Chương 1 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP Mục tiêu - Nam được các bước thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. - Nắm được các phương pháp tính toán phụ tải thường dùng trong các xí nghiệp công nghiệp. - Hiểu được sơ đồ cung cấp điện từ mạng cao áp đến phụ tải nhà máy. ll Trong nền kinh tế thị trường hiện nay các xí nghiệp công nghiệp đều phải hạch toán kinh đoanh và cạnh tranh quyết liệt với nhau.
Chất lượng và giá thành sản phẩm là yếu tố sống còn đối với một nhà máy, xí nghiệp. Để có được sản phẩm với chất lượng tốt và giá thành hợp lý đòi hỏi mỗi nhà máy, xí nghiệp phải có được một hệ thống cung cấp điện vừa phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tốt vừa phải đảm bảo chất lượng điện tốt, ngoài ra vốn đầu tư của nhà máy, xí nghiệp có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiêu vào bản thiết kế hệ thống cung cấp điện. Vì vậy một bản thiết kế hệ thống điện phải đảm bảo các yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn khi lắp đặt và vận hành, đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế. Sau đây là các bước thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một nhà máy công nghiệp.
L XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ: TOAN NHA MAY Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một nhà mấy công nghiệp thường đùng 2 phương pháp xác định phụ tải tính toán. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt (P,) Phương pháp này được sử dụng khi thông tin thu nhận được từ khách hàng chỉ có thiết kế nhà xưởng (chưa có sơ đồ bố trí máy móc, thiết bị), số liệu cụ thể biết được là công suất đặt và diện tích từng phân xưởng. Phụ tải tính toán của từng phân xưởng và toàn nhà máy được xác định theo trình tự sau: Buốc 1: Tinh céng sudt tác dụng của phụ tải động lực: Pa= Kae + Pa CL.) Trong dé : K„ : Hệ số nhu cầu (tra bảng). Bước 2 : Tính công suất phản kháng của phụ tải động lực: Qa = Pat - tgp (1.2) Trong đó: tgọ : Được tính theo hệ số công suất cosọ của phân xưởng (tra bằng).
Bước 3: Tính công suất tác dụng của phụ tải chiếu sáng: P,=P,.3) 12 Trong đó: §: Diện tích phân xưởng (m?) —> Đo trên thực tế hoặc tính trên bản vẽ. P,; Suat chiếu sáng trên một đơn vị điện tích (W/m?); P„ phụ thuộc vào yêu cầu chiếu sáng cho từng phân xưởng —> Tra theo tiêu chuẩn (tra bảng PL9). Bước 4: Tính công suất phản kháng của phụ tải chiếu sáng: Q. tgọ q4) Nên cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào là thích hợp.
Nếu sử dụng bóng đền sợi đốt thì cós@ = 1 -> Q,, = 0. Còn nếu dùng đèn huỳnh quang thì coso = 0,6 + 0,8. Bước 5: Tính công suất toàn phần của mỗi phân xưởng: Suny =V (Pa + PY +Qa + 2.5) Bước 6: Tính công suất toàn xí nghiệp (gồm n phân xưởng): Công suất toàn xí nghiệp được xác định bằng cách lấy tổng công suất của các phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời. Tu = Ka > Pop = Ka > Tụ + đu) (1.6) 1 1 Qin = Ka >» Qroxi =Ky > Ø„ + Ở„.9) là Say Trong đó: K„: Hệ số đồng thời xét đến khả năng các phân xưởng không đồng thời sử dụng hết công suất.
Ky, = I khi số phân xưởng n = 1 + 2. Kg, = 0,85 + 0,95 khi số phân xưởng 3 < n < 5. Kạ¿ = 0,8 khi số phân xưởng n > 5. 13 Với ý nghĩa số phân xưởng càng nhiều thì Kạ, càng nhỏ.
- Phụ tải tính toán theo các công thức trên thường dùng để thiết kế mạng cao áp của xí nghiệp. Xác định phụ tải theo số thiết bị hiệu quả Phương pháp này được áp dụng khi đã biết được chỉ tiết về đối tượng sử dụng điện (diện tích phân xưởng, sơ đỏ bố trí thiết bị, máy móc, chủng loại và công nghệ của từng thiết bị). Để xác định phụ tải tính toán của phân xưởng, ta thực hiện các bước sau: * Bước 1: Chia nhóm phụ tải Nên bố trí các máy đặt gần nhau, có cùng chủng loại, công suất tương đương nhau vào cùng một nhóm. * Bước 2: Tính công suất tác dụng của từng nhóm máy Với các nhóm máy có số máy < 3, phụ tải tính toán được xác định: A P,= Do Peni (1.10) I Với các nhóm máy có số máy > 4, phụ tải tính toán được xác định: Py = Kim K2, am (1.11) 1 "Trong đó: K: Hệ số sử dụng của nhóm máy, tra trong sổ tay kỹ thuật (tra bang PL1).
K„„„: Hệ số cực đại, tra theo hai đại lượng K„ và nụ, (tra bảng PL5). tụ: Số thiết bị hiệu quả, được xác định theo trình tự sau: - Xác định số thiết bị có công suất >1/2 thiết bị công suất lớn nhất trong nhóm: nị. - Xác định P„¡ - công suất của n; thiết bị nói trên.13) Pp Pn, = Py.14) Trong đó: P; : Tổng công suất của suất các máy trong nhóm. Tra bảng tìm được z„ (theo n” và q`) (PL4).
` Xác định nụ theo biểu thức: n=.15) Trong đó: n: Tổng số máy trong nhóm. Lưu ý: * Nếu trong nhóm máy có thiết bị 1 pha thì phải quy đổi về 3 pha theo các biểu thức sau: Pyg = 3. Pan (W)- Néu thiét bi ding U, (1. Pạ„ (W) - Nếu thiết bị dùng U, (1.17) * Nếu trong nhóm máy có thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại như máy nâng hạ cầu trục, máy biến áp hàn.
) thì phải quy đổi về chế độ đài hạn: Pag = Py, VE% (W) (1.18) Trong đó: e% là hệ số đóng điện tương đối. Riêng đối với máy biến áp hàn (biết trước công suất toàn phần) và thường được chế tạo 1 pha đấu vào điện áp đây nên quy đổi theo công thức sau: Đạy = Sạ„.19) * Bước 3: Tính cos@rp và tgợrg của nhóm. * Bước 4: Tính Q„ của nhóm. Qu = Pu - t2re (Var) (1.20) 15 * Bước $: Tính công suất toàn phân từng nhóm.21) COS Pry * Bước 6: Tính dòng điện tính toán của nhóm.
THIET KE MANG CAO AP CUA NHA MAY 1. Chọn sơ đồ cấp điện Tuỳ theo quy mô của nhà máy xí nghiệp công nghiệp có thể vạch ra sơ đồ cấp điện thích hợp. - Với xí nghiệp nhỏ gồm vài nhà xưởng, công suất khoảng vài trăm kW nhất thiết phải xây dựng trạm biến áp riêng. BA PP1 PP2 ĐLI DL2 DL3 ĐL4 Hình 1.
Sơ đồ cấp điện cho xí nghiệp có quy mô nhỏ - 16 - Với xí nghiệp quy mô vừa có từ 2 đến 3 trạm biến áp thì không nên thiết kế trạm biến áp phân phối trung tâm. PP1 PP2 ĐLI ĐL2 ĐL3 ĐL4 Hình 1. Sơ đồ cấp điện cho xí nghiệp có quy mô vừa - Với một xí nghiệp quy mô lớn, bao gồm nhiều phân xưởng, nhiều trạm biến áp riêng cần xây dựng trạm phân phối trung tâm. Trạm phân phối trung tâm có nhiệm vụ tiếp nhận nguồn điện từ lưới về và phân phối cho trạm biến áp phân xưởng, thường có sơ đồ cấp điện như sau: 2.GTHDBAD-A BAI BA2 BA3 ‘Al PPI PP2 PP3 PP5 X» J1 D D (@) (©) Đ Đ Hình 1.
Sơ đô cấp điện cho xí nghiệp quy mô lớn 2. Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy vẽ một hệ trục toạ độ xoy, có vị trí trọng tâm các phân xưởng là (xi, yi) sẽ xác định được toạ độ tối ưu M (x, y) để trạm phân phối trung tâm.Si xe Am. (1/23) Si — >6 Trong đó: Sỉ, xi, yi là phụ tải tính toán và toạ độ của các phân xưởng. Xác định vị trí số lượng, dưng lượng các trạm biến áp phan xưởng - Số lượng các trạm biến áp phân xưởng tuỳ thuộc vào công suất mỗi phân xưởng và vị trí hình học của chúng.
Với phân xưởng lớn có thể dùng trạm biến áp riêng, vài phân xưởng nhỏ gần nhau có thể dùng một trạm chung. - Số lượng máy biến áp trong một trạm căn cứ vào yêu cầu của khách hàng. Nhưng không nên đặt quá 2 máy trong một trạm. - Vị trí trạm biến áp phân xưởng cưng cấp cho nhiều phân xưởng thường được đặt ở trung tâm phụ tải hoặc đặt cạnh phân xưởng có phụ tải lớn nhất.
Dung lượng máy biến áp chọn theo biểu thức sau: Với trạm ! máy biến áp: XỔ mMn/BA 5 Su king Với trạm 2 máy biến áp: Sama 2 V4 kg Trong đó : S„ : Phụ tải tính toán khu vực (một phân xưởng hoặc nhiều phân xưởng). K„ : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ nếu dùng máy đo Việt Nam sản xuất thì K,.= I, còn máy Liên Xô sản xuất lấy K,„= 0,8. 1,4 : Hệ số quá tải cho phép. Chọn phương án đi dây mạng cao áp Tính chọn đây dẫn và vẽ sơ đồ di dây trên mặt bằng.
- Sau khi xác định được số lượng, vị trí trạm phân phối trung tâm ta tiến hành vạch ra các phương án đi đây mạng cao áp của nhà máy. Sau đầy là một số điểm cần lưu ý: 19 + Xem xét cân nhắc giữa việc sử dụng đường dây cáp ngầm hay đường đây trên không. + Các phương án đi đây phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Đối với - các trạm quan trọng nên đùng 2 đường dây cung cấp.
+ Căn cứ vào trạm biến áp phân xưởng và trạm phân phối trung tâm mà đề ra từ 2 đến 3 phương án đi đây mạng cao áp. (Có thể trực tiếp cấp điện từ trạm phân phối trung tâm tới các trạm biến áp phân xưởng hoặc các trạm biến áp phân xưởng ở xa trạm phân phối trung tâm được lấy điện Hên thông qua các trạm gần đó), bạn đọc có thể tham khảo ở sơ đồ sau: 1 2 wi PPTT Hinh 1.4, Phuong dn cung cdp dién cho 7 tram biến áp phân xưởng 20 PPTT Hình 1. Phương án cung cấp điện cho S trạm biến áp phân xưởng - Lựa chọn dây dẫn mạng cao áp. Dựa vào phụ tải tính toán cửa các phân xưởng và toàn nhà máy để lựa chọn dây dẫn mạng cao áp từ trạm phân phối trung tâm tới các trạm biến ấp phân xưởng và từ trạm biến áp trung gian vẻ trạm phân phối trung tâm.
Các đường day nay có cùng tiết điện trên toàn bộ chiều dai, vi vay thường được chọn theo điểu kiện mật độ dòng điện kinh tế (J«;). Nó phụ thuộc vào điều kiện môi trường, điều kiện làm việc.24) Sa Trong đó: $: Tiết điện đây dẫn (mm)).
