TIỂU LUẬN thiết kế cấp điện cho xí nghiệp chế tạo máy kéo

Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÀI TẬP LỚN Thiết kế cấp điện cho xí nghiệp chế tạo máy kéo Giảng viên hướng dẫn: Mơn học: Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1.1 Xác định phụ tải tính tốn cho xưởng sửa chữa kh 1.1.1 Phân nhóm phụ tải phân xưởng Sửa chữa khí (PXSCCK) 1.1.2 Xác định phụ tải tính tốn nhóm phụ tải 1.2 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng cịn l 1.3 Xác định phụ tải tính tốn toàn nhà máy – Biểu đ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 2.1 Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp c 2.2 Sơ chọn thiết bị điện 2.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án thiết kế 2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án chọn 2.4.1 Chọn dây dẫn t 2.4.2 Lựa chọn sơ đồ 2.4.3 Tính tốn ngắn CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CỦA NHÀ MÁY 3.1 Lựa chọn thiết bị cho tủ phân phối 3.1.1 Chọn áp tô mát 3.1.2 Chọn cáp từ trạ 3.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp phân xưởng sửa áp tô mát Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng phân nhóm phụ tải điện Bảng 1.2 Danh sách thiết bị nhóm Bảng 1.3 Bảng phụ tải điện phân xưởng sửa chữa khí Bảng 1.4 Phụ tải tính tốn phân xưởng 12 Bảng 1.5 Kết xác định R αcs cho phân xưởng 14 Bảng 2.1 Kết chọn biến áp cho trạm BAPX phương án 22 Bảng 2.2 Kết chọn cáp cao áp hạ áp phương án 24 Bảng 2.3 Kết chọn biến áp cho trạm BAPX phương án 25 Bảng 2.4 Kết chọn cáp cao áp hạ áp phương án 25 Bảng Kết chọn biến áp cho trạm BAPX phương án 26 Bảng 2.6 Kết chọn cáp cao áp hạ áp phương án 27 Bảng Kết chọn biến áp cho trạm BAPX phương án 27 Bảng 2.8 Kết chọn cáp cao áp hạ áp phương án 28 Bảng 2.9 Kết tính tổn thất đường dây PA1 29 Bảng 2.10 Kết tính tốn tổn thất điện TBA phương án 30 Bảng 11 Bảng chi phí vốn đầu tư xây dựng mạng điện 31 Bảng 2.12 Kết tính tổn thất đường dây PA2 32 Bảng 2.13 Kết tính toán tổn thất điện TBA PA2 32 Bảng 2.14 Kết tính tổn thất đường dây PA3 33 Bảng 2.15 Kết tính tốn tổn thất điện TBA PA3 33 Bảng 2.16 Kết tính tổn thất đường dây PA4 33 Bảng 2.17 Kết tính tốn tổn thất điện TBA PA4 33 Bảng 2.18 Thông số đường dây không cáp 39 Bảng 2.19 Kết tính tốn ngắn mạch 40 Bảng 3.1 Kết lựa chọn MCCB Merlin Gerin cho tủ phân phối 46 Bảng 3.2 Kết chọn cáp từ TPP đến TĐL 48 Bảng 3.3 Kết lựa chọn MCCB tổng TĐL 52 Bảng 3.4 Bảng chọn đường cáp áp tô mát mạng hạ áp nhà máy 53 Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung Lời nói đầu Trong nghiệp xây dựng phát triển đất nước, công nghiệp điện giữ vai trị đặc biệt quan trọng Bởi vì, cơng nghiệp điện ngành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân, làm tăng suất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng kinh tế Chính vậy, xây dựng nhà máy, khu dân cư hay thành phố việc phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt nơi Đất nước ta đường cơng nghiệp hố - đại hố, đẩy manh phát triển cơng nghiệp, mở rộng nhà máy công suất lớn, công nghệ đại Điều có ý nghĩa lớn việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay xí nghiệp cơng nghiệp để đảm bảo tiêu kinh tế-kỹ thuật Bài tập lớn tổng hợp kiến thức nhóm q trình học môn Hệ thống cung cấp điện dẫn TS Nguyễn Hồng Nhung Bài tập giúp chúng em tự rèn luyện lại kiến thức học trình lên lớp hội để chúng em tự học kĩ vẽ autoCAD, lập bảng excel để tính tốn, v.v… Đề tài tập là: “Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chế tạo máy kéo“ Với nỗ lực thân nỗ lực thành viên nhóm đồng thời với tư vấn góp ý giáo TS Nguyễn Hồng Nhung qua buổi học, nhóm hồn thành tập lớn Song với kiến thức hạn chế, với việc thiết kế hệ thống cung cấp điện vấn đề rộng phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm chun mơn cao nên q trình làm tập lớn, nhóm em khơng tránh khỏi sai sót Vì vậy, nhóm em mong nhận xét góp ý giáo bạn Hà Nội, Ngày tháng năm 2020 Nhóm Sinh Viên Đại diện nhóm 2: Phạm Tiến Đạt Nhóm - 124696 Bài tập lớn mơn học Nhóm - 124696 STT Họ tên Phạm Tiến Đạt Vũ Văn Nghĩa Lê Hồng Phong Bùi Việt Đức Lê Ngọc Long Đỗ Văn Tùng Đàm Văn Vượng Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện : máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng Bởi phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn đến cố cháy nổ, nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với yêu cầu, gây lãng phí Do tính chất quan trọng nên từ trước tới có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn lại thiếu xác, cịn nâng cao độ xác, kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố phương pháp tính lại phức tạp Sau số phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện:  Phương pháp tính theo hệ số sử dụng lớn  Phương pháp tính theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu  Phương pháp tính theo hệ số cực đại cơng suất trung bình  Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm  Phương pháp tính theo hệ số đồng thời  Phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mơ đặc điểm cơng trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện thích hợp Để có kết tương đối xác, ta sử dụng phương pháp xác định phủ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại (Phương pháp số thiết bị hiệu quả) Theo phương pháp phụ tải tính tốn xác định theo biểu thức: Ptt.nh = kmax.Ptb = kmax.ksd.∑ Trong đó:  Pđmi công suất định mức thiết bị thứ i nhóm  n số thiết bị nhóm  kmax hệ số cực đại tra sổ tay kĩ thuật theo quan hệ: Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung kmax = f ( nhq, ksd)  ksd hệ số sử dụng tra sổ tay kĩ thuật  nhq hệ số thiết bị hiệu Hệ số thiết bị hiệu nhq số thiết bị giả thiết có công suất định mức chế độ làm việc tiêu thụ công suất công suất tiêu thụ nhóm gồm n thiết bị thực tế Tính hệ số thiết bị hiệu theo biểu thức sau: (∑ đ ) ℎ = đ nhq = Phương pháp cho kết tương đối xác xác định số thiết bị hiệu nhq, xét tới hàng loạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng số thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn khác chế độ làm việc chúng.Tuy nhiên áp dụng n ≤ Với n > 5, trình tự tính tốn sau:  Trước tiên dựa vào sổ tay tra số liệu ksd, cosϕ nhóm, sau từ số liệu cho xác định Pđmmax Pđmmin Tính: = Trong đó: đ đ ∑  Pđmmax: Cơng suất định mức thiết bị có cơng suất lớn nhóm  Pđmmin: Cơng suất định mức thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm Sau kiểm tra điều kiện: a Trường hợp: m ≤ ksd ≥ 0,4 nhq = n Chú ý, nhóm có n1 thiết bị mà tổng cơng suất chúng không lớn 5% tổng công suất nhóm nhq = n - n1 Trường hợp m > ksdp ≥ 0.2 , nhq xác định theo biểu thức : ≤n ∑ b Khi không áp dụng trường hợp trên, việc xác định nhq phải tiến hành theo trình tự: Trước hết tính n* = ; P* = Trong đó:  n: Số thiết bị nhóm  n1: Số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ nửa cơng suất thiết bị có cơng suất lớn  P P1: Tổng công suất n n1 thiết bị Sau tính n* P* tra sổ tay kĩ thuật ta tìm nhq* = f ( n* , P*), từ tính nhq theo công thức : nhq = nhq* n Khi xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq, số trường hợp cụ thể dùng cơng thức gần sau : Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung  Nếu n ≤ nhq > phụ tải tính tốn tính theo cơng thức :  Nếu n > nhq < , phụ tải tính tốn tính theo cơng thức : Ptt = ∑ Trong :  kti : hệ số phụ tải thiết bị thứ i Nếu khơng có số liệu xác, hệ số phụ tải lấy gần sau : kti = 0,9 thiết bị làm việc dài hạn kti = 0,75 thiết bị làm việc chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại  Nếu n>300 ksd ≥ 0,5 phụ tải tính tốn theo cơng thức :  Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) phụ tải tính tốn lấy phụ tải trung bình :  Nếu mạng có thiết bị pha cần phải phân phối thiết bị cho ba pha mạng , trước xác định nhq phải qui đổi công suất phụ tải pha phụ tải pha tương đương :  Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha : Pqd = 3.Ppha max  Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : Pqd = Ppha max * Nếu nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải qui đổi chế độ dài hạn trước xác định nhq theo cơng thức : Pqd = Pdm Trong đó:εdm %-hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho lý lịch máy 1.1 Xác định phụ tải tính tốn cho xưởng sửa chữa khí 1.1.1 Phân nhóm phụ tải phân xưởng Sửa chữa khí (PXSCCK) Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm cần tuân theo nguyên tắc sau:  Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng  Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc tương tự để việc xác định phụ tải tính tốn xác thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung  Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm khơng nên nhiều số đầu tủ động lực thường [(8412) Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện nêu vào vị trí, cơng suất thiết bị bố trí mặt phân xưởng chia thiết bị phân xưởng Sửa chữa khí thành nhóm Kết phân nhóm phụ tải điện trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1 Bảng phân nhóm phụ tải điện IĐ M TT Tên thiết bị (A) Nhóm I Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Máy khoan đứng Máy cưa Máy mài hai bên Máy khoan bào 10 Máy ép tay Cộng nhóm I Nhóm II Nhóm - 124696 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren RC2=r0.l =1,83.0, RA2 = 0,15 mΩ XA2 = 0,1 mΩ; Rtx2= 0,4 mΩ 035 = 0,064Ω = 64 mΩ x0 XC2 =x0.l =0,76 =0,76.0,035 = Ω/km 0,0266Ω = 26,6 mΩ MCCB loại NC100H : RA3 = 1,30 mΩ Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị chọn : XA3 =0,86 mΩ Rtx3 =0,75mΩ ⃰ áp tiết diện 120mm loại 3.120+70 C vỏ PVC LENS chế tạo, cấp điện từ tủ phân phối TBA B3 đến tủ phân phối xưởng SCCK có: Chiều dài: l =200m Tính toán ngắn mạch N1 (bỏ qua RA1 XA1 nhỏ): RN1 = RB +RA1 +RTG1 + 2.RA2 +RC1 Tra PL V.11 Cáp nhôm hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo, ta có: r = , Ω / k m x = , Ω / k m =1,42 + 0,0168 + 2.0,15 + 53 = 54,737 mΩ RC1 =r0.l =0,268.0,2= 0,053Ω = 53 mΩ XN1 = XB + XA1 + XTG1 + 2.XA2 + XC1 XC1 =x0.l =0,260.0,2 = 0,052Ω = 52 mΩ = 8,32 + 0,0756 +2.0,1 + 52 = 60,596 mΩ ZN1 = IN1 = √ Ixk1 =√2.1,41.IN1 = 5,6 Ka Nhóm - 124696 ⃰Cáp tiết diện 4G10 mm - C2: Chiều dài 35m (khoảng cách từ TPP đến TĐL xa nhất) Tra PL4.29 tìm : r0 =1,83 Ω/km Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung  Kiểm tra MCCB: Loại NS400N có IcắtN = 10kA≥ IN1= 2,82 kA Vậy áptômát chọn thoả mãn điều kiện ổn định động Tính ngắn mạch N2 : RN2 = RN1 +2.RA3 + RTG2 + 2.Rtx3 +RC2 = 54,737+2.1,3 + 0,268 +2.0,75 + 64 = 123,105 mΩ XN2 =XN1 +2 XA3 + XTG2 + XC2 = 60,596 + 2.0,86 + 0,282 +26,6 = 89,198 mΩ ZN2 = IN2 Ixk2 =√2.1,41.IN2 = 3,03kA  Kiểm tra MCCB: Loại NC100H125 có IcắtN = 10kA ≥ IN2 = 1,52 kA Vậy áptômát chọn thoả mãn điều kiên ổn định động Lựa chọn thiết bị tủ động lực dây dẫn đến thiết bị phân xưởng Các MCCB tổng tủ động lực có thơng số tương tự áptômát nhánh tương ứng tủ phân phối, kết lựa chọn bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết lựa chọn MCCB tổng TĐL Tủ động lực ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 ĐL5 Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung Các MCCB đến thiết bị nhóm thiết bị tủ động lực chọn theo điều kiện nêu phần Ví dụ chọn MCCB cho đường cáp từ TĐL1 đến máy tiện ren có công suất kW cosϕ = 0,6: UđmA ≥ Uđm =0,38 kV Iđm.A ≥ Itt = Chọn áptômát loại 5SQ2 370-0KA25 hãng Siemens chế tạo có Iđm,A =25 A Icắt =3kA; Uđm = 400V; 3cực, ( tra bảng 3.29 trang 166 sách sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện - TS Ngô Hồng Quang ) Tương tự ta lấy ví dụ kiểm tra cáp từ tủ động lực đến máy tiện ren ví dụ (số vẽ là: 1) Icp ≥Itt = 17,73 A Icp ≥ Ta lấy Ikđnh = IđmA( dòng điện định mức áptômát ta chọn ) Kết hợp hai điều kiện ta chọn cáp đồng lõi DELTA sản suất, cách điện PVC có tiết diện 2,5mm với dịng điện định mức trường hợp cáp đặt ống là: Icp = 29A Vì cáp đặt ống thép có đường kính 3/4'' chơn phân xưởng Để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt, thay cáp từ tủ động lực đến máy dùng loại: cáp hãng DELTA; áptômát dùng hãng Siemens sản xuất Các áptômát đường cáp khác chọn tương tự , kết ghi Do công suất thiết bị phân xưởng không lớn bảo vệ aptomat nên khơng tính tốn ngắn mạch phân xưởng để kiểm tra thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động ổn định nhiệt Bảng 3.4 Bảng chọn đường cáp áp tô mát mạng hạ áp nhà máy Tên máy Nhóm I Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Nhóm - 124696 Bài tập lớn môn học Máy tiện ren Máy khoan đứng Máy khoan đứng GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung 1 Máy cưa Máy mài hai bên Máy khoan bào Máy ép tay Nhóm II Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng 1 Nhóm III Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy cưa 1 Máy mài hai bên Máy mài tròn vạn 1 10 8,33 10 8,33 Nhóm - 124696 Bài tập lớn mơn học Máy mài phẳng có trục nằm Máy ép thủy lực Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt Nhóm IV Máy tiện ren Máy tiện ren Máy doa ngang Máy phay chép hình Máy mài trịn Máy mài phẳng có trục nằm Máy khoan bàn Máy mài sắc Nhóm V Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang GV HD: TS Ngu yễn Hồn g Nhu ng 4,5 5,62 14 10 4,5 14 2,8 40 40 4,5 0,6 2,8 0,65 5,6 14 Nhóm - 124696 Máy bào giường trụ Máy xọc Máy khoan hướng tâm Máy khoan đứng Nhóm - 124696 Bài tập lớn mơn học Nhóm - 124696 GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung Bài tập lớn mơn học Nhóm - 124696 GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung Bài tập lớn mơn học Nhóm - 124696 GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung Bài tập lớn mơn học Nhóm - 124696 GVHD:TS Nguyễn Hồng Nhung ...  Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phịng thiết kế PX gia cơng khí  Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng lắp đặt  Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim màu  Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng... B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế PX gia cơng khí  Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng lắp đặt  Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim màu Phân xưởng sửa chữa khí  Trạm B4: Cấp điện. .. Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng rèn dập  Trạm B6: Cấp điện cho Phân xưởng sửa chữa khí, Phân xưởng nhiệt luyện Kho vật liệu  Trạm B7: Cấp điện cho Bộ phận nén khí  Trạm B8: Cấp điện cho Trạm