BÀI tập lớn THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO NHÀ máy LUYỆN KIM ĐEN

Số liệu phụ tải - Bảng 1 và Hình 1 cho số liệu tổng quan của phụ tải toàn nhà máy baogồm vị trí, diện tích, công suất đặt và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng trong nhàmáy.. Yêu c

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trang 2

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN

1.1 Vai trò và vị trí địa lý

Nghành luyện kim đen là nghành công nghiệp nặng mang tầm quan trọngtrong sự phát triển chung của nền kinh tế nước ta, nó đóng vai trò quan trọng cungcấp nguyên liệu cho các ngành khác như : cơ khí chế tạo , giao thông , xây dựng …Hơn nữa chúng ta có thể dựa vào lượng tiêu thụ gang thép trên đầu người mà biếtđược tiềm lực phát triển của một nền kinh tế đang phát triển cụ thể như nước ta

Với đặc điểm về công nghệ có nhiều khí bụi nên nhà máy luyện kim thườngđược bố trí ở những nơi xa thành phố , xa khu dân cư Nhà máy luyện kim đen mà

em được giao nhiệm vụ thiết kế có quy mô khá lớn với 7 phân xưởng , một trạmbơm và một ban quản lý

Bảng 1 : Phụ tải của nhà máy luyện kim

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Trang 3

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy luyện kim đen

Trang 4

1.2 Danh sách thiết bị phân xưởng

Bảng 2 Danh sách thiết bị của PXSCCK

1 máy Toàn bộ

Bộ phận máy công cụ

Trang 5

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)

Trang 6

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)

1.3 Diễn giải yêu cầu thiết kế

1.3.1 Thông số ban đầu

Trang 7

Trang 8

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

2 Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2)

3 Điện áp nguồn: Uđm = 22kV hoặc 35kV

4 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 350

MVA

5 Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không

6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 12 km

7 Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn

8 Nhà máy làm việc: 3 ca, Tmax = 4000 giờ

1.3.2 Số liệu phụ tải

- Bảng 1 và Hình 1 cho số liệu tổng quan của phụ tải toàn nhà máy baogồm vị trí, diện tích, công suất đặt và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng trong nhàmáy Tỷ lệ xích trên Hình 1 cho phép tính chính xác kích thước thực tế của các phân xưởng

1.3.3 Số liệu liên kết với nguồn

- Điện áp liên kết với nguồn : Cho biết điện áp của các lưới hệ thống ở lâncận vị trí nhà máy cần thiết kế cung cấp điện Khi thiết kế cần phải chọn cấp điện áp để liênkết HTCCĐ của nhà máy với lưới hệ thống

- Khoảng cách và loại đường dây nối từ lưới hệ thống (trạm biến áp trunggian) đến nhà máy Khoảng cách và công suất phụ tải cho phép sơ bộ lựa chọn cấp điện ápliên kết với nguồn điện

- Công suất ngắn mạch của hệ thống điện tại phía hạ áp của trạm biến áptrung gian (tại nơi kết nối giữa lưới hệ thống với nhà máy Mục đích để đi tính ngắn mạch

và lựa chọn thiết bị điện

1.3.4 Yêu cầu thiết kế cung cấp điện

- Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy

- Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

- Thiết kế mạng điện hạ áp động lực cho PXSCCK

Trang 9

CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY

2.1 Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi ứng dụng

2.1.1 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số nhu cầu (K nc )và công suất đặt (P đ ).

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

- Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán cảu nhóm thiết bị (kW, kVAR, kVA)

- n : Số thiết bị trong nhóm

- Knc : Hệ số nhu cầu cảu nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu

Phương pháp này ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm là kémchính xác, không xét được chế độ vận hành của các phụ tải, chỉ dùng trong tínhtoán sơ bộ khi biết số liệu rất ít về phụ tải như Pđ và tên phụ tải

Trang 10

- nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công

suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực

tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )

Công thức nhq như sau :

+ Khi m¿ 3 và Ksd ¿ 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau :

• Tính n1 : số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max

• Tính P1 : tổng công suất của n1 thiết bị trên :

Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp 3 pha :

Trang 11

Pqd = 3.Pđmfa max+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây :

Pqd = √3.PđmChú ý : khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán :

+ Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :

n

Ptt = ∑ P đmi i=1

+ Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bịhiệu quả nhỏ hơn 4 thí có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :

n

Ptt = ∑ K ti P đmi i=1

Với Kt là hệ số tảiPhương pháp này có thể xét đến cách chế độ làm việc của phụ tải nên kết quảtính toán chính xác hơn Sử dụng khi có số liệu chi tiết của phụ tải

2.1.3 Phương pháp xác định PTTT theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.

Trang 12

2.2 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 7 trong sơ đồ mặt bằngnhà máy Trong phân xưởng có 70 thiết bị, công suất của các thiết bị rấtkhác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 30 kW ( Lò điện kiểu buồng và

Lò điện kiểu bể) song có những thiết bị có công suất rất nhỏ ( 1 kW) Cácthiết bị có chế độ làm việc dài hạn Những đặc điểm này cần được quantâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương

án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

2.2.1 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp P tb và

2.2.1.1 Phân nhóm phụ tải

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độlàm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cầnphải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theocác nguyên tắc sau:

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc tương tự nhau

- Tổng công suất định mức của các nhóm phụ tải nên xấp xỉ nhau, hơn nữa tổng sốphụ tải của các nhóm cũng nên xấp xỉ nhau và nên trong khoảng 8 đến 12 phụ tải

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau

Các bảng phân chia theo nhóm

Trang 13

Trang 14

6 Máy tiện Rêvonve 1 IA- 2 2 6

Trang 19

Trang 23

Trang 24

Chọn hệ số sử dụng K sd =0,2 và hệ số công suất cosφ=0,6.

Từ bảng ta có:

Tổng số thiết bị của nhóm: n=13

Công suất lớn nhất của thiết bị trong nhóm: P max=14 kW.

Công suất nhỏ nhất của thiết bị trong nhóm: P

Trang 25

4 Máy bào ngang 2 7A 9 1 1

Trang 26

Công suất lớn nhất của thiết bị trong nhóm: P max=14kW.

Trang 27

Trang 29

Trang 31

Từ bảng ta có:

Trang 32

Tổng số thiết bị của nhóm: n=4.

Trang 33

4 Máy phay ngang 1 80 3 3

6Г

Trang 34

5 Máy phay vạn năng 1 57 3 3 4

Trang 35

Trang 36

Công suất lớn nhất của thiết bị trong nhóm: P max= 10kW.

Trang 37

Trang 39

Chọn hệ số sử dụng K sd =0,2 và hệ số công suất cosφ=0,6.

Từ bảng ta có:

Tổng số thiết bị của nhóm: n=8

Công suất lớn nhất của thiết bị trong nhóm:

Công suất nhỏ nhất của thiết bị trongnhóm:

Trang 41

Bảng 8 Tổng hợp kết quả tính toán phụ tải các nhóm

2.2.1.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn PXSCCK

Trang 42

Phụ tải chiếu sáng của PXSCCK được xác định theo công thức: P cs = p0.STrong đó:

 p0: suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2)

Trang 43

 S: diện tích của phân xưởng được chiếu sáng (m2)

Hệ thống chiếu sáng dùng đèn sợi đốt (cosφ =1 => tanφ =0 ) và tra bảng

đặt(k

tiêuW)

Trang 44

Trang 45

2.3.1 Cách xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của cácphân xưởng nên

ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này PTTT của phân xưởng được xác định theo các biểu thức :

P đi , P đmi- công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

P tt , Q tt , S tt - công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toáncủa nhóm thiết bị

K nc - hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật Cosφ – hệ số công suấttrung bình của nhóm

2.3.2 Xác định PTTT của các phân xưởng

Phân xưởng luyện gang

Công suất đặt: 4000 kWDiện tích: 4800 m2Tra bảng PL2 với phân xưởng nhiệt luyện ta tìm được K nc = 0,6; Cosφ = 0,8

Tra bảng ta được suất chiếu sáng p0 = 0,015 kW/ m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên có Cosφđ = 1

Công suất tính toán động lực:

P dl = K nc P đ = 0,6 x 4000 = 2400 (kW)

chiếu sáng:

P cs = p0 S = 0,015 x 4800 = 72 (kW)Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:

Trang 46

Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:

Trang 47

P 2 1 0.6 0 1 1 1 12 9 15

Trang 49

X 5 1 8 2 5 9 49 1 14.

Trang 50

T

Trang 51

Trang 52

2.4 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy 

PTTT tác dụng của toàn nhà máy:

9

P ttnm=K

đt ∑ Ptti i=0

2.5 Xác định tâm của biểu đồ phụ tải

2.5.1 Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị

n

cực tiểu ∑ P i l i min

i=1

Trong đó:

P i và l i - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải điện có thể sử dụng các biểu thức sau:

i=1

Trang 53

Trang 54

x i ; y i ; z i - toạ độ của tâm phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn.

S i - công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trítốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối nhằm mụcđích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm tâmtrùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất củaphụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép ngườithiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cầnthiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện Biểu đồ phụtải được chia thành 2 phần: phần phụ tải động lực ( phần hình quạt gạchchéo ) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng )

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của cácphân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thểlấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn phụ tải được xác định qua biểu thức:

R =√ S i

Trong đó: m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 4 kVA/mm2.Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức sau:

Trang 55

Martin 1 1 6 5 6

Trang 58

8 8 3

9

Bảng 9 Bán kính và góc phụ tải chiếu sáng các phân xưởng

Từ bảng trên ta tính được tâm phụ tải của nhà máy như sau:

n

∑ S i i=1

 Tâm phụ tải là điểm M(6,4 ; 3,5) Do gần với sát với phân xưởng 4

 Ta sẽ di chuyển ra điểm M’ (7,8 ; 3,6)

Hinh 1 Biểu đồ tâm phụ tai

Trang 59

Trang 60

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ

MÁY 2.6 Đặt vấn đề

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêukinh tế và kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp

lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho người và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước:

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

2.7 Thiết kế mạng điện cao áp nhà máy

2.7.1 Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp của nhà máy

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp

lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm

để lựa chọn cấp điện áp truyền tải:

U = 4,34.√ L+0,016 P (kV)Trong đó:

P - công suất tính toán của nhà máy (kW)

L - khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km) Theo đề bàiL=12 km

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

Trang 61

U = 4,34.√12+0,016 ×9832,35 = 56,47 (kV)Trạm biến áp trung gian có các cấp điện áp ra là 22 kV và 35 kV Từ kết

quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV.

2.7.2 Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà

máy

Từ nguồn (tức là từ TBATG của hệ thống điện) có thể cấp điện đến nhà máy theo các hình thức sau:

 Cách thứ nhất dẫn điện bằng một đường dây từ TBATG của hệthống điện đến tâm phụ tải (trạm trung tâm) của toàn nhà máy để từ đó phân phối đến cácphân xưởng Cách này áp dụng cho trường hợp TBATG ở xa nhà máy Tâm phụ tải của nhàmáy được xác định như trên

Có thể có hai phương án kết cấu trạm trung tâm như sau:

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 (ví dụ hạ từ 35kV hoặc 22kV xuống 10kV hoặc 6kV) rồi cấp điện cho các phân xưởng thông qua các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX)

Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một trạm phân phối trung tâm (TPPTT)không có máy biến áp, chỉ gồm các thiết bị đóng cắt phân phối tới cácTBAPX

 Cách thứ hai cấp điện trực tiếp từ trạm biến áp trung gian của hệthống điện đến các phân xưởng của nhà máy (sơ đồ "dẫn sâu") bằng nhiều đường dây.Phương pháp này chỉ thực hiện nếu TBATG của hệ thống điện ở rất gần nhà máy và trongnhà máy có một số phụ tải có công suất rất lớn và quan trọng

=> Qua phân tích hai phương án ta chọn phương án thứ nhất dẫn điệnbằng một đường dây từ TBATG của hệ thống điện đến tâm phụ tải (trạmtrung tâm) của toàn nhà máy để từ đó phân phối đến các phân xưởng.Tâm phụ tải của nhà máy được xác định tại điểm M(6,4 ; 3,5) trùng vớiphân xưởng 4 theo trình bày ở chương II Nên ta dịch điểm đặt trạm tới vị

trí M(7,8 ; 3,6)

a Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT):

Nguồn 35kV từ hệ thống về qua TBATT được hạ xuống điện áp 10kV

để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốnđầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phânxưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cảithiện , song phải đầu tư để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trongmạng cao áp Nếu sử dụng phương án này vì nhà máy được xếp vào hộloại 1 nên trạm TBATG phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọntheo điều kiện:

Định dạng
Số trang	235
Dung lượng	1,51 MB