Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang của tập đoàn Hòa Phát

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU3CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG CỦA TẬP ĐOÀN HÒA PHÁT51.1 Giới thiệu chung về khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát51.2 Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang khu liên hợp Hòa Phát5CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN92.1 Đặt vấn đề92.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán102.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng cho các phân xưởng122.4 Phụ tải nhóm thông thoáng làm mát162.5 Phụ tải động lực182.6 Tổng hợp phụ tải22CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY253.1 Vị trí đặt trạm biến áp253.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp263.3 Lựa chọn phương án cấp điện32CHƯƠNG 4: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ364.1 Tính toán ngắn mạch364.2 Chọn và kiểm tra thiết bị38CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN455.1 Tổn thất điện áp trên đường dây và trạm biến áp455.2 Xác định tổn hao công suất465.3 Xác định tổn thất điện năng48CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG506.1 Xác định dung lượng bù cần thiết506.2 Tính toán và lựa chọn tụ bù50CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT547.1 Nối đất trạm biến áp tổng547.2 Nối đất trạm biến áp phân xưởng57CHƯƠNG 8: HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH598.1 Liệt kê thiết bị598.2 Xác định các tham số kinh tế60KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ62TÀI LIỆU THAM KHẢO63DANH MỤC BẢNG BIỂUBảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng6Bảng 1.2: Số liệu khảo sát nhà máy luyện gang7Bảng 2.1: Tính toán chiếu sáng16Bảng 2.2: Bảng thông số một số loại quạt hút công nghiệp17Bảng 2.3: Tính toán thông thoáng làm mát18Bảng 2.4 : Phụ tải động lực nhà máy19Bảng 2.5: Phụ tải phân xưởng máy thiêu kết20Bảng 2.6: Phụ tải động lực các phân xưởng trong nhà máy22Bảng 2.7: Giá trị công suất từng phân xưởng23Bảng 3.1: Kết quả chọn máy biến áp31Bảng 3.2: Thông số máy biến áp32Bảng 3.3: Kết quả lựa chọn dây dẫn35Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch38Bảng 4.2 : Kết quả lựa chọn máy cắt phụ tải41Bảng 4.3: Thông số dao cắt phụ tải và cầu chì cao áp41Bảng 4.4: Thông số aptomat phía hạ áp trạm biến áp phân xưởng42Bảng 4.5: Thông số thanh cái phía hạ áp trạm biến áp phân xưởng44Bảng 5.1: Tổn thất điện áp trong máy biến áp46Bảng 5.2: Tổn hao công suất trên đường dây47Bảng 5.3: Tổn hao công suất trong trạm biến áp48Bảng 5.4 : Tổn thất điện năng trên đường dây48Bảng 5.5: Tổn thất điện năng trong trạm biến áp49Bảng 6.1 Số liệu tính toán đường cáp 22kV51Bảng 6.2: Số liệu tính toán các trạm biến áp phân xưởng51Bảng 6.3: Kết quả tính toán điện trở các nhánh51Bảng 6.4: kết quả tính toán dung lượng bù52Bảng 6.5: Kết quả lựa chọn tủ bù52Bảng 8.1: Các thiết bị sử dụng trong trạm biến áp tổng59Bảng 8.2 Các thiết bị sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng59

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG CỦA TẬP ĐOÀN HÒA PHÁT 5

1.2 Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang khu liên hợp Hòa Phát 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN 9

2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 10

2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng cho các phân xưởng 12

2.4 Phụ tải nhóm thông thoáng làm mát 16

2.5 Phụ tải động lực 18

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 253.1 Vị trí đặt trạm biến áp 25

3.3 Lựa chọn phương án cấp điện 32

CHƯƠNG 4: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ 36

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 45

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 50

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 54

CHƯƠNG 8: HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH 598.1 Liệt kê thiết bị 59

8.2 Xác định các tham số kinh tế 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.2: Số liệu khảo sát nhà máy luyện gang 7

Bảng 3.2: Thông số máy biến áp 32

Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch 38

Bảng 4.3: Thông số dao cắt phụ tải và cầu chì cao áp 41

Bảng 5.3: Tổn hao công suất trong trạm biến áp 48

Bảng 5.5: Tổn thất điện năng trong trạm biến áp 49

Bảng 6.3: Kết quả tính toán điện trở các nhánh 51

Bảng 6.5: Kết quả lựa chọn tủ bù 52

Bảng 8.1: Các thiết bị sử dụng trong trạm biến áp tổng 59

Bảng 8.2 Các thiết bị sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng 59

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang 8Hình 2.1 Sơ đồ bố trí đèn trên mặt đứng 13

Hình 2.2 Sơ đồ lắp bóng chiếu sáng cho phân xưởng 14

Hình 3.1 Vị trí tính toán đặt trạm biến áp 25

Hình 3.2 Vị trí đặt trạm biến áp thực tế 26

Hình 4.1 Sơ đồ các điểm tính ngắn mạch 36

Hình 6.1 Sơ đồ thay thế mạng cao áp nhà máy 50

Hình 7.1 Kết cấu hệ thống nối đất trạm biến áp 54

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ta hiên nay, điện nănggiữ một vai trò vô cùng quan trọng Để đáp ứng được sự phát triển của kinh tế xãhội, yêu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao cả về số lượng cũng như chấtlượng Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung cấp điện, đặc biệt rất cần các côngtrình có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên tục, phục vụ tốt cho nền kinh tếquốc dân

Trong nền kinh tế phát triển liên tục như hiện nay, các nhà máy sản xuất xuấthiện ngày càng nhiều Vì vậy thiết kế cung cấp điện cho nhà máy là một vấn đề vôcùng quan trọng

Nhận được đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang của tập đoànHòa Phát”, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS Trần Quang Khánh, cùngvói sự nghiên cứu, tìm hiểu của bản thân, em đã hoàn thành đồ án được giao Dokiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sự thiếu sót, vì vậy em rất mongnhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiệnĐặng Văn Khiết

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG CỦA TẬP ĐOÀN

HÒA PHÁT 1.1 Giới thiệu chung về khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát

Khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát (thuộc Công Ty Cổ Phần Tập ĐoànHòa Phát) được xây dựng trên diện tích 116 ha tại xã Hiệp Sơn, huyện Kinh Môn,tỉnh Hải Dương với tổng số vốn đầu tư 330 triệu USD Hệ thống nhà máy trong khuliên hợp được đầu tư xây dựng đồng bộ khép kín từ chế biến tinh quặng sắt, luyệngang, luyện thép đến cán thép, sản phẩm của nhà máy này là nguyên liệu đầu vàocủa nhà máy kia Sản phẩm của thép Hòa Phát là thép cốt bêtông cán nóng, thépcuộn đường kính Ф6 mm, Ф8 mm, Ф10 mm, cuộn Ф8 mm gai và thép thanh vằnđường kính từ Ф10 mm - Ф55 mm

Giai đoạn 1 của khu liên hợp được triển khai từ năm 2007 bao gồm: Nhà máychế biến quặng sắt, nhà máy luyện gang, nhà máy phôi thép, nhà máy cán thép.Năm 2011, giai đoạn 1 của khu liên hợp đã tiêu thụ 328000 tấn thép mang lạidoanh thu hơn 5300 tỷ đồng và lợi nhuận 360 tỷ đồng, tăng lần lượt 56% và 140%

so với năm 2010 Vợi sự thành công của giai đoạn 1, cộng với sự nhận định đúngđắn của lãnh đạo Tập Đoàn về thị trường thép xây dựng là cơ sở để Công Ty CổPhần Thép Hòa Phát triển khai mạnh mẽ giai đoạn 2 của khu liên hợp ngay từ quý1/2012 Giai đoạn 2 của khu liên hợp có công suất 500000 tấn/năm, gồm các hạngmục như nhà máy thiêu kết, lò cao, lò trộn nước gang, máy đúc phôi vuông liên tục,

lò tinh luyện, lò thổi oxy, dây chuyền cán thép số 3, sẽ hoàn thành vào năm 2013góp phân nâng tổng công suất sản xuất thép của Hòa Phát lên gần 1,2 triệu tấn giữvững thị phần thứ 2 toàn quốc về thép xây dựng

1.2 Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang khu liên hợp Hòa Phát

1.2.1 Giới thiệu chung

Nhà máy luyện gang thuộc khu liên hợp tập đoàn Hoà Phát Sản xuất từ nguyên

nước gang lỏng, sau đó đổ vào máy đúc gang 2 dòng với công suất 2400 tấn/ngày.Kết quả hóa nghiệm và phân tích quang phổ, thành phần hóa học của sản phẩm dochính khách hàng thực hiện tương đối tốt Sản phẩm đầu tiên của nhà máy luyệngang có mặt vào tháng 2/2010 Sản phẩm không những đáp ứng đủ nguyên liệu thép

cho khu liên hợp mà còn cung cấp cho thị trường trong và ngoài nước nhà máyđược chia làm 4 khu vực: khu vực thiêu kết, khu vực lò cao, khu đúc gang và khuhành chính Trong mỗi khu vực ta chia thành nhiều phân xưởng.

B ng 1.1: Tên phân x ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ưởng và các chức năng ng và các ch c năng ức năng

Thiêu

kết

hồi

Cấp than cho gian phối liệu, phatrộn nguyên liệu và quặng khôngđạt tiêu chuẩn mang phối liệu lại

nguội

Làm mát quặng thiêu kết và sàngphân loại quặng

Lò cao

cao

Đúc gang nóng thành gang thỏi vàlọc bụi khi ra gang

chuyển để khi có lệnh điều khiển sẽ cung cấp quặng vào hệ thống cân phối liệu đểchuyển vào xe nạp liệu nạp vào lò cao Hệ thống nạp liệu làm nhiệm vụ chọn tỷ lệgiữa các thành phần nguyên nhiên liệu và vận chuyển cấp vào lò cao Bộ phận lòcao có cấu trúc đặc thù của một lò luyện kim có cấu tạo gồm đỉnh lò, thân lò và đáy

lò gió nóng tạo áp lực gió để hỗn hợp nguyên nhiên liệu quặng, than cốc, trợ dung

lơ lửng ở trong không gian lò và cháy đến khi quặng và xỉ lò cháy lỏng liên kết vớinhau thành giọt nặng có trọng lượng vượt quá áp lực quạt gió thì hỗn họp giọt lỏnggang, xỉ sẽ rơi xuống đáy lò Vì gang nặng hơn xỉ nên ở dưới Còn xỉ nhẹ hơn nênnổi lên trên và ở trong lò cao có hai lỗ: lỗ ra gang và lỗ ra xỉ Gang sau khi ra lòđược đổ vào xe bồn do đầu máy Diezen kép chở sang khu vực đúc liên tục và ở đâytiến hành các quá trình đúc các chi tiết gang hoặc đúc thành khối kích thước vừaphải phục vụ cho quá trình luyện thép Còn xỉ được đưa đến bãi xỉ

1.2.3 Thống kê phụ tải trong nhà máy

Nhà máy có diện tích khá lớn, bao gồm các phân xưởng và phụ tải được thống

kê như sau:

B ng 1.2: S li u kh o sát nhà máy luy n gang ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ố liệu khảo sát nhà máy luyện gang ệu khảo sát nhà máy luyện gang ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ệu khảo sát nhà máy luyện gang

Nhà máy có tầm quan trong trong nền kinh tế quốc dân, giúp chúng ta phát triểnnhanh hơn, phục vụ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Vì vậy nhà máy đượcxếp vào hộ tiêu thụ loại 1 (không được phép mất điện Các phân xưởng sản xuấttheo dây chuyền và được cấp điện theo tiêu chuẩn loại 1.

Hình 1.1 S đ m t b ng nhà máy luy n gang ơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang ồ mặt bằng nhà máy luyện gang ặt bằng nhà máy luyện gang ằng nhà máy luyện gang ệu khảo sát nhà máy luyện gang

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1 Đặt vấn đề

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là nhà máy ta đang thiếtkế) thì nhiệm vô đầu tiên của người thiết kế là phải xác định được nhu cầu điện củaphụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy )

Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy ) mà phụ tải điện phải đượcxác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển trong tươnglai cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp, nhà máy thì chủ yếudựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng và xét tới khả năng pháttriển của cả nhà máy trong tương lai (đối với xí nghiệp nhà máy công nghiệp thì chủyếu là tương lai gần) còn đối với công trình có quy mô lớn (như thành phố, khu dâncư ) thì phụ tải phải kể đến tương lai xa như vậy, việc xác định nhu cầu điện làgiải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp)còn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực ), nhưng ở đây ta chỉ xétđến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cungcấp điện cho nhà máy

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi côngtrình đi vào sử dụng, phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán, người thiết kếcàn phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn,các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính các tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựachọn các thiết bị bù chính vì vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng đểthiết kế cung cấp điện, phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và sốlượng các thiết bị điện, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ của mỗinhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành của công nhân v.v vì vậy, xác định chínhxác phụ tải tính toán là một nhiệm vô khó khăn nhưng lại rất quan trọng, bởi vì, nếuphụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ củacác thiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm, nếu phụ tải tínhtoán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so vớiyêu cầu, gây lãng phí và không kinh tế

Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và cónhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa

có phương pháp nào tính toán chính xác và tiện lợi phụ tải điện, nhưng hiện nayđang áp dụng một số phương pháp sau để xác định phụ tải tính toán:

- Phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình

- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của công trình(nhà máy, xí nghiệp ) Tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công màchọn phương pháp tính toán phụ tải cho thích hợp Sau đây sẽ trình bày một số đạilượng, hệ số tính toán và các phương pháp tính phụ tải tính toán

2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

tt k P

Trong đó:

Pđi , Pđmi : công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i (kW);

Ptt , Qtt , Stt : công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phầntính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, KVAr, kVA);

n : số thiết bị trong nhóm;

knc : hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật;

tgφ : ứng với cosφ, đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật

Nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phảitính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:

n 2

1

n n 2

2 1 1 tb

P

P P

cos P

cos P cos P cos

2.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Công thức tính:

max

0 tt

T

M.w

Trong đó:

M : số đơn vị sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);

w0 : suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/ đơn vị sản phẩm);Tmax : thời gian sử dung công suất lớn nhất (h)

Phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụtải ít biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén khí , khi đó phụ tải tínhtoán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương pháp số thiết bị hiệu quả)

Khi không có các số liệu càn thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơngiản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nêndùng phương pháp này

Công thức tính:

Trong đó:

Pđm : công suất định mức (kW) ;

ksd : hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật;

kmax : hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:

2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng cho các phân xưởng

Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Ánh sáng tạo ra gần giống với ánh sáng ban ngày

2.3.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng máy thiêu kết

Chọn hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng, loại bóng đèn chiếusáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởngthường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang thường gây mỏi mắt, gây ra ảogiác không quay cho các động cơ đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễgây ra tai nạn lao động Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phânxưởng sản xuất công nghiệp

Bố trí đèn thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật:Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng máy thiêu kết có kích thước chiều rộng - chiềudài - chiều cao là 75 - 45 - 4,7 m Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhàmàu xám, với độ rọi yêu cầu là Eyc = 80 lux

Theo biểu đồ Kruithof , ứng với độ rọi 80 lux, nhiệt độ màu cần thiết là

θm=3000° K sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi, dùng đèn sợi đốt với công suất là

200 W với quang thông là F = 3000 lumen

Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m;

Chiều cao mặt bằng làm việc là : hlv = 0,9 m;

Chiều cao tính toán là : h = H - hlv = 4,7 - 0,9 = 3,8 m

Hình 2.1 S đ b trí đèn trên m t đ ng ơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang ồ mặt bằng nhà máy luyện gang ố liệu khảo sát nhà máy luyện gang ặt bằng nhà máy luyện gang ức năng

Tỉ số treo đèn:

3

1 0,116 0,5

3,8

0,5 h'

Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách giữa các đèn được xác định là:





;Hay

2

5 5 , 2 3

5





; Vậy số lượng đèn tối thiểu là Nmin = 135 sẽ đảm bảo yêu cầu về độ đồng đều của chiếu sáng

Hình 2.2 S đ l p bóng chi u sáng cho phân x ơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang ồ mặt bằng nhà máy luyện gang ắp bóng chiếu sáng cho phân xưởng ếu sáng cho phân xưởng ưởng và các chức năng ng

Hệ số không gian:

7,401 45)

3,8.(75

75.45 b)

.S.k E

Trong đó:

Eyc : độ rọi yêu cầu;

S: diện tích phân xưởng ;

kdt : hệ số dự trữ, thường lấy bằng 1,2 – 1,3;

η : hiệu suất của đèn;

kld : hệ số lợi dung quang thông của đèn

Thay số ta có:

);

( 328600 7

, 1 58 , 0

2 , 1 45 75 80 η.k

.S.k E F

ld

dt yc

Số lượng đèn cần thiết là:

109,533 3000

328600,406 F

F N

Fd : quang thông của đèn

Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 135 bóng Ta bố trí 15 dãy đèn với mỗi dãy

9 bóng, khoảng cách giữa các đèn là 5m theo chiều rộng và 5m theo chiều dài phânxưởng

Kiểm tra độ rọi thực tế:

; 98,6(lux) 75.45.1,2

,58.2,7 3000.135.0

a.b.k

.N.ηN.

F E

dt

ld d







E > Eyc = 80 lux

Như vậy hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu

Tổng công suất chiếu sáng:

Dùng đèn sợi đốt nên hệ số công suất của nhóm chiếu sáng:

cosφ = 1

2.3.2 Chiếu sáng cho các khu vực khác trong nhà máy

Các khu vực khác trong nhà máy như nhà điều hành, nhà ăn, garage ôtô với yêucầu chiếu sáng không cao, ít các máy điện quay và tính chất công việc nhẹ nhàng,không nguy hiểm, do vậy sử dụng bóng đèn huỳnh quang để chiếu sáng cho các khuvực này, cosφ = 0,8

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại trong nhà máy ta có bảng sau:

Bảng 2.1 : Tính toán chi u sáng ếu sáng cho phân xưởng

phụ tải

Diện tích m2

Pcs

Sốlượngđèn

kVAr

2.4 Phụ tải nhóm thông thoáng làm mát

Trong các phân xưởng cần phải có hệ thống thông thoáng làm mát nhằm giảmnhiệt độ trong phân xưởng, do trong quá trình sản xuất, các thiết bị động lực, chiếu

sáng, nhiệt độ cơ thể người tỏa ra gây tăng nhiệt độ phòng Nếu không được trang

bị hệ thống thông thoáng làm mát sẽ gây ảnh hưởng đến năng suất lao động, sảnphẩm, trang thiết bị, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân viên làm việc trongphân xưởng

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

Trong đó:

n : tỉ số đổi không khí (1/h), lấy n = 7;

Bảng 2.2: Bảng thông số một số lo i qu t hút công nghi p ại quạt hút công nghiệp ại quạt hút công nghiệp ệu khảo sát nhà máy luyện gang

áp, V

Tầnsố,Hz

Lượnggió,

Côngsuất,W

Sảicánh,mm

Ápsuất,Pa

Tốcđộ,rmp

Độồn,dB

Phân xưởng 1: phân xưởng máy thiêu kết, S= 3375 m2, h=4,7m

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào:

thuật như sau:

Tổng công suất thông thoáng làm mát:

Pttlm = 13 660 =8580 (W) ;

Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau:

m2

Số lượngquạt

PttlmkW

QttlmkVAr

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang được xây dưng trên nền đất có

đặt như sau:

B ng 2.4 : Ph t i đ ng l c nhà máy ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ụ tải động lực nhà máy ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ộng lực nhà máy ực nhà máy

Pđ : công suất đặt của các phân xưởng;

tgφ : tương ứng với cosφ, tra trong sổ tay kỹ thuật;

knc : hệ số nhu cầu

2.5.1 Tính toán cho phân xưởng máy thiêu kết

Phân xưởng máy thiêu kết là phân xưởng số 1trong sơ đồ mặt bằng nhà máy

việc ở chế độ dài hạn

Bảng 2.5 : Ph t i phân x ụ tải động lực nhà máy ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ưởng và các chức năng ng máy thiêu k t ếu sáng cho phân xưởng

2

159,015 ΣP

.k ΣP k

đi

sdi đi

Số lượng hiệu dụng của phân xưởng 1:

262,12ΣP

)(ΣΣn

2 2

đi

2 đi

Hệ số nhu cầu phân xưởng 1:

0,74 8,678

0,607 1

0,607 n

k 1 k k

hd1

sd1 sd1

741 , 210 cos

Công suất của phụ tải phân xưởng 1:

2.5.2 Tính toán cho các phân xưởng khác

Các phân xưởng còn lại với công suất dự kiến và diện tích mặt bằng phânxưởng, ta chỉ xác định phụ tải động lực một cách tương đối theo công suất đặt Phụtải tính toán của mỗi phân xưởng còn lại được xác định theo công thức:

Trong đó:

Pđ : công suất đặt của các phân xưởng;

tgφ : tương ứng với cosφ, tra trong sổ tay kỹ thuật;

knc : hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Thay số liệu vào công thức xác định phụ tải tính toán, ta có bảng kết quả:

Bảng 2.6: Phụ tải động lực các phân xưởng trong nhà máy

(kW)

S

Pđl (kW)

Qđl (kVAr)

2 Phối liệu và lọc bụi quặng hồi 385 5500 0,44 0,8 169,4 127,05

2.6.1 Tổng hợp phụ tải từng phân xưởng

Phân xưởng 1: Phân xưởng máy thiêu kết

Pttpx1 = Pđl1 + Pcs1 + Pttlm1 = 194,016 + 27 + 8,58 = 229,596 (kW) ;

Qttpx1 = Qđl1 + Qcs1 + Qttlm1 = 143,498 + 0 + 6,435 = 149,933 (kVAr) ;

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có bảng sau:

Bảng 2.7 : Giá tr công su t t ng phân x ị công suất từng phân xưởng ất từng phân xưởng ừng phân xưởng ưởng và các chức năng ng

2 Phối liệu và lọc bụi quặng hồi 225,26 137,445 263,881 0,837

2.6.2 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy

Dựa vào bảng giá trị công suất từng phân xưởng ở trên, ta tính được:

Tổng công suất tính toán toàn nhà máy:

PttNM = kđt ΣPttpxi = 0,8.6141,992 = 4913,594 (kW) ;Công suất phản kháng toàn nhà máy:

QttNM = kđt ΣQttpxi = 0,8.4643,693 = 3714,954 (kVAr) ;Công suất biểu kiến toàn nhà máy:

Hệ số công suất tòa nhà máy:

Kết luận chương 2:

Hệ số công suất trung bình toàn nhà máy còn nhỏ, do vậy cần thiết kế bù công suất phản kháng để nâng cao chất lượng điện năng

Tỉ lệ phụ tải động lực chiếm phần lớn trong phụ tải toàn nhà máy, do đó yêu cầuthiết kế mạng điện phải đảm bảo chỉ tiêu chất lượng và độ tin cậy.

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

Nhà máy sử dụng điện năng từ đường dây 110kV Chiều dài từ đường dây110kV tới nhà máy là 200m Như vậy ta dùng đường dây trên không dẫn điện từ cộtđường dây 110kV vào đến trạm biến áp nhà máy và cho dây cáp đi ngầm đến trạmbiến áp phân xưởng nhà máy nhằm đảm bảo an toàn và mỹ quan cho nhà máy

3.1 Vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp phải gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho hướng nguồntới, cho việc lắp đặt các tuyến dây, vận hành, sửa chữa máy biến áp,an toàn và kinhtế

Hình 3.1 V trí tính toán đ t tr m bi n áp ị công suất từng phân xưởng ặt bằng nhà máy luyện gang ại quạt hút công nghiệp ếu sáng cho phân xưởng

Ta thấy vị trí như trên là tối ưu để đặt trạm biến áp, tổng chiều dài đường dây từtrạm biến áp tới các phân xưởng sẽ được rút ngắn, làm giảm tổn hao điện năng,nâng cao chất lượng điện, tối ưu về mặt kinh tế Nhưng nếu đặt ở vị trí như trên thìrất gần các phân xưởng, diện tích khá chật chội, không phù hợp để xây dựng trạmbiến áp Do vậy ta quyết định xê dịch vị trí đặt trạm biến áp lên phía trên để đảm

bảo mặt bằng đủ rộng, phù hợp hơn để xây dựng trạm biến áp, tuy vậy chiều dài dây

sẽ tăng lên so với đặt tại trung tâm nhà máy

Hình 3.2 V trí đ t tr m bi n áp th c t ị công suất từng phân xưởng ặt bằng nhà máy luyện gang ại quạt hút công nghiệp ếu sáng cho phân xưởng ực nhà máy ếu sáng cho phân xưởng

Do vậy yêu cầu đặt ra là phải đảm bảo về mặt kỹ thuật, bên cạnh đó phải tối ưuhóa kinh tế, dễ dàng vận hành, sửa chữa hệ thống cung cấp điện trong nhà máy

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

3.2.1 Trạm biến áp nhà máy

Phương án 1: Trạm biến áp nhà máy gồm 2 máy biến áp

Trạm biến áp nhà máy sử dụng 2 máy biến áp do Việt Nam sản suất nên khôngcần hiệu chỉnh theo nhiệt độ, hệ số hiệu chỉnh khc = 1

Xét trường hợp 1 máy biến áp bị sự cố, máy biến áp còn lại có khả năng chạyquá tải trong thời gian ngắn Trong trường hợp này công suất của máy biến áp đượcxác định theo công thức:

- Chế độ bình thường:

- Chế độ sự cố:

nB : số lượng máy biến áp trong trạm.

Chọn công suất máy biến áp:

Ta chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Siemens chế tạo TMH-3200/110 có các thông số sau:

ΔPP0(kW)

ΔPPn

Phương án 2: Chọn trạm biến áp nhà máy gồm 1 máy biến áp

Chọn công suất máy biến áp:

Ta chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Siemens chế tạo TMH-8000/110 có các thông số sau:

(kVA)

Uc/Uh(kV)

ΔPP0(kW)

ΔPPn

So sánh các phương án theo chỉ tiêu chi phí quy đổi.

Hàm chi phí quy đổi:

Trong đó:

VBA : vốn đầu tư máy biến áp;

pBA : hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao vốn đầu tư máy biến áp:

pBA = atc + kkh

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

Th : tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm;

i : hệ số chiết khấu;

Hệ số khấu hao trạm biến áp kkh =0,065;

Vậy hệ số pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,065 =0,175

cΔP : giá thành tổn thất điện năng, cΔP =1700 đ/kWh;

ΔPA : tổn thấy điện năng trong máy biến áp;

Y : thiệt hại do mất điện:

Y =gth Ath = gth Pth tf ;

gth : đơn giá thiệt hại do mất điện, gth =4500 d/kWh;

Ath : điện năng thiếu hụt trong năm, kWh;

Pth : công suất thiếu hụt trong thời gian mất điện;

tf : thời gian mất điện (với trạm biến áp trung gian, tf = 12)

Với phương án 1:

Coi thiệt hại do mất điện Y1 = 0;

Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

Vốn đầu tư máy biến áp: V2 = 3500.106 đ.

Thiệt hại do mất điện:

Như vậy ta thấy phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 2, nên

ta chọn thực hiện theo phuơng án 1 Việc lựa chọn phương án 1 dùng 2 máy biến ápcòn có lợi là có thể cắt bớt 1 máy khi phụ tải quá nhỏ, tránh cho máy biến áp phảilàm việc non tải, giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện

3.2.2 Trạm biến áp phân xưởng

Căn cứ vào số lượng, công suất và vị trí của các phân xưởng trong nhà máy ta quyết định chọn 8 trạm biến áp:

Trạm biến áp 1 cung cấp điện cho phân xưởng 1, 2 và 5;

Trạm biến áp 2 cung cấp điện cho phân xưởng 3,4 và 7;

Trạm biến áp 3 cung cấp điện cho phân xưởng 6;

Trạm biến áp 4 cung cấp điện cho phân xưởng 9;

Trạm biến áp 5 cung cấp điện cho phân xưởng 12;

Trạm biến áp 6 cung cấp điện cho phân xưởng 10,11;

Trạm biển áp 7 cung cấp điện cho phân xưởng 8,14 và 13;

Trạm biến áp 8 cung cấp điện cho phân xưởng 15,16 và 17

Do tầm quan trọng cấp điện cho các phân xưởng nên không thể để mất điện

vì mất điện sẽ ảnh hưởng đến năng suất nhà máy và chất lượng của sản phẩm gây

ra nhiều phế phẩm Do vậy ta đặt mỗi trạm 2 máy biến áp

Chọn máy biến áp cho trạm biến áp 1

Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:

Chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ABB sản xuất có công suất

500kVA-22/0,4

Khi sự cố 1 máy biến áp:

SqtB1 =1,4 Sđm = 1,4.500 = 700 (kVA) ;Máy biến áp còn lại sẽ cấp được:

Vậy khi bị sự cố, máy biến áp còn lại sẽ chịu quá tải và cấp được 77,45% phụtải , ta chỉ cần cắt đi 22,55% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điệncho phụ tải khi bị sự cố

Chọn máy biến áp cho trạm biến áp 2

Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:

Chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ABB sản xuất có công suất630kVA-22/0,4

Khi sự cố 1 máy biến áp:

SqtB2 =1,4 Sđm = 1,4.630 = 882 (kVA);

Máy biến áp còn lại sẽ cấp được:

Vậy khi bị sự cố, máy biến áp còn lại sẽ chịu quá tải và cấp được 81,09% phụtải, ta chỉ cần cắt đi 18,91% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điệncho phụ tải khi bị sự cố.

Chọn máy biến áp cho trạm biến áp 3

Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:

Chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ABB sản xuất có công suất630kVA-22/0,4

Khi sự cố 1 máy biến áp:

SqtB3 =1,4 Sđm = 1,4.630 = 882 (kVA);

Máy biến áp còn lại sẽ cấp được:

Vậy khi bị sự cố, máy biến áp còn lại sẽ chịu quá tải và cấp được 75,89% phụtải , ta chỉ cần cắt đi 24,11% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điệncho phụ tải khi bị sự cố

Tính toán tương tự với các trạm còn lại, ta có bảng kết quả:

B ng 3.1: K t qu ch n máy bi n áp ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ếu sáng cho phân xưởng ảng 1.1: Tên phân xưởng và các chức năng ọn máy biến áp ếu sáng cho phân xưởng

Tên

SptB (kVA)

Sốmáy

SđmBA(kVA)B1

B2

Bảng 3.2: Thông số máy biến áp

3.3 Lựa chọn phương án cấp điện

Sử dụng trạm biến áp trung gian (trạm biến áp tổng - BAT) nhận điện từ hệthống 110kV về hạ xuống điện áp 22kV cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.Các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp 22kV xuống 0,4kV để cung cấp điện chocác phân xưởng

3.3.1 Sơ bộ chọn phương án

Phương án 1: Mỗi trạm biến áp được cấp từ 1 mạch đơn

Hình 3.3 S đ n i đi n ph ơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang ồ mặt bằng nhà máy luyện gang ố liệu khảo sát nhà máy luyện gang ệu khảo sát nhà máy luyện gang ươ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang ng án 1

Phương án 2: Các trạm được cấp điện từ các đường nhánh