Đồ án Cung cấp điện cho phân xưởng nhà máy Bia

PHẦN MỞ ĐẦU -------(((((------- Thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp là một trong những công tác quan trọng, đòi hỏi có chuyên môn, có tầm nhìn chiến lược vào khả năng phát triển kinh tế -xã hội của đất nước. Trên hết, hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo các yêu cầu về độ tin cậy , chất lượng điện , an toàn liên tục và kinh tế. Tập đồ án môn học này được xem như một bài tập lớn, để sinh viên tổng hợp kiến thức đã học, áp dụng vào thực tế tính toán, thiết kế cung cấp điện . Nhận thực hiện đề tài thiết kế môn học “Cung cấp điện cho phân xưởng nhà máy Bia “, mặc dù đã có nhiều cố gắng trong tính toán, trình bày và sưu tầm tư liệu nhưng vì trình độ có hạn nên không tránh khỏi sai sót. Kính xin quý Thầy, Cô vui lòng chỉ dẫn thêm. Tập đồ án này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Lê Minh Phương, và các thầy cô giáo . Xin chân thành cảm ơn các thầy cô ! Trân trọng ! Sinh Viên Thực hiện Lê Minh Trung -----(((((------ NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN I – ĐẶC ĐIỂMCỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Điện năng là một dạng năng lượngcó nhiều ưu đểm như : dể dàng chuyển tải (nhiệt , cơ , hóa..) dể truyền tải và phân bố . Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rải trong mọi lỉnh vực của con người. Điện năng nói chung không tích trử được , trù một vài trường hợp cá biệt công suất nhỏ như pin ,ácquy , vì vậy giửa sản xuất và tiêu thụđện năng phải luôn luôn cân bằng . Qua trình sản xuất điện năng la quá trình điện từ . Đặc điểm của quá trình này là xảy ra rất nhanh . vì vậy để đảm bảo quá trình cung cấp và sản xuất điện an toàn tin cậy , đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ , thông tin , đo lường , bảo vệ và tự động hóa … Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp .Làđiều kiện quan trọng đểphát triển các đo thị và các khu dân cư.v.v.. Vì lý do đo khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội ,kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắtmà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai. Những đặc điểm trên cần phải xem xét thận trọng và toàn diện trong suốt quá trình từ nghiên cứu thiết kế ,xây dựng đến vận hành khai thác hệ thống sản xuất , phân phối và tiêu thụ điện năng. I I – NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu cơ bản của nhiện vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt. * Một số yêu cầu chính sau đây: 1. Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào.Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương pháp cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. 2. Chất lượng điện Chất lượng điện được đánh giá bằng hai chỉ tiêu tần số và đện áp. Chỉ tiêu tần số do điều độ miền điều chỉnh .Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn hàng chục MW trở lên mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện . Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường chỉ phải quan tâm chất lượng điện áp cho khách hàng . Nói chung điện áp ở lưới trung hạ áp cho phép dao động xung quanh giá trị ± 5% đện áp định mức . Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa,chất điện tử , cơ khí chính xác … điện áp chỉ cho phép dao động ± 2,5%. 3. An toàn trong cung cấp: Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị .Muốn đat được yêu cầu đó , người thiết kế phải chọn hồ sơ cung cấp điện hợp lý . rỏ ràng , mạch lạc dể hiểu tránh được sự nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại , đúng công suất. Công tác xây dựng lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng đến đô an toàn cung cấp điện . Cuối cùng,việc vận hành quản lý cung cấp điện có vai trò đặc biệt quan trọng.người sử dụng phải chấp hành những quy định về an toàn sử dụng diện . 4. Tính kinh tế : Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện,chỉ tiêu kinh tế được xét đến khi các chỉ tiêu kỷ thuật nêu trên đả được đảm bảo . Chỉ tiêu kinh tế đánh giá thông qua: tổng số vố đầu tư , chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư . I I I . CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1- Tổng quan giới thiệu thiết bị . 2- Tính toán phụ tải sử dụng điện . 3-Lựa chọn máy biến áp , trạm phân phối , bù công suất phản kháng . 4-Lựa chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp . 5-Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị bảo vệ (CB) , khởi động từ ,cầu chì .v .v… 6-Tính toán về an toàn.Chống sét . Chương I : TỔNG QUAN THUYẾT MINH CHUNG I.1 . GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG : Nhà máy Bia chai là một phần cũa nền công nghiệp nhẹ,có một vị trí đặc biệt trong nền kinh tế quốc dân. Phân xưởng Bia là một phần của xí nghiệp công nghiệp. Nhiệm vụ của phân xưởng là chế biến , gia công nguyên liệu thô thành các loại sả phẩm tiêu dùng và phục vụ sản xuất để phục vụ cho công việc phát triển và xây dựng đất nước Phân xưởng Bia theo đề tài được giao là thiết kế phần cung cấp điện cho một xưởng chiếm diện tích 727 m2 , bao gồm các các bộ phận và thiết bị đặt sẵn theo bản vẽ mặt bằng . I.2 . PHÂN NHÓM ĐỘNG LỰC : Nhằm mục đích tạo sự thuận tiện trong công tác quản lý , vận hành cũng như khi thi công đi cáp, ta phân nhóm thiết bị dựa vào các yếu tố sau : - Theo quy trình sản xuất từng bộ phận trong nhà máy , và theo cách bố trí các máy nằm gần nhau vào cùng một nhóm . - Số lượng các tủ động lực phải được phân bố đều trên các bộ phận sản xuất của phân xưởng , sao cho khi vận hành hoặc sữa chữa không gây ảnh hưởng đến các bộ phận khác . I.3. XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI : Mục đích của việc xác định tâm phụ tải là để tối ưu hóa việc phân nhóm các thiết bị vừa phù hợp với công nghệ sản xuất lại vừa thuận tiện cho việc đi dây ; mặt khác việc xác định tâm phụ tải cho phép ta giảm được tổn thất điện năng , tổn thất điện áp lại vừa có thể tiết kiệm được dây dẫn mà vẫn có thể bảo đảm vận hành mạng điện theo cách tối ưu nhất có thể có được . Phương pháp xác định tâm phụ tải : Chọn hệ trục toạ độ xOy, tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng dệt được xác định theo công thức sau :

Trong đó : xi , yi :là tọa độ trọng tâm các thiết bị của phân xưởng trên hệ trục XOY đã chọn(xI :tính theo chiều ngang, yI: tính theo chiều dọc –của mặt bằng) Pi : Công suất tính toán của các máy ( hoặc nhóm máy ) . Từ các tọa độ xi , yi của các thiết bị trong từng nhóm máy ứng với công suất tính toán của từng nhóm máy , ta xác định được tâm phụ tải của phân xưởng dệt . Khi đã xác định được vị trí tâm phụ tải của từng nhóm máy và của toàn phân xưởng , việc quyết định vị trí đặt tủ phân phối và các tủ động lực cho từng nhóm máy cần kết hợp với các yếu tố sau đây : - Phải phù hợp với hoạt động của công nghệ sản xuất và không gây ảnh hưởng chung đến vẽ mỹ quan của phân xưởng . - Thuận tiện cho việc thi công mương cáp và đi cáp đến các thiết bị, đồng thời thuận lợi cho công tác bảo trì, sữa chữa sau này . - Bảo đảm an toàn tuyệt đối cho con người và thiết bị . Nếu tâm phụ tải tìm được không thỏa mãn các yếu tố trên ta có thể dời đến một vị trí thích hợp gần nhất. I.4 . CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN : I.4.1 . Mục đích : Phụ tải tính toán Ptt là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện .Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng , quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân v.v…Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn tới nổ, cháy rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí. Do đó xác định phụ tải tính toán để làm cơ sở cho việc chọn lựa dây dẫn và các thiết bị trong hệ thống cung cấp. I.4.2 . Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán : Vì phụ tải điện của các máy là một hàm biến đổi theo thời gian và có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới nó nên thường phụ tải điện không biến thiên theo một quy luật nhất định. Do đó xác định chính xác phụ tải tính toán là một điều rất khó khăn.Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán tùy theo tính chất kinh tế mà ta chọn phụ tải tính toán theo phương pháp chính xác hay gần đúng,nhưng thông dụng nhất hiện nay là phương pháp số thiết bị hoạt động có hiệu quả nhq & trong phạm vi của đồ án này ta sẽ áp dụng theo phương pháp này để xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng nhà máy sợi . Các phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng: a/ Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Công thức tính : Ptt = knc..
Qtt = Ptt .tg( Stt =
=
Gần đúng có thể Pđ = Pđm Do đó Ptt = knc..
Trong đó : Pđi , Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW Ptt , Qtt , Stt – công suất tác dụng , phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị, kW,kVAr,kVA n – số thiết bị trong nhóm knc – hệ số nhu cầu của các máy, thường cho trong các sổ tay knc = Ptt / Pđm ] Nếu hệ số công suất cos( của các thiết bị trong nhóm khác nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau :
Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất Công thức tính : Ptt = p0.F Trong đó : p0 – suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất ,kW/m2 (tra sổ tay ) F -diện tích sản xuất,m2(tức là diện tích dùng để đặt máy sản xuất) b/ Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất Công thức tính : Ptt =
Trong đó : M–số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm(sản lượng) w0-suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm,kWh/đvsp Tmax – thời gian sử dụng công suất lớn nhất ,h c / Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb Công thức tính : Ptt = kmax.ksd.Pđm Trong đó : Pđm - công suất định mức, W kmax , ksd – hệ số cực đại và hệ số sử dụng max=Ptt/Ptb ksd = Ptbnh /Pđm( =
Với : Pđm( -công suất định mức của nhóm ksdi – hệ số sử dụng của thiết bị thứ i ( tra bảng sổ tay ) Hệ số thiết bị hiệu quả nhq nhq = (
Nếu nhq < 4 và n < 4 thì : Ptt =
; Qtt =
.tg(đmi Nếu nhq < 4 và n ( 4 thì : Ptt =
.kpti ; Qtt =
.tg(đmi .kpti kpt – hệ số phụ tải của từng máy. kpt =0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . kpt =0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Nếu nhq ( 4 : Tìm kmax theo nhq và ksd Ptt = kmax.ksd.Pđm = kmax.Ptb Qtt = 1.1Qtb nếu nhq ( 10 Qtt = Qtbnh nếu nhq > 10 Ở đây Qtb = Ptb .tg(tb ; cos(tb = ((cos(i.Pđmi) /((Pđmi) Trong 4 phương pháp xác định phụ tải tính toán trên ,khi tính cho từng nhóm máy ở mạng điện áp thấp (U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại kmax (tức phương pháp thính theo hệ số hiệu quả),bởi vì phương pháp này có kết quả tương đối chính xác. I.5 . XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐỈNH : Là phụ tải ngắn hạn, được dùng để tính toán bảo vệ, tính toán khởi động; quy định để xác định giá trị đỉnh của một nhóm động cơ là chọn giá trị đỉnh của một động cơ có dòng mở máy lớn nhất cộng với dòng làm việc bình thường của các động cơ còn lại trong nhóm . Để xác định dòng đỉnh nhọn Iđn ta áp dụng theo công thức sau : Iđn = kmm * ikđmax + Itt - ksd * iđmmax Trong đó : ikđmax : dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất . Itt : Dòng điện tính toán của một nhóm động cơ . iđmmax :dòng điện định mức của động cơ có dòng khởi động lớn nhất . ChươngII : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN IIA . XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN IIA1 . PHÂN NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI CÁC NHÓM : Dựa theo dây chuyền công nghệ và vị trí phân bố thiết bị , theo công suất ,ta tiến hành phân chia các thiết bị theo nhóm, mỗi nhóm thích ứng với tủ cấp điện riêng. Căn cứ thực tế ta chia thành 5 nhóm ứng với 5 tủ động lực như sau : IIA1/1: NHÓM I: Gồm các tải sau : Chọn hệ trục toạ độ XOY, tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng bia ta được xác định theo công thức sau :

Nhóm I gồm 14 thiết bị và có thông số như sau : SỐ LIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG BIA CHAI Tên thiết bị  KH  SL  Pđm(KW)  Ksd  Cosö   Máy gắp rổng  67  2  7  0,6  0.7   Máy gắp đầy  69  2  54  0,65  0.7   Máy xúc chai  68  2  7  0,7  0.7   Máy gắp đầy  69  1  7  0,65  0.8   Motor vĩ dưới  71  1  7  0,65  0.8   Máy chiết bia  72  2  25  0,65  0.8   Máy bơm nước nónghấp  73  11  4  0,6  0;8   Motor cầu  74  27  1  0,6  0;8   Quạt công nghiệp  75  3  0,75  0,6  0;8   Công thức tính dòng điện mở máy và dòng định mức của các thiết bị : Iđmi
Immi =Kmm * Iđm i Máy xúc chai : Iđm
=
Imm =Kmm * Iđm = 5*117,18 =589,90 (A) Tương tự ta có bảng tính sau đây cho các thiết bị khác : STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm1  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   1  Motor cầu  74  15  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   2  Máy bơm nước nónghấp  73  29  23  4  0,6  0,8  7,60  37,98   3  Motor cầu  74  57  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   4  Motor cầu  74  75  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   5  Máy bơm nước nónghấp  73  93  23  4  0,6  0,8  7,60  37,98   6  Motor cầu  74  111  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   7  Motor cầu  74  129  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   8  Máy bơm nước nónghấp  73  147  23  4  0,6  0,8  7,60  37,98   9  Motor cầu  74  165  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   10  Motor cầu  74  183  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   11  Máy bơm nước nónghấp  73  223  23  4  0,6  0,8  7,60  37,98   12  Motor cầu  74  241  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   13  Motor cầu  74  259  20,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   14  Quạt công nghiệp  75  262,5  46  0,75  0,6  0,8  1,42  7,12    Tổng theo nhóm   133,3  23  25,5  0,6  0,8  48,92  244,6   STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm2  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   1  Quạt công nghiệp  75  17,5  59,1  0,75  0,6  0,8  1,42  7,12   2  Motor cầu  74  15  79,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   3  Motor cầu  74  15  97,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   4  Máy bơm nước nónghấp  73  17,5  115,5  4  0,6  0,8  7,60  37,98   5  Motor cầu  74  15  133,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   6  Motor cầu  74  15  161,4  1  0,6  0,8  1,90  9,50   7  Máy bơm nước nónghấp  73  17,5  179,5  4  0,6  0,8  7,60  37,98   8  Motor cầu  74  15  197,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   9  Motor cầu  74  15  215,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   10  Motor cầu  74  38  215,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   11  Máy bơm nước nónghấp  73  40,5  179,5  4  0,6  0,8  7,60  37,98   12  Motor cầu  74  38  197,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   13  Motor cầu  74  38  161,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   14  Motor cầu  74  15  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   15  Máy bơm nước nónghấp  73  29  232  4  0,6  0,8  7,60  37,98    Tổng theo nhóm   16,5  162,5  26,75  0,6  0,8  50,82  254,04   STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm3  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   1  Motor cầu  74  57  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   2  Motor cầu  74  75  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   3  Máy bơm nước nónghấp  73  93  232  4  0,6  0,8  7,60  37,98   4  Motor cầu  74  111  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   5  Motor cầu  74  129  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   6  Máy bơm nước nónghấp  73  147  232  4  0,6  0,8  7,60  37,98   7  Motor cầu  74  165  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm3  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   8  Motor cầu  74  183  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   9  Máy bơm nước nónghấp  73  223  232  4  0,6  0,8  7,60  37,98   10  Motor cầu  74  241  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   11  Motor cầu  74  259  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50   12  Motor cầu  74  262,5  234,5  1  0,6  0,8  1,90  9,50    Tổng theo nhóm     20,75  0,6  0,8  39,42  197,1   STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm4  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   1  Máy gắp đầy  69  153  164  7  0;7  0,7  15,19  75,97   2  Motor vĩ dưới  71  183  164  7  0,65  0,8  13,29  66,47   3  Máy chiết bia  72  163,7  108,2  25  0,65  0,8  47,48  237,5   4  Máy gắp đầy  69  153  164  7  0;7  0,7  15,19  75,97   5  Motor vĩ trên  70  183  52,5  7  0,65  0,8  13,29  66,47   6  Máy gắp rổng  67  213  126  7  0,6  0,7  15,19  75,97   7  Máy gắp rổng  67  213  90,5  7  0,6  0,7  15,19  75,97   8  Máy chiết bia  72  163,7  108,2  25  0,65  0,8  47,48  237,5    Tổng theo nhóm   181,7  108,2  92  0,65  0,8  182,2  919,6   STT  TÊN THIẾT BỊ: nhóm5  KH  X  Y  Pđm  Ksd  COSö  Iđm  Imm   1  Máy xúc chai  68  245  139  54  0,65  0,7  117,2  358,9   2  Máy xúc chai  68  245  139  54  0,65  0,7  117,2  358,9    Tổng theo nhóm     108  0,65  0,,7  234,4  1172             
+
= 133,32mm

23 mm Do tỷ lệ của các thiết bị phân bố trên bản vẽ là 1/100 nên từ các giá trị trên ta có được tâm phụ tải của nhóm I như sau : Ta chọn O1 ( 130 ;5 ). IIA1/2: NHÓM II: Tương tự ta có tâm phụ tải của nhóm II như sau : X=16,5 Y=126,6 Ta chọn O2 ( 5 ;160). mm IIA1/3: NHÓM III:. Tương tự ta có tâm phụ tải của nhóm III như sau : X=158 Y= 232 Ta chọn O3 ( 160 ;230). IIA1/4: NHÓM IV:. Tương tự ta có tâm phụ tải của nhóm IV như sau : X= 177,4 Y=108,2 Ta chọn O4 ( 170 ; 50 ). IIA1/5: NHÓM V :. Tương tự ta có tâm phụ tải của nhóm V như sau : X=245 Y=108,2 Ta chọn O5 ( 250 ;108 ). IIA2 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢ CỦA TOÀN PHÂN XƯỞNG : Chọn hệ trục toạ độ XOY, tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng bia được xác định theo công thức sau :

Với các số liệu đã tính đưỡc ở trên ta có :