Chương 2: Các phương pháp xác định phụ tải điện

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, điện năng càng khẳng định rõ tầm quan trọng của nó trong các ngành kinh tế quốc dân cũng như trong đời sống sinh hoạt của con người. Điện năng hiện nay là một dạng năng lượng rất phổ biến, sản lượng ngày càng tăng và đã trở thành một trong những động lực góp phần tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong cấu trúc kinh tế.

Trong các lĩnh vực của đời sống xã hội thì công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Hiện nay trong thời kinh tế mở cửa, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật các doanh nghiệp luôn có sự cạnh tranh về chất lượng, mẫu mã và giá thành sản phẩm. Điện năng đã thực sự đóng góp một phần quan trọng quyết định tới chất lượng và giá thành sản phẩm của doanh nghiệp.

Trước những yêu cầu của thực tiễn và tầm quan trọng của điện năng trong đời sống xã hội đề tài “ Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp bao bì xi măng – Nhà máy xi măng Hải Phòng ” do Thạc sĩ Đỗ Thị Hồng Lý hướng dẫn đã được thực hiện.

Đề tài gồm những nội dung sau:

Chương 1: Giới thiệu về xí nghiệp sản xuất bao bì xi măng.

Chương 2: Các phương pháp xác định phụ tải điện.

Chương 3: Thiết kế mạng cao áp của xí nghiệp sản xuất bao bì.

Chương 4: Thiết kế mạng hạ áp xưởng sản xuất.

Chương 5: Nối đất và chống sét.

Chương 1.

GIỚI THIỆU VỀ XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BAO BÌ XI MĂNG HẢI PHÒNG.

1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN.

Xí nghiệp Bao bì Xi măng Hải Phòng thuộc Công ty Xi măng Hải Phòng nằm trên quốc lộ 5 (số 3 đường Hà Nội) được thành lập theo quyết định số 105/XMVN-HĐQT ngày 26/03/1999 của hội đồng quản trị công ty xi măng Việt Nam. Là đơn vị đi đầu trong chương trình chuyển đổi sản xuất theo chủ trương công nghiệp hoá - hiện đại hoá.

Hình 1.1: Công ty bao bì xi măng Hải Phòng.

Xí nghiệp được đầu tư dây chuyền sản xuất hiện đại của Cộng hòa liên Bang Đức và Cộng hòa Áo, chuyên sản xuất các loại vỏ bao đựng xi măng như bao KPK, PK, công suất giai đoạn 1 là 25 triệu vỏ bao/năm. Sản phẩm vỏ

bao đựng xi măng các loại của xí nghiệp sản xuất đã được các công ty thành viên của Tổng Công ty công nghiệp Xi măng Việt Nam và một số công ty xi măng liên doanh sử dụng, đánh giá cao về chất lượng cũng như về giá cả.

Tuy mới bước vào hoạt động theo quy mô mới nhưng xí nghiệp bao bì Xi măng Hải Phòng đã có uy tín với bạn hàng về phương thức làm ăn của mình. Đội ngũ cán bộ công nhân viên ngày càng được nâng cao về mức sống và trình độ nghiệp vụ. Cùng với sự đoàn kết gắn bó, sự nhiệt tình năng nổ trong công việc xí nghiệp Bao bì Xi măng Hải Phòng đang dần ổn định và từng bước phát triển.

1.2. SƠ ĐỒ CƠ CẤU TỔ CHỨC.

Hình 1.2: Sơ đồ cơ cấu tổ chức của xí nghiệp.

1.3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BAO BÌ.

Công nghệ sản xuất bao bì xi măng theo công nghệ khép kín bán tự động, vì một số khâu vẫn có sự tham gia của con người và khi có sự cố xảy ra phải có sự can thiệp của con người thì hệ thống mới hoạt động trở lại, vật liệu

Đại hội đồng cổ đông

Ban kiểm soát

Giám đốc điều hành

Phó giám đốc điều hành Phòng kế

toán, thống kê tài chính

Phòng tổ chức

hành chính

Phòng tổng

hợp

Phòng kỹ thuật, vật tư

Xưởng sản xuất

Đầu vào là hạt nhựa PP cùng một số phụ gia khác được đưa tới bộ phận trộn, định lượng và đưa tới bộ phận nạp liệu của máy đùn thuộc khâu tạo sợi.

Tại đây hạt nhựa và phụ gia được nấu chảy bởi các Zone gia nhiệt ở nhiệt độ khác nhau, nhựa đã nóng chảy sẽ được ép đưa đến khuôn phẳng để tạo thành màng nhựa. Màng nhựa này đi qua nước làm mát để giảm nhiệt độ màng cho đến khi màng đông cứng lại, rồi đi qua hệ thống hút hơi nước bám trên màng nhựa. Dao cắt sẽ cắt màng nhựa thành từng sợi có độ rộng như nhau. Để tăng cường tính chất cơ lý của từng sợi thì sau khi sợi được cắt ra sẽ đi qua lò ủ, qua lò tôi và kéo sợi. Sau khi sợi đó được cuộn thành các suối sợi đưa tới khâu dệt sợi, trước khi đưa tới khâu dệt sẽ được kiểm tra chất lượng một cách kỹ lưỡng.

Khâu dệt bao gồm 15 máy dệt sẽ dệt thành các tấm phẳng hay hình ống dài vô tận. Sợi được đưa tới máy dệt qua hệ thống cấp sợi dọc và sợi ngang.

Vải được ra sẽ được kéo chuyển động lên trên nhờ một động cơ kéo vải. Sau đó vải được kéo chuyển động ngang nhờ một động cơ cuộn vải thành Rulo và hệ thống con lăn. Vải được dệt ra có hình ống nên sẽ được cắt ra thành 2 tấm phẳng nhờ hệ thống dao nhiệt.

Các Rulo được chuyển tới khâu đùn tráng màng, tại khâu đùn tráng màng sẽ được tráng một lớp nhựa mỏng trên bề mặt giấy xi măng và mành nhựa nhằm tạo độ bền chắc cho bao bì, để chống ẩm cho xi măng. Các cuộn giấy xi măng và vải bao được đưa tới bộ phận tở cuộn, qua bộ phận tạo nhám để nâng cao chất lượng dính của màng nhựa, quả lô nóng sẽ làm nóng vải bao và giấy trước khi đưa tới đùn đầu. Đầu đùn tạo ra một lớp màng (từ hạt PP) để kết dính giữa lớp dính và vải bao. Quả lô ép sẽ thực hiện ép dính và đi tới trục

lạnh, qua hệ thống con lăn, vải và giấy đã được tráng một lớp màng đạt yêu cầu sẽ được quấn thành các Rulo.

Từ sản phẩm của khâu tráng màng và giấy xi măng, khâu in và cắt ống có nhiệm vụ in chữ, biểu tượng lên vỏ bao rồi tạo thành ống và cắt thành bao.

Ở khâu này bao gồm các bộ phận như: tở cuộn, tạo nhám, máy in, xâm lỗ, bộ phận tạo ống, máy đùn nhựa dán mép bao, vòi phun hồ dán giấy, máy cắt hai đầu bao kinh tế, bộ phận phân bao hai đường và hệ thống băng vải.

Vỏ bao được tạo ra từ khâu in - cắt lồng ống, trước khi đưa tới khâu máy may một đầu bao còn qua khâu gấp vành, khâu này được thực hiện bằng tay. Khâu may đầu bao sẽ tạo thành vỏ bao hoàn chỉnh với một đầu bao được may kín nhờ hai máy may công nghiệp bố trí hai bên, truyền động bằng dây xích và dây curoa. Tại máy may đầu bao các vỏ bao sau khi đã hoàn chỉnh nhờ hệ thống băng tải đưa tới bộ phận đếm bao, chương trình đếm vỏ bao được cài đặt sẵn và có thể thay đổi được quá trình đếm. Vỏ bao hoàn chỉnh sẽ được đưa tới khâu in dấu ép kiện rồi mới chuyển xuống kho thành phẩm.

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất bao bì xi măng Kho vật

tư

Tạo

sợi Máy nén

khí

7 máy dêt 8 máy dệt

Đùn tráng Máy tráng

màng

In cắt lồng ống

Máy may 1

Máy may 2 In dấu ép

kiện

Kho thành phẩm

Chương 2.

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BAO BÌ XI MĂNG.

2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ.

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó. Tùy theo qui mô của công trình mà nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về sau. Do đó xác định nhu cầu sử dụng điện năng là một công việc quan trọng, trong đó phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện.

Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và quan trọng. Vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị , hoặc gây cháy nổ và nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và gây lãng phí. Do tính chất quan trọng nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ±10%.

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính:

* Nhóm thứ nhất: là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đưa ra các hệ số tính toán. Đặc điểm của phương pháp này là thuận tiện nhưng chỉ cho kết quả gần đúng.

* Nhóm thứ hai: là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống kê. Đặc điểm của phương pháp này có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Vì vậy kết quả tính toán có chính xác hơn song việc tính toán khá phức tạp. Trong thực tế, tùy yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp.

2.2. PHÂN LOẠI PHỤ TẢI ĐIỆN.

Khi xác định phụ tải tính toán ta nên tiến hành phân loại phụ tải theo hộ tiêu thụ để có cách nhìn đúng đắn về phụ tải và có những ưu tiên cần thiết lựa chọn hợp lý sơ đồ cung cấp điện. Tùy theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hộ tiêu thụ điện được cung cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau, thông thường được phân thành 3 loại hộ tiêu thụ điện.

* Hộ loại 1: là những hộ mà khi có sự cố dừng cung cấp điện có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế, hư hỏng thiết bị, gây rối loạn quá trình công nghệ hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính trị. Đối với hộ loại một phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng 2 nguồn đi đến, có nguồn dự phòng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất việc mất điện. Thời gian mất điện thường được coi bằng thời gian đóng nguồn dự trữ.

* Hộ loại 2: là những hộ tiêu thụ khi ngừng cung cấp điện chỉ gây thiệt hại về kinh tế, hư hỏng sản phẩm, sản xuất đình trệ, gây rối loạn quá trình công nghệ. Để cung cấp điện cho hộ loại 2 ta sử dụng phương pháp có hoặc không có nguồn dự phòng, ở hộ loại 2 cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dừ trữ bằng tay.

* Hộ loại 3 : là những hộ cho phép cung cấp điện ở mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế khi có sự cố.

Theo cách phân loại này thì xí nghiệp bao bì xi măng được xét vào hộ tiêu thụ điện loại 2.

Ngoài ra các hộ tiêu thụ điện xí nghiệp còn được phân loại theo chế độ làm việc. Loại hộ tiêu thụ điện có chế độ làm việc dài hạn, khi có phụ tải ít thay đổi hoặc không thay đổi. Các thiết bị làm việc có thể lâu dài mà nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép.Như vậy xí nghiệp bao bì xi măng được xếp vào loại hộ có chế độ làm việc dài hạn.

2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN.

2.3.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Công thức tính:





cos .

.

2 2

1

tt tt tt tt

tt tt

n

i di nc tt

Q P P S

tg P Q

P k P















(2-1)

Khi lấy Pd = P_đm thì





 ⁿ

i di nc

tt k P

P

1

.

Trong đó:

Pdi , Pđm – công suất đặt và công suất định mức của thiết bị (kW).

Ptt , Qtt , Stt – công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm thiết bị, (kV, kVAR, kVA).

n- số thiết bị trong nhóm.

knc – hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ điện, tra trong sổ tay.

tgφ ứng với cosφ – đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra trong tài liệu tra cứu.

Phương pháp này đơn giản, thuận tiện nhưng kém chính xác vì knc tra trong tài liệu tra cứu.

2.3.2. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và Ptb (hay còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả).

* Với 1 động cơ: Ptt = P_đm.

* Với nhóm động cơ n ≤ 3 : ^{Ptt }



1

.

* Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm động cơ xác định theo công thức:



 ⁿ

i đmi sd

tt k k P

P _max. . (2-2) Trong đó :

P : công suất định mức, (kW).

Ksd : hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra trong sổ tay.

k_max : hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo 2 đại lượng k_sd và n_hq n_hq : số thiết bị dùng điện hiệu quả.

2.3.3. Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm.

Công thức:

ca ca ca

tt T

P M

P .W⁰



 (2-3)

Trong đó: Mca - số lượng sản phẩm sản xuất trong 1 ca.

Tca - thời gian của phụ tải lớn nhất.

Wo - suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.

2.3.4. Xác định PTTT theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

Công thức: P_tt  p₀.F (2-4)

Trong đó : F - diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m²).

P0 - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất .

Trong đồ án này, tác giả sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình vì phương pháp này cho kết quả khá chính xác so với các phương pháp trên.

2.4. XÁC ĐỊNH PTTT CỦA XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BAO BÌ XI MĂNG.

Các máy móc sản xuất của xí nghiệp bao bì xi măng Hải Phòng đều là những máy móc theo công nghệ hiện đại được nhập từ nước ngoài. Mỗi máy móc có nhiều bộ phận khác nhau tạo thành một khối phức tạp, sự hoạt động của các bộ phận có liên quan chặt chẽ với nhau và được nhà thiết kế tính toán, chế tạo sẵn theo đơn đặt hàng.

Bảng 2.1: Danh sách các phụ tải của xí nghiệp và công suất đặt.

STT Phụ tải Số lượng P_đặt, kW

1 máy Toàn bộ

1

Xưởng sản xuất

-Máy tạo sợi 1 237 237

-Máy dệt 15 3,4 51

-Máy tráng màng 1 165 165

-Máy in cắt lồng ống 1 87 87

-Máy may 2 3 6

-Máy ép kiện 1 7,5 7,5

-Máy nén khí 1 31,5 31,5

-Máy lạnh 2 40,5 81

2 Khối quản lý 40

2.4.1.Xác định phụ tải tính toán của xưởng sản xuất chính.

Căn cứ vào mặt bằng bố trí máy móc sản xuất trong nhà xưởng và căn cứ vào đặc tính kỹ thuật của từng loại máy ta chia thành từng nhóm như sau:

Xác định phụ tải tính toán của xưởng sản xuất theo phương pháp số thiết bị hiệu quả.

Công thức tính: P_tt k_max.k_sd.P_đm

Bảng 2.2: Bảng các nhóm máy của xưởng sản xuất.

STT Phụ tải Số lượng Pđặt, kW

1 máy Toàn bộ

1 Máy tạo sợi 1 237 237

2 Máy dệt 15 3,4 51

3 Máy tráng màng 1 165 165

4 Máy in cắt lồng ống 1 87 87

5 Máy may 2 3 6

6 Máy ép kiện 1 7,5 7,5

7 Máy nén khí 1 31,5 31,5

8 Máy lạnh 2 40,5 81

Trong đó k_sdtra trong sổ tra cứu

 











đmn đmn hq

hq hq

hq sd

P P P

n n n

P n f n

n n n

n k f k

* 1 1

*

*

*

*

* max

,

) , (

.

) , (

(2-5)

n1- Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết kế có công suất lớn nhất, ứng với n1 này xác định được tổng công suất định mức



n- số thiết bị dùng điện trong nhóm . Nhóm 1: Gồm có một máy tạo sợi.

n =1, Pđm = 237( kW).

n1=1  n^*=1.





ứng với n^* =1 và P^* =1 tra bảng 3.1 (sách cung cấp điện) ta được:

n_hq^*= 0,95 n_hq = 0,95.1 = 0,95.

Vậy với n = 1 <3 và n_hq = 0,95< 4, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 237( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





. (2-6)

- Phụ tải phản kháng: ^





 đm đm

n

i đm

tt Q P tg

Q . 

1

. (2-7)

) ( 273kW P

P_tt  _đm  .

 tg P

Q_tt  _đm. .

Với máy tạo sợi cos0,8tg0,75 Q_tt 273.0,75177,75(kVAR). - Phụ tải tính toán toàn phần:

) ( 25 , 296 75

, 177

237^{2 2}

2

2 Q kVA

P

S_tt  _tt  _tt    (2-8)

Nhóm 2: Gồm 15 máy dệt.

) ( 4 ,

1 3 kW

P_đmmáy  .

n = 15,



n₁ = 15  n^* = 1.





ứng với n^* = 1, P^* =1 tra bảng 31/36 (sách cung cấp điện) ta được:

nhq

* = 0,95 nhq = 0,95.15 = 14,25.

Với nhóm máy dệt chọn ksd = 0,8 ; cos0,8. Tra bảng PL1.1/32 (sách thiết kế cấp điện) ứng với k_sd = 0,8 và n_hq = 0,95.15 = 14,25k_max = 1,07.

Phụ tải tác dụng: P_tt k_max.k_sd.P_đm 0,8.1,07.5143,656(kW). Phụ tải phản kháng: Q_tt P_tt.tg 43,656.0,7532,74(kVAR). Phụ tải tính toán toàn phần:

) ( 56 , 54 74 , 32 656 ,

43 ^{2 2}

2

2 Q kVA

P

S_tt  _tt  _tt    .

Nhóm 3: Máy tráng màng n = 1 , Pđm = 165( kW).

 ^*





ứng với n^* =1, P^* =1 tra bảng 31/36 (sách cung cấp điện) ta được:

n_hq^* = 0,95 n_hq = 0,95.1 = 0,95.

Với máy tráng màng chọn cos0,8  tg0,75.

Vậy với n =1 < 3 và n_hq = 0,95 < 4, phụ tải tính toán được tính toán như sau:

- Phụ tải tác dụng: 165( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





. - Phụ tải phản kháng:

) ( 75 , 123 75 , 0 . 165 .

.

1

kVAR tg

P tg P Q

Q _{đm đm}

n

i đm

tt 









 - Phụ tải tính toán toàn phần:

) ( 25 , 206 75

, 123

165^{2 2}

2

2 Q kVA

P

S_tt  _tt  _tt   

Nhóm 4: Máy cắt in lồng ống.

n =1, Pđm = 87 kW, cos0,8. n1 =1 n^* = 1, P^* =1  nhq

* = 0,95.

ứng với n^* = 1 và P^* = 1 tra bảng 3.1 (sách cung cấp điện) ta được:

nhq*

= 0,95  nhq = 0,95.1 = 0,95.

Vậy với n =1 < 3 và n_hq = 0,95 < 4, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 87( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





.

- Phụ tải phản kháng: Q Q P_đmtg P_đmtg

n

i đm

tt . .

1







 



. Với máy in cắt lồng ống chọn cos0,8 tg0,75. Q_tt 87.0,7565,25(kVAR). - Phụ tải tính toán toàn phần:

S_tt  P_tt²Q_tt²  87² 65,25² 108,75(kVA). Nhóm 5: Máy may.

n = 2,



n1 = 2  n^* =1,





ứng với n^* = 1 và p^* =1 tra bảng 3 (sách cung cấp điện) ta được n_hq^* = 0,95n_hq = 0,95.2 = 1,9.

Vậy với n = 2< 3 và n_hq =1,9 <4, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 6( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





. - Phụ tải phản kháng: ^









 P tg tg

P Q

Q _{dm đm}

n

i đm

tt . .

1

Với máy may chọn: cos0,8 tg0,75Q_tt 6.0,754,5(kVAR). - Phụ tải tính toán toàn phần:

S_tt  P_tt² Q_tt²  6²4,5² 7,5(kVA)

Nhóm 6: Máy ép kiện.

n = 1, P_đm = 7,5kW, cos0,8

n1 = 1 n^* = 1,





ứng với n^* = 1 và p^* =1 tra bảng 3 (sách cung cấp điện) ta được:

n_hq^* = 0,95 n_hq = 0,95.1 = 0,95.

Vậy với n =1 <3 và n_hq = 0,95 <1, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 7,5( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





- Phụ tải phản kháng: Q Q P_đmtg P_đmtg

n

i đm

tt . .

1









Với máy ép kiện chọn cos0,8 tg0,75

Q_tt 7,5.0,755,62(kVAR)

- Phụ tải tính toán toàn phần:

S_tt  P_tt² Q_tt²  7,5² 5,62² 9,37(kVA). Nhóm 7: Máy nén khí.

n = 1, Pđm = 31,5(kW), cos0,8

n1 = 1 n^* = 1





ứng với n^* = 1 và p^* =1 tra bảng 3 (sách cung cấp điện) ta được:

n_hq^* = 0,95 n_hq = 0,95.1 = 0,95

Vậy với n =1 <3 và n_hq = 0,95 <1, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 31,5( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





- Phụ tải phản kháng: Q Q P_đmtg P_đmtg

n

i đm

tt . .

1









Với máy nén khí chọn cos0,8tg0,75 Q_tt 31,5.0,7523,62(kVAR)

- Phụ tải tính toán toàn phần:

S_tt  P_tt² Q_tt²  31,5² 23,62² 39,37(KVA)

Nhóm 8: Máy lạnh .

n = 2,



n₁ = 2 n^* = 1,





ứng với n^* = 1 và p^* =1 tra bảng 3 (sách cung cấp điện) ta được:

nhq*

= 0,95 nhq = 0,95.2 = 1,9

Vậy với n = 2 <3 và n_hq = 1,9 < 4, phụ tải tính toán được xác định như sau:

- Phụ tải tác dụng: 81( )

1

kW P

P

n

i đm

tt 





- Phụ tải phản kháng: Q Q P_đmtg P_đmtg

n

i đm

tt . .

1









Với máy lạnh chọn: cos0,8^tg0,75 ^Qtt ^81.0,75^60,75(kVAR)

- Phụ tải tính toán toàn phần:

^Stt  ^Ptt²^Qtt²  ⁸¹² ^60,752 ^101,25(kVA)

Chiếu sáng nhà xưởng:

Chiếu sáng bằng đèn tuýp, chọn suất chiếu sáng p_o =13 (W/m²) - Phụ tải tác dụng:

) ( 855 , 36 ) 42 . 5 , 67 .(

013 , 0

0.F kW

p

P_cs   

- Phụ tải phản kháng:

Chiếu sáng sử dụng đèn tuýp chọn cos0,7  tg1,02

) ( 59 , 37 02 , 1 . 855 , 36

.tg kVAR

P

Q_cs  _cs  

- Phụ tải tính toán toàn phần:

) ( 64 , 52 59 , 37 855 ,

36 ^{2 2}

2

2 Q kVA

P

S_cs  _cs  _cs   

2.4.2. Khối quản lý.

Phụ tải tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Đối với phụ tải loại này có P_đm = 40kW, chọncos0,8; knc = 0,7 - Phụ tải tác dụng: P_tt k_nc.P_đm 0,7.4028(kW)

- Phụ tải phản kháng: Q_tt P_tt.tg28.0,7521(kVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần: S_tt  P_tt² Q_tt²  28² 21² 35(kVA)

2.4.3. Phụ tải toàn xí nghiệp.

- Phụ tải tác dụng:^{Pttxn kdt.}



Chọn hệ số đồng thời kđt = 0,85 (sách cung cấp điện).

) ( 98 , 614 ) 855 , 36 28 81 5 , 31 5 , 7 6 87 165 656 , 43 237 .(

85 ,

0 kW

P_ttxn            .

- Phụ tải phản kháng: ^{Qttxn kdt.}



kVAR Q_ttxn 0,85.(177,7532,74123,7565,254,55,6223,6260,752137,59)469,68( )

- Phụ tải tính toán toàn phần:

) ( 82 , 773 68

, 469 98

,

614 ^{2 2}

2

2 Q kVA

P

S_tt  _ttxn _ttxn   

- Hệ sốcos của toàn xí nghiệp:

79 , 82 0 , 773

98 ,

cos  614 

ttxn ttxn

S

 P

Bảng 2.3: Phụ tải của xí nghiệp.

Phụ tải P_đm, kW ^cos Ptt , kW Qtt ,kVAR Stt ,kVA

Máy tạo sợi 237 0,8 273 177,75 296,25

Máy dệt 51 0,8 43,656 32,74 54,56

Máy tráng màng 165 0,8 165 123,75 206,25

Máy in cắt lồng ống

87 0,8 87 65,25 108,75

Máy may 6 0,8 6 4,5 7,5

Máy ép kiện 7,5 0,8 7,5 5,62 9,37

Máy nén khí 31,5 0,8 31,5 23,62 39,37

Máy lạnh 81 0,8 81 60,75 101,25

Chiếu sáng 0,7 36,855 37,59 52,64

Khối quản lý 40 0,8 28 21 35

Tổng 0,75 614,98 469,68 773,82

Chương 3.

THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP

CHO XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BAO BÌ.

3.1. KHÁI QUÁT CHUNG.

Trong hệ thống cung cấp điện, nguồn điện nói chung có quan hệ mật thiết với phụ tải, cấp điện áp, sơ đồ cung cấp điện, bảo vệ, tự động hóa và chế độ vận hành. Do vậy, phải xem xét toàn diện khi xác định nguồn điện, khi có nhiều phương án thì việc chọn nguồn điện phải dựa trên cơ sở tính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật. Tùy theo quy mô của hệ thống cung cấp điện mà nguồn điện có thể là: trạm biến áp khu vực, trạm biến áp trung gian, các trạm phân phối, trạm biến áp phân xưởng.

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cấp điện. Trạm biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Dung lượng của các máy biến áp, vị trí số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cấp điện. Vì vậy việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện. Dung lượng và tham số khác của trạm biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào cấp điện áp của mạng, vào phương thức vận hành của trạm biến áp.

3.2. LỰA CHỌN TRẠM VÀ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP.

Trạm biến áp của công ty có nhiệm vụ nhận điện từ đường dây trung áp 6kV (trạm biến áp 110/6kV Hạ Lý) để biến đổi thành cấp điện áp 0,4kV cấp điện cho các thiết bị điện của công ty. Để đảm bảo an toàn, với hình thức là trạm biến áp công ty lựa chọn loại trạm xây kín.

3.2.1. Xác định vị trí đặt trạm.

Vị trí của các trạm biến áp được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản như: an toàn và liên tục cấp điện, gần trung tâm phụ tải và thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới, thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng, phòng cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn, tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.

Vị trí tối ưu để đặt trạm là trung tâm phụ tải với tọa độ M(x;y) được xác định như sau:

) 2 3 (

);

1 3 (









  



i i i

i i i

S S y y

S S x x

Trong đó: S_i là phụ tải tính toán toàn phần của phụ tải thứ I có tọa độ Ai(xi,yi) trên hệ trục tọa độ.

Tọa độ của các phụ tải A(xi,yi) được xác định trên bản đồ địa chính của xí nghiệp theo hệ trục (x;y), gốc tọa độ là điểm góc trái dưới cùng của bản đồ.

Chiều dương trục hoành lấy từ trái qua phải, chiều dương trục tung lấy từ dưới lên trên. Tỉ lệ bản đồ 1:500 nghĩa là 1cm trên bản đồ tương ứng với 5m ngoài thực địa. Trong đồ án này, để xác định tâm phụ tải (vị trí đặt trạm biến áp) phải tính đến sự phát triển của xí nghiệp trong tương lai là sẽ xây dựng thêm một nhà xưởng với diện tích nhà xưởng, công suất, công nghệ máy móc tương ứng như nhà xưởng hiện có.

Nhà xưởng hiện có A1(61,29).

Nhà xưởng mở rộng có A2(38,29).

Trọng tâm phụ tải của xí nghiệp là M(x;y).

2 1

2 1

1 .

. .

tt tt

tt tti

tti i tti

S S

x S x S S

x x S



 



 

Coi nhà xưởng mở rộng có công suất tương tự như nhà xưởng hiện có

2 tt

tti S

S 

2 29 29 29 2

5 , 2 49

38 61 2

2 1

2 1

 

 



 

 

 y y y

x x x

Vậy tâm phụ tải của xí nghiệp là M(49,5;29). Tuy nhiên trên thực tế vị trí này nằm trên đường đi của xí nghiệp, nếu xét về mặt mỹ quan và an toàn thì không hợp lý. Để hợp lý vị trí đặt trạm được dịch về điểm M(38;16), ở vị trí này còn thuận tiện cho việc đi dây mạng cao áp do nguồn cung cấp cho xí nghiệp được đấu từ cột điện trước cổng chính của xí nghiệp.

3.2.2. Xác định dung lƣợng máy biến áp.

Dung lượng máy biến áp được chọn có xét đến sự phát triển của xí nghiệp trong tương lai sẽ xây dựng thêm một nhà xưởng với trang thiết bị máy móc, công nghệ sản xuất và công suất của máy móc tương tự như xưởng sản xuất hiện có.

Công suất tính toán toàn phần của xưởng sản xuất hiện có:

2 2

ttpx ttpx

ttpx P Q

S  

) ( 18 , 591 ) 855 , 36 81 5 , 31 5 , 7 6 87 165 656 , 43 237 .(

85 ,

0 kW

P_ttpx          .



 _{đt tti}

ttpx k Q

Q .

kVAR Q_ttpx 451,83( )

) ( 075 , 744 83

, 451 18

,

591 ^{2 2} kVA

S_ttpx    .

Vậy công suất tính toán toàn phần của xí nghiệp có xét đến sự phát triển trong tương lai khi xây dựng thêm một nhà xưởng mới:

) ( 89 , 1517 075

, 744 82 ,

773 kVA

S_ttxn   

Ta xét với xí nghiệp là hộ tiêu thụ điện loại 2 nên trạm biến áp xí nghiệp dùng 1 hay 2 máy biến áp thì phải tiến hành so sánh kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn. Dung lượng của máy biến áp được chọn có tính đến sự phát triển phụ tải trong tương lai. Có 2 phương án chọn máy biến áp:

Phương án 1: dùng 1 máy biến áp 2000kVA – 6(22)/0,4kV.

Phương án 2: dùng 2 máy biến áp 1000kVA – 6(22)/0,4kV.

So sánh kinh tế giữa 2 phương án:

Tổn thất điện áp.

Tổn thất điện năng trong máy biến áp được tính như sau:

) 3 3 ( .

1.

0.  

 



 







 

đm tp n

B S

P S t n

P n A

Trong đó:

*P₀;P_n :tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch không tải của máy biến áp cho trong lý lịch của máy, (kW).

*Stp,Sđm : phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) và dung lượng định mức của máy biến áp,( kVA).

*n : số lượng máy biến áp làm việc song song.

*t : thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, h. Bình thường máy biến áp được đóng điện suốt 1 năm nên lấy t = 8760h.

* : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có   f(T_max,cos)

*Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h.

*cos: hệ số công suất của xí nghiệp.

Vì xí nghiệp làm việc 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax= 5500(h);

) ( 4200h

 

Phương án 1: với máy biến áp 2000kVA- 6(22)/0,4kV có P₀ 1750(W).

5

% ), ( 100 .

22 



P_n W U_n .

).

( 34 , 559 . 93 4200 2000 .

89 , . 1517 1 , 22 8760 . 8 , 2

2

1 kWh

A_B  



 



 



 .

Như vậy tổn thất điện năng của phương án 2 lớn hơn phương án 1 là:

).

( 9 , 566 . 15 44 , 992 . 77 34 , 559 .

2 93

1 A kWh

A

A _B  _B   



Với giá 1kWh = 1324đ cho xí nghiệp sản xuất kinh doanh ở cấp điện áp 6(kV) thì trong 1 năm nếu sử dụng phương án 1 sẽ tiết kiệm được:

6 , 575 . 610 . 20 1324 9 , 566 . 15

.   

C A

V (VNĐ).

Vốn đầu tư:

Bảng 3.1. So sánh kinh tế hai phương án mạng cáp cao áp.

Phương án

Số lượng máy

Công

suất,kVA Giá thành,VNĐ Tổng chi phí,VNĐ

PA1 1 2000 293.077.000 293.077.000

PA2 2 1000 169.100.000 338.200.000

Về vốn đầu tư thì phương án 1 < phương án 2 là:

338.200.000 – 293.077.000 = 45.123.000đ

Mặt khác phương án một có ưu điểm là: chi phí xây dựng trạm, lắp đặt thiết bị trong trạm và vận hành đơn giản hơn phương án 2. Như vậy xét về mặt kinh tế thì phương án 1 tối ưu hơn phương án 2.

Tuy nhiên, TBA xí nghiệp khi thiết kế có tính đến nhu cầu phát triển của phụ tải trong tương lai, hiện tại công suất của xí nghiệp là 773,82kVA.

Với phương án một do luôn phải vận hành một máy có công suất 2000kVA – 6(22)/0,4kV nên sự dư thừa về công suất của máy là rất lớn. Với phương án 2 chỉ cần vận hành 1 máy có công suất là 1000 kVA – 6(22)/0,4kV, máy còn lại dùng để dự phòng. Ngoài ra, phương án trạm biến áp có 2 máy biến áp còn đảm bảo khả năng tính liên tục cung cấp điện tốt hơn phương án trạm có 1 máy biến áp. Trong đồ án này tác giả đã chọn phương án 2, là trạm gồm 2 máy biến áp có công suất là 1000kVA – 6(22)/0,4kV do ABB sản xuất.

3.3. CHỌN DÂY CAO ÁP.

Điện cấp cho xí nghiệp được lấy từ lộ 671 từ trạm biến áp trung gian 110/6kV Hạ Lý. Lộ 671 ngoài cấp điện cho xí nghiệp bao bì xi măng còn cấp điện cho một số đơn vị khác như: xưởng 4, máy xay, cơ khí Thành Lợi, Thành Long. Chính vì vậy dây toàn tuyến có sẵn là AC- 120, nhiệm vụ đặt ra là tính chọn dây từ cột đấu trước cổng xí nghiệp vào đến trạm biến áp xí nghiệp.

Phương án đi dây mạng cao áp là đường dây trên không, chọn dây AC có chiều dài 160m.

- Chọn dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế:

) ( 48 , 6 77 . 3

075 , 774 .

max 3 A

U I S

I

đm tt lv

cp