiÕt kÕ cÇn ph¶i biÕt phô t¶i tÝnh to¸n ®Ó chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh•: m¸y biÕn ¸p, d©y dÉn, c¸c thiÕt bÞ ®ãng, c¾t, b¶o vÖ... ®Ó tÝnh c¸c tæn thÊt c«ng suÊt, tæn thÊt ®iÖn ¸p, ®Ó lùa chän c¸c thiÕt bÞ bï... ChÝnh v× vËy, phô t¶i tÝnh to¸n lµ mét sè liÖu quan träng ®Ó thiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn. Phô t¶i ®iÖn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh•: c«ng suÊt vµ sè l•îng c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, chÕ ®é vËn hµnh cña chóng, quy tr×nh c«ng nghÖ cña mçi nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, tr×nh ®é vËn hµnh cña c«ng nh©n v.v... V× vËy, x¸c ®Þnh chÝnh x¸c phô t¶i tÝnh to¸n lµ mét nhiÖm vô khã kh¨n nh•ng l¹i rÊt quan träng. Bëi v×, nÕu phô t¶i tÝnh to¸n ®•îc x¸c ®Þnh nhá h¬n phô t¶i thùc tÕ th× sÏ lµm gi¶m tuæi thä cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, cã kh¶ n¨ng dÉn ®Õn ®Õn ch¸y næ rÊt nguy hiÓm. NÕu phô t¶i tÝnh to¸n lín h¬n phô t¶i thùc tÕ nhiÒu th× c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®•îc chän sÏ qu¸ lín so víi yªu cÇu, g©y l·ng phÝ vµ kh«ng kinh tÕ. Do tÝnh chÊt quan träng nh• vËy, nªn ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vµ cã nhiÒu ph•¬ng ph¸p tÝnh to¸n phô t¶i ®iÖn. Nh•ng v× phô t¶i ®iÖn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh• ®· tr×nh bµy ë trªn vµ sù biÕn ®éng theo thêi gian nªn thùc tÕ ch•a cã ph•¬ng ph¸p nµo tÝnh to¸n chÝnh x¸c vµ tiÖn lîi phô t¶i ®iÖn. Nh•ng hiÖn nay ®ang ¸p dông mét sè ph•¬ng ph¸p sau ®Ó x¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n: + Ph•¬ng ph¸p tÝnh theo c«ng suÊt ®Æt vµ hÖ sè nhu cÇu. + Ph•¬ng ph¸p tÝnh theo hÖ sè cùc ®¹i vµ c«ng suÊt trung b×nh. + Ph•¬ng ph¸p tÝnh theo suÊt tiªu hao ®iÖn n¨ng cho mét ®¬n vÞ s¶n phÈm. + Ph•¬ng ph¸p tÝnh theo suÊt phô t¶i trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch s¶n xuÊt. Trong qu¸ tr×nh chuÈn bÞ thiÕt kÕ th× tuú theo quy m«, ®Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh (nhµ m¸y, xÝ nghiÖp...) tuú theo giai ®o¹n thiÕt kÕ lµ s¬ bé hay kü thuËt thi c«ng mµ chän ph•¬ng ph¸p tÝnh to¸n phô t¶i cho thÝch hîp. Sau ®©y sÏ tr×nh bµy mét sè ®¹i l•îng, hÖ sè tÝnh to¸n vµ c¸c ph•¬ng ph¸p tÝnh phô t¶i tÝnh to¸n. I. C¸c ®¹i l•îng c¬ b¶n vµ c¸c hÖ sè tÝnh to¸n 1. C«ng suÊt ®Þnh møc P®m: C«ng suÊt ®inh møc cña c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn th•êng ®•îc c¸c nhµ chÕ t¹o ghi s½n trªn nh·n hiÖu m¸y hoÆc trong c¸c lý lÞch m¸y. §èi víi ®éng c¬, c«ng suÊt ®Þnh møc ghi trªn nh·n hiÖu m¸y chÝnh lµ c«ng suÊt c¬ trªn trôc ®éng c¬. C«ng suÊt ®Æt lµ c«ng suÊt ®Çu vµo cña ®éng c¬, vËy c«ng suÊt ®Æt trªn trôc ®éng c¬ ®•îc tÝnh nh• sau: §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 8 P® = dcη dmP (2.1) Trong ®ã: P® : C«ng suÊt ®Æt cña ®éng c¬ (kW). P®m : C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ (kW). ηdc : HiÖu suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬. Trªn thùc tÕ, hiÖu suÊt cña ®éng c¬ t•¬ng ®èi cao (ηdc= 0,85÷0,95) nªn ta cã thÓ xem P®  P®m. - §èi víi c¸c thiÕt bÞ chiÕu s¸ng: C«ng suÊt ®Æt lµ c«ng suÊt ®•îc ghi trªn ®Ìn. C«ng suÊt nµy b»ng c«ng suÊt tiªu thô cña ®Ìn khi ®iÖn ¸p trªn m¹ng ®iÖn lµ ®Þnh møc. - §èi víi c¸c thiÕt bÞ lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i (nh• cÇu trôc, m¸y hµn v.v...) khi tÝnh to¸n phô t¶i ®iÖn cña chóng, ta ph¶i quy ®æi vÒ c«ng suÊt ®Þnh møc ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n. Cã nghÜa lµ quy ®æi vÒ chÕ ®é lµm viÖc cã hÖ sè tiÕp ®iÖn ε% = 100%. C«ng thøc quy ®æi nh• sau: + §èi víi ®éng c¬: P'®m = P®m. ε% (2.2) + §èi víi m¸y biÕn ¸p hµn: P'®m = S®m.cos . ε% (2.3) Trong ®ã: P'®m lµ c«ng suÊt ®Þnh møc ®· quy ®æi vÒ chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n. 2. Phô t¶i trung b×nh Ptb: Phô t¶i trung b×nh lµ mét ®Æc tr•ng tÜnh cña phô t¶i trong mét kho¶ng thêi gian nµo ®ã. Tæng phô t¶i trung b×nh cña c¸c thiÕt bÞ cho ta c¨n cø ®Ó ®¸nh gi¸ giíi h¹n d•íi cña phô t¶i tÝnh to¸n. Trong thùc tÕ, phô t¶i trung b×nh ®•îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc sau: Ptb = t P ; Qtb = t Q (2.4) Trong ®ã: P , Q : §iÖn n¨ng tiªu thô trong kho¶ng thêi gian kh¶o s¸t t. * Phô t¶i trung b×nh cho c¶ nhãm thiÕt bÞ: Ptb =   n 1i p tbi ; Qtb =   n 1i q tbi (2.5) BiÕt ®•îc phô t¶i trung b×nh ta cã thÓ ®¸nh gi¸ ®•îc møc ®é sö dông thiÕt bÞ, x¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n vµ tÝnh tæn hao ®iÖn n¨ng. 3. Phô t¶i cùc ®¹i Pmax: Phô t¶i cùc ®¹i lµ phô t¶i trung b×nh lín nhÊt ®•îc tÝnh trong kho¶ng thêi gian t•¬ng ®èi ng¾n (tõ 5÷30 phót). Th«ng th•êng lÊy thêi gian lµ 30 phót øng víi ca lµm viÖc cã phô t¶i lín nhÊt trong ngµy. Phô t¶i cùc ®¹i ®Ó tÝnh tæn thÊt c«ng suÊt lín nhÊt, ®Ó chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, c¸c d©y dÉn vµ d©y c¸p theo mËt ®é kinh tÕ. 4. Phô t¶i ®Ønh nhän: Phô t¶i ®Ønh nhän (P®nh) lµ phô t¶i cùc ®¹i xuÊt hiÖn trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n (1÷2s). Th•êng x¶y ra khi më m¸y ®éng c¬. §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 9 Phô t¶i nµy ®•îc dïng ®Ó kiÓm tra ®é dao ®éng ®iÖn ¸p, ®iÒu kiÖn tù khëi ®éng ®éng c¬, chän d©y ch¶y cÇu ch×, tÝnh dßng khëi ®éng cña r¬le b¶o vÖ. Phô t¶i ®Ønh nhän cßn lµm ¶nh h•ëng ®Õn sù lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ kh¸c trong cïng mét m¹ng ®iÖn. 5. Phô t¶i tÝnh to¸n Ptt: Phô t¶i tÝnh to¸n ®•îc tÝnh theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng cho phÐp, lµ phô t¶i gi¶ thiÕt l©u dµi kh«ng ®æi cña c¸c phÇn tö trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn (m¸y biÕn ¸p, ®•êng d©y) t•¬ng ®•¬ng víi phô t¶i thùc tÕ biÕn ®æi theo ®iÒu kiÖn t¸c dông lín nhÊt. Nãi c¸ch kh¸c phô t¶i tÝnh to¸n còng lµm nãng d©y dÉn lªn tíi nhiÖt ®é lín nhÊt do phô t¶i thùc tÕ g©y ra. Do vËy ®Ó ®¶m b¶o an toµn trong mäi tr¹ng th¸i vËn hµnh, trong thùc tÕ thiÕt kÕ ta chØ sö dông phô t¶i tÝnh to¸n theo c«ng suÊt t¸c dông. Ptb  Ptt Pmax 6. HÖ sè sö dông ksd: HÖ sè sö dông lµ tØ sè gi÷a phô t¶i t¸c dông trung b×nh víi c«ng suÊt ®Þnh møc cña thiÕt bÞ. + §èi víi mét thiÕt bÞ: ksd = dmP tbP (2.6) + §èi víi nhãm thiÕt bÞ: ksd = dmP tbP =     n 1i dmi p n 1i tbi p (2.7) NÕu cã ®å thÞ phô t¶i th× hÖ sè sö dông ®•îc to¸n nh• sau: ksd = )nt...2t1(tdmP ntnP...2t2P1t1P   (2.8) HÖ sè sö dông nãi lªn møc ®é sö dông, møc ®é khai th¸c c«ng suÊt cña thiÕt bÞ ®iÖn trong mét chu kú lµm viÖc vµ lµ sè liÖu ®Ó tÝnh phô t¶i tÝnh to¸n. 7. HÖ sè phô t¶i kPt: HÖ sè phô t¶i (cßn gäi lµ hÖ sè mang t¶i) lµ tØ sè gi÷a c«ng suÊt thùc tÕ víi c«ng suÊt ®Þnh møc. Th•êng ta ph¶i xÐt ®Õn hÖ sè phô t¶i trong kho¶ng thêi gian nµo ®ã. Nªn: kpt = dmP thucteP = dmP tbP =     n 1i dmi p n 1i tbi p (2.9) NÕu cã ®å thÞ phô t¶i th× hÖ sè sö dông ®•îc tÝnh nh• c«ng thøc (2.8) sau: kpt = )nt...2t1(tdmP ntnP...2t2P1t1P   HÖ sè phô t¶i nãi lªn møc ®é sö dông, møc ®é khai th¸c c«ng suÊt cña thiÕt bÞ ®iÖn trong kho¶ng thêi gian ®ang xÐt. 8. HÖ sè cùc ®¹i kmax: kmax  1 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 10 HÖ sè cùc ®¹i lµ tØ sè gi÷a phô t¶i tÝnh to¸n vµ phô t¶i trung b×nh trong kho¶ng thêi gian ®ang xÐt: kmax = tbP ttP (2.10) HÖ sè cùc ®¹i phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, chñ yÕu lµ sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ nhq vµ hÖ sè sö dông ksd vµ hµng lo¹t c¸c yÕu tè ®Æc tr•ng cho chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ trong nhãm lµm rÊt phøc t¹p nªn khi tÝnh to¸n th•êng tra theo ®•êng cong: kmax = f(nhq, ksd). 9. HÖ sè nhu cÇu knc: HÖ sè nhu cÇu lµ tØ sè gi÷a phô t¶i tÝnh to¸n vµ c«ng suÊt ®Þnh møc. knc = dmP ttP = tbP ttP . dmP tbP = kmax.ksd (2.11) HÖ sè nhu cÇu th•êng ®•îc dïng tÝnh cho phô t¶i t¸c dông. Trong thùc tÕ hÖ sè nhu cÇu th•êng do kinh nghiÖm vËn hµnh tæng kÕt l¹i. 10. HÖ sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ nhq: HÖ sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ lµ sè thiÕt bÞ gi¶ thiÕt cã cïng c«ng suÊt vµ chÕ ®é lµm viÖc. Chóng ®ßi hái phô t¶i b»ng phô t¶i tÝnh to¸n cña nhãm phô t¶i thùc tÕ (gåm c¸c thiÕt bÞ cã chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau): nhq =              n 1i 2 dmP 2n 1i dmi P (2.12) Khi sè thiÕt bÞ dïng ®iÖn trong nhãm lín h¬n 5 (n >5), th× tÝnh nhq theo c«ng thøc trªn kh¸ phøc t¹p nªn ng•êi ta t×m nhq theo b¶ng hoÆc ®•êng cong. Tr×nh tù tÝnh nh• sau: Tr•íc hÕt tÝnh: n* = n 1n ; P* = P 1P (2.13) Trong ®ã: n: Sè thiÕt bÞ trong nhãm. n1: Sè thiÕt bÞ cã c«ng suÊt kh«ng nhá h¬n mét n÷a c«ng suÊt cña thiÕt bÞ cã c«ng suÊt lín nhÊt trong nhãm. P, P1 lµ tæng c«ng suÊt øng víi n vµ n1 thiÕt bÞ. Sau khi tÝnh ®•îc n* vµ P* tra b¶ng hoÆc ®•êng cong t×m ®•îc n*hq, tõ ®ã tÝnh nhq theo c«ng th•c sau: nhq = n.n * hq (2.14) Sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ lµ mét trong nh÷ng sè liÖu quan träng ®Ó x¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n. II. C¸c ph•¬ng ph¸p tÝnh phô t¶i tÝnh to¸n. HiÖn nay, cã nhiÒu ph•¬ng ph¸p ®Ó tÝnh phô t¶i tÝnh to¸n. Nh÷ng ph•¬ng ph¸p ®¬n gi¶n, tÝnh to¸n thuËn tiÖn th•êng kÕt qu¶ kh«ng chÝnh x¸c. Ng•îc l¹i, nÕu ®é chÝnh x¸c ®•îc n©ng cao th× ph•¬ng ph¸p tÝnh phøc t¹p. V× vËy tuú theo giai ®o¹n thiÕt kÕ, tuú theo yªu cÇu cô thÓ mµ chän ph•¬ng ph¸p tÝnh cho thÝch hîp, sau ®©y lµ mét sè ph•¬ng ph¸p x¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n th•êng dïng nhÊt. §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 11 1. X¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n theo c«ng suÊt ®Æt vµ hÖ sè nhu cÇu. C«ng thøc tÝnh: Ptt =knc.   n 1i di P (2.13) Qtt = Ptt.tg (2.14) Stt = tt 2Qtt2P  = cos ttP (2.15) Mét c¸ch gÇn ®óng cã thÓ lÊy P® = P®m nªn: Ptt = knc.   n 1i dmi P (2.16) Trong ®ã: P®i, P®mi : C«ng suÊt ®Æt, c«ng suÊt ®Þnh møc cña thiÕt bÞ thø i (kW). Ptt, Qtt, Stt : C«ng suÊt t¸c dông, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, c«ng suÊt toµn phÇn tÝnh to¸n cña nhãm cã n thiÕt bÞ, (kW, kVAr, kVA). n : Sè thiÕt bÞ trong nhãm. knc: HÖ sè nhu cÇu, tra ë sæ tay kü thuËt. tg : øng víi cos ®Æc tr•ng cho nhãm thiÕt bÞ, tra ë sæ tay kü thuËt. NÕu hÖ sè c«ng suÊt cos cña c¸c thiÕt bÞ trong nhãm kh«ng gièng nhau th× ph¶i tÝnh hÖ sè c«ng suÊt trung b×nh theo c«ng thøc sau: cos tb = nP...2P1P ncosnP...2cos2P1cos1P    (2.17) HÖ sè nhu cÇu cña c¸c m¸y kh¸c nhau th•êng ®•îc cho trong c¸c sæ tay. . Ph•¬ng ph¸p nµy cã •u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, tÝnh to¸n thuËn tiÖn. Tuy nhiªn, nh•îc ®iÓm chñ yÕu cña ph•¬ng ph¸p nµy lµ ®é chÝnh x¸c kh«ng cao. Bëi v× hÖ sè nhu cÇu knc tra trong c¸c sæ tay lµ cè ®Þnh cho tr•íc kh«ng phô thuéc vµo chÕ ®é vËn hµnh vµ sè thiÕt bÞ trong nhãm. Trong lóc ®ã, theo c«ng thøc trªn ta cã knc = kmax.ksd, cã nghÜa lµ hÖ sè nhu cÇu phô thuéc nhiÒu yÕu tè kÓ trªn. 2. X¸c ®Þnh PTTT theo suÊt phô t¶i trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch. C«ng thøc tÝnh: Ptt = p0.F (2.18) Trong ®ã: p0: SuÊt phô t¶i trªn 1m 2 ®¬n vÞ diÖn tÝch s¶n xuÊt (kW/m2). F : DiÖn tÝch s¶n xuÊt (m2). Gi¸ trÞ p0 ®•îc cho s½n trong b¶ng, phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña phô t¶i ph©n tÝch theo sè liÖu thèng kª. Ph•¬ng ph¸p nµy chØ cho kÕt qu¶ gÇn ®óng. Nã ®•îc dïng ®Ó tÝnh c¸c phô t¶i, c¸c ph©n x•ëng cã mËt ®é m¸y mãc s¶n xuÊt ph©n bè t•¬ng ®èi ®Òu nªn chØ ¸p dông trong giai ®o¹n thiÕt kÕ s¬ bé. 3. X¸c ®Þnh PTTT theo suÊt tiªu hao ®iÖn n¨ng cho mét ®¬n vÞ s¶n phÈm. C«ng thøc tÝnh: Ptt = maxT 0M.w (2.19) §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 12 Trong ®ã: M: Sè ®¬n vÞ s¶n phÈm s¶n xuÊt ra trong 1 n¨m (s¶n l•îng). w0: SuÊt tiªu hao ®iÖn n¨ng cho 1 ®¬n vÞ s¶n phÈm (kWh/®¬n vÞ s¶n phÈm). Tmax: Thêi gian sö dông c«ng suÊt lín nhÊt (h). Ph•¬ng ph¸p nµy th•êng dïng ®Ó tÝnh to¸n cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã ®å thÞ phô t¶i Ýt biÕn ®æi hay kh«ng thay ®æi nh•: qu¹t giã, m¸y nÕn khÝ... khi ®ã phô t¶i tÝnh to¸n gÇn b»ng phô t¶i trung b×nh vµ kÕt qu¶ t•¬ng ®èi chÝnh x¸c. 4. X¸c ®Þnh phô t¶i tÝnh to¸n theo hÖ sè cùc ®¹i vµ c«ng suÊt trung b×nh. Khi kh«ng cã c¸c sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó ¸p dông c¸c ph•¬ng ph¸p t•¬ng ®èi ®¬n gi¶n ®· nªu ë trªn hoÆc khi cÇn n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña phô t¶i tÝnh to¸n th× nªn dïng ph•¬ng ph¸p nµy. C«ng thøc tÝnh: Ptt = kmax.ksd.P®m (2.20) Trong ®ã: P®m: C«ng suÊt ®Þnh møc (kW). ksd : HÖ sè sö dông, tra trong sæ tay kü thuËt. kmax: HÖ sè cùc ®¹i, tra trong sæ tay kü thuËt theo quan hÖ: kmax = f(nhq, ksd). Ph•¬ng ph¸p nµy cho kÕt qu¶ t•¬ng ®èi chÝnh x¸c v× khi x¸c ®Þnh sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ nhq, chóng ta ®· xÐt