Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Khu công nghiệp Gia Bình

Trọn bộ đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp. Gồm tính toán phụ tải, sơ đồ chi tiết và giải pháp thiết kế tối ưu.

• Tác giả: Trần Văn Hiệp
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Anh Tuân
• Trường học: Không có thông tin
• Chuyên ngành: Cung cấp điện
• Đề tài: Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: Không có thông tin
• Địa điểm: Bắc Ninh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đồ án thiết kế hệ thống điện khu công nghiệp

Đồ án thiết kế hệ thống điện khu công nghiệp là một công trình quan trọng nhằm cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy cho các doanh nghiệp hoạt động trong khu công nghiệp. Khu công nghiệp Gia Bình tại Bắc Ninh được triển khai từ năm 2002 với diện tích 110 hecta, là một trong những khu công nghiệp lớn của đất nước. Với tổng công suất phụ tải đạt 29.800 kVA từ 12 doanh nghiệp lớn, thiết kế hệ thống cung cấp điện đòi hỏi tính toán chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Bắc Ninh nằm trong tam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, có hệ thống giao thông thuận lợi, điều kiện để phát triển công nghiệp lý tưởng. Hệ thống điện khu công nghiệp cần được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sản xuất liên tục của các ngành điện tử, cơ khí, vật liệu xây dựng và công nghiệp nhẹ.

1.1. Vị trí và tầm quan trọng của khu công nghiệp Gia Bình

Khu công nghiệp Gia Bình chiếm vị trí chiến lược tại Bắc Ninh, là cửa ngõ phía Bắc của Hà Nội. Với mạng lưới giao thông bao gồm Quốc lộ 1A, đường cao tốc 18 nối sân bay Nội Bài, quốc lộ 38 nối Hải Phòng, khu công nghiệp trở thành điểm nhân lực phát triển kinh tế khu vực. Mục tiêu biến Gia Bình thành khu vực kinh tế động lực, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế Bắc Ninh thành tỉnh công nghiệp kiểu mẫu.

1.2. Quy mô và các doanh nghiệp trong khu công nghiệp

Khu công nghiệp Gia Bình có mặt bằng 110 hecta với mã mặt đất 2500m x 4400m. Khu công nghiệp thu hút 12 doanh nghiệp lớn từ các lĩnh vực: sản xuất may mặc, hàng gia dụng, chế biến thực phẩm, thiết bị điện tử, linh kiện xe máy, cơ khí chính xác, kết cấu thép. Công suất tiêu thụ điện của các doanh nghiệp dao động từ 1.500 đến 3.100 kVA, trong đó Samsung, Acecook, Shihen Technical là những doanh nghiệp có nhu cầu điện lớn nhất.

II. Hạ tầng kỹ thuật và hệ thống cấp điện khu công nghiệp

Hạ tầng kỹ thuật khu công nghiệp được đầu tư hoàn chỉnh với hệ thống giao thông nội bộ, hệ thống cấp điện hiện đại, xử lý nước và chiếu sáng công cộng. Hệ thống cung cấp điện khu công nghiệp được thiết kế từ mạng lưới 110kV liên kết với đường dây 22kV để phân phối điện cho các trạm biến áp 22/0,4kV. Tổng cộng có 12 trạm biến áp được lắp đặt tương ứng với từng doanh nghiệp hoặc nhóm doanh nghiệp. Thiết kế hệ thống điện phải đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy cao, khả năng dự phòng tải và ổn định điện áp. Hạ tầng điện được trang bị hệ thống bảo vệ hiện đại, hệ thống đất chống sét, và các thiết bị đo lường để giám sát chất lượng điện năng.

2.1. Sơ đồ liên kết điện và nguồn cấp điện

Sơ đồ liên kết điện trong khu vực huyện Gia Bình được xây dựng dựa trên mạng lưới điện trung áp 22kV liên kết từ các trạm 110/22kV trong khu vực. Hệ thống cung cấp điện khu công nghiệp được thiết kế để đảm bảo cấp điện từ hai nguồn độc lập, tăng độ tin cậy. Toàn bộ hệ thống lưới điện được bố trí hợp lý, tối ưu hóa tổn thất công suất và điện áp.

2.2. Yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống cấp điện

Thiết kế hệ thống điện phải đáp ứng những yêu cầu khắt khe về độ tin cậy, vì đây là khu công nghiệp với các phụ tải quan trọng và rất quan trọng. Các doanh nghiệp như Samsung, Acecook, Shihen Technical được phân loại là phụ tải rất quan trọng, cần cấp điện liên tục 24/7. Hệ thống cung cấp điện phải có khả năng dự phòng tải, kiểm soát điện áp, giám sát chất lượng công suất.

III. Các doanh nghiệp và nhu cầu điện của khu công nghiệp

Khu công nghiệp Gia Bình được hình thành từ 12 doanh nghiệp lớn với nhu cầu điện đa dạng và công suất khác nhau. Danh sách các doanh nghiệp bao gồm Công ty may Thái Bình (2.000 kVA), Acecook (2.200 kVA), Samsung Việt Nam (2.000 kVA), Shihen Technical VN (2.500 kVA), và Công ty Cơ khí Điện (3.100 kVA) là những doanh nghiệp có công suất tiêu thụ cao nhất. Nhu cầu cung cấp điện được xác định cho từng loại phụ tải: phụ tải quan trọng và phụ tải rất quan trọng. Phụ tải rất quan trọng bao gồm Samsung, Shihen Technical, Thiết bị Đông Anh, Kết cấu thép, và Gạch Granite với yêu cầu về độ tin cậy cấp điện lên tới 99,9%. Tổng công suất phụ tải đạt 29.800 kVA yêu cầu thiết kế hệ thống điện phải có khả năng cấp điện ổn định, hiệu quả với khả năng mở rộng trong tương lai.

3.1. Phân loại phụ tải và yêu cầu cung cấp điện

Phụ tải khu công nghiệp được chia thành hai nhóm: phụ tải quan trọng và phụ tải rất quan trọng. Phụ tải rất quan trọng bao gồm 5 doanh nghiệp lớn cần cấp điện liên tục không gián đoạn với thời gian sử dụng gần như 24 giờ/ngày. Phụ tải quan trọng từ các doanh nghiệp khác cần cấp điện đáng tin cậy nhưng có thể chịu đựng được ngắt điện ngắn hạn tối đa vài phút.

3.2. Tính toán công suất thiết kế hệ thống điện

Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện dựa trên tổng công suất 29.800 kVA. Công suất lớn nhất của các doanh nghiệp là 3.100 kVA (Công ty Cơ khí Điện sản xuất kết cấu thép). Hệ thống thiết kế phải tính toán hệ số đồng thời, hệ số mất mát để xác định công suất chuyển biến thực tế, từ đó lựa chọn dung lượng trạm biến áp 22/0,4kV và cáp cấp điện phù hợp.

IV. Hạ tầng dịch vụ và ưu tiên phát triển khu công nghiệp

Hạ tầng dịch vụ khu công nghiệp Gia Bình được xây dựng hoàn chỉnh và hiện đại với mục tiêu tạo điều kiện tốt nhất cho sản xuất kinh doanh. Bên cạnh hệ thống cung cấp điện, khu công nghiệp được trang bị hệ thống xử lý nước thải, cấp thoát nước sạch, hệ thống viễn thông, chiếu sáng công cộng. Khu đô thị dịch vụ Gia Bình có diện tích 35 hecta với hạ tầng xã hội đồng bộ bao gồm nhà ở cán bộ, khu chung cư, khu dịch vụ, trường học, bệnh viện, siêu thị, trung tâm điều hành, chi cục thuế, hải quan, kho vận. Hạ tầng kỹ thuật và dịch vụ được thiết kế để hỗ trợ các doanh nghiệp hoạt động hiệu quả, đáp ứng nhu cầu lao động, sản xuất và kinh doanh toàn diện. Đây là nền tảng vững chắc để khu công nghiệp phát triển bền vững và thành công lâu dài.

4.1. Hạ tầng dịch vụ và trang thiết bị hỗ trợ

Khu công nghiệp Gia Bình được trang bị đầy đủ hạ tầng dịch vụ như trung tâm điều hành, chi cục thuế, hải quan, kho vận, ngân hàng, bưu điện, phòng cháy chữa cháy, viễn thông. Hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường, hỗ trợ các doanh nghiệp tuân thủ quy định pháp luật. Các trang thiết bị này đảm bảo hoạt động sản xuất diễn ra trơn tru.

4.2. Đô thị dịch vụ và cơ sở hạ tầng xã hội

Khu đô thị dịch vụ Gia Bình (35 hecta) được phát triển với mục tiêu tạo môi trường sống, làm việc lý tưởng cho cán bộ công nhân. Khu này bao gồm nhà ở, chung cư, khu dịch vụ, trường học, bệnh viện, khu vui chơi giải trí, siêu thị, tổ hợp thể thao. Hạ tầng xã hội này giải quyết nhu cầu sinh hoạt, giáo dục, y tế, giải trí của lao động, góp phần nâng cao chất lượng sống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH ĐƯỢC THIẾT KẾ ĐIỆN ***** 1. Vị trí và tầm quan trọng của khu công nghiệp. Bắc Ninh với diện tích khoảng 800km2, dân số khoảng 1 triệu người, là một tỉnh cửa ngõ phía Bắc của thủ đô Hà Nội, nằm trong tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Bắc Ninh có các hệ thống giao thông thuận lợi như: Quốc lộ 1A nối Hà Nội - Bắc Ninh - Lạng Sơn, đường cao tốc 18 nối sân bay quốc tế Nội Bài - Bắc Ninh - Hạ Long, quốc lộ 38 nối Bắc Ninh - Hải Dương - Hải Phòng.

Trục đường sắt xuyên Việt đi Lạng Sơn và Trung Quốc.Mạng lưới đường thuỷ có các sông Cầu, sông Đuống, sông Thái Bình chảy ra biển Đông.Đây là những điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế - văn hoá - xã hội và giao lưu với bên ngoài. Nhằm phát huy các thế mạnh này, khu công nghiệp Gia Bình đã được thành lập. Với mục tiêu phấn đấu là trở thành khu vực kinh tế động lực, góp phần quan trọng tạo đà cho Bắc Ninh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, trở thành tỉnh công nghiệp kiểu mẫu của đất nước. Với mục tiêu như vậy, khu công nghiệp Gia Bình đặc biệt đã được chú trọng trong quy hoạch và đầu tư xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng đồng bộ và tiên tiến, từ hệ thống giao thông thuận lợi, cấp điện, cấp thoát nước, thông tin liên lạc hiện đại, đến các hệ thống hạ tầng xã hội và dịch vụ hỗ trợ đa dạng và phong phú, tạo điều kiện tốt nhất và thuận lợi nhất cho các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh trong khu công nghiệp.

Tổng quan về khu công nghiệp Gia Bình.1 Quy mô khu công nghiệp. Khu công nghiệp Gia Bình được triển khai đầu tư xây dựng năm 2002 với diện tích 110ha với mặt bằng khu công nghiệp là: (2500 x 4400)m2. Các lĩnh vực đầu tư trong khu công nghiệp bao gồm nhiều ngành nghề: công nghiệp điện, điện tử, vật liệu xây dựng và cơ khí, công nghiệp nhẹ, hàng tiêu dùng… SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 1 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp Dưới đây là danh sách các doanh nghiệp sản xuất trong KCN Gia Bình với công suất tiêu thụ và yêu cầu cung cấp điện của từng phụ tải.1: Danh sách các doanh nghiệp trong khu công nghiệp Gia Bình T Spt(kVA Tmax Tên doanh nghiệp Lĩnh vực hoạt động Loại phụ tải T ) (h) C.ty Thái Bình 1 Sx hàng may mặc 2.000 Quan trọng Dương 2 C.ty TNHH Tân Đô Sản xuất hàng gia dụng 1.500 Quan trọng 3 Acecook Chế biến thực phẩm 2.200 Quan trọng 4 Canon Việt Nam Sx con lăn, thiết bị in 2.000 Quan trọng Rất quan 5 Samsung Việt Nam Sản xuất thiết bị điện tử 2.000 trọng Shihen Technical 6 Thiết bị điện, điện tử 2.500 Quan trọng VN Liên doanh Tiến 7 Sx linh kiện xe máy 2.000 Quan trọng Quốc 8 Leadertek Cơ khí chính xác 2.000 Quan trọng Rất quan 9 Thiết bị Đông Anh Sx thiết bị điện 2.ty cơ khí Điện Rất quan 10 Sx kết cấu thép 3.100 Lực trọng Sx gạch Granite - Rất quan 11 C.500 VLXD trọng Tổ hợp chung cư Khu chung cư, siêu thị, 12 2.500 Quan trọng thương mại giải trí… Tổng công suất 29.800 SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 2 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp  Sơ đồ bố trí mặt bằng khu công nghiệp như sau: 11 8 9 10 7 6 2 3 5 4 1 12 Quôc lô 18 Hình 1.1: Sơ đồ bố trí mặt bằng khu công nghiệp Gia Bình.2 Hạ tầng khu công nghiệp. 1) Hạ tầng kỹ thuật.

Khu công nghiệp được đầu tư hạ tầng kỹ thuật đầy đủ và hiện đại với hệ thống giao thông nội bộ, hệ thống cấp điện, hệ thống xử lý nước, hệ thống chiếu sáng… đảm bảo yêu cầu sản xuất cho các doanh nghiệp. 2) Hạ tầng dịch vụ và xã hội. SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 3 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp Khu công nghiệp với hạ tầng dịch vụ đầy đủ và hiện đại bao gồm: trung tâm điều hành, chi cục thuế, chi cục hải quan, trung tâm kho vận, ngân hàng, bưu điện, phòng cháy chữa cháy, viễn thông, hệ thống xử lý nước thải… Khu đô thị dịch vụ Gia Bình có diện tích 35ha là một khu đô thị hiện đại có hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội đồng bộ, bao gồm đầy đủ các hạng mục: nhà ở cho cán bộ, khu chung cư, khu dịch vụ, trường học, bệnh viện, khu vui chơi giải trí, siêu thị, tổ hợp thể thao… giải quyết và đáp ứng tôt nhất mọi nhu cầu của cán bộ công nhân làm việc cho các doanh nghiệp trong khu công nghiệp. Liên kết điện trong khu vực.

Toàn bộ khu công nghiệp với tổng công suất phụ tải 29800 kVA.Đây là một khu công nghiệp lớn với những phụ tải quan trọng, do đó cần yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao.  Sơ đồ lưới điện trung áp tại khu vực như sau: ▬ Đường dây 110kV ▬ Đường dây 22kV ● Trạm biến áp 22/0,4 kV SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 4 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp Hình 1.2: Sơ đồ liên kết điện trong khu vực huyện Gia Bình. Căn cứ vào sơ đồ lưới điện trong khu vực huyện Gia Bình ta sẽ thống kê các đường dây xung quanh KCN từ đó tính toán thiết kế cung cấp điện cho KCN như sau: SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 5 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp 171 XT 471 11 8 9 10 XT 472 7 6 2 3 5 4 1 12 Quôc lô 18 Hình 1.3: Các đường dây bao quanh khu công nghiệp Gia Bình  Hệ thống điện xung quanh khu công nghiệp bao gồm: - Hai lộ đường dây 22kV trên không (XT471, XT472) và một lộ đường dây 110kV (171) đi ngang qua khu công nghiệp. - Ba trạm biến áp khu vực 22/0,4kV là: Nam Hưng, Tân Dân và Tân Dân 2.

Nhìn tổng quan vào sơ đồ lưới điện khu vực ta thấy bố trí xung quanh khu công nghiệp có các đường dây trên không 22kV, đồng thời còn có đường dây 110kV đi ngang qua, đảm bảo cho việc cung cấp điện một cách an toàn và tin cậy. CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ***** SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 6 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp 2.1 Tính toán phụ tải tổng và phân nhóm phụ tải.1Tính toán phụ tải. Căn cứ vào yêu cầu sản xuất của từng nhà máy, ta có bảng tổng hợp công suất tính toán của các nhà máy trong KCN như sau: Bảng 2.1: Bảng tổng hợp công suất tính toán phụ tải KCN. Ptt Qtt Công suất TT Tên nhà máy cosφ (kW) (kVAr) (kVA) 1 Công ty Thái Bình Dương 2.400 2 Công ty TNHH Tân Đô 1.400 4 Canon Việt Nam 1.200 5 Samsung Việt Nam 2.600 6 Shihen Technical VN 2.500 7 Liên doanh Tiến Quốc 1.200 9 Thiết bị Đông Anh 2.600 10 Công ty cơ khí Điện Lực 2.200 11 Công ty Viglacera 2.200 12 Tổ hợp chung cư thương mại 2.700 Tổng công suất 23726 17829,4 29.800 - Phụ tải tính toáncủa toàn khu công nghiệp được xác định theo hệ số đồng thời qua biểu thức: P ttkcn = k đt.

Q tt S ttkcn = √ P 2ttkcn + Q 2ttkcn Trong đó: kđt- hệ số đồng thời lấy bằng 0,85 Ptt ; Qtt – tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng của toàn khu công nghiệp SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 7 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp Pttkcn ; Qttkcn – tổng công suất phụ tải tính toán tác dụng và công suất tính toán phản kháng của toàn khu công nghiệp Khi đó: - Phụ tải tính toán tác dụng của khu công nghiệp: P ttkcn = k đt .23726 = 20167,1 ( kW ) - Phụ tải tính toán phản kháng của khu công nghiệp: Q ttkcn = k đt .17829,44 = 15155,02( kVAr ) - Phụ tải tính toán toàn phần của khu công nghiệp : S ttkcn = √ P 2ttkcn + Q 2ttkcn = √ 20167,12 + 15155,022 = 25226,7( kVA ) Ta sẽ sử dụng các số liệu trên để tính toán thiết kế cung cấp điện cho các phụ tải của KCN.2 Phân nhóm phụ tải. Vì KCN có nhiều nhà máy với công suất lớn. Do vậy để cho việc tính toán và thiết kế cung cấp điện chính xác hơn, ta chia các nhà máy ra từng nhóm phụ tải với những phân bố khu vực riêng biệt. KCN được bố trí theo các phân khu.

Mỗi phân khu có một đặc thù riêng. Ở đây, ta bố trí các phân khu theo từng nhóm hàng sản xuất và dịch vụ như: dịch vụ, thực phẩm và may mặc, điện tử, công nghiệp nhẹ, công nghiệp nặng… 2.2 Biểu đồ phụ tải điện.1 Tâm phụ tải điện. Mục đích xác định tâm phụ tải điện là tìm ra vị trí đặt TBATT hoặc TPPC nhằm giảm chi phí dây dẫn đồng thời giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp trong lưới điện khu công nghiệp. Tâm phụ tải điện được xác định theo hệ trục toạ độ Oxyz như sau: ; ; Trong đó: x0, y0, z0 - tọa độ của tâm phụ tải điện.

SV: Trần Văn Hiệp – Đ3H3 HD: Th.s Phạm Anh Tuân 8 Đồ án tốt nghiệp Cung cấp điện cho khu công nghiệp xi, yi, zi - tọa độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục tọa độ. Si – công suất của phụ tải thứ i Thông thường để đơn giản, ta sẽ bỏ qua đến tọa độ z trong việc thiết kế tính toán hệ thống cung cấp điện mà chỉ quan tâm đến tọa độ x và y.2 Biểu đồ phụ tải điện. Nhằm xác định sơ bộ vị trí đặt TPP hay TBA ta cần xây dựng biểu đồ phụ tải qua việc thể hiện giá trị phụ tải tính toán trên mặt bằng KCN. Biểu đồ phụ tải điện là các 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 một tỷ lệ xích.

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của nhà máy thứ i được xác định theo công thức sau: Ri = √ Si m.π Trong đó: Si – công suất phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy thứ i (kVA).