THIẾT KẾ LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO

Phụ tải của nhà máy được cho trong bảng dưới đây: Bảng 1.1: Phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo TT Tên phân xưởng Công suất đặt kW Diện tích m2 Loại hộ tiêu thụ 1 Khu nhà phòng ban quả

Trang 1

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ 4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 5

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 7

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 7

1.2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 8

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 9

2.1 Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi ứng dụng 9 2.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán 9

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 9

2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 14 2.2.1 Phân nhóm phụ tải 14

2.2.2 Xác định PTTT của các nhóm phụ tải 17

2.2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí 22

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí 22

2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI 23

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng đúc 23

2.3.2 Xác định PTTT của các phân xưởng khác 23

2.4 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY 26

2.5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỆN 27

2.5.1 Xác định án kính ng t n phụ tải 27

2.5.2 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy 28

2.6 KẾT LUẬN 30

Trang 2

3.1.1 Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy 31

3.1.2 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng 32

3.1.3 Chi tiết các phương án ề các trạm biến áp phân xưởng 33

3.1.4 Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp 40

3.1.5 Kết luận 4 phương án thiết kế 40

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ K THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 42

3.2.1 Phương án thiết kế 1 ( PA1) 42

3.3 So sánh các phương án, chọn phương án tối ưu 65

3.4 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 65

3.4.1 Chọn dây dẫn từ nguồn về TPPTT 65

3.4.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 66

3.4.3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện 70

3.4.4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp toàn nhà máy 79

3.5 KẾT LUẬN 81

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 82

4.1 Sơ đồ tổng quát mạng hạ áp của PXSCCK 82

4.2 Sơ ộ chọn các thiết bị điện 82

4.2.1 Chọn áp tô mát 82

4.2.2 Chọn dây dẫn (cáp) 84

4.2.3 Chọn thanh góp của các tủ phân phối à động lực 88

4.3 Tính toán ngắn mạch mạng hạ áp 88

4.3.1 Các thông số của sơ đồ thay thế 89

4.3.2 Tính toán dòng ngắn mạch 90

4.4 Kiểm tra các thiết bị điện và chọn các thiết bị khác 91

Trang 3

4.5 Sơ đồ nguyên lý mạng hạ áp động lực à sơ đồ mặt bằng đi dây của PXSCCK92

Trang 4

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1Biểu đồ phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo 30

Hình 2Các phương án thiết kế mạng điện cao áp 41

Hình 3Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp nhà máy 80

Hình 4Sơ đồ nguyên lý mạng hạ áp động lực của PXSCCK 92

Hình 5Sơ đồ mặt bằng đi dây của PXSCCK 93

Trang 5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

TBATG T ạm iến áp t ung gian

TPPTT T ạm phân phối t ung tâm

Trang 6

LỜI NÓI ĐẦU

Trong bất cứ hoàn cảnh à điều kiện nào thì công nghiệp vẫn đóng một vai trò quan trong bậc nhất Một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu khi xây dựng các khu công nghiệp hay nhỏ hơn là các nhà máy, phân xưởng đó là thiết kế lưới phân phối điện Với lý do đó, môn học thiết kế và vận hành mạng lưới phân phối điện đã t ở thành một môn học quan trọng t ong các t ường đại học khối kĩ thuật Và sẽ thật khó

có cách nào giúp sinh viên hiểu vấn đề hơn là thực hiện những bài tập dài

Từ yêu cầu thiết kế lưới phân phối điện cho nhà máy sản xuất máy kéo, em đã thực hiện đồ án này một cách tốt nhất có thể, tuy vậy vẫn khó có thể t ánh được hết các thiếu sót nên rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cùng các bạn

Em xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, hướng dẫn tận tình của thầy giáo Bạch

Quốc Khánh đã giúp em hoàn thành ài đồ án này

Hà nội, ngày 8 tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Ngô Quốc Cường

Trang 7

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô khá lớn với 13 phân xưởng và nhà làm việc Phụ tải của nhà máy được cho trong bảng dưới đây:

Bảng 1.1: Phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo

TT Tên phân xưởng Công suất đặt

(kW)

Diện tích (m2)

Loại hộ tiêu thụ

1 Khu nhà phòng ban quản

7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy kéo để cung cấp cho các ngành kinh tế t ong nước và xuất khẩu Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn Đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại I là 67% Phụ tải loại I lớn gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp

được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo

liên tục

Trang 8

Hình: Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy sản xuất máy kéo

1.2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

1 Xác định phụ tải tinh toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí à toàn nhà máy

2 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

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

Trang 9

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC

PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi ứng dụng 2.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ ản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp điện Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng ật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó t ong mọi trạng thái vận hành

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Khi đó:

T ong đó:

- 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)

Trang 10

- Knc: hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc t ưng, tra trong sổ tay tra cứu

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho t ước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm, chỉ dùng

t ong khi tính toán sơ ộ khi biết số liệu rất ít về phụ tải như Pđ và tên phụ tải

2.1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- kmax: là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy)

Kmax = f (nhq, ksd)

- Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau” được xác định bởi công thức:

Trang 11

Trường hợp 1: Khi và ksd ≥ 4 thì nhq = n

Trong đó:

- Pdđ max: là công suất danh định của thiết bị lớn nhất trong nhóm

- Pdđ min: là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm

- ksd: là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy

Chú ý: Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm

Thì nhq = n – n1

Trường hợp 2: Khi m > 3 và ksd ≥ 0,2

Thì nhq = n

Trường hợp 3: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính

nhanh nhq thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng t a Thông thường các đường cong và bảng t a được xây dựng quan hệ giữa (số thiết ị hiệu quả tương đối) ới các đại lượng n* và P* à khi đã tìm được thì số thiết ị hiệu quả của nhóm máy

Trang 12

- Pdđ: là tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm).

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả, trong 1 số t ường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

- Nếu n ≤ 3 và nhq < 4, phụ tải tính toán được tính theo công thức:

- Nếu n > 3 và nhq < 4, phụ tải tính toán được tính theo công thức:

T ong đó: kti: là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệu chính xác

hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau:

 kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

 kti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

- Nếu n > 300 và ksd ≥ 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức:

- Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy ơm, quạt nén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình

- Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng, t ước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương

 Nếu thiết bị 1 pha đấu ào điện áp pha: Pqđ = 3 Ppha max

 Nếu thiết bị 1 pha đấu ào điện áp dây: Pqđ = Ppha max

- 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 t ước khi xác định nhq theo công thức:

Trang 13

Ta dùng một số kí hiệu quy ước sau đây:

- P1: Tổng công suất ứng với n1 thiết bị

- Pđm: Tổng công suất định mức ứng với n thiết bị

Trang 14

- nhq: Số thiết bị hiệu quả

- : Được tra trong bảng dựa vào n* và P*

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

Trang 15

 Tổng công suất định mức của các nhóm phụ tải nên xấp xỉ nhau, hơn nữa tổng số phụ tải của các nhóm cũng nên xấp xỉ nhau và nên trong khoảng

từ 8 tới 12 phụ tải

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

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm phụ tải công suất đặt à sơ đồ mặt bằng các thiết

bị, ta có thể chia các thiết bị t ong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành các nhóm như sau:

Bảng 2.1: Kết quả phân nhóm phụ tải

STT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu trên

7 Máy ào giường một trụ 1 13 10 10

Trang 16

2 Máy doa ngang 1 4 4,5 4,5

7 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8

Trang 17

8 Máy mài hai phía 1 12 2,8 2,8

2.2.2.1 Tính toán cho nhóm 1:

Bảng 2.2: Danh sách các thiết bị trong nhóm 1

mặt bằng

Pđm ( kW )

1 máy Toàn bộ

n n

Trang 18

2.2.2.2 Tính toán cho nhóm 2

mặt bằng

Pđm ( kW )

1 máy Toàn bộ

7 Máy ào giường một trụ 1 13 10 10

n n

đm n

P P

Trang 19

mặt bằng

Pđm ( kW )

1 máy Toàn bộ

n n

đm n

P P P

Trang 20

mặt bằng

Pđm ( kW )

1 máy Toàn bộ

n n

đm n

P P P

Trang 21

mặt bằng

Pđm ( kW )

1 máy Toàn bộ

Bảng 2.7: Kêt quả phụ tải tính toán các nhóm

Nhóm Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt ( kVA) Itt (A)

Trang 22

3 19,72 26,29 32,87 49,94

2.2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn ị diện tích:

Pcs = P0 F

T ong đó:

 P0 suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn ị diện tích (W/m2)

 F diện tích phân xưởng (m2)

Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng:

F = 63 18 = 1134 m2Suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí:

P0 = 15 W/m2, tra [PL I.2 – TL1]

Thay số ta được:

Pcs = 15.1134 = 17010 W = 17,01 kW Chiếu sáng dùng óng đèn sợi đốt với Qcs = 0 (cosφ = 1)

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

Công thức tính toán phụ tải động lực toàn phân xưởng:

Pđl = Kđt

1

n tti i

Ptt = Pđl + Pcs = 84,52+ 17,01 = 101,53kW

Trang 23

Qtt = Qđl = 112,60 kVAr Công suất tính toán toàn phân xưởng:

Stt = 151,61kVA

2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI

Do chi biết t ước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên tính phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Ptt = Knc.Pđ = Knc.Pđm

T ong đó:

 Pđ, Pđm: công suất đặt, công suất định mức của phân xưởng

 Knc: hệ số nhu cầu về phụ tải tác dụng( tra theo PLI.3 TL [1] )

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng đúc

Công suất đặt: Pđ = 1500 kW

Diên tích phân xưởng: F = 3068 m2

Tra [PL I.3 – TL1] có Knc = 0,6 à cosφ = 0,8→ tgφ = 0,75

Tra [PL I.2 – TL1] có suất chiếu sáng P0 = 15 W/m2

Công suất tính toán động lực:

Pđl = Knc.Pđ = 0,6.1500 =900 kW

Qđl = Pđl.tgφ = 900.0,75 =675 kVAr Công suất tính toán chiếu sáng:

Pcs =P0.F = 15.3068 = 46020 W = 46 kW

Qcs = 0 (Dùng óng đèn sợi đốt cosφ = 1) Công suất tính toán của phân xưởng:

Ptt = Pđl + Pcs = 900 + 46,02 = 946 kW

Qtt = Qđl + Qcs = Qđl = 675 kVAr Công suất toàn phần của phân xưởng:

tt tt tt

S  P  Q  946  675  1162,1 kVA

2.3.2 Xác định PTTT của các phân xưởng khác

Tính toán tương tự ta xác định được PTTT của các phân xưởng khác, kết quả được cho trong bảng:

Trang 24

Bảng2.8: Kết quả xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại

Tên phân xưởng P đ (kW) K nc cosφ Tanφ F (m2) P0

(W/m2) Pđl (kW) Pcs (kW) Ptt (kW)

Q tt

(kVAr) Stt (kVA) Phòng ban quản lý

à xưởng thiết kế 200 0,8 0,9 0,48 1580 20 160 31,60 191,60 76,8 206,42

PX gia công cơ khí 3600 0,6 0,6 1,33 4252 15 2160 63,78 2223,78 2872,8 3632,93

PX cơ lắp ráp 3200 0,3 0,5 1,73 3958 20 960 79,16 1039,16 1660,8 1959,11

PX luyện kim màu 1800 0,7 0,8 0,75 3493 15 1260 52,40 1312,40 945 1617,22

PX luyện kim đen 2500 0,7 0,8 0,75 2572 15 1750 38,58 1788,58 1312,5 2218,48

Trang 25

Bảng 2.9: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của các phân xưởng

1 Phòng ban quản lý à xưởng thiết kế 191.60 76.8 206.42

Trang 26

2.4 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY

Nhà máy có 12 phân xưởng, ph ng an nên đánh giá mức độ làm việc đồng thời khá cao, chọn hệ số đồng thời Kđt = 0,85

Phụ tải tác dụng của nhà máy:

Ptt = Kđt

n tti

i 1

P



 = 0,85.12941,02= 10999,85 kW Phụ tải phản kháng của toàn nhà máy:

Qtt = Kđt

n tti

i 1

Q



 = 0,85.12681,43= 10779,22 kVAr Phụ tải toàn phần của toàn nhà máy:

 St: Phụ tải tính toán ở năm thứ t

 S0: Phụ tải tính toán ở năm đầu tiên

 t: thời gian dự báo

 α: hệ số phát triển hàng năm của phụ tải hay suất tăng phụ tải trung bình hàng năm(được dự báo), lấy α = 0,02

Xét sự phát triển của phụ tải trong khoảng 10 năm, áp dụng công thức:

Stt(10) = S0(1+α.t) =15400,3.(1+0,02.10) = 18480 kVA Tương tự:

Trang 27

2.5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỆN

Việc phân bố các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ Để xác định được vị t í 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 xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn.Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải, tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng

Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp.Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

Hình: Biểu đồ phụ tải điện

2.5.1 Xác định bán kính v ng tr n phụ tải

Công thức xác định bán kính vòng tròn phụ tải:

tti i

SR

m





T ong đó:

 Ri: bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i

 Stti: phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i

 m: tỷ lệ xích, ở đây chọn tỷ lệ xích bằng 6 kVA/mm2

Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải:

Trang 28

Thay số ta tính được R à αcs như t ong ảng 1.12

Bảng 2.10: Phụ tải tính toán các phân xưởng

STT Tên phân xưởng Ptt (kW) Stt

5 PX luyện kim màu 1312,40 1617,22 52,40 9,26 14,37

6 PX luyện kim đen 1788,58 2218,48 38,58 10,85 7,77

7 PX sửa chữa cơ khí 106,02 159,92 17,01 3,17 57,76

2.5.2 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy

T ên sơ đồ mặt bằng của nhà máy, ta dựng một hệ tọa độ xoy, Sau đó ta tìm tọa

độ điểm M(x,y) là tâm phụ tải toàn nhà máy, đồng thời cũng là vị trí tối ưu đặt trạm biến áp trung gian (TBATG) hoặc trạm phân phối trung tâm (TPPTT) sao cho tổn thất công suất, tổn thất điện năng à tổn thất điện áp t ong lưới điện nhà máy là nhỏ nhất Tọa độ điểm M (tâm phụ tải điện) được xác định như sau:

S x S

S y S

Trang 29

Bảng 2.11: Tọa độ tâm phụ tải các phân xưởng

STT Tên phân xưởng S tt (kVA) Tọa độ x (mm) Tọa độ y (mm)

1

i i i n i i

1

i i i n i i

Trang 30

Hình 1Biểu đồ phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo

y (mm)

x (mm) M

45,44 40,75

1 206,42

2 1318,21

3 3632,93 4

1959,11

5 1617,22

6 2218,48

7 159,2

8 1773,83

9 3048,42

2.6 KẾT LUẬN

T ong chương 2, ta đã lần lượt xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng Với phân xưởng sửa chữa cơ khí, do ta iết chi tiết các thiết bị t ong phân xưởng nên dùng phương pháp Kmax và Ptb, các phân xưởng khác chi biết công suất đặt nên ta dùng phương pháp Knc Sau đó xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy sản xuất máy kéo và vẽ được biểu đồ phụ tải để có cái nhìn trực quan về phân bố phụ tải cũng như tâm phụ tải nhà máy Đây là các ước quan trọng bắt buộc để tiếp tục tính toán cho các phần tiếp theo như thiết kế mạng cao áp và bù công suất phản kháng

Từ hệ thống đến

Trang 31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ

MÁY

Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng Nó phụ thuộc vào giá trị nhà máy và công suất yêu cầu của nó Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp cần lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc t ưng cho từng xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đ i hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và

kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những yêu cầu 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 đáp ứng yêu cầu tăng t ưởng của phụ tải

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

3.1 VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG C P ĐIỆN

3.1.1 Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy

Cấp điện áp vận hành của nguồn điện của mạng cao áp của nhà máy chính là cấp điện áp của lưới điện tại nơi liên kết giữa hệ thống cung cấp điện của nhà máy với hệ thống điện Điểm liên kết này thường tại các trạm biến áp trung gian (TBATT) của hệ thống điện

Để xác định cấp điện áp này thường sử dụng công thức kinh nghiệm:

P l

U tt 4,34 0,016

Trong đó:

 l: Khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp trung gian của hệ thống (km)

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

Thay số vào ta có

4,34 15 0, 016.13199,8 55, 27

tt

Trang 32

3.1.2 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng

3.1.2.1 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG)

Nguồn 22 kV từ hệ thống qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 k để cung cấp cho các TBA phân xường, nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp

t ong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn à độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp ì nhà máy được xếp là phụ tải loại I nên t ong TBATG đặt 2 MBA Dung lượng của MBA được chọn theo điều kiện:

n.khc.SđmB ≥ Sttnm Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA)

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc

T ong đó:

 n: số MBA có trong TBA

 khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi t ường và chọn khc = 1

 kqt: hệ số quá tải sự cố, chọn kqt = 1,4

 Sttnm: công suất tính toán của nhà máy

 Sttsc: công suất tính toán sự cố với giả thiết khi sự cố một số phụ tải không quan trọng trong nhà máy có thể cắt nhằm giảm nhẹ dung lượng của MBA, nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư à tổn thất của TBA khi làm việc ình thường Ta thấy phân xưởng có 30% là phụ tải loại III nên

Sttsc=0,7Sttnm

n.SđmB ≥ Sttnm = 18480kVA TBATG sử dụng 2 MBA, n=2 nên:

Chọn loại máy biến áp có Sđm = 10000 kVA

Kiểm t a điều kiện quá tải sự cố với giả thiết trong nhà máy có 30% là phụ tải loại III, như ậy Sttsc = 0,7.Sttnm Điều kiện kiểm tra:

(n-1).kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7.Sttnm

 1 1,4 10000≥ 0,7 18480

14000≥12936 (thỏa mãn) Vậy loại MBA đã chọn là thỏa mãn, ta đặt 2 MBA loại 10000 kVA- 22/10kV do Việt Nam chế tạo

Trang 33

3.1.2.2 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy của mạng gia tăng song vốn đầu tư xây dựng mạng cũng lớn Trong thực tế phương án này chỉ sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤ 35 k ), công suất các phân xưởng tương đối lớn

Dựa vào kết quả đã tính được ở chương hai, tâm phụ tải của nhà máy có tọa độ M(45,44 ; 40,75) Ta sẽ đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm vào

vị trí tâm phụ tải của nhà máy để giảm tổn thất và giảm vốn đầu tư mua cáp cao áp

3.1.3 Chi tiết các phương án về các trạm biến áp phân xưởng

Các trạm biến áp (TBA) được chọn theo các nguyên tắc sau:

– Vị trí đặt các trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

– Số lượng máy biến áp (MBA) đặt t ong các TBA được chọn căn cứ theo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đăt, chế độ làm việc của phụ tải Các TBA cung cấp điện cho phụ tải loại I và loại II nên đặt hai MBA, phụ tải loại III đặt một máy biến áp

– Hạn chế chủng loại máy biến áp dùng cho nhà máy để thuận lợi khi mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và kiểm t a định kỳ

Dung lượng của các MBA được chọn theo điều kiện:

n.khc.SđmB ≥ Stt (kVA) Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA)

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc(kVA)

T ong đó:

 n: số MBA có trong TBA

 khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi t ường, ở đây khc = 1

 kqt: hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 3 ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ à t ước khi quá tải

hệ số tải của MBA không quá 0,9

 Stt: công suất tính toán của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng

 Sttsc l công suất tính toán sự cố với giả thiết khi sự cố một số phụ tải

Trang 34

TBA khi làm việc ình thường Giả thiết t ong phân xưởng có 30% là phụ tải loại III thì Sttsc=0,7Sttpx

3.1.3.1 Xác định số lượng máy biến áp phân xưởng

Chọn số lượng máy biến áp (MBA) cho các trạm chính cũng như TBAPX có ý nghĩa quan t ọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một TBA chỉ cần đặt một MBA là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, ận hành đơn giản trong hầu hết các t ường hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhưng có nhược điểm mức đảm bảo cung cấp điện không cao Trạm hai MBA thường có lợi về kinh tế hơn so ới các trạm ba máy và lớn hơn Khi chọn MBA ta chọn sao cho chủng loại MBA càng ít càng tốt Đồng thời để chọn đúng số lượng MBA cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện Đối với phụ tải loại I, cần đặt 2 MBA cho TBAPX đó ới Phụ tải loại III chỉ cần đặt 1 MBA cho TBAPX đó à nếu phụ tải phân xưởng tương đối nhỏ ta có thể cung cấp điện qua TBA của một phân xưởng khác để tiết kiệm chi phí đầu tư TBAPX

Căn cứ vào vị trí, công suất tính toán và yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện của các

PX ta đưa a 2 phương án chọn số lượng TBA như sau:

Bảng 3.1: Các phương án chọn số lượng máy biến áp

Phương án STT Tên Trạm Số MBA Phụ tải Loại phụ

III

I

Trang 35

Đây là phụ tải loại 3 nên ta đặt 1 MBA

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥ Stt = 206,42 kVA Chọn dùng MBA có Sđm = 250 kVA

– Trạm biến áp B2: Cấp điện cho PX đúc và Kho vật liệu

Đặt 2 MBA làm việc song song

Trang 36

– Trạm biến áp B4: Cấp điện cho PX cơ lắp ráp

– Trạm biến áp B5: Cấp điện PX luyện kim màu

Trang 37

– Trạm biến áp B7: Cấp điện PX sửa chữa cơ khí

Phụ tải loại 3 nên đặt 1 MBA

SđmB ≥Stt 159,92kVAChọn dùng MBA có Sđm = 180 kVA

– Trạm biến áp B8: Cấp điện PX rèn dập

– Trạm biến áp B9: Cấp điện PX nhiệt luyện

SđmB ≥Stt 3084, 42

1542, 21kVA

Trang 38

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt

 1 1,4 1600 ≥ 0,7 3048,42

2240 ≥ 2133,89 (thỏa mãn)

– Trạm biến áp B10: Cấp điện PX nén khí

– Trạm biến áp B11: Cấp điện Trạm ơm

Bảng 3.2: Dung lượng các MBA trong TBAPX của phương án 1

STT Tên Trạm Số MBA Phụ tải Loại phụ

tải

Stt (kVA)

SđmB(kVA)

PX12

I III 1381,1 750

Trang 39

Tính toán tương tự phương án 1 ta có ảng kết quả:

Bảng 3.3: Dung lượng các MBA trong TBAPX của phương án 2

STT Tên Trạm Số MBA Phụ tải Loại phụ

tải

Stt (kVA)

SđmB(kVA)

Trang 40

3.1.3.3 Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng

Các TBA cung cấp điện cho một phân xưởng dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác

Các TBA dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt ở gần tâm phụ tải, và tốt nhất nếu có thể nằm t ên đường nối tâm nhà máy với tâm phân xưởng, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao đến gần phụ tải và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của nhà máy cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí và tổn thất

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

Nhà máy thuộc phụ tải loại I nên dây dẫn từ trạm biến áp trung gian của hệ thống

về TBATG hoặc TPPTT của nhà máy sẽ dùng đường dây lộ kép, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy ta

sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây õ àng, độ tin cậy cung cấp điện cao, dễ dàng vận hành và thực hiện các biện pháp bảo vệ Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, ta dùng cáp ngầm

3.1.5 Kết luận 4 phương án thiết kế

Từ những phân tích trên ta có thể đưa a 4 phương án đi dây mạng cao áp:

– PA1: sử dụng TBATT 22/10 kV, cáp 10 kV, 11 TBAPX 10/0,4 kV

– PA2: sử dụng TBATT 22/10 kV, cáp 10 kV, 9 TBAPX 10/0,4 kV

– PA3: sử dụng TPPTT 22/10 kV, cáp 22 kV, 11 TBAPX 22/0,4 kV

– PA4: sử dụng TPPTT 22/10 kV, cáp 22 kV, 9 TBAPX 22/0,4 kV

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý của 4 phương án thiết kế:

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	2,08 MB