Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy gia công và sửa chữa cơ khí

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về nhà máy CHƯƠNG II: Xác định phụ tải tính toán CHƯƠNG III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy CHƯƠNG IV: Chọn thi

Trang 1

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về nhà máy

CHƯƠNG II: Xác định phụ tải tính toán

CHƯƠNG III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

CHƯƠNG IV: Chọn thiết bị điện

CHƯƠNG V: Tính toán ngắn mạch

CHƯƠNG VI: Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sữa chữa cơ khíCHƯƠNG VII: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy

CHƯƠNG VIII: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sữa chữa cơ khí

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, điện năng đã đi vào mọi mặt của đời sống, trên tất cả các lĩnhvực, từ công nghiệp cho tới đời sống sinh hoạt Trong nền kinh tế đang đi lên củachúng ta, ngành công nghiệp điện năng do đó càng đóng một vai trò quan trọng

Để xây dựng một nền kinh tế phát triển thì không thể không có một nền côngnghiệp điện năng vững mạnh, do đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đôthị hay các khu công nghiệp… thì cần phải hết sức chú trọng vào phát triển mạngđiện, hệ thống điện ở đó nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các khu vực đó Hay nóicách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điệnnăng phải đi trước một bước, thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt màcòn cho sự phát triển trong tương lai

Khi xã hội phát triển, rất nhiều nhà máy được xây dựng Việc quy hoạch,thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các nhà máy là công việc thiết yếu và vô cùngquan trọng Để có thể thiết kế được một hệ thống cung cấp điện an toàn và đảmbảo tin cậy đòi hỏi người kỹ sư phải có được trình độ và khả năng thiết kế Xuấtphát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy ở trên giảng đường, mỗi sinhviên ngành Tự động hóa đều được giao đồ án môn học về thiết kế một mạng điệncho một xí nghiêp, nhà máy nhất định Bản thân em được nhận đề bài: Thiết kế hệthống cung cấp điện cho nhà máy Gia công và sửa chữa cơ khí

Trang 3

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1.1 Giới thiệu chung

Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa dạng,

phong phú và phức tạp Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và hiện đại Do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ

Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máy gây thiệt hại về nền

kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II, cần được bảo đảm cung

cấp điện liên tục và an toàn

1.2 Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy:

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải:

+ Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếpđến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục

kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz

+ Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f =

50 Hz

Trang 4

Mặt bằng nhà máy :

Chương 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ

2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng scck

Trong quá trình thiết kế đã cho ta biết các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị máy móc ,công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị trong phân xưởng Do đó ta có thể chia phụ tải thành các nhóm và xác định phụ tải cho từng nhóm sau đó ta xác định phụ tải tổng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Nguyên tắc chia nhóm

+ Số lượng : 8 – 16 thiết bị

Trang 5

* Nhóm 1

lượng

Ký hiệu trênmặt bằng

PĐM(kw) IĐM

1 máy Toàn bộ

4 Máy tiện ren cấp

công suất cao

Trang 7

PĐM(kw) IĐM

1 máy Toàn bộ

Trang 9

n

Trang 10

PĐM(kw) IĐM

1 máy Toàn bộ

Trang 11

6 Máy khoan hướng

Trang 12

0, 408 58,8

PĐM(kw) IĐM

1 máy Toàn bộ

Trang 15

- Tra phụ lục I.2 (trang 253-254 thiết kế cấp điện) :

P0 = 12 (W/m2) ; ở đây sử dụng đèn huỳnh quang nên chọn cosφ = 0,6

- Công suất tính toán động lực :

Trang 16

Pđl = knc Pđ = 0,62 4000 = 2480 (kW)

Qđl = Pđl tgφ = 2480.1,33 = 2530 (kVar)

Trang 17

Trang 18

Trang 19

- Công suất tính toán chiếu sáng :

Trang 20

Trang 21

Knc= 0,6 ; cosφ = 0,6

Trang 22

Pđl = knc Pđ = 200.0,6 = 120 (kW)

Qđl = Pđl tgφ = 120.1.33 = 160(kVar)

Trang 24

2.3.Tính toán phụ tải toàn nhà máy :

+ Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy :

9 dt 1

* Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

Chọn tỷ lệ xích m=3 kVA/mm2 , từ đó tìm được bán kính của biểu đồ phụ tải :

Trang 25

Bảng kết quả tính toán R và αcs như sau :

TT Tên phân xưởng Pcs(kW) Ptt(kW) Stt(kVA) R αcs

Chương 3 : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP

Với qui mô nhà máy như số liệu đã cho,cần đặt 1 trạm PPTT nhận điện từ trạm BATG về rồi phân phối cho các trạm biến áp phân xưởng(BAPX)

3.1 Xây dựng và xác định vị trí trạm PPTT của nhà máy

Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy, vẽ 1 hệ tọa độ xoy, có vị trí trọng tâm các phân xưởng là (xi,yi) sẽ xác định được tọa độ tối ưu M(x,y) để đặt trạm PPTT như sau :

Trang 26

3.2 Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX

Theo tính toán ở chương trước thì cấp điện áp truyền tải từ trạm biến áp trung tâm

của khu công nghiệp về nhà máy là 35 KV.

3.2.1 Xác định vị trí đặt máy biến áp

* Xác định vị trí đặt máy biến áp theo các nguyên tắc sau:

- Phải gần tâm phụ tải

- Thuận tiện cho lắp đặt, không ảnh hưởng đến giao thông sản xuất

- Có khả năng phòng cháy nổ, đón được gió, tránh được bụi

Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường trạm chung với tường phân xưởng

3.2.2 Xác định số lượng máy biến áp cho trạm phân xưởng

Xác định số lượng máy biến áp theo quy định: Các trạm BAPX cấp điện chophân xưởng loại 1 cần đặt 2 MBA

a/ Trạm biến áp trung tâm( nếu dùng).

Vì trạm biến áp trung tâm nên được coi là hộ tiêu thụ loại I →chọn 2 MBA

b/ Các trạm biến áp phân xưởng.

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng quyết định đặt 5 trạm biến áp phânxưởng:

Trang 27

-Trạm B1 cấp điện cho Phân xưởng rèn.(kí hiệu 8) trạm bơm.(kí hiệu 10)và phòng thí nghiệm.(kí hiệu 1)

-Trạm B2 cấp điện cho Lò ga.(kí hiệu 7)và Bộ phận nèn ép.(kí hiệu9)

-Trạm B3 cấp điện cho PX số 3.(kí hiệu 4) và Px số 4.(kí hiệu 5)

-Trạm B4 cấp điện cho PX số 1.(kí hiệu 2) và Px số 2.(kí hiệu 3)

-Trạm B5 cấp điện cho PXSXCK.(kí hiệu 6)

+ Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4,B5 đều cấp điện cho các phân xưởng chính được xếp vào phụ tải hộ tiêu thụ loại 1 nên cần đặt ít nhất 2 MBA

+ Để đảm bảo tính mỹ quan của nhà máy và tiết kiệm vốn đầu tư nên ta đặt các trạm có tường chung với tường của phân xưởng

+ Để thuận tiện cho việc lắp đặt,chọn thiết bị và sửa chữa ta chọn máy biến áp do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo

3.2.3 Chọn dung lượng các máy biến áp

Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:

n.khc.SdmB ≥ Stt

Và kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố:

( n- 1) khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc

Trong đó :

n - số máy biến áp có trong trạm biến áp

khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chếtạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1 kqt - hệ số quá tải sự

cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm

Trang 28

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuậntiện cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế, vận hành, sửa chữa và kiểm tra định kỳ.

a/ Trạm biến áp trung tâm( nếu dùng).

Vì trạm biến áp trung tâm nên được coi là hộ tiêu thụ loại I →chọn 2 MBA:

9623, 27 ( 1) 1, 4(2 1)

tt dmB

qt B

S S

Do đó chọn 2MBA 7500 kVA do CTTB điện Đông Anh chế tạo

b/ Trạm biến áp phân xưởng

Xét trường hợp sự cố một máy biến áp, máy còn lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian 1-2 ngày để sửa chữa, đồng thời cắt bớt các phụ tải không quan trọng Trong trường hợp này công suất máy biến áp được xác định theo công thức sau:

tt dmB

qt B

S S



 Trong đó : Kqt là hệ số quá tải ( lấy =1,4 )

NB là số máy biến áp có trong một trạm thường là 2

-Trạm B1:

Trang 29

qt B

S S

qt B

S S

qt B

S S

qt B

S S

Trang 30

qt B

S S

Chọn 2 máy biến áp cùng loại có dung lượng 3200 (kVA)

Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX

Vậy các trạm biến áp phân xưởng cần dùng 10 máy biến áp phân phối dung lượng

KVA để cung cấp điện cho các phân xưởng

3.3 Phương án đi dây mạng cao áp

- Vì nhà máy thuộc hộ loại 1, nên đường dây cung cấp điện cho nhà máy từ trạm biến áp trung gian về trung tâm cung cấp của nhà máy dùng đường dây trên không

lộ kép

Trang 31

- Để đảm bảo mỹ quan và an toàn mạng cao áp trong nhà máy ta dùng cáp ngầm

- Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy dùng sơ đồ hình tia,lộ kép

-Các trạm biến áp phân xưởng dùng loại trạm kề, có 1 mặt tường giáp với mặt tường phân xưởng

-Căn cứ vào vị trí đặt trạm đặt trạm phân phối trung tâm (hoặc TBATG) và các trạm biến áp phân xưởng đã xác định từ trước, ta sẽ đề ra 4 phương án nối dây cho mạng cao áp của nhà máy :

+Phương án 1: Sử dụng trạm biến áp trung gian lấy điện 35kV từ hệ thống về,hạ xuống 6,3 kV sau đó cấp cho các TBAPX(theo sơ đồ hình tia)

+Phương án 2: Các trạm biến áp xa trạm BATG được lấy điện liên thông qua các trạm gần các trạm gần trạm BATG (theo sơ đồ liên thông)

+Phương án 3: Các trạm biến áp được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT (theo sơ đồ hình tia)

+Phương án 4: Các trạm biến áp xa trạm PPTT được lấy điện liên thông qua các trạm gần các trạm gần trạm PPTT (theo sơ đồ liên thông)

4 phương án trên ta sẽ tính toán kinh tế kỹ thuật để chọn phương án tối ưu thi công cho nhà máy.Sơ đồ nối dây mạng cao áp của nhà máy ở các phương án như trong hình vẽ :

Phương án 1

Trang 32

3.3.1 Chọn dây dẫn từ hệ thống về trạm PPTT ( TBATG) của nhà máy

Với đường dây l = 5 km, nguồn cung cấp U = 35 kV sử dụng đường dây trên

không lộ kép và dùng dây nhôm lõi thép,lộ kép để đảm bảo theo đúng yêu cầu kỹ thuật của hộ loại 1

Công suất tính toán toàn nhà máy : S ttnm =13472,58 (kVA)

Đối với nhà máy cơ khí có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4200h, với

giá trị của Tmax , ứng với dây dẫn AC tra bảng 4.3 trang 194 (sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện) tìm được mật độ dòng điện kinh tế Jkt=1,1

2 3 2 3.35

ttnm ttnm

dm

S I

U

Tiết diện kinh tế của dây:

Trang 33

Vì các tiết diện quy chuẩn cho cáp tính theo mm2 là :

1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 → Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70 mm2, AC-70

* Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố.

Tra bảng PL6.1 dây AC-70 có Icp= 275 A

Khi có sự cố đứt một trong 2 dây, dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất :

Isc=2Itt=2.111,12=222,24 A ; Isc<Icp

Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp:

-Với dây AC-70 có khoảng cách trung bình hình học D= 2000mm Tra bảng PL 4.71 T284(sổ tay LC & TCTBĐ) ta được ro=0,382 Ω/km và xo=0,46

Ω/km(PL3/tr298/TKCĐ)

Điện trở của dây: R=r0.l=0,46.5=2,3 Ω

Điện kháng của dây: X=x0.l=0,382.5=1,91 Ω

ΔU < ΔUU < ΔU < ΔUUcp=5%Udm=1750V

Như vậy chọn dây AC-70 là phù hợp

3.3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật kỹ thuật các phương án

Trang 34

Theo cách thiết kế sơ đồ nối dây, ta lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật chocác phương án nhằm so sánh tương đối giữa hai phương án.Chỉ cần so sánh nhữngphần khác nhau Giữa hai phương án đều có những phần giống nhau như: đườngdây dẫn từ trạm biến áp trung tâm về trạm phân phối trung tâm và 10 trạm biến ápphân xưởng Vì vậy ta chỉ cần so sánh kinh tế kỹ thuật của mạng cao áp trong nhàmáy

Dự định công trình dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật sản xuất

a/ Phương án 1 :

Phương án 1 sử dụng trạm biến áp trung gian ( TBATG ) nhận điện 35 KV từ hệ thống về, hạ xuống điện áp 6,3 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng hạ từ cấp 6,3 kV xuống 0,4 KV để cấp điện cho các phụ tải trong phân xưởng

Hình - Sơ đồ phương án 1

Trang 35

S I

I F J

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 → 2XLPE (bảng 4.55 trang 271 Sổ tay)

2.Chọn cáp từ TBATG đến trạm B2:

Trang 36

S I

I F

dm

S I

dm

S I

J

   mm2

Trang 37

S I

   mm2

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo 3G50 có tiết diện 75 mm2

(tra bảng 4.24 trang 249 sổ tay tra cứu )

Trang 38

   mm2

I F

J

   mm2

J

   mm2

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo 3G95 có tiết diện 150mm2

Trang 39

**Vì tiết diện của cáp đã chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo ΔU < ΔUU và Icp

**Chọn tiết diện vượt cấp là vì đường dây ngắn và để thuận tiện cho việc nâng cấp,

mở rộng nhà máy sau này Như vậy, sau này nếu có mở rộng nhà máy thì ta không cần phải thay cáp mà vẫn đáp ứng yêu cầu về kinh tế -kỹ thuật

a.2.Xác định tổn thất công suất:

+) Tổn thất công suất trên đường dây truyền tải:

Ứng với cáp đồng XLPE cấp 6,3 kV, tra bảng 4.55 trang 271 sổ tay

1.Tổn thất ΔU < ΔUP trên đoạn cáp từ trạm TBATG đến B1:

Ta có: r0(35)=0,668 Ω/km ;

Trang 41

7 Tổn thất ΔU < ΔUP trên đoạn cáp từ trạm B1 đến lò ga:

Ứng với cáp đồng 3 lõi cách điện cấp 0,4 kV do LENS chế tạo, tiết diện 3G70

mm2 tra bảng 4.24 trang 249 sổ tay Ta được: r0(70)=0,268 Ω/km

8.Tổn thất ΔU < ΔUP trên đoạn cáp từ trạm B2 đến bộ phận nén ép :

mm2 tra bảng 4.24 trang 249 sổ tay Ta được: r0=0,124 Ω/km

9.Tổn thất ΔU < ΔUP trên đoạn cáp từ trạm B3 đến trạm bơm:

mm2 tra bảng PL 4.24 trang 249 sổ tay Ta được: r0=0,193 Ω/km

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	1,55 MB