Giới thiệu chung về nhà máy

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I.1/ Giới thiệu chung: Công nghiệp chế tạo nói chung và nhà máy cơ khí chế tạo vòng bi nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước ta, có nhiệm vụ cung cấp các loại vòng bi phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa dạng, phong phú và phức tạp. Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và thiện đại. Do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ. Nhà máy có 10 phân xưởng, các phân xưởng này được xây dựng tương đối gần nhau được cho trong bảng sau: Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Diện tích m2 Công suất đặt kW 1 Phòng thí nghiệm 990 150 2 Phân xưởng số 1 1610 1500 3 Phân xưởng số 2 960 3000 4 Phân xưởng số 3 1035 1700 5 Phân xưởng số 4 900 2200 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 450 Theo tính toán 7 Lò ga 455 300 8 Phân xưởng rèn 110 1500 9 Bộ phận nén ép 300 1200 10 Trạm bơm 480 300 11 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II, cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn. Trong nhà máy có: trạm bơm, phân xưởng sửa chữa cơ khí, phòng thí nghiệm là hộ loại III, các phân xưởng còn lại là hộ loại I. I.2/ Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy: Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải: + Phụ tải động lực. + Phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dảitừ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz. Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz. CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN II.1/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương 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 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, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ … tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng … phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống … Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất, làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất… cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn. Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp. Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện: + Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Ptt = knc.Pđ Trong đó : knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật . Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể lấy gần đúng Pđ Pdđ (kW) . + Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải : Ptt = khd . Ptb Trong đó : khd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khi biết đồ thị phụ tải . Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) . + Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình : Ptt = Ptb Trong đó : : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình . : là hệ số tán xạ của . + Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại : Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ Trong đó : Pdđ :là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) kmax: là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f() . ksd : là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật . : là số thiết bị dùng điện hiệu quả. + Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm : Ptt = Trong đó : a0: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đvsp. M: là số sản phẩm sản suất trong một năm . Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h) + Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích: Ptt = p0 . F Trong đó : p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2) . F : là diện tích bố trí thiết bị , (m2) . + Phương pháp tính trực tiếp : Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho hai trường hợp: - Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác định phụ tải tính toán. - Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau như phụ tải ở khu chung cư . + Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị: Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd . Iđm (max)) Trong đó: Ikđ (max): là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Itt: là dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm (max): là dòng định mức của thiết bị đang khởi động. ksd: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp. Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, công suất đặt, và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán 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. II.2/ Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy, có diện tích bố trí thiết bị là 450 m2. Trong phân xưởng có các thiết bị công suất khác nhau lớn nhất là 90 kW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( 0,6 kW ). Dựa vào hệ số tải (kt) để xem chế độ làm việc của thiết bị. Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nên chọn phương pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”. II.2.1/ Phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực dại: Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định như sau: Ptt = kmax. Ptb = kmax. ksdi.Pđmi Trong đó: Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm. n: Số thiết bị trong nhóm. ksd: Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật. kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd) nhq: Số thiết bị dùng điện hiệu quả. Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq (số thiết bị quy đổi) là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ phá huỷ cách điện) đối với dây dẫn đúng bằng số thiết bị thực tế có công suất và chế dộ làm việc khác nhau gây ra trong quá trình làm việc, nhq được xác định bằng biểu thức thực tế sau: Trong đó Pđmi: Công suất định của thiết bị thứ i trong nhóm. n: Số thiết bị trong nhóm. Việc xác định nhq theo biểu thức lượng trên khá phức tạp nên có thể xác định nhq theo các phương pháp gần đúng sau: - Trường hợp: m £ 3 và ksd ³ 0,4 nhq = n Trong đó Pđmmax: Công suất của thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm nhq: Công suất của thiết bị có định mức nhỏ nhất trong nhóm Chú ý: khi xác định nhq có thể bỏ qua các thiết bị có tổng công suất < 5% tổng công suất của nhóm thiết bị . - Trưòng hợp: m > 3 và ksd ³ 0,2 Khi không áp dụng được các phương pháp trên, việc xác định nhq phải được xác định theo trình tự : Trước hết tính: Trong đó P1: Tổng công suất của n1 thiết bị P: Tổng công suất của n thiết bị Sau khi tính được n* và P* tra theo bảng sổ tay kĩ thuật ta tìm được: n*hq = f(n*, P*) Từ đó xác định nhq theo công thức : nhq = n*hq.n II.2.2/ Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí: 1./ Phân nhóm phụ tải điện: 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 nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosφ; ...). + Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ). + Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị. Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành: 4 nhóm phụ tải. Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng sau: TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW) 1 máy Toàn bộ Nhóm I 1 Búa hơi để rèn 1 2 10 20 2 Búa hơi để rèn 2 2 28 56 3 Lò rèn 3 1 4,5 4,5 4 Lò rèn 4 1 6 6 5 Quạt lò 5 1 2,8 2,8 6 Quạt thông gió 6 1 2,5 2,5 7 Dầm treo có palăng điện 11 1 4,85 4,85 8 Máy mài sắc 12 1 3,2 3,2 9 Máy biến áp 17 2 2,2 4,4 Cộng nhóm 12 104,25 Nhóm II 1 Lò rèn 3 1 4,5 4,5 2 Máy ép ma sát 8 1 10 10 3 Lò điện 9 1 15 15 4 Quạt ly tâm 13 1 7 7 5 Thiết bị cao tần 34 1 80 80 6 Thiết bị đo bi 37 1 23 23 7 Máy bào gỗ 41 1 6,5 6,5 8 Máy cưa đại 44 1 4,5 4,5 9 Máy bào gỗ 46 1 10 10 10 Máy cưa tròn 47 1 7 7 Cộng nhóm 10 167,5 Nhóm III 1 Lò băng chạy điện 18 1 30 30 2 Lò điện để hóa cứng linh kiện 19 1 90 90 3 Lò điện 20 1 30 30 4 Lò điện để rèn 21 1 36 36 5 Lò điện 22 1 20 20 6 Lò điện 23 1 20 20 7 Bể dầu 24 1 4 4 8 Thiết bị để tôi bánh răng 25 1 18 18 9 Bể dầu có tăng nhiệt 26 1 3 3 10 Máy đo độ cứng đầu côn 28 1 0,6 0,6 11 Máy mài sắc 31 1 0,25 0,25 12 Cầu trục cánh có palăng điện 33 1 1,3 1,3 Cộng nhóm 12 253,15 Nhóm IV 1 Máy nén khí 40 1 25 25 2 Máy khoan 42 1 4,2 4,2 3 Quạt gió trung áp 48 1 9 9 4 Quạt gió 9,5 49 1 12 12 5 Quạt gió 14 50 1 18 18 Cộng nhóm 5 68,2 2./ Xác định phụ tải tính toán: Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Do đó phụ tải tính toán được xác định như sau: Ptt = kmax.ksd.SPdđi Trong đó : ksd : là hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra bảng kmax : là hệ số cực đại, tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq nhq : là số thiết bị dùng hiệu quả. Với phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd = 0,14 ¸ 0,2 và cosj = 0,5 ¸ 0,6 (tra PL1.1) Nên ta chọn ksd = 0,15 và cosj = 0,6. Khi số lượng thiết bị lớn thì việc xác định phụ tải tính toán theo công thức trên là khá phức tạp, vì vậy ta có thể tính theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng <10%. a./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm I: TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW) 1 máy Toàn bộ Nhóm I 1 Búa hơi để rèn 1 2 10 20 2 Búa hơi để rèn 2 2 28 56 3 Lò rèn 3 1 4,5 4,5 4 Lò rèn 4 1 6 6 5 Quạt lò 5 1 2,8 2,8 6 Quạt thông gió 6 1 2,5 2,5 7 Dầm treo có palăng điện 11 1 4,85 4,85 8 Máy mài sắc 12 1 3,2 3,2 9 Máy biến áp 17 2 2,2 4,4 Cộng nhóm 12 104,25 Tổng số thiết bị là n = 12 Tổng công suất danh định là : P = = 104,25 kW Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 2 Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : = 56 kW Suy ra: Tra bảng PL1.4 ta có: = 0,42 Suy ra Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 5 ta có kmax = 2,87 Ptt = kmax ×ksd ×Pdđi = 2,87×0.15×104,25 = 44,88 kW Qtt = Ptt×tgj = 44,88×tg(arccos0.6) = 59,84 kVAr Þ Stt = = 74,8 kVA Itt = A b./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm II: TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW) 1 máy Toàn bộ Nhóm II 1 Lò rèn 3 1 4,5 4,5 2 Máy ép ma sát 8 1 10 10 3 Lò điện 9 1 15 15 4 Quạt ly tâm 13 1 7 7 5 Thiết bị cao tần 34 1 80 80 6 Thiết bị đo bi 37 1 23 23 7 Máy bào gỗ 41 1 6,5 6,5 8 Máy cưa đại 44 1 4,5 4,5 9 Máy bào gỗ 46 1 10 10 10 Máy cưa tròn 47 1 7 7 Cộng nhóm 10 167,5 Tổng số thiết bị là n = 10 Tổng công suất danh định là : P = = 167,5 kW Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 1 Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : = 90 kW Suy ra: Tra bảng PL1.4 ta có: = 0,4 Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 4 ta có kmax = 3,11 Ptt = kmax ×ksd ×Pdđi = 3,11×0.15×167,5 = 78,14 kW Qtt = Ptt×tgj = 78,14×tg(arccos0.6) = 104,19 kVAr Þ Stt = = 130,24 kVA Itt = A c./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm III: TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW) 1 máy Toàn bộ Nhóm III 1 Lò băng chạy điện 18 1 30 30 2 Lò điện để hóa cứng linh kiện 19 1 90 90 3 Lò điện 20 1 30 30 4 Lò điện để rèn 21 1 36 36 5 Lò điện 22 1 20 20 6 Lò điện 23 1 20 20 7 Bể dầu 24 1 4 4 8 Thiết bị để tôi bánh răng 25 1 18 18 9 Bể dầu có tăng nhiệt 26 1 3 3 10 Máy đo độ cứng đầu côn 28 1 0,6 0,6 11 Máy mài sắc 31 1 0,25 0,25 12 Cầu trục cánh có palăng điện 33 1 1,3 1,3 Cộng nhóm 12 253,15 Tổng số thiết bị là n = 12 Tổng công suất danh định là : P = = 253,15 kW Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 1 Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : = 90 kW Suy ra: Tra bảng PL1.4 ta có: = 0,48 Suy ra Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 6 ta có kmax = 2,64 Ptt = kmax ×ksd ×Pdđi = 2,64×0.15×253,15 = 100,25 kW Qtt = Ptt×tgj = 100,25×tg(arccos0.6) = 133,67 kVAr Þ Stt = = 167,09 kVA Itt = A d./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm IV: TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW) 1 máy Toàn bộ Nhóm IV 1 Máy nén khí 40 1 25 25 2 Máy khoan 42 1 4,2 4,2 3 Quạt gió trung áp 48 1 9 9 4 Quạt gió 9,5 49 1 12 12 5 Quạt gió 14 50 1 18 18 Cộng nhóm 5 68,2 Tổng số thiết bị là n = 5 Tổng công suất danh định là : P = = 68,2 kW Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là: n1 = 2 Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là: = 43 kW Suy ra: Tra bảng PL1.4 ta có: = 0,75 Suy ra Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 4 ta có kmax = 3,11 Ptt = kmax ×ksd×Pdđi = 3,11×0.15×68,2 = 31,82 kW Qtt = Ptt×tgj = 31,82×tg(arccos0.6) = 42,43 kVAr Þ Stt = = 53,04 kVA Itt = A Bảng tổng kết: Nhóm Số lượng Pđặt kW ksd nhq kmax Phụ tải tính toán Ptt kW Qtt kVAr Stt kVA Itt A I 12 104,25 0,15 5 2,87 44,88 59,84 74,80 113,65 II 10 167,5 0,15 4 3,11 78,14 104,19 130,23 197,87 III 12 253,15 0,15 6 2,64 100,25 133,66 167,08 253,85 IV 5 68,2 0,15 4 3,11 31,82 42,42 53,03 80,56 3./ Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =p0. F Trong đó : P0: là suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) F : là diện tích cần được chiếu sáng (m2) Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 375 (m2) Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là p0 =16 (W/m2) (tra PL1.7) vì trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt Như vậy phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng là: Pcs =p0´ F =16´375=6000 W= 6 kW Qcs=Pcs´tgjcs=0 (đèn sợi đốt cosjcs=1). 4./ Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng: Công suất tác dụng của phân xưởng: = 0,85´(44,88+78,14+100,25+31,82 ) = 216,82 (kW) Trong đó là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy =0.85 Phụ tải phản kháng của phân xưởng: =0,85´(59,84+104,19+133,66+42,42)=289,09 (kVAr) Phụ tải toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng: (kVA) (A) II.3/ Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại: Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của phân xưởng nên ở đây ta sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Công thức tính: Pdl = knc.Pđ Qtt = Pdl.tg Stt = Trong đó: Pđ : là công suất đặt của thiếtbị trong phân xưởng . knc: là hệ số nhu cầu của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, tra trong sổ tay kỹ thuật. tg: Tương ứng với Cos đặc trưng cho nhóm hộ tiêu thụ. Kết quả tính toán cho ở bảng dưới: tgφ 0,75 1,02 1,02 1,02 1,02 1,3 1,02 1,02 0,75 1,02 Itt A 237,017 2331,43 4589,28 2616,58 3371,86 554,984 406,489 1957,02 1603,86 406,316 18074,8 Stt kVA 156 1534,5 3020,57 1722,18 2219,29 365,28 267,54 1288,07 1055,63 267,43 11896,5 Qtt kVAr 93,6 1095,85 2157,12 1229,88 1584,89 289,45 191,06 919,87 633,38 190,98 8386,08 Ptt kW 124,8 1074,15 2114,4 1205,53 1553,5 222,82 187,28 901,65 844,5 187,2 8415,83 Pcs kW 19,8 24,15 14,4 15,53 13,5 6 7,28 1,65 4,5 7,2 Tổng cộng Pdl kW 105 1050 2100 1190 1540 216,8 180 900 840 180 Po W/m2 20 15 15 15 15 16 16 15 15 15 Cosφ 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7 0,61 0,7 0,7 0,8 0,7 Knc 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 - 0,6 0,6 0,7 0,6 F m2 990 1610 960 1035 900 375 455 110 300 480 Pđ kW 150 1500 3000 1700 2200 - 300 1500 1200 300 Tên phân xưởng Phòng thí nghiệm Phân xưởng số 1 Phân xưởng số 2 Phân xưởng số 3 Phân xưởng số 4 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Lò ga Phân xưởng rèn Bộ phận nén ép Trạm bơm Số trên mặt bằng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II.4/ Xác định phụ tải của toàn nhà máy: Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: 0,85.8415,83 = 7153,45 kW Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy : 0,85.8386,08 = 7128,16 kVAr Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: kVA Hệ số công suất của toàn nhà máy: A II.5/ Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải: II.5.1/ Tâm phụ tải diện: Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho : ® min Trong đó : Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện đến phụ tải thứ i. Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0). x0 = ; y0 = ; z0 = Trong đó: Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng i. xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn. n: là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp. Thực tế ta bỏ qua toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện. II.5.2/ Biểu đồ phụ tải điện: Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn các vị trí đặt máy biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất . Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính của phân xưởng đó theo một tỷ lệ lựa chọn. Nếu coi phụ tải mỗi phân xưởng là đồng đều theo diện tích phân xưởng thì tâm vòng tròn phụ tải trùng với tâm của phân xưởng đó. Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra hai thành phần: +Phụ tải động lực +Phụ tải chiếu sáng a) Bán kính Ri = : trong đó m là tỉ lệ xích,chọn m=3 kVA/mm2 b) Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải: acs = Stt Tên phân xưởng Pcs (kW) Ptt (kW) Stt (kVA) Tâm phụ tải R alpha (độ) x(mm) y(mm) 1 Phòng thí nghiệm 19,80 124,80 156,00 3,00 33,50 4,07 57,12 2 Phân xưởng số 1 24,15 1074,15 1534,50 25,44 11,50 12,76 8,09 3 Phân xưởng số 2 14,40 2114,40 3020,57 50,94 10,50 17,90 2,45 4 Phân xưởng số 3 15,53 1205,53 1722,18 23,00 56,00 13,52 4,64 5 Phân xưởng số 4 13,50 1553,50 2219,29 41,00 57,00 15,35 3,13 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 6,00 222,82 365,28 67,50 8,50 6,23 9,69 7 Lò ga 7,28 187,28 267,54 89,00 10,00 5,33 13,99 8 Phân xưởng rèn 1,65 901,65 1288,07 57,00 66,94 11,69 0,66 9 Bộ phận nén ép 4,50 844,50 1055,63 47,50 94,00 10,58 1,92 10 Trạm bơm 7,20 187,20 267,43 33,50 101,00 5,33 13,85 Tâm phụ tải của nhà máy: x0 = = 42,45 mm y0 = = 41,67 mm Biểu đồ phụ tải điện của nhà máy. CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP Với quy mô của nhà máy chế tạo vòng bi như trên thì ta cần đặt một trạm phân phối trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian về rồi phân phối cho các biến áp phân xưởng. Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT.Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư trong mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤35 kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn. III.1/ Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm: Vị trí tốt nhất để đặt TBATG , TPPTT đó chính là tâm phụ tải. Theo tính toán ở trên ta tìm được tâm phụ tải là điểm M(42,45;41,67). III.2/ Xác định vị trí, số lượng và dung lượng của các trạm biến áp phân xưởng: Các trạm biến áp được lựa chọn dựa trên nguyên tắc sau: - Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành sữa chữa, an toàn và kinh tế. - Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt;chế độ làm việc của phụ tải. - Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, nhưng độ tin cậy không cao. Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 MBA , hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA. Dung lượng MBA được chọn theo điều kiện : n.khc.SdmB ³ Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA) (n-1)khc.kqt.SdmB ³ Sttsc Trong đó: n: là số máy biến áp có trong trạm biến áp khc: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ khc=1 kqt: là hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một tải < 0,93. Sttsc: là công suất tính toán sự cố.Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc=0,7Stt Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà maý để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt vận hành, sữa chữa, thay thế. III.2.1/ Phương án I: Đặt sáu trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TPPTT cụ thể là: + B1 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 3 và phòng thí nghiệm. + B2 cấp điện cho phụ tải 04 kV của phân xưởng phân xưởng số 4.và phân xưởng rèn. + B3 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 1. + B4 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 2 và phân xưởng sửa chữa cơ khí. + B5 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận nén ép và trạm bơm. + B6 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của lò ga. Trong đó các trạm B1,B2, B3, B4,B5 cấp điện cho các phân xưởng chính được xếp vào hộ loại I và loại II nên cần đặt hai máy biến áp vận hành song song. Các trạm còn lại đặt một máy. Dung lượng trạm B1: n.khcSdđB1≥ Stt SdđB1≥ 939,09 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB1=1000 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB1≥939,09 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B2: n.khcSdđB2≥ Stt SdđB2≥1753,68 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB2= 1800 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB2≥1753,68 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B3: n.khcSdđB3≥ Stt SdđB3≥767,25 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB3= 1000 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB3≥767,25 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B4: n.khcSdđB4≥ Stt SdđB4≥=1601,61 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB4= 1800 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB4≥1601,61 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B5: n.khcSdđB5≥ Stt SdđB5≥= 661,53 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB5= 750 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB5≥661,53 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B6: n.khcSdđB6≥ Stt SdđB6 ≥ 267,54 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB6= 320 kVA. III.2.2/ Phương án II: Đặt sáu trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TPPTT cụ thể là: + B1 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 3 và phòng thí nghiệm. + B2 cấp điện cho phụ tải 04 kV của phân xưởng phân xưởng số 4. + B3 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 1. + B4 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng số 2 và phân xưởng sửa chữa cơ khí. + B5 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận nén ép và trạm bơm. + B6 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng rèn. + B7 cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của lò ga. Trong đó các trạm B1,B2, B3, B4,B5, B6 cấp điện cho các phân xưởng chính được xếp vào hộ loại I và loại II nên cần đặt hai máy biến áp vận hành song song. Các trạm còn lại đặt một máy. Dung lượng trạm B1: n.khcSdđB1≥ Stt SdđB1≥ 939,09 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB1=1000 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB1≥939,09 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B2: n.khcSdđB2≥ Stt SdđB2≥1109,55 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB2= 1250 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB2≥1109,55 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B3: n.khcSdđB3≥ Stt SdđB3≥767,25 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB3= 1000 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB3≥767,25 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B4: n.khcSdđB4≥ Stt SdđB4≥=1601,61 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB4= 1800 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB4≥1601,61 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B5: n.khcSdđB5≥ Stt SdđB5≥= 661,53 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB5= 750 kVA Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB5≥661,53 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B6: n.khcSdđB6≥ Stt SdđB6 ≥ 644,04 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB6= 750 kVA. Khi có sự cố một máy biến áp: SdđB5≥644,04 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hoàn toàn phù hợp. Dung lượng trạm B7: n.khcSdđB6≥ Stt SdđB6 ≥ 267,54 kVA =>Chọn máy biến áp tiêu chuẩn có SddB6= 320 kVA. III.3/ Lựa chọn phương án đi dây: Nhà máy thuộc hộ loại II, nên đường dây từ trạm biến áp khu vực về trung tâm cung cấp (trạm BATG hoặc trạm PPTT) của nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép. Mạng cao áp của các phân xưởng trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia với trạm hai máy đặt lộ kép các trạm còn lại dùng lộ đơn . Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp của các phân xưởng đểu được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mĩ quan và an toàn các đường dây trong nhà máy đều dùng dây cáp và đặt trong hào cáp xây dựng theo các tuyến giao thông nội bộ. Từ những phân tích trên có thể đưa ra bốn phương án thiết kế mạng cao áp như sau: