Luận văn Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình phát triển của xã hội,con người luôn tìm mọi cách khai thác mọi tiềm lực của tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu sống của mình.Hiện nay nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa,mà nguồn năng lượng điện không thể thiếu được trong công nghiệp. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các nhà máy và xí nghiệp cùng với nhu cầu sử dụng to lớn của người dân về điện năng , chính vì vậy đòi hỏi sự phát triển không ngừng của ngành điện. Đứng trước tình hình đó lực lương đông đảo các cán bộ,kỹ thuật viên trong và ngoài ngành điện cùng tham gia và thiết kế và lắp đặt các công trình trọng điểm của nền công nghiệp của nước ta. Các nhà máy và xí nghiệp cần được cung cấp một lương điện tương đối lớn , nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp rồi qua các trạm biến áp trung gian về nhà máy và lại được cung cấp cho các phân xưởng. Đồ án này giới thiệu chung về xí nghiệp , vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ , phân bố phụ tải… Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán , thiết kế mạng điện cao áp hạ áp , và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cũng như toàn xí nghiệp .Thông qua thiết kế và tính toán nêu ra các cách lựa chọn thiết bị điện.số lương,dung lượng,vị trí đặt trạm biến áp,trạm phân phối điện năng trung tâm.cũng như tính toán chọn bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện toàn xí nghiệp… Là một học sinh khoa Điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội em đã đươc học và tìm hiểu các vấn trên . Hiện nay em đã đươc tiếp nhận một đồ án với tiêu đề là : ” Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp ” với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Ninh Văn Nam,thầy giáo bộ môn Cung Cấp Điện, để em có thể hoàn thành đồ án này. Đây là đồ án đầu tiên của em được giao làm nên vẫn còn bỡ ngơ và không thể tránh được những sai sót . Vậy nên em rất mong nhận đươc sự đóng góp nhiệt tình của thầy. Em xin chân thành cảm ơn. Chưong 0 : Giới Thiệu Chung Về Xí Nghiệp A. Giới thiệu chung về xí nghiệp Xí nghiệp công nghiệp gồm 11 phân xưởng BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP TRẦN THẾ MẠNH Tên  Tọa độ X, Y; công suất P; hệ số cos
;hệ số sử dụng và số thiết bị của các phân xưởng  Tọa độ,công suất cắt và độ lệch điện áp của nguồn  Kích thước và độ rọi của PX  Hệ số công suất    X
 Y
 P
 cos
 Ksd  N  X
 Y
 Scat
 V%  a*b
 Eyc
 cos
  T  75  54  81,87  0,83  0,6  3  35  479  250  5  16
20  40  0,89   R  210  17  62,59  0,67  0,6  3  368  137  210  2,5  12
20  45  0,9   Â  148  28  62,17  0,78  0,6  4  437  69  160  3  12
20  45  0,9   N  29  157  70,15  0,74  0,6  4  24  501  165  6  14
22  50  0,9   U  63  73  63,05  0,82  0,6  3  473  321  160  6  10
34  50  0,92   H  8  108  65,18  0,82  0,6  4  541  318  240  4  13
26  45  0,89   Ê  180  84  62,59  0,67  0,6  2  368  137  210  2,5  12
20  45  0,9   M  27  127  59,43  0,65  0,6  3  17  457  250  4  10
34  45  0,92   A  200  24  143,2  0,78  0,6  3  327  210  165  5  12
20  45  0,9   O  138  134  85,44  0,77  0,6  3  78  417  150  5  16
28  45  0,92   I  84  68  62,17  0,78  0,6  4  437  69  160  3  12
20  45  0,9    CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN A.Đặt Vấn Đề Phụ tải là số liệu ban đầu , để giải quyết những vấn đề tổng hợp về kinh tế , kỹ thuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại . xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích lựa chọn kiểm tra các phần tử mang điện và theo phương pháp phát nóng và các chỉ tiêu kinh tế. Tính toán độ lệch và dao động điện áp lựa chọn thiết bị bù và thiết bị… Vì vậy khi thiết kế hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người ta dùng phương pháp chọn hợp lý hồ sơ và các phần tử của hệ thống cung cấp điện dùng các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật của nó ( Vốn đầu tư , phí tổn vận hành hàng năm, chi phí qui đổi, chi phí kim loại màu, tổn thất điện năng ) đều phụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọng tính toán. Giá trị trung bình pháp đơn giản hóa hoặc phương pháp xác định chính xác là tùy thuộc vào giai đoạn thiết kế và vị trí điểm nút tính toán khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp gồm 2 giai đoạn sau: +Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế. +Giai đoạn vẽ bản vẽ thi công. Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ. Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể và các nguồn tiêu thụ của các phân xưởng. Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện theo các điểm nút tính toán trong các lưới điện dưới và trên 1000 V. Chính vì vậy người ta ra một đại lượng gọi là phụ tải tính toán nó được định nghĩa như sau: Phụ tải chỉ dùng để thiết hế tính toán nó tương đương với phụ tải thưc về hiệu quả phát nhiệt hay tốc độ hao mòn cách điện trong quá trình làm việc. B. Nhiệm Vụ Thiết Kế 1 .Xác định phụ tải tính toán của nhà máy. 2 .Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện. 3 .Lựa chọn thiết bị, Máy biến áp, tiết diện dây dẫn, thiết bị phân phối,thiết bị bảo vệ, thiết bị đo lường.v.v. .Xác định tham số chế độ mạnh điện :
,
,
,U2 . 5 .Tính toán nối đất cho trạm biến áp theo chữ cái cuối cùng của tên đệm 6 .Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị Cos
7 .Tính toán chiếu sang cho phân xưởng ( ứng với chữ cái cuối cùng của tên người thiết kế. 8 .Dự toán công trình điện. C. Các Phương Pháp Xác Định Phụ Tải Tính Toán I Phưong pháp xác định phụ tải tính toán(PTTT)theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Công thức tính: Ptt = Knc
(2-1) Qtt = Ptt
tg
(2-1) Stt=
=
(2-1) Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm Khi đó : Ptt = Knc

Trong đó : Pđmi ,Pđi :Là công suất đắt và công suất định mức của thiết bị
. Ptt ,Qtt ,Stt :Là công suất tác dụng,phản kháng,toàn phần tính toán của các nhóm thiết bị (KW,KVAr,KVA) n :Số thiết bị trong nhóm Knc :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 giả,thuận tiện .Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác.Bởi vì hệ số nhu cầu tra được trong sổ tay là số liệu cố định cho trước , không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy. II Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình. Ptt =Khd
Ptb Trong đó : Khd :là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải,tra trong sổ tay kỹ thuật. Ptb :là công suất trung bình của thiết bị hoăc nhóm thiết bị [KW]. Ptb =
=
Phương pháp này có thể áp dụng tính phụ tải tính toán ở thanh cái từ phân phối, phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến ạp phân xưởng. Phưong pháp này ít đươcj dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải. III Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Ptt =Ptb



Trong đó : Ptb .là công suất của thiết bị trong nhóm thiết bị [KW].
.là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
.là hệ số tán xạ của
. Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các thiết bị của phân xưởng hay toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đã vận hành. IV Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại Ptt =Kmax . Ptb = Kmax.Ksd.Pđm Trong đó : Ptb .là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm nhiết bị [KW]. Kmax .hệ số cực đại,tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ. Kmax = f (nhq . Ksd) Ksd .hệ số sử dụng tra trong sổ tay mới có. Nhq .số thiết bị dùng điện hiệu quả. Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực cho toàn bộ phân xưởng. Nó cho kết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các loại phụ tải như : chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lượng thiết bị trong nhóm. V Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm : Ptt =
Trong đó : ao .là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [KWh/đvsp] M .là số sản phẩm sản xuất được trong một năm . Tmax .là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]. Phương pháp này thường được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác quy hoạch hoặc dùng quy hoạch nguồn cho xí nghiệp. XI Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đợn vị diện tích : Ptt =p0.F Trong đó: P0 .là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích[W/m2] F .là diện tích bố trí thiết bị [m2] 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 sơ bộ, thiết kế chiếu sang. VII Phương pháp tính trực tiếp: Trong các phương pháp trên, có 3 phương pháp 1, 5 và 6 dưa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dưng trên cơ sở lý thuyết xác xuất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp hơn. Tùy theo yêu cầu tính toán và những thong tin có thể có được về phụ tải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT. VIII Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq). Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức: Ptt=kmax.ksd.
Trong đó: Pdmi .là công suất định mức của thiết bị I trong nhóm. n .là số thiết bị trong nhóm. Ksd .là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kỹ thuật. Kmax .là hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thật theo quan hệ kmax=f(nhq.ksd). nhq .là số thiết bị dùng điện hiệu quả. Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cách điện) đúng bằng các phụ tải thực tế ( có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhq đươcj xác định bằng công thức tổng quát sau: nhq=
(làm tròn số) Trong đó: Pdmi .là công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm. n .là số thiết bị trong nhóm. Khi n lớn thì xác định nhq theo công thức trên khá phiền phức nên ta có thể xác định nhq theo các phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng
. a)Trường hợp m=
và ksdp
thì nhq=n. Chú ý nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì:nhq=n- n1. Trong đó: Pdmmax là công suất định mức của thiệt bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Pdmmin là công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. b) Trường hợp m=
>3 và ksdp
.nhq sẽ được xác định theo biểu thức: nhq=
c) Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq phải được tiến hành theo trình tự: Trước hết tính :
=
;
=
Trong đó: n . là số thiết bị trong nhóm. n1 . là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. P và P1 .là tổng công suất của n và của n1 thiết bị. Sauk hi tính được n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật tìm được nhq* =f ( n*. P* ), từ đó tính nhq theo công thức: nhq=nhq* . n Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq,trong một trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau: * Nếu n
và nhq <4, phụ tải tính toán được tính theo công thức; Ptt=
* Nếu n>3 và nhq<4, phụ tính toán được tính theo công thức: Ptt=
Trong đó: kti-hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.Nếu không có số liệu chính xác,hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau: kti=0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. kti=0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. * Nếu n>300 và ksd
phụ tải tính toán được tính theo công thức: Ptt=1,05
* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm,quạt nén khí,…) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình: Ptt=Ptb=ksd
* Nếu trong mạch có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng,trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1pha về phụ tải 3 pha tương đương: Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: Pqd=3.Ppha max Nếu thiếu bị một pha đấu vào điện áp dây:Pqd=
. Ppha max * Nếu trong nhóm thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn mạch lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức: Pqd=
Trong đó:
là hệ số đóng điện tương đối phần trăm(cho trong lý lịch máy) 10 Trần Thế Mạnh Lớp DCN05_k54 Đồ án cung cấp điện IX Xác định phụ 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 như sau: Iđn=Ikd(max)+(Itt – ksd . Idm(max)) 2-12 Trong đó: Ikd(max) .là dòng khởi động của thiết bị có dòng lớn nhất trong nhóm máy. Itt .là dòng tính toán của máy. Idm(max) .là dòng định mức của thiết bị đang khởi động. ksd .là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. C. Tính Toán Phụ Tải Bảng Số Liệu Thiết Kế Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Tên  Tọa độ X, Y; công suất P; hệ số cos
;hệ số sử dụng và số thiết bị của các phân xưởng  Tọa độ,công suất cắt và độ lệch điện áp của nguồn  Kích thước và độ rọi của PX  Hệ số công suất    X
 Y
 P
 cos
 Ksd  N  X
 Y
 Scat
 V%  a*b
 Eyc
 cos
  T  75  54  81,87  0,83  0,6  3  35  479  250  5  16
20  40  0,89   R  210  17  62,59  0,67  0,6  3  368  137  210  2,5  12
20  45  0,9   Â  148  28  62,17  0,78  0,6  4  437  69  160  3  12
20  45  0,9   N  29  157  70,15  0,74  0,6  4  24  501  165  6  14
22  50  0,9   U  63  73  63,05  0,82  0,6  3  473  321  160  6  10
34  50  0,92   H  8  108  65,18  0,82  0,6  4  541  318  240  4  13
26  45  0,89   Ê  180  84  62,59  0,67  0,6  2  368  137  210  2,5  12
20  45  0,9   M  27  127  59,43  0,65  0,6  3  17  457  250  4  10
34  45  0,92   A  200  24  143,2  0,78  0,6  3  327  210  165  5  12
20  45  0,9   O  138  134  85,44  0,77  0,6  3  78  417  150  5  16
28  45  0,92   I  84  68  62,17  0,78  0,6  4  437  69  160  3  12
20  45  0,9   11 Trần Thế Mạnh Lớp DCN05_k54 Đồ án cung cấp điện Số Liệu Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Các Phân Xưởng TT  PX  Tọa Độ   Thiết Bị     X  Y  Tham số  1  2  3  4   1  T  75  54  P(KW)  81,87  63,05  66,74        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,83  0,82  0,79    2  R  210  17  P(KW)  62,59  75,57  81,87        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,67  0,78  0,83    3  Â  148  28  P(KW)  62,17  68,6  84,3  77,82       KSD  0,6  0,6  0,6  0,6       Cos
 0,78  0,69  0,82  0,8   4  N  29  157  P(KW)  70,15  85,44  62,59  62,17       KSD  0,6  0,6  0,6  0,6       Cos
 0,74  0,77  0,67  0,78   5  U  63  73  P(KW)  63,05  66,74  57,06        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,82  0,79  0,78    6  H  8  108  P(KW)  65,18  62,17  82,33  46,78       KSD  0,6  0,6  0,6  0,6       Cos
 0,82  0,78  0,75  0,68   7  Ê  180  84  P(KW)  62,59  56,21         KSD  0,6  0,6         Cos
 0,67  0,80     8  M  27  127  P(KW)  59,43  70,15  85,44        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,65  0,74  0,77    9  A  200  24  P(KW)  143,2  62,59  62,17        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,78  0,67  0,78    10  O  138  134  P(KW)  85,44  62,59  62,17        KSD  0,6  0,6  0,6        Cos
 0,77  0,67  0,78    11  I  84  68  P(KW)  62,17  82,33  46,78  59,43       KSD  0,6  0,6  0,6  0,6       Cos
 0,78  0,75  0,68  0,65   12 Trần Thế Mạnh Lớp DCN05_k54 Đồ án cung cấp điện Phương Pháp Tính Toán Gồm 2 Loại : 1 .phụ tải động lực 2 .phụ tải chiếu sang Xác Định Phụ Tải Động Lực Của Các PX Để xác định phụ tải tính toán của phân xưởng ta dùng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu knc và tổng công suất
. Ptt=knc .
=
Trong đó:knc,ksd là hệ số nhu cầu và hệ số sử dụng nói lên quá trình làm việc của phụ tải, nó xét đến số thiết bị có mặt trong nhóm, chế độ làm việc của thiết bị và mức độ chênh lệch công suất của các thiết bị. Ptt .là công suất tính toán của thiết bị. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo số thiết bị dùng điện có hiệu quả tương đối chính xác vì nó xét đến ảnh hưởng của các thiết bị trong nhóm và số thiết bị có công suất cực đại, có sự khác nhau về chế độ làm việc của các thiết bị. Vì vậy phương pháp này được ứng dụng nhiều trong thực tế khi thiết kế cho các công trình.