ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG Giáo viên hướng dẫn PHAN ĐĂNG KHẢI

I.Trường: ĐHBK Hà Nội, Bộ môn HỆ THỐNG ĐIỆN II.Giáo viên hướng dẫn: TS PHAN ĐĂNG KHẢI III.Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG VI. Các nội dung chính: 1) Mở đầu. 2) Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy. 3) Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 4) Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 5) Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy. 6) Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 7) Thiết kế một trạm biến áp tự chọn trong nhà máy.

§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường Cộng hoà xà hội chủ nghĩa việt Nam Trường đhbk hà nội Khoa điện Bộ môn hệ thống điện Độc lập Tự Hạnh phúc Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên sinh viên : Phạm văn Hương Giáo viên hướng dẫn : TS - Phan Đăng KHải Ngành học : hệ thống điện Khoa : điện Lớp : HTĐ T3 - K42 Đề tài thiết kế tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường I Nhiệm vụ thiết kế Chương 1: Mở đầu Chương 2: Xác định phụ tải tính toán Chương 3: Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy Chương 4: Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng sửa chữa khí Chương 5: Tính bù công suất phản kháng Chương 6: Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chũa khí Chương : Thiết kế trạm biến áp phân xưởng II Các số liệu ban đầu - Điện ¸p nguån tù chän - C«ng suÊt nguån v« cïng lớn - Công suất ngắn mạch SN = 250MVA - Nguồn cách nhà máy L = 10km - Nhà máy làm việc ca, Tmax = 5500 Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Iii Các vẽ khổ a0 Các phương án cấp điện cho toàn nhà máy Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cao áp cho nhà máy Sơ đồ dây phân xưởng sửa chữa khí Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chũa khí Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp phân xưởng Bản vẽ lắp đặt trạm biến áp Ngày nhận đề: Ngµy hoµn thµnh: Hà nội, Ngày tháng.năm 20 Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Hương Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Giáo viên hướng dẫn: TS - Phan Đăng Khải §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường Lời nói đầu Điện dạng lượng phổ biến có tầm quan träng kh«ng thĨ thiÕu bÊt kú mét lÜnh vực kinh tế quốc dân đất nước Như đà xác định thống kê khoảng 70% điện sản xuất dùng xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt cho đà sản xuất điện làm để cung cấp điện cho phụ tải hiệu quả, tin cậy Vì cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa to lớn kinh tế quốc dân Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hài hoà yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc phải đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tương lai Đề tài thiết kế tốt nghiệp em là: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Đường Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, với cố gắng thân đồng thời với giúp đỡ thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện giúp đỡ tận tình thầy cô giáo hướng dẫn : TS Phan Đăng Khải đến em đà hoàn thành đồ án tốt nghiệp Song thời gian làm đồ án có hạn, kiến thức hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót Do em kính mong nhận góp ý bảo thầy cô để em bảo vệ đồ án tốt nghiệp thu kết tốt đẹp Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Đăng Khải toàn thể thầy cô giáo môn Hà Nội, ngày tháng năm 20 Sinh viên thiết kế Phạm Văn Hương Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Chương I Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Giới thiệu chung nhà máy 1.Quy mô, công nghệ nhà máy Nhà máy đường có quy mô lớn với phân xưởng sản xuất nhà làm việc với nhà máy nhiệt điện Số mặt 10 11 Tªn phân xưởng Kho mía Trung tâm thái, nấu củ cải đường Bộ phận cô đặc Phân xưởng tinh chế Kho thành phẩm Phân xưởng sửa chữa khí Trạm bơm Nhà máy nhiệt điện(12%td) Kho than Phụ tải điện cho thị trấn Chiếu sáng phân xưởng Công suất đặt ( kW) DiÖn tÝch (m2) 350 700 550 750 150 Theo tính toán 600 Theo tính toán 350 5000 Xác định theo diÖn tÝch 11383,14 5392,01 4493,34 2995,56 5325,44 1800,00 1597,63 8221,15 6490,38 Nhà máy có nhiệm vụ sản xuất cung cấp khối lượng đường lớn cho nhu cầu nước cho xuất Hiện nhà máy làm việc ca với thời gian làmviệc tối đa Tmax = 5500h công nghệ đại Tương lai nhà máy mở rộng lắp đặt máy móc thiết bị đại Đứng mặt cung cấp điện việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo gia tăng phụ tải tương lai mặt kỹ thuật kinh tế, phải đề phương án cấp điện cho không gây tải sau vài năm sản suất dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lÃng phí.Theo quy trình trang bị điện công nghệ nhà máy ta thấy ngừng cung cấp điện ảnh hưởng đến chất lượng nhà máy gây thiệt hại kinh tế quốc dân ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II, hình thức cấp điện hộ loại I cần bảo đảm cung cấp điện liên tục an toàn Trong nhà máy có : phân xưởng sửa chữa Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường khí, kho thành phẩm, kho củ cải đường kho than hộ loại III, phân xưởng lại hộ loại I Giới thiệu quy trình công nghệ nhà máy : - Theo quy trình trang bị điện quy trình công nghệ sản xuất xí nghiệp việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại kinh tế ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại - Để quy trình sản xuất xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt phải đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp cho phân xưởng quan trọng xí nghiệp Kho củ cải đường Kho than PX thái nấu củ cải đường Nhà máy nhiệt điện Bộ phận cô đặc Kho thành sản phẩm PX tinh chế PX sửa chữa khí trạm bơm Phụ tải điện cho thị trấn Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máy : 3.1 Các đặc điểm phụ tải điện : ã Phụ tải điện nhà máy công nghiệp phân làm loại phụ tải : + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng ã Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị 380/220V, công suất chúng nằm dảitừ đến hàng chục kW cung cấp dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz ã Phụ tải chiếu sáng thường phụ tải pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng phẳng, thay đổi thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Chương II : Xác định phụ tải tính toán phân xưởng toàn nhà máy 2.1.đặt vấn đề : Phụ tải tính toán phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính toán đảm bảo an toàn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính toán 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 toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng, Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến cố, cháy nổ, Ngược lại, thiết bị lựa chọn dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất Cũng đà có nhiều công trình nghiên cứu phương pháp xác định phụ tải tính toán, song chưa có phương pháp thật hoàn thiện Những phương pháp cho thấy kết đủ tin cậy lại phức tạp, khối lượng tính toán thông tin ban đầu đòi hỏi lớn ngược lại Có thể đưa mộ số phương pháp thường sử dụng nhiều để xác định phụ tải tính toán quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện : 2.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại: Theo phương pháp Ptt = KMax Ptb = KMax Ksd Pđm Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 (1 - 1) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Trong đó: Ptb - công suất trung bình phụ tải ca mang tải lớn Pđm - công suất định mức phụ tải Ksd - hệ số sử dụng công suất tác dụng phụ tải KMax - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình hoá T=30 phút Phương pháp thường dùng để tính phụ tải tính toán cho nhóm thiết bị, cho tủ động lực toàn phân xưởng Nó cho kết xác lại đòi hỏi lượng thông tin đầy đủ phụ tải như: chế độ làm việc phụ tải, công suất đặt phụ tải số lượng thiết bị nhóm (ksdi; pđmi; cosi; ) 2.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình độ lệch trung bình bình phương: Theo phương pháp Trong đó: Ptt = Ptb tb (1-2) Ptb - Phụ tải trung bình đồ thị nhóm phụ tải - Bộ số thể mức tán xạ tb - Độ lệch đồ thị nhóm phụ tải Phương pháp thường dùng để tính toán phụ tải cho nhóm thiết bị phân xưởng toàn xí nghiệp Tuy nhiên phương pháp dùng tính toán thiết kế đòi hỏi nhiều thông tin phụ tải mà phù hợp với hệ thống vận hành 2.1.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số hình dạng: Theo phương pháp này: Ptt = Khd Ptb (1-3) Qtt = Khdq Qtb hc Qtt = Ptt tgϕ (1-4) Trong đó: Ptb; Qtb - Phụ tải tác dụng phản kháng trung bình ca mang tải lớn Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Khd; Khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng phản kháng) đồ thị phụ tải Phương pháp áp dụng để tính phụ tải tính toán tủ phân phổi phân xưởng hạ áp trạm biến áp phân xưởng Phương pháp dùng tính toán thiết kế yêu cầu có đồ thị nhóm phụ tải 2.1.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt hệ số nhu cầu: theo phương pháp Ptt = Knc P® (1-5) Trong ®ã: Knc - HƯ sè nhu cầu nhóm phụ tải Pđ - Công suất đặt nhóm phụ tải Phương pháp cho kết không xác lắm, lại đơn giản nhanh chóng cho kết thường dùng để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng, cho toàn xí nghiệp nhiều thông tin phụ tải tính toán sơ phục vụ cho việc qui hoặc.v.v 2.1.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản suất: theo phương pháp thì: Ptt = p0 F (1-6) Trong đó; p0 - Suất phụ tải tính toán cho đơn vị diện tích sản xuất F - Diện tích sản suất có bố trí thiết bị dùng điện Phương pháp thường chi dùng để ước tính phụ tải điện cho kết không xác Tuy dùng cho số phụ tải đặc biệt mà chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich có phân bố phụ tải đồng diện tích sản suất 2.1.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lượng: theo phương pháp Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Ptb = M a T (1-7) Ptt = KM Ptb (1-8) Trong ®ã: a0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho đơn vị sản phẩm M - Tổng sản phẩm sản xuất khoảng thời gian khảo sát T (1 ca; năm) T Thời gian làm việc để sản xt sè s¶n phÈm M Ptb - Phơ t¶i trung b×nh cđa xÝ nghiƯp kM - HƯ sè cùc đại công suất tác dụng Phương pháp thường sử dụng để ước tính, sơ xác định phụ tải công tác qui hoạch dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp 2.1.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị: Theo phương pháp phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị xuất thiết bị có dòng khởi động lớn mở máy thiết bị khác nhóm làm việc bình thường tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max)) (1-9) Trong đó: Ikđ (max) - dòng khởi động thiết bị có dòng khởi động lớn nhóm máy Itt - dòng điện tính toán nhóm máy Iđm (max) - dòng định mức thiết bị khởi động ksd - hệ số sử dụng thiết bị khởi động Trong phương pháp trên, phương pháp 4,5,6 dựa kinh nghiệm thiết kế vận hành để xác định PTTT nên cho kết gần nhiên chúng đơn giản tiện lợi Các phương pháp lại xây dựng sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố có kết xác hơn, khối lượng tính toán phức tạp Tuỳ theo yêu cầu tính toánvà thông tin có phụ tải, người thiết kế lựa chọn phương pháp thích hợp để xác định PTTT Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Đồ án tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho nhà máy đường - Chỉ số hình dạng phòng (khu vùc 1) ϕ = a b ( 1 H a +b 1 ) + LÊy độ cao mặt bàn làm việc : h2 = 1m + Khu vực có cầu trục cao khoảng 10m, nên ta lấy độ cao treo đèn so với (h - h1) = 11m Độ cao treo đèn so với mặt thao tác: H1 = ( h - h1 ) - h2 = 10m + KÝch th­íc cña khu vùc : S1 = 24,75 17,5m2 ⇒ϕ = 24,75.17,5 = 1,025 10(24,75 + 17,5) Tõ ρt­êng, trần, tra bảng PL-VIII [gt:TKCCĐ] Ksd.qt=0,45 - Phßng Ýt khãi bơi, tro, må hãng lÊy Kd.tr = 1,3 - Loại hình phân xưởng khí xác: lấy Emin = 30lx [bảng 5.3 - TKCĐ] - Chän hƯ sè tÝnh to¸n Z=1,2 Ta cã : φ Σ1 = E S.K d.tr Z.K sd.qt = 30.24,75.17,5.1,3 = 31281(lm ) 1,2.0,45 - Dùng đèn sợi đốt, chiếu sâu tiêu chuẩn 20/230V có P0 = 200W, = 2528 lm [bảng 5.5 - TKCĐ] Vậy ta có: + Tỉng bãng ®Ìn khu vùc : n1 = φ Σ1 φ = 12,37 = 12 bãng + Tæng công suất chiếu sáng khu vực 1: Pcs1 = n1 P0 = 12 200 = 2,4 kW Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 102 Đồ án tốt nghiệp ã Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Trong phòng sinh hoạt, kho buồng thông gió ta đặt thêm bóng loại 100W Vậy tổng công suất khu vực 1: Pcs1 = kw 6.6.2.TÝnh to¸n chiÕu s¸ng cho khu vùc - Chän h2 = 1m; ( h - h1 ) = 4m → H2 = (h- h1) - h2 =3m - Khu vùc cã kÝch th­íc : S2 = 30,5 17,5m2 → hƯ sè phßng : ϕ2 = 3,71 - Tra Ksd.qt = 0,61 - Ta có quang th«ng tỉng : φ Σ2 = 30,5.17,5.30.1,3 = 28437,5 lm 1,2.0,61 - Chän P0 = 200W, φ0 = 2528, lm + Tỉng sè bãngcđa khu vùc : n2 = 12 bóng + Tổng công suất chiếu sáng khu vùc : Pcs2 =2,4 kW VËy ta cã : ã - Tổng số bóng đèn toàn phân xưởng : n = 30 bãng Trong ®ã cã (24 bãng 200W bóng 100W) - Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng : Pcs = 24 bãng x 200W + bãng x 100W = 5,4kW 6.6.3 Phân bố đèn cho phân xưởng - Phân bố đèn cho khu vực ã Khu vực : + Bộ phận rèn máy công cụ (khu vùc cã cÇu trơc) gåm 12 bãng, bè trÝ dÃy, dÃy bóng, khoảng cách bóng t = 7m, cách tường l = 1,75m Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 103 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường + Bộ phận kho, phòng sinh hoạt, buồng thông gió bố trí ngăn đèn phòng Khu vực : ã + Gåm bé phËn nhiÖt luyÖn, bé phËn méc, bé phËn quạt gió, phận máy nén khí : (lắp 12 bóng, bố trí làm dÃy, dÃy bóng khoảng cách đèn theo chiều rộng xưởng L = 7m vµ theo chiỊu dµi x­ëng L = 9m, cách tường l = 1,75m 6.6.4 Thiết kế mạng điện chiếu sáng: Đặt riêng tủ chiếu sáng cạnh cửa vào lấy điện từ tủ PP xưởng Tủ gồm áptômát tổng pha áp tômát nhánh pha, áp tô mát áp tômát cấp điện cho bóng đèn loại 200W áp tômát cấp điện cho bóng đèn loại 100W Sơ đồ nguyên lý sơ đồ cấp điện hình H a Chọn cáp từ tủ PP tíi tđ chiÕu s¸ng (CS) I cs = P cs 3.U = dm 5,4 3.0,38 = 8,2(A ) Chän c¸p ®ång, lâi, vá PVC, LENS s¶n xuÊt; cã Icp=66A 4G6 b Chọn áp tômát tổng: 50A, pha Đài loan, TO-50EC-50A c Chọn áp tômát nhánh: Các áp tômát nhánh chọn giống nhau, áp tômát cấp điện cho bóng loại 200W áp tômát cấp điện cho bóng loại 100W Dòng qua ¸p t«m¸t (1 pha) In = 4.0,2 = 3,64 A 0,22 Chọn áp tômát pha, Iđm = 10A Đài Loan chế tạo 10 QCE - 10A Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 104 Đồ ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho nhà máy đường d Chọn dây dẫn từ áp tômát nhánh đến cụm đèn Chọn dây ®ång bäc, tiÕt diÖn 2,5mm2 → M (2 2,5) cã Icp = 27A e Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tômát - Kiểm tra cáp 4G6 hÖ sè hiÖu chØnh k =1 66 A > I kdn 1,25.50 = = 41,6 A 1,5 1,5 - KiÓm tra d©y 2,5mm2 27A > 1,25.10 = 8,33A 1,5 g Kiểm tra độ lệch điện áp: Vì đường dây ngắn, dây chọn vượt cấp không cần kiểm tra sụt áp Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Tủ PP 50A §L1 §L2 §L3 §L4 4G6 Tđ CS TO - 50EC - 50A 10QCE - 10A Hình 7.1 Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng PXSCCK Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 106 Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Phòng sinh hoạt Kho Bộ phận rèn 7m 1,75m Kho Phòng sinh hoạt Buồng thông giã TCS Bé phËn nhiÖt luyÖn Bé phËn méc Bé phận quạt gió Máy nén khí sơ đồ mặt chiếu sáng phân xưởng sửa chữa khí hệ thống nối đất trạm bapx Tủ phân phối Đồ án tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho nhà máy đường 7m 107 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Ch­¬ng THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B5 Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện Trạm biến áp thiết kế phải đảm bảo an toàn cung cấp điện, an toàn tiện lợi cho người vận hành, sửa chữa, mặt khác phải vào mặt đất đai, môi trường xung quanh, kinh phí xây dựng mỹ quan, để lựa chọn kiểu TBA thích hợp cho cơng trình đối tượng khách hàng Trạm biến áp thiết kế trạm B5, trạm có đặt máy biến áp, công suất máy SđmB5 = 560 kVA – 10 kV/0,4kV Với trạm có máy biến áp ta bố trí 3, phịng Nếu đặt chung MBA phịng tiết kiệm tường xây nguy hiểm máy sảy cháy nổ Đặt máy phòng tốn mức độ an toàn cao I Sơ đồ nguyên lý lựa chọn phần tử trạm Trạm biến áp phân xưởng B5 cung cấp điện cho phân xưởng xử lý nguyên liệu Do yêu cầu chung nhà máy tính chất phụ tải (loại I) nên TBA B5 cần cung cấp điện liên tục Phía cao áp nhận điện từ trạm BATG hai đường dây cáp 10 kV qua dao cách ly cầu chì cao áp vào máy biến áp 560 kVA 10/0,4kV Phía hạ áp dùng tủ tự tạo gồm: + Tủ đặt áptômát phân đoạn + tủ đặt áptômát tổng + tủ đặt áptômát nhánh Để kiểm tra thường xuyên máy biến áp có đặt đồng hồ Ampe kế kèm theo biến dòng điện, đồng hồ đo Volt, khoá chuyển mạch đo điện áp pha - dây, công tơ hữu công vô công pha I.1 Chọn máy biến áp B5 - Phân xưởng sửa chữa khí trạm bơm có cơng suất tính tốn Stt = 1003,4 (kVA) - Trạm đặt máy biến áp có Sđm = 560kVA – 10/0,4kV công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo - Bảng thông số kỹ thuật MBA: SđmB5, kVA Uđm, kV ∆P0,kW ∆PN,kW UN% I0% 560 10/0,4 0,94 5,21 1,5 I.2 Chọn thiết bị phía cao áp: a Chọn cáp cao áp Cáp từ trạm BATG đến trạm biến áp phân xưởng – B5 chọn loại cáp 10kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PLC hãng FURKAWA chế tạo có thiết diện 16mm2 – XPLE ( 3x16)mm2 (được chọn kiểm tra chương III) b Chọn dao cách ly cầu chì cao áp Trạm đặt MBA máy dùng dao cách ly loại 3DC cÇu chì cáo áp loại 3GD1 – 206 – 3B hãng SIEMENS chế tạo (được chọn kiểm tra chương III) Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 108 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường c Chn s cao áp Sứ đỡ phần cao áp gồm sứ đỡ phần nhà dùng đỡ dao cách ly, cầu chì cao áp buồng cao l a −2 - Điều kiện chọn sứ: Fcp = 0,6.Fph ≥ Ftt = 1,76.10 i xkN5 Trong đó: Fcp- lực tác động cho phép lên sứ (kG) Fph- lực phá hoại quy định sứ (kG) Ftt - lực tính tốn dịng điện tác động lên sứ l- khoảng cách sứ đỡ pha, l = 100 cm a- khoảng cách pha, a = 50 cm ixkN5- Dịng ngắn mạch xung kích N5 (kA) Theo tính tốn chương III, trạm biến áp B5 có ixkNi = 7,642 kA −2 Ftt = 1,76.10 100 7,642 = 2,056 kG 50 Tra bảng PL III.20 thiết kế cấp điện ta chọn sứ 0Φ-10-375(OMA-10) có Fph = 375 kG I.3 Chọn thiết bị hạ áp a Chọn dẫn Trạm dùng hệ thống góp đặt vỏ tủ tự tạo có số liệu tính tốn S 560 = 808,29 A chạy qua góp Chọn góp đồng Ilvmax = sc = 3.U 3.0,4 có kích thước (50 x 5)mm2, tiết diện 250 mm2 với Icp = 860 A * Kiểm tra ổn định động: - Lấy khoảng cách pha là: a = 50 cm - Lấy chiều dài nhịp sứ là: l = 100 cm Theo tính tốn chương IV, trạm biến áp B5 có ixkN1 = 3,782 kA - Tính lực tác dụng lên nhịp dẫn là: 100 l Ftt =1,76.10-2 .i2xkN1 = 1,76.10-2 .3,7822 = 0,503 kG 50 a - Mô men uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: F l 0,503.100 M = tt = = 5,03 kG.cm 10 10 - Ứng suất tính tốn vật liệu dẫn là: M  tt = WX Trong đó: WX mơ men chống uốn tiết diện dẫn với trục thẳng góc với phương uốn đặt dẫn nằm ngang 0,5 = 2,083 cm3 5,03 = 2,415 kG/cm2 => бtt = 2,083 WX = Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 109 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Vỡ ng suất cho phép đồng là: δcpcu=1400kG/cm2 >> δtt = 2,415 kG/cm2 Như dẫn thoả mãn điều kiện ổn định động * Kiểm tra ổn định nhiệt: Ftd > Fođn => Ftd > α.IN t qd Trong đó: Ftd = 25.5 = 125 mm2 αCu = : Hệ số nhiệt động đồng tqd = 0,12 s IN1 = 2,057 kA => 125 mm2 > 2,057 0,12 = 4,275 mm2 Như dẫn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt b Chọn sứ đỡ Sứ đỡ phần hạ áp gồm sứ đỡ máy biến dòng dây dẫn, dây cáp phần hạ ngắn mạch phía hạ có Theo tính tốn trên, trạm biến áp B5 có ixkN1 = 7,17 kA 100 l Ftt =1,76.10-2 .i2xkN1 = 1,76.10-2 .3,7822 = 0,503 kG 50 a Tra bảng PL III.20 được: 0-1-375 có Fph = 375 kG c Chọn Aptomat - Chọn Aptomat tổng phân đoạn: CM1250H - Aptomat nhánh loại: C801N tới PXSCCK NS400N tới Trạm bơm - Bảng thông số kỹ thuật: Loại Udm,V Idd, A CM1250H 690 1250 690 800 C801N 690 400 NS400N ICN,kA 25 10 10 d Chọn cáp hạ áp tổng - Chọn theo điều kiện phát nóng khc Icp ≥ Itt + Nhiệt độ mơi trường đặt cáp +250C, số tuyến cáp đặt hầm cáp số tuyến cáp đặt hầm cáp nhánh MBA với khoảng cách sợi cáp 300mm → khc = 0,86; n = + Dịng phụ tải tính tốn cáp: k qtsc SdmBA 1,3.560 = = 210,2 A IlvmaxB5 = n 3.U dmH 3.0,4 Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 110 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Ta chn cỏp đồng lõi cách điện PVC LENS chế tạo có F = 70mm2, Icp = 254 A ⇒ 0,86.254 = 218,44 A > 210,2 A - Bảng thông số kỹ thuật cáp: d, mm M Icp, A R0, Ω/km F, mm vỏ kg/km 200C Trong nhà lõi max 1x70 10,1 14,4 17 766 0,268 254 e Chọn thiết bị đo đếm Các đồng hồ đồ đo, đếm chọn theo cấp xác: k qtsc SdmBA 1,3.560 = = 1050,78A - Chọn đồng hồ Ampe(A): Ilvmax = 3.U dmH 3.0,4 + Thang đo: (0÷1100) A + Cấp xác: 0,5 - Chọn cơng tơ hữu cơng(kWh) vơ cơng(kVAr) cơng tơ pha có cấp xác sau: kWh(1,5) – kVAr(2) - Chọn vơn kế(V): + Thang đo: (0÷500) V + Cấp xác: 1,5 - Chọn khóa chuyển mạch: thường có vị trí có vị trí pha, vị trí dây vị trí cắt CN AN RN AC AN OPP RC - Chọn cầu chì bảo vệ vơn kế: có dịng định mức IdmCC = 5A f Chọn máy biến dòng + Chọn theo điều kiện: - Điện áp định mức: Uđm.BI ≥ 0,4kV - Dòng sơ cấp định mức: Iđm.BI ≥ Ilvmax = 1050,78 A + Chọn máy biến dòng loại TMK – 0,5 có Iđm.BI = 1100A/5A Sdm2 Phụ tải Cấp Udm Idm thứ cấp VA Loại kV A xác 0,5 0,5 TKM-0,5 500 1100 0,5 10 0,4 Số cuộn dây thứ cấp - Các đồng hồ biến dòng điện đặt tủ hạ áp nên khoảng cách dây nối ngắn điện trở đồng khơng đáng kể phụ tải tính tốn Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 111 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy đường mch th cp ca mỏy biến dịng ảnh hưởng khơng nhiều đến sự làm việc bình thường cấp xác u cầu không cần kiểm tra điều kiện phụ tải thứ cấp g Chọn kích thước tủ phân phối hạ áp Tủ phân phối chọn có kích thước sau: - Kích thước thân tủ: 1600x600x800 theo chiều cao – sâu – rộng - Kích thước đế tủ: 100x600x800 II Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xưởng B5 II.1 Hệ số nối đất trạm biến áp phân xưởng B5 - Nối đất làm việc phía trung tính hạ áp máy biến áp nhằm mục đích sử dụng điện áp dây (Ud) sử dụng điện áp pha (Uf) - Nối đất an toàn : Đó hệ thống nối đất bao gồm cọc dây đẫn tiếp đất, đảm bảo điện áp bước (Ub) điện áp tiếp xúc (Utx) nhỏ, không gây nguy hiểm cho người tiếp xúc với thiết bị điện Theo quy phạm trang bị điện, điện trở hệ thống nối đất Rđ  4Ω (đối với máy biến áp > 1000 kVA) mạng hạ áp có dây trung tính máy biến áp an tồn cho người vận hành sử dụng - Nối đất chống sét: Để bảo vệ thiết bị trạm tránh sóng điện áp truyền từ đường dây vào Phải đặt chống sét van 35 kV đầu đường cáp 35 kV (đầu nối vào đường dây 35 kV), cột chống sét van phải nối đất II.2 Tính tốn hệ thống nối đất: - Máy biến áp B5 có cấp điện áp U = 10/0,4 kV Ở cấp hạ áp có dịng lớn điện trở nối đất trạm yêu cầu không vượt Ω - Theo số liệu địa chất ta lấy điện trở xuất đất khu vực xây dựng trạm biến áp phân xưởng B5 là: ρmax = kmax ρ = 1,5 0,4 104 = 0,6.104 Ω/cm - Xác định điện trở nối đất cọc 0,366 4t + l   2l l R1C = ρ.kmax lg + lg  l  d 4t − l  Trong đó: ρ- điện trở xuất đất Ω/cm Kmax =1,5 hệ số mùa d- đường kính ngồi cọc l- chiều dài cọc, m t- độ chôn sâu cọc, tính từ mặt đất tới điểm cọc (cm) Đối với thép góc có bề rộng cạnh b, đường kính ngồi đẳng trị tính d = 0,95b Ta dùng thép góc L60 x x dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng thiết bị nối đất, đặt cách 2,5m chụn sõu 0,7m Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 112 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường - Vi tham số cọc trên, cơng thức tính gần sau: R1c = 0,00298 ρmax (Ω) R1c = 0,00298 0,6 104 = 17,88 Ω - Xác định sơ số cọc: n= R1c k sd R yc Trong đó: Ksd- hệ số sử dụng cọc, tra bảng có Ksd = 0,58 Ryc- điện trở nối đất yêu cầu, Ryc = Ω Ta có : n = 17,88 = 7,71 (cọc) 0,58.4 Ta lấy tròn số n = cọc - Xác định điện trở nối nằm ngang 0,366 2l Rt =  max lg (Ω ) l bt Trong đó: ρmax - điện trở suất đất độ sâu chôn nằm ngang Ω/cm (lấy độ sâu = 0,8m) lấy k = đất ẩm ρmax = ρđ = 0,4 104 = 1,2.104 (Ω/cm) l- chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên nối, cm Mạch vịng nối đất chơn xung quanh trạm thiết kế có chu vi 2.(12+4) = 32 m ⇒ l = 3200 cm b- bề rộng nối b = cm t- chiều chôn sâu nối t = 80cm Ω 0,366.1,2.104 2.(3200) lg = 6,6 Ta có: R t = 3200 4.80 - Điện trở nối thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng Ksd, tra bảng ta tìm Ksd = 0,4: Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 113 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường - Vy in trở thực tế là: Ω R t 6,6 = = 16,5 Ksd 0,4 RN = - Ta tính điện trở nối đất cần thiết toàn số cọc là: Ω Rc = R nd R N 4.16,5 = = 5,28 R N - R nd 16,5- - Số cọc cần phải đóng là: R1c 17,88 n= = = 5,84 K sd R c 0,58.5,28 Lấy trịn n = cọc - Từ cơng thức xác định điện trở khuếch tán thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc nối nằm ngang R nd = R c R N 5,28.16,5 = = 3,98Ω < Ω R c +R N 5,28 +16,5 Điện trở hệ thống nối đất thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật - Tóm lại hệ thống hệ thống nối đất cho trạm thiết kế sau: Dùng thép góc L60 x x dài 2,5m chụn thnh mch vũng 32m Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 114 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường sơ đồ nguyên lý trạm biến áp b5 Cu(3x16)/xlpe/pvc/dsta/pvc 3DC 3DC 3GD1– 206 – 3B 3GD1– 206 – 3B B5 2x560kVA 10kV/0,4kV PVC(1x70)mm PVC(1x70)mm A BI: TMK-0,5 kWh A A A kWh kVArh V A A kVArh BI: TMK-0,5 V CM1250H C801N NS400N trạm bơm PXSCCK - Cáp cao áp,cầu chì, cầu dao 10kV - máy biến áp 400kVA10/0,4kV - A tổng, A phân đoạn, A nhánh - đồng hồ Ampe, đồng hồ Volt - công tơ hữu công vô công pha - khoá chuyển mạch điện áp Trường đại học bách khoa hà nội khoa điện - môn hệ thống điện Tổ trưởng môn TS.Trần Văn Tớp Người hướng dẫn TS.Phan Đăng Khải Người duyệt Sinh viên thiết kế Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy bay sơ đồ nguyên lý trạm biến áp b5 Hoàn Thành: 10/2007 Phạm Văn Hương T? l?: 1/5000 Thứ tự vẽ 06 115 Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 2,2m 1,2m 0,8m 2,2m 1,6m 0,6m 0,6m 2,2m 1,3m Mặt cắt A- A 4,4m 1,8m 4,4m 1,3m 2,2m 4,5m 4,5m 1,2m 1,7m 3,1m 4,5m Bản vẽ lắp đặt trạm biến áp b5 Sinh viên thiết kế Phạm Văn Hương Người hướng dẫn Người duyệt TS.Trần Văn Tớp TS.Phan Đăng Khải Tổ trưởng môn Trường đại học bách khoa hà nội khoa điện - môn hệ thống điện nhà máy chế tạo máy bay Thiết kế cung cấp điện cho T? l?: 1/5000 Thứ tự vẽ 05 Bản vẽ lắp đặt trạm biến áp b5 Hoàn Thành: 10/2007 Máy biến áp Tủ điện hạ Tủ điện cao Cáp hạ sang MBA Hộp đầu cáp Cáp cao thÕ – Thanh dÉn – Th«ng giã RÃnh cáp 10 Hố dầu cố 11 Tủ bù 3,1m Mặt cắt B -B Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường 116 ... T3 K42 25 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Chương Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện nhà máy: Ta dựa... 30 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Phương án cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng: 3.1 Các phương án cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng: Phương án. .. Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Hương Phạm Văn Hương Lớp HTĐ T3 K42 Giáo viên hướng dẫn: TS - Phan Đăng Khải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Lời nói đầu Điện