ĐỀ tài THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO NHÀ máy LUYỆN KIM màu BKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Điện BÀI TẬP DÀI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM MÀU Danh sách sinh viên : Nguyễn Đình Cơng Đinh Tấn Huy Nguyễn Đăng Hưng Dương Trung Nam Phan Tuấn Long Nguyễn Phùng Hùng Nguyễn Trọng Hoàng Nguyễn Việt Hoàng 20181364 20181521 20173941 20174081 20181625 20181508 20173914 20173897 ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM MÀU LỜI NÓI ĐẦU Luyện kim lĩnh vực khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp điều chế kim loại từ quặng từ nguyên liệu khác, chế biến hợp kim, gia công phôi kim loại áp lực, cách thay đổi thành phần hoá học cấu trúc để tạo tính chất phù hợp với yêu cầu sử dụng Ngành công nghiệp luyện kim màu sản xuất kim loại đồng, chì, thiếc, nhơm, kẽm, bạc, vàng khơng có sắt Nhiều kim loại có giá trị chiếm lược Dùng để sản xuất máy bay, tàu cảng, dụng cụ, cơng trình xây dựng, điện tử, khí, hóa chất dùng ngành bưu tính cơng nghệ thơng tin, tin học Các kim loại màu phân thành nhóm kim loại màu bản, kim loại màu hợp kim, kim loại màu quý kim loại màu Nhà máy luyện kim màu đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp nói chung kinh tế nước ta nói riêng Do kiến thức có hạn nên q trình thiết kế khơng tránh khỏi sai sót Em mong góp ý Em xin chân thành cảm ơn cô MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN I Phương pháp xác định phụ tải tính tốn (PTTT) theo cơng suất đặt (P đ) hệ số nhu cầu( Knc) Phương pháp xác định PTTT theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Phương pháp xác định PTTT theo suất phụ tải/ đơn vị diện tích 10 II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 10 Phân nhóm phụ tải 10 Xác định phụ tải tính tốn nhóm 15 Xác định phụ tải chiếu sáng phân xưởng sửa chữa khí 24 Xác định PTTT phân xưởng sửa chữa khí 24 III XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI 25 Cách xác định phụ tải tính tốn phân xưởng 25 Tính tốn phụ tải tính tốn cho phân xưởng 26 Phụ tải tính tốn toàn nhà máy 34 IV LẬP BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI 35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 39 I YÊU CẦU ĐỐI VỚI CUNG CẤP ĐIỆN .39 II LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 39 Lựa chọn điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp 39 Các phương án trạm nguồn: 40 III PHÂN LOẠI VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY 40 IV CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP TRUNG TÂM CỦA NHÀ MÁY 41 V XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM 42 Xác định số lượng cho máy biến áp 42 Chọn dung lượng máy biến áp 43 VI CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐI DÂY MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 47 VII TÍNH TỐN SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 50 Tính tốn phương án 50 So sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án 59 VIII.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG CAO ÁP 61 Mục đích tính ngắn mạch để chọn kiểm tra thiết bị 61 Chọn điểm tính ngắn mạch tính tốn thông số sơ đồ 61 Chọn kiểm tra thiết bị 69 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 78 I GIỚI THIỆU CHUNG 78 Phân bố phụ tải phân xưởng 78 Trình tự thiết kế 78 II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 78 III LỰA CHỌN CÁC THIÉT BỊ CHO TỦ PHÂN PHỐI 79 Lựa chọn cáp từ trạm biến áp cung cấp cho phân xưởng SCCK tủ phân phối phân xưởng 79 Chọn tủ phân phối cho xưởng SCCK 80 Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối 80 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 81 IV LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CÁC TỦ ĐỘNG LỰC VÀ DÂY DẪN ĐẾN CÁC THIẾT BỊ CỦA PHÂN XƯỞNG 82 Các MCCB tổng tủ động lực 82 Các cầu chì đến thiết bị nhóm thiết bị tủ động lực 83 Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I Bảng thiết bị phân xưởng CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN I CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài khơng đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) mặt hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn đảm bảo an toàn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ… Tính tốn tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính ốn phụ thuộc vào nhiểu yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống… Nếu phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến cố, cháy nổ… Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính tốn, chưa có phương pháp thật hồn thiện Những phương pháp cho kết đủ tin cậy phức tạp, khối lượng tính tốn lớn thơng tin địi hỏi ban đầu lớn ngược lại Một số phương pháp xác định phụ tải tính tốn: Phương pháp xác định phụ tải tính tốn (PTTT) theo cơng suất đặt (Pđ) hệ số nhu cầu( Knc) Công thức tính PTTT: Ptt = Knc Pđ Trong đó: - Knc : hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật - Pđ : công suất đặt thiết bị nhóm thiết bị, tính tốn xem gần Pđ ≈ Pdđ (kW) Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình hệ số cực đại Cơng thức tính PTTT: Ptt = kmax.Pthiết bị = kmax.ksd.Pđi Trong đó: - Pthiết bị: Cơng suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị[kW] - kmax : hệ số cực đại tra sổ tay kỹ thuật - kmax = F( nhq, ksd) - ksd: Hệ số sử dụng tra sổ tay kỹ thuật - nhq: Số thiết bị dùng điện hiệu Phương pháp xác định PTTT theo suất phụ tải/ đơn vị diện tích Ptt = P0 F Trong đó: - P0: Cơng suất điện đơn vị diện tích [w/m2] - F: Diện tích bố trí thiết bị [m2] II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Phân nhóm phụ tải Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định PTTT xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần phân theo nguyên tắc sau: Các thiết bị nhóm gần nên để gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng Chế độ làm việc thiết bị nhóm giống để xác định PTTT xác thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm Tổng cơng suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm khơng nên nhiều số đầu tủ động lực thường < ( -12) Tuy nhiên thường khó thoả mãn lúc nguyên tắc trên, người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm hợp lí 10 𝐹ph = 𝐹𝑡𝑡 8,53 = = 14,22(KG) 0,6 0,6 → Sứ chọn thỗ mãn 3.8 Chọn biến dịng điện BI - Chọn biến dịng SIEMENS chế tạo loại 4MA72 có thơng số kỹ thuật cho bảng sau Ký hiệu Uđm Uchịu đựng kV kV Uchịu aP xung I1 đm I2.đm Iôđ.động A A kA 20 2500 120 kV 4MA72 12 28 75 3.9 Chọn máy biến áp BU - Chọn máy biến điện áp pha trụ Liên Xơ chế tạo loại HTM-10 có thông số kỹ thuật sau: Công suất định mức theo cấp xác VA Uđm, V Loại HTM-10 Sđm Sơ cấp Thứ cấp 0,5 VA 10000 100 120 120 200 1200 77 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ I GIỚI THIỆU CHUNG Phân bố phụ tải phân xưởng Phân xưởng sửa chữa khí có diện tích 1215m2 gồm 85 thiết bị chia làm nhóm phụ tải Cơng suất tính tốn phân xưởng 251,8KVA có 18,225KW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng Trình tự thiết kế • Lựa chọn phương án cấp điện • Lựa chọn thiết bị cho điện • Tính toán ngắn mạch cho hạ áp II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN Sơ đồ cung cấp điện cho thiết bị phân xưởng phụ thuộc vào công suất thiết bị, số lượng chúng, phân bố chúng mặt phân xưởng nhiều thiết bị khác Sơ đồ cần phải thỏa mãn điều kiện sau: • Đảm bảo độ tin cậy tuỳ theo hộ tiêu thụ • Thuận tiện cho vận hành • Các tiêu kinh tế kĩ thuật tối ưu: chi phí vốn đầu tư, phí tổn kim loại màu, chi phí vận hành tổn thất điện • Cho phép dùng phương án lắp đặt cơng nghiệp hố nhanh Trong mạng điện phân xưởng người ta thường dùng mạng hình tia mạng đường dây chính.Tuỳ theo nhóm phụ tải mà ta lựa chọn phương án cấp điện hợp lý 78 Để cấp điện cho phân xưởng ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp Điện từ trạm biến áp đưa trạm phân phối phân xưởng thông qua cáp ngầm Trong tủ phân phân phối phân xưởng ta đặt aptomat tổng aptomat nhánh, cấp cho8 tủ động lực, cấp cho tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối ta cấp điện cho tủ động lực tủ chiếu sáng theo mạng hình tia Mỗi tủ động lực cấp điện cho nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp phụ tải quan trọng công suất lớn nhận điện từ trực tiếp từ tủ động lực, phụ tải bé quan trọng ta cho vào nhóm nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông Để dễ dàng thao tác tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện ta đặt aptomat tổng tủ làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ tải ngắn mạch cho thiết bị phân xưởng Còn nhánh ta đặt cầu chì B 1 2 III LỰA CHỌN CÁC THIÉT BỊ CHO TỦ PHÂN PHỐI Lựa chọn cáp từ trạm biến áp cung cấp cho phân xưởng SCCK tủ phân phối phân xưởng Cáp từ trạm biến áp cấp cho phân xưởng sửa chữa khí tủ phân phối phân xưởng tải điện áp 400V từ trạm biến áp phân xưởng đến máy làm việc Cáp phải chịu dòng điện là: 𝐼𝑐𝑝 ≥ 𝑆𝑡𝑡𝑝𝑥 √3.𝑈đ𝑚 = 251,8 √3.0,38 = 382,57(A) 79 Do ta chọn cáp cáp lõi đồng cách điện PVC LENS chế tạo loại 3x150+70 có ICP=397A đặt đường dẫn cáp Chọn tủ phân phối cho xưởng SCCK Tủ phân phối phải có đầu tới tủ động lực chiếu sáng Tủ phân phối phải có Uđm  0,4KV, chịu dòng Icp  397A Đầu đầu vào dòng điện khoảng  100A Do ta chọn tủ P − 9322 Nga chế tạo Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối Trong tủ hạ áp trạm biến áp cấp cho phân xưởng SCCK, đầu đường dây đến trạm tủ phân phối phải chọn APTOMAT đầu nguồn MCCB loại NS400N có IđmA=400A Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với MCCB Icp ≥ Ikddt 1,25.IđmA 1,25.400 = = = 333,33(A) 1,5 1,5 1,5 Các aptomat từ tủ phân phối đến tủ động lực nhóm phân xưởng SCCK thoả mãn yêu cầu: I cpi  Stti  U dm Stti cơng suất tính tốn nhóm i Các MCCB chọn theo điều kiện cho phép giá trị định mức dòng áp Ta có bảng tổng kết sau: Tuyến cáp Itt(A) loại Uđm(V) Iđm(A) Icắttn(KA) Số cực 80 TPP-ĐL1 23,77 C60a 440 40 3KA TPP-ĐL2 32,76 C60a 440 40 3KA TPP-ĐL3 29,33 C60a 440 40 3KA TPP-ĐL4 44,78 C60N 440 63 6KA TPP-ĐL5 51,13 C60N 440 63 6KA TPP-ĐL6 59,97 C60N 440 63 6KA TPP-ĐL7 65,53 NC 125H 415 125 10KA TPP-ĐL8 57,52 C60N 440 63 6KA 440 497 21KA MCCB tổng 364,79 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực Các đường cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực trông rãnh cắpnmf dọc tường phía bên cạnh lối lại phân xưởng Cáp chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ điều kiện ổn định nhiệt có ngắn mạch Do chiều dài cáp không lớn nên bỏ qua khơng cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Điều kiện chọn cáp: khe.Icp  Itt; đó: • Itt: dịng điện tính tốn nhóm phụ tải • Icp: dịng điện phát nóng cho phép tương ứng với loại dây tiết diện • khe: hệ số hiệu chỉnh ta lấy khe=1 Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ cáp, bảo vệ aptomat: Icp  I kdkt 1,25  I dmA = ; 1,5 1,5 81 +Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực Icp  Itt=23,77A ; Icp  1,25.I dmA 1,25.40 = =33,33A 1,5 1,25 Kết hợp hai điều kiện ta chọn cáp đồng lõi cách điện PVC LENS chế tạo, loại G Các tuyến cáp khác chọn tương tự ta thu bảng tổng kết sau: IV Tuyến cáp Itt(A) Ikđđt/1,5 FCAP(mm2) ICP(A) TPP-ĐL1 23,77 33,33 42 TPP-ĐL2 32,76 33,33 42 TPP-ĐL3 29,33 33,33 42 TPP-ĐL4 44,78 52,5 54 TPP-ĐL5 51,13 52,5 54 TPP-ĐL6 59,97 52,5 75 TPP-ĐL7 65,53 104.2 10 127 TPP-ĐL8 57,52 52,5 75 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CÁC TỦ ĐỘNG LỰC VÀ DÂY DẪN ĐẾN CÁC THIẾT BỊ CỦA PHÂN XƯỞNG Các MCCB tổng tủ động lực Các MCCB tổng tủ động lực chọn giống tủ phân phối ta có bảng sau: 82 Tủ động lực Itt(A) loại Uđm(V) Iđm(A) Icắttn(KA) Số cực ĐL1 23,77 C60a 440 40 3KA ĐL2 32,76 C60a 440 40 3KA ĐL3 29,33 C60a 440 40 3KA ĐL4 44,78 C60N 440 63 6KA ĐL5 51,13 C60N 440 63 6KA ĐL6 59,97 C60N 440 63 6KA ĐL7 65,53 NC 125H 415 125 10KA ĐL8 57,52 440 63 6KA C60N Các cầu chì đến thiết bị nhóm thiết bị tủ động lực Chọn cầu chì cho tủ ĐL1, cầu chì bảo vệ cho thiết bị điện tương ứng STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy tiện ren Máy mài hai phía Máy khoan bàn Máy tiện ren ∑ SL Pđm (1máy) 1 4.5 2.8 0.65 3.2 Pđm Iđm (toàn bộ) 4.5 2.8 1.95 3.2 17,7 11,4 7.1 4,93 8,1 19.45 +Cầu chì bảo vệ Máy tiện ren 7KW Idc  Iđm=17,7A Icc  17,7.5/2,5=35,4A 83 Chọn Idc=40A + Cầu chì bảo vệ Máy tiện ren 4,5KW Icc  Iđm=4,5 Idc  4,5.5/2,5=9A Chọn Idc=10A + Máy mài hai phía 2,8KW Icc  Iđm=2,8A Idc  2,8.5/2,5=5,6A Chọn Idc=10A + Máy khoan bàn 1,95KW Icc  Iđm=1,95A Idc  1,95.5/2,5=3,9A Chọn Idc=6A + Máy tiện ren 3,2kW Icc  Iđm=3,2 A Idc  3,2.5/2,5=6,4A Chọn Idc=10A Chọn cầu chì tương tự ta có bảng tổng kết sau: Tủ ĐL2 STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy khoan đứng Máy khoan đứng SL 1 Pđm (1máy) 10 2.8 Pđm (toàn bộ) 10 2.8 Iđm 25,3 7,1 17,71 Idc 63 20 40 84 ∑ Máy cưa Máy khoan bàn 2.8 0.65 2.8 1.95 24.55 7,1 4,93 20 10 Tủ ĐL3 STT ∑ STT ∑ STT ∑ Tên thiết bị SL Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay vạn Máy bào ngang Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng Tên thiết bị Tên thiết bị Máy tiện ren Máy doa tọa độ Máy dũa Máy mài sắc dao cắt gọt 4.5 6.4 4.5 5.8 2.8 28 Pđm (1máy) Pđm SL Idc 11.4 11.4 14.7 7.1 10.12 (toàn bộ) 10 2.8 2.8 Tủ ĐL5 Pđm (1máy) Iđm (toàn bộ) 4.5 3.2 4.5 5.8 2.8 Tủ ĐL4 SL Máy tiện ren Máy tiện ren Máy cưa Máy mài hai phía Pđm Pđm (1máy) 21 10 2.8 2.8 36.6 25 20 25 32 20 25 Iđm Idc 17,71 25,3 7,1 7,1 40 63 20 20 Pđm (toàn bộ) Iđm Idc 1 10 4.5 30 4.5 25,3 11,4 2,53 63 25 2.8 2.8 7,1 20 38.3 85 Tủ ĐL6 STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy tiện ren Máy doa ngang Máy mài phẳng có trục nằm Máy ép thủy lực Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng có trục đứng Máy phay đứng Máy phay chép hình ∑ SL Pđm (1máy) Pđm (toàn bộ) Iđm Idc 1 10 10 4.5 10 10 4.5 25,3 25,3 11,4 63 63 25 2.8 2.8 7,1 20 4.5 4.5 11,4 25 2.8 2.8 7,1 20 10 10 25,3 63 14 17,71 40 1 2,53 10 59.6 Tủ ĐL7 STT Tên thiết bị Máy tiện ren Máy phay chép hình Máy mài trịn Máy khoan đứng Máy xọc SL Pđm (1máy) Pđm (toàn bộ) Iđm Idc 10 30 25,3 63 0.6 0.6 1,52 1 4.5 7 4.5 14 11,4 17,71 11,4 40 40 25 86 Máy phay chép hình ∑ 5.62 5.62 14,2 32 61.72 Tủ ĐL8 STT Tên thiết bị Máy khoan bàn Máy mài sắc Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giường trụ Máy khoan hướng tâm ∑ Pđm SL Pđm (1máy) 0.65 2.8 0.65 5.6 1.64 14,17 32 14 11,4 25 4.5 4.5 17,71 40 3 7,59 20 14 11,4 25 10 10 25,3 63 4.5 4.5 17,71 40 11 (toàn bộ) Iđm Idc 56.25 Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép Tất dây dẫn xưởng chọn loại dây bọc Liên Xô sản xuất PTO đường kính ống sắt kích thước 3/4”,khc=0,95 Chọn dây cho nhóm + Dây từ ĐL1 đến máy cưa kiểu đai 1KW chọn dây dẫn 2,5 mm2 có Icp=25 A 0,95.25 > 2,53A kết hợp với Idc=30A ta có: 0,95.25 > 30/3=10A 87 + Dây từ ĐL1 đến máy khoan bàn 0,65KW chọn dây 25 mm2 dễ thấy dây hoàn toàn thoả mãn + Dây từ ĐL1 đến máy khoan đứng 4,5KW chọn dây dẫn 2,5 mm2 có Icp=25 A 0,95.25 > 11,40A kết hợp với Idc=30A ta có: 0,95.25 > 30/3=10A Các dây dẫn khác có cơng suất