Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo

Đồ án hệ thống cung cấp điện Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Cộng hoà xà hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập -Tự -Hạnh phúc Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp Họ tên : Đàm Minh Nghĩa Khoá 42 Khoa : Điện Nghành : Hệ Thống Điện I.Đầu đề thiết kế : 1.Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo 2.Tính toán tổn thất điện lới trung ¸p cã nhiỊu vïng qu¶n lý II.c¸c sè liƯu ban đầu: Phần I 1.Mặt bảng phụ tải điện nhà máy sản xuất máy kéo 2.Mặt bảng phụ tải điện thiết bị phân xởng sửa chữa khí 3.Nhà máy đợc cung cấp từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy km đờng dây không, dùng loại dây nhôm lõi thép 4.Điện áp truyền tải : Tự chọn theo công suất nhà máy khả đáp ứng trạm biến áp trung gian 5.Công suất nguồn điện vô lớn 6.Dung lợng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp trung gian : 250 MVA 7.Nhà máy làm việc hai ca Phần II Số liệu lấy từ thực tế III.Nội dung phần thyết minh tính toán: 1.Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo 2.Tính toán tổn thất điện lới trung áp có nhiều vùng quản lý- áp dụng cụ thể cho lộ đờng dây 371E94 3.Các vẽ A0: Phần I 1.Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 2.Các phơng án thiết kế mạng điện cao áp nhà máy 3.Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp nhà máy 4.Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xởng sửa chữa khí 5.Sơ đồ mặt dây phân xởng sửa chữa khí 6.Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xởng sửa chữa khÝ - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thống cung cấp điện Phần II 1.Các vẽ sè liƯu tÝnh to¸n Chđ nhiƯm khoa C¸n bé híng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Kết điểm đánh giá: - Quá trình thiết kế - Điểm duyệt - B¶n vÏ thiÕt kÕ Học sinh đà hoàn thành (Nộp toàn thiết kế cho khoa) Ngày tháng .năm 2007 (Ký tên) Ngày tháng năm 2007 Chủ tịch hội đồng (Ký tên ghi rõ họ tên) §Ị (21) THIÕT KÕ HƯ THèNG CUNG CÊP §IƯN CHO NHà MáY SảN XUấT MáY KéO Mặt nhà máy sản xuất máy kéo 10 Từ hệ thèng ®Õn - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hƯ thèng cung cÊp ®iƯn Phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo Số mặt 10 11 Tên phân xởng Ban quản lý phòng thiết kế Phân xởng khí số Phân xởng khí số Phân xởng luyện kim mầu Phân xởng luyện kim đen Phân xởng sửa chữa khí Phân xởng rèn Phân xởng nhiệt luyện Bé phËn nÐn khÝ Kho vËt liƯu ChiÕu s¸ng c¸c phân xởng Công xuất đặt (kw) 80 ( cha kể chiÕu s¸ng 1500 1800 2100 2300 Theo tÝnh to¸n 1350 1200 1700 60 Xác định theo diện tích Lời nói đầu Đi với phát triển công nghiệp hoá ngày đại điện ngày đợc sử dụng rộng rÃi lĩnh vực phục vụ trị, an ninh quốc phòng, công nghiệp, nông nghiệp dân sinh Vì điện có u diểm hẳn so với dạng lợng khác Điện khí hoá cung cấp đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế văn hoá đất nớc Nền công nghiệp điện phát triển tơng đối nhanh chóng, đặc biệt nguồn điện Chúng ta đà xây dựng hoàn thành nhà máy nhiệt điện thuỷ điện có công suất lớn nh hệ thống truyền tải lớn từ 220 KV đến 500KV.Đà đáp ứng đợc nhu cầu dùng điện ngày tăng để sử dụng tốt khả nguồn điện đòi hỏi phải phát triển cải tạo mạng điện cung cấp, mạng điện phân phối cách nhanh chóng.Quá trình học tập nhà trờng Đại học Bách khoa Hà Nội , em đợc Thầy, Cô giáo trờng truyền đạt kiến thức, qua kết hợp với thực tế, em đà biết vận dụng kiến thức đà học vào thực tế cách sáng tạo khoa học nhằm thiết kế hệ thống cung cấp điện cho đảm bảo yêu cầu kinh tế nh kỹ thuật, sinh viên ngành HTĐ điện, sau kết thúc khoá học Em đợc giao đề tài : “ T ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho nhà máy sản xuất máy kéo,, Trong thời gian làm đồ án đợc giúp đỡ tận tình Thầy Cô giáo môn, em đà vận dụng kiến thức đà học để thực việc tính toán thiết kế đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên với khả có hạn kiến thức tài liệu tham khảo tránh đợc sai sót Em mong đợc giúp đỡ bảo Thầy Cô giáo bạn đồng nghiệp - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thống cung cấp điện - Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Tấn Lợi ngời đà trực tiếp tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Cảm ơn thầy đà cung cấp cho em kiến thức cần thiết, có hệ thống môn học Kính chúc thầy toàn thể gia đình luôn dồi sức khoẻ, gặt hái đợc nhiều thành công sống Ngày 14 tháng 10 năm 2007 Sinh viên thiết kế Đàm Minh Nghĩa Phần I Chơng I Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo Giới thiệu chung nhà máy Loại ngành nghề, quy mô lực nhà máy 1.1 Giới thiệu loại nghành nghề : Trong công công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc nớc ta nay, nhu cầu điện lớn Trong công trình nhà máy khách hàng tiêu thụ điện nhiều Theo thống kê 70% điện sản xuất cung cấp cho nhà máy xí nghiệp công nghiệp, điện thực u tè quan träng vµo tỉng doanh thu cđa nhµ máy Vì vậy, đảm bảo cấp điện liên tục cho nhà máy xí nghiệp công nghiệp tức bảo đảm cho nghành kinh tế quan trọng hoạt động liên tục Vì khách hàng tiêu thụ điện lớn nên việc thiết kế hệ thống cấp điện hợp lý đồng thời kết hợp với việc sử dụng điện hiệu có tác dụng trực tiếp đến khai thác khả nhà máy, tiết kiệm điện, nâng cao doanh thu chung nhà máy Đặc điểm nhà máy xí nghiệp công nghiệp nói chung là: Thiết bị dùng điện tập chung với mật độ cao Làm việc liên tục năm, có tính chất mùa vụ Quá trình công nghệ nhà máy khác nên có đặc điểm riêng 1.2 Qui mô lực nhà máy: Trong số nhà máy xí nghiệp công nghiệp then chốt kinh tế quốc dân nhà máy khí nghành sản suất quan trọng Sản phẩm nhà máy có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống nh máy móc phục vụ sản suất nông nghiệp, công nghiệp, xe cộ Đặc điểm riêng nhà máy loại có số lợng phân xởng nhiều cần mặt sản xuất rộng, dây chuyền công nghệ lớn Nhà máy sản xuất máy kéo nhà máy khí quan trọng, sản xuất đầu máy kéo phục vụ nông nghiệp, vận tải nhiều nghành kinh tế khác Để có phơng án cấp điện hợp lý cho nhà máy khí nói chung nh nhà máy sản xuất máy kéo nói riêng trớc hết ta phân tích quy mô tổng thể toàn nhà máy, đến phân xởng kèm theo đặc điểm công nghệ cụ thể - Dự kiến tơng lai nhà máy đợc mở rộng đợc thay thế, lắp đặt thiết bị máy móc đại Đứng mặt cung cấp điện việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tơng lai mặt kỹ thuật kinh tế, phải đề phơng pháp cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản xuất không để d thừa dung lợng mà sau nhiều năm nhà máy không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lÃng phí 1.3 Giới thiệu qui trình công nghệ nhà máy sản suất máy kéo Nhà máy sản xuất máy kéo đợc xây dựng mặt rộng khoảng 50000m2 (50 ha), nhà máy có 10 phân xởng có phòng - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thống cung cấp ®iÖn ban, kho tµng bÕn bÃi Sản phẩm nhà máy loại máy kéo phục vụ nhu cầu khác lĩnh vực, nhiên sản phẩm máy kéo nông nghiệp máy kéo đầu máy toa xe Dới mặt công suất đặt phân xởng (riêng phân xởng sửa chữa khí tính toán sau) Bảng dới liệt kê chi tiết phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo, bao gồm số lợng phân xởng công suất đặt phân xởng Sơ qua bảng phụ tải phân xởng nhà máy ta thấy nhà máy lớn Một số phân xởng có công suất đặt lớn nh phân xởng khí, phân xởng luyện kim +Nguồn điện lấy nhà máy: Nhà máy đợc lấy điện từ trạm biến áp trung gian gần cách nhà máy 5km, cấp điện đờng dây không (ĐDK) +Sơ cấp điện cho nhà máy Nh đà phân tích, nhà máy có quy mô lớn nên dự định đặt trạm phân phối trung tâm (PPTT) cho nhà máy Điện lấy từ trạm BATG kéo đây, từ PPTT cấp điện cho trạm biến áp phân xởng (BAPX) Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, nhà máy dùng hai đờng dây trạm PPTT đợc phân đoạn Các trạm BAPX cấp điện cho phân xởng có thiết bị quan trọng nh: lò luyện thép, lò cao tần, máy gia công xác, máy nén khí dự kiến đặt hai máy biến áp lấy từ hai phân đoạn trạm PPTT Các trạm máy BA lấy điện từ phân đoạn PPTT Mạng nhà máy dùng cáp, nh tăng độ tin cậy bảo đảm mỹ quan không cản trở giao thông lại an toàn Những phân xởng nh gia công cắt gọt, rèn, dập, hàn, lắp ráp có mật độ phụ tải lớn & máy móc thiết bị phân bố tơng đối mặt sản xuất , mạng phân xởng dùng sơ đồ máy biến áp đờng dây trục Những phân xởng nh: đúc, nhiệt luyện, trạm khí nén có số máy móc thiết bị không nhiều nhng công suất lại lớn nh loại lò nấu kim loại, lò hồ quang, lò tôi, loại động cơ, quạt phân xởng ta dùng sơ đồ hình tia Những phân xởng không quan trọng nhà máy nh phân xởng sửa chữa khí, kho tàng dùng sơ đồ phân nhánh sơ đồ hình tia Những thiết kế chi tiết trình bày phần sau Nhà máy sản xuất máy kéo mà em thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu nhà máy chế tạo, lắp đặt kết cấu kim loại, gia công, sửa chữa lắp ráp khí phục vụ cho nghiệp khí hoá sản xuất nông nghiệp địa phơng, mặt hàng thiết yếu dùng xây dựng, sinh hoạt Để thực tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lợc mình, đòi hỏi tính chất công nghệ mà yêu cầu đảm bảo chất lợng độ tin cậy cao lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ hình khối nhà máy PX SC khí PX SC khÝ KHO VËT LIƯU PX L.K MÇU Bé phËn thÝ nghiƯm BQL& PTK PX L.K §EN PX.SCCK - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ ¸n hƯ thèng cung cÊp ®iƯn BP.NÐN KHÝ PX RÌN PX NHIƯT LUN * BPHC & QL Bộ phận hành quản lý * PXCSCK Phân xởng khí số * PXLRCK Phân xởng khí số * PXLKM Phân xởng luyện kim mầu * PXLKĐ Phân xởng luyện kim đen * PXSCCK Phân xởng sửa chữa khí * PXR Ph©n xëng rÌn * PXNL Ph©n xëng nhiƯt lun * BPNK Nén khí - Theo quy trình trang bị điện quy trình công nghệ sản xuất nhà máy, việc ngừng cung cấp điện ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, gây thiệt hại kinh tế, ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II - Phụ tải loại III Chiếm 20% - Để quy trình sản xuất nhà máy đảm bảo vận hành tốt phải đảm bảo chất lợng điện độ tin cậy cung cấp điện cho toàn nhà máy cho phân xởng quan trọng nhà máy Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máy 2.1 Các đặc điểm phụ tải điện - Phụ tải điện nhà máy phân làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng - Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép UCf = 5% Uđm Công suất chúng nằm dải từ đến hàng chục kw, đợc cấp tần số f = 50Hz - Phụ tải chiếu sáng thờng phụ tải pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng phẳng, thay đổi thờng dùng dòng điện tần số f = 50Hz Độ lệch điện áp mạng điện chiếu sáng UCf = 2,5% 2.2 Các yêu cầu cung cấp điện nhà máy - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi mức độ quan trọng thiết bị để từ vạch phơng thức cấp điện cho thiết bị nh cho phân xởng nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy khí ta thấy tỷ lệ (%) phụ tải loại II 80% Phụ tải loại II lớn gấp lần phụ tải loại III, xí nghiệp đợc đánh giá hộ phụ tải loại II, yêu cầu cung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục 2.3 Phạm vi đề tài - Đây đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhng thời gian có hạn nên việc tính toán xác tỷ mỉ cho công trình khối lợng lớn, đòi hỏi thời gian dài, ta tính toán chọn cho hạng mục quan trọng công trình - Sau nội dung mà thiết kế đề cập đến: + Thiết kế mạng điện phân xởng + Thiết kế mạng điện nhà máy - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thèng cung cÊp ®iƯn + Tính toán công suất bù cho nhà máy + Tính toán nối đất cho trạm biến áp phân xởng + Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa khí Chơng II xác định phụ tải tính toán phân xởng toàn nhà máy Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa khí 2.1 Phân loại phân nhóm phụ tải phân xởng sửa chữa khí - Các thiết bị làm việc chế độ dài hạn - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc + Các thiết bị nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị nhóm nên cân đối để khỏi chênh lệch nhóm + Số lợng thiết bị nhóm nên có giới hạn Căn vào vị trí, công suất máy công cụ bố trí mặt xởng ta chia nhóm thiết bị (phụ tải ) nh sau : Trên mặt phân xởng, định chia làm nhóm phụ tải Mỗi nhóm ta bố trí đặt tủ phân phối (TPP) để cấp điện cho động kéo máy sản xuất + Nhóm : 1, 3, 14 , 25 , 20 , 19 + Nhãm : , , 26 ,5 , 1, + Nhãm : 21 , 15 , 23 , 17 , 22 , 24 , 10 , 16 , 28 , + Nhãm :13 , 12, ,11 , 18 , , , 10 , , + Nhãm : 35 , 31 , 34 , 37 , 40 + Nhãm : 34 , 32 , 35 , 36 , 42 + Nhãm : 43 , 39 , 38 , 33 , 36 Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng nhóm Nhóm phụ tải Công suất tổng Số lợng thiết bÞ 23,6 35,9 26,9 10 37,33 46,5 46,15 39,9 - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thống cung cấp điện 2 Xác định phụ tải động lực tính toán phân xởng A Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình hệ số cực đại - Theo công suất trung bình độ lệch phụ tải khỏi giá trị trung bình - Theo công suất trung bình hệ số hình dáng đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt hệ số nhu cầu B Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công xuất trung bình hệ số cực đại Nội dung phơng pháp : Với đông : Ptt = Pđm ( 2- ) n Với nhóm đông có : n 3, th× : Ptt = ∑ Pdmi ( 2- ) n Pdmi Với nhóm đông có : n  4, th× : Ptt = kmax x ksdi ( 2- ) Trong ®ã : ksd - hệ số sử dụng nhóm thiết bị ( tra sỉ tay ) k max – lµ hƯ số cực đại, tra đồ thị tra bảng theo hai đại lợng ksd nhq nhq Số thiết bị dùng điện hiệu Trình tự xác định nhq nh sau : Xác định n1 số thiết bị có công xuất lớn hay nửa công suất thiết bị có công xuất lớn n1 Xác định P1 công xuất n1 thiết bị : P1 = n1 p ; p = n p Xác định n = n- tổng số thiết bị nhóm p - tổng công xuÊt cña nhãm ∑ Pdmi ( 2- ) ( 2- ) n1 P = ∑ Pdmi ( 2- ) - Tõ P* , n* tra bảng đợc nhq* - Xác định nhq theo công thức : nhq = n nhq* Bảng tra kmax bắt ®Çu tõ : n hq = , : nhq < phụ tải tính toán đợc xác định theo c«ng thøc : n Ptt = Qttn1 = Ptt tg ∑ k ti P dmi ( 2- ) ( 2- ) - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thèng cung cÊp ®iƯn - S tt =√ P2tt +Q2tt ( 2- ) kti - hệ số tải Nếu xác lấy gần nh sau : kt = 0,9 với thiết bị làm việc chế độ dài hạn kt = 0,75 với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Phạm vi áp dụng : Khi cần nâng cao độ xác phụ tải tính toán số liệu cần thiết để áp dụng phơng pháp tơng đối đơn giản phơng pháp đợc áp dụng C Phơng pháp xác định theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không thay đổi thay đổi ít, phụ tải tính toán lấy giá trị trung bình ca phụ tải lớn Hệ số đóng điện hộ tiêu thụ lấy 1, hệ số phụ tải thay đởi Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, phụ tải tính toán phụ tải trung bình đợc xác định theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm cho trớc tổng sản phÈm s¶n xuÊt mét kho¶ng thêi gian p tt =Pca = M ca W T ca ( 2- 10 ) Mca số lợng sản phẩm sản xuÊt mét ca Tca - thêi gian cña ca phụ tải lớn nhất, (h) W0 suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm kwh/ đơn vị sản phẩm Khi biết W0 tổng sản phẩm sản xuất năm M phân xởng hay xí nghiệp, phụ tải tính toán : p tt = M.W T max ( 2- 11 ) Tmax – thêi gian sư dơng c«ng st lớn nhất, h Suất tiêu hao điện dạng sản phẩm cho tài liệu cẩm nang tra cứu Trong thực tế đồ thị phụ tải thờng thay đổi, hệ số phụ tải thay đổi Mặt khác việc định trớc tổng sản phẩm sản xuất năm hay nhiều năm khó sát với thực tế nên phơng pháp đợc áp dụng xí nghiệp hay nhà máy loại vừa nhỏ sử dụng tính toán phụ tải không cần độ xác cao D Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản suất Công thøc tÝnh : Ptt = po F ( 2- 12 ) Trong : F- suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất m 2, đơn vị kW/ m2 Suất phụ tải tính toán đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất đợc phân tích theo số liệu thống kê Phơng pháp cho kết gần Nó đợc dùng để tính toán phụ tải phân xởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42 Đồ án hệ thống cung cÊp ®iƯn E X¸c định phụ tải tính toán theo công suất đặt hƯ sè nhu cÇu knc n ∑ Pdmi Ptt = knc Qtt = Ptt tg  Stt = ( 2- 13 ) √ P 2tt + Q 2tt = P tt cos n pdmi , ta lÊy P® = knc ( 2- 14 ) Trong đó, knc - hệ số nhu cầu nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trng, tra cẩm nang tra cøu tg  - øng víi cos , đặc trng cho nhóm thiết bị tài liệu tra cứu cẩm nang Phơng pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu + Ưu điểm : đơn giản, tính toán thuận tiện, nên phơng pháp thờng dùng + Nhợc điểm : phơng pháp không xác knc tra ë sỉ tay ; thùc tÕ lµ mét sè liƯu phu thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm ( mà sổ tay không tính đến yếu tố ) Xác định phụ tải tính toán nhóm Vì thông tin nhận đợc chi tiết phụ tải, mặt bố trí máy móc thiết bị , số lợng công suất máy nên ta xác định PTTT nhóm phụ tải theo phơng pháp : Công xuất trung bình hệ số cực đại Tra sổ tay với nhóm máy khí ta cã: Ksd = 0,14 ± 0,2 vËy ta chän lÊy Ksd = 0,16 ; cos = 0,6 ; tg = 1,33 Nhóm 1: bảng 2-2 TT Tên thiết bị Sè lỵng ký hiƯu M¸y tiƯn ren (SC) M¸y tiƯn ren (SC) M¸y khoan đứng Máy khoan bàn Máy mài sắc mũi phay Máy mài mũi khoan Tổng cộng 1 1 14 25 20 19 P®m,kW máy Toàn 7,0 10,0 2,8 0,65 1,5 7.0 10,0 2,8 1,3 1,0 1,5 23,6 + C«ng thøc tính phụ tải tính toán : Ptt =Kmax Ptb = Kmax  Ksdi P®mi ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình phụ t¶i ca mang t¶i lín nhÊt (kw) - Đàm Minh Nghĩa HTĐ - K42