ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN THẦY GIÁO ĐẶNG QUỐC THỐNG

Nhà máy luyện kim đen được xây dựng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên , với quy mô lớn gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc . Do đặc điểm của công nghệ luyện kim thải nhiều khí bụi nên các nhà máy luyện kim thường được xây dựng ở xa thành phố và khu tập trung đông dân cư . Luyện kim là một ngành 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 kim loại đen 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 kinh tế của đất nước . Do tầm quan trọng của nhà máy ta xếp nhà máy vào hộ loại 1 , cần được đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn

Lời nói đầu

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất n-ớc , ngành công nghiệp điện lực luôn giữ vai trò vô cùng quan trọng Ngày nay trở thành dạng năng l-ợng không thể thiếu đ-ợc trong hầu hết các lĩnh vực : khi xây dựng một nhà máy mới , một khu công nghiệp , một khu dân cư mới , … thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó

Trong công cuộc công ngghiệp hoá , hiện đại hoá , ngành công nghiệp n-ớc ta đang ngày một khởi sắc , các nhà máy xí nghiệp không ngừng đ-ợc xây dựng Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện đ-ợc thiết kế và xây dựng Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó ,cùng những kiến thức đ-ợc học tại bộ môn hệ thống

điện – Tr-ờng đại học bách khoa hà nội , em đã nhận đ-ợc đề tài thiết

kế môn học hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen

Trong thời gian làm đồ án thiết kế môn học vừa qua , với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn

hệ thống điện , đặc biệt là sự chỉ bảo của thầy giáo dạy môn hệ thống cung cấp điện

Đặng Quốc Thống em đã phần nào hiểu đ-ợc cách thiết kế một hệ thống cung cấp điện nói riêng và cũng có thể hiểu một phần về hệ thống điện nói chung Trong quá trình thiết kế đồ án , với kiến thức còn hạn chế của bản thân lên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót và khiếm khuyết Em mong nhận đ-ợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo để bài làm của em đ-ợc hoàn chỉnh hơn

Mục lục

Lời nói đầu ………

ch-ơng I: Giới thiệu chung về nhà máy ………

ch-ơng II: Xác định phụ tải tính toán ………

ch-ơng III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy ………

ch-ơng IV: Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân x-ởng sửa chữa cơ khí ………

ch-ơng V: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy ………

ch-ơng VI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân x-ởng sửa chữa cơ khí ………

Tài liệu tham khảo

ch-ơng I

Giới thiệu chung về nhà máy

i vị trí địa lý và vai trò kinh tế

Nhà máy luyện kim đen đ-ợc xây dựng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên , với quy mô lớn gồm 9 phân x-ởng và nhà làm việc Do đặc điểm của công nghệ luyện kim thải nhiều khí bụi nên các nhà máy luyện kim th-ờng đ-ợc xây dựng ở xa thành phố

và khu tập trung đông dân c-

Luyện kim là một ngành 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 kim loại đen càng tăng cao vì sản l-ợng gang thép tính theo đầu ng-ời là một trong những chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá tiềm lực kinh tế của đất n-ớc Do tầm quan trọng của nhà máy ta xếp nhà máy vào hộ loại 1 , cần đ-ợc đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn

II : Đặc điểm và phân bố phụ tải

Nhà máy làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 5000h , các thiết bị làm việc với công suất tải gần định mức Các phân x-ởng luyện gang và cán luôn đòi hỏi nhiều điện năng hơn cả Các phân x-ởng này đều là hộ loại 1 Phân x-ởng sửa chữa cơ khí cùng ban quản lý và phòng thí nghiệm đều là hộ loại 3

Theo dự kiến của ngành điện , nhà máy sẽ đ-ợc cấp điện từ trạm biến áp cách nhà máy 15km , bằng đ-ờng dây trên không lộ kép

III : Đặc điểm công nghệ :

Nhà máy luyện kim th-ờng bao gồm một khu liên hợp , đ-ợc xây dựng xa khu dân c- và đô thị Mỗi nhà máy luyện kim có những quy trình và công nghệ sản xuất khác nhau Một trong những dây truyền xí nghiệp đặc tr-ng của luyện kim đen là

xí nghiệp liên hợp gang thép

Các xí nghiệp này có công suất lớn và th-ờng dùng lò Mác – Tin vì lò này có -u

điểm dễ dàng khống chế quá trình tạo ra thép Thép đ-ợc tạo ra theo ý muốn , đ-ợc luyện và đ-ợc đúc thành thỏi rồi đ-ợc cán

điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ t-ơng

tự nh- phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đ-ợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nh-: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ, .PTTT phụ thuộc nhiều yếu tố nh- công suất, số l-ợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và ph-ơng thức vận hành hệ thống Nếu PTTT xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ cuả thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự

cố cháy nổ Ng-ợc lại các thiết bị đ-ợc lựa chọn d- thừa công suất làm ứ đọng vốn

đầu t-, gia tăng tổn thất Cũng vì vậy đó có nhiều công trình nghiên cứu và ph-ơng pháp xác định PTTT song cho đến nay vẫn ch-a có đ-ợc ph-ơng pháp nào thật hoàn thiện Những ph-ơng pháp cho độ tin cậy cao thì lại quá phức tạp, khối l-ợng tính toán quá lớn và ng-ợc lại

9 Ban quản lý và phòng thí

nghiệm

D-ới đây là 2 ph-ơng pháp th-ờng áp dụng cho việc tính PTTT khi quy hoạch

và thiết kế các hệ thống cung cấp điện:

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có đ-ợc về phụ tải, ng-ời thiết kế có thể lựa chọn các ph-ơng pháp thich hợp

Trong đồ án này, ta có biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân x-ởng sửa chữa cơ khí nên khi tính toán phụ tải động lực của phân x-ởng có thể sử dụng ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân x-ởng còn lại do chỉ biết công suất đặt và diện tích nên ta có thể áp dụng ph-ơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng các phân x-ởng đ-ợc xác định theo suất chiếu sáng trên một đơn

tt

2 tt

- 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 của nhóm

thiết bị (kW, kVAr, kVA)

- n : Số thiết bị trong nhóm

- knc : Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc tr-ng tra trong các tài liệu tra cứu

Ph-ơng pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có -u điểm là đơn giản, thuận tiện Nh-ợc điểm chủ yếu của ph-ơng pháp này là kém chính xác Bởi vì hệ số nhu cầu Knc tra đ-ợc trong sổ tay là một số liệu cố định cho tr-ớc, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy.:

2 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích sản xuất:

Công thức tính:

Ptt= Po F Trong đó :

- Po : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m2) Giá trị Potra

đ-ợc trong các sổ tay

- F : Diện tích sản xuất (m2)

Ph-ơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng

đều trên diện tích sản xuất, nên nó th-ờng đ-ợc dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng

3 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực

- n: Số thiết bị điện trong nhóm

- Pđmi: Công suất thiết bị thứ i trong nhóm

- Kmax: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ:

kmax= f (nhq, Ksd) Trong đó :

- 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 các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau) Công thức để tính nhqnh- sau:

nhq =

2

n

1 i

2 dm

1 Khi m =Pđmmax/ Pđmmin 3 và ksd0,4 thì lấy nhq=n

Trong đó : Pđmmax , Pđmmin : Công suất định mức lớn nhất và bé nhất của các thiết bị trong nhóm

2 Khi m >3 và Ksd 0,2 thì số nhqcó thể xác định theo công thức:

nhq =

max dm

2 



3 Khi m>3 và Ksd< 0,2 thì số nhqđ-ợc xác định theo trình tự sau:

+ Tính nl - Số thiết bị có công suất 0,5 Pđmmax

+ Tính Pl - Tổng công suất của nl thiết bị kể trên

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định đ-ợc nhq* = f(n,p)

Tính nhq=nhq* .n

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn tr-ớc khi xác định nhqtheo công thức :

Pqd=Pđm K d%Trong đó:

Kd%: Hệ số đóng điện t-ơng đối phần trăm

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

* Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha

Pqd = 3.PđmfamaxThiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây

Pqd= 3 Pđm

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 lấy bằng công suất danh định của các thiết bị đó tức là :

+ Khi số hộ tiêu thụ (số thiết bị ) trong nhóm >3 nh-ng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả <4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:

- kti : Hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy nh- sau

- kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

- kt =0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

2.2 Xác định phụ tải tính toán phân x-ởng sửa chữa cơ khí

2.2.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân x-ởng sửa chữa cơ khí

Phân x-ởng sửa chữa cơ khí là phân x-ởng số 7 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy Phân x-ởng có diện tích bố trí thiết bị là 1968,75m2 Trong phân x-ởng có 70 thiết bị, công suất rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là Máy tiện tự động (14kW), bên cạnh đó lại có thiết bị có công suất rất nhỏ Máy cuốn dây ( 0,5 kW) Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn duy nhất chỉ co biến áp hàn là làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này cần đ-ợc quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn ph-ơng án thiết kế cung cấp điện cho phân x-ởng

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh chồng chéo dây dẫn

+ Công suất thiết bị trong nhóm nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm

+ Số l-ợng thiết bị trong nhóm không nên quá nhiều

Tuy nhiªn th-êng th× rÊt khã cã thÓ tho¶ mãn tÊt c¶ c¸c yªu cÇu cïng mét lóc,

do vËy ng-êi thiÕt kÕ cÇn ph¶i lùa chän c¸ch ph©n nhãm sao cho hîp lý nhÊt

C¨n cø vµo nguyªn t¾c ph©n nhãm phô t¶i ®iÖn nªu ë trªn vµ dùa vµo vÞ trÝ, c«ng suÊt cña c¸c m¸y c«ng cô bè trÝ trªn mÆt b»ng x-ëng ta chia ra lµm 6 nhãm thiÕt bÞ (phô t¶i) KÕt qu¶ ph©n nhãm ®-îc tr×nh bµy trong b¶ng 2.1 :

B¶ng 2.1: Tæng hîp ph©n nhãm phô t¶i ®iÖn

l-îng

Ký hiÖu trªn mÆt b»ng

7 M¸y mµi dao c¾t gät 1 21 2,8 2,8 7,09

a/ Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải nhóm 1 cho trong bảng:

- Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq :

Xác định n2 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

- Tra bảng PLI.5 kmax theo k sd và n hq =9 ta đ-ợc kmax = 2,20

- Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

I đn = I kđmax + I tt - k sdI đmmax = 535,45 + 75,97 – 0,1535,45= 247,90(A)

b) Tính toán cho nhóm 2 : Số liệu phụ tải của nhóm 2 cho trong bảng sau :

Nhóm II

5 Máy doa ngang 1 16 4,5 4,5 11,40

- Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq :

Xác định n 2 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

- Tra bảng PLI.5 kmax theo k sd và n hq =13 ta đ-ợc kmax = 1,91

- Phụ tải tính toán của nhóm 2 là:

36,26

 = 66,74 (A)

I đn = I kđmax + I tt - k sdI đmmax = 522,79 + 66,74 – 0,1522,79= 177,27(A)

c) Tính toán cho nhóm 3 : Số liệu phụ tải của nhóm 3 cho trong bảng sau

- Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq:

Xác định n 2 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

- Tra bảng PLI.5 kmax theo ksd và nhq =7 ta đ-ợc kmax = 2,48

- Phụ tải tính toán của nhóm 3 là:

P tt = k max k sd 



n i dm

13,15

 = 38,32 (A)

I đn = I kđmax + I tt - k sdI đmmax = 537,98 + 38,32 – 0,1537,98= 222,52(A)

d) Tính toán cho nhóm 4 : Số liệu phụ tải của nhóm 4 cho trong bảng sau

Nhóm IV

)(

)10302530(

2 2 2 2

5,85

I ®n = I k®max + I tt - k sdI ®mmax = 1,247,98 + 136,74 – 0,847,98 = 155,93 (A)

e) TÝnh to¸n cho nhãm 5 : Sè liÖu phô t¶i cña nhãm 5 cho trong b¶ng sau

Nhãm V

Xác định n 2 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

48

6 ,

- Tra bảng PLI.5 kmax theo k sd và n hq =7 ta đ-ợc kmax = 2,48

- Phụ tải tính toán của nhóm 5 là:

89 , 17

 = 45,31 (A)

I đn = I kđmax + I tt - k sdI đmmax = 525,32 + 45,31 – 0,1525,32= 168,11(A)

f) Tính toán cho nhóm 6 : Số liệu phụ tải của nhóm 6 cho trong bảng sau

Pqđ = 3 dmPđm = 3 0,25240,35= 7,3 ( kW )

- Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm đ-ợc ksd =0,15; từ cos=0,6

 tg = 1,33

- Trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq :

Xác định n 2 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

,

44

9,

- Tra bảng PLI.5 kmax theo k sd và n hq =7 ta đ-ợc kmax = 2,48

- Phụ tải tính toán của nhóm 6 là:

P tt = k max k sd 



n i dm

42,16

 = 41,58 (A)

I đn = I kđmax + I tt - k sdI đmmax = 525,32 + 41,58 – 0,1525,32= 164,38(A)

2.2.3 : Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân x-ởng sửa chữa cơ khí :

Phụ tải chiếu sáng đ-ợc xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

-Công thức tính: P cs = p 0 F

Trong đó:

+ p 0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m 2 ) + F : diện tích cần đ-ợc chiếu sáng (m 2 )

-Diện tích chiếu sáng toàn phân x-ởng : F = 1968,75 (m 2 )

-Suất phụ tải chiếu sáng chung cho toàn phân x-ởng , chọn p 0 = 14 (W/m 2 )

-Thay vào công thức ta đ-ợc:

P cs = p 0 F = 14.1968,75 = 27,56 (kW)

2.2.4 : Xác định phụ tải tính toán của toàn phân x-ởng :

- Công suất tác dụng:

P tt.px = K đt n P tt nhi

1

- Công suất phản kháng:

Q tt.px = K đt n Q tt nhi

1

- Công suất biểu kiến:

S ttpx = (P tt.pxP cs)2 (Q tt.pxQ cs)2

Trong đó:

+ K đt : hệ số đồng thời, lấy K đt = 0,8

+ n : số nhóm thiết bị

+ P tt.nhi : công suất tác dụng tính toán nhóm i

+ Qtt.nhi : công suất tác dụng phản kháng nhóm i

+ P cs : phụ tải chiếu sáng , Q cs th-ờng lấy = 0 Thay số liệu vào ta có:

6,180

= 0,8

2.3 Xác định phụ tải tính toán cho các phân x-ởng còn lại

Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của các phân x-ởng nên ở đây ta sẽ sử dụng ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 2.3.1 Ph-ơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo ph-ơng pháp này phụ tải tính toán của phân x-ởng đ-ợc xác định theo các biểu thức :

Ptt = knc.



n i di

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

n - số thiết bị trong nhóm

k nc - hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kĩ thuật

2.3.2: Xác định phụ tải tính toán của các phân x-ởng :

1 Phân x-ởng luyện gang :

+) Công suất đặt : 3200kW[ 3kV] ; 5000kW[ 0,4kV ]

+) Diện tích : 6693,75 ( m2)

+) Tra phụ lục I.3 với phân x-ởng luyện gang ta tìm đ-ợc K nc = 0,6 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởng luyện gang ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0 = 15W/

m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có cos  =1 cs

+) Công suất tính toán chiếu sáng :

2 4 ,

+) Công suất tính toán tác dụng của phân x-ởng :

,5020

+) Tra phụ lục I.3 với phân x-ởng lò Mác – Tin ta tìm đ-ợc K nc = 0,6 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởng lò Mác – Tin ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0 = 15W/ m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có coscs=1

Itt =

38,03

5,3032U

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởngmáy cán phôi tấm ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0

= 15W/ m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có cos  =1 cs

,1235

+) Tra phụ lục I.3 với phân x-ởng cán nóng ta tìm đ-ợc K nc = 0,6 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởng cán nóng ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0 = 15W/

m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có coscs=1

+) Công suất tính toán chiếu sáng :

3

S3kv

412,34 (A) +) Phụ tải 0,4kV của phân x-ởng cán nóng :

P0,4kv = Pđ.knc = 5000.0,6 = 3000 (kW)

Q 0,4kv = P 0,4kv tg = 3000.1,02 = 3060 (kVAr )

kv 4 , 0

2 kv 4 , 0

5 Phân x-ởng cán nguội :

+) Công suất đặt : 4500kW

+) Diện tích : 2531m2

+) Tra phụ lục I.3 với phân x-ởng cán nguội ta tìm đ-ợc K nc = 0,6 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởng cán nguội ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0 = 15W/

m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có coscs=1

3883U

+) Tra phụ lục I.3 với phân x-ởng Tôn ta tìm đ-ợc K nc = 0,5 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với phân x-ởng Tôn ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P0 = 15W/ m2, ở

đây ta sử dụng đèn sợi đốt có coscs=1

+) Tra phụ lục I.3 với Trạm bơm ta tìm đ-ợc K nc = 0,6 ; cos= 0,7

+) Tra phụ lục I.7 với Trạm bơm ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng P 0 = 10W/ m2, ở đây

ta sử dụng đèn sợi đốt có coscs=1

+) Công suất tính toán chiếu sáng :

P cs = P 0 F= 10.1507,5 = 15,07 (kW)

Q cs = P cs tgcs = 15,07.0= 0

+) Phụ tải 3kV của Trạm bơm :

Q 3kv = P 3kv tg =1260.1,02= 1285 (kVAr)

kv 3

1799U

2 kv 4 , 0

+) Tra phụ lục I.7 với Ban quản lý và phòng thí nghiệm ta tìm đ-ợc suất chiếu sáng

P 0 = 20W/ m2, ở đây ta sử dụng thiết bị chiếu sáng có coscs=0,85; tgcs = 0,62 +) Công suất tính toán động lực :

Pđl = Knc.Pđ = 0,8.320 = 256 (kW )

94,422U

 Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

78,15714

= 0,71

2.5 Xác định biểu đồ phụ tải

2.5.1 Khái niệm và cách xác định biểu đồ phụ tải

Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao,

đảm bảo đ-ợc chi phí hàng năm nhỏ Để xác định đ-ợc vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp

- Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân x-ởng theo một tỉ lệ lựa chọn

- Mỗi phân x-ởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đ-ờng tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân x-ởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân x-ởng đồng đều theo diện tích phân x-ởng

-Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung đ-ợc rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp

-Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt t-ơng ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

-Tâm phụ tải điện :Là điểm mà momen phụ tải min

1



n P i l i

( l i : là khoảng cách từ phụ tải i tới nguồn)

Tâm phụ tải điện th-ờng đ-ợc xác định bằng các công thức: M(X 0 , Y 0 )

S

y

S

S i : công suất phụ tải thứ i

x i ,y i : toạ độ phụ tải thứ i, xác định theo một hệ trục toạ độ tự chọn

 Biểu đồ phụ tải điện: Là hình tròn có tâm trùng với tâm phụ tải có diện tích

tỷ lệ với công suất phụ tải

Trên biểu đồ phụ tải điện chia làm 2 phần:

i

R

m: tỷ lệ xích tuỳ chọn để KVA thành diện tích Chọn m = 30 (KVA/mm 2 )

R i : bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân x-ởng thứ i (mm)

S tt.pxi : phụ tải tính toán của phân x-ởng thứ i (KVA)

 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải:

Scs

Sdl

cs cs

P

P

.360





2.7.2 Xác định biểu đồ phụ tải

Kết quả tính toán R và cs của biểu đồ phụ tải của các phân x-ởng đ-ợc ghi trong bảng d-ới đây

Ch-ơng III

Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3.1 Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện :

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh h-ởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế

cà kĩ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đ-ợc coi là hợp lý phải thoả mãn các 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, có công nghệ tự động hoá cao

4 An toàn cho ng-ời và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng tr-ởng của phụ tải điện

Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

3.2 Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp:

Công thức kinh nghiệm:

Trong tính toán điện áp truyền tải thông th-ờng ng-ời ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau:

P l

U 4,34 0,016 Trong đó:

+ U : Điện áp truyền tải tính bằng (kV)

+ l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km)

+ P : Công suất truyền tải tính bằng (kW)

Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp

Thay các giá trị PttXN = 15714,78 kWvà l = 15 km vào công thức trên ta tính đ-ợc U

= 70,84 kV Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là U đm =35

kV

3.3 Các ph-ơng pháp cung cấp điện cho xí nghiệp

a.Ph-ơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:

Đ-a đ-ờng dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến

áp phân x-ởng Nhờ đ-a trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phân x-ởng sẽ giảm đ-ợc vốn đầu t- xây dung trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm đ-ợc tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Tuy nhiên nh-ợc

điểm của sơ đồ này là độ tin cậy không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành rất cao, nó chỉ phù hợp với cá nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không sử dụng ph-ơng pháp này

b.ph-ơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm:

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng thông qua các TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện đ-ợc gia tăng, song vốn

đầu t- cho mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là ph-ơng án th-ờng đ-ợc sử dụng khi điện áp nguồn không cao (<= 22kV), công suất các phân x-ởng t-ơng đối lớn

c.ph-ơng án sử dụng trạm biến áp trung tâm (BATT)

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua trạm BATT đ-ợc hạ xuống điện áp 10 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng Nhờ vậy sẽ giảm đ-ợc vốn đầu t- cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng nh- các trạm biến áp phân x-ởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện đ-ợc cải thiện, tuy nhiên ph-ơng án này

đòi hỏi vốn đầu t- lớn hơn để xây dung trạm BATT, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10 kV cấp điện cho các biến áp phân x-ởng 10/0,4 kV thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân x-ởng

+ Trạm một máy biến áp có -u điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết các tr-ờng hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nh-ng có nh-ợc điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao

+ Trạm hai máy biến áp th-ờng có lợi về kinh tế hơn so với các trạm ba máy và lớn hơn

Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số l-ợng máy biến áp cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện

3.4 2 Chọn dung l-ợng máy biến áp:

- Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện (A.T.C.C.Đ) Máy biến áp đ-ợc chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định, việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh h-ởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp

điện

- Các máy biến áp của các n-ớc đ-ợc chế tạo với các định mức khác nhau về nhiệt độ môi tr-ờng xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở những nơi có điều kiện khác với môi tr-ờng chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của máy biến áp

 Điều kiện chọn công suất máy biến áp

+ S đmB : Công suất định mức của MBA (KVA)

+ Stt : Công suất tính toán của phụ tải ( KVA)

+ S sc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (KVA)

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại I trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết :

(n – 1 ).K qt S đmB  S tt SdmB 

4,1

S.7,

=

4,1

86,22054.7,0

= 11027,43 (kVA)

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt hai MBA loại : 12500kVA – 35/10 kV

do công ty thiết bị điện đông anh chế tạo theo đơn đặt hàng

Ph-ơng án các trạm biến áp phân x-ởng :

Ph-ơng án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân x-ởng:

- Trạm biến áp phân x-ởng B1 : Cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm , trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song :

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

37,53097,04

- Trạm biến áp phân x-ởng B 2 : Cấp điện cho phân x-ởng Lò Mác – Tin và phân x-ởng máy cán phôi tấm ,trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song :

n K hc SdmBSTT = ( 3032,5 + 1739 ) = 4771,5 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng Lò Mác – Tin

và phân x-ởng máy cán phôi tấm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

5,47717,04

- Trạm biến áp phân x-ởng B 3 : Cấp điện cho phụ tải 0,4 kV của phân x-ởng cán nóng , trạm đặt 2 máy làm việc song song :

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4kV của phân x-ởng cán nóng sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).Kqt.SđmB  Sttsc = 0,7Stt

4,1

43947

,04

,

1

S7

,

Vậy trạm biến áp B 3 đặt 2 máy biến áp S đm = 2500kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 4 : Cấp điện cho phân x-ởng cán nguội và Ban quản lý và phòng thí nghiệm , đặt 2 máy biến áp làm việc song song :

n K hc SdmB STT = (3883 + 422,94 ) = 4305,94 kVA

S đmB

2

Stt

 = 2152,97 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm = 2500 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng cán nguội và Ban quản lý và phòng thí nghiệm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) , còn Ban quản lý và phòng thí nghiệm là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể ngừng cung cấp điện :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)94,42294,4305(7,04

,

1

S7

,

Vậy trạm biến áp B 4 đặt 2 máy biến áp S đm = 2500kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 5 : Cấp điện cho phân x-ởng Tôn và phân x-ởng sửa chữa cơ khí , trạm đặt hai máy làm việc song song :

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm = 1250 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng tôn và phân x-ởng sữa chữa cơ khí sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) , còn phân x-ởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể ngừng cung cấp điện :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)61,22591,2101(7

,

Vậy trạm biến áp B 5 đặt 2 máy biến áp S đm = 1250kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 6 : Cấp điện cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm , trạm đặt hai máy làm việc song song :

n K hc SdmBSTT = (2742,6 + 1799 ) = 4541,6

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm = 2500 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)6,4541(7

,

Vậy trạm biến áp B 6 đặt 2 máy biến áp S đm = 2500kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 7 : Cấp điện cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng cán nóng , trạm đặt hai máy làm việc song song :

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm = 1250 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng cán nóng sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)6,2142(7

SđmB  2654,69

2tt 

S

kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm = 3200 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).Kqt.SđmB  Sttsc = 0,7Stt

4,1

37,53097,04

Vậy trạm biến áp B 1 đặt 2 máy biến áp S đm = 3200kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 2 : Cấp điện cho phụ tải là phân x-ởng lò Mac – Tin và phân x-ởng máy cán phôi tấm , trạm đặt 2 máy làm việc song song :

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng Lò Mác – Tin

và phân x-ởng máy cán phôi tấm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

5,47717,04

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm =2500 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng cán nóng ( phụ tải 0,4 kV ) và phân x-ởng sữa chữa cơ khí sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) , còn phân x-ởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể ngừng cung cấp điện :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)61,22561,4619(7

,

Vậy trạm biến áp B 3 đặt 2 máy biến áp S đm = 2500kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B 4 : Cấp điện cho phân x-ởng cán nguội ; phân x-ởng tôn và Ban quản lý và phòng thí nghiệm , trạm đặt hai máy làm việc song song :

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm =3200 kVA

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân x-ởng cán nguội

;phân x-ởng tôn ; Ban quản lý và phòng thí nghiệm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) , còn ban quản lý và phòng thí nghiệm là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể ngừng cung cấp điện :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

)94,42224,6182(7

,

Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 máy biến áp Sđm = 3200kVA là hợp lý

- Trạm biến áp phân x-ởng B5 : Cấp điện cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4,1

6,45417

,04

- Trạm biến áp phân x-ởng B 6 : Cấp điện cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng cán nóng , trạm đặt 2 máy làm việc song song :

Kiểm tra lại dung l-ợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :

S ttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 3 kV của phân x-ởng cán nóng sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân x-ởng ( 30% phụ tải loại 3 ) :

(n – 1 ).K qt S đmB  S ttsc = 0,7S tt

4 , 1

6 , 2142 7

, 0 4

3.4.3 Xác định vị trí các trạm biến áp

a Trạm biến áp trung tâm:

Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) hay

đ-ờng dây của hệ thống có điện áp 110 kV biến đổi xuống điện áp 10 kVcung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng

- Vị trí xây dựng trạm đ-ợc chọn theo nguyên tắc chung sau:

+ Gần tâm phụ tải điện tâm phụ tải điện đ-ợc xác định nh- sau :

5 , 16 3883 48

6536 5

, 55 1739 82

5 , 3032 5

, 85 7098

1

1

i i

n i

i i

S

x S

35,27566

5,19.94,42292.275353

.61,2255,20.3,

5 , 39 3883 38

6536 35

1739 28

5 , 3032 5

, 44 7098

1

1

i i

n i i i

S

y S y

35,27566

13.94,42261.275366

.61,22560.3,

= 42 (mm ) + Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan

Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, nh- vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ đ-ợc rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn

Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân x-ởng cán nóng (ký hiệu số 4 trên mặt bằng )

b Trạm biến áp phân x-ởng:

- Trạm biến áp phân x-ởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp 10kv (hoặc 35 kV khi là trạm PPTT ) xuống điện áp phân x-ởng 0,4kv cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân x-ởng

- Vị trí các trạm phân x-ởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân x-ởng, không

ảnh h-ởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa

+ Trạm đặt trong phân x-ởng: giảm đ-ợc tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nh-ng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ

+ Trạm đặt ngoài phân x-ởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ

+ Trạm đặt kề phân x-ởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng

Trong đồ án này ta chọn ph-ơng án trạm biến áp đ-ợc chọn xây dựng kề phân x-ởng

- Để lựa chọn đ-ợc vị trí các trạm biến áp phân x-ởng cần xác định tâm phụ tải của các phân x-ởng hoặc nhóm phân x-ởng đ-ợc cung cấp từ các trạm biến áp đó

* Xác định vị trí đặt trạm biến áp B 1 ( ph-ơng án 1) cung cấp điện cho phụ tải 0,4

kV của phân x-ởng luyện gang và trạm bơm:

) ( 87 37

, 953 4356

92 37 , 953 5 , 85 4356

x n

i i

61 37 , 953 5 , 44 4356

y n

i i

n i i i

Đối với các trạm biến áp phân x-ởng khác, tính toán t-ơng tự ta xác định

đ-ợc vị trí phù hợp cho các trạm biến áp phân x-ởng trong phạm vi nhà máy

Vị trí đặt các trạm biến áp phân x-ởng đ-ợc cho trong bảng sau :