LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là dạng năng lƣợng có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ dàng chuyển thànhcác dạng năng lƣợng khác nhƣ nhiệt năng, cơ năng, hóa năng…. để truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con ngƣời. Điện năng là năng lƣợng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị và khu dân cƣ.
Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trƣớc một bƣớc nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng trƣớc mắt và trong tƣơng lai. Đặc biệt trong ngành kinh tế nƣớc ta hiện nay đang chuyển dần từ một nƣớc nông nghiệp sang công nghiệp, máy móc dần thay thế cho sức lao động của con ngƣời. Để thực hiện đƣợc việc nâng cấp và cải tiến hệ thống cung cấp điện để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu tăng trƣởng không ngừng về điện. Sau 4 năm học tập tại Trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng em đã đƣợcnhận đề tài tốt nghiệp:" Thiết kế thi công cung cấp điện cho phân xƣởng cơ khí ” do GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hƣớng dẫn.
Đề tài gồm những nội dung sau: Chƣơng 1: Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán. Chƣơng 2: Thiết kế mạng hạ áp cho phân xƣởng cơ khí. Chƣơng 3: Tính công suất bù phản kháng. Chƣơng 4: Thiết kế thi công cho phân xƣởng cơ khí.
5 CHƢƠNG 1 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN(PTTT) 1. KHÁI QUÁT CHUNG. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tƣơng đƣơng với phụtải biến đổi về mặt hiệu ứng nhiệt độ khi dòng lớn. Phụ tải tính toán cũng làm nóng chảy dây dẫn lên nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây nên do đó nếu lựa chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phƣơng pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xƣởng của xí nghiệp, lúc này chỉ biết duy nhất công suất đặt của từng phân xƣởng. Phụ tải động lực tính toán của mỗi phân xƣởng: Ptt = Knc.tgφ (1 - 2) Trong đó: Knc - Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật theo số liệu thống kê của các xí nghiệp, phân xƣởng tƣơng ứng.
cosφ - Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay kĩ thuật sau đó rút ra tgφ. Phụ tải chiếu sáng đƣợc tính theo suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: Pcs = Po. S - Diện tích cần đƣợc chiếu sáng (m2). 6 Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xƣởng: Stt=√ (1-4 Phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân xƣởng ∑ ∑ có kể đến hệ số đồng thời: ∑ ∑ √ Kđt - Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải của phân xƣởng không đồng thời cực đại: Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xƣởng n = 2 ÷ 4.
Kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xƣởng là n = 5 ÷ 10. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình. Sau khi xí nghiệp có thiết kế chi tiết cho từng phân xƣởng, ta đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị, biết đƣợc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, ngƣời thiết kế bắt tay vào thiết kế mạng hạ áp cho phân xƣởng. Công suất tính toán của từng động cơ và của từng nhóm động cơ trong phân xƣởng.
7 Với một động cơ: Ptt = Pđm Với nhóm động cơ n ≤ 3: ∑ ∑ Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm động cơ xác định theo công thức: Trong đó: ksd - hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. kmax - hệ số cực đại. nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả. Trình tự xác định nhq nhƣ sau: Xác định n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.
Xác định P1 – công suất của n1 thiết bị nói trên: ∑ Xác định Trong đó: n - Tổng số thiết bị trong nhóm. P∑ - Tổng công suất của nhóm. ∑ 8 Từ n*, P* tra bảng đƣợc nhq* [PL-3] Xác định nhq theo công thức: nhq = n. nhq* Bảng tra Kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4 [PL-4], khi nhq< 4 phụ tải tính toán đƣợc xác định theo công thức: ∑ kti – hệ số tải.
Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng nhƣ sau: kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. kt = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. ∑ Phụ tải tính toán toàn phân xƣởng với n nhóm: ∑ √ 1. Xác định PTTT theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.Phƣơng pháp này dùng trong thiết kế sơ bộ, dùng để tính phụ tải các phân xƣởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tƣơng đối đều nhƣ: phân xƣởng gia công cơ khí, dệt, sản xuất ôtô….
F: diện tích nhà xƣởng (m2). Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Phƣơng pháp này dùng để tính toán thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổinhƣ: quạt gió, bơm nƣớc,máy nén khí… khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tảitrung bình và kết quả tƣơng đối chính xác. Trong đó: M: Số lƣợng sản phẩm sản xuất ra trong một năm.
Wo: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kWh/sp). Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực đại (h). Tóm lại, các phƣơng pháp trên đều có những ƣu nhƣợc điểm và phạm viứng dụng khác nhau. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phƣơng pháp tính cho thích hợp.
XÁC ĐỊNH PTTT CỦA PHÂN XƢỞNG CƠ KHÍ. Phụ tải tính toán của phân xƣởng cơ khí. Trong phân xƣởng cơ khí chuyên sản xuất các loại bánh răng, hộp số, hộp tốc độ, chi tiết máy. do đó trong xƣởng có nhiều nhóm máy nhƣ: máy 10 tiện, máy phay, máy doa, máy khoan,.1: Phụ tải điện của phân xƣởng cơ khí.
STT Tên Máy Số Lƣợng Công Suất Bộ phận rèn 1 Búa hơi để rèn 2 10 2 Búa hơi để rèn 2 28 3 Lò rèn 2 4.5 4 Lò rèn 1 6 5 Quạt gió 1 2.6 6 Quạt thông gió 1 2.5 8 Máy ép ma sát 1 10 9 Lò điện 1 15 11 Dầm treo có palăng điện 1 4.2 13 Quạt ly tâm 1 7 17 Máy biến áp 2 2.2 Bộ phận nhiệt luyện 18 Lò chạy bằng điện 1 30 19 Lò điện để hóa cứng linh kiện 1 90 20 Lò điện 1 30 21 Lò điện để rèn 1 30 22 Lò điện 1 36 23 Lò điện 1 20 24 Bể dầu 1 4 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 18 26 Bể dầu có tăng nhiệt 1 3 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 0.25 33 Cầu trục có palăng điện 1 1.3 34 Thiết bị tôi cao tần 1 80 37 Thiết bị đo bi 1 23 40 Máy lén khí 1 45 Bộ phận mộc 41 Máy bào gỗ 1 7 42 Máy khoan đứng 1 3.5 47 Máy cƣa tròn 1 7 Bộ phận quạt gió 48 Quạt gió 1 9 49 Quạt gió số 9 1 12 50 Quạt gió số 14 1 18 1.Phân nhóm phụ tải. Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau: * Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất.) * Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc ( điều này sẽ thuận tiệncho việc tính toán và cung cấp điện sau này, ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chếđộ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung đƣợcksd ,kcs ,cosφ,… và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng số thiết bị thực tế vì vậy việc xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.) 13 * Các thiết bị trong các nhóm nên đƣợc phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất ( điều này nếu thực hiện đƣợc sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị cung cấp điện. Ví dụ trong phân xƣởng chỉ tồn tại một loạitủ động lực và nhƣ vậy thì nó sẽ kéo theo là các đƣờng cáp cung cấp điện cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vệ cũng sẽ đƣợc đồng loạt hóa, tạo điều kiệncho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và dự trữ sau này rất thuận lợi…). * Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vìsố lộ ra của một tủ động lực cũng bị khống chế ( thông thƣờng số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực đƣợc chế tạo sẵn cũng không quá 8 ).
Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhƣng nó có thể đƣợc kéo mócxích đến vài thiết bị ( nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện ). Tuy nhiên khi số thiết bị của 1 nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin cậy cung cấpđiện cho từng thiết bị. Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn đƣợc nhóm lại theo các yêu cầu riêng củaviệc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xƣởng .Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu trên vàcăn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xƣởng có thể chia ra các thiết bị trong phân xƣởng cơ khí thành các nhóm phụ tải.
Kết quả phân nhóm đƣợc tổng kết trong bảng 1. Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện STT Tên thiết bị SL KHMB Công suất Nhóm 1 1 Búa hơi để rèn 2 1 2*10 2 Búa hơi để rèn 2 2 2*28 3 Lò rèn 2 3 2*4.5 4 Lò rèn 1 4 6 5 Dầm treo có palăng điện 1 11 4.8 6 Quạt ly tâm 1 13 7 7 Lò điện 1 9 15 8 Máy biến áp 2 17 2*2.2 Nhóm 2 1 Lò điện để hóa cứng kim loại 1 10 90 2 Máy mài sắc 1 12 3.6 4 Quạt thông gió 1 6 2.