Bài tập dài hệ thống cung cấp điện pptx

TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤTHệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không.. 1.1 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suấ

Bài tập dài hệ thống cung cấp điện

Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Nhân

Lớp : ĐK-TĐH 1 K55

MSSV : 20101962

A Đề bài

I Các số liệu ban đầu

1 Phụ tải điện của nhà máy ( hình 1, bảng 1)

2 Phụ tỉa điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí ( hình 2, bảng 2)

6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 10km

7 Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn

8 Nhà máy làm việc ba ca, Tmax=150(20+n) giờ ( n là số thứ tự trong danh sách sinh viên)

II Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

1 Xác định phụ tỉa tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và của 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

4 Bù công suất phản kháng nâng cao cosɸ của nhà máy

B Bài làm

1 Tính toán phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí

a, Phân loại và tính toán nhóm phụ tải : Nhóm 1:

ST

T

8 Máy bào ngang 12 2.8 1 2.8

48 kWTính toán phụ tải:

Số thiết bị trong nhóm : 15 thiết bị

Tổng số thiết bị : n=13

Ksd=0.4, Pđm nhóm= 95.55 kW

Số thiết bị hoạt động hữu ích n1=8, P1=80 kW

2 Tính toán phụ tải toàn nhà máy.

Phụ tải của nhà máy gồm :

Công suất tác dụng toàn nhà máy :

Y0=∑Si∗Yi

∑ Si =

57801612844.8= 45

Vậy tâm phụ tải của nhà máy là ( 59.7 ; 45 ).

4 Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy.

III I III

Trạm bơm

I III

Trạm biến áp trung tâm

SđmB ≥ Stt/2 = 13930/2= 6965 kVA

Ssc > 0.7 *6965 = 4875 kVA

Chọn hai biến áp làm việc song song có công suất định mức mỗi máy là Sđm=7000 KVA

a Phương án 1: Đặt 6 máy biến áp

- Trạm biến áp B1: Cấp điện cho PTN và PX1

Đặt 2 MBA làm việc song songChọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt

2 =1438 kVA

SđmB ≥Ssc2 =1006 kVAChọn dùng MBA 1500 – 35/0,4 có Sđm = 1500 kVA

- Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng 2

Đặt 2 MBA làm việc song song

Chọn dung lượng MBA:

- Trạm biến áp B3: Cấp điện cho PX 3

Đặt 2 MBA làm việc song songChọn dung lượng MBA:

- Trạm biến áp B4: Cấp điện cho PX4

Đặt 2 MBA làm việc song songChọn dung lượng MBA:

SđmB ≥√(188 1+260.16+110.16)2+(223.4+240+90)2=786.2 kVA

Chọn dùng MBA 800 – 35/0,4 có Sđm = 800 kVA

- Trạm biến áp B6: Cấp điện phân xưởng rèn và bộ phạn nén ép

Đặt 2 MBA làm việc song songChọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt2 =1887

2 =943 kVASđmB≥ Ssc = 0,7.SPXVII = 0,7.943= 660.5 kVAChọn dùng MBA 950 – 35/0,4 có Sđm = 950 kVA

b Phương án 2 : Đặt 7 máy biến áp

Trạm biến áp 1,2 3,4 đặt như phương án 1

SđmB ≥ Stt2 =638,7

2 =319.4 kVASđmB≥ Ssc=0.7 *319.4=223.5 kVAChọn biến áp MBA 320 có Sđm=320 KVA

- Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phân xưởng rèn

SđmB=Stt=1418 kVAChọn biến áp có Sđm=1450 kVA

- Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho bộ phận nén ép và trạm bơm

SđmB=Stt=606 kVAChọn biến áp có Sđm=610 kV

Sơ đồ mạng điện cao áp cho nhà máy:

TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng

Mục tiêu là nâng hệ số công suất lên cosφ = 0,95

1.1 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ

Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản

kháng Q

Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều và không sinh ra công

Quá trình trao đổi công suất Q giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng điện bằng không Việc tạo ra công suất Q không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động

cơ sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất Q cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn

Vì vậy để tránh truyền tải một lượng công suất Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu thụ điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ,…) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, cách làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng

Khi bù công suất phản kháng Q thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mach sẽ nhỏ

đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng được nâng cao Quan hệ giữa P, Q và góc φ :

φ=

P arctg

Q (4.1)

Khi lượng P thay đổi, nhờ có bù Q, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc

φ giảm → cosφ tăng lên

Hệ số công suất cosφ được nâng cao sẽ mang đến những hiệu quả sau:

+ Giảm tổn thất công suất:

+ Giảm tổn thất điện năng:

Q giảm → ∆U(Q) giảm → ∆U giảm

+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp:

Khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng Dòng điện chạy trên dây dẫn và MBA:

Ngoài ra việc nâng cao cosφ còn làm giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện

áp, tăng khả năng phát điện của MFĐ…

Vì những lí do trên mà việc bù Q, nâng cao hệ số cosφ trở thành vấn đề quan trọng, cần được quan tâm đúng mức

1.2 Biện pháp nâng cao cosφ

1.2.1 Nâng cao cosφ bằng phương pháp tự nhiên

- Thay các động cơ thường xuyên vận hành non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn

- Giảm điện áp ở các động cơ mang tải ít

- Hạn chế các động cơ không đồng bộ chạy không tải

- Nâng cao chất lượng sửa chữa các động cơ điện không đồng bộ

- Thay và chuyển đổi các MBA

Nâng cao cosφ bằng phương pháp tự nhiên rất có lợi vì đem lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù

1.2.2 Nâng cao cosφ bằng phương pháp nhân tạo

Đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ điện để cung cấp Q theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy

sẽ giảm được lượng Q truyền tải về đường day

Có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ điện đồng bộ Với nhà máy cơ khí côngnghiệp địa phương đang xét ta dùng các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù

Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất P, không có phần quay như máy bùđồng bộ nên lắp ráp, bảo quản và vận hành dễ dàng Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ vì thế có thể tùy theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà ghép dần tụđiện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc

Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPX, tại các TPP, TĐL hoặc tại đầu cực của các phụ tải lớn Để xác định chính xác vị trí và dung lượng đặt các thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế, kỹ thuật cho từng phương án

Theo kinh nghiệm thực tế, công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của nhà mày và các thiết bị không thật lớn nên ta có thể phân bố dung lượng bù tại thanh cái hạ áp của

TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành

Hình 4.1 – Sơ đồ nguyên lý phân bố dung lượng bù

B6

35kVMCLL

1.3 Xác định và phân bố dung lượng bù

+ Qb: Tổng dung lượng công suất phản kháng cần bù

+ Pttnm: Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy

+ φ1: Góc ứng với hệ số công suất trung bình của NM trước khi bù

Theo tính toán ở chương 1, cosφ1 = 0,66 → tgφ1 = 1,14

+ φ2: Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc

Mục tiêu cosφ2 =0,95 → tgφ2 = 0,33

+ α: Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những phương pháp không đòihỏi thiết bị bù, chọn α = 1.

Thay vào công thức (3.2)

Qb = 3383,60.(1,14 - 0,33).1 = 2740,72 kVAr

1.3.2 Phân bố dung lượng bù cho các TBAPX

Với các trạm 2 MBA phía hạ áp ta dùng thanh cái phân đoạn, dung lượng bù chia đều cho cả

2 nửa thanh cái

Hình 4.2 – Sơ đồ thay thế tính dung lượng bù

+ Qb: tổng công suất bù toàn nhà máy+ Rtđ: điện trở tương đương của mạng điện+ Ri: điện trở của nhánh thứ i

Ri = RBi + Rci

+ RBi, Rci: điện trở của MBA và cáp nhánh thứ i

Công thức tính điện trở MBA: RB =

2 3

N dm 2 dm

P U

.10n.S

Bảng 4.4 – Kết quả tính toán dung lượng bù

Bảng 4.5 - Kết quả chọn số lượng và loại tụ bù

aptomat

tæng

Tñ ph©nphèi cho

Tñaptomat ph©n ®o¹n

Tñaptomattæng

Tñ bï

Tñ ph©nphèi choc¸c PX

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có tổng diện tích 1344 m2, gồm 70 thiết bị được chia thành 5

nhóm Công suất tính toán của PX là 162,99 kVA, trong đó có 20,16 kW sử dụng cho hệ

thống chiếu sáng

Để cấp điện cho PX ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp Điện năng từ TBA B6 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp điện cho

5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng sử

dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điệntrực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông

Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện Tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong PX

2.1 Lựa chọn thiết bị điện

2.1.1 Chọn aptomat đầu nguồn

Để cấp điện cho toàn PX ta đặt 1 tủ phân phối ngay sát tường PX và nằm trong PX

Điều kiện lựa chọn:

Chọn aptomat NS250H có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 5.1 - Kết quả chọn số lượng và loại tụ bù

Loại U đm (V) I đm (A) I Nmax (kA)

2.1.2 Chọn cáp từ trạm B2 về tủ phân phối

Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép

Dùng cáp đồng hạ áp 3 lõi + trung tính, cách điện PVC của hãng LENS Pháp chế tạo

I 1,25.I 1,25.250 I

1,5 1,5 1,5

= 208,33 A(IkđnhA: dòng điện khởi động nhiệt của aptomat)Vậy cáp đã chọn thỏa mãn

2.1.3 Chọn aptomat và thanh góp cho tủ phân phối

Tủ phân phối gồm 1 đầu vào và 6 đầu ra Trong đó 5 đầu ra cung cấp cho 5 tủ động lực còn một đầu ra cung cấp cho tủ chiếu sáng

Tra (PL IV.18 - TL1) chọn tủ phân phối do Simens chế tạo có kích thước: dài 2200mm, rộng 1000mm, sâu 1000mm

Hình 5.1 – Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối

S 3.U

Chọn aptomat do Merlin Gerin chế tạo

Ta có bảng lựa chọn aptomat cho các nhóm thiết bị và chiếu sáng như trong bảng

Bảng 5.2 – Kết quả chọn aptomat nhánh

Nhóm Tủ ĐL S tt (kVA) I tt (A) Loại ATM U đm (V) I đm (A) I Nmax (kA)

Icp ≥

kdnhA dmA

I 1,25.I 1,5  1,5

Tra (bảng 4.24 - TL2), chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS - Pháp chế tạo Ta

có kết quả chọn cáp như trong bảng 5.3

Chọn thanh góp bằng đồng, ta có kết quả như bảng 5.4

Tra (PL IV.18 - TL1) chọn TĐL do Siemens chế tạo có kích thước: dài 2200 mm, rộng 1000

mm, sâu 1000 mm, có sẵn CD-CC và KĐT, mỗi tủ có 8 đầu ra

Itt =

dm

dm

P3.cos U



 A

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS - Pháp chế tạo, tra (bảng 4.24 - TL2).

Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn

Khi tính toán NM ta coi MBA B6 là nguồn (được nối với hệ thống công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm coi như không đổi khi NM, IN = I” = I∞

Hình 5.2 – Sơ đồ nguyên lý và thay thế tính toán NM hạ áp PXSCCK

B6-560kVA

TG1

A2 A1

XTG1 = x0.l = 0,214.1,2 = 0,257 mΩ)

ZTG1 = 0,052 0,2572 = 0,262 mΩ)

- Thanh góp trong tủ phân phối:

Thanh góp bằng đồng kích thước 25x3 mm có Icp = 340 A Chiều dài thanh góp 1,2m, khoảng cách trung bình hình học 300 mm, ta có:

Bảng 5.6- Thông số của cáp

(A)

L (m)

X (mΩ))

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS TS Trần Bách (2008), “Lưới điện và hệ thống điện”, Tập 1, Tập 2, Tập 3, Nhà

xuất bản khoa học và kỹ thuật

2 Nguyễn Văn Đạm (2008), “Thiết kế các mạng và hệ thống điện”, Nhà xuất bản khoa học

và kỹ thuật

3 Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoach (2007), “Hệ thống cung cấp điện của xí

nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thật.

4 PGS Nguyễn Hữu Khái (2006), “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”, Nhà xuất bản

7 Trần Văn Tớp (2007), “Kỹ thuật điện cao áp – Quá điện áp và bảo vệ chống quá điện

áp”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

8 GS TS Lã Văn Út (2005), “Ngắn mạch trong hệ thống điện”, Nhà xuất bản khoa học và

kỹ thuật