do an cung cap dien(Xuong co khi)

Trong số các xí nghiệp công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân hiện nay thì nhà máy cơ khí là một nghành sản suất quan trọng.. Để có một phơng án cấp điện hợp lý cho nhà máy cơ kh

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc ở nớc ta hiện nay, nhu cầu về điện năng là rất lớn Trong đó các xí nghiệp công nghiệp là khách hàng tiêu thụ điện nhiều nhất Theo thống kê 70% điện năng sản xuất ra cung cấp cho xí nghiệp công nghiệp, điện năng thực sự là yếu tố quan trọng vào tổng doanh thu của xí nghiệp Vì vậy, đảm bảo cấp điện liên tục cho các xí nghiệp công nghiệp tức là bảo đảm cho nghành kinh tế quan trọng hoạt động liên tục Vì là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất nên việc thiết kế hệ thống cấp điện hợp lý

đồng thời kết hợp với việc sử dụng điện hiệu quả sẽ có tác dụng trực tiếp đến khai thác khả năng của nhà máy, tiết kiệm điện, nâng cao doanh thu chung của xí nghiệp

Đặc điểm của các xí nghiệp công nghiệp nói chung là:

Thiết bị dùng điện tập chung với mật độ cao

Làm việc liên tục trong năm, ít có tính chất mùa vụ

Quá trình công nghệ của từng nhà máy khác nhau nên có những đặc điểm riêng

Trong số các xí nghiệp công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân hiện nay thì nhà máy cơ khí là một nghành sản suất quan trọng Sản phẩm của nhà máy có mặt ở hầu hết các lĩnh vực của đời sống nh máy móc phục vụ sản suất trong nông nghiệp, công nghiệp, xe cộ Đặc

điểm riêng của nhà máy loại này là có số lợng phân xởng nhiều và cần mặt bằng sản xuất rộng, dây chuyền công nghệ lớn Nhà máy sản xuất máy kéo cũng là một trong những nhà máy cơ khí quan trọng, sản xuất ra các đầu máy kéo phục vụ nông nghiệp, vận tải và nhiều nghành kinh tế khác

Để có một phơng án cấp điện hợp lý cho nhà máy cơ khí nói chung cũng nh nhà máy sản xuất máy kéo nói riêng trớc hết ta phân tích quy mô tổng thể toàn nhà máy, rồi đến từng phân xởng kèm theo đặc điểm công nghệ cụ thể

Giới thiệu nhà máy sản suất máy kéo

Nhà máy sản xuất máy kéo đợc xây dựng trên mặt bằng rộng khoảng 50000m2 (50 ha), nhà máy có 10 phân xởng chính và ngoài ra còn có các phòng ban, kho tàng bến bãi Sản phẩm của nhà máy là các loại máy kéo phục vụ mọi nhu cầu khác nhau của các lĩnh vực, tuy nhiên sản phẩm chính là máy kéo nông nghiệp và máy kéo đầu máy toa xe

Dới đây là mặt bằng và công suất đặt của từng phân xởng (riêng phân xởng sửa chữa cơ khí thì tính toán sau).

Bảng dới đây liệt kê chi tiết phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo, bao gồm số lợng phân xởng và công suất đặt của từng phân xởng

4 Phân xởng luyện kim mầu 1210

5 Phân xởng luyện kim đen 1700

6 Phân xởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

9

Khuôn viên xí nghiệp

7 2

1

4

11

3

1 Nguồn điện lấy về nhà máy:

Nhà máy đợc lấy điện từ trạm biến áp trung gian gần nhất cách nhà máy 2,4km, cấp điện bằng đờng dây trên không (ĐDK)

2 Sơ bộ về cấp điện cho nhà máy

Nh trên đã phân tích, vì đây là một nhà máy có quy mô khá lớn nên dự định sẽ đặt một trạm phân phối trung tâm (PPTT) cho nhà máy Điện lấy từ trạm BATG kéo về đây, rồi từ PPTT cấp điện cho từng trạm biến áp phân xởng (BAPX) Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, nhà máy sẽ dùng hai đờng dây và do đó thanh cái của trạm PPTT đợc phân đoạn

Các trạm BAPX cấp điện cho các phân xởng có thiết bị quan trọng nh: lò luyện thép, lò tôi cao tần, các máy gia công chính xác, các máy nén khí … dự kiến đặt hai máy biến áp lấy

từ hai phân đoạn của trạm PPTT Các trạm một máy BA thì lấy điện từ một phân đoạn của PPTT

Mạng trong nhà máy dùng cáp, nh vậy sẽ tăng độ tin cậy và bảo đảm mỹ quan và không cản trở giao thông lại an toàn

Những phân xởng chính nh gia công cắt gọt, rèn, dập, hàn, lắp ráp … có mật độ phụ tải lớn & máy móc thiết bị phân bố tơng đối đều trên mặt bằng sản xuất , vì vậy mạng phân xởng dùng sơ đồ máy biến áp – đờng dây trục chính

Những phân xởng nh: đúc, nhiệt luyện, các trạm khí nén … có số máy móc thiết bị không nhiều nhng công suất lại lớn nh các loại lò nấu kim loại, lò hồ quang, lò tôi, các loại

động cơ, quạt… ở những phân xởng này ta dùng sơ đồ hình tia

Những phân xởng không quan trọng của nhà máy nh phân xởng sửa chữa cơ khí, kho tàng … thì có thể dùng sơ đồ phân nhánh hoặc sơ đồ hình tia

Những thiết kế chi tiết sẽ trình bày ở phần sau

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Hồng Quang, ngời đã trực tiếp tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Cảm ơn thầy đã cung cấp cho em những kiến thức cần thiết, có hệ thống của môn học này Kính chúc thầy luôn dồi dào sức khoẻ.

Xin chân thành cảm ơn thầy!

Sinh viên thực hiện đồ án.

Trần Bình Dơng

Chơng I

Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

I Xác định PTTT của phân x ởng sửa chữa cơ khí.

Vì thông tin nhận đợc là khá chi tiết về phụ tải, vị trí các máy, số lợng và công suất của

máy nên ta xác định PTTT của từng nhóm phụ tải theo phơng pháp tính hệ số cực đại

Tra sổ tay với các nhóm máy cơ khí ta có:

Ptt=Kmax.Ptb=Kmax.Ksd. Σ Pđmi

Qtt=Ptt.tg ϕ

8.5548.28.55.45.46.579714

48.55.45.479714

1

+++++++++

+++++++

Tra bảng cho trong sổ tay đợc : nhq*=0,93 ⇒ nhq=0,93.12=11,16 > 4

Tra bảng với ksd=0,16 và nhq=11,16 ⇒ Kmax=1,96

38,0.3

04,32

Các nhóm khác tính toán tơng tự, kết quả ghi trong bảng B3

và thiết bị điện

Số lợng Ký hiệu

trên mặt suất thiết bị Dụng Ksd tg bị hiệu cực đại

Phụ tải tính toánPtt,kW Qtt,

1.33

1.33

2 Tính toán PTTT cho chiếu sáng phân xởng.

Tra bảng với phân xởng cơ khí ta có suất chiếu sáng chung cho cả xởng là: p0=15 W/m2

Diện tích phân xởng sửa chữa cơ khí là : S=1300 m2

Vậy: Pcs=15.1300=19500 W=19,5 kW; Qcs=0 (Vì ta dùng đèn sợi đốt chứ không dùng đèn ống)

3 PTTT của phân xởng.

Sử dụng công thức: cs

n tti dt

= +

 C«ng suÊt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng: Pcs=p0.S=14.612,5=9 kW.

 C«ng suÊt tÝnh to¸n t¸c dông cña ph©n xëng: Ppx=Ptt+Pcs=558+9=567 kW

 C«ng suÊt tÝnh to¸n ph¶n kh¸ng cña ph©n xëng:

2 Ban qu¶n lý vµ phßng thiÕt kÕ:

III PTTT toàn nhà máy:

1 P.x sửa chữa cơ khí 1300 0.6 15 104.62 19.5 108 144 180

2 P.x cơ khí số 1 612.5 1800 0.31 0.6 14 558 9 567 744 935

3 P.x cơ khí số 2 532 2000 0.31 0.6 14 620 7 627 827 1038

4 P.x luyện kim mầu 738 1210 0.8 0.85 15 968 11 979 600 1148

5 P.x luyện kim đen 950 1700 0.8 0.85 15 1360 14 1374 843 1612

3 Vẽ biều đồ phụ tải:

Kết quả tính toán bán kính R và góc αcs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng sau:

TT Tên các phân xởng Pcs, kW Ppx, kW Spx, kVA R, mm αcs 0

1 P.x sửa chữa cơ khí 19.5 108 180 3.4 65.0

2 P.x cơ khí số 1 9 567 935 7.7 5.7

3 P.x cơ khí số 2 7 627 1038 8.1 4.0

4 P.x luyện kim mầu 11 980 1150 8.6 4.0

5 P.x luyện kim đen 14 1374 1612 10.1 3.7

11 Ban quản lý & phòng TK 8 72 90 2.4 40.0

Từ bảng trên ta vẽ đợc biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp:

H2.1- Biểu đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo

Chơng II: Thiết kế mạng cao áp nhà máy

Khuôn viên XN

Dới đây sẽ tính toán chi tiết cho mạng cao áp nhà máy bao gồm việc đặt vị trí trạm PPTT, việc lựa chọn dung lợng máy BA cho từng phân xởng, việc đa ra sơ đồ cấp điện hợp

lý cho nhà máy cùng với việc tính toán để lựa chọn thiết bị lắp đặt

S x

S y y

Thay số cụ thể ta đợc:

.1,67620

566.8,866

,

0

=

++

++

++

++

++

+

=

x

.47620

,

4

=+

++

++

++

++

Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xởng, quyết định đặt 9 trạm BAPX Trong đó cụ thể các trạm cấp điện nh sau:

 Trạm B1 cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí, kho vật t và ban quản lý+ phòng thiết kế

 Trạm B2 cấp điện cho PX cơ khí số 1

 Trạm B3 cấp điện cho PX cơ khí số 2

 Trạm B4 cấp điện cho PX luyện kim mầu

 Trạm B5 cấp điên cho PX luyện kim đen

 Trạm B6 cấp điện cho PX rèn

 Trạm B7 cấp điện cho PX nhiệt luyện

 Trạm B8 cấp điện cho Bộ phận nén khí

 Trạm B9 cấp điện cho PX đúc

Các trạm BA B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 cấp điện cho các phân xởng quan trọng (xếp loại 1), cần đặt hai máy biến áp

Trạm B1 cấp cho hộ loại 3 nên chỉ cần đặt một máy biến áp

9354,

≥

⇒ Chọn dùng hai máy biến áp 800kVA-22/0,4 có SđmB=800 kVA Đối với các trạm khác chọn tơng tự, kết quả ghi trong bảng dới đây:

TT Tên phân xởng Stt , kVA Số máy biến áp SđmB ,

5 Phân xởng luyện kim đen 1612 2 1600 đặt) B5

III Vạch hai ph ơng án cấp điện.

Nh đã phân tích ở phần đầu, nhà máy sản xuất máy kéo là nhà máy có vị trí quan trọng, ta đã xếp nó vào hộ loại 1 nên để đảm bảo độ tin cậy cao & an toàn ta sẽ dùng đờng dây trên không, lộ kép dẫn điện từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy Mặt khác, để

đảm bảo tính mỹ quan và an toàn, mạng cao áp nhà máy sẽ đi cáp ngầm Từ trạm PPTT đến B1 ta dùng cáp không lộ đơn (vì cấp cho hộ loại 3), còn đến các trạm biến áp còn lại cấp

điện cho các phân xởng chính ta dùng cáp không lộ kép

Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp phân xởng và trạm PPTT trên mặt bằng, ta có thể

đề ra 2 phơng án khả thi đi dây mạng cao áp nh sau:

 Phơng án 1: Các trạm biến áp đợc cấp trực tiếp tự trạm PPTT (tơng ứng với sơ đồ mạng hình tia)

 Phơng án 2: Các trạm biến áp xa trạm PPTT đợc lấy điện liên thông qua các trạm

ở gần trạm PPTT

Sau đây là việc tính toán chi tiết bao gồm tất cả công việc từ thiết kế phơng án khả thi

đi dây cao áp đến việc lựa chọn cáp thích hợp

1 Tính toán lựa chọn dây dẫn từ BATG về trạm PPTT

Đờng dây cung cấp kéo từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 2,4km, sử dụng đờng dây trên không là dây nhôm lõi thép lộ kép Vì đờng dây cao áp 22kV cấp cho nhà máy có khoảng cách ngắn nh vậy, nên tiết diện dây dẫn đợc chọn theo điều kiện kinh tế

1

4

11

3 PPTT

1

4

11

3 PPTT

Tra cẩm nang, ta có đợc thời gian sử dụng công suất lớn nhất ứng với mhà máy sản xuất máy kéo là Tmax= 4200h Với giá trị của Tmax, dây dẫn AC ta tra bảng có đợc:

Jkt= 1,1 A/mm2 ( mật độ dòng kinh tế) Từ đó:

2

721,179

7922.32

6007

32

mm J

I F

A U

S I

kt

ttnm kt

dm

ttnm ttnm

Vậy ta chọn dây nhôm, lõi thép tiết diện 70mm2 – (2ìAC-70)

Sau đây ta sẽ kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố (phát nóng) và điều kiện tổn thất điện áp (∆U)

 Theo điều kiện phát nóng: Tra bảng dây AC-70 có Icp=280 A (đặt ngoài trời) Khi xảy ra sự cố, tức là khi đứt một đờng dây thì đờng dây còn lại sẽ chuyển tải toàn bộ công suất đến nhà máy, do vậy:

Isc=2.Itt=2.93=186 A

Vậy Isc < Icp  Điều kiện phát nóng thoả mãn

 Theo điều kiện tổn thất điện áp: Tra bảng với dây AC-70 ta đợc r0=0,46 Ω/ km; x0=0,4 Ω/ km ⇒ Tổng trở trên đoạn dây này là: Z=(r0.l+jx0.l)/2=0,55+j0,48 Do đó:

)(110022

%

5)

(19922

48,0.394055

,0.4535

V kV

U V

Udm

QX PR

∆

Nh vậy việc chọn loại dây AC-70 dùng để đa điện từ BATG về trạm PPTT là thoả mãn các điều kiện về độ an toàn và tổn thất cho phép

2 Tính toán lựa chọn cáp từ PPTT đến các trạm BAPX

Dự định thiết kế hai phơng án đều có chung những đặc điểm sau:

 Đờng dây cung cấp từ BATG về PPTT

 Số trạm biến áp và số máy biến áp trên một trạm là nh nhau ở cả hai phơng

án

Vì vậy khi so sánh kinh tế kỹ thuật hai phơng án ta chỉ tiến hành so sánh kinh tế

kỹ thuật của mạng cao áp hai phơng án

Dự định dùng cáp đồng, đai thép, cách điện XLPE của hãng FURUKAWA của Nhật Bản có các thông số kỹ thuật nh sau:

)5414447()721082,46

=+

++++

Với cáp đồng & Tmax=4200h ⇒ Jkt=3,1 A/mm2

1,3

75,8

1,3

26,12

mm

Vậy trên tuyến này ta chọn cáp có tiết diện 35 mm2→ 2ìXLPE(3ì35)

Các đờng cáp khác chọn tơng tự, kết quả ghi vào bảng sau:

Đờng cáp F, mm2 L, m Đơn giá (đ/m) Thành tiền (đ)

Vậy vốn đầu t cho mạng cao áp ở phơng án 1 là K1=66,675 triệu đồng.

Tiếp đó ta xác định tổng tổn thất điện năng trên mạng cao áp nhà máy, theo công thức sau:

∆ A= ∆Pmax.τ=(∑ +2 ).τ

2 2

i i

U

Q P

0 2

2 3 2

U

S P

dm dm

Với [S]=kVA, [U]=kV, [r0]=Ω/km, [l]=km

22

)4714454()2,4610872

2

2 2

=+

+++

2

130.668,0.22

PPTT

Lấy avh=0,1 (vì là đờng dây cáp); atc=0,2; c=1000 đ/kWh.

⇒ Chi phí tính toán hàng năm của phơng án 1 là:

)3955414447()387721082,46

=+

++++

++

⇒ 3,75 2

1,3

6,11

3,822.3

318

3

1,3

3,8

mm

Vậy ta chọn cáp tiết diện 35 mm2→ XLPE(3ì35)

- Chọn cáp từ PPTT – B6: Tuyến này cấp điện cho cả B6 & B2 Do cả hai phân xởng đều có cosϕ=0,6 nên:

U

S S dm

65,2122.32

715935

32

6

1,3

65,21

935

1,3

2,

mm

⇒ Chọn loại cáp có tiết diện 35 mm2→ 2XLPE(3ì35)

Các tuyến cáp giống phơng án 1 không phải chọn lại Các tuyến còn lại tính

t-ơng tự, kết quả ghi vào bảng sau:

)6,3354144282()722,46108

387

2

2 2

kW

=+

+++

++

)715935

1

Phơng án K ì106 , đ Y∆ Aì106, đ Z ì106, đ

Từ bảng trên ta kiểm tra thấy rằng:

Z1 > Z2 Nhng hai phơng án này chỉ chênh lệch nhau không nhiều (13%), nghĩa là có thể coi chúng là đồng kinh tế Vì vậy mặc dù phơng án 1 có chi phí lớn hơn, nhng chúng lại

có điểm nổi bật về chỉ tiêu kỹ thuật nh lại dễ vận hành sửa chữa, dễ tự động hoá trong vận hành, lại có độ tin cậy cao hơn

IV Sơ đồ nguyên lý của ph ơng án tối u

Sơ đồ nguyên lý của trạm PPTT nhà máy :

2 Sơ đồ nguyên lý của các trạm BAPX.

Vì khoảng cách giữa trạm PPTT đến các phân xởng & giữa các phân xởng với nhau không lớn (khoảng vài trăm mét), nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly (DCL) và cầu chì cao áp; phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh Tất cả các thiết bị đều đặt trong tủ phân phối của trạm BA.Các MBA đều dùng loại nối Y0/Y0 – 22/0,4kV Đối với trạm hai máy đặt thêm áptômát liên lạc (ALL) giữa hai phân đoạn thanh góp Các trạm BAPX đều kết cấu kiểu trạm xây kín, để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho sản xuất Để tiết kiệm về xâydựng có thể xâydựng liền kề với tờng phân xởng

Sơ đồ chi tiết một trạm BAPX chung nh sau:

+ Với trạm một máy:

+ Với trạm hai máy:

Để hạn chế dòng ngắn mạch & làm đơn giản việc bảo vệ, bình thờng ta cho 2 MBA làm việc độc lập (bằng cách cắt áptômát liên lạc phân đoạn thanh cái ra); chỉ khi có sự cố

ta mới cho đóng áptômát đó vào để cấp cho phụ tải của một máy bị sự cố

Ngoài các thiết bị đóng cắt cần thiết trong trạm còn đặt thêm các thiết bị phục vụ cho

đo lờng, đó là các máy biến dòng điện (TI hay BI) và máy biến điện áp (TU hay BU); các loại đồng hồ hữu công, vô công , cosϕ mét

MBA

kVArh cos ϕ

3 Sơ đồ mạng cao áp toàn nhà máy.

MBA

DCL CC

MBA

ALL

V Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị

1 Lựa chọn các thiết bị trong trạm PPTT

Trạm PPTT của nhà máy cung cấp điện cho một phụ tải lớn (Stt=6000kVA;

Itt=157A) Ta chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS (Đức), cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, loại 8DC11, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ có dòng định mức 1250A

Thông số kỹ thuật của máy cắt đặt tại trạm PPTT:

Loại MC Uđm, kV Iđm, A Icắt N,3s, kA Icắt Nmax, kA Ghi chú

2 Lựa chọn các thiết bị trong trạm BAPX

Các thiết bị chọn cụ thể trong trạm BAPX:

+ Đặt một tủ đầu vào 24kV gồm có dao cách ly 3 vị trí (dao cắt phụ tải), cách điện

SF6 , tiếp đó là cầu chì cao áp, không phải bảo trì, loại 8DH10 của hãng SIEMENS

Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10 nh sau:

Loại tủ Cách

điện

Đặc điểm sử dụng

Uđm, kV Iđm,A

lộ cáp

Iđm,A

lộ MBA

IN, kA 1s

IN, kA max

B6, B7 630 22/0,4 1200 8200 4

B2, B3 800 22/0,4 1400 10500 5

+ Phía hạ áp dùng các áptômát của hãng Merlin Gerin (Pháp), đặt trong vỏ đặt hàng

từ ABB, loại MNS Trong đó:

- Với trạm một máy BA đặt một tủ áptômát tổng & một tủ áptômát nhánh

- Với trạm 2 MBA đặt 5 tủ: 2 tủ áptômát tổng lấy điện từ 2 đờng, một tủ đặt

áptômát liên lạc & 2 tủ đặt các áptômát nhánh của mỗi phân đoạn

Ta bố trí các thiết bị trong các tủ của trạm nh sau:

• Sơ đồ đấu nối trạm 1 MBA (trạm B1)

• Sơ đồ đấu nối trạm 2 MBA (B2ữ B9)

Tủ cao áp 8DH10

MBA 400 – 22/0,4 Tủ AT Tủ áptômát nhánh