Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt

Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt Thiết kế cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

Hà Nội, ngày 01 tháng 08 năm 2021

Danh s ách phân cô ng nh m 6 ó

1 Trần Sỹ Nhật Minh 20174056 Xác định phụ tải tính toán & Thiết kế mạng hạ áp của PXSCCK

2 Hoàng Minh Hiếu 20173875 Tổng h p & Thi t kợ ế ế các biểu đồ, hình vẽ

3 Đào Thành Công 20181361 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện mạng cao áp Chọn

máy biến áp

4 Nguyễn Xuân Trưởng 20181804

Lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và máy cắt mạng cao áp

5 Phạm Thế Hiển 20181464

Tính toán kinh tế kĩ thuật, chọn phương án thiết kế

6 Nguyễn Văn Bão 20181339 Chọn ti t diế ện dây dẫn n i t hố ừ ệ thống điện về nhà máy & Tính

toán ngắn mạch

7 Nguyễn Vũ Nguyên Khôi 20181555

Lựa chọn các ết bị phân phối điện khác thi

8 Đinh Quang M h in 20174069 Kiểm tra các thiết bị điện đã được sơ bộ chọn ở phần so sánh

kinh t - k thu t ế ỹ ậ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 Yêu cầu thiết kế 1

1.1 Các số ệu ban đầ li u: 1

1.2 Phụ tải điện của nhà máy 1

1.3 Phụ tải điện của phân xưởng sữa chữa cơ khí: 2

CHƯƠNG 2 Xác định phụ tải tính toán 5

2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 5

Xác định phụ tải tính toán (động lực) cho các nhóm phụ tải 5

Xác định phụ tải tính toán cho PXSCCK 15

2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại 15

2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 16

2.4 Biểu đồ phụ tải 17

CHƯƠNG 3 Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 19

3.1 Chọn cấp điện áp nguồn điện c p cho mấ ạng cao áp của nhà máy 19

3.2 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy 19

Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy 19

Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng 19

Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp 25

3.3 Sơ bộ chọn các thiết bị điện 27

Chọn công suất máy biến áp 27

Chọn thi t diế ện dây dẫ 27n Chọn máy cắt 31

3.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án thiết kế 32

Xác định vốn đầu tư thiết bị 33

3.5 Thiết k chi tiế ết cho phương án đượ chọ 40c n Chọn thi t diế ện dây dẫn n i t hố ừ ệ thống điện về nhà máy 40

Tính toán ngắn mạch 40

3.5.3 Kiểm tra các thiết bị điện đã được sơ bộ chọn phở ần so sánh kinh t - kế ỹ thuậ 44t 3.5.4 Lựa chọn các thiế ị phân phối điện khác 45t b CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN H Ạ ÁP CHO PHÂN XƯỞ NG S ỬA CHỮA CƠ KHÍ 47

Danh m c h ụ ình vẽ

Hình 1-1 Sơ đồ ặ ằng toàn nhà máy liên hợ m t b p d t ệ 2

Hình 1-2 Sơ đồ ặ ằng phân xưở m t b ng s a chử ữa cơ khí 4

Hình 2-1 Biểu đồ ph tụ ải toàn nhà máy 18

Hình 3-1 Phương án 1 25

Hình 3-2 Phương án 2 26

Hình 3-3 Phương án 3 26

Hình 3-4 Phương án 4 27

Hình 4-1 Sơ đồ nguyên lý 50

Hình 4-2 Sơ đồ thay th ế 50

Hình 4-3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng s a chử ữa cơ khí 56

Hình 4-4 Sơ đồ ặ ằ m t b ng và đi dây của phân xưởng s a chử ữa cơ khí 57

1

CHƯƠNG 1 Yêu cầu thiết kế 1.1 Các số ệu ban đầ li u:

+ Phụ tải điện của nhà máy (Hình 1 và Bảng 1)

+ Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2) + Điện áp nguồn: Uđm = 35kV, 22kV

+ Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 250MVA + Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không

+ Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 12km

+ Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn

+ Nhà máy làm việc: 3 ca, Tmax = 300 (10 + a) gi ờ

1.2 Phụ tải điện của nhà máy

TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ

10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

2

Hnh 1-1 Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy liên hợp dệt

1.3 Phụ tải điện của phân xưởng s ữa chữa cơ khí:

Bảng 2 Danh sách thiết bị của PXSCCK

1 máy Toàn bộ

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 IJI6Π 1.7

23 Thiết bị đế hóa bền kim loại 1 ΠΠ-58 0,8

4

Hnh 1-2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

5

CHƯƠNG 2 Xác định phụ tải tính toán

2.1 Xác đị nh phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Xác định phụ tải tính toán (động lực) cho các nhóm phụ tải

a Phân nhóm phụ tải

Trong mỗi phân xưởng thường có nhiều thi t bế ị có công suất và chế độlàm việc rất khác nhau Muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiế ị điệt b n cần tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở ần nhau để g giảm chiều dài đường dây hạ áp và nhờ ậy có thể v tiết kiệm được vốn đầy tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

+ Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ ải điện đã nêu ở t trên và căn cứ vào

vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm:

4 Máy tiện ren cao cấp chính xác 1 4 1,7 1,7

2

10 Thiết bị để hóa bền kim loại 1 23 0,8 0,8

5

4 Máy tiện ren cao cấp chính xác 1 4 1,7 1,7

8

❖ Nhóm 2

lượng Ký hiệu trên mặt bằng

9

❖ Nhóm 3

lượng Ký hiệu trên mặt bằng

10 Thiết bị để hóa bền kim loại 1 23 0,8 0,8

Pđ kW Iđm(A)

1 máy Toàn bộ

4

lượng hiệu mặt

bằng

(A)

1 máy Toàn bộ

P (kW) tt Qtt(kVAr) Stt(k

1

4 Máy tiên ren cao cấp chính

5 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0,65 0,65

10 Thiết bị để hóa bền kim loại 1 23 0,8 0,8

Nhóm STT Tên thiết bị Số

lượng

Ký hiệu mặt

bằng

Pđm(kW) Iđm(A) ksd cos   nhq k max Phụ tải tính toán

1 máy

Toàn

bộ

P (kW) tt Qtt(kVAr) Stt(kV

4

5

2 Máy khoan hướng tâm 1 37 4,5 4,5

QCS = PCS.tg = 0 (do coscs =1, dùng đèn sợi đốt)

c Ph tụ ải tính toán toàn PXSCCK

PPX = P + P = 79,5 + 4,5 = 85,24 (kW) đl CS

QPX = Qđl + QCS = 107,66 (kVar)

SPX = √PPX2+ QPX2 = 137,32 (kVA)

2.2 Xác đị nh phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại

+ Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng :

Tra Knc và cos ủ c a ph tụ ải động lực phân xưởng

2.3 Xác đị nh phụ tải tính toán của toàn nhà máy

• Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

+ Có 9 phân xưởng nên chọn hệ số đồng thời Kđt = 0,85

8 Ban quản lý và phòng thiết kế 150 691 0,7 0,8 15 120 90 10,37 0 130,37

18

Hnh 2-1 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

19

CHƯƠNG 3. Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3.1 Chọn cấp điện áp nguồn điện c p cho mấ ạng cao áp của nhà máy

• Xác định điện áp tính toán theo công thức kinh nghiệm như sau :+ Utt =4,34.√1 + 0.016P =4,34.√12+ 0,016 3800 93 , =37,03(kV)

• Trong đó

+ l: Khoảng cách từ nhà máy đến tr m biạ ến áp trung gian của hệ thống

điện (km)

+ P: Công suất tính toán của phụ tải nhà máy (kW)

Từ k t quế ả tính toán, ta chọn cấp điện áp trung áp 35kV từ hệ thống cấp cho nhà máy Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng

ta có thể đưa ra các phương án cung cấp điện như sau

3.2 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện c ủa mạng cao áp nhà máy

Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy

• Chọn phương án dẫn điện bằng một đường dây từ TBATG của hệ thống điện đến tâm phụ tải (trạm trung tâm) của toàn nhà máy để từ đó phân phối đến các phân xưởng

+ Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một trạm biến áp trung tâm (TBATT)

hạ điện áp nguồn xuống một điện áp trung gian hạ từ 35kV xuống 10kV r i cồ ấp điện cho các phân xưởng thông qua các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX) Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy là hộloại 2 nên TBATG phải đặt 2 MBA với công suất được chọn theo điều kiện:

Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng

Nguyên tắc chọn phương án trạm biến áp phân xưởng :

+ Chọn ít chủng loại công suất máy biến áp, không nên chọn công suất máy biến áp phân phối (MBAPP) trên 1000kVA vì loại máy này không được sản xuất phổ biến

+ Các phụ tải công suấ ớn (trên 2000kVA) có thểt l được cấp điện từ 2 TBAPX trở lên

+ Các phụ ải công suấ t t nhỏ gần nhau có thể được cấp chung qua 1 TBAPX Vị trí TBAPX trong trường hợp này nên đặ ại phân xưởt t ng

có công suấ ớn và yêu cầt l u cung cấp điện cao nhất

+ Chọn công suất máy biến áp :

+ Chọn công suất máy biến áp:

• Trạm biến áp B5: Cấp điện cho trạm bơm (7), ban quản lý và phòng thiết

kế (8), kho v t liậ ệu trung tâm (9), đặt 1 máy biến áp

+ Chọn công suất máy biến áp:

• Điều ki n ch n: ệ ọ

SđmB≥ STBA=137,32+106+92,2 = 335,52(kVA)

• Vậy chọn 1 máy biến áp có SđmB= 400(kVA);10/0,4(kV)

PTBA(kW)

QTBA(kVAr)

STBA (kVA)

Ký hiệu

SđmB (kVA) NB

8 Ban quản lý và phòng thiết kế 130,37 90

25

Lựa chọn các phương án nối dây củ a mạng cao áp

+ Nhà máy thuộc hộ loại II nên đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp (TBATG ho c trặ ạm phân phối trung tâm) của nhà máy sẽ dùng lộ kép.+ Do tính chất quan tr ng cọ ủa các phân xưởng trong nhà máy nên mạng cao áp trong nhà máy ta sử ụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là nố d i dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cung cấp điện t mừ ột đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hi n biệ ện pháp bảo v , tệ ự động hoá và dễ ận hành v

+ Từ những phân tích trên có thể đưa ra 4 phương án thiết kế mạng cao áp như sau:

Hnh 3-1 Phương án 1

26

Hnh 3-3 Phương án 2 Hnh 3-2 Phương án 3

27

3.3 Sơ bộ chọn các thiết bị điện

Chọn công suất máy biến áp

Việc chọn công suất máy biến áp được th c hiự ện theo các phương án sơ đồ được

đề xuất ở mục 3.2.2

Chọn thi t diế ện dây dẫn

a, Ch n thi t diọ ế ện cáp trung áp

Điều ki n ch n: Ch n theo mệ ọ ọ ật độ dòng điện kinh t ế

Tính thiết diện kinh tế của dây dẫn:

Fkt= I lvmax

J kt , mm2

Trong đó:

Fkt: Tiết diện dây kinh tế

Ilvmax: Dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua dây dẫn trong chế độ làm việc bình thường

Jkt: Mật độ dòng kinh tế (A/mm2)

• Chọn thiết di n chu n g n thi t di n kinh t nhệ ẩ ầ ế ệ ế ất

− Điều kiện ki m tra: ể

Hnh 3-2 Phương án 4

28

• Kiểm tra điều ki n ệ phát nóng dài hạn k.Icp  Ilvmax

Chỉ cần chọn một xuất tuyến có chiều dài lớn nhất và công suất lớn nhất

Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không và với thời gian nhà máy làm việc trên 3000h ta chọn J = 1.1 kt

Đối với đường dây trên không và nhiệt độ môi trường lắp đặt dây dẫn là

300C, ta lấy k = 1

c, Ta có ả b ng t ng kổ ết như sau:

I (A)

(kV)

S (kVA)

I (A)

Jkt

(A/mm2)

Fkt

(mm2) Chọn F (mm2)

I (A)

31

Phương án 4:

Từ TPPTT đến trạm B1, B2, B3, B4 dùng cáp lộ kép; từ TPPTT đến tr m B5 ạdùng lộ đơn

Nhánh Uđm

(KV)

S (KVA)

I (A)

Jkt

(A/mm2)

Fkt

(mm2) Chọn F (mm2)

32

❖ Phương án 2:

Đầu vào TBATT sử dụng 2 MC 36 kV Do lặp đặt 9 MBA nên đầu ra TBATT chọn 9 máy cắt 36kV Dùng thanh góp 2 phân đoạn, giữa 2 phân đoạn đặt 1 MC liên lạc 36 kV

❖ Phương án 3

Đầu vào TPPTT sử dụng 2 MC 36 kV Do lắp đặt 7 MBA nên đầu ra TPPTT chọn 7 máy cắt 12kV Dùng thanh góp 2 phân đoạn, giữa 2 phân đoạn đặt 1 MC liên lạc 36 kV

Giá tiền 1 máy cắt

Số lượng

3.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án thiết kế

Iôđn/tôđn(kA/s) Iôđn

(kA) Giá tiền

1 máy cắt

Số lượng

Số lượng

33

Xác định vốn đầu tư thiết bị

− Tỷ giá quy đổi USD/VND= 23000

SL Thành Tiền

SL Thành tiền

5 87.88

75 28.64 78.0

5 14.83 150.7

55 28.64

7 20.1 288.7

5 32.63

- T n thổ ất điện năng trong máy biến áp:

 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

 = (0,124 T+ max.10-4 ) 8760 2

Với Tmax = 3000h   = 1575 h

+ R: Điện trở đoạn đường dây R = ro l, ro và ần lượt là l l

điện trở đơn vị (/km) và chiều dài đoạn đường dây

(km)

+ Uđm: Điện áp định mức của đường dây

+ : Th i gian t n thờ ổ ất công suấ ớt l n nh t ấ

5 0.085 7112.812

Tổn thất điện năng trên đường dây của phương án 4:

AD = 23301.926 (kWh)

− Tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây:

Đường cáp F(mm) Uđm(kV) S(kVA) r0(/km) L(m)

25

+ Hơn nữa, phương án 4 có tổn thất điện năng lớn hơn phương án 3 nên về lâu dài trong quá trình vận hành sẽ không kinh tế ằng phương án b 3

+ Vì vậy ta chọn phương án 3 làm phương án thiết k ế

Tổn thất điện năng Phương án

40

3.5 Thi ết k chi tiế ết cho phương án đượ chọ c n

Chọ n thiết diện dây dẫn nối từ hệ thống điện về nhà máy

*Vì nhà máy thuộc hộ loại II, nên đường dây trung áp cung cấp điện cho nhà máy từ TBATG về TPPTT dùng đường dây trên không lộ kép, với khoảng cách từ TBATG về TPPTT là 12km

- Chọn dây nhôm lõi thép không vỏ tiết di n 35 ệ mm2, AC 35 ki– ểm

tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố Tra bảng dây AC – 35 có

𝛥𝑢 =𝑃𝑅 + 𝑄𝑋𝑈

đ𝑚 =3800 93 85 12 2849 76, 0, +35 , 0,4.12= 1501 46, 𝑉 + Ta có: ∆Ucp = 5% Uđm = 1,75 kV

41

ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị phân phối điện khác (BU, BI,

chống sét van, cầu chì, cầu dao phía cao áp và aptomat phía hạ áp),

đảm bảo cho HTCCĐ vận hành an toàn, tin cậy và kinh ế t

- Khi tính ngắn mạch, để đơn giản hóa việc tính toán là để chọn được các thiết

bị rẻ tiền hơn ta sẽ tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha và để các máy cắt liên lạc và các aptomat liên lạc ở trạng thái cắt Do vậy, mạng điện tính toán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp, một MBA, một cáp, một aptomat

+ Tính NM tại điểm N trên thanh cái TPPTT để kiểm tra MC và thanh góp + Tính NM tại các điểm N1iphía cao áp của các TBAPX để kiểm tra

dưới đây

Đường dây Cáp L (m) r0 (Ω/km) x0 (Ω) R (Ω) X (Ω)

TPPTT – B 1 2xXLPE(3x25) 67,9 1,2 0,211 0,0815 0,014 TPPTT – B 2 2xXLPE(3x25) 3 1,2 0,211 3,6.10−3 6,33.10-4

TPPTT – B 3 2xXLPE(3x25) 26,9 1,2 0,211 0,0323

5,676 10 −3

TPPTT – B 4 2xXLPE(3x25) 113.8 1,2 0,211 0,1366 0,024

Thay số tính toán ta tính được điện trở và điện kháng của các

MBAPX ở cấp điện áp 35kV như bảng dưới đây:

- Tính dòng điện ngắn mạch khi sự cố tại điểm N31:

Tính toán tương tự ta có dòng ngắn mạch tại các điểm N32, N33, N34

Tên trạm Sdm (KVA) ΔPN (kW) UN%

• tqđ: Thời gian quy đổi nhiệt của dòng điện ngắn mạch

- Kiểm tra máy cắt theo các điều kiện sau ứng với chế độ ngắn mạch

• tqđ: thời gianổn định nhiệt định mức, nhà chế ạo cho tương ứ t ng với Iôđ

• I”: dòng ngắn mạch siêu quá độ, trong tính toán ngắn mạch coi ngắn mạch là xa nguồn, bằng dòng ngắn mạch chu kỳ

Tuyến cáp 𝑈đ𝑚( )𝑘𝑉 𝐼𝑁(𝑘𝐴) 𝛼 𝑇𝑞đ 𝐹ôđ𝑛 Chọn F(𝑚𝑚2) Kết luận

+ Theo số liệu đã tính toán ở các phần trước, ta có bảng ch n cọ ầu chì

cao áp cho từng trạm biến áp: (theo B ng tra c u PLIII.12 Cả ứ ầu ch

cao áp do hãng SIEMENS chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện)

- Chọn cầu dao cao áp:

Theo số liệu đã tính toán ở các phần trước, ta có bảng ch n cọ ầu dao cao áp cho

từng trạm biến áp: (theo B ng tra c u PLIII.4 ả ứ Thông ố kĩ s thu ật của c u dao ph ầ ụ

tải do ABB ch t o ế ạ – Sách Thiế ế ấp điện) t k c

+ Chọn áp tô mát tổng: Theo số liệu đã tính toán ở các phần trước, ta

có bảng chọn áp tô mát tổng: (theo Bảng tra cứu PLIV.3 Thông số kĩ thuật các loại áp tô mát từ 16 đến 3200A do Merlin Gerin chế tạo – Sách Thiết kế cấp điện)

- Chọn áp tô mát phân đoạn:

+ Theo số liệu đã tính toán ở các phần trước, ta có: (theo B ng tra c u ả ứ

PLIV.3 Thông số kĩ thuật các loại áp tô mát từ 16 đến 3200A do

Merlin Gerin ch t o ế ạ – Sách Thiế ế ấ điện) t k c p