MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................4 CHƯƠNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY.........................................................................................5 I.Giới thiệu chung về nhà máy..............................................................................5 IICác phương pháp xác định phụ tải tính toán......................................................6 1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt..................................................6 2.Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình......................................7 III.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí...........................8 1.Phân nhóm các phụ tải.....................................................................................8 2.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải...........................................10 3.Tính toán phụ tải chiếu sáng..........................................................................14 4. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng................................................................14 IV. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại.................................14 V.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy..........................................................20 VI.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ........................................................20 1.Biểu đồ phụ tải...............................................................................................20 2.Xác định tâm phụ tải điện..............................................................................21 CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY..........................23 I.Chọn cấp điện áp vận hành...............................................................................23 II. Vạch các phương án cung cấp điện................................................................23 1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng..................................................23 1.1.Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng..........................................24 1.2.Phương án 2: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng..........................................27 2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng...........................................29 3.Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.........................30 3.1.Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng............30 3.2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm.......................................................................................................................36 III.Tính toán kinh tế lựa chọn phương án.........................................................36 III.1.Phương án 1.................................................................................................36 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................36 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................38 3.Chi phí tính toán cho phương án 1.................................................................43 III.2.Phương án 2.................................................................................................43 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................44 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................45 3.Chi phí tính toán cho phương án 2.................................................................46 III.3.Phương án 3.................................................................................................48 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp........................................................................................................ 49 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................49 3.Chi phí tính toán cho phương án 3.................................................................51 III.4.Phương án 4.................................................................................................51 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................52 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................53 3.Chi phí tính toán cho phương án 4.................................................................54 IV. Thiết kế chi tiết cho phương án 4..................................................................56 1.Chọn dây dẫn từ nguồn điện về nhà máy.......................................................56 2.Trạm phân phối trung tâm..............................................................................57 3.Trạm biến áp phân xưởng..............................................................................59 3.1.Chọn dao cách ly......................................................................................60 3.2.Chọn cầu chì cao áp..................................................................................60 3.3. Chọn áptômat và thanh dẫn cho tủ phân phối hạ áp................................61 4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện ......................................67 4.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp.............................................................67 4.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp...............................................................70 CHƯƠNG III. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ...................................................................................................78 I.Phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng...........................................78 1.Yêu cầu chung................................................................................................78 2.Lựa chọn phương án......................................................................................79 II.Lựa chọn các thiết bị cho phân xưởng.............................................................80 1.Chọn áptômát đặt tại trạm biến áp B5 ..........................................................80 2.Chọn cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối................................................80 3.Chọn tủ phân phối..........................................................................................81 4.Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực.......................................................82 5.Chọn áptômát tổng và thanh góp cho các tủ đông lực...................................83 III.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí................83 1.Các thông số của sơ đồ thay thế.....................................................................84 2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn.........................................85 III.Chọn áptômát và dây dẫn cho các thiết bị......................................................90 1.Chọn áptômát và cáp cho nhóm 1..................................................................91 2.Chọn áptômát và cáp cho nhóm còn lại.........................................................92 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ..................96 I.Giới thiệu chung................................................................................................96 1.Một số hình thức chiếu sáng..........................................................................96 2.Một số thiết bị dùng cho chiếu sáng..............................................................96 3.Yêu cầu dối với hệ thống chiếu sáng............................................................ 97 4.Phương pháp tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng................................. 97 II.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng SCCK................................................... 98 1.Xác định số lượng, công suất bóng đèn........................................................ 98 2.Thiết kế mạng chiếu sáng............................................................................. 99 CHƯƠNG V.BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY...............103 I.Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng.....................................................103 II.Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cos..................................104 1.Xác định dung lượng bù...............................................................................104 2.Chọn thiết bị bù............................................................................................104 3.Vị trí đặt thiết bị bù......................................................................................105 4.Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia.............................................105 III.bù công suất phản kháng cho nhà máy.........................................................106 1.Xác định dung lượng và lựa chọn thiết bị bù...............................................106 2.Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng..........................107 CHƯƠNG VI.THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG ........................111 I.Giới thiệu chung..............................................................................................111 II.Lựa chọn các thiết bị chính cho trạm.............................................................111 1.Chọn máy biến áp........................................................................................112 2.Chọn thiết bị cao áp.....................................................................................112 II.Kết cấu trạm biến áp phân xưởng..................................................................116 III.Nối đất trạm biến áp.....................................................................................117 CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY..........120 I.Các số liệu về dây AC50 phục vụ cho tính toán............................................120 II.Lựa chọn các phần tử của đường dây............................................................120 III.Tính ứng suất, độ võng và kiểm tra khoảng cách an toàn............................121 1.Tính ứng suất và độ võng.............................................................................121 2.Kiểm tra khoảng cách an toàn......................................................................124 IV.Kiểm tra khả năng chịu uốn ........................................................................124 1. Kiểm tra khả năng chịu uốn cột trung gian.................................................125 2.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột góc............................................................126 3.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột cuối...........................................................126 V.Thiết kế và kiểm tra móng, cột. ....................................................................127 1. Móng cột trung gian....................................................................................127 2.Móng cột néo...............................................................................................128 3.Kiểm tra móng cột góc và cột cuối..............................................................130 VI. Nèi ®Êt cho cét ®iÖn....................................................................................131 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................132
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy khí địa phơng MC LC LỜI NÓI ĐẦU .4 CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TỒN NHÀ MÁY .5 I.Giới thiệu chung nhà máy IICác phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt 2.Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình III.Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí 1.Phân nhóm phụ tải 2.Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm phụ tải 10 3.Tính tốn phụ tải chiếu sáng 14 Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng 14 IV Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng lại .14 V.Xác định phụ tải tính tốn nhà máy 20 VI.Xác định tâm phụ tải điện vẽ biểu đồ 20 1.Biểu đồ phụ tải .20 2.Xác định tâm phụ tải điện 21 CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 23 I.Chọn cấp điện áp vận hành .23 II Vạch phương án cung cấp điện 23 1.Phương án trạm biến áp phân xưởng 23 1.1.Phương án 1: Đặt trạm biến áp phân xưởng 24 1.2.Phương án 2: Đặt trạm biến áp phân xưởng 27 2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 29 3.Phương án cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng .30 3.1.Các phương án cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng 30 3.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm .36 III.Tính tốn kinh tế - lựa chọn phương án .36 III.1.Phương án .36 1.Chọn máy biến áp phân xưởng xác định tổn thất điện ΔA trạm biến áp .36 2.Chọn cáp xác định tổn thất công suất, tổn thất điện mạng điện 38 3.Chi phí tính tốn cho phương án .43 III.2.Phương án .43 1.Chọn máy biến áp phân xưởng xác định tổn thất điện ΔA trạm biến áp .44 Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng 2.Chọn cáp xác định tổn thất công suất, tổn thất điện mạng điện 45 3.Chi phí tính tốn cho phương án .46 III.3.Phương án .48 1.Chọn máy biến áp phân xưởng xác định tổn thất điện ΔA trạm biến áp 49 2.Chọn cáp xác định tổn thất công suất, tổn thất điện mạng điện 49 3.Chi phí tính tốn cho phương án .51 III.4.Phương án .51 1.Chọn máy biến áp phân xưởng xác định tổn thất điện ΔA trạm biến áp .52 2.Chọn cáp xác định tổn thất công suất, tổn thất điện mạng điện 53 3.Chi phí tính tốn cho phương án .54 IV Thiết kế chi tiết cho phương án 56 1.Chọn dây dẫn từ nguồn điện nhà máy .56 2.Trạm phân phối trung tâm 57 3.Trạm biến áp phân xưởng 59 3.1.Chọn dao cách ly 60 3.2.Chọn cầu chì cao áp 60 3.3 Chọn áptômat dẫn cho tủ phân phối hạ áp 61 Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị điện 67 4.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp 67 4.2.Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp .70 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 78 I.Phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng 78 1.Yêu cầu chung 78 2.Lựa chọn phương án 79 II.Lựa chọn thiết bị cho phân xưởng 80 1.Chọn áptômát đặt trạm biến áp B5 80 2.Chọn cáp từ trạm biến áp B5 tủ phân phối 80 3.Chọn tủ phân phối 81 4.Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực .82 5.Chọn áptơmát tổng góp cho tủ đơng lực 83 Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng III.Tớnh toỏn ngn mch phớa h ỏp phân xưởng sửa chữa khí 83 1.Các thông số sơ đồ thay 84 2.Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị chọn .85 III.Chọn áptômát dây dẫn cho thiết bị 90 1.Chọn áptômát cáp cho nhóm 91 2.Chọn áptơmát cáp cho nhóm lại .92 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 96 I.Giới thiệu chung 96 1.Một số hình thức chiếu sáng 96 2.Một số thiết bị dùng cho chiếu sáng 96 3.Yêu cầu dối với hệ thống chiếu sáng 97 4.Phương pháp tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng 97 II.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng SCCK 98 1.Xác định số lượng, cơng suất bóng đèn 98 2.Thiết kế mạng chiếu sáng 99 CHƯƠNG V.BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY .103 I.Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng 103 II.Tính tốn bù công suất phản kháng để nâng cao cos 104 1.Xác định dung lượng bù .104 2.Chọn thiết bị bù 104 3.Vị trí đặt thiết bị bù 105 4.Phân phối dung lượng bù mạng hình tia 105 III.bù công suất phản kháng cho nhà máy .106 1.Xác định dung lượng lựa chọn thiết bị bù .106 2.Phân bố dung lượng bù cho trạm biến áp phân xưởng 107 CHƯƠNG VI.THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG 111 I.Giới thiệu chung 111 II.Lựa chọn thiết bị cho trạm 111 1.Chọn máy biến áp 112 2.Chọn thiết bị cao áp 112 II.Kết cấu trạm biến áp phân xưởng 116 III.Nối đất trạm biến áp 117 CHƯƠNG VII THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 120 I.Các số liệu dây AC-50 phục vụ cho tính tốn 120 II.Lựa chọn phần tử đường dây 120 III.Tính ứng suất, độ võng kiểm tra khoảng cách an toàn 121 Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng 1.Tính ứng suất độ võng 121 2.Kiểm tra khoảng cách an toàn 124 IV.Kiểm tra khả chịu uốn 124 Kiểm tra khả chịu uốn cột trung gian .125 2.Kiểm tra khả chịu uốn cột góc 126 3.Kiểm tra khả chịu uốn cột cuối 126 V.Thiết kế kiểm tra móng, cột 127 Móng cột trung gian 127 2.Móng cột néo .128 3.Kiểm tra móng cột góc cột cuối 130 VI Nèi ®Êt cho cét ®iƯn 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO .132 LỜI NÓI ĐẦU Điện dạng lượng phổ biến có tầm quan trọng khơng thể thiếu ngành kinh tế quốc dân nước Như xác định thống kê khoảng 70% điện sản xuất dùng xí nghiệp nhà máy cơng nghiệp Vấn đề đặt cho sản xuất điện làm để cung cấp điện cho phụ tải điện hiệu tin cậy.Vì cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa to lớn kinh tế quốc dân Trong đồ án tốt nghiệp ta thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy khí địa phương Nhà máy có 10 phân xưởng sản xuất với công suất đặt cỡ khoảng 10MW, yêu cầu điện cho sản xuất nhà máy xếp vào phụ tải loại Nguồn điện cấp cho nhà máy lấy từ đường cao áp 110 kV qua trạm biến áp trung gian xuống cấp 35kV đưa nhà máy, đường điện cao áp cách nhà máy Km Đồ án tốt nghiệp hội cho sinh viên lần kiểm tra đánh giá kiến thức mà thu lượm sau năm ghế nhà trường trước bước vào công việc thực tế Việc thiết kế cấp điện cho nhà máy đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm có hiểu biết sâu rộng vấn đề liên quan Chỉ có thiết kế hồn chỉnh xác Trong phạm vi đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, kính mong thầy giáo bạn góp ý để thiết kế hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Hồng Quang tận tình giúp đỡ em hồn thành tốt thiết kế hệ thống cung cấp điện Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng Sinh viờn thc hin V Hải Đơng CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY I.Giới thiệu chung nhà máy Nhà máy khí địa phương nhà máy có quy mơ lớn, gồm có 11 phân xưởng phận sản xuất với tổng công suất cỡ khoảng 10MW Nhà máy hộ tiêu thụ điện lớn cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện cho toàn nhà máy Phụ tải nhà máy chia làm hai loại: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng Mặt nhà máy khí a phng Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy khí địa phơng Bng 1.1 Phụ tải nhà máy khí địa phương Số mặt 10 11 Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Phân xưởng kết cấu kim loại Phân xưởng lắp ráp khí Phân xưởng đúc Phân xưởng nén khí Phân xưởng rèn Trạm bơm Phân xưởng sửa chữa khí Phân xưởng gia cơng gỗ Bộ phận hành ban quản lý Bộ phận thử nghiệm Chiếu sáng phân xưởng 2500 2100 1500 800 1200 450 theo tính toán 350 120( Chưa kể chiếu sáng) 270 Xác định theo diện tích II.Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Tùy theo quy mơ cơng trình mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển cơng trình tương lai năm, 10 năm lâu Như việc xác định phụ tải tính tốn phải giải tốn dự báo phụ tải ngắn hạn dài hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn tức xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào vận hành Phụ tải gọi phụ tải tính tốn Dựa vào người thiết kế lựa chọn thiết bị: Máy biến áp, thiết bị đóng cắt, bảo vệ…để tính tổn thất cơng suất,điện áp, chọn thiết bị bù… vv.Việc xác định xác phụ tải tính tốn thường khó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Công suất, số lượng thiết bị… quan trọng phụ tải tính tốn nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng b, cú dn n chỏy n Ngược lại thiết bị chọn lớn gây lãng phí Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp nhà xưởng thường dùng hai phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.Xác định phụ tải tính tốn (PTTT) theo cơng suất đặt Pđ * Đối với phụ tải động lực: Ptt=knc.Pđ Qtt=Ptt.tg : knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật Pđ: công suất đặt thiết bị nhóm thiết bị, coi Pđ=Pđm cos : hệ số cơng suất tính tốn, tra sổ tay kĩ thuật, từ rút tg Đối với phụ tải chiếu sáng: Pcs =p0.F : p0: suất chiếu sáng đơn vị diện tích(W/m 2), thiết kế sơ lấy theo số liệu tham khảo F: diện tích cần chiếu sáng (m2) Tùy theo loại đèn mà ta có hệ số công suất cos khác nhau, sử dụng đèn sợi đốt cos =1 Qcs=0, sử dụng đèn tt cos =0,6-0,8 đó: Qcs=Pcs.tg Từ ta tính phụ tải tính tốn tồn phần phân xưởng Stt= (Ptt Pcs)2 (Qtt Qcs)2 Cuối cùng, phụ tải tính tốn xí nghiệp xác định cách lấy tổng phụ tải phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời n n PttXN k�t�Pttpxi k�t�(Ptti Pcsi ) 1 n n QttXN k�t�Qttpxi k�t�(Qtti Qcsi ) SttXN P ttXN Q ttXN P cos= ttXN SttXN kđt : hệ số đồng thời, xét khả phụ tải phân xưởng không đồng thời cực đại Có thể lấy: kđt = 0,9-0,95 số phân xưởng n=2-4 kđt = 0,8-0,85 số phân xưởng n=5-10 Phụ tải tính tốn xác định theo cơng thức dùng để thiết kế mạng cao áp xí nghiệp Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình Sau xí nghiệp có thiết kế chi tiết cho phân xưởng, ta có thơng tin xác mặt bố trí máy móc, thiết bị, biết cơng suất Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng quỏ trỡnh cụng ngh ca tng thiết bị, ta bắt tay vào thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng Với động cơ: Ptt =Pđm Với nhóm động n ≤ : n Ptt = � Pđmi Với n ≥ phụ tải tính tốn nhóm động xác định theo công thức: n Ptt = kmax ksd � Pđmi : ksd : hệ số sử dụng nhóm thiết bị, tra sổ tay kmax : hệ số cực đại, tra đồ thị tra bảng theo hai đại lượng ksd nhq nhq : số thiết bị dùng điện hiệu nhq xác định sau: Xác định n1: số thiết bị có công suất lớn hay nửa công suất thiết bị có cơng suất lớn Xác định P1 : công suất n thiết bị n P1= � Pđmi n n Xác định n* = ,P* P1 P : n : tổng số thiết bị nhóm P∑ : tổng cơng suất nhóm n P∑ = � Pđmi Từ n*,P* tra bảng nhq* Xác định nhq theo công thức: nhq = n.nhq* Bảng tra kmax nhq = 4, nhq < phụ tải tính tốn xác định theo cơng thức: n Ptt = � kti.Pđmi kti : hệ số tải, lấy trị số gần sau: kt =0,9 với thiết bị làm việc chế độ dài hạn kt =0,75 với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng với n nhóm n Pttpx = kđt Ptti Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng n Qttpx = kđt � Qtti Sttpx = (Pttpx Pcs )2 (Qttpx Qcs )2 III.Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí 1.Phân nhóm phụ tải Căn vào vị trí, cơng suất máy móc cơng cụ bố trí mặt xưởng, định chia làm nhóm phụ tải Bảng 1.2.Bảng phân nhóm thiết bị phân xưởng sửa chữa khí TT Tên thiết bị Số Kí hiệu Pđm(kW) Iđm(A) lượng mặt Tồn máy Nhóm 1 Máy tiện ren 10 40 25,32x4 Máy tiện ren 10 40 25,32x4 Máy khoan để bàn 22 0,65 0,65 1,65 Tổng 80,65 204,21 Nhóm Máy doa ngang 4,5 4,5 11,39 Máy phay chép hình 10 0,6 0,6 1,52 Máy mài tròn 17 7,0 7,0 17,7 Máy mài phẳng có trục 20 2,8 2,8 7,09 nằm Máy mài sắc 24 2,8 5,6 7,09x2 Máy giũa 27 1,0 1,0 2,53 Máy mài sắc dao cắt 28 2,8 2,8 7,09 gọt Tổng 29,9 61,5 Nhóm Máy phay vạn 14 17,7x2 Máy phay ngang 4,5 4,5 11,39 Máy phay chép hình 5,62 5,62 14,23 Máy phay chép hình 11 3 7,6 Máy bào ngang 12 14 17,7x2 Máy bào giường trụ 13 10 10 25,32 Máy khoan hướng tâm 15 4,5 4,5 11,39 Tổng 55,62 140,73 Nhóm Sinh viªn : Vò Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hƯ thèng cung cÊp ¬ng Máy doa tọa độ Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy xọc Máy khoan đứng Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Mỏy ộp thy lc Tng điện cho nhà máy khí địa ph1 2 1 14 16 18 19 4,5 1,7 4,5 2,8 10 4,5 14 1,7 14 4,5 2,8 10 11,39 17,7x2 4,305 17,7x2 11,39 7,09 25,32 21 4,5 4,5 11,39 10 56 141,685 Nhóm Máy tiện ren 14 17,7x2 Máy tiện ren 4,5 4,5 11,39 Máy tiện ren 3,2 6,4 8,1x2 Máy tiện ren 10 10 25,32 Máy khoan đứng 2,8 2,8 7,09 Máy khoan đứng 7 17,7 Máy phay vạn 4,5 4,5 11,39 Máy bào ngang 5,8 5,8 14,68 Máy mài tròn vạn 2,8 2,8 7,09 10 Máy mài phẳng 10 4 10,13 Tổng 12 61,8 156,39 Nhóm Máy tiện ren 4,5 4,5 11,39 Máy khoan đứng 2,8 2,8 7,09 Máy cưa 11 2,8 2,8 7,09 Máy mài hai phía 12 2,8 5,6 7,09x2 Máy khoan bàn 13 0,65 1,95 1,65 Tổng 17,65 41,4 Do thông tin phụ tải đầy đủ nên ta xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại.Với nhóm máy khí tra bảng ksd =0,16 cos=0,6 =>tg=1,33 2.Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm phụ tải 2.1 Phụ tải tính tốn nhóm Số liệu tính tốn nhóm TT Tên thiết bị Số Kí hiệu Pđm(kW) lượng mặt Toàn máy Máy tiện ren 10 40 Máy tiện ren 10 40 Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 Im(A) 25,32x4 25,32x4 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng CHNG VII THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY Tuyến đường dây trung áp 35kV cấp điện cho nhà máy khí địa phương sử dụng đường dây lộ kép AC-50 dài 5km Trình tự thiết kế sau I.Các số liệu dây AC-50 phục vụ cho tính tốn Ta sử dụng vùng khí hậu III để tính tốn -Lúc nhiệt độ khơng khí cao nhất: max 40o C, v m / s -Lúc nhiệt độ khơng khí thấp nhất: min 5o C, v m / s -Lúc bão: max 25o C, v 40 m / s Bảng 7.1.Tỷ tải dây AC-50 g1.10-3 g2.10-3 g3.10-3 2 Mã dây FA,mm FB,mm N/m.mm2 N/m.mm2 N/m.mm2 AC-50 48,3 32,9 109 114 Bảng 7.2.Đặc tính lý dây AC-50 C Vật liệu σgh,N/mm2 E,N/mm2 , A Fe 157 1175 61,6.103 196.103 23.10-6 12.10-6 E 16,23.10-6 5,1.10-6 II.Lựa chọn phần tử đường dây 1.Chọn khoảng cột: l=100m, đường dây dài 5km Như tồn tuyến có 51 cột bao gồm: cột xuất tuyến, cột cuối vị trí lại cột trung gian, cuối đường dây đổi hướng nên có cột góc( với góc quay 60o) 2.Chọn cột: Dự định cho lộ dây cột, dây dẫn pha đặt xà cách 2m , cột chơn sâu 2m Vì chọn cột li tâm cao 14m LT14 Tại vị trí trung gian đặt cột LT14B, vị trí đầu cuối tuyến dây cột góc đặt cột LT14C Tổng số 48 cột T14B cột T14C Cột mua xí nghiệp bêtơng li tâm Đơng Anh có thơng số cho bảng Bảng 7.3.Thơng số kĩ thuật cột li tâm LT14 Loại Quy cách D1/D2-H Mác bêtông V, m3 M Lực đầu cột Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 121 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng mm2 190/377-10000 190/377-10000 kG 1500 1500 Pcp, kG 850 1100 LT14B 400 0,44 LT14C 400 0,44 3.Chọn xà, sứ Các cột trung gian dùng xà đơn X1 Cột đầu cuối dùng xà kép X2 Xà làm thép góc L70.70.7, dài 3,1m Kèm xà chống xà dùng thép góc L60.60.6 Chọn dùng sứ đứng thủy tinh xí nghiệp thủy tinh cách điện Hải Phòng sản xuất, tổng số 324 d.Chọn móng cột Chọn dùng móng khơng cấp Với cột trụng gian móng có kích thước 1.1,2.2m Với cột đầu cuối móng có kớch thc 1,5.1,5.2m X2 - Xà lắp cột cuối 50 3000 50 700 2000 Ø20 Ø20 2000 X2 - Xµ lắp cột góc X1 - Xà lắp cột trung gian Ø20 Hình: Xà X1, X2 cột III.Tính ứng suất, độ võng kiểm tra khoảng cách an tồn 1.Tính ứng suất độ võng Để tính tốn trước hết ta đưa vài khái niệm sau: *Khoảng vượt ti hn Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 122 §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp điện cho nhà máy khí địa phơng -Vi dõy dẫn chất: l th � cp - Với dây dẫn phức hợp: l th � 24(b�o -min ) g2b�o g12 24(b�o -min ) g g ( b�o )2 ( )2 ACb�o AC Nếu l > lmax σmax xuất bão Nếu l< lmax σmax xuất θmin *Phương trình trạng thái dây dẫn -Với dây dẫn chất: l 2g2n l2g2m (n m) m 2 24 n 24 m n -Với dây dẫn phức hợp: ACn l 2g2n l 2g2m AC (n m) ACm 2 24ACACn 24AC ACm AC Phương trình trạng thái sử dụng cần xác định ứng suất trạng thái "m" biết ứng suất trạng thái "n".Thường giải phương trình để tìm ứng suất σmax , sau xác định độ võng dây *Độ võng Độ võng khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp dây khoảng cột đến điểm treo cao dây l 2g1 - Với dây chất: f 8.max l 2g1 - Với dây hai chất: f 8. ACmax công thức : σcp: ứng suất cho phép vật liệu làm dây dẫn σcp=n σgh σgh: ứng suất giới hạn dây dẫn : hệ số dãn nở dài vật liệu làm dây A: hệ số dãn nở dài nhôm g1: Tỷ tải trọng lượng thân dây l: Khoảng vượt dây dẫn max :Hệ số dãn nở lớn dây dẫn ACmax : Hệ số dãn nở lớn dây dẫn phức hợp AC :Hệ số dãn nở dài dây dẫn phức hợp AC AC FeE Fe a A E A E Fe aEA F a= FA Fe Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 123 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng ú: Fe: h s dón nở dài thép E: môđun đàn hồi vật liệu làm dây dẫn EA: môđun đàn hồi vật liệu nhôm EFe: môđun đàn hồi vật liệu thép EAC: môđun đàn hồi vật liệu dây phức hợp E AC aE A E Fe 1 a : hệ số kéo dài đàn hồi vật liệu làm dây AC: hệ số kéo dài đàn hồi dây AC AC EAC σACbão, σACθmin: ứng suất dây AC lúc bão lúc θmin E AC AC � ACp ( A AC )(0 min )E A � � �E A E AC ACb�o � ACp ( A AC )(0 b�o )E A � � �E A θ0: nhiệt độ môi trường chế tạo dây dẫn, lấy θ0=150C Từ thơng số bảng đặc tính dây AC-50 ta có Tỷ số tiết diện nhôm thép dây dẫn: F 48,3 a= FA 6,04 Fe Hệ số dãn nở theo nhiệt độ dây dẫn phức hợp AC50 AC FeE Fe a A E A E Fe aEA 12.106.196.103 6,04.23.106.61,6.103 19,05.106 3 196.10 6,04.61,6.10 Hệ số kéo dài đàn hồi dây phức hợp aE A E Fe 6,04.61,6.103 196.103 80,69.103 1 a 1 6,04 1 12,4.106 EAC 80,69.10 E AC AC gh 152 76(N / mm2 ) xác định ứng suất dây AC θmin vmax 2 E AC AC � ACp ( A AC )(0 min )E A � � �E A Với σAcp= 6 6 80,69.10 � � � 76 (23.10 19,05.10 )(15 5).61,6.10 � 96,37 (N/mm2) 61,6.103 Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 124 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng E AC ACbo ACp ( A AC )(0 b�o )E A � � �E A 6 6 80,69.10 � � 76 (23.10 19,05.10 )(15 25).61 ,6.10 � �61,6.103 102,74(N/mm2) Khoảng vượt tới hạn l th � 24 A (b�o -min ) 24.23.106.(25 5) 99,52(m) 114 32,9 g gb�o ( ) ( ) ( ) ( ) 102,74 96,37 ACb�o AC Với khoảng cột tuyến dây thiết kế l=100m >l th, ứng suất lớn dây dẫn xuất bão σmax =σACbão=102,74(N/mm2) Độ võng lớn dây dẫn xuất lúc θmax v=0 m/s Khi ứng suất tương ứng σACmax tính tốn cách giải phương trình trạng thái sau: l 2g12 l2g32 ACmax ACb�o AC (max b�o ) 2 24ACACmax 24ACACb�o AC 1002.(32,9.103)2 1002.(114.103)2 19.05.106 ACmax 102,74 (40 25) 24.12,4.106.2ACmax 24.12,4.106.102,742 12,4.106 3,64.104 ACmax 38,37 ACmax 3ACmax 38,372ACmax 3,64.104 Giải phương trình được: ACmax 51,89(N / mm2) Độ võng treo dây: fmax l 2g1 1002.32,9.103 �0,8(m) 8. ACmax 8.51,89 2.Kiểm tra khoảng cách an toàn Điều kiện kiểm tra ho=hC-f-h1-h2 hcp đó: hC: chiều cao cột, h=14m f: độ võng, f=0,8m h1: khoảng cách từ điểm treo dây xà đến đỉnh cột, h1=4m h2: độ sâu chôn cột, h2=2m ho=14-0,8-4-2=7,2 m Đường dây 35kV nhà máy qua vùng dân cư theo quy phạm trang bị thiết bị điện khoảng cách an toàn cho phép hcp=7 m < ho=7,2m Vậy đường dây đảm bảo khoảng cách an toàn Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 125 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng h1 f max hc h0 h2 IV.Kiểm tra khả chịu uốn Kiểm tra khả chịu uốn cột trung gian 2Pd 2Pd 8m 5,34m 12m Pc 10m 2Pd Cột trung gian làm việc chịu lực gió bão tác động lên thân cột tác động lên dây AC-50 khoảng cột Khi tải trọng gió tác động lên cột: Pc 9,81 9,81 .C.v2.FC 0,7.0,7.352.3,402 1252(N) 16 16 đó: : hệ số biểu thị phân bố khơng đồng gió khoảng cột, v=40 m/s nên =0,7 C: hệ số động lực khơng khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió, sử dụng cột tròn nên C=0,7 v: tốc độ gió(m/s) FC: diện tích mặt cột chịu gió FC d1 d2 0,190 0,377 (hC h2 ) (14 2) 3,402(m2 ) 2 Tải trọng gió tác động lên dây: Sinh viªn : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 126 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng Pd=g2.Fd.l=109.10-3.(48,3+8).100=613,67(N) Lc giú lờn dõy t vo cột độ cao 12 m, 10 m, m Lực gió đặt vào cột độ cao H 2d1 d2 h 2.190 37712 5,34(m) d1 d2 190 377 Tổng mômen tác động lên tiết diện cột sát đất M tt n � �M i 10%�M i � � � n: hệ số tải, tra bảng n=1,2 �M i 2.613,67.(12+10+8)+1252.5,34=43505,88(Nm) Mtt =1,2.1,1.43505,88=57427,76(Nm) Quy đổi mơmen tính tốn lực đầu cột Ptt M tt 57427,76 4785,65(N) h 12 60° 2Td 2Pd 2Td Td Pc T 5,34m T 2Pd 12m H.giã T 2Td 8m T 2Pd 10m Ptt = 4785,65 N< Pcp =8500 N, cột làm việc an tồn 2.Kiểm tra khả chịu uốn cột góc Do ACbão = 102,74 N/mm > ACmin = 96,37 N/mm nên lực lớn tác dụng lên cột góc xảy trạng thái bão Cột góc chịu tác động tải trọng - Lực kéo dây dẫn: gồm lực Td tác động lên cột độ cao 12; 10; 8m Td 2.T.cos60o ACb�o.FAC 102,74.56,3 5784,262(N) - Lực gió tác dụng lên cột: Pc = 1252N đặt vào cột độ cao 5,34m - Lực gió tác động lên dây: gồm lực P d tác động lên cột độ cao 12m, 10m, 8m Pd g2.FAC l.sin60o 109.103.56,3.100 531,45N Mơmen tính tốn tổng lực tác động lên tiết diện sát mặt đất cột: Mtt = 1,3.2.5787,262.(12+10+8) + 1,2.1252.5,34 + 1,2.2.531,45.(12+10+8) Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 127 Đồ án tèt nghiƯp ThiÕt kÕ hƯ thèng cung cÊp ®iƯn cho nhà máy khí địa phơng = 497693,7(Nm.) Quy i mơmen tính tốn lực đầu cột: M tt 497693,7 Ptt 41474,475N hc h2 14 Ptt 414474,475N 2Pcp 22000N Vậy cột góc làm việc khơng đảm bảo an tồn Do điều kiện đất đai cho phép nên ta định đặt cho cột cuối dây néo 3.Kiểm tra khả chịu uốn cột cuối 2Td 2Td 5,34m Pc 8m 10m 12m 2Td Cột cuối ln bị kéo phía sức kéo dây lực kéo lớn tác dụng lên cột trạng thái bão.Các tải trọng tác động lên cột gồm: -Lực kéo dây: gồm lực tác dụng độ cao 12;10;8 m Td=σACbão.FAC =102,74.(48,3+8)=5784,262 (N) -Lực gió tác động lên cột: lấy hướng gió nguy hiểm hướng gió thổi dọc tuyến đường dây: P=1252 N độ cao H=5,34 m Mơmen tính tốn tổng đặt lên tiết diện cột sát mặt đất Mtt = n(2T.h1+2T.h2+2T.h3)+1,2.PC.H = 1,3(2.5784,262(12+10+8))+1,2.1252.5,34 = 459195,252 (Nm) Lực tính tốn quy đầu cột Ptt M tt 459195,252 38266,3(N) h 12 Cột cuối dùng cột LT14C có lực đầu cột cho phép 1100 kG=11000 N Vậy Ptt =38266,3 (N)>Pcp =2.11000=22000 (N) Cột làm việc khơng an tồn Do điều kiện đất đai cho phép định đặt cho cột cuối dây néo V.Thiết kế kiểm tra móng, cột Tất cột đầu, cột cuối, cột néo cột trung gian sử dụng móng ngắn khơng cấp Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 128 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng Múng ct trung gian Móng ngắn kiểm tra theo cơng thức 2m k.S � (F2.E n F3.QO ) F1 1m đó: k: hệ số an tồn cột trung gian, tra bảng có k=1,5 H ng S: tổng lực ngang tác động lên cột tuyÕn S = 6.613,67+1252 = 4934 (N) =4,934(kN) Qo: tổng trọng lượng đặt lên kể trọng lượng móng 1,2m Với kích thước móng 1.1,2.2 m, đất sét pha cát ẩm tự nhiên ta tra bảng thông số =14,7(kN/m3); =40o; θ=0,467; θ2 =0,218 từ tính trị số F1, F2, F3, En H H � � F1 1,5� ( 1)tg2 � 0,5 �h h � H: độ cao trung bình đặt lực ngang vào cột Đã tính lực gió tác động lên cột 1252 đặt độ cao 5,34m, lực gió tác động lên dây 613,67N đặt độ cao 12m vậy: 1252.5,34 2.613,67.(12 10 8) H 8,82(m) 1252 6.613,67 8,82 8,82 � � F1 1,5� ( 1)0,8392 � 0,5 25,7 �2 � d F2 (1 tg2)(1 1,5 tg) h 1,2 (1 0,8392)(1 1,5 0,839) 2,99 d 1,2 F3 (1 tg2) tg (1 0,8392) 0,839 1,86 h b.h.ko � En 0,5.h C(1 2)� � � ( tg) 1.2.1,5 0,5.14,7.2 0,39(1 0,218) 73,81 0,467(0,467 0,839) Tính QO: Trọng lượng cột 1500kG: QC = 1500.9,81.10-3 = 14,715kN Trọng lượng móng: Qm = 1.1,2.2.24,5=58,8(kN) Trọng lượng dây: QD =32,9.10-3.100.(6.(48,3+8)) =1111,4(N)=1,111(kN) Trọng lượng xà, sứ: QX =0,6 (kN) Qo = QC+ Qm+ QD+ QX =14,715+58,8+1,111+0,6=75,226(kN) Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 129 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng (2,99.73,81+1,86.75,226) 25,7 7,4 < 14,03 Như móng làm việc an tồn 2.Móng cột néo Móng dây néo chế tạo bêtơng cốt thép mác 200 có kích thước 1.1,5.0,3 chôn sâu 2m Dây néo làm dây thép bện có gh = 685N/mm2, cỡ 14 Các dây néo làm với mặt đất góc 60o tạo với góc 60o Vậy: 1,5.4,934 < Ptt - 2Pcp Ttt T2 60° Tn Ttt T1 a) 2m 60° 0,3m 1m b) Hình:Bố trí dây néo cho cột góc cột cuối a)Hình chiếu b)Hình chiếu đứng 2.1.Phân bố lực dây néo a.Đối với cột góc Lực tác dụng lên dây néo: (Ptt Pcp ) 41474,475 2.11000 Ttt 38948,95(N) cos60o cos60o Khi dây néo phải chịu lực kéo là: T=T1=T2=38948,95/ 3=22488(N)=22,488(kN) b.Đối với cột cuối Lực tác dụng lên hai dây néo: Ttt = Ptt -Pcp 38266,3-22000 = = 32532,5 (N) o cos60 0,5 Khi dây néo phải chịu lực kéo là: T=T1=T2=32532,5/ 3=18783(N)=18,783(kN) 2.2.Kiểm tra khả chống nhổ móng Do góc < 75o nên để kiểm tra khả nhổ móng ta dùng công thức: k.T ≤ h b ú: Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47 130 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy khí địa phơng k: hệ số an tồn, tra bảng có k=2 : sức bền thụ động đất ' (1 2 ) 2h A(1 B) 3b tra bảng với đất sét pha cát ẩm tự nhiên φ =40 o ; β=60o ; η=0,504; A=1,704; B=0,587;γ=14,7 từ d/h =1/2=0,5 tra bảng ξ=0,62 Tính cos ( ) cos (60 40) 2,96 cos (cos -sin ) cos60(cos60-sin 40) 2h ' (1 2 ) A(1 B) 3b 2 2,96(1 0, 62 2.0,504 ) 1, 704(1 0,62 2.0,587) 3,3 1,5 ' a.Đối với cột góc h b 2.22,488 < 14,7.22.1,5.3,3 k.T ≤ 44,976 < 145,53 Móng néo cột góc làm việc an toàn b.Đối với cột cuối h b 2.18,783 < 14,7.22.1,5.3,3 k.T ≤ 37,566 < 145,53 Móng néo cột cuối làm việc an toàn 2.3.Kiểm tra khả chịu kéo dây néo Khả chịu kéo dây thép bện Ф14 Tgh = F.σgh = ( 14 ) 685=105394(N)=105,394(kN) 2m a.Đối với cột góc Lực mà dây néo phải chịu cột góc T=22,488