ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN. TS. Phan Đăng Khải

Mục lục CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về nhà máy 7 CHƯƠNG II: Xác định phụ tải tính toán 29 CHƯƠNG III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 40 CHƯƠNG IV: Thiết kế mạng điện hạ áp cho

Đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho

nhà máy luyện kim đen

, Tháng năm

Mục lục

CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về nhà máy 7

CHƯƠNG II: Xác định phụ tải tính toán 29

CHƯƠNG III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 40

CHƯƠNG IV: Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sữa chữa

CHƯƠNG V: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công

CHƯƠNG VII: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sữa

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.Tên thiết kế : Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen

2.Sinh viên thực hiện: NguyÔn Quèc C-êng, lớp : HTĐ4 , Khóa 48

3.Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Đăng Khải

1.Mở đầu :

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, Đăc điểm công nghệ, đặc điểm và phân bố phụ tải: Phân loại phụ tải

1.2 Nội dung tính toán thiết kế ; các tài liệu tham khảo

2 Xác định phụ tải tính toáncủa các phân xưởng và toàn nhà máy

3 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sũa chữa cơ khí

4 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:

4.1 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng

4.2 Chọn số lượng , dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (Trạm biến áp xí nghiệp ) hoặc trạm phân phối trung tâm

4.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

5 Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy

6 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A0

1 Sơ đồ nguyên lý mang điện phân xưởng sữa chữa cơ khí

2 Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy

CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY

1 Điện áp : Tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy

2 Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn

3 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực :

250MVA

4 Đường dây cung cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC

5 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy :15 km

6 Nhà máy làm việc 3 ca

Ngày nhận đề : 20 tháng 2 năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

THẦY GIÁO : PHAN ĐĂNG KHẢI

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, điện năng đã đi vào mọi mặt của đời sống, trên tất cả các lĩnh vực, từ công nghiệp cho tới đời sống sinh hoạt Trong nền kinh tế đang

đi lên của chúng ta, ngành công nghiệp điện năng do đó càng đóng một vai trò quan trọng hơn bao giờ Để xây dựng một nền kinh tế phát triển thì không thể không có một nền công nghiệp điện năng vững mạnh, do đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khu công nghiệp… thì cần phải hết sức chú trọng vào phát triển mạng điện, hệ thống điện ở đó nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các khu vực đó Hay nói cách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải

đi trước một bước, thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt mà còn cho sự phát triển trong tương lai

Ngày nay, xã hội phát triển, rất nhiều nhà máy được xây dựng Việc quy hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các nhà máy là công việc thiết yếu và vô cùng quan trọng Để có thể thiết kế được một hệ thống cung cấp điện an toàn và đảm bảo tin cậy đòi hỏi người kỹ sư phải có được trình

độ và khả năng thiết kế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy ở trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao bài tập dài về thiết kế một mạng điện cho một xí nghiêp, nhà máy nhất định Bản thân em được nhận đề bài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen, với các số liệu về phụ tải đã cho

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I, VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ

Nhà máy luyện kim đen là nhà máy công nghiệp nặng quan trọng

trong nền kinh tế quốc dân , cung cấp nguyên liệu cho các ngành khác : cơ

khí chế tạo , giao thông , xây dựng …Kinh tế càng phát triển thì nhu cầu

kinh tế càng tăng cao vì sản lượng gang thép tính theo đầu người là một

trong những chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá tiềm lực của đất nước Do tầm

quan trọng của nhà máy nên ta xếp nhà máy hộ tiêu thụ loại 1 , cần đảm

bảo cấp điện liên tục và an toàn

Do đặc điểm công nghệ có nhiều khí bụi nên nhà máy luyện kim

được bố trí ở vùng xa thành phố , xa khu dân cư Nhà máy luyện kim em

đươc giao nhiệm vụ thiết kế có quy mô khá lớn với 10 phân xưởng là: Phân

xưởng luyện gang, Phân xưởng là Mactin, phân xưởng máy cán phôi

tấm,….với công suất đặt lớn hơn 32000 ( kW)

BẢNG THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG

Kí hiệu

trên mặt

bằng

Tên phân xưởng Công suất đặt

(kW)

1 Phân xưởng luyện gang (phụ tải 3kV là 3200kW) 8200

2 Phân xưởng lò mactin 3500

3 Phân xưởng máy cán phôi tấm 2000

4 Phân xưởng cán nóng (phụ tải 3kV là 2500kW) 7500

6 Phân xưởng tôn 2500

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

8 Trạm bơm( phụ tải 3kV là 2100kw) 3200

9 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 320

10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo

diện tích

Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tt Tên thiết bị Số

lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

Ghi chú

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

1 Máy tiện ren 4 Ik625 10

2 Máy tiện ren 4 IK620 10

3 Máy doa tọa độ 1 2450 4.5

4 Máy doa ngang 1 2614 4.5

5 Máy phay vạn năng 2 6H82 7

6 Máy phay ngang 1 6H84 4.5

7 Máy phay chép hình 1 6HK 5.62

8 Máy phay đứng 2 6H12 7.0

9 Máy phay chép hình 1 642 1.7

10 Máy phay chép hình 1 6461 0.6

11 Máy phay chép hình 1 64616 3.0

12 Máy bào ngang 2 7M36 7.0

13 Máy bào giường 1 trụ 1 MC38 10

15 Máy khoan hướng tâm 1 2A55 4.5

16 Máy khoan đứng 1 2A125 4.5

17 Máy mài tròn 1 36151 7.0

18 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2.8

19 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10

20 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2.8

21 Máy ép thủy lực 1 0-53 4.5

22 Máy khoan để bàn 1 HC-12A 0.65

25 Máy ép tay kiểu vít 1 - -

28 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2.8

BỘ PHẬN SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN

1 Máy tiện ren 3 IA62 7.0

2 Máy tiện ren 2 I616 4.5

3 Máy tiện ren 2 IE6IM 3.2

4 Máy tiện ren 2 I63A 10

5 Máy khoan đứng 2 2A125 2.8

6 Máy khoan đứng 1 2A150 7

7 Máy khoan vạn năng 1 6H81 4.5

8 Máy bào ngang 1 7A35 5.8

9 Máy mài tròn vạn năng 2 3130 2.8

10 Máy mài phẳng 1 - 4.0

12 Máy mài hai phía 2 - 2.8

13 Máy khoan bàn 7 HC-12A 0.65

14 Máy ép tay 2 P-4T -

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO NHÀ MÁY

1 T ÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG SỮA CHỮA CƠ

KHÍ

1.1: Phân nhóm phụ tải

Tên thiết bị Tên thiết

bị

số lượng

Công suất P dm (kW) I dm (A) 1máy Toàn bộ

5 Máy khoan vạn năng 7 1 4.5 4.5 11.39

6 Máy bào ngang 8 1 5.8 5.8 14.68

7 Máy bào tròn vạn năng 9 2 2.8 5.6 2*7.09

9 Máy mài hai phía 12 1 2.8 2.8 7.08

6 Máy mài hai phía 12 1 2.8 2.8 7.09

7 Máy khoan bàn 13 6 0.65 3.9 6*1.64

1 Máy tiện ren 1 4 10 40 4*25.31

2 Máy tiện ren 2 4 10 40 4*25.31

3 Máy doa ngang 4 1 4.5 4.5 11.39

1 Doa toạ độ 3 1 4.5 4.5 11.39

3 Máy phay chép hình 9 1 0.6 0.6 1.52

4 Máy khoan bàn 13(sc) 1 0.65 0.65 1.645

7 Máy mài vạn năng 18 1 2.8 2.8 7.09

2 Máy phay ngang 6 1 4.5 4.5 11.39

3 Máy phay chép hình 7 1 5.62 5.62 14.22

4 Máy phay chép hình 10 1 0.6 0.6 1.52

5 Máy phay chép hình 11 1 3.0 3.0 7.59

6 Máy bào ngang 12 1 7.0 7.0 17.72

7 Máy bào giường một trụ 13 1 10 10 25.32

1.2: Tính toán phi tải từng nhóm

A.Nhóm 1

TT Tên thiết bị Kí hiệu

trên bảng

số lượng Công suất P1 máy Toàn bộ dm(kW) Idm(A)

5 Máy khoan van năng 7 1 4.5 4.5 11.39

6 Máy bào ngang 8 1 5.8 5.8 14.68

7 Máy bào tròn 9 2 2.8 5.6 2*7.09

9 Máy mài hai phía 12 1 2.8 2.8 7.08

số thiết bị làm việc hữu ích n1=4 ta có n*=4/13=0.3

tổng công suất của nhóm P=62.1

công suất của các thiết bị hữu ích P1=29.8 suy ra P*=29.8/62.1=0.48

tra bảng phi lục PL 1.5 được n*hq=0.8

số thiết bị làm việc có hiệu quả nhq=0.8*13=10.410

tra bảng phi lục PL1.6 có Kmax=2.1

phụ tải tính toán của nhóm 1:

Ptt=Kmax*Ksd*P=2.1*0.16*62.1=20.87(kW)

Qtt=Ptt*tg =20.87*1.33=27.75(kW)

Stt= 62.1 34.78

os 0.6

Ptt

c    (kVA)

1 34.78

52.85( )

3 0.38* 3

Stt

U

B.Nhóm 2

Ta có n=13 n1=3 * 3 0.23

13

n

P=41.9 P1=24 * 24 0.57

41.9

P

Tra bảng PL1.5:n*hq=0.61  nhq=0.61*13=7.918

Tra bảng PL1.6: Kmax=2.31

tt Tên thiết bị Kí hiệu

trên bảng

Số lượng Công suất P dm (kW) P dm (A)

1 máy Toàn bộ

6 Máy mai hai phía 12 1 2.8 2.8

7 Máy khoan bàn 13 6 0.65 3.9

 

2.31*0.16*41.9 15.48

* 15.48*1.33 20.60( Ar)

Ptt 15.48

Stt= 25.8( )

cos 0.6

25.8

39.20

* 3 0.38* 3

Ptt

kVA Stt

U





 

C.Nhóm 3

Nhóm3

3 Máy doa ngang 4 1 4.5 4.5

Ta có n=13 n1=8 * 8 0.62

13

n

P=93.9 P1=80 * 80 0.85

93.9

P

Tra bảng PL1.5 : nhq*=0.75 →nhq=0.75*13=10

Tra bảng PL1.6 :Kmax=2.1

D.Nhóm4

 

 

ax*Ksd*P=2.1*0.16*93.9=31.55 kW Qtt=Ptt*tg 31.55*1.33 41.96

Ptt 31.55

cos 0.6

52.58

80

* 3 0.38* 3

kVAr kVA

Stt

U







5 Máy xọc 14 2 7 14

Ta có n=11 n1=5 → n*=5/11=0.45

P=55.55 P1=38 →P*=38/55.55=0.68

Tra bảng PL1.5 nhq*=0.81 →nhq=0.81*11=8.91≈9

Tra bảng PL1.6 Kmax=2.2



 

ax*Ksd*P=2.2*0.16*56.85=20.1 kW

* 20.01*1.33 26.61 Ar 20.01

33.35

os 0.6

33.35

50.67

* 3 0.38* 3

Ptt Km

Ptt

c Stt

U







E.Nhóm 5

2 Máy phay ngang 6 1 4.5 4.5

3 Máy phay chép hình 7 1 5.62 5.62

4 Máy phay chép hình 10 1 0.6 0.6

5 Máy phay chép hình 11 1 3.0 3.0

6 Máy bào ngang 12 1 7.0 7.0

7 Máy bào giường một trụ 13 1 10 10

Ta có n=10 n1=6 →n*=6/10=0.6

P=54.52 P1=43.62 → P* =43.62/54.52=0.8

Tra bảng PL1.5 nhq* =0.81 → nhq=0.81*10=8.1≈8

Tra bảng PL1.6 Kmax=2.31

 

ax*Ksd*P=2.31*0.16*54.52=20.15 kW

* 20.15*1.33 26.8 Ar 20.15

33.58

os 0.6

33.58

51

* 3 0.38* 3

Ptt

c Stt

U







  

Idn=Ikdmax + Itt – Ksd* Idmmax=

1.3 : PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG CỦA PHÂN XƯỞNG XỬA

CHỮA CƠ KHÍ

Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng

Pcs=Po*F ta lấy Po=15 W/m2

Pcs=15*(50*20)=15000(W)=15(kW)

1.4: PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN PHÂN XƯỞNG

A Công suất tác dụng của toàn phân xưởng

Px=Kdt*∑Ptti =0.85*(20.15+20.87+15.48+31.55+20.01)=91.55(kW)

Qx=Px*tg =91.55*1.33=121.76(kVAr)

B.Phụ tải toàn phần của phân xưởng

Stp= 161.8(kVA)

 

161.8

245.85

3 * 3 * 0.38

91.55 15

161.8

Stt

U

Ptttp Stttp





2.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI

Ta có diện tích các phân xuởng

2.1: PHÂN XƯỞNG LUYỆN GANG

Với phân xưởng luyện gang ta có Knc = 0.6 ; cos =0.8 ;tg =0.75

;Po=15

A Phụ tải 3 kV

Công suất tác dụng P3kV=Knc*Pd=0.6*3200=1920(kW)

Công suất phản kháng Q3kV = P3kV*tg =1920*0.75=1440(kVAr)

Công suất toàn phần S3kV = P2 Q2  1920 2  1440 2  2400kVA

Dòng điện I3kV = 2400 462 

3 * 3 *3

S

A

B.Phụ tải 0.4 kV

Ta có

.Phụ tải chiếu sáng

Pcs=Po*F=15*2975=44625(kW)=44.625(kW)

0.4 0.4 3000 44.625 3750

3 * 3 *0.38

S

A

TT Tên phân xưởng diện tích (m2)

7 Px sửa chữa cơ khí 1000

8 trạm bơm 600

9 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 1950

D.Phụ tải toàn phân xưởng

S ttpx = Pttpx2 Qttpx2  4964.625 2  3690 2  6168kVA

2.2: PHÂN XƯỞNG LÒ MACTIN

Với phân xưởng lò Mactin ta có Knc=0.6 cos =0.8 tg =0.75

Po=15

A.Công suất động lực

Pdl=Knc * Pd =0.6*3500=2100(kW)

Qdl= Pdl*tg =2100*0.75=1575(kVAr)

B.Công suất chiếu sáng cho phân xưởng

Pcs=Po * F=15*2800=42000(W)=42(kW)

C.Công suất toàn phần của phân xưởng

2100 42 1575 2659

Itt= 2659 4040 

3 * 3 *0.38

Stt

A

2.3: PHÂN XƯỞNG CÁN PHÔI TẤM

Với phân xưởng cán phôi tấm có Knc=0.6; cos =0.8; tg =0.75;

Po=15

Pdl =Knc * Pd =0.6*2000=1200(kW)

Qdl=Pdl*tg =1200*0.75=900(kVAr)

Pcs=Po*F= 15*1050=15750(kW)=15.75(kW)

Itt= 1513 2299 

3 * 3 *0.38

Stt

A

2.4: PHÂN XƯỞNG CÁN NÓNG

Với phân xưởng cán nóng có Knc=0.6 ; cos =0.8 ; tg =0.75

;Po=15W

A Phụ tải 3kV(2500kW)

Ta có

P3kV= Knc * Pd =0.6*2500=1500(kW)

Q3kV= P3kV * tg =1500*0.75=1125(kVAr)

S3kV= 3 1500 2500 

os 0.6

P kv

VA

I3kV= 3 2500 481.125 

3 * 3 *3

S kv

A

B Phô tải 0.4kV

Ta có

P0.4kV =Knc * Pd =0.6*5000=3000(kW)

Q0.4kV= P0.4kV*tg =3000*075=2250(kVAr)

.Công suất chiếu sáng

Pcs=Po*F=15*4425=66375W=66.375(W)

0.4 0.4 3000 66.375 2250 3803

I0.4kV= 0.4 3803 5778( )

3 * 3 *0.38

A

D.Công súât toàn phần

Ptttp=P3kV + P0.4kV + Pcs

=1500+3000+66.375=4566.375(kW)

Qtttp=Q3kV + Q0.4kV =1125+2250=3375(kVAr)

S tttp = Ptttp2 Qtttp2  4566.375 2  3375 2  5678kVA

2.5 :PHÂN XƯỞNG CÁN NGUỘI

với phân xưởng cán nguội ta có Knc=0.6 ; cos =0.8 ; tg =0.75 ;

Po=15

Ptt=Knc*Pd=0.6*4500=2700(kW)

Qtt=Ptt*tg =2700*0.75=2025(kVAr)

Pcs=Po*F=15*1125=16875(W)=16.875(kW0

 

2700 16.875 2025 3388( ) 3388

5144

3 * 3 *0.38

Stt

U

2.6 PHÂN XƯỞNG TÔN

Với phân xưởng tôn ta lấy Knc=0.6 ; cos =0.8 ; tg =0.75 ;Po=12

Ptt=Knc*Pd=0.6*2500=1500(kW)

Qtt=Ptt*tg =1500*0.75=1125(kVAr)

Pcs=Po*F=12*3750=45000(W)=45(kW0

 

1500 45 1125 1911( ) 1911

2904

3 * 3 *0.38

Stt

U

2.8:TRẠM BƠM :PHỤ TẢI 3KV(2100KW); PHỤ TẢI

0.4KV(1100KW)

Với trạm bơm có Knc=0.6; cos =0.8 ; tg =0.75 ;Po=12W

A.Phụ tải 3kV

P3kV=Knc*Pd=0.6*2100=1260(k W)

Q3kV=P3kV*tg =1260*0.75=945(kVA)

S3kV= P kv3 2 Q kv3 2  1260 2  945 2  1575kVA

B.Phụ tải 0.4kV

Phụ tải chiếu sáng

Pcs=Po*F=12*600=7200(W)=7.2(kW)

0.4 0.4 660 7.2 495 831( )

3 * 3 *0.38

A

C.Phụ tải toàn phần

Ptttp=P3kV+P0.4kv+Pcs=1260+660+7.2=1927.2(kW)

Stttp= Ptttp2 Qtttp2  1927.2 2  1440 2  2406kVA

2.9: BAN QUẢN LÝ VÀ PHÒNG THÍ NGHIỆM

Với ban quản lý và phòng thí nghiệm ta lấy Knc=0.8;

os =0.85 ; tg =0.62

c   ;Po=20W

T a có:

Ptt=Knc*Pd=0.8*320=256(kW)

Qtt =Ptt*tg =256*0.62=158.72(kVAr)

Pcs=Po*F=20*1950=39000(W)=39(kW)

 

256 39 158.72 335 335

509

3 * 3 *0.38

Stttp

U

BẢNG PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

T

T

Tên phân

xưởng

Công suất đặt(P d )

K nc P o

(W)

cos CS

động lực P dl

CS chiếu sáng P cs

Q tttp P tttp S tttp

1 Px luyện gang 8200 0.6 15 0.8 44.625 3690 4964.625 6186

2 Px lò mactin 3500 0.6 1 0.8 2100 42 1575 2142 2659

3 Px cán hôitấm 2000 0.6 15 0.8 1200 15.75 900 1215.75 1513

4 Px cán nóng 7500 0.6 15 0.8 66.375 4250 4566.375 6238

5 Px cán nguội 4500 0.6 15 0.8 2700 16.875 2025 2716.875 3388

6 Px tôn 2500 0.6 12 0.8 1500 45 1125 1545 1911

7 Px sc cơ khí 0.6 15 0.8 91.56 15 121.76 108.56 161.8

8 trạm bơm 3200 0.6 12 0.8 7.2 1440 1927.2 2406

9 Ban quản lý và

thi nghiệm

320 0.8 20 0.85 256 39 158.72 295 335

3.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY

Lấy Kdt=0.8

ph ụ tải tác dụng của toàn nhà máy

Pttnm=Kdt* 9

1

Ptt



=0.8*(4964.625+2142+1215.75+4566.375+2716.875+1545+108.56

+

+1927.2+295)=15585.1088 kW

Phi tải tính toán phản kháng của nhà máy

Qttnm=Kdt* 9

1

Qtti



=0.8*(3690+1575+900+4250+2025+1125+121.76+1440+158.72)=

=12228.384 kVAr

Phi tảh tính toán toàn phần của nhà máy