bài tập hệ thống cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy chế tạp vòng bi

Nh chúng ta xác nh và ư đã đị thống kê được rằng khoảng 70% iđ ện năng s n xu t ra dung trong các xí nghi p, nhà máy công nghi p.. XÁCĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG S A CHỬỮA CƠ K

TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

2

Điện n ng là m t d ng nă ộ ạ ăng lượng ph bi n và có t m quan tr ng không ổ ế ầ ọ

th thiể ếu được trong bất kỳ m t l nh v c nào trong n n kinh t qu c dân c a m i ộ ĩ ự ề ế ố ủ ỗ

đấ nướt c Nh chúng ta xác nh và ư đã đị thống kê được rằng khoảng 70% iđ ện năng s n xu t ra dung trong các xí nghi p, nhà máy công nghi p V n ả ấ ệ ệ ấ đề đặt ra cho chúng ta là s n xuđã ả ất ra được điện n ng v y làm th nàă ậ ế o để cung c p iấ đ ện cho c ph t i m t c h hi u qu , tin c y ác ụ ả ộ ác ệ ả ậ

Nhìn v phề ương di n qu c gia, thì ệ ố việc đảm b o cung c p di n m t cả ấ ệ ộ áchliên t c và tin c y cho các ng h công nghi p là m b o cho n n kinh t c a ụ ậ àn ệ đả ả ề ế ủ

qu c gia phát tri n liên t c và k p v i s phát tri n c a n n khoa h c công ngh ố ể ụ ị ớ ự ể ủ ề ọ ệ

thế giớ i

Khi nhìn v ph ng di n s n xu t và êu thề ươ ệ ả ấ ti ụ đ ệi n n ng thì công nghi p là ă ệngành tiêu th nhi u nh t Vì v y cung c p i n và s d ng ụ ề ấ ậ ấ đ ệ ử ụ điện n ng h p lí ă ợtrong lĩnh ự v c này s có tác d ng ẽ ụ trực tiếp đến vi c khai thác m t cách hiêu qu ệ ộ ảcông su t c a các nhà máy pháấ ủ t điện và s d ng hi u quử ụ ệ ả điện n ng ă được sản

xu t ra ấ

Xuất phát từ thự ếc t chúng em nhđã ận đượ đềc tài :”Thiết k c ế ấp điện cho nhà máy ch t o vòng biế ạ ” do TS Nguy n H ng Nhung ễ ồ h ng d n ướ ẫ

N i dung bao g m các ch ng: ộ ồ ươ

Chương 1: Giới thi u chung v nhà máy ch t o vòng bi ệ ề ế ạ

Chương 2: Xác định ph t i tụ ả ính toán c a phâủ n xưởng s a ử chữa cơ khí và toàn nhà máy

Chương 3: Thi t k mế ế ạng cao áp cho toàn nhà máy ch t o vòng bi ế ạ Chương 4: Thi t kế ế ạ m ng đi n h áp cho phâệ ạ n xưởng s a ữ chữa cơ khí

MỤC L C Ụ

LỜI NÓI ĐẦ 2U

MỤC L C Ụ 3

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ 5

DANH M C B NG BI U Ụ Ả Ể 6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO VÒNG BI 8 1.1 Khái quát chung v nhà máy ch t o vòng bi ề ế ạ 8

1.2 Giới thi u ph tệ ụ ải điện c a nhà máy ủ 8

1.3 Yêu cầu đề tài thi t k ế ế 9

1.4 Nhiệm v c a b n thi t k cụ ủ ả ế ế ấp điện g m nh ng n i dung chính sau ồ ữ ộ 10

CHƯƠNG 2 XÁCĐỊ NH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN C ỦA PHÂN XƯỞNG S A CHỬ ỮA CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY 11

2.1 Xác định ph t i tính toán cụ ả ủa phân xưởng s a chử ữa cơ khí 11

2.1.1 Các phương pháp xác định ph t i tính toán ụ ả 11

2.1.2 Phân nhóm ph tụ ải trong phân xưởng s a chử ữa cơ khí 13

2.1.3 Xác định ph t i tính toán c a các nhóm ph t i ụ ả ủ ụ ả 15

2.1.4 Xác định ph t i chi u sang cụ ả ế ủa phân xưởng s a chử ữa cơ khí 16

2.1.5 Xác định ph tụ ải tính toán toàn phân xưởng 17

2.1.6 Xác định ph tụ ải tính toán cho các phân xưởng còn l i ạ 17

2.2 Xác định ph t i tính toán c a toàn nhà máy ụ ả ủ 21

2.3 Xác định tâm ph t i và v biụ ả ẽ ểu đồ ph t i ụ ả 21

2.3.1 Tâm ph tụ ải điệ n 21 2.3.2 Biểu đồ ph tụ ải điệ 21n CHƯƠNG 3 THIẾT K MẠNG CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY CH Ế Ế T O VÒNG BI Ạ 24

3.1 Đặ ấn đề 24t v 3.2 Vạch các phương án cung cấp điệ 24n 3.2.1 Phương án về các tr m biạ ến áp phân xưởng 24

3.2.2 Xác định v trí các tr m biị ạ ến áp phân xưởng 26

3.2.3 Phương pháp cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng 26

3.3 Tính toán kinh t - kế ỹ thuật cho các phương án 28

3.3.1 Phương án 1 29

4

3.3.2 Phương án 2 34

3.3.3 Phương án 3 37

3.3.4 Phươngán 4 40

3.4 Thiế ế t k chi tiết cho phương án đã chọn 43

3.4.1 Chọn dây d n tẫ ừ trạm bi n áp trung tâm c a khu công nghi p v ế ủ ệ ề trạm phân ph i trung tâm ố 43

3.4.2 Chọn cáp cao áp và h áp c a nhà máy ạ ủ 44

3.4.3 Tính toán ng n m ch và l a ch n các thi t bắ ạ ự ọ ế ịđiệ n 45 3.4.4 Lựa ch n và ki m tra các thi t bọ ể ế ịđiệ 48n CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ M ẠNG ĐIỆ N HẠ ÁP C ỦA PHÂN XƯỞ NG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 56

4.1 Đánh giá về ph t i cụ ả ủa phân xưởng s a chử ữa cơ khí 56

4.2 L a chự ọn sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng s a chử ữa cơ khí 56

4.2.1 Giớ thiệi u các kiểu sơ đồ 56

4.2.2 Phân tích và chọn sơ đồ thích h p ợ 57

4.2.3 Chọn v trí tị ủ động l c và phân ph iự ố 58

4.2.4 Sơ đồđi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp 58 4.3 Chọn t phân ph i ủ ố 58

4.3.1 Nguyên t c chung ắ 58

4.3.2 Chọ ủn t phân ph i ố 59

4.4 Tính toán ng n m ch phía h áp cắ ạ ạ ủa phân xưởng s a chử ữa cơ khí để kiểm tra cáp vàáptômát 60

4.5 Chọn các thi t b trong tế ị ủđộng l c và dây dự ẫn đến các thi t bế ị phân xưởng 63 4.5.1 Chọn áptômát tổng 63

4.5.2 Chọ áptômát đến n các thi t b và nhóm thi t b trong tế ị ế ị ủđộng l cự 64 4.5.3 Chọn cáp theo điều ki n phát nóng cho phép ệ 64

K T LU N Ế Ậ 68

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 69

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy chế tạo vòng bi 9

Hình 2.1 Biểu đồ ph tụ ải điện c a nhà máy ch t o vòng bi ủ ế ạ 23

Hình 3.1 Sơ đồ phương án 1 29

Hình 3.2 Sơ đồ phương án 2 35

Hình 3.3 Sơ đồ phương án 3 38

Hình 3.4 Sơ đồ phương án 4 41

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán ng n mắ ạch 46

Hình 3.6 Sơ đồ trạm một biến áp 51

Hình 3.7 Sơ đồ trạm 2 máy biến áp 51

Hình 3.8 Sơ đồ chi ti t m ng cao áp nhà máy ế ạ 55

Hình 4.1 Các kiểu sơ đồ 57

Hình 4.2 Sơ đồ thay th ng n mế ắ ạch 61

6

DANH M C B NG BI U Ụ Ả Ể

B ng 1.1 B ng ph t i c a nhà máy ch t o vòng bi ả ả ụ ả ủ ế ạ 8

B ng 2.1 B ng phân nhóm ph tả ả ụ ải điện của phân xưởng s a chử ữa cơ khí 14

B ng 2.2 B ng danh sách các thi t b nhóm 1 ả ả ế ị 15

B ng 2.3 B ng t ng k t ph tả ả ổ ế ụ ải điện phân xưởng s a chử ữa cơ khí 16

B ng 2.4 B ng ph tả ả ụ ải tính toán các phân xưởng 20

B ng 2.5 B ng k t qu tính toán ả ả ế ả 𝑅𝑖 và 𝛼𝑐𝑠𝑖 22

B ng 3.1 K t quả ế ả chọn MBA cho các tr m biạ ến áp phân xưởng 26

B ng 3.2 B ng k t quả ả ế ả chọn MBA cho các tr m biạ ến áp phân xưởng 29

B ng 3.3 K t qu tính toán t n thả ế ả ổ ất điện năng trong các TBA phương án 1 30

B ng 3.4 K t quả ế ả chọn cáp cao áp của phương án 1 32

B ng 3.5 T n th t công su t tác dả ổ ấ ấ ụng trên các đường dây của phương án 1 32

B ng 3.6 K t quả ế ả chọn máy cắt cao áp phương án 1 33

B ng 3.7 K t quả ế ả chọn MBA cho các tr m biạ ến áp phân xưởng phương án 2 35

B ng 3.8 K t qu tính toán t n thả ế ả ổ ất điện năng trong các TBA phương án 2 35

B ng 3.9 K t quả ế ả chọn cáp cao áp của phương án 2 36

B ng 3.10 T n th t công suả ổ ấ ất trên các đường dây của phương án 2 36

B ng 3.11 K t quả ế ả chọn máy cắt cao áp phương án 2 36

B ng 3.12 K t quả ế ả chọn MBA trong các TBA ở phương án 3 38

B ng 3.13 T n thả ổ ất điện năng trong các TBAPP phương án 3 38

B ng 3.14 K t quả ế ả chọn ti t di n dây d n cế ệ ẫ ủa phương án 3 39

B ng 3.15 T n th t công suả ổ ấ ất trên các đường dây của phương án 3 39

B ng 3.16 K t quả ế ả chọn máy cắt cao áp phương án 3 39

B ng 3.17 K t quả ế ả chọn MBA trong các TBA ở phương án 4 41

B ng 3.18 T n thả ổ ất điện năng trong các TBAPP phương án 4 41

B ng 3.19 K t quả ế ả chọn cáp cao áp của phương án 4 42

B ng 3.20 T n th t công suả ổ ấ ất trên các đường dây của phương án 4 42

B ng 3.21 K t quả ế ả chọn máy cắt cao áp phương án 4 42

B ng 3.22 T ng h p chi tiêu kinh t kả ổ ợ ế ỹ thuậ ủa các phương án 43t c B ng 3.23 T ng h p k t quả ổ ợ ế ả chọn cáp cho nhà máy 44

B ng 3.24 Thông s cả ố ủa đường dây trên không và cáp 46

B ng 3.25 K t quả ế ả tính dòng điện ng n mắ ạch 47

Bảng 3.26 Điện trở vàđiện kháng c a các máy biủ ến áp phân xưởng 47

B ng 3.27 ả Quy đổi các thông s c p 35kV sang c p 0,4kV ố ấ ấ 48

B ng 3.28 K t qu tính ng n m ch phía h áp c a các tr m biả ế ả ắ ạ ạ ủ ạ ến áp phân xưởng 48

B ng 3.29 Thông s c a máy cả – ố ủ ắt được ch n ọ 49

Bảng 3.30 Kích thước thanh d n ẫ 49

B ng 3.31 Thông s kả ố ỹ thuậ ủt c a BU lo i 4MS36 ạ 49

B ng 3.32 Thông s kả ố ỹ thuậ ủt c a BI lo i 4ME16 ạ 50

B ng 3.33 Thông s kả ố ỹ thuậ ủt c a dao cách ly 3DC 52

B ng 3.34 K t quả ế ả chọn c u chì cao ápầ 52

B ng 3.35 K t quả ế ả chọn áptômát t ng và ổ áptômát phân đoạ 53n B ng 3.36 K t quả ế ả chọn áptômát nhánh 53

B ng 4.1 K t quả ế ả chọn áptômát nhánh 59

B ng 4.2 K t quả ế ả chọn cáp t TPP từ ới các TĐL 60

B ng 4.3 Các thông s áptômát c a tả ố ủ ủ động l c ự 63

B ng 4.4 K t quả ế ả chọnáptômát và cáp trong các tủ động lực đến thi t b ế ị 65

8

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO VÒNG BI

1.1 Khái quát chung về nhà máy ch t o vòng bi ế ạ

Nhà máy ch t o vòng bi mà em thi t k cung cế ạ ế ế ấp điện là nhà máy có nhi m v s n xu t ch y u là s n xuệ ụ ả ấ ủ ế ả ất vòng bi, đây là một trong nh ng ph t i ữ ụ ảquan tr ng , có công su t tiêu thọ ấ ụ điện năng lớn, yêu c u vầ ề điện năng của nhà máy là được cung cấp điện năng có chất lượng tốt, tức là đảm bảo yêu cầu về tần

số và điện áp, độ tin cậy cung cấp điện cao

Chức năng chính của nhà máy ch t o vòng bi là ph c v cho nhi u ngành ế ạ ụ ụ ềsản xu t khác, và ng d ng nhiấ ứ ụ ều trong đờ ối s ng dân dụng như: làm ổ trục động

cơ và các loại máy móc liên quan đến truyền động Trong công nghiệp cũng đóng vai trò quan trọng bởi vì vòng bi là bộ phận không thể thiếu trong các loại máy móc liên quan đến truyền động

Nhà máy ch t o vòng bi có t m quan tr ng trong n n kinh t qu c dân, ế ạ ầ ọ ề ế ố

ph c v nhi u cho quá trình công nghi p hóa hiụ ụ ề ệ ện đại hóa

Theo quy trình trang bị điện và quy trình s n xu t c a nhà máy thì ả ấ ủ việc

ng ng cung cừ ấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế Cụ thể trong nhà máy có Phòng thí nghiệm, Phân xưởng sữa chữa cơ khí, Trạm bơm cho phép mất điện trong thời gian ngắn nên được xếp vào h tiêu th ộ ụloại III Các phân xưởng còn lại bao gồm Phân xưởng (PX) số 1, PX số 2, PX số

3, PX s 4, Lò ga, PX rèn, B phố ộ ận nén ép đều x p vào ph t i lo i ế ụ ả ạ I, như vậy

ph t i lo i I chi m khoụ ả ạ ế ảng 70%, do đó ta xếp nhà máy vào ph t i ụ ả loại I

1.2 Giới thi u ph tệ ụ ải đ ệi n của nhà máy

Nhà máy ch tế ạo vòng bi được đặt cách nguồn điện 15km, công su t ấngu n vô cùng l n, truy n tồ ớ ề ải điện t ngu n vừ ồ ề nhà máy dùng đường dây trên không dây nhôm lõi thép Điện áp ngu n cung c p cho nhà máy là 22kV hoồ ấ ặc 35kV Nhà máy làm vi c 3 ca liên t c, th i gian s d ng công su t cệ ụ ờ ử ụ ấ ực đại Tmax

9 B ph n nén ép ộ ậ 600 I

11 Chiếu sáng phân xưởngTheo di n tí ệ ch

Hình 1.1 Sơ đồ m t b ng toàn nhà máy ch t o vòng bi ặ ằ ế ạ

1.3 Yêu cầu đề tài thiết kế

Đây là một đề tài thiết kế cấp điện vì vậy nó cần phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

- Độ tin c y cậ ấp điện: Mức độ đảm b o liên t c cả ụ ấp điện tùy thu c vào ộtính chất và yêu c u c a ph tầ ủ ụ ả i

+ Hộ loại 1: là nh ng h r t quan trữ ộ ấ ọng không được để mất điện N u mế ất điện sẽ dẫn đến mất an ninh chính tr , trật t xã h i (sân bay, khu quân sị ự ộ ự, đạ ứ i squán ); làm thi t h i lệ ạ ớn đến n n kinh t qu c dân (khu công nghi p, khu ch ề ế ố ệ ế

xu t ); làm nguy hấ ại đến tính m ng c a con ạ ủ người, đố ớ ộ loại v i h i 1, phải được cung c p ít nh t t 2 nguấ ấ ừ ồn điện độ ậc l p ho c ph i có ngu n d phòng nóng ặ ả ồ ự+ Hộ loại 2: bao g m các xí nghi p ch tồ ệ ế ạo hàng tiêu dùng và thương mại dịch v N u mụ ế ất điện gây hư hỏng máy móc, ph ph m, ng ng tr s n xuế ẩ ừ ệ ả ất Cung cấp điện hộ loại 2 thường có thêm ngu n dồ ự phòng Nhưng ầ c n ph i so ảsánh gi a vữ ốn đầu tư cho nguồn d phòng và hi u qu kinh tự ệ ả ế đưa lại do không

bị ng ng cung cừ ấp điện

+ Hộ loại 3: là những h không quan tr ng cho phép mộ ọ ất điệ ạn t m thời khi cần thi t (ánh sáng sinh hoế ạt đô thị, nông thôn) Nhưng mất điện không quá một ngày đêm Thông thường, hộ loại 3 được cung cấp điện từ một ngu n ồ

- Chất lượng điện: g m có chồ ất lượng điện áp và chất lượng t n s Ch ầ ố ỉtiêu t n sầ ố do cơ quan điều khi n hể ệ ống điệth n quốc gia điều chỉnh Người thiết

sử dụng điện

- Kinh tế: Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, ch tiêu kinh ỉ

tế chỉ được xét đến khi các ch tiêu kỉ ỹ thuật nêu trên đã được đảm b o Chả ỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng s vố ốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh t ph i thông qua tính toán và so sánh ế ảcác phương án để đưa ra được phương án tối ưu

1.4 Nhi m v c a b n thi t k cệ ụ ủ ả ế ế ấp đ ệi n g m nhồ ững ộ n i dung chính sau

 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy ch t o vòng bi ế ạ

 Thiết k mế ạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo vòng bi

 Thiết k mế ạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

CHƯƠNG 2 XÁCĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH T OÁN ỦA PHÂ C N XƯỞNG

SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY

2.1 Xác định ph t i tính toán c a ụ ả ủ phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phụ t i tính toán là m t sả ộ ố liệu rất cơ bản dùng để thiết k hế ệ thống cung cấp điện

Phụ t i tính toán là ph t i giả ụ ả ả thiết lâu dài không đổi, tương đương với ph ụ

t i th c tả ự ế (biến đổi) v m t hiề ặ ệu ứng nhi t l n nh t Nói m t cách khác, ph tệ ớ ấ ộ ụ ải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo ph t i tính toán thì có th ụ ả ểđảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thi t bế ị đó trong mọ trại ng thái vận hành

2.1.1 Các phương pháp xác định phụ t i tính toán ả

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ

tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng ch y u là: ủ ế

 Phương pháp x ácđịnh ph t i tính toántheo su t ph t i ên mụ ả ấ ụ ả tr ột đơn

- n : Số thiết bị điện trong nhóm

- 𝑃đ𝑚𝑖 : Công suất định m c thi t bứ ế ị thứ i trong nhóm

- 𝑘𝑚𝑎𝑥: Hệ s cố ực đại tra trong s tay theo quan h ổ ệ

C n chú ý là n u trong nhóm có thi t b tiêu thầ ế ế ị ụ điện làm việc ở chế độ

ng n h n l p l i thì phắ ạ ặ ạ ải quy đổ ề i v chế độ dài h n khi tính ạ 𝑛ℎ𝑞theo công thức:

𝐾𝑑: h sệ ố đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha + N u thi t bế ế ị 1 pha đấu vào điện áp pha :

4.3.2 Chọ ủ phân ph i n t ố

- Phân xưởng s a ử chữa cơ khí có:

+ 5 nhóm m và háy ệ thống chi u sang: ( k t qu b ng phân nhóm ch ng ế ế ả ả ươI)

√3.𝑈 đ𝑚=504,05√3.0,38= 765 82, 𝐴 Vậy ta chọn lo i tạ ủ đặ trên sàn nhà t xưởng có 1 đầu vào và 6 đầu ra

* Ch n cáp t tọ ừ ủ phân ph i t i các t ố ớ ủ động l ực:

Các đường cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực được đi trong rãnh cáp nằm dọc theo tường phía trong và bên c nh lạ ối đi lạ ủa phân xưởng Cáp được i cchọn theo điều kiện phát nóng và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch Do chiều dài cáp không l n nên ta không c n ki m tra lớ ầ ể ại theo điều ki n t n thệ ổ ất điện

áp cho phép

Điều ki n ch n cáp: ệ ọ 𝑘ℎ𝑐 𝐼𝑐𝑝≥ 𝐼𝑡𝑡

Trong đó :

𝐼𝑡𝑡– dòng điện tính toán c a nhóm ph tải ủ ụ

𝐼𝑐𝑝– dòng điện phát nóng cho phép tương ứng v i t ng lo i dây, ớ ừ ạ

t ng lo i ti t di n ừ ạ ế ệ

Điều ki n ki m tra ph i h p v i thi t b b o v c a cáp, khi b o v b ng ệ ể ố ợ ớ ế ị ả ệ ủ ả ệ ằáptômát: