Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA
KHU CÔNG NGHIỆP
1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp
điện.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực
tế ( biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng
làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Như vậy
nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát
nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.
1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng
các phương pháp được dùng chủ yếu là:
a. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu :
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm
Khi đó
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 6

n
tt nc Pdi
i=1
tt tt
2 2
tt
tt tt tt
P = K
Q = P *tg
P
S = P + Q =
Cos
ϕ
ϕ
∑
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP

n
tt nc dmi
i=1
P = K * P
∑
Trong đó :
- P
đi
, P
đmi
: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)
- P
tt
, Q
tt
, S
tt
: công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết
bị ( kW, kVAR, kVA )
- n : số thiết bị trong nhóm
- K
nc
: hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của phương pháp
này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước,
không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
b. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị
diện tích sản xuất :
Công thức tính :

tt o
P = p *F
Trong đó :
- p
o
: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m
2
). Giá trị p
o
đươc tra
trong các sổ tay.
- F : diện tích sản xuất ( m
2
)
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên
diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng.
c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị thành phẩm :
Công thức tính toán :

Trong đó :
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm
W
o
: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ )
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi
như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải
trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
cực đại
Công thức tính :
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 7

0
tt
max
M.W
P =
T
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
n
tt max sd dmi
i=1
P = K .K . P
∑
Trong đó :
n : Số thiết bị điện trong nhóm
P
đmi
: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm
K
max
: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ
K
max
= f ( n
hq
, K
sd
)
n
hq
: số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và
chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.
( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )
Công thức để tính n
hq
như sau :
( )
2
n
dmi
i=1
hq
n
2
dmi
i=1
P
n =
P
 
 ÷
 
∑
∑
Trong đó :
P
đm
: công suất định mức của thiết bị thứ i
n : số thiết bị có trong nhóm
Khi n lớn thì việc xác định n
hq
theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định
n
hq
một cách gần đúng theo cách sau :
+ Khi thoả mãn điều kiện :
dm max
dm min
P
m 3
P
= ≤
và Ksd ≥ 0,4 thì lấy n
hq
= n
Trong đó P
đm min
, P
đm max
là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị
trong nhóm
+ Khi m > 3 và K
sd
≥ 0,2 thì n
hq
có thể xác định theo công thức sau :
2
n
dmi
i=1
hq
dmmax
2 P
n =
P
 
 ÷
 
∑
+ Khi m > 3 và K
sd
< 0,2 thì n
hq
được xác định theo trình tự như sau :
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
.Tính n
1
- số thiết bị có công suất ≥ 0,5P
đm max
.Tính P
1
- tổng công suất của n
1
thiết bị kể trên :
1
l dmi
i=1
n
P = P
∑
.
Tính n* = ; P* =
P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :
n
dmi
i=1
P = P
∑
Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được n
hq
* = f (n*,P* )
Tính n
hq
= n
hq
*.n
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp
lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính n
hq
theo công thức :
qd dm d%
P =P . K
K
d
: hệ số đóng điện tương đối phần trăm .
Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.
+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :
P
qd
= 3.P
đmfa max
+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :
P
qd
=
3
.P
đm
Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau
để xác định phụ tải tính toán :
+ Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng
công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
n
tt dmi
i=1
P = P
∑
n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệu
quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :
n
tt ti dmi
i=1
P = K .P
∑
Trong đó : K
t
là hệ số tải . Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :
K
t
= 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn .
K
t
= 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 9

n
1
n
P
1
P
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
e. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
hình dáng
Công thức tính : P
tt
= K
hd
.P
tb
Q
tt
= P
tt
.tgφ
S
tt
=
2 2
tt tt
P + Q
Trong đó K
hd
: hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay
T
dt
0
tb
P
A
P = =
T T
∫
P
tb
: công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch
trung bình bình phương
Công thức tính : P
tt
= P
tb
± β.δ
Trong đó : β : hệ số tán xạ.
δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của
phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính
toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà
chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.
g. 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 làm việc bình
thường và được tính theo công thức sau :
I
đn
= I
kđ max
+ I
tt
– K
sd
.I
đm max

Trong đó :
I
kđ max
- dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
I
tt
- dòng tính toán của nhóm máy .
I
đm max
- dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
K
sd
- hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT
2.1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.
- Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn. Chỉ có phụ tải máy biến áp hàn làm
việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và sử dụng điện áp dây. Do đó cần quy đổi về chế độ làm
việc dài hạn :

qd dm
P = 3.P . %
d
k
=
3.24,6. 0,25 = 21,3(kW)
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc .
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ
động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia
ra làm 5 nhóm thiết bị phụ tải như sau :
+ Nhóm 1 : 1; 3; 7; 6; 4; 2; 8
+ Nhóm 2: 12; 13; 11; 22; 20; 19; 21; 17; 18; 28
+ Nhóm 3 : 9; 14; 10; 16; 23; 24; 25; 15; 26
+ Nhóm 4 : 34; 32; 33; 38; 31; 35; 37
+ Nhóm 5 : 39; 42; 36; 43; 40
Bảng 2-1 : Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
TT Tên nhóm và tên thiết bị Ký hiệu trên
mặt bằng
Số
lượng
Công suất đặt
( kW)
Toàn bộ
(kW)
Nhóm 1
1 Máy tiện ren 1 2 7 14
2 Máy tiện ren 2 2 7 14
3 Máy tiện ren 3 2 10 20
4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 4 1 1,7 1,7
5 Máy doa toạ độ 5 1 2 2
6 Máy bào ngang 6 2 7 14
7 Máy xọc 7 1 2,8 2,8
8 Máy phay vạn năng 8 1 7 7
Cộng theo nhóm 1 12 75,5
Nhóm 2
9 Máy mài tròn 11 2 4.5 9
10 Máy mài phẳng 12 1 2,8 2,8
11 Máy mài tròn 13 1 2,8 2,8
12 Máy mài vạn năng 17 1 1,75 1,75
13 Máy mài dao cắt gọt 18 1 0,65 0,65
14 Máy mài mũi khoan 19 1 1,5 1,5
15 Máy mài sắc mũi phay 20 1 1 1
16 Máy mài dao chốt 21 1 0,65 0,65
17 Máy mài mũi khoét 22 1 2,9 2,9
18 Máy mài thô 28 1 2,8 2,8
Cộng theo nhóm 2 11 25,85
Nhóm 3
19 Máy phay ngang 9 1 7 7
20 Máy phay đứng 10 2 2,8 5,6
21 Máy khoan đứng 14 1 2,8 2,8
22 Máy khoan đứng 15 1 4,5 4,5
23 Máy cắt mép 16 1 4,5 4,5
24 Thiết bị để hoá bền kim loại 23 1 0,8 0,8
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
25 Máy giũa 24 1 2,2 2,2
26 Máy khoan bàn 25 2 0,65 1,3
27 Máy mài tròn 26 1 1,2 1,2
Cộng theo nhóm 3 11 29,9
Nhóm 4
28 Máy tiện ren 31 3 4,5 13,5
29 Máy tiện ren 32 1 7 7
30 Máy tiện ren 33 1 7 7
31 Máy tiện ren 34 3 10 30
32 Máy tiện ren 35 1 14 14
33 Máy khoan hướng tâm 37 1 4,5 4,5
34 Máy bào ngang 38 1 2,8 2,8
Cộng theo nhóm 4 11 78,8
Nhóm 5
35 Máy khoan đứng 36 2 4,5 9
36 Máy bào ngang 39 1 10 10
37 Máy mài phá 40 1 4,5 4,5
38 Máy khoan bào 42 1 0,65 0,65
39 Máy biến áp hàn 43 1 21,3 21,3
Cộng theo nhóm 5 6 45,45
2.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
( Các gíá trị k
sd
, cosφ và k
max
tra ở phụ lục …….)
a. Tính toán cho nhóm 1
Bảng 2-2: Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1
TT Tên nhóm và tên thiết bị Ký hiệu
trên mặt
bằng
Số lượng Công suất đặt
( kW)
Côngsuất
toàn bộ
(kW)
Nhóm 1
1 Máy tiện ren 1 2 7 14
2 Máy tiện ren 2 2 7 14
3 Máy tiện ren 3 2 10 20
4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 4 1 1,7 1,7
5 Máy doa toạ độ 5 1 2 2
6 Máy bào ngang 6 2 7 14
7 Máy xọc 7 1 2,8 2,8
8 Máy phay vạn năng 8 1 7 7
Cộng theo nhóm 1 12 75,5

Tra phụ lục PL 1.1 TL1 tìm được k
sd
= 0,15 ; cosφ = 0,6 ta có :
n = 12 ; n
1
= 5
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
n* =
1
n
n
=
9
12
= 0,75
P* =
1P
P
=
14 14 20 14 7
75,5
+ + + +
= 0,91
Tra phụ lục 1.4 tìm được n
hq
* = 0,84
Số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
= n
hq
*.n = 10,08
Tra hụ lục 1.5 TL1 với k
sd
= 0,15 và n
hq
= 10 tìm được k
max
= 2,1
Phụ tải tính toán nhóm 1 :
n
tt max sd
dmi
i=1
P = k . k . P = 0,15.2,1.75,5 = 23,78 (KW)
∑
Q
tt
= P
tt
.tgφ = 23,78.1,33 = 31,7 (kVAR)
S
tt
=
tt
P
cos
ϕ
=
23,78
39,63
0,6
=
(kVA)
Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải còn lại .
Ta có bảng tổng kết phụ tải điện phân xưởng sửa chữa cơ khí
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Bảng 2.3 – Kết quả phân nhóm phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Tên nhóm và thiết bị
Ký hiệu
trên bản
vẽ
Số
lượng
P
đm,
kW
dm max
dm min
P
=
P
m
K
sd
Cosφ/
tgφ
n
hq
K
max
P
tt
(kW)
Q
tt
(kVAr
)
S
tt
(kVA)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Nhóm 1
Máy tiện ren 1 2 2x7 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 2 2 2x7 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 3 2 2x10 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren cấp chính xác 4 1 1,7 0,15 0,6/1,33
Máy doa toạ độ 5 1 2 0,15 0,6/1,33
Máy bào ngang 6 2 2x7 0,15 0,6/1,33
Máy xọc 7 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Máy phay vạn năng 8 1 7 0,15 0,6/1,33
Cộng theo nhóm 1 12 75,5 5,88 0,15 0,6/1,33 10,08 2,1 23,78 31,7 39,63
Nhóm 2
Máy mài tròn 11 2 2x4.5 0,15 0,6/1,33
Máy mài phẳng 12 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Máy mài tròn 13 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Máy mài vạn năng 17 1 1,75 0,15 0,6/1,33
Máy mài dao cắt gọt 18 1 0,65 0,15 0,6/1,33
Máy mài mũi khoan 19 1 1,5 0,15 0,6/1,33
Máy mài sắc mũi phay 20 1 1 0,15 0,6/1,33
Máy mài dao chốt 21 1 0,65 0,15 0,6/1,33
Máy mài mũi khoét 22 1 2,9 0,15 0,6/1,33
Máy mài thô 28 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Cộng theo nhóm 2 11 25,85 6,92 0,15 0,6/1,33 8,36 2,31 8,96 11,94 14,93
Nhóm3
Máy phay ngang 9 1 7 0,15 0,6/1,33
Máy phay đứng 10 2 2x2,8 0,15 0,6/1,33
Máy khoan đứng 14 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Máy khoan đứng 15 1 4,5 0,15 0,6/1,33
Máy cắt mép 16 1 4,5 0,15 0,6/1,33
Thiết bị để hoá bền kim loại 23 1 0,8 0,15 0,6/1,33
Máy giũa 24 1 2,2 0,15 0,6/1,33
Máy khoan bàn 25 2 2x0,65 0,15 0,6/1,33
Máy mài tròn 26 1 1,2 0,15 0,6/1,33
Cộng theo nhóm 3 11 29,9 10,76 0,15 0,6/1,33 7,7 2,48 11,12 14,83 18,54
Nhóm 4
Máy tiện ren 31 3 3x4,5 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 32 1 7 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 33 1 7 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 34 3 3x10 0,15 0,6/1,33
Máy tiện ren 35 1 14 0,15 0,6/1,33
Máy khoan hướng tâm 37 1 4,5 0,15 0,6/1,33
Máy bào ngang 38 1 2,8 0,15 0,6/1,33
Cộng theo nhóm 4 11 78,8 5 0,15 0,6/1,33 9,13 2,2 26 34,67 43,34
Nhóm 5
Máy khoan đứng 36 2 2x4,5 0,15 0,6/1,33
Máy bào ngang 39 1 10 0,15 0,6/1,33
Máy mài phá 40 1 4,5 0,15 0,6/1,33
Máy khoan bào 42 1 0,65 0,15 0,6/1,33
Máy biến áp hàn 43 1 21,3 0,15 0,6/1,33
Cộng theo nhóm 5 6 45,45 32,77 0,15 0,6/1,33 4,1 3,11 21,2 28,2 35,34
Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 15

Xem chi tiết: Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp