Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2

Lời nói đầu Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, công nghiệp điện giữ một vai trò đặc biệt quan trọng. Bởi vì, công nghiệp điện là ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế. Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân cư hay một thành phố mới ... thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó. Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đẩy mạnh sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ hiện đại. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Với những kiến thức đã được học tập, nghiên cứu trong nhà trường, trước khi tốt nghiệp em được giao đồ án với đề tài: "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2". Đồ án tốt nghiệp này sẽ là một sự tập dượt rất quý cho em trước khi bước vào thực tế. Sau một thời gian làm đồ án, với nổ lực của bản thân, đồng thời với sự hướng dẫn giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Hồng Hải, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Song với kiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là tương đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm và chuyên môn cao nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi những sai sót.Vì vậy, em mong được sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Hồng Hải cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn đã hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này. Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2005. Sinh viên Lê Cao Cảnh Phần I: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí Chương 1 Giới thiệu chung về nhà máy cơ khí Ngành cơ khí chế tạo máy đã từ lâu là một trong những ngành then chốt của nền kinh tế quốc dân. Với nhiệm vụ sửa chữa, sản xuất phụ tùng thay thế chế tạo các máy công cụ, máy móc cơ giới... đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế. Các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng rãi trên khắp đất nước ta. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, cơ khí chế tạo máy cũng không ngừng phát triển cả về số lượng và chất lượng. Nhà máy cơ khí trung quy mô là nhà máy thuộc ngành cơ khí chế tạo máy. Nhà máy có tổng diện tích khoảng 16 000m2 với 9 phân xưởng và ban quản lý nhà máy có công suất đặt cho trong bảng 1-1. Bảng 1-1: Tên và công suất đặt của các phân xưởng. Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 2500 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 2200 3 Phân xưởng đúc 1800 4 Phân xưởng nén khí 800 5 Phân xưởng rèn 1600 6 Trạm bơm 450 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 8 Phân xưởng gia công gỗ 400 9 Ban quản lý nhà máy 120 10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy: Mộc mẫu Khí nén Đúc Rèn Nguyên liệu Gia công cắt gọt Nhiệt luyện Lắp ráp Kiểm tra Sản phẩm Giai đoạn đầu tiên của quy trình công nghệ là tạo phôi. Kim loại được đưa vào nấu chảy và đúc phôi, giai đoạn này thường sử dụng các lò nấu kim loại đốt bằng than hoặc lò điện trở, lò hồ quang, lò trung tần. Sau khi đúc xong thì phôi được làm sạch, cắt bỏ phần thừa và đưa sang bộ phận rèn dập, một phần sau khi đúc đưa sang gia công cắt gọt kim loại để gia công thành các chi tiết máy, ở quá trình này có rất nhiều máy công cụ như tiện, phay, bào mài ... với các công suất khác nhau, có thể làm việc độc lập có thể làm việc theo dây chuyền. Các chi tiết máy được hoàn thiện đưa sang quy trình lắp ráp. Một số chi tiết máy chịu mài mòn như bánh răng, trục máy ... sau khi gia công cắt gọt còn phải gia công nhiệt luyện như tôi, ram, ủ, công đoạn này thường dùng các lò tôi, ram, lò cao tần ... Lắp ráp là quá trình cuối cùng của dây chuyền sản xuất, ở giai đoạn này các chi tiết máy được lắp ráp thành khối và thành máy hoàn chỉnh. Nhà máy được xây dựng mới với trình độ tự động hoá cao, một số máy làm việc theo dây chuyền và có công suất lớn. Nhà máy làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4500h. Với những đặc điểm và tính chất sản xuất đó, nhà máy được xếp vào phụ tải loại 1. Nhà máy cần được cung cấp điện một cách liên tục và an toàn, đảm bảo chất lượng điện năng tốt. Sau đây là tổng mặt bằng của nhà máy, mặt bằng của phân xưởng sửa chữa cơ khí và phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Nhà máy số 2 M 1: 5000 Phụ tải điện của nhà máy cơ khí trung quy mô ( mặt bằng nhà máy số 2 ) Công suất đặt các phân xưởng. Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 2500 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 2200 3 Phân xưởng đúc 1800 4 Phân xưởng nén khí 800 5 Phân xưởng rèn 1600 6 Trạm bơm 450 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 8 Phân xưởng gia công gỗ 400 9 Ban quản lý nhà máy 120 10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Bảng 1-2: Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí. TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Bộ phận dụng cụ 1 Máy tiện ren 2 IA616 7,0 2 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 3 Máy tiện ren 2 IK62 10,0 4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 IN6N 1,7 5 Máy doa toạ độ 1 2A450 2,0 6 Máy bào ngang 2 7M36 7,0 7 Máy xọc 1 7A420 2,8 8 Máy phay vạn năng 1 6N82 7,0 9 Máy phay ngang 1 6H82Π 7,0 10 Máy phay đứng 2 6H11 2,8 11 Máy mài trong 2 3A240 4,5 12 Máy mài phẳng 1 311NΠ 2,8 13 Máy mài tròn 1 3130 2,8 14 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 15 Máy khoan đứng 1 2135 4,5 16 Máy cắt mép 1 866A 4,5 17 Máy mài vạn năng 1 3A64 1,75 18 Máy mài dao cắt gọt 1 3818 0,65 19 Máy mài mũi khoan 1 36652 1,5 20 Máy mài sắc mũi phay 1 3667 1,0 21 Máy mài dao chuốt 1 360 0,65 22 Máy mài mũi khoét 1 3659 2,9 23 Thiết bị để hoá bền kim loại 1 ΠΠ -58 0,8 24 Máy giũa 1 2,2 25 Máy khoan bàn 2 HC125 0,65 26 Máy để mài tròn 1 1,2 27 Máy ép tay kiểu vít 1 28 Máy mài thô 1 3N634 2,8 29 Bản đánh dấu 1 30 Bàn thợ nguội 10 Bộ phận sửa chữa 31 Máy tiện ren 3 1616 4,5 32 Máy tiện ren 1 1A62 7,0 33 Máy tiện ren 1 1524M 7,0 34 Máy tiện ren 3 1Π63A 10,0 35 Máy tiện ren 1 163 14,0 36 Máy khoan đứng 2 2A135 4,5 37 Máy khoan hướng tâm 1 2A53 4,5 38 Máy bào ngang 1 7A35 2,8 39 Máy bào ngang 1 7A36 10,0 40 Máy mài phá 1 3M634 4,5 41 Bàn 8 42 Máy khoan bào 1 HCI2A 0,65 43 Máy biến áp hàn 1 CTĐ-24 24,6 Chương 2 Xác định phụ tải tính toán Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là nhà máy ta đang thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định được nhu cầu điện của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy...). Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy...) mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển trong tương lai. Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp, nhà máy thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng và xét tới khả năng phát triển của cả nhà máy trong tương lai (đối với xí nghiệp nhà máy công nghiệp thì chủ yếu là tương lai gần) còn đối với công trình có quy mô lớn (như thành phố, khu dân cư...) thì phụ tải phải kể đến tương lai xa. Như vậy, việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực...). Nhưng ở đây ta chỉ xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy ta. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đi vào sử dụng. Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán. Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ... để tính các tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù... Chính vì vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị điện, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, 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 lại 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 của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ 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, gây lãng phí và không kinh tế. Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào tính toán chính xác và tiện lợi phụ tải điện. Nhưng hiện nay đang áp dụng một số phương pháp sau để xác định phụ tải tính toán: + Phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. + Phương pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình. + Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. + Phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của công trình (nhà máy, xí nghiệp...) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải cho thích hợp. Sau đây sẽ trình bày một số đại lượng, hệ số tính toán và các phương pháp tính phụ tải tính toán. I. Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính toán 1. Công suất định mức Pđm: Công suất đinh mức của các thiết bị tiêu thụ điện thường được các nhà chế tạo ghi sẵn trên nhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy. Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ. Công suất đặt là công suất đầu vào của động cơ, vậy công suất đặt trên trục động cơ được tính như sau: Pđ = (2.1) Trong đó: Pđ : Công suất đặt của động cơ (kW). Pđm : Công suất định mức của động cơ (kW). ηdc : Hiệu suất định mức của động cơ. Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tương đối cao (ηdc= 0,85ữ0,95) nên ta có thể xem Pđ Pđm. - Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất được ghi trên đèn. Công suất này bằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên mạng điện là định mức. - Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máy hàn v.v...) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn. Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%. Công thức quy đổi như sau: + Đối với động cơ: P'đm = Pđm. (2.2) + Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos. (2.3) Trong đó: P'đm là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn. 2. Phụ tải trung bình Ptb: Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế, phụ tải trung bình được tính toán theo công thức sau: ptb = ; qtb = (2.4) Trong đó: ,: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr. t: thời gian khảo sát, h. * Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị: Ptb = ; Qtb = (2.5) Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng. 3. Phụ tải cực đại Pmax: Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn (từ 5ữ30 phút). Thông thường lấy thời gian là 30 phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế. 4. Phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn (1á 2s). Thường xảy ra khi mở máy động cơ. Phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của rơle bảo vệ. Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị khác trong cùng một mạng điện. 5. Phụ tải tính toán Ptt: Phụ tải tính toán được tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn nhất. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực tế thiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng. Ptb Ptt Pmax 6. Hệ số sử dụng ksd: Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị. + Đối với một thiết bị: ksd = (2.6) + Đối với nhóm thiết bị: ksd = = (2.7) Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được toán như sau: ksd = (2.8) Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính toán. 7. Hệ số phụ tải kPt: Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suất định mức. Thường ta phải xét đến hệ số phụ tải trong khoảng thời gian nào đó. Nên: kpt = = = (2.9) Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính như công thức (2.8) sau: kpt = Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét. 8. Hệ số cực đại kmax: Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét: kmax = (2.10) Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu quả nhq và hệ số sử dụng ksd và hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính toán thường tra theo đường cong: kmax = f(nhq, ksd). 9. Hệ số nhu cầu knc: Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức. knc = =. = kmax.ksd (2.11) Hệ số nhu cầu thường được dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại. 10. Hệ số thiết bị hiệu quả nhq: Hệ số thiết bị 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 các thiết bị có chế độ làm việc khác nhau): nhq = (2.12) Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5 (n >5), thì tính nhq theo công thức trên khá phức tạp nên người ta tìm nhq theo bảng hoặc đường cong. Trình tự tính như sau: Trước hết tính: n* =; P* = (2.13) Trong đó: n: Số thiết bị trong nhóm. n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. P, P1 là tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị. Sau khi tính được n* và P* tra bảng hoặc đường cong tìm được n*hq, từ đó tính nhq theo công thưc sau: nhq = n.n*hq (2.14) Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán.  II. Các phương pháp tính phụ tải tính toán. Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thường kết quả không chính xác. Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp, sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất. 1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Công thức tính: Ptt =knc. (2.13) Qtt = Ptt.tg (2.14) Stt = = (2.15) Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm nên: Ptt = knc. (2.16) Trong đó: Pđi, Pđmi : Công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i (kW). Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA). n : Số thiết bị trong nhóm. knc: Hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật. tg: ứng với cos đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật. Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: (2.17) Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ tay. ỉ. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Tuy nhiên, nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác không cao. Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra trong các sổ tay là cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. Trong lúc đó, theo công thức trên ta có knc = kmax.ksd, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể trên. 2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Công thức tính: Ptt = p0.F (2.18) Trong đó: p0: Suất phụ tải trên 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2). F : Diện tích sản xuất (m2). Giá trị p0 được cho sẵn trong bảng, phụ thuộc vào tính chất của phụ tải phân tích theo số liệu thống kê. ỉ. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính các phụ tải, các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều nên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. 3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. Công thức tính: Ptt = (2.19) Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng). : Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm). Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h). ỉ. Phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén khí... khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác. 4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình.(phương pháp số thiết bị hiệu quả): Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp này. Công thức tính: Ptt = kmax.ksd.Pđm (2.20) Trong đó: Pđm: Công suất định mức (kW). ksd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật. kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd). ỉ. Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả nhq, chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Trình tự tính toán như sau: + Trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu ksd, cos của nhóm, sau đó từ số liệu đã cho xác định Pđmmax và Pđmmin. Tính: m = (2.21) Trong đó: Pdmmax: Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Pdmmin: Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. + Sau đó kiểm tra điều kiện: a. Trường hợp : và thì nhq = n. Chú ý, nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: nhq = n - n1. b. Trường hợp : và , nhq sẽ được xác định theo biểu thức: nhq = (2.22) c. Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq phải được tiến hành theo trình tự: Trước hết tính: n* =; P* = Trong đó: n: Số thiết bị trong nhóm. n1: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. P và P1: Tổng công suất của n và của n1 thiết bị. Sau khi tính được n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được n*hq = f(n*, P*) PL1.4 (TL1). Từ đó xác định được số thiết bị hiệu quả: nhq = n*hq.n. * Tra bảng kmax = f(ksd, nhq) PL1.5 (TL1). Thay các số liệu trên vào công thức: Ptt = kmax.ksd.Pđm, ta sẽ suy ra được Ptt, Qtt, Stt. Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq, trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau: * Nếu và , thì phụ tải tính toán được tính theo công thức: Ptt = ( 2.23) Đối với thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì: Ptt = (2.24) * Nếu và , thì phụ tải tính toán được tính theo công thức: Ptt = (2.25) Trong đó: kpti: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i. Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng: kpt = 0,9 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. kpt = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. * Nếu nhq > 300 và ksd < 0,5 thì: kmax sẽ lấy giá trị ứng với nhq = 300 * Nếu nhq > 300 và ksd 0,5 thì: Ptt = 1,05.ksd.Pđm (2.26) * Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, máy nén khí) thì phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình: Ptt = Ptb = ksd.Pđm (2.27) * Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương: Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: Pqđ = 3.P1pha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = P1pha max 5. Hướng dẫn cách chọn các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Tuỳ theo số liệu và đầu bài mà ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán cho hợp lý. ỉ. Khi xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy ở điện áp thấp (U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại kmax (tức là phương pháp tính theo hệ số hiệu quả) bởi vì phương pháp này có kết quả tương đối chính xác. ỉ. Khi phụ tải phân bố tương đối đều trên diện tích sản xuất hoặc có số liệu chính xác suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có thể dùng phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để tính phụ tải tính toán. Các phương pháp trên cũng thường được áp dụng cho giai đoạn tính toán sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ. ỉ. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải chung của các hộ tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố ...) trong trường hợp này nên dùng phương pháp hệ số nhu cầu knc. III. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 1. Phân nhóm phụ tải: Trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau: ỉ. Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. ỉ. Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. ỉ. Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thường từ 8 đến 12 đầu ra. Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất. Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các thiết bị ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng thành 5 nhóm để từ đó xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị theo phương pháp hệ số cực đại kmax. 2. Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải: a. Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng 2-1. Bảng 2-1 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1. TT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng Pđm (kW) Iđm (A) Một máy Toàn bộ 1 Máy mài trong 1 11 4,5 4,5 11,4 2 Máy khoan đứng 1 14 2,8 2,8 7,09 3 Máy cắt mép 1 16 4,5 4,5 11,39 4 Máy mài vạn năng 1 17 1,75 1,75 4,43 5 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0,65 0,65 1,64 6 Máy mài mũi khoan 1 19 1,5 1,5 3,8 7 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1,0 1,0 2,53 8 Máy mài dao chuốt 1 21 0,65 0,65 1,64 9 Máy mài mũi khoét 1 22 2,9 2,9 7,34 10 Thiết bị để hoá bền KL 1 23 0,8 0,8 2,02 11 Máy khoan bàn 2 25 0,65 1,3 1,64 12 Máy để mài tròn 1 26 1,2 1,2 3,03 13 Máy mài thô 1 28 2,8 2,8 7,09 Tổng 14 26,35 Các thông số của nhóm thiết bị khu vực 1 cho trong bảng 2.1 Tra bảng PL1.1 (TL1) ta được : ksd = 0,2; cos = 0,6 suy ra tg = 1,33 Dòng điện định mức của mỗi máy được xác định: Iđm = (A) Phụ tải tính toán được xác định: Ptt = kmax.ksd.P Trong đó: P = = 26,35 (kW) Từ số liệu trong bảng 2.1 ta có: n = 14, n1 = 5 - Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm là: Pmax = 4,5 (kW). - Thiế