Đồ án Cung cấp điện cho nhà máy phân xưởng công nghiệp - SV. Nguyễn Thành Quân

Đồ án cung cấp điện cho nhà máy công nghiệp chi tiết, đầy đủ các chương. Gồm tính toán phụ tải, thiết kế mạng điện cao hạ áp, bù công suất.

• Tác giả: Nguyễn Thành Quân
• Người hướng dẫn: Đặng Quốc Thống
• Trường học: Không có thông tin
• Chuyên ngành: Cung cấp điện
• Đề tài: Đồ án Cung cấp điện cho Nhà máy Phân xưởng Công nghiệp
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: Không có thông tin
• Địa điểm: Không có thông tin

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đồ Án Cung Cấp Điện Nhà Máy Phân Xưởng Công Nghiệp

Đồ án cung cấp điện cho nhà máy chế tạo vòng bi là một dự án quan trọng trong ngành công nghiệp điện lực Việt Nam. Nhà máy được xây dựng với quy mô lớn bao gồm 11 phân xưởng và các nhà làm việc khác nhau, với tổng công suất đặt lên đến hơn 18.000 kW. Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy phải đáp ứng nhu cầu liên tục của các dây chuyền sản xuất hiện đại. Nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại I, yêu cầu cấp điện an toàn, ổn định và liên tục. Nguồn điện được lấy từ điện lưới quốc gia cách nhà máy 15 km, thông qua đường dây trên không lộ kép với dung lượng ngắn mạch Sn = 250 MVA. Thiết kế hệ thống cung cấp điện phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất cao nhất cho toàn bộ hoạt động sản xuất.

1.1. Vai Trò Của Hệ Thống Cung Cấp Điện Trong Sản Xuất Công Nghiệp

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước, công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, phục vụ cho mọi lĩnh vực từ sản xuất nông nghiệp đến công nghiệp. Hệ thống cung cấp điện nhà máy bao gồm các khâu phát điện, truyền tải và phân phối, đảm bảo cấp điện cho một khu vực sản xuất xác định, với hiệu suất và độ tin cậy cao nhất.

1.2. Đặc Điểm Nhà Máy Chế Tạo Vòng Bi

Nhà máy chế tạo vòng bi là một trong những xí nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân hiện nay. Sản phẩm có mặt ở hầu hết các lĩnh vực như máy móc nông nghiệp, công nghiệp và xe cộ. Đặc điểm riêng của nhà máy loại này là có số lượng phân xưởng nhiều, cần mặt bằng sản xuất rộng và dây chuyền công nghệ lớn, do đó phương án cấp điện hợp lý phải được thiết kế dựa trên phân tích quy mô tổng thể và từng phân xưởng cụ thể.

II. Xác Định Phụ Tải Và Tính Toán Công Suất Cung Cấp Điện

Xác định phụ tải tính toán là bước quan trọng đầu tiên trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. Nhà máy chế tạo vòng bi gồm các phân xưởng chính như: Phòng thí nghiệm (120 kW), Phân xưởng số 1-4 (với công suất từ 2500-4000 kW), Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Lò ga, Phân xưởng rèn, Bộ phận nén khí và Trạm bơm. Công suất tổng cộng của nhà máy lên đến hơn 18.000 kW. Nhà máy hoạt động theo chế độ 3 ca với thời gian sử dụng công suất cực đại là 5000 giờ/năm. Tính toán phụ tải phải tính đến hệ số đồng thời, hệ số sử dụng và các yếu tố khác để xác định công suất thực tế cần cấp.

2.1. Danh Sách Thiết Bị Và Công Suất Các Phân Xưởng

Danh sách thiết bị nhà máy bao gồm hàng chục máy móc khác nhau như máy tiện, máy phay, máy mài, thiết bị cao tần, cần trục điện, máy nén khí với công suất từ 0,2 kW đến 80 kW. Bộ phận dụng cụ có công suất thiết bị tổng cộng hơn 100 kW, bộ phận mộc khoảng 16 kW, bộ phận quạt gió 18 kW. Tính toán chính xác công suất của từng thiết bị là cơ sở để xác định dung lượng các lò biến áp và thiết bị bảo vệ.

2.2. Hệ Số Sử Dụng Và Hệ Số Đồng Thời

Trong tính toán phụ tải nhà máy, hệ số sử dụng (Ku) và hệ số đồng thời (Kd) là những thông số quan trọng. Hệ số sử dụng cho biết mức độ sử dụng công suất danh định của thiết bị, thường từ 0,3-0,9 tùy loại máy. Hệ số đồng thời phản ánh xác suất hoạt động đồng thời của các thiết bị trong nhà máy. Những hệ số này giúp xác định công suất tính toán thực tế, tránh thiết kế dung lượng quá lớn hoặc quá nhỏ.

III. Thiết Kế Mạng Điện Cao Áp Và Hạ Áp Cho Nhà Máy

Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước chính: xác định điểm nối lưới, chọn tầng áp, thiết kế đường dây truyền tải và lựa chọn lò biến áp chính. Nhà máy được cấp điện từ điện lưới quốc gia qua đường dây trên không lộ kép cách 15 km. Thiết kế mạng điện hạ áp cho từng phân xưởng phải xem xét đặc thù sản xuất và yêu cầu an toàn cụ thể. Phân xưởng sửa chữa cơ khí là một trong những phân xưởng quan trọng với công suất 900 kW, sử dụng điện áp 380V/220V cho các máy móc và chiếu sáng. Hệ thống mạng điện phải được thiết kế với độ tin cậy cao, có các thiết bị bảo vệ và cách ly điện thích hợp.

3.1. Lựa Chọn Lò Biến Áp Và Thiết Bị Bảo Vệ

Lựa chọn lò biến áp là công việc quan trọng trong thiết kế cung cấp điện nhà máy. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực là Sn = 250 MVA. Lò biến áp chính phải có dung lượng vừa đủ để cấp điện cho toàn nhà máy, thường chọn loại 6-10 kV/0,4 kV. Thiết bị bảo vệ bao gồm cầu chì, aptomat, công tắc khí tách và các thiết bị bảo vệ quá áp, quá dòng để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

3.2. Thiết Kế Đặc Biệt Cho Phân Xưởng Sửa Chữa Cơ Khí

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có quy mô lớn với công suất 900 kW, bao gồm nhiều máy móc chuyên biệt từ máy tiện, máy phay đến máy mài với công suất từ 0,2-80 kW. Thiết kế mạng điện hạ áp phải đảm bảo cấp điện ổn định cho các máy móc, đặc biệt là thiết bị cao tần công suất 80 kW. Hệ thống chiếu sáng phân xưởng phải được tính toán theo diện tích và yêu cầu an toàn, với ánh sáng đủ để công nhân làm việc hiệu quả.

IV. Bù Công Suất Phản Kháng Và Hệ Thống Chiếu Sáng

Tính toán bù công suất phản kháng là yêu cầu quan trọng để nâng cao hệ số công suất của nhà máy, giảm thiểu mất mát điện năng và tiết kiệm chi phí. Nhà máy sử dụng nhiều máy điện không đồng bộ như máy tiện, máy mài, cần trục điện, do đó công suất phản kháng khá lớn. Hệ số công suất thường cần được nâng lên từ 0,8-0,9 bằng cách lắp đặt các tụ bù. Hệ thống chiếu sáng được thiết kế riêng cho từng phân xưởng dựa vào diện tích mặt bằng và yêu cầu độ sáng cụ thể. Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích lớn, yêu cầu chiếu sáng chung đầy đủ để đảm bảo điều kiện làm việc tốt. Thiết kế hệ thống chiếu sáng phải tính toán công suất bóng đèn, số lượng bóng đèn cần thiết và phân bố ánh sáng đều trên toàn phân xưởng.

4.1. Phương Pháp Bù Công Suất Phản Kháng

Bù công suất phản kháng có thể thực hiện bằng cách lắp đặt ngân hàng tụ bù tĩnh hoặc máy phát đồng bộ. Phương pháp bù tĩnh phổ biến hơn vì chi phí thấp và bảo trì dễ dàng. Tính toán dung lượng tụ bù dựa trên công suất phản kháng cần bù (Qc) và hệ số công suất mong muốn. Công thức: Qc = P(tgφ1 - tgφ2), trong đó P là công suất tích cực, φ1, φ2 là các góc pha ban đầu và sau bù. Nâng cao hệ số công suất giúp giảm dòng điện tuyến, mất mát điện năng và chi phí điện của nhà máy.

4.2. Thiết Kế Chiếu Sáng Chung Phân Xưởng Sửa Chữa Cơ Khí

Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí phải đáp ứng yêu cầu về độ sáng và đều ánh sáng. Diện tích phân xưởng lớn, có nhiều máy móc và công nhân làm việc. Độ sáng yêu cầu cho phân xưởng cơ khí thường từ 200-300 lux tùy loại công việc cụ thể. Chọn loại bóng đèn phù hợp (LED, HPS) với hiệu suất cao và tuổi thọ dài. Hệ thống chiếu sáng phải được bố trí đều, tránh chóp mắt và bóng đen, đảm bảo an toàn lao động tối ưu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề * Phụ tải điện là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đối với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. * Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn. tính toán các loại tổn thất: công suất, điện năng, điện áp.

lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng. Nó phụ thuộc vào các yếu tố như : công suất, số lượng chế độ làm việc. * Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có một phương pháp thật hoàn hảo. Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi qui hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện: 1.

Xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Ptt=Knc*Pđ Knc - hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật. Pđ- công suất đặt thiết bị hoặc nhóm thiết bị, khi tính có thể lấyPđ = Pđm 2. Xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình.

Ptt = Khd *Ptb Khd- hệ số hình dáng đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật. Ptb- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kw). Xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Ptt=Ptb + b*s Ptb-công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kw).

Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 s - độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. b - hệ số tán xạ. Xác định PTTT theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích. Ptt= Po*F Po- suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích tr trong sổ tay kỹ thuật.

F - diện tích bố trí thiết bị. Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. M – số sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm. Tmax- thời gian sử dụng công suất lớn nhất 6.

Xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Ptt = Kmax * Ptb. Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (kw). Kmax - hệ số cực đại, tra trong sổ taykỹ thuật theo quan hệ.

n - số thiết bị dùng điện hiệu quả. Phương pháp tính trực tiếp. *Trong các phương pháp trên, phương pháp 1,4,5 dựa theo kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho kết quả gần đúng tuy nhiên đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết thống kê có xét đến nhiều yếu tố nên kết quả chính xác hơn nhưng tính toán lớn và phức tạp.

*Trong sơ đồ này phân xưởng sửa chữa cơ khí đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc từng thiết bị nên khi tính toán phụ tải động có thể sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại biết diện tích và công suất đặt nên khi tính toán phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.Xác định PTTT của phân xưởng SCCK. Phân xưởng SCCK có vị trí số 6 trong sơ đồ nhà máy, có diện tích 900 (m 2), phân xưởng có 50 thiết bị công suất khác nhau.

Phần lớn thiết bị có chế độ dài hạn.1 Phương pháp xác định PTTT theo Ptb và Kmax. Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 * PTTT được xác định theo sau: Ptt= Kmax *Ksd * i Pdmi- Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm. n- số thiết bị trong nhóm. Ksd- hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật.

Kmax - hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo Kmax= f(n, Ksd). n- 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 hiệu quả phát nhiệt đúng bằng số thiết bị thực tế(có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra trong quá trình làm việc. Được xác định như sau: nhq=([ ]2)/ Với n lớn thì xác định n hq theo biểu thức là phức tạp, ta có thể xác định n hq theo phương pháp gần đúng sau: m= Pđm max/Pđm min. Pđm max : Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.

Pđm min : Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. Nếu m < 3 và Ksdp > 0.4 thì lấy nhq= n. Chú ý: trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của nhóm thì lấy nhq = n - n1. Nếu m >3 và Ksdp > 0.2 thì nhq (2*SPđm i )/Pđm max c.Khi không áp dụng được hai trờng hợp trên thì ta tính nhq như sau: Tính n* = n1 / n và P* = P1 / P.

n- thiết bị trong nhóm. n 1- số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. P và P1-tổng công suất của n và n1 thiết bị. Khi tính được n * và P* tra sổ tay tìm đựơc nhq* = f(n* , P*).

Từ đó tính được: nhq= nhq* * n. Khi xác định PTTT theo phương pháp dùng nhq trong một số trường hợp có thể dùng các công thức sau: *Nếu và nhq < 4 PTTT được tính: Ptt = *Nếu n >3 và n hq < 4 PTTT Được tính: Ptt = Trong đó: Ktt-hệ số phụ tải thiết bị thứ i, có thể lấy gần đúng Ktt= 0.9 đối với thiết bị làm việc chế độ dài hạn. Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 Ktt= 0.75 đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại. *Nếu thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt gió.) PTTT có thể lấy bằng giá trị trung bình.

*Nếu mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị ba pha của mạng, phải quy đổi công suất phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: Pqđ= 3*Ppha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: Pqđ= *Ppha max *Nếu trong có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn : Pqđ= *Pđm.p -hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch máy 2.2 Trình tự xác định PTTT theo Ptb và Kmax. Phân nhóm phụ tải, việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau: *Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp. *Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc giống nhau để xác định PTTT chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. *Tổng công suất các nhóm nên tương đương nhau để giảm chủng loại tủ động lực dùng trong phân xưởng và nhà máy.1-Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện TT Tên thiết bị SL Kí hiệu Pđm Tổng Iđm trên mặt (kW) (kW) (A) bằng 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm I 1 Máy tiện ren 2 1 7.33 4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 4 1.09 8 Máy phay vạn năng 1 8 7.09 Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 13 Máy mài tròn 1 13 2.62 Nhóm II 1 Máy cắt mép 1 16 4.40 2 Máy mài vạn năng 1 17 1.43 3 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0.8 5 Máy mài sắc mũi khoan 1 20 1.53 6 Máy mài doa chuốt 1 21 0.35 8 Thiết bị để hoá bền kim loại 1 23 0.04 12 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.63 14 Cần trục có palăng điện 1 33 1.29 Cộng nhóm II 17 20.18 Nhóm III 1 bị cao tần 1 34 80.67 2 Thiết bị đo bi 1 37 23.73 9 Quạt gió trung áp 1 48 9.80 10 Quạt gia số 9.60 Cộng nhóm III 12 213.Xác PTTT của các nhóm phụ tải a.Tính toán nhóm I : Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng 2.2-Danh sách thiết bị nhóm I TT Tên thiết bị SL Kí hiệu Pđm Tổng Iđm trên mặt (kW) (kW) (A) Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 bằng 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm I 1 Máy tiện ren 2 1 7.33 4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 4 1.09 8 Máy phay vạn năng 1 8 7.62 * Tra bảng PL1.88 >3 Ksd = 0,15 < 0,3 n = 21 > 4  xác định nhq theo n* ,p* ; n1=10.69 Tra bảng PL1.76*21 = 15,96  16 Tra bảng PL1.15 và nhq = 16 ta có Kmax = 1.77 * PTTT nhóm I: Ptt = Kmax *Ksd *PS =1,77*0.15*110 =29,21 (kW) Qtt = Ptt *tgj = 29.Idđtbkđ Ikđmax : dòng điện khởi động max Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 Kkđ : hệ số khởi động (57) ở đây ta chọn bằng 5 Kđt : hệ số đồng thời chọn 0,8 ITTn : dòng điện tính toán nhóm ITTTbkđ: dòng điện tính toán của thiết bị khởi động gần đúng dược tính bằng công thức : Itttbkđ = Ksd .Tính toán nhóm II: Số liệu phụ tải của nhóm II cho trong bảng 2.3 – Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II TT Tên thiết bị SL Kí hiệu Pđm Tổng Iđm trên mặt (kW) (kW) (A) bằng 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm II 1 Máy cắt mép 1 16 4.40 2 Máy mài vạn năng 1 17 1.43 3 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0.8 5 Máy mài sắc mũi khoan 1 20 1.53 6 Máy mài doa chuốt 1 21 0.35 8 Thiết bị để hoá bền kim loại 1 23 0.04 12 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.63 14 Cần trục có palăng điện 1 33 1.29 Cộng nhóm II 17 20.18 Đồ án cung cấp điện Nguyễn Thành Quân Lớp TĐH1- K45 * Tra bảng PL1.

P* = P1 / P = = 0,36 Tra bảng PL1.56*17 = 9 Tra bảng PL1.15 và nhq = 9 ta có Kmax = 2.2 * PTTT nhóm II: Ptt = Kmax *Ksd *PS = 2.