Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang vạn lợi

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY

1.3.1 Khái niệm chung về công nghệ luyện kim

Công nghệ luyện kim, bao gồm luyện kim đen và luyện kim màu, là sự kết hợp của nhiều ngành kỹ thuật phức tạp Các lĩnh vực liên quan bao gồm kỹ thuật khai thác mỏ, cơ khí, điện - điện tử, công nghệ tự động hóa và công nghệ nhiệt luyện Những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đã làm thay đổi đáng kể cả về số lượng và chất lượng của ngành luyện kim hiện đại so với trước đây.

Sơ đồ lưu trình công nghệ của nhà máy luyện gang Vạn Lợi, như thể hiện trong hình 1.2, cho thấy quá trình sản xuất được chia thành ba công đoạn chính.

Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu Công đoạn nạp liệu

Công đoạn luyện hoàn nguyên sắt trong lò cao

1.3.2 Phân tích quá trình công nghệ

 1.3.2.1 Hệ thống băng tải và boong ke chứa nguyên liệu

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi sử dụng các nguyên liệu chính như quặng sắt (quặng sống và quặng thêu kết) và than kôk từ nhà máy Kok hoá, cùng với các chất trợ dung như CaCO3 và CaF2 Các nguyên liệu này được tập trung tại bãi nguyên liệu và vận chuyển qua hệ thống băng tải đến các phễu chứa Tại đây, các van, sang rung và băng tải vận chuyển hoạt động để cung cấp quặng vào hệ thống cân phối liệu Quặng tạp, do khối lượng nhỏ hơn so với quặng sắt và than kôk, được cân từ hệ thống phễu chứa Các nguyên liệu được phối trộn theo tỷ lệ nhất định, đảm bảo chất lượng gang luyện ra như gang trắng hoặc gang xám với sai số không vượt quá 5%.

Ngoài nguyên liệu được sử dụng ngay, quặng cám chiếm hơn 80% sản lượng quặng và được xử lý qua bộ phận thiêu kết Quá trình này nung quặng cám ở nhiệt độ cao để liên kết chúng thành tảng khối mà không làm nóng chảy Sau đó, tảng quặng được đưa qua hệ thống búa đập và sàng rung để lựa chọn các mẫu quặng phù hợp cho luyện trong lò cao, trước khi được nạp vào hệ thống phễu chứa để chuyển vào xe liệu.

Hệ thống điều khiển quá trình nạp liệu vào lò cao đóng vai trò quan trọng trong việc chọn tỷ lệ giữa các thành phần nguyên nhiên liệu và vận chuyển chúng từ các phễu chứa Hệ thống này sử dụng tín hiệu từ các bộ phận khác nhau như cảm biến trọng lượng, tín hiệu nhiệt độ, mức nguyên nhiên liệu trong lò, và các tín hiệu đóng mở của chuông lớn và chuông nhỏ để đảm bảo quá trình nung luyện hoàn nguyên quặng diễn ra hiệu quả theo các công thức luyện kim đã được thiết lập.

Bộ phận chính của hệ thống bao gồm phễu cân và xe nạp liệu, trong đó xe nạp liệu vận chuyển nguyên liệu vào lò, còn phễu cân đảm bảo độ chính xác cho quá trình đổ nguyên liệu Động cơ truyền động cho xe nạp liệu là động cơ không đồng bộ ba pha với khả năng điều chỉnh tốc độ thông qua điện trở và hãm tái sinh Hệ thống phễu cân xác định tỷ lệ khối lượng giữa các nguyên liệu và tổng khối lượng mẻ liệu Xe nạp liệu di chuyển lên đỉnh lò qua hai thanh ray sắt nghiêng 45 độ so với mặt đất, hoạt động ở chế độ động cơ khi lên và chế độ hãm tái sinh khi xuống.

Bộ phận lò cao có cấu trúc đặc thù với chiều cao trung bình 45m và dung tích 230 m³, sử dụng than kok làm nhiên liệu chính Nguyên liệu được nạp vào lò qua xe lò, với quy trình công nghệ phối hợp các van phễu chứa và chuông lớn, nhỏ để đảm bảo hiệu suất Tại vùng sấy, nguyên liệu đạt nhiệt độ 700 – 800°C trước khi vào buồng đốt Hệ thống quạt gió áp lực, gồm ba động cơ 3000 Kw, thổi từ dưới lên, tạo áp lực để hỗn hợp nguyên liệu lơ lửng và cháy, dẫn đến việc gang và xỉ liên kết thành giọt nặng Gang nặng hơn xỉ sẽ rơi xuống đáy lò, trong khi xỉ nổi lên trên, được dẫn ra qua hai lỗ riêng biệt Gang sau khi ra lò được chuyển đến trạm đúc để chế tạo các chi tiết, trong khi xỉ được đưa đến bãi xỉ.

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY VÀ BẢNG THỐNG KÊ PHỤ TẢI

 1.4.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi được xây dựng trên diện tích 200.120m², bao gồm 5 khu vực chính và đang trong quá trình mở rộng quy mô với nhiều khu vực dự kiến xây dựng thêm.

Khu vực nhà hành chính có diện tích 160m² nằm ngay cạnh cổng vào chính, trong khi bãi than cốc và quặng chiếm diện tích 800m² nằm cùng khu vực Phía bên trái cổng phụ là khu vực lò cao với diện tích 800m², và phía sau lò cao là khu vực đúc với diện tích 240m² Cuối cùng, khu vực thêu kết có diện tích lớn nhất là 9600m², tạo nên một sơ đồ mặt bằng nhà máy như được thể hiện trong hình 1.3.

 Thống kê phụ tải của nhà máy

Nhà máy có một diện tích khá lớn, các phụ tải đƣợc thống kê trong bảng 1.1 nhƣ sau:

Bảng 1.1 Bảng thống kê phụ tải và công suất đặt

STT Tên thiết bị Số lƣợng

2 Hút bụi thêu kết đầu máy 2 1600

6 Động cơ trạm phối liệu 22 0,75

7 Động cơ quạt gió nguội băng 6 90

8 Động cơ băng tải thêu kết 13 7,5

11 Động cơ bơm tuần hoàn 2 5,5

12 Động cơ bơm tuần hoàn 2 75

13 Động cơ bơm tuần hoàn 2 30

2 Động cơ thuỷ lực lò gió nóng 2 11

3 Động cơ thuỷ lực trước lò 2 15

4 Động cơ thuỷ lực trước máng 2 11

5 Động cơ thuỷ lực trước lò 2 11

7 Động cơ trạm bơm nước tuần hoàn

12 Động cơ lọc bụi túi vải 30 1,5

13 Động cơ cầu trục xối xỉ 1 15

14 Động cơ cầu trục xối xỉ 1 7,5

15 Động cơ cầu trục xối xỉ 2 3

16 Động cơ trạm bơm tuần hoàn 4 160

Khu vực nhà hành chính

Bảng 1.2 Bảng phân bố diện tích toàn nhà máy

STT Tên phân xưởng Diện tích( m 2 )

6 Bải than quặng , than cốc

Trong tương lai, nhà máy dự kiến sẽ mở rộng quy mô sản xuất và lắp đặt thêm thiết bị điện hiện đại, do đó, việc thiết kế cung cấp điện cần đảm bảo khả năng gia tăng phụ tải Cần có phương án cung cấp điện vừa đủ, tránh tình trạng dư thừa hoặc không khai thác hết công suất dự trữ, gây lãng phí Vì vậy, việc lựa chọn thiết bị điện cần cân nhắc kỹ lưỡng về cả mặt kinh tế và kỹ thuật.

1:12.5 Hinh3.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI

GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

2.1.1 Các đặc điểm của phụ tải điện

Phụ tải điện trong nhà máy luyện gang Vạn Lợi đƣợc chia ra làm hai loại phụ tải:

Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng hoạt động liên tục với điện áp yêu cầu là 380/220 V và tần số công nghiệp 50Hz Các yêu cầu về cung cấp điện cần được đảm bảo để duy trì hiệu suất hoạt động ổn định cho các thiết bị.

Các yêu cầu cung cấp điện cần dựa vào tầm quan trọng và phạm vi của thiết bị, từ đó xác định phương thức cung cấp cho từng thiết bị và các phân xưởng trong nhà máy Phụ tải chủ yếu của nhà máy là các động cơ có công suất trung bình đến lớn Quá trình luyện gang yêu cầu khắt khe về chất lượng và thẩm mỹ, do đó việc ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến lãng phí lớn về kinh tế và sức lao động, mặc dù không gây nguy hiểm cho tính mạng Vì vậy, nhà máy được xem là hộ tiêu thụ loại một, yêu cầu cung cấp điện phải luôn được đảm bảo liên tục.

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho nhà máy

Dựa trên các thông số phụ tải thu thập từ nhà máy luyện gang Vạn Lợi, chúng tôi đã xây dựng một phương án cung cấp điện nhằm đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết cho hoạt động của nhà máy Phương án này không chỉ đảm bảo tính ổn định trong cung cấp điện mà còn tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng.

1 Đảm bảo chất lƣợng điện, tức là đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép

2 Đảm bảo độ tin cậy , tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải

3 Thuận tiện trong vận hành lắp ráp sửa chữa

4 Có chỉ tiêu kinh tế hợp lí

2.2.2 Khái niệm về phụ tải tính toán( Phụ tải điện)

Phụ tải tính toán, hay còn gọi là phụ tải điện, là khái niệm quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị cung cấp điện (CCĐ) cho hệ thống Đây không phải là tổng công suất của các thiết bị điện, mà là một phụ tải giả thiết cần thiết để đảm bảo rằng phụ tải thực tế không gây ra hiện tượng phát nóng ở các thiết bị như dây dẫn, máy biến áp và thiết bị đóng cắt Trong quá trình vận hành, cần chú ý rằng phụ tải tính toán không ảnh hưởng đến các thiết bị bảo vệ, đặc biệt trong các chế độ khởi động Hai yếu tố chính cần xem xét trong thiết kế là phát nóng và tổn thất, dẫn đến việc xác định hai loại phụ tải tính toán: phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.

Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng đại diện cho phụ tải giả thiết lâu dài và không đổi, tương ứng với phụ tải thực tế tối ưu hóa hiệu quả nhiệt.

Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất, hay còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn, thường xuất hiện trong thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây và có thể gây ra tổn thất, nhảy bảo vệ hoặc đứt cầu chì, mặc dù chưa gây ra phát nón cho thiết bị Thực tế cho thấy, phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi khởi động động cơ hoặc đóng cắt các thiết bị điện cơ khác Việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một thách thức, nhưng có thể áp dụng các phương pháp gần đúng Người thiết kế cần dựa vào thông tin thu thập được trong các giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp phù hợp, và càng có nhiều thông tin thì việc lựa chọn càng chính xác.

2.2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán ưu nhược điểm của các phương pháp

 2.2.3.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích ( F ) sản xuất

Phương pháp này thường được áp dụng khi chúng ta biết diện tích F (m²) của khu chế xuất và loại hình ngành công nghiệp (nặng hay nhẹ) trong khu vực đó Mục tiêu chính là dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn điện, bao gồm nhà máy điện, đường dây trên không và trạm biến áp.

Từ các thông tin trên ta xác định đƣợc phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất

Stt = s0 hay Ptt = p0 F ( 2.1 ) Trong đó : s0 [ KVA / m 2 ] : Suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất p 0 [KW / m 2 ] : Suất phụ tải trên một đơn vị sản là 1m 2

Diện tích F [m²] là khu vực có bố trí các thiết bị điện Để xác định p0 (s0), chúng ta áp dụng các công thức kinh nghiệm Đối với ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, giày dép và bánh kẹo, giá trị s0 được tính từ 100 đến 200 KVA/m² Trong khi đó, đối với ngành công nghiệp nặng như cơ khí, hóa chất, dầu khí, luyện kim và xi măng, giá trị s0 dao động từ 300 đến 400 KVA/m².

Phương pháp này mang lại kết quả gần đúng và phù hợp cho các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố tương đối đều, chẳng hạn như phân xưởng dệt, sản xuất vòng bi và gia công cơ khí Nó được sử dụng để tính toán phụ tải chiếu sáng một cách hiệu quả.

 2.2.3.2 Xác định phụ tải tính toántheo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm

Để xác định phụ tải tính toán cho khu chế xuất, cần biết sản lượng trong một khoảng thời gian nhất định Dựa vào suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng, ta có thể tính toán được phụ tải điện cho khu chế xuất đó.

Mca : Số lƣợng sản phẩm sản xuất ra trong 1 ca

Tca : Thời gian của ca phụ tải lớn nhất, [ h ]

W 0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ; KW/ h trên một đơn vị sản phẩm

Khi biết W0 và tổng sản phẩm trong cả năm M của phân xưởng hay xí nghiệp , phụ tải tính toán sẽ là:

Tmax là thời gian sử dụng công suất tối đa, được tính bằng giờ [h] Suất tiêu hao điện năng của từng loại sản phẩm được cung cấp trong các tài liệu cẩm nang tra cứu.

T max là khoảng thời gian mà hệ thống cung cấp điện có thể truyền tải công suất lớn nhất, cho phép truyền tải một lượng điện năng tương đương với tổng điện năng thực tế được truyền tải trong một năm.

Ta có thể xác định đƣợc Tmax theo bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng xác định thời gian Tmax

Các xí nghiệp Nhỏ hơn 3000 h Trong khoảng từ

Cos : là hệ số công suất hữu công của toàn khu chế xuất (tra sổ tay cùng với Tmax )

Phương pháp này chỉ áp dụng cho các hột tiêu thụ có phụ tải không đổi, với phụ tải được tính bằng phụ tải trung bình hoặc hệ số đóng điện bằng 1, và hệ số phụ tải có sự thay đổi nhỏ.

Chú ý : Hai phương pháp trên chỉ áp cho dự án trong giai đoạn khả thi

 2.2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất dặt và hệ số nhu cầu ( k nc )

Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng F ( m 2 ) và công suất đặt (

Pd ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy Mục đích là:

Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng Chọn biến áp cho phân xưởng

Chọn dây dẫn về phân xưởng Chọn cácthiếtbị đóng cắt cho phân xưởng

Phụ tải tính toán của nhà máy được xác định dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu k nc, theo công thức được trình bày trong sổ tay trang 254 – PL I.3 của sách thiết kế cung cấp điện của Ngô Hồng Quảng và Vũ Văn Tẩm.

Từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của phan xưởng

Vì phân xưởng dùng đèn sợi đốt nên phụ tải phản kháng chiếu sang Q cs

= P cs tg = 0 ( cos Nếu dùng đèn sợi đốt hoặc quạt thì ta có

(cos 0,8), nếu dung hai quạt (cos = 0,8), và một đến sợi đốt thì (cos 1) thì ta lấy chung cos =0,9

Nếu hệ số cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:

K nc : Là hệ số nhu cầu

P d : Là công suất đặt N: Là số động cơ

P0 ( W/m 2 ): Suất phụ tải chiếu sang

Qdl ;Pdl : Là các phụ tải động lực của phân xưởng

Q cs ;P cs : Là các phụ chiếu sáng của phân xưởng

Từ đó ta có: S ttpx = (2.13) Vậy phụ tải tính toán của toàn nhà máy là

S ttXN = (2.16) cos (2.17) kdt - Là hệ số đồng thời ( 0.85 1 ) n – Là số phân xưởng, phòng ban

Phương án này được ưa chuộng trong tính toán nhờ tính tiện lợi và dễ ứng dụng Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là độ chính xác thấp do phụ thuộc vào bảng số liệu, không liên quan đến chế độ vận hành và số lượng thiết bị, dẫn đến kết quả không chính xác Phương pháp này thường được áp dụng trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng.

 2.2.3.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Chúng ta đã có thông tin chi tiết để tiến hành phân nhóm các thiết bị máy móc, với mỗi nhóm gồm 8 máy Tiếp theo, chúng ta sẽ xác định phụ tải tính toán cho một nhóm n máy dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại theo công thức đã được quy định.

Ptt = kmax Ptb = knax knc

N : Là số máy trong một nhóm

Ptb: Công suất trung bình của một nhóm phụ tải trong ca máy có phụ tải lớn nhất( P tb =k sd )

Pdm ( kw ): Là công suất định ức của máy do nhà chế tạo cho

Udm :điện áp định mức của lưới ( Udm = 380 V )

Ksd là hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị, trong khi k max là hệ số cực đại công suất hữu công, được xác định dựa trên hệ số Ksd và số lượng thiết bị điện dung hiệu quả Nhq đại diện cho số lượng thiết bị sử dụng điện hiệu quả, có cùng công suất định mức và chế độ làm việc tương đồng, từ đó tạo ra phụ tải tính toán tương ứng với phụ tải tiêu thụ thực tế của n thiết bị tiêu thụ.

Phương pháp xác định nhq theo bảng hoặc đường cong cho trước Trình tự thực hiện nhƣ sau:

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI……………………………………… 47 3.1.ĐẶT VẤN ĐỀ

PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG

3.2.1.Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng

3.2.1.1.Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu

22kV hoặ ạm biế ạm biế ạm biế

3.2.1.2.Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian

22kV hoặ ạm biến áp trung gia

6.3 ạm biến áp khu vực ạm biế ạm biế ạm biế 2 máy biế

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đmBATG 1600 kVA ế

S S tt qt hc ttsc đmBATG 17131 5

Vậy trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 máy biến áp loại T 20000/35 do Liên

3.2.1.3 hông qua trạm phân phố

3.2.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm của nhà máy

Vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm chính là tâm phụ tải điện của nhà máy

Theo tính toán ở chương II ta đã xác định được tâm phụ tải điện của nhà máy là điểm M(4.494 ; 11.424)

3.2.3.Lựa chọn các phương án nối dây mạng cao áp ạm biế ạm biế ạm phân phố

3.2.4.Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án tối ưu

Từ những phân tích trên có thể đưa ra 3 phương án thiết kế mạng cao áp cho nhà máy nhƣ sau:

Các trạm biến áp B3 ; B4 ; B5 ; B6 lấy điện trực tiếp từ TPPTT

Chọn cáp từ trạm PPTT tới B3

Chọn cáp đồng , tra bảng 2.10 [trang 31- TL1]

Chọn cáp đồng 3 lõi , cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng

FURUKAWA chế tạo có F = 70 ; I cp = 245 mm 2 > I max = 94.82 A

Kiểm tra điều kiện phát nóng sự cố:

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

Chọn cáp đồng 3 lõi , cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo có F = 95 ; I cp = 290mm 2 > I max

Chọn cáp đồng 3 lõi , cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo có F = 25 ; Icp 0mm 2 > Imax

Chọn cáp đồng 3 lõi , cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng

FURUKAWA chế tạo có F = 50 ; Icp 0 mm 2 > Imax

Xác định tổn thất công suất tác dụng

Tổn thất công suất trên đoạn PPTT- B 3

Tổn thất công suất trên đoạn PPTT- B4

Bảng 3.2 Bảng lựa chọn cáp cho phương án 1 Đường cáp

F, mm 2 L, m Đơn giá Tiền ( đồng) K1 , đồng

Bảng 3.2 Bảng tính toán cho phương án 1 Đường cáp

Lấy avh = 0.1 ; atc = 0.2 Áp dụng công thức(2.24) [ TL1]

Các trạm biến áp ở xa trạm trung tâm thỉ lấy nguồn từ các trạm gần TPPTT

Tính toán tương như phương án 1 ta có kết quả được tổng hợp trong bảng sau:

Bảng 3.3 Bảng lựa chọn cáp cho phương án 2 Đường cáp F, mm 2 L, m Đơn giá Tiền ( đồng)

K1 = 32790405 đ Bảng 3.4 Bảng tính toán cho phương án 2 Đường cáp F,mm 2 L, m r0, , m R, Ω S, kVA (Kw

Lấy a vh = 0.1 ; a tc = 0.2 Áp dụng công thức(2.24) [ TL1]

Các trạm B 6 ; B3; B4 lấy nguồn từ B5

Tính toán tương tự như phương pháp một ta có bảng lựa chọn cáp và tính toán tổn thất công suất P nhƣ sau

Bảng 3.5 Bảng lựa chọn cáp cho phương án 3 Đường cáp F, mm 2 L, m Đơn giá Tiền ( đồng)

Bảng 3.6 Bảng tính toán cho phương án 3 Đường cáp F,mm 2 L, m r0, , m R, Ω S, kVA (Kw)

Lấy avh = 0.1 ; atc = 0.2 Áp dụng công thức(2.24) [ TL1]

Bảng 3.8 – Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án

Phương án Vốn đầu tư

Tổn thất điện năng kWh

THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN

3.3.1 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp khu vực của hệ thống điện về trạm biến áp trung gian Đường dây cung cấp từ trạm biến áp khu vực về trạm biến áp trung gian của nhà máy dài 50m sử dụng đường dây cáp ngầm đồng lộ kép

Để tối ưu hóa mạng cao áp với T max lớn, việc chọn dây dẫn cần dựa vào mật độ dòng điện kinh tế j kt Đối với dây dẫn AC, thời gian sử dụng công suất lớn nhất h cũng cần được xem xét để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

T max 5000 ta tìm đƣợc j kt 3 1 A / mm 2 ( tra bảng 2.10 trang 31 sách “hiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang- Vũ Văn Thẩm)

Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn:

Chọn cáp đồng 3 lõi , 18 – 36 Kv cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo có F = 120 ; I cp 25 mm 2 > I max

Kiểm tra khi sự cố đứt 1 dây:

Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện sự cố

Do khoảng cách từ trạm biến áp khu vực về trạm biến áp trung gian của nhà máy là ngắn do vậy không cần tính tổn thất điện áp

Vậy chọn cáp PVC( 3 120) – 35Kv

Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về trạm PPTT

Tiết diện kinh tế: max 254 53 2

Chọn3 cáp đồng 1 lõi tiết diện 300mm 2 , 6 - 10 Kv cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng ALCATEL chế tạo, mối dây cáp có I cp là 672

Do khoảng cách từ trạm biến áp khu vực về trạm biến áp trung gian của nhà máy là ngắn do vậy không cần tính tổn thất điện áp

Vậy chọn cáp 3PVC( 1 300) – 6,3Kv

Chọn cáp từ TPPTT về trạm 6kv lò cao + cơ điện

Tiết diện kinh tế: max 2

Chọn cáp đồng 1 lõi với tiết diện 300mm², điện áp 6 - 10 kV, cách điện XLPE và đai thép vỏ PVC do ALCATEL sản xuất Mối dây cáp có dòng điện ngắn mạch Icp là 672 A Cần kiểm tra khi xảy ra sự cố đứt 1 dây.

Chọn cáp từ TPPTT về trạm 6kv thêu kết +đúc

Tiết diện kinh tế: max 2

Chọn 2cáp đồng 1 lõi tiết diện 300mm 2 , 6 - 10 Kv cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC do hãng ALCATEL chế tạo, mối dây cáp có I cp là 672

3.3.2.Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và máy cắt

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi sử dụng sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn cho trạm PPTT, do tính chất quan trọng của hộ tiêu thụ Mỗi tuyến dây vào ra thanh góp và liên kết giữa hai phân đoạn đều được trang bị máy cắt hợp bộ Để bảo vệ trạm khỏi sét, chống sét van được lắp đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp Ngoài ra, mỗi phân đoạn còn có máy biến áp đo lường với cấu trúc ba pha và cuộn tam giác hở, giúp báo trạm đất một pha trên cáp 35 kV.

Nhà máy nhận điện từ hai máy biến áp B1 và B2 thông qua máy cắt hợp bộ 6 kV ở đầu mỗi dây cáp Do đó, tổng cộng có 6 máy cắt 6 kV được sử dụng để tối ưu hóa quá trình phân phối điện.

Chọn tủ hợp bộ SIEMENS với máy cắt loại 8 DA10, sử dụng cách điện bằng khí SF6 và không cần bảo trì Hệ thống thanh góp trong tủ có dòng định mức 2500A, được lắp đặt tại các vị trí đầu vào như thêu kết, cơ điện, lò cao, hành chính và bãi.

Bảng 3.4 Thông số máy căt đặt tại TPPTT

Loại MC U dm ,kV I dm , A I cắt N,3s ,kA I cắt Nmax , kA Ghi chú

8DA10 12 2500 40 110 Không cần bảo trì

8DA11 12 1250 25 63 Không cần bảo trì

3.3.3.1 Mục đích tính toán ngắn mạch

Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt, bảo vệ

Lựa chọn và lắp đặt thanh cái trong trạm biến áp

Để chọn thiết bị không yêu cầu độ chính xác cao, có thể áp dụng các phương pháp gần đúng với một số giả thiết như sau: điện kháng hệ thống được tính gần đúng qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn do không biết cấu trúc hệ thống Trong sơ đồ tính toán, các phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua, như máy cắt, dao cách ly, và aptomat, có thể bị bỏ qua vì điện kháng của chúng không ảnh hưởng đáng kể Đối với mạng cao áp, điện trở tác dụng thường không được tính đến do X >> R, đặc biệt là ở hệ thống có điện áp định mức 1000 V Trong khi đó, đối với mạng hạ áp, điện trở tác dụng có ảnh hưởng lớn đến giá trị dòng ngắn mạch, và nếu bỏ qua sẽ dẫn đến sai số lớn, gây khó khăn trong việc chọn thiết bị chính xác Khi tính toán ngắn mạch hạ áp, có thể coi trạm biến áp gần đúng như một nguồn cung cấp.

3.3.3.2.Chọn điểm ngắn mạch và tính các thông số sơ đồ

Để chọn khí cụ điện cho cấp 35kV, cần tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái của trạm biến áp trung gian 35/10kV, nhằm kiểm tra máy cắt và thanh góp, sử dụng S N S cat của máy cắt đầu nguồn Đối với cấp 6.3kV, cần tính điểm ngắn mạch phía hạ áp của trạm biến áp trung gian.

N2 tại thanh cái 6.3kV của trạm để kiểm tra máy cắt, thanh góp o Phía cao áp trạm biến áp khu vực, cần tính cho điểm ngắn mạch

N3 để chọn và kiểm tra cáp, tủ cao áp các trạm

Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0.4kV để kiểm tra tủ hạ áp tổng của trạm

3.3.2.2.2 Tính toán các thông số sơ đồ

 Tính điện kháng hệ thống:

Trong đó S N là công suất ngắn mạch của máy cắt đầu đường dây trên không (ĐDK) S N S cat 3 U đm I đm

Loại dây PVC ( 3 120 ) có r 0 0 153 / km , x 0 0 118 / km , m l 50 Vậy:

 Máy biến áp trung gian (BATG):

Máy biến áp trung gian có :

Tính RB và XB quy đổi về phía 6,3 kv:

Cáp từ trạm biến áp trung gian đến B 3 có các thông số sau: km x km r 0 0 342 / , 0 0 12 / , l 59 425 m

Các đường cáp khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng sau:

Bảng 3.9 Kết quả tính thông số đường dây không và đường dây cáp Đường cáp F mm 2 l m r0 Ω/k m x0 Ω/km

 Trạm biến áp từng khu vực

Trạm B 3 : loại máy 1x1100kVA có

Tính Tính R B và X B quy đổi về phía 0.4kV:

Các máy biến áp khác tính toán tương tự ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 3.10 Kết quả tính thông số máy biến áp các trạm biến áp phân xưởng

Thông số các phần tử phía 35kV quy đổi về phía 10kV: kA I i kA I

Tính I N 3 cho tuyến cáp TBATG – B1: kA I i kA I

Tính tương tự cho các tuyến cáp còn lại ta có bảng sau: Điểm ngắn mạch

3.3.3 Lựa chọn thiết bị điện và kiểm tra các thiết bị điện

3.3.3.1.Trạm biến áp trung gian

3.3.3.1.1 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt của trạm biến áp trung gian Điều kiện chọn và kiểm tra: Điện áp định mức, kV : U đmMC U đm mang

Dòng điện lâu dài định mức, A : I đm MC I cb

Dòng điện cắt định mức, kA : I đm cat I N

Dòng ổn định động, kA : i ôdd i xk

Dòng ổn định nhiệt, kA : đm nh qđ ôdnhiet t

 Chọn máy cắt đường cáp ngầm35kV:

Chọn máy tủ máy cắt 8DA10 ,36 Kv do SIMENS chế tạo có các thông số nhƣ sau:

Kiểm tra: Điện áp định mức, kV : U đmMC 36 kV U đm mang 35 kV

Dòng điện lâu dài định mức, A :

I đm đm cb đm MC 397 68

Dòng điện cắt định mức, kA : I đm cat 40 kA I N 1 29 3 kA

Dòng ổn định động, kA : i ôdd 110 kA i xk 1 35 18 kA

Máy cắt có dòng định mức I đm 1000 A nên không cần kiểm tra dòng ổn định nhiệt

 Chọn máy cắt hợp bộ cấp 6.3kV:

Các máy cắt nối vào thanh cái 6.3kV chọn cùng loại máy cắt SF 6 do SIEMENS chế tạo có các thông số nhƣ sau:

Kiểm tra: Điện áp định mức, kV : U đmMC 12 kV U đm mang 6 3 kV

Dòng điện lâu dài định mức, A :

Dòng điện cắt định mức, kA : I đm cat 40 kA I N 2 13 8 kA

Dòng ổn định động, kA : i ôdd 110 kA i xk 2 35 18 kA

Máy cắt có dòng điện định mức I đm 1000 A nên k phải kiểm tra dòng điện ổn định nhiệt

3.3.3.1.3 Chọn và kiểm tra BU

Máy biến điện áp, được ký hiệu là BU hoặc TU, là thiết bị đo lường chuyên dụng để chuyển đổi điện áp từ một mức cao (thường là 1000 V) xuống mức thấp hơn, thường là 100 V.

100 cấp điện cho đo lường, tín hiệu và bảo vệ

Trên mỗ phân đoạn của thanh góp ta sử dụng một mát biến điện áp BU

BU đƣợc chọn theo điều kiện sau: Điện áp

Sơ đồ đấu dây, kiểu máy

 Chọn và kiểm tra BU phía 6.3kV:

Chọn BU loại 4MS32, kiểu hình trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số nhƣ sau:

U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ , kV 28

U chịu đựng xung 1 2 / 50 s, kV 75 kV

 Chọn và kiểm tra BU phía 35kV:

Chọn BU loại 4MS36, kiểu hình trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số nhƣ sau:

U chịu đựng xung 1 2 / 50 s, kV 170 kV

3.3.3.1.4 Chọn và kiểm tra BI

Máy biến dòng điện, được ký hiệu là BI hoặc TI, là thiết bị đo lường dùng để chuyển đổi dòng điện từ một giá trị lớn xuống mức 5A, 10A hoặc 1A, phục vụ cho mục đích đo lường, tín hiệu và bảo vệ.

BI đƣợc chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức : U đmBI U đm mang

Sơ đồ đấu dây, kiểu máy

Dòng điện định mức : I đmBI I cb

 Chọn BI cho đường dây trên không từ hệ thống về:

Chọn BI loại 4MA76 do SIEMENS chế tạo có các thông số nhƣ sau:

I 2 đm , 5 kA i odd nhiet 1 s , 80 kA i odd đông , 120

 Chọn BI cho tổng sau máy biến áp trung gian phía đầu ra thanh cái

 Chọn BI cho các mạng cáp:

Khi xảy ra sự cố, máy biến áp có thể chịu tải lên đến 30% Do đó, BI cần được lựa chọn dựa trên dòng cƣỡng bức đi qua máy biến áp có công suất lớn nhất trong mạng lưới.

Chống sét van là thiết bị bảo vệ, ngăn chặn sét từ đường dây trên không xâm nhập vào trạm biến áp Ở điện áp định mức, điện trở của chống sét van rất lớn, không cho dòng điện đi qua Tuy nhiên, khi có điện áp sét, điện trở giảm xuống rất nhỏ, giúp thiết bị dẫn dòng điện sét an toàn xuống đất.

Chọn chống sét van cho cấp điện áp 35kV: chọn chống sét van do hãng COOPER (Mỹ) chế tạo loại AZLP501B30, loại giá đỡ ngang

Chọn chống sét van cho cấp điện áp 10kV: chọn chống sét van do hãng COOPER (Mỹ) chế tạo loại AZLP501B10, loại giá đỡ ngang

3.3.3.1.6 Chọn và kiểm tra thanh dẫn, thanh góp

Chọn loại bằng đồng cứng

 Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: cb cp I

Thanh dẫn đặt nằm ngang : k 1 0 95 k 2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

' 0 2 cp k cp cp 70 C - nhiệt độ cho phép lớn nhất khi làm việc bình thường

0 25 - nhiệt độ trung bình môi trường

0 - nhiệt độ cực đại môi trường

Chọn I cb theo điều kiện quá tải của máy biến áp:

I S đm đmB cp đm đmB cb

Chọn thanh dẫn bằng đồng tiết diện 50 x 5, có dòng I cp 2225 A

 Kiểm tra điều kiện ổn định động: tt cp

Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch: kG a i

Trong đó: cm l 100 - khoảng cách giữa các sứ cm a 50 - khoảng cách giữa các pha i xk - dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, A

Ta có: kG F kA i tt xk

3210. Ứng suất tính toán khi thanh dẫn đặt nằm:

Thanh dẫn có b 0 3 cm ; h 2 5 cm

M tt Ứng suất cho phép của thanh đồng : cp 1400 kG / cm 2

 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: t qđ

6- hệ số phụ thuộc vào vật liệu kA

I 2 14 t qđ - thời gian tác động quy đổi của dòng ngắn mạch theo tính toán

Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên:

Với : t cat t BV t MC s t BV 0 02 và máy cắt là loại tác động nhanh thì s ms t MC 40 60 0 04 0 06 nên ta chọn t MC 0 04 s

Vậy thanh cái đã chọn là hợp lí

3.3.3.1.7 Chọn và kiểm tra cáp 6.3kV

Tôi đã lựa chọn cáp theo tiêu chuẩn kỹ thuật và đã kiểm tra điều kiện phát nóng Các thông số của cáp đã được ghi trong bảng, vì vậy tôi chỉ cần kiểm tra lại cáp theo điều kiện F.I N.t quy định.

6 - hệ số phụ thuộc vào vật liệu

Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N trên thanh góp cao áp của trạm biến áp phân xưởng cần được phân tích kỹ lưỡng Thời gian tác động quy đổi của dòng ngắn mạch được xác định theo các tính toán cụ thể để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động của hệ thống điện.

Kiểm tra dòng ngắn mạch lớn nhất cho tuyến cáp từ trạm biến áp trung gian đến B1 là cần thiết, với giá trị dòng ngắn mạch đạt mức kA.

Vậy mạng cáp đã chọn đạt tiêu chuẩn ổn định nhiệt.

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO NHÀ MÁY

ĐẶT VẤN ĐỀ

Các phụ tải trong khu vực lò cao và cơ điện được phân chia thành bốn nhóm khác nhau Việc cung cấp điện cho các phụ tải trong từng nhóm được thực hiện thông qua hai máy biến áp.

Tại B3, B4, chúng tôi áp dụng sơ đồ cấp điện hỗn hợp, trong đó điện áp được lấy từ phân đoạn thanh góp của thiết bị phân phối điện (TPPTT) để cung cấp cho hai máy biến áp Điện áp sau đó được hạ xuống 0,4 kV và được phân phối qua các tủ phân phối thông qua các đường cáp Mỗi tủ phân phối được trang bị một aptomat tổng cùng với các aptomat nhánh cho các tủ động lực và tủ chiếu sáng.

Tủ phân phối, tủ động lực và tủ chiếu sáng được thiết kế theo sơ đồ hình tia, giúp tối ưu hóa việc quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực được cấp nguồn một cách hiệu quả, đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định.

Trong sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ động lục, trong khi các phụ tải nhỏ hơn sẽ được nhóm lại và nhận điện theo sơ đồ liên thông Để nâng cao độ tin cậy và dễ dàng thao tác, tủ được trang bị aptomat ở các đầu vào và ra, giúp đóng cắt và bảo vệ thiết bị khỏi quá tải và ngắn mạch Mặc dù việc sử dụng cầu chì và cầu dao làm tăng chi phí của tủ, nhưng đây là xu hướng cấp điện cho các doanh nghiệp công nghiệp hiện đại.

LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG

Việc cung cấp điện cho các phụ tải trong khu vực lò cao cơ điện được thực hiện thông qua máy biến áp Chúng ta tiến hành lựa chọn các phần tử điện cho phương án cấp điện tử B3 nhằm đáp ứng nhu cầu của các phụ tải này.

4.2 Lựa chọn các phần tử cho tủ PP số 1( lấy điện từ trạm B 3 )

4.2.1.Lựa chọn aptomat đầu nguồn

Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B3 ở đầu đường dây đén tủ phân phối đã đặt

1 aptomat đầu nguồn loại CM 1600N có I đm = 1600A

Bảng 4.1 - Thông số kĩ thuật aptomat CM1600N

Loại Số lƣợng I đm ,(A) U đm ,(V) I cắtN ,(kA)

4.2.2.Chọn cáp từ trạm biến áp B3 về tủ phân phối số 1

Dây dẫn và cáp đƣợc chọn theo điều kiện phát nóng (dòng điện làm việc lâu dài cho phép) tt cp I

Trong đó: k1: là hệ số kể đến môi trường đặt cáp (ngoài trời, trong nhà, dưới đất) k2: hệ số hiệu chỉnh theo số lƣợng cáp đặt trong rãnh

Icp: dòng điện lâu dài cho phép

Itt: dòng điện tính toán của phân xưởng cơ khí

Cáp hạ áp được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng cho phép Do đoạn cáp ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể bỏ qua việc kiểm tra điều kiện U cp.

Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với MCCB:

Trong đó : I kđ nh 1 25 I đm A là dòng khởi động nhiệt của aptomat

Khu vực tủ phân phối số 1 đƣợc xếp vào hộ loại 3 nên dung cáp lộ đơn để cung cấp điện

Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2 = 1

Vậy điều kiện chọn cáp là : I cp > I tt

4.2.3.Lựa chọn aptomat cho tủ phân phối

Tủ phân phối được thiết kế với một đầu vào nhận điện từ B3 và năm đầu ra, bao gồm bốn đầu ra cung cấp cho bốn tủ động lực và một đầu ra dành cho tủ chiếu sáng.

A 1 ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 CS

Hình 4.1 – Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối

4.2.3.1.Lựa chọn aptomat tổng Áptomat tổng đƣợc chọn theo dòng làm việc lâu dài Chọn aptomat loại CM1600N giống aptomat đầu nguồn

Ta có bảng phụ tải tính toán các nhóm

Bảng 4.2 - Phụ tải tính toán của các nhóm

Nhóm phụ tải Tủ động lực Stt (kVA) Itt (A)

Chọn aptomat cho tủ động lực 1

Dòng điện tính toán của nhóm máy 1 đi qua aptomat nhánh đặt trong tủ phân phối là

Vậy chọn aptomat mã hiệu C1001N có Iđm5 (A)

Aptomat từ tủ phân phối đến các tủ động lực khác chọn tương tự

Bảng 4.3 - Kết quả chọn aptomat tổng và nhánh cho các tủ phân phối

4.2.3.3 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực

Các đường cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực được lắp đặt trong rãnh cáp dọc tường và lối đi Việc chọn cáp phải dựa trên điều kiện phát nóng cho phép, đồng thời cần kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ và ổn định nhiệt trong trường hợp có ngắn mạch Với chiều dài cáp không lớn, có thể không cần kiểm tra tổn thất điện áp cho phép Cần chú ý đến điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ khi sử dụng aptomat.

Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp ta chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC có FP0 mm 2 với I cp 6 A

Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng sau:

Bảng 4.4 - Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực

Tuyến cáp Itt,(A) Ikđnh/1.5,(A) Fcáp,(mm 2 ) Icp,(A)

4.2.3.4 Lựa chọn các thiết bị trong tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng

Khi chọn tủ động lực, cần căn cứ vào điện áp, dòng điện, số lộ ra và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ có sẵn trong tủ Tất cả tủ động lực nên được lựa chọn từ Siemens, với các thiết bị như cầu dao, cầu chì và khởi động từ, có thể tham khảo qua catalogue của hãng.

AT ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC A

Hình 4.2 - Sơ đồ nguyên lý tủ động lực

4.2.3.4.1.Lựa chọn các aptomat tổng của tủ động lực

Các aptomat tổng của các tủ động lực chọn loại giống nhƣ các aptomat nhánh tương ứng trong tủ phân phối

Bảng 4.5 - Thông số của aptomat tổng tủ động lực

Aptomat Mã hiệu Uđm(V) Iđm(A) Icắt(kA) Số cực

4.2.3.4.2.Lựa chọn các aptomat nhánh đến từng thiết bị hay nhóm thiết bị

Các aptomat nhánh đến từng thiết bị hay nhóm thiết bị cũng đƣợc lựa chọn theo các điều kiện ở trên

Chọn aptomat cho 2 quạt gió lò gió nóng có PđmkW

U đm tt đmA tt đml mm đmA

Vậy ta chọn aptomat loại C60N có I đm c(A)

Các aptomat cho các thiết bị khác được chọn tương tự

4.2.5.3.Chọn cáp từ tủ động lực đến từng động cơ

Tất cả các dây dẫn trong phân xưởng đều chọn loại cáp 4 lõi vỏ PVC đặt trong ống thộp cú đường kớnh ắ’’ chon dưới nền phõn xưởng

Chọn cáp đến máy mài

Ta chọn cáp 4G6 có IcpT(A)

Các đường cáp từ tủ động lực đến các thiết bị còn lại được chọn tương tự

Bảng 4.6 - Kết quả chọn aptomat và cáp đến từng thiết bị

Phụ tải Aptomat Dây dẫn

Hai quạt lò gió nóng

Hai quạt gió trước lò

Hai quạt gió trước máng

Hai quạt gió đỉnh lò

Một quạt gió trợ cháy

Một 160 144 NS225E 225 187.5 4G50 192 3/4” quạt gió trợ cháy

Một động cơ xe kíp

Ba động cơ băng chuyền

Hai động cơ băng chuyền

Hai động cơ cầu trục

Hai động cơ băng chuyền

Ba động cơ lọc bụi túi vải

4.3 Lựa chọn các phần tử cho tủ PP số 2 ( lấy điện từ biến áp B 4 )

1 aptomat đầu nguồn loại CM 2000N có I đm = 2000A

Loại Số lƣợng Iđm,(A) Uđm,(V) IcắtN,(kA)

Trong đó: k1: là hệ số kể đến môi trường đặt cáp (ngoài trời, trong nhà, dưới đất) k 2 : hệ số hiệu chỉnh theo số lƣợng cáp đặt trong rãnh

Aptomat I kđ nh 1.25 I đm A là dòng khởi động nhiệt Khu vực tủ phân phối số 1 được phân loại vào hộ loại 3, do đó cần sử dụng cáp lộ đơn để cung cấp điện.

Vậy điều kiện chọn cáp là : Icp > Itt

Tủ phân phối đƣợc chọn bao gồm 1 đầu vào( nhận điện từ B4 ) và một đầu ra cung cấp cho các động cơ

Aptomat tổng đƣợc chọn theo dòng làm việc lâu dài Chọn aptomat loại CM1600N giống aptomat đầu nguồn

+chọn aptomat cho tủ động lực

Dòng điện tính toán của nhóm

Vậy chọn aptomat mã hiệu CM2000N có I đm 00 (A)

Aptomat từ tủ phân phối đến các tủ động lực khác chọn tương tự

Các đường cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực được lắp đặt trong rãnh cáp dọc tường và lối đi Cáp được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng cho phép và phải được kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ cũng như điều kiện ổn định nhiệt trong trường hợp có sự cố ngắn mạch Do chiều dài cáp ngắn, không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Việc kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ cáp khi sử dụng aptomat là cần thiết.

Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp ta chọn cáp đồng

Khi chọn tủ động lực, cần căn cứ vào điện áp, dòng điện, số lộ ra và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ có sẵn trong tủ Tất cả tủ động lực nên được lựa chọn từ Siemens, với các thiết bị như cầu dao, cầu chì và khởi động từ, có thể tham khảo từ catalogue của hãng.

AT ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC

4 3.4.1.Lựa chọn các aptomat tổng của tủ động lực

Aptomat Mã hiệu U đm (V) I đm (A) Icắt(kA) Số cực

Chọn aptomat cho động cơ trạm bơm tuần hoàn có Pđm0kW

Vậy ta chọn aptomat loại NS400E có Iđm @0(A)

Chọn cáp đến trạm bơm tuần hoàn

Ta chọn cáp 4G120 có I cp 46(A)

Nhóm 1 Động cơ trạm bơm tuần hoàn

160 303.86 NS400 400 333.33 4G120 346 3/4” Động cơ trạm bơm tuần hoàn

130 246 C801N 400 333.33 4G120 346 3/4” Động cơ trạm bơm tuần hoàn

4 Lựa chọn các phần tử cho tủ PP số 3 ( lấy điện từ trạm biến áp B 5 ) 4.4.1.Lựa chọn aptomat đầu nguồn

1 aptomat đầu nguồn loại CM 1600N có Iđm = 1600A

Loại Số lƣợng Iđm,(A) Uđm,(V) IcắtN,(kA)

Cáp hạ áp được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng cho phép Do đoạn cáp rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể và có thể bỏ qua, vì vậy không cần kiểm tra điều kiện U cp.

Tủ phân phối số 1 được phân loại vào hộ loại 3, do đó, việc cung cấp điện được thực hiện thông qua cáp lộ đơn Aptomat có dòng khởi động nhiệt là 1.25 A, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.

Tủ phân phối được thiết kế với 1 đầu vào nhận điện từ B3 và 4 đầu ra, trong đó 3 đầu ra cung cấp điện cho 4 tủ động lực, còn 1 đầu ra phục vụ cho tủ chiếu sáng.

Aptomat tổng đƣợc chọn theo dòng làm việc lâu dài Chọn aptomat loại CM1600N giống aptomat đầu nguồn

+chọn aptomat cho tủ động lực 1

Dòng điện tính toán của nhóm

Vậy chọn aptomat mã hiệu CM200N có I đm 00 (A) Áptomat từ tủ phân phối đến các tủ động lực khác chọn tương tự

Các đường cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực được lắp đặt trong rãnh cáp dọc theo tường và lối đi Việc chọn cáp phải dựa trên điều kiện phát nóng cho phép, đồng thời cần kiểm tra sự phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt trong trường hợp có ngắn mạch Do chiều dài cáp không lớn, nên có thể không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Cần kiểm tra sự phối hợp với thiết bị bảo vệ khi sử dụng aptomat để bảo vệ cáp.

Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp ta chọn cáp đồng

Các tuyến cáp khác được chọn tương tự,

Khi chọn tủ động lực, cần căn cứ vào điện áp, dòng điện, số lộ ra và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ có sẵn trong tủ Tủ động lực nên được chọn từ Siemens, bao gồm cầu dao, cầu chì và khởi động từ, có thể lựa chọn theo catalogue của hãng.

AT ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC

4.4.3.4.1.Lựa chọn các aptomat tổng của tủ động lực

Aptomat Mã hiệu Uđm(V) Iđm(A) Icắt(kA) Số cực

Chọn aptomat cho 1 động cơ trộn liệu có Pđm 0kW

Vậy ta chọn aptomat loại NS400E có Iđm @0(A)

Chọn cáp đến một động cơ trộn liệu

Ta chọn cáp 4G120 có I cp 46(A)

Một động cơ trộn liệu

Ba hai động cơ phối liệu

Ba hai động cơ phối

Ba hai động cơ phối liệu

Hai động cơ bơm tuần hoàn

Hai động cơ băng tải thêu kết

Ba động cơ tải thêu kết

4.5 Lựa chọn các phần tử cho tủ PP số 4( lấy điện từ trạm B 6 )

1 aptomat đầu nguồn loại C1001N có I đm = 1000A

Bảng 4.16 - Thông số kĩ thuật aptomat C1001N

Loại Số lƣợng I đm ,(A) U đm ,(V) I cắtN ,(kA)

I tt : dòng điện tính toán của phân xưởng cơ khí

Trong đó : I kđ nh 1 25 I đm A là dòng khởi động nhiệt của aptomat

Khu vực tủ phân phối số 1 đƣợc xếp vào hộ loại 3 nên dung cáp lộ đơn để cung cấp điện

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hầu hết các hộ công nghiệp tiêu thụ cả công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q từ mạng điện trong quá trình hoạt động Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng chủ yếu bao gồm động cơ không đồng bộ, chiếm khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng, và máy biến áp, với tỷ lệ tiêu thụ khoảng 20-25% Ngoài ra, đường dây và các thiết bị khác cũng đóng góp khoảng 10% vào tổng công suất phản kháng Mức tiêu thụ công suất phản kháng của từng xí nghiệp sẽ phụ thuộc vào loại thiết bị điện mà họ sử dụng.

Truyền tải công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp gây tổn thất điện áp và điện năng, làm giảm khả năng truyền tải trên mạng điện Để tối ưu hóa về kinh tế và kỹ thuật, cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng gần nơi tiêu thụ Điều này giúp tăng hệ số công suất cos và giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện.

Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách:

Thay các động cơ non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải

Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy non tải

Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ

Nếu các biện pháp giảm công suất phản kháng không cải thiện được hệ số công suất của xí nghiệp, cần áp dụng thiết bị bù công suất phản kháng để đạt yêu cầu.

CHỌN THIẾT BỊ BÙ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT

5.2.1.Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho nhà máy có thể dùng các thiết bị bù sau:

Có khả năng điều chỉnh trơn

Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (có thêt tiêu thụ công suất phản kháng.)

Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào, chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ

Lắp ráp, vận hành phức tạp

Tiêu thụ một lƣợng công suất tác dụng lớn

Tổn thất công suất tác dụng ít

Lắp đặt, vận hành đơn giản, ít bị sự cố

Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ

Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ

Công suất phản kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi đƣợc

Thời gian phục vụ, độ bền kém

Theo các phân tích ở trên thì tụ bù thường được lắp đặt để nâng cao hệ số công suất cho các xí nghiệp

5.2.2.Vị trí đặt thiết bị bù

Để giảm thiểu tổn thất điện áp và điện năng cho các đối tượng sử dụng điện, việc phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện là nguyên tắc quan trọng Tuy nhiên, việc lắp đặt quá nhiều bộ tụ bù phân tán có thể không hiệu quả về mặt vốn đầu tư và quản lý Do đó, việc lựa chọn giữa thiết bị bù tập trung hay phân tán phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện Với tính chất phụ tải của nhà máy bao gồm điện áp 6,3kV và 0,4kV, việc bù điện nên được thực hiện tại các thanh cái của các trạm phân phối Thêm vào đó, khoảng cách ngắn từ máy biến áp hạ áp đến các phụ tải giúp giảm thiểu tổn thất điện áp.

XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƢỢNG BÙ

5.3.1.Tính hệ số cos tb của toàn nhà máy

108 , cos 8767 nm tt nm tt

Hệ số cos tối thiểu do nhà nước quy định từ (0 85 0 95), như vậy ta phải bù sông suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cos

5.3.2.Tính dung lƣợng bù tổng của toàn nhà máy

Dung lượng bù của nhà máy cần được xác định để hệ số công suất (cos φ) đạt giá trị tối thiểu theo quy định của nhà nước, không nhỏ hơn 0.85 và tối đa 0.95 Việc tính toán dung lượng bù ở đây là dung lượng bù cưỡng bức nhằm đạt giá trị quy định, không phải dung lượng bù kinh tế của hộ sử dụng điện Do đó, dung lượng bù của xí nghiệp được xác định theo biểu thức cụ thể.

Pttnm là phụ tải tính toán tổng của toàn nhà máy Tg 1 đại diện cho hệ số công suất cos 1 trước khi thực hiện bù, trong khi tg 2 tương ứng với hệ số công suất cos 2 mà nhà máy cần đạt được.

5.3.3.Phân phối dung lƣợng bù cho các trạm

Từ trạm biến áp trung gian về các trạm phân phối trung tâm là mạng hình tia, có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ tính toán nhƣ sau:

Hình 5.1 – Sơ đồ nguyên lý và thay thế tính toán dung lƣợng bù nhà máy

Công suất bù đặt tại các điểm bù đƣợc xác định bởi công thức:

Q i - công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh i (kVAr)

Q nm - công suất phản kháng toàn nhà máy (kVAr)

Q b - công suất phản kháng bù tổng (kVAr)

R tđ - điện trở tương đương của nhánh thứ i (Ω)

R C - điện trở cáp của nhánh thứ i (Ω) i

R B - điện trở của biến áp phân xưởng thứ i (Ω)

Các đường cáp từ TBATG tới các trạm phân phối 6,3 kv lò cao+ cơ điện và thêu kết+hành chính+đúc+bãi, đƣợc cho trong bảng sau:

Bảng 5.1 Kết quả các tuyến cáp Đường dây Loại cáp l( m ) r0( Ω / km ) R ( Ω ) PPTT PP L.Cao+

Công suất tính toán của nhà và của các trạm là

STK+HC+Đ = 3212.29 +j13725.27 Kva Điện trở tương đương của mạng cao áp nhà máy là

Xác định dung lƣợng bù dặt tại thanh cái của trạm PP lò cao + cơ điện = 5117- ( 14821 – 11923.365 )

Xác định dung lƣợng bù tại thanh cái hạ của thêu kết + hành chính +đúc +bãi

Tại mỗi trạm phân phối, thanh cái phân đoạn được sử dụng để đảm bảo dung lượng bù được phân bố đồng đều cho hai phân đoạn Chúng tôi lựa chọn các tụ bù 7.2kV do COOPER (Mỹ) sản xuất.

Bảng 5.2 – Kết quả phân bố dung lƣợng bù trong nhà máy

Trạm biến áp Loại tụ Q bù kVAr

Số bộ Tổng Q bù kVAr

TPP 6,3kV lò cao +cơ điện

TPP 6,3Kv thêu kết+hànhchính+đúc

Tủ aptomat Đến các tủ phân phối

Tủ bù cosφ Đến các tủ phân phối Tủ aptomat

Hình 5.2 – Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù cosφ trong trạm đặt 2 máy biến áp

Hệ số công suất (cosφ) của nhà máy sau khi đặt tụ bù:

Tổng công suất phản kháng của tụ bù: Q 12800 kVAr

Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp toàn nhà máy: kVAr Q

Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù:

Kết luận: Sau khi đặt tụ bù cho lưới cao áp của nhà máy đã đạt yêu c

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC THÊU KẾT

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống chiếu sáng trong các nhà máy công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao năng suất lao động Ánh sáng đầy đủ giúp người lao động làm việc hiệu quả, giảm căng thẳng, bảo vệ sức khỏe và tránh các tai nạn lao động Do đó, hệ thống chiếu sáng cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể để tối ưu hóa môi trường làm việc.

Không bị lóa do phản xạ

Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất Phải có độ rọi đều

Phải tạo ra đƣợc ánh sáng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt

THIẾT MẠNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG

Tủ bù cosφ Đến các tủ phân phối Tủ aptomat

Hệ số công suất (cosφ) của nhà máy sau khi đặt tụ bù:

Tổng công suất phản kháng của tụ bù: Q 12800 kVAr

Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp toàn nhà máy: kVAr Q

Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù:

Tiêu đề	Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Luyện Gang Vạn Lợi
Tác giả	Lê Đình Thao
Người hướng dẫn	Th.S: Nguyễn Đoàn Phong
Trường học	Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện Tự Động Công Nghiệp
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	2,26 MB