Chương 1. Tính toán phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn bộ nhà máy 1. Phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí 1.1 Công suất phân xưởng sửa chữa cơ khí. Căn cứ vào vị trí và công suất của các công cụ, ta chia làm 5 nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí và sẽ dùng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
Theo giáo trình Thiết kế cấp điện – Vũ Văn Tẩm, Ngô Hồng Quang, với nhóm máy sửa chữa cơ khí, ta chọn 𝑘𝑠𝑑𝑛 = 0,15; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,6 Bảng 1. Phụ tải tủ động lực cho nhóm máy 1 STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ Pđm (kW)/máy Số lượng Tổng công suất (kW) 1 Máy tiện ren 1 7 2 14 2 Máy tiện ren 2 7 2 14 3 Máy tiện ren 3 10 2 20 Máy tiện ren cấp chính 4 1.7 5 Máy doa tọa độ 5 2 1 2 6 Máy bào ngang 6 7 2 14 7 Máy xọc 7 2.8 8 Máy phay vạn năng 8 7 1 7 9 Máy phay tròn 11 4.1 ∗ Ta tra bảng có 𝑛ℎ𝑞 = 0,8 => 𝑛ℎ𝑞 = 0.8 ≈ 13 𝑣ớ𝑖 𝑘𝑠𝑑 = 0,15 n kmax 12 1,96 13 x 14 1,85 Dùng phương pháp nội suy ta có kết quả 𝑘𝑚𝑎𝑥 = 𝑥 = 1,905 Vậy 𝑃𝑡𝑡1 = 𝑘𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑠𝑑 𝑃 = 1,905. Tính toán phụ tải cho các nhóm tủ động lực khác Chú ý: Cần quy đổi công suất máy biến áp từ 1 pha sang công suất 3 pha cùng hệ số đóng điện 25% 1 Bảng 1. Phụ tải tủ động lực cho nhóm máy 2 Số Tổng công STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ Pđm (kW)/máy lượng suất (kW) 1 Máy phay ngang 9 7 1 7 2 Máy phay đứng 10 2.5 6 Thiết bị để hoá bền kim loại 23 0.
Phụ tải tủ động lực cho nhóm máy 3 Số Tổng công STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ Pđm (kW)/máy lượng suất (kW) 1 Máy mài vạn năng 17 1.75 2 Máy mài dao cắt gọt 18 0.5 4 Máy mài sắc mũi phay 20 1 1 1 5 Máy mài dao chốt 21 0. Phụ tải tủ động lực cho nhóm máy 4 ST Số Tổng công T Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ Pđm (kW)/máy lượng suất (kW) 1 Máy tiện rem 31 4.5 2 Máy tiện rem 32 7 1 7 3 Máy tiện rem 33 7 1 7 4 Máy tiện rem 34 10 3 30 5 Máy tiện rem 35 14 1 14 6 Máy khoan hướng tâm 37 4. Phụ tải tủ động lực cho nhóm máy 5 Số Tổng công STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ Pđm (kW)/máy lượng suất (kW) 1 Máy khoan đứng 36 4.5 2 9 2 Máy bào ngang 39 10 1 10 3 Máy mài phá 40 4.05 3 Cách tính toán như phụ tải 1, ta có kết quả tính toán phụ tải cho các nhóm như sau: Bảng 1. Bảng tổng hợp phụ tải động lực nhóm 2-5 Số 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∗ Nhóm P (kW) máy 𝑛ℎ𝑞 𝑘𝑚𝑎𝑥 𝑡𝑎𝑛𝜑 𝑃𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑉𝐴) 𝑄𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑉𝑎𝑟) 𝑆𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑉𝐴) 0.
Bảng tổng hợp phụ tải động lực nhóm 1-5 Nhóm 𝑃𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑊 ) 𝑄𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑉𝑎𝑟) 𝑆𝑡𝑡𝑛 (𝑘𝑉𝐴) 1 25.250 Kết quả tính công suất cho Phân xưởng sửa chưa cơ khí chưa tính phụ tải chiếu sáng Vì có 5 tủ động lực nên ta chọn 𝑘đ𝑡 = 0,95 => 𝑃𝑡𝑡 = 0,95. Tính toán phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta lấy suất chiếu sáng là 15 W/𝑚2 Mà diện tích phân xưởng là: 𝑠 = 2785 𝑚2 Công suất chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí: 𝑃𝑐𝑠 = 15𝑠 = 41,775 𝑘𝑊 Vậy phụ tải phần xưởng sửa chữa cơ khí sau tình toán có thông số về phụ tải như sau: 𝑃 = 117,563 + 41,775 = 159,338 𝑘𝑊; 𝑄 = 156,71 𝑘𝑉𝑎𝑟 => 𝑆 = √159,3382 + 156,712 = 223,487 𝑘𝑉𝐴 1. Tính toán phụ tải cho toàn nhà máy Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo công suất đặt và hệ số 𝐾𝑛𝑐. Phụ tải động lực: 𝑃đ𝑙 = 𝑃đ𝑙 𝐾𝑛𝑐 𝑄đ𝑙 = 𝑃đ𝑙 𝑡𝑎𝑛𝜑 Công suất chiếu sáng: 0+6+5+6+7+2+8+4 𝑎= = 4,75, 𝑃𝑐𝑠 = 𝑃0.
𝑡𝑎𝑛 𝜑𝑐𝑠 8 Công suất tính toán toàn phần: 𝑆𝑡𝑡 = √(𝑃𝑑𝑙 + 𝑃𝑐𝑠 )2 + (𝑄𝑑𝑙 + 𝑄𝑐𝑠 )2 4 Bảng 1. Bảng tổng hợp 𝑺, 𝑷đ , 𝑲𝒏𝒄 , 𝒄𝒐𝒔𝝋, 𝒄𝒐𝒔𝝋𝒄𝒔 , 𝑷𝒐 cho các phân xưởng STT Tên PX S (m2) 𝑃đ (kW) 𝐾𝑛𝑐 cos 𝜑 cos 𝜑𝑐𝑠 𝑃0 (kW) 1 PX kéo sợi 1687.8 1 15 2 PX dệt vải 1625 2500 0.8 1 15 3 PX nhuộm và in hoa 1718.8 1 15 4 PX giặt là và đóng gói thành phẩm 550 600 0.8 1 15 5 PX sửa chữa cơ khí 325 117 0.8 1 15 8 Ban quản lý và phòng thiết kế 787.8 20 9 Kho vật liệu trung tâm 825 50 0. Bảng tổng hợp 𝑷𝒕𝒕 , 𝑸𝒕𝒕 , 𝑺𝒕𝒕 cho các phân xưởng STT Tên PX 𝑃𝑑𝑙 𝑄𝑑𝑙 𝑃𝑐𝑠 𝑄𝑐𝑠 𝑃𝑡𝑡 𝑄𝑡𝑡 𝑆𝑡𝑡 (kW) (kVAr) (kW) (kVAr (kW) (kVAr) (kVA) ) 1 PX kéo sợi 975 731.09 2 PX dệt vải 1750 1312.05 3 PX nhuộm và in hoa 780 585 25.75 4 PX giặt là và đóng gói thành phẩm 420 315 8.62 5 PX sửa chữa cơ khí 34.35 8 Ban quản lý và phòng thiết kế 105 78.87 9 Kho vật liệu trung tâm 35 26.32 Có 9 phân xưởng nên ta chọn hệ số đồng thời 𝑘đ𝑡 = 0,85 Công suất tính toán tác dụng toàn nhà máy: 9 𝑃𝑡𝑡𝑛𝑚 = 𝑘𝑑𝑡 ∑ 𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥𝑖 = 0,85 𝑋 4397.18(𝑘𝑊) 𝑖=1 Công suất tính toán phản kháng toàn nhà máy: 𝑄𝑡𝑡𝑛𝑚 = 𝑘𝑑𝑡 ∑9𝑖=1 𝑄𝑡𝑡𝑝𝑥𝑖 = 0,85 𝑋 3316.87(𝑘𝑉𝐴𝑟) Công suất tính toán toàn phần toàn nhà máy 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑚 = √3738.88 𝑘𝑉𝐴 Hệ số công suất toàn nhà máy 𝑃𝑡𝑡𝑛𝑚 3738.3 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 1. Tâm phụ tải điện n Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu Pl → Min i =1 i i Trong đó : Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau: 5 n n n x S i=1 i i yS i=1 i i z S i=1 i i xo = n yo = n zo = n ; ; S i=1 i S i=1 i S i=1 i Trong đó xo; yo ; zo là toạ độ của tâm phụ tải điện xi ; yi ; zi là toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xyz tuỳ chọn Si là công suất của phụ tải thứ i Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp ; trạm phân phối ; tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện. Biểu đồ phụ tải điện. Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng; có tâm trùng với tâm của phụ tải điện; có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn.
Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế; từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải điện dược chia thành hai phần : Phần phụ tải động lực ( phần hình quạt gạch chéo ) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng ). Để vẽ dược biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng; ta coi phụ tải của các phân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng. Bán kính biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức: Si Ri = m.Π Trong đó: m là tỉ lệ xích ; ở đây chọn m = 3.7 kVA/ mm2 Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ dược xác định theo công thức sau: 360.Pcs αcs = Ptt Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng trong bảng sau: Bảng 1.10- Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng Tâm phụ tải Pcs Ptt Stt R TT Tên phân xưởng x y αcso kW kW kVA mm mm mm 1 PX kéo sợi 25.1 2 PX dệt vải 24.95 3 PX nhuộm và in hoa 25.52 PX giặt là đống gói 4 thành phẩm 8.93 5 PX sửa chữa cơ khí 4.48 Ban quản lý phòng 8 thiết kế 15.96 6 Kho vật liệu trung 9 tâm 16.34 ∑𝑛 𝑥𝑖𝑆𝑖 ∑𝑛 𝑦𝑖𝑆𝑖 Tâm phụ tải tính toán: 𝑥0 = ∑𝑖=1 𝑛 = 53.64 𝑖=1 𝑆𝑖 𝑖=1 𝑆𝑖 Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy 74 59.
1- Biểu đồ phụ tải các phân xưởng 7 Chương 2. Thiết kế mạng cao áp nhà máy 2. Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp của nhà máy - Xác định điện áp tính toán theo công thức kinh nghiệm như sau: 𝑈 = 4,34√𝐿 + 0,016𝑃 = 4,34√12 + 0,016.3738,18 = 36,778 𝑘𝑉 • Trong đó: - L: Khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp trung gian của hệ thống điện (km). - P: Công suất tính toán của phụ tải nhà máy (kW).
Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp trung áp 35kV từ hệ thống cấp cho nhà máy. Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng ta có thể đưa ra các phương án cung cấp điện như sau. Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy 2. Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy - Chọn phương án dẫn điện bằng một đường dây từ TBATG của hệ thống điện đến tâm phụ tải của toàn nhà máy để phân phối đến các xưởng.
- Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một TBATT hạ điện áp nguồn từ 35 kV xuống 10 kV rồi cấp điện cho các phân xưởng thông qua các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX). Vì nhà máy là hộ loại 2 nên TBATT phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện: 2𝑆𝑀𝐵𝐴𝑇𝑇 ≥ 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑚 = 4681,88 => 𝑆𝑀𝐵𝐴𝑇𝑇 = 2340,94 𝑘𝑉𝐴 Chọn 2 MBATG với thông số S = 2500 kVA; 35/10 kV - Điểm đặt MBATG tại toạ độ tâm phụ tải M(X,Y) của nhà máy được xác định như sau: ∑9𝑖=1 𝑆𝑖 𝑥𝑖 293144,6 ∑9𝑖=1 𝑆𝑖 𝑦𝑖 329064,7 𝑋= 9 = = 53,13; 𝑌 = 9 = = 59,64 ∑𝑖=1 𝑆𝑖 5517,32 ∑𝑖=1 𝑆𝑖 5517,32 2. Chọn phương án TBAPX Nguyên tắc chọn phương án trạm biến áp phân xưởng : - Chọn ít chủng loại công suất máy biến áp, không nên chọn công suất máy biến áp phân phối (MBAPP) trên 1000kVA vì loại máy này không được sản xuất phổ biến.