Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy CK5-35

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy CK5-35

Trong công cuộc khôi phục và phát triển kinh tế hiện nay,các nhà máy,xí nghiệpcủa chúng ta ngày càng được xây dựng nhiều hơn.Yêu cầu về sử dụng điện và cácthiết bị điện ngày càng tăng do đó việc thiết kế và hoàn thiện hệ thống cung cấp điệncho các xí nghiệp ngày càng đạt ra cấp bách hơn.

Được sự phân công của nhà trường,dưới sự chỉ đoạ trực tiếp của bộ môn:

Cung cấp điện, em được giao đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà

máy CK5-35.Trong thời gian 3 tháng,với sự cố gắng nỗ lực của bản thân,được sự

giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo hướng dẫn.Đặc biệt là thầy Phạm Duy Tân,cùngvới sự hợp tác của các bạn trong nhóm em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn vớinhững yêu câù được giao.Các số liệu tính toán và phương án cung câp điện đã chọnđáng tin cậy

Song với 1 công việc đòi hỏi sự tổng hợp kiến thức của cả quá trình học tập,đòihỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm thực tế nhất định và hơn nữa đây lại là mộtnhà máy cỡ lớn.Kinh nghiệm tính toán thiết kế của em còn rất hạn chế,các tài liệutham khảo có hạn nên bản thiết kế này không tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mongđược sự chỉ bảo,góp ý của các thầy,cô giáo cùng các bạn để bản đồ án của em đượchoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, cảm ơn thầyPhạm Duy Tân đã giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng thời hạn

Ngày18-9-1999

Sinh viên

Đoàn thế Hoàng

I GIỚI THIỆU NHÀ MÁY

Nhà máy cơ khí số 5 là nhà máy trực thuộc bộ công nghiệp nặng ,nó là một trongnhững xí nghiệp lớn ở nước ta với các máy móc trang thiết bị hiện đạI.Nhà máy cónhiệm vụ chế tạo ra các máy móc và các thiết bị công nghiệp nhằm phục vụ cho nềnsản xuất công nghiệp ở việt nam và một phần xuất khẩu đi các nước trên thế giới.Nhà máy bao gồm 7 phân xưởng ,mỗi phân xưởng có quy trình công nghệ riêng vớicác trang thiết bị trong phân xưởng và có yêu cầu cung cấp điện riêng.Sau đây lànhững nét chính của quá trình công nghệ và mức độ yêu cầu cung cấp điện của từngphân xưởng trong nhà máy

II QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ -YÊU CẦU CCĐ

1.Phân xương cơ điện :

Phân xưởng này có nhiệm vụ sửa chữa,bảo dưỡng các máy móc cơ điện của nhàmáy.Trong phân xưởng được trang bị nhiều máy móc vặn năng có độ chính xác caovới các trang thiết bị hiện đại nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa,thay thế thiết bị hưhỏng,sản xuất máy điện trong công nghiệp Nếu ngừng cung cấp điện sẽ gây lãng phílao động ,ngừng trệ sản xuất gây thiệt hại về kinh tế vì vậy phân xưởng được xếp vào

hộ tiêu thụ loại 2

2.Phân xưởng dụng cụ :

Nhiệm vụ của phân xưởng này là sản xuất ra các dụng cụ chuyên dùng để cungcấp cho xí nghiệp công nghiệp trong nước và nước ngoài.với tính chất sản xuất nhưvậy nên khingừng cung cấp điện chỉ gây ảnh hưởng trong phân xưởng mà thôi.Vì vậyphụ tải của phân xưởng được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3

3.Phân xưởng lắp ráp:

Có nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết,các kết cấu bộ phận sản xuất gia công hay lắp rápcác thành phẩm,di chuyển sản phẩm.Với phân xưởng này khi ngừng cung cấp điệnmột thời gian sẽ gây lãng phí nhân lực và ảnh hưởng tơí tiến độ hoàn thành của nhàmáy do vậy phụ tải của phân xưởng được xếp vào hộ tiêu thụ điện loại 2

4.Phân xưởng rèn nguội :

Nhiệm vụ của phân xưởng là gia công nhiệt luyện các chi tiết máy sao phôi chophân xưởng cơ khí.Phụ tải của phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3

5.Phân xưởng đột dập :

Yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng nàykhông cao lắm,cho phép mất điện mộtthời gian để sửa chữa,thay thế thiết bị khi cần thiết.Nên nó được xếp vào hộ tiêu thụloại 3

6.Phân xưởng cơ khí :

Đây là phân xưởng được trang bị nhiều máy cắt gọt kim loại để sản xuất ra các chitiết máy,các xản phẩm đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật

Yêu cầu cung cấp điện của phân xưởng không cao lắm nên phân xưởng này đượcxếp vào hộ tiêu thụ loại 3

7.Phân xưởng luyện nấu thép:

Phân xưởng này có tính chất sản xuất tương đối quan trọng,nếu ngừng cung cấpđiện xẽ gây thiệt hại lớn cho sản xuất,gây hư hỏng nguyên vật liệu phá huỷ sản phẩm

và do đó gây lãng phí nguyên vật liệu Với phân xưởng được xếp vào hộ tiêu thụ điệnloại 2a

Ngoài 7 phân xưởng đã liệt kê,trên mặt bằng nhà máy còn có phòng hành chính,phòng thí nghiệm ô tê ca

PHẦN I

PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

  

PHẦN I TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY Phụ tải của nhà máy gồn:

- Phụ tải độnh lực

- Phụ tải chiếu sáng

*Phụ tải tính toán của các phân xưởng trong nhà máy

8020510022014080750

2323332a

P.x đột dập

P.x luyện nấu thép

400550

250400

32aTổng công suất của nhà máy chưa kể đến công suất chiếu sáng nhà máy:

å Qtt1 = 2005+220+140+80+250 = 895 (KVAR)

Vậy :Stt3 = √ 10182+8952=1355,5 (KVA)

Vậy công suất hộ tiêu thụ loại 2 lớn hơn loại 3 và lớn hơn 50% công suất củanhà máy chưa kể đến công suất chiếu sáng Nên nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụloại 2

A-PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG CỦA TOÀN NHÀ MÁY.

Phụ tải chiếu sáng nhà máy bao gồm : chiếu sáng nhà hành chính, phòng thínghiệm, đường đi, hàng rào phụ tải chiếu sáng này được xác định theo phương phápsuất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = å Poi.Fi

trong đó: i là đối tượng chiếu sáng

Poi:suất phụ tải chiếu sángtrên một đơn vị diện tích (tra bảng 2-7 Tr 154 - GTCCĐT2)

Fi: Diện tích cần chiếu sáng (xác định dựa trên sơ đồ mặt bằng nhà máy)

1 Phụ tải chiếu sáng của nhà hành chính

Đo trên mặt bằng nhà hành chính có chiều rộng là b = 1,8cm , chiều dài là a =3,7cm (Tỷ lệ bản vẽ:1/2000)

3 Chiếu sáng ngoài phân xưởng

Dựa vào mặt bằng nhà máy ta có bảng sau:

2160211648602520194444003784

kđt = 0,8 là hệ số kể đến sự làm việc đồng thời của các phân xưởng

Mạng điện nhà máy làm nhiệm vụ phân phối và truyền tải điện năng đến từng thiết

bị dùng điện trong nhà máy Các máy móc có hoạt động thường xuyên liên tục đượchay không phần lớn phụ thuộc vào mạng điện nhà máy Vì vậy một mạng điện đượccoi là hợp lý nếu nó đảm bảo được các yêu cầu kinh tế kỹ thuật sau:

- Đảm bảo chất lượng điện năng tức là đảm bảo điện áp và tần số nằm trong phạm

vi cho phép

- Đảm bảo tính liên tục cấp điện phù hợp với từng loại hộ phụ tải

- Đảm bảo vận hành an toàn, không nhầm lẫn khi thao tác, lắp ráp nhanh và thuậntiện, an toàn khi sửa chữa

Có chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật hợp lý về các mặt: Vốn đầu tư, kim loại màu, tổnthất điện năng ít

Xuất phát từ yêu cầu cung cấp điện, từ cấp điện áp nguồn,công suất của nhàmáy nên ta thiết kế :

Với phần phụ tải hạ áp không cần thiết kế trạm biến áp trung gian mà chỉ cần thiết

kế trạm biến áp phân xưởng

Với phần phụ tải cao áp 6KV thì phải thiết kế trạm biến áp trung gian để biến đổiđiện áp 35KV về 6KV

I.Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp

Căn cứ vào mặt bằng của các phân xưởng trong nhà máy và yêu cầu cung cấp điệncho chúng Chọn sơ đồ hình tia để cung cáp điện cho các phân xưởng

Ưu điểm của phương án này là mức độ cung cấp điện cao, dễ thực hiện các biệnpháp bảo vệ tự động hoá, sơ đồ nối dây đơn giản Song vốn đầu tư ban đầu lớn, nhiềuthiết bị đóng cắt

Công suất của các máy biến áp được chọn sao cho trong điều kiện làm việc bìnhthường trạm phải đảm bảo cung cáp đầy đủ điện năng cho các họ tiêu thụ Ngoài ratrạm phải được dự trữ một lựơng công suất đủ để khi xảy ra sự cố một máy biến ápthì các máy còn lại đủ cung cấp cho một lượng phụ tải cần thiết tuỳ theo yêu cầu cungcấp điện

SđmBAi.kqt ³ Ssựcố

D ABA = min

Với D ABA là tổn thất điện năng trong máy biến áp nhỏ nhất, tức là thoả mãn tínhtối ưu về kinh tế Ngoài ra còn chọn các máy biến áp cùng lại để giảm số lượng máybiến áp dự phòng, dễ thay thế khi hỏng hóc

Căn cứ vào phụ tải tính toán của nhà máy

Sttnm = 2875,1 (KVA)

Trong đó:

Scao áp = 1151,1 (KVA)

Shạ áp = 1724 (KVA)

Công suất của phụ tải quan trọng là: 1294,18 (KVA)

Căn cứ vào các dữ liệu trên ta tìm ra các phương án chọn máy biến áp sau:

0,40,40,4

3,354,15,1

9,411,915

6,56,56,5

6,56,55,5

17.61931,6

*Phân tải cho các máy biến áp

8020516022080

Do đó phải vận hành song song 2 máy biến áp để đảm bảo độ cung cấp điện điện

Sự phân tải như trong bảng 2-4

750

8

9Bảng 2-4:

8020516080

220750

1- So sánh điều kiện kỹ thuật giữa 3 Phương án

a- Phương án 1:

Dùng 2 máy biến áp 1000 KVA làm việc độc lập với nhau

- Khi làm việc bình thường thì:

Dùng 1 máy biến áp 1000 KVA 2 máy biến áp 560.

Khi bị sự cố máy biến áp 1000 KVA

Dùng 3 máy biến áp 750 KVA

Khi bị sự cố 1 máy biến áp thì:

kqt =

1294,18

2.750 =0,86 < 1,4

Vậy Phương án 3 đảm bảo yêu cầu về cung cấp điện

2 - So sánh về chỉ tiêu kinh tế giữa 3 Phương án

- Tổn thất công suất trong máy biến áp :

D ABA = D Po’.t + D PN’.kpt2 t

Trong đó:

+ t = 8760h: thời gian vận hành thực tế của máy biến áp

+ t = f(Tmax, cos j tb).Tra bảng 2-3 Tr.151-GTCCD T2

với: Tmax= 4500h: Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất

+ kpt: Hệ số phụ tải của máy biến áp ( Tra bảng 2-2;2-3;2-4)

p = avh+ atc: Hệ số tính toán qui định riêng cho tưng phần tử.

avh= 0,1 ; atc= 0,125 : Hệ số khấu hao vận hành và tiêu chuẩn

k1: Vốn đầu tư của Phương án 1

C1= 0,15 å D ABA: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm (đ)

14,34.2,52.3400 =

=266242,5 (Kwh)

⇒ å D ABAi = 362250 (KWh)

⇒ Z3 = 0,225.57000 + 0,15.362250 = 61462,5 (đ)

Qua tính toán, so sánh về 2 chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế trên ta thấy:

- Cả 3 Phương án đều đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật Nên ta dựa vào sự so sánh vềchỉ tiêu kinh tế và chọn Phương án có chi phí cực tiểu là nhỏ nhất làm Phương áncung cấp điện cho phụ tải hạ áp của nhà máy.So sáng kết quả ta chọn Phương án 1

Thông số kỹ thuật của các máy biến áp tren cho trong bảng 2-1 sau:

320

3535

6.66,6

3,352,3

9,46,2

6,56,5

6,57,5

17.612,5

1- So sánh điều kiện kỹ thuật giữa 2 Phương án

a- Phương án 1:

Dùng 2 máy biến áp 560 KVA làm việc độc lập với nhau

- Khi làm việc bình thường thì:

Vậy Phương án 2 đảm bảo yêu cầu về cung cấp điện

2 - So sánh về chỉ tiêu kinh tế giữa 2 Phương án

- Tổn thất công suất trong máy biến áp :

D ABA = D Po’.t + D PN’.kpt2 t

Trong đó:

+ t = 8760h: thời gian vận hành thực tế của máy biến áp

+ t = f(Tmax, cos j tb).Tra bảng 2-3 Tr.151-GTCCD T2

với: Tmax= 4500h:Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất

+ kpt: Hệ số phụ tải của máy biến áp ( Tra bảng 2-2;2-3;2-4)

⇒ D ABA1-2 = 2.3,5.8760 +

1

2 .7,24.1,82.2250 = 84906,6 (Kwh)+Với máy biến áp 3: Tmax = 4500h ; cos j tb = 0,9 ; → t = 2700

kpt = 1,3

⇒ D ABA2= 5,17.8760 +11,22.1,32.2700 = 96486 (Kwh)

⇒ å D ABA = 181392,6 (KWh)

⇒ Z2 = 0,225.42600 + 0,15.181392,6 = 36794 (đ)

Qua tính toán, so sánh về 2 chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế trên ta thấy:

- Cả 2 Phương án đều đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật Nên ta dựa vào sự so sánh chỉtiêu kinh tế và chọn Phương án có chi phí cực tiểu là nhỏ nhất làm Phương án cungcấp điện cho phụ tải cao áp của nhà máy.So sáng kết quả ta chọn Phương án 1

3- Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho nhà máy như hình vẽ (trang bên)

II Vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến việc bảo đảm tính kinh tế và kỹ thuậtcủa hệ thống cung cấp điện Do vậy vị trí đặt trạm phải thoả mãn yêu cầu sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới, không ảnh hưởngđến sản xuất

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

- Phòng cháy nổ tốt

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành

Ta có: Trung tâm phụ tải được xác định theocông thức:

( xi, ,y

i): Toạ độ của phụ tải thứ i

(xo,yo) : Toạ độ trung tâm phụ tải

Ta chọn góc bên trái mặt bằng nhà máy là gốc toạ độ, thì toạ độ của các phânxưởng sẽ là: (bảng 3-1)

4,312138,32,7

PX rèn nguội

PX cơ điện

PX dụng cụPhòng thí nghiệm OTK

11,7171717,5

133,58,313,5Toạ độ trung tâm phụ tải trên bản vẽ:

Để thuận tiện cho việc vận hành, trạm phân phối 35 KV được thiết kế gần kề vớitrạm biến áp Các máy biến áp được đặt ở trong nhà, thông gió tự nhiên Nên khi chọn

vị trí, hướng trạm thì cửa trạm phải tránh hướng tây

Sơ đồ mặt bằng đi dây nhà máy và vị trí đặt trạm biến áp như hình vẽ (bản vẽ bên)

III Chọn thiết bị

1- Chọn cáp từ thanh cái 0,4 đến các phân xưởng

Chọn theo điều kiện phát nóng:

[ I ] ³ Ittpx

k1 k2

k1 = 0,96 :Hệ số kể đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường xung quanh với nhiệt

độ tiêu chuẩn

k2 = 0,85: Hệ số kể đến nhiều cáp đặt trong một hào

Ittpx: Dòng điện tính toán phân xưởng

Dựa vào điều kiện trên ta có bảng sau:

199,26482,6398,4437,5332,5268,51502,2

1222214

215265450265350310395

507070705095150

2 Chọn Atomat đầu ra các máy biến áp

Điều kiện chọn Atomat:

Tra bảng 6-12a tr185 GTCCĐ T2 chọn Atomat có số liệu kỹ thuật sau:

500400400400400400400

2004004004004004001500

424242424265

0,060,060,060,060,060,08

1222214

4 Chọn Atomat liên lạc giữa các thanh cái hạ áp 0,4

ATM liên lạc làm việc nặng nề nhất là khi một máy biến áp bị sự cố, máy biến ápcòn lại phải mang phụ tải quan trọng của máy biến áp bị sự cố, khi đó ATM liên lạcđóng lại

Khi máy biến áp 1 hỏng thì dòng chảy qua ATM là:

k1 = 0,96: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường.

k2 =1 Hệ số hiệu chỉnh kể đến việc nhiều thanh cái ghép lại

k3 = 0,95 : Hệ số hiệu chỉnh khi thanh cái đặt nằm

Ilvmax = 2021 (A): Dòng điện làm việc lớn nhất mà thanh cái phải chịu khi sự cố 1máy biến áp

Khối lượng(kg/m)

[I]mỗi pha mộtthanh (A)

Chiều dàimột

Cu(100 ´ 1

0)

6 Chọn thanh cái sau máy biến áp cung cấp điện cho phụ tải cao áp

Thanh cái được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:

Tra bảng 2-5 TKCCĐ chọn thanh cái bằng đồng có kích thước:

25 ´ 3 mm2 có số liệu kỹ thuật ghi trong bảng dưới

7 Chọn đầu vào các phân xưởng phụ tải cao áp

khôngdầu

Khối lượng(kg/m)

[I]mỗi pha mộtthanh (A)

Chiều dàimột thanh(m)

11 Chọn đây dẫn trên không cấp cho nhà máy

Chọn theo điều kiện phát nóng:

[ I ] ³

Ilvmax

k1.k2

Trong đó : k1 = 0,96: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ

k2 = 1 : Hệ số đường dây trên không

Ilvmax =51,6 (A)

⇒ [ I ] ³

51,6 1.0,96 = 53,75 (A)

Tra bảng 6-30, để bảo đảm độ bền cơ học ta chọn dây nhôm lõi thép loại AC - 25

DS = 114 (KVA): Tổn thất trong máy biến áp

- Với máy biến áp cung cấp điện cho phụ tải hạ áp:

khôngdầu

13 Chọn cầu dao đầu vào trạm phân phối CĐ1và cầu dao cách ly đầu vào máy biến

áp phụ tải cao áp

Điều kiện chọn: UđmCD ³ Uđmmạng = 35 kv

IđmCD ³ Ilvmax

a Chọn cầu dao đầu vào trạm phân phối

Ilvmax = 51,6 (A) giống như khi chọn đường dây trên không

Tra bảng 6-7 Tr180 GTCCĐ T2 ta chọn cầu dao loại : P L H - 35/600 có thông

số kỹ thuật ghi trong bảng3-5 sau:

CA:Of -35-375

135

11110

375375

0,77,1

15 Chọn thanh cái cao áp

Khối lượng(kg/m)

[I]mỗi pha mộtthanh (A)

Chiều dàimộtthanh(m)

16 Chọn đây dẫn trên không cấp cho nhà máy

Chọn theo điều kiện phát nóng:

[ I ] ³

I lv max

k1 k2

Trong đó : k1 = 0,96: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

k2 = 1 : Hệ số đường dây trên không

Ilvmax =51,6 (A)

⇒ [ I ] ³

51,6 1.0,96 = 53,75 (A)

Tra bảng 6-30, để bảo đảm độ bền cơ học ta chọn dây nhôm lõi thép loại AC - 25

a Chọn cầu dao đầu vào trạm phân phối

Ilvmax = 51,6 (A) giống như khi chọn đường dây trên không

Tra bảng 6-7 Tr180 GTCCĐ T2 ta chọn cầu dao loại : P L H - 35/600 có thông

số kỹ thuật ghi trong bảng3-5 sau:

Loại Uđm (KV) Ufđkhô (KV) Phụ tải phá hoại

(Kg)

Khối lượng(Kg)HA:Of -1-375

CA:Of -35-375

135

11110

375375

0,77,1

20 Chọn thanh cái cao áp