(TIỂU LUẬN) bài tập lớn THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO NHÀ máy LUYỆN KIM ĐEN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN ====o0o==== BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Duy MSSV Lớp Mã lớp Hà Nội, 2021 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN 1.1 Vai trị vị trí địa lý Nghành luyện kim đen nghành công nghiệp nặng mang tầm quan trọng phát triển chung kinh tế nước ta, đóng vai trị quan trọng cung cấp nguyên liệu cho ngành khác : khí chế tạo , giao thơng , xây dựng … Hơn dựa vào lượng tiêu thụ gang thép đầu người mà biết tiềm lực phát triển kinh tế phát triển cụ thể nước ta Với đặc điểm cơng nghệ có nhiều khí bụi nên nhà máy luyện kim thường bố trí nơi xa thành phố , xa khu dân cư Nhà máy luyện kim đen mà em giao nhiệm vụ thiết kế có quy mơ lớn với phân xưởng , trạm bơm ban quản lý Bảng : Phụ tải nhà máy luyện kim TT Tên phân xưởng 10 Hình Sơ đồ mặt nhà máy luyện kim đen 1.2 Danh sách thiết bị phân xưởng Bảng Danh sách thiết bị PXSCCK TT Tên phân xưởng Bộ phận máy công cụ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Bộ phận nhiệt luyện 31 TT Tên phân xưởng 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Bộ phận sửa chữa 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 TT Tên phân xưởng Bộ phận sửa chữa điện 65 66 67 68 69 70 1.3 Diễn giải yêu cầu thiết kế 1.3.1 Thông số ban đầu Phụ tải điện nhà máy (Hình Bảng 1) Phụ tải điện phân xưởng sửa chữa khí (Hình Bảng 2) Điện áp nguồn: Uđm = 22kV 35kV Dung lượng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp khu vực: 350 MVA Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo không Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 12 km Công suất nguồn điện: Vô lớn Nhà máy làm việc: ca, Tmax = 4000 1.3.2 Số liệu phụ tải - Bảng Hình cho số liệu tổng quan phụ tải toàn nhà máy bao gồm vị trí, diện tích, cơng suất đặt u cầu cung cấp điện phân xưởng nhà máy Tỷ lệ xích Hình cho phép tính xác kích thước thực tế phân xưởng để từ tính diện tích chúng - Bảng Hình cho số liệu phụ tải phân xưởng sửa chữa khí - Thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải nhà máy : Tmax = 4000 1.3.3 Số liệu liên kết với nguồn - - - Điện áp liên kết với nguồn : Cho biết điện áp lưới hệ thống lân cận vị trí nhà máy cần thiết kế cung cấp điện Khi thiết kế cần phải chọn cấp điện áp để liên kết HTCCĐ nhà máy với lưới hệ thống Khoảng cách loại đường dây nối từ lưới hệ thống (trạm biến áp trung gian) đến nhà máy Khoảng cách công suất phụ tải cho phép sơ lựa chọn cấp điện áp liên kết với nguồn điện Công suất ngắn mạch hệ thống điện phía hạ áp trạm biến áp trung gian (tại nơi kết nối lưới hệ thống với nhà máy Mục đích để tính ngắn mạch lựa chọn thiết bị điện 1.3.4 Yêu cầu thiết kế cung cấp điện - Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí tồn nhà máy - Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy - Thiết kế mạng điện hạ áp động lực cho PXSCCK CHƯƠNG : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO NHÀ MÁY 2.1 Tổng quan phương pháp xác định phụ tải tính tốn phạm vi ứng dụng 2.1.1 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số nhu cầu (Knc)và công suất đặt (Pđ) Một cách gần lấy Pđ = Pđm n Ptt = Knc ∑ Pđi i=1 Qtt = Ptt.tg Stt = √ Ptt2 −Qtt2 = Ptt /Cos Khi n Ptt = Knc ∑ Pđmi i=1 Trong - Pđi, Pđmi : Công suất đặt công suất định mức thiết bị thứ i (kW) - Ptt, Qtt, Stt : Cơng suất tác dụng, phản kháng tồn phần tính tốn cảu nhóm thiết bị (kW, kVAR, kVA) - n : Số thiết bị nhóm - Knc : Hệ số nhu cầu cảu nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra sổ tay tra cứu Phương pháp ưu điểm đơn giản, thuận tiện Nhược điểm xác, khơng xét chế độ vận hành phụ tải, dùng tính tốn sơ biết số liệu phụ tải Pđ tên phụ tải 2.1.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số cực đại (K max) cơng suất trung bình (Ptb) Cơng thức tính : n Ptt = Kmax.Ksd.∑ Pđmi i=1 Trong : - n : Số thiết bị nhóm - Pđmi : Cơng suất định mức thiết bị thứ I nhóm - Kmax : Hệ số cực đại tra sổ tay theo quan hệ Kmax = f(nhq , Ksd ) - nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu số thiết bị giả thiết có cơng suất chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác ) Công thức nhq sau : nhq = ¿¿ Trong : - Pđm : Công suất định mức thiết bị thứ i - n : số thiết bị nhóm Khi n lớn việc xác định nhq theo phương pháp phức tạp xác định nhq cách gần theo cách sau : + Khi thỏa mãn điều kiện : P m = Pđm max ≤ Ksd ≥ 0,4 lấy nhq = n Trong Pđm , Pđm max công suất định mức bé lớn thiết bị nhóm + Khi m¿ Ksd ≥ 0,2 nhq xác định theo công thức sau : ¿¿ nhq = + Khi m¿ Ksd ¿ 0,2 nhq xác định theo trình tự sau : • Tính n1 : số thiết bị có cơng suất ≥ 0,5Pđm max • Tính P1 : tổng cơng suất n1 thiết bị : Tính : n*= n P = ∑ Pđmi i=1 Dựa vào n*, P* tra bảng xác định nhq* = f(n*,P*) Tính nhq = nhq*.n Cần ý nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại quy đổi chế độ dài hạn tính nhq theo công thức : Pqđ = Pđm.√ Kd % Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm Cũng cần quy đổi công suất pha thiết bị dùng điện pha + Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha : Pqd = 3.Pđmfa max + Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : Pqd = √3.Pđm Chú ý : số thiết bị hiệu bé dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính tốn : + Phụ tải tính tốn nhóm thiết bị gồm số thiết bị hay lấy cơng suất danh định nhóm thiết bị : n Ptt = ∑ Pđmi i=1 + Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế nhóm lớn số thiết bị hiệu nhỏ thí xác định phụ tải tính tốn theo cơng thức : n Ptt = ∑ K ti Pđmi i=1 Với Kt hệ số tải Phương pháp xét đến cách chế độ làm việc phụ tải nên kết tính tốn xác Sử dụng có số liệu chi tiết phụ tải 2.1.3 Phương pháp xác định PTTT theo suất phụ tải đơn vị diện tích Cơng thức tính : Ptt = po.F Trong : - po : công suất phụ tải đơn vị diện tich sản xuất (W/m ) Giá trị po tra sổ tay - F : Diện tích sản xuất (m ) Phương pháp xác, sử dụng để xác định sơ phụ tải có đặc điểm phân bố tương đối diện tích rộng N 35 N 36 N 37 2.10.3 Kiểm tra thiết bị điện sơ chọn phần so sánh kinh tế - kỹ thuật  Kiểm tra cáp trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt √ F ≥ Fodn = α I ∞ Trong đó: Fodn : Thiết diện ổn định nhiệt cáp α : Hệ số xác định nhiệt độ phát nóng giới hạn cáp Với cáp đồng α = 7, với cáp nhôm α = 12 I ∞ : Dòng điện ngắn mạch ba pha xác lập T qđ : thời gian quy đổi nhiệt dòng điện ngắn mạch Tuyến cáp TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TPPTT-B6 TPPTT-B7  Kiểm tra máy cắt theo điều kiện sau ứng với chế độ ngắn mạch Iodn ≥ I ∞ Iodd √ ≥ ixk Icắt ≥ I’’ Trong đó: T T qđ ơdn Tơđn : thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương ứng với Iơđn I’’: Dịng ngắn mạch siêu q độ, tính tốn ngắn mạch coi ngắn mạch xa nguồn, dịng ngắn mạch chu kì TBA Loại B1 F200 B2 F200 B3 F200 B4 F200 B5 F200 B6 F200 B7 F200 Trong bảng trên: ixk = √2 1,8 IN (kA) 2.10.4 Lựa chọn thiết bị phân phối điện khác  Chọn cầu chì cao áp: Uđm.CC ≥ Uđm.m Iđm.CC ≥ Ilv.max Icat.CC ≥ I” Theo số liệu tính tốn phần trước, ta có bảng chọn cầu chì cao áp cho trạm biến áp: (theo Bảng B.3.6 thơng số kĩ thuật cầu chì cao áp SIEMENS chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện) TBA B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7  Chọn cầu dao cao áp : Uđm.DCL ≥ Uđm.m Iđm.DCL ≥ Ilv.max √ Iodn.DCL ≥ I∞ tqd todn DCL Iodd.DCL≥ ixk Theo số liệu tính tốn phần trước, ta có bảng chọn cầu dao cao áp cho trạm biến áp: (theo Bảng B.3.4 Thông số kĩ thuật cầu dao phụ tải ABB chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện) TBA Uđm (KV) B1 10 B2 10 B3 10 B4 10 B5 10 B6 10 B7 10 Chọn áp tô mát tổng áp tơ mát phân đoạn phía hạ áp TBAPX : Uđm.A ≥ Uđm.m I đm.A Icat.A ≥ I” Chọn áp tơ mát tổng : Theo số liệu tính tốn phần trước, ta có bảng chọn áp tô mát tổng: (theo Bảng 4.1 Thông số kĩ thuật loại áp tô mát từ 16 đến 3200A Merlin Gerin chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện) TBA (KV) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Chọn áp tô mát phân đoạn : Theo số liệu tính tốn phần trước, ta có: (theo Bảng 4.1 Thông số kĩ thuật loại áp tô mát từ 16 đến 3200A Merlin Gerin chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện) Từ B4-PX9, B5-PX7 dùng cáp lộ đơn Nhánh B4-PX9 B5-PX7 B1-PX1 B2-PX2 B3-PX3 B4-PX4 B5-PX5 B6-PX6 Hinh Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp nhà máy CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ I LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO TỦ PHÂN PHỐI : Từ tủ phân phối đến đến tủ động lực hay chiếu sáng ta sử dụng sơ đồ hình tia để dễ dàng vận hành quản lí Cịn từ tủ động lực đến nhóm phụ tải ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp, phụ tải lớn quan trọng nhận điện trực tiếp từ tủ, phụ tải bé quan trọng ghép thành nhóm nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thơng (xích) Tại đầu vào, đầu tủ ta lắp đặt aptomat thực nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ ngắn mạch hay tải Việc lắp đặt aptomat tốn so với cầu dao hay cầu chì, nhiên giúp dễ dàng vận hành, sửa chữa, bảo trì tăng độ tin cậy cung cấp điện, xu thiết kế xí nghiệp đại Lựa chọn áptơmát cho tủ phân phối: Sơ đồ tủ phân phối Các áptômát chọn theo điều kiện tương tự trình bày mục trước, kết ghi bảng.Kết Itt nhóm máy với tủ động lực tương ứng tính chương II Tuyến TPP- TĐL TPP- TĐL TPP- TĐL TPP- TĐL TPP- TĐL TPP- TĐL TPP- TĐL IDM(A) ICẮTN(kA) 100 100 100 400 63 63 63 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực: Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến tủ độ ng lực(TĐL) rãnh cáp nằm dọc tường phía bên cạnh lối lại phân xưởng.Cáp chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra ph ối hợp với thiết bị bảo vệ điều kiện ổn định nhiệt có ngắn mạch Do chiều dài cáp khơng lớ n nên bỏ qua khơng cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Điều kiện chọn cáp: Khc Icp ≥ Itt Trong đó: Itt – dịng điện tính tốn nhóm phụ tải Icp – dịng điện phát nóng cho phép, tương ứng với loại dây, tiết diện Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ cáp ,khi bảo vệ áptômát I kddt Icp≥ 1,25.IdmA = 1,5 , Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1: • Icp ≥ Itt = 69.28 A Icp≥ Vậy ta chọn cáp đồng lõi hãng Cadisun chế tạo, mã hiệu CXV-4x10 có Icp=84(A) Các tuyến cáp khác chọn tương tự, kết ghi bảng Tuyến cáp TPP-TĐL1 TPP-TĐL2 TPP-TĐL3 TPP-TĐL4 TPP-TĐL5 TPP-TĐL6 TPP-TĐL7 NƠI PHÍA HẠ ÁP Tính ngắn mạch phía hạ áp phân xưởng sửa chữa khí để kiểm tra cáp áptômát Khi xảy ngắn mạch phía hạ áp, máy biến áp B2 coi nguồn (được nối với hệ thống vô lớn) nên điện áp cao áp trạm coi không đổi ngắn mạch ( I nm=I∞) Tuy thực tế khó giữ điện áp không đổi sau ngắn mạch sau máy biến áp nên dịng ngắn mạch tính tốn lớn nhiều so với thực tế Do đó, lựa chọn thiết bị thỏa mãn dịng ngắn mạch tính tốn chúng hồn tồn phù hợp với thực tế Ta kiểm tra tuyến cáp có khả xảy cố nặng nề để giảm khối lượng tính tốn (ở ta chọn tuyến cáp tủ phân phối tủ động lực 2) Nếu tuyến cáp khác cịn nghi vấn, ta kiểm tra lại với tính tốn tương tự Sơ đồ nguyên lí thay cho sơ đồ dây từ TBA B2 cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí, phân xưởng dập hình Trong đó:  Phân xưởng SCCK nhận điện từ góp (TG1) trạm B2  A1 nối MBA B2 TG1  A2 đặt đầu cuối đường cáp C1 nối với góp TG1 TG2  TG2 đặt tủ phân phối phân xưởng SCCK A3 aptomat đặt đầu cuối đường cáp C2 nhận điện từ tủ phân phối cấp điện cho tủ động lực (TĐL2) Hinh Sơ đồ nguyên lý Hinh Sơ đồ thay 3.1 Các thông số sơ đồ thay Thông số máy biến áp B2:  Sđm=630 (kVA) -  Δ Pn=6,21(kW )  Un%=5,5%  RB=  X B  Thanh góp Trạm biến áp phân xưởng (TG1):  Chất liệu: Đồng  Hình chữ nhật kích thước 80x8 mm  Mỗi pha đặt thanh, dài l=1m  Khoảng cách trung bình hình học D=100mm  Tra phụ lục ta có: r =0,031mΩ/m => R TG1     - = r l= 0,031 1=0,01(mΩ) 1 x0=0,102mΩ/m => XTG 1= x0 l= 0,102 1=0,034 (mΩ) Thanh góp Tủ phân phối (TG2): Thanh dẫn đồng, hình chữ nhật, có sơn kích thước 25x3 mm2 Chiều dài l=1m Khoảng cách trung bình hình học D=100mm Tra phụ lục ta có: r0=0,268mΩ/m => RTG 2=r0 l=0,268.1=0,268 (mΩ) x0=0,179mΩ/m => XTG 2=x0 l=0,179.1=0,179(mΩ) Aptomat loại NS250N:  RA 2=0,36 mΩ  X mΩ  RT 2=0,6 mΩ - A 2=0,28 Aptomat loại BKN-b 4P 63A:  RA 3=2,35 mΩ  X A 3=1,30 mΩ  RT 3=1,0 mΩ Cáp CXV 3*70+1*50:  Chiều dài: l = 123 (m) mΩ  r0 =0,268 m ⇒ RC 1=r l=0,268.123=32,964 mΩ mΩ  x0=0,15 m ⇒ XC 1=x0 l=0,15.123=18,45 mΩ - Cáp CXV-4x10:  Chiều dài l=42 (m) (Chiều dài từ TPP đến TĐL số 2) mΩ  r0 =1,83 m ⇒ RC 2=r l=1,83.42=76,86 mΩ mΩ  x0=0,1 m ⇒ XC 2=x0 l=0,1.42=4,2 mΩ - Xét ngắn mạch N1: R1 = RB + RTG1 + 2.RA2 + 2.RT2 + RC1 = 2,5+0,01+2.0,36+2.0,6+32,964 = 37,394mΩ X1 = XB + XTG1 + 2.XA2 + XC1 = 13,97+0,034+2.0,28+18,45 =33,014mΩ ⇒ Z1=√R21+ X21=√37,3942 +33,0142=49,882 mΩ I N1 I xkN 1=√2 1,3 IN =√2 1,3 4,63=8,51(kA) Với aptomat NS250N có Icắt = 10kA >4,63kA Vậy aptomat chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động Với cáp CXV 3*70+1*50, tiết diện ổn định nhiệt cáp là: F ≥ α I∞ √tqd=6,5.4,63 √0,2=13,46(mm¿¿ 2)¿ Như cáp chọn hợp lí Xét ngắn mạch N2: R2 = R1 + 2.RA3 + 2.RT3 + RC2 = 37,394+2*2,35+2*1,0+76,86 = 120,954mΩ X2 = X1 + 2.XA3 + XC2 = 33,014+2.1,3+4,2 =39,814mΩ ⇒ Z2=√R22+ X22=√120,9542 +39,8142=127,338 mΩ I N2 I xkN 2=√2 1,3 IN =√2 1,3 1,814=3,34(kA) Với aptomat BKN-b 4P 63A có Icắt = 6kA > 3,34kA Vậy aptomat chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động Với cáp CXV-4x10, tiết diện ổn định nhiệt cáp là: F ≥ α I∞ √tqd=6,5.1,814 √0,2=5,273(mm¿¿ 2)¿ Như cáp chọn hợp lí 3.2 Lựa chọn thiết bị tủ động lực dây dẫn đến thiết bị phân xưởng Tất dây dẫn xưởng chọn cáp đồng hạ áp lõi cách điện PVC hãng CADISUN chế tạo đặt ống thép có đường kính ¾ Chọn aptomat cho thiết bị tủ động lực ... lưới hệ thống lân cận vị trí nhà máy cần thiết kế cung cấp điện Khi thiết kế cần phải chọn cấp điện áp để liên kết HTCCĐ nhà máy với lưới hệ thống Khoảng cách loại đường dây nối từ lưới hệ thống. .. với nhà máy Mục đích để tính ngắn mạch lựa chọn thiết bị điện 1.3.4 Yêu cầu thiết kế cung cấp điện - Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí tồn nhà máy - Thiết kế mạng điện cao áp cho. .. nên nhà máy luyện kim thường bố trí nơi xa thành phố , xa khu dân cư Nhà máy luyện kim đen mà em giao nhiệm vụ thiết kế có quy mơ lớn với phân xưởng , trạm bơm ban quản lý Bảng : Phụ tải nhà máy