Hệ thống cung cấp điện báo cáo đề tài thiết kế cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max và công suất trung bình P tb còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq .... Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

DANH MỤC BẢNG TÍNH TOÁN 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

CẤU TRÚC HỆ THỐNG 8

I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 8

1 Đặt vấn đề 8

2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 8

2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất và hệ số như cầu 8

2.2 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình 8 2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch pha của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình 9

2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max và công suất trung bình P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq ) 9

2.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm 9

2.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện tử cho một đơn vị sản phẩm 9

2.7 Phương pháp tính trực tiếp 10

3 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí 10

3.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả) 10

3.2 Trình tự xác định phụ tải tính tón theo phương pháp P tb và k max 11

3.2.1 Phân nhóm phụ tải 11

3.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải 13

3.2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí 14

3.2.4 Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng 15

4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại 18

4.1 Phân xưởng kéo sợi 18

4.2 Các phân xưởng còn lại 18

5 Phụ tải tính toán của nhà máy 19

6 Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải 20

6.1 Tâm phụ tải điện 20

6.2 Biểu đồ phụ tải điện 20

II THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY 22

1 Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp của nhà máy 22

2 Đề xuất phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy 22

2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy 23

2.2 Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng 23

3 Sơ bộ chọn các thiết bị điện 27

3.1 Chọn công suất máy biến áp 27

3.2 Chọn tiết diện dây dẫn 28

3.2.1 Chọn tiết diện cáp trung áp: 28

3.2.2 Chọn tiết diện cáp hạ áp: 30

3.2.3 Chọn tiết diện cáp trung áp: 35

3.2.4 Chọn tiết diện cáp hạ áp: 36

3.3 Chọn máy cắt cao áp 38

4 Tính toán kinh tế kĩ thuật chọn phương án thiết kế 38

4.1 Phương án 1: 38

4.2 Phương Án 2: 41

4.3 Phương Án 3: 42

4.4 Phương Án 4: 43

5 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 48

5.1 Chọn dây dẫn từ TBA trung gian về TPPTT 48

5.2 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX 49

5.3 Tính toán ngắn mạch 49

5.4 Kiểm tra các thiết bị điện đã được sơ bộ chọn ở phần so sánh kinh tế - kỹ thuật 52

5.5 Lựa chọn các thiết bị phân phối điện khác 52

III THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 57

1 Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối 57

1.1 Lựa chọn áptomat 57

1.2 Chọn cáp từ TBA B5 về tủ phân phối của phân xưởng 58

1.3 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực 59

1.4 Chọn thanh góp cho các tủ phân phối và tủ động lực 59

1.5 Tính toán ngắn mạch lưới hạ áp 61

2 Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng 63 2.1 Chọn aptomat cho các tủ động lực 63

2.2 Chọn aptomat và cáp cho các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực 63

Tài liệu tham khảo 68

DANH MỤC BẢNG TÍNH TOÁN

Bảng 1.1: Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện 13

Bảng 1.2: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 1 14

Bảng 1.3: Bảng phụ tải điện phân xưởng sữa chữa cơ khí 18

Bảng 1.4: Phụ tải tính toán của các phân xưởng 19

Bảng 1.5: Kết quả xác định R i và 𝜶 csi của các phân xưởng 21

Bảng 2.1 Tọa độ tâm các phân xưởng 23

Bảng 2.2 Khoảng cách từ các trạm đến các phân xưởng 26

Bảng 2.3 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA1 28

Bảng 2.4 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA1 31

Bảng 2.5 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA2 32

Bảng 2.6 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA2 33

Bảng 2.7 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA3 34

Bảng 2.8 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA3 37

Bảng 2.9 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA4 37

Bảng 2.10 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA4 38

Bảng 2.11 Kết quả chọn máy cắt cao áp 38

Bảng 2.12 Kết quả tính công suất tiêu tán trên mỗi đoạn đường dây PA1 39

Bảng 2.13 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của PA1 40

Bảng 2.14 Kết quả tính công suất tiêu tán trên mỗi đoạn đường dây PA2 41

Bảng 2.15 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của PA2 42

Bảng 2.16 Kết quả tính công suất tiêu tán trên mỗi đoạn đường dây PA3 42

Bảng 2.17 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của PA3: 43

Bảng 2.18 Kết quả tính công suất tiêu tán trên mỗi đoạn đường dây PA4 43

Bảng 2.19 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của PA4 44

Bảng 2.20 Chi phí vốn đầu tư xây dựng mạng điện 45

Bảng 2.21 Bảng tổng kết chi phí các phương án 47

Bảng 2.22.Bảng Thông số của đường dây trên không và cáp 50

Bảng 2.23 Kết quả tính toán ngắn mạch 52

Bảng 2.24 Bảng chọn aptomat tổng 55

Bảng 3.1 Chọn aptomat cho tủ phân phối PXSCCK 58

Bảng 3.2 Chọn cáp cho tủ phân phối – tủ động lực 59

Bảng 3.3 Chọn thanh góp cho tủ phân phối và tủ động lực 60 Bảng 3.4 Chọn aptomat cho các tủ động lực 63 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp 64

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Biểu đồ phụ tải của nhà máy liên hợp dệt 22

Hình 2: Sơ đồ thiết kế theo phương án 1 24

Hình 3.Sơ đồ thiết kế theo phương án 2 25

Hình 4 Sơ đồ thiết kế theo phương án 3 25

Hình 5 Sơ đồ thiết kế theo phương án 4 26

Hình 6 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện toàn nhà máy 56

Hình 7 Sơ đồ Aptomat trong PXSXCK 57

Hình 8 Sơ đồ nguyên lí 61

Hình 9 Sơ đồ thay thế 61

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí 66

Hình 11 Sơ đồ mặt bằng và đi dây của phân xưởng sửa chữa cơ khí 67

- Phụ tải tính toán là số liệu đầu vào quan trọng nhất của bài toán quy hoạch, thiết kế, vận hành hệ thống cung cấp điện Việc xác định sai phụ tải tính toán có thể làm cho kết quả của bài toán vô nghĩa Ví dụ: nếu phụ tải tính toán xác định được quá lớn so với thực tế thì hệt thống cung cấp điện được thiết kế sẽ dư thừa công suất dẫn tới lãng phí và ứ đọng vốn đầu tư, thậm chí còn làm gia tăng tổn thất trong hệ thống Ngược lại, nếu phụ tải xác định quá nhỏ so với thực tế thì hệ thống cung cấp điện sẽ không đáp ứng được yêu cầu điện năng của phụ tải dẫn đến sự cố trong hệ thống và làm giảm tuổi thọ

- Chính vì vậy hiện nay có rất nhiều nghiên cứu nhằm lựa chọn phương pháp tính phụ tải thích hợp nhưng chưa có phương pháp nào hoàn thiện Những phương pháp đơn giản cho kết quả kém tin cậy Ngược lại, các phương pháp cho kết quả chính xác tường đòi hỏi nhiều thông tin về phụ tải, khối lượng tính toán lớn, phức tạp và không áp dụng được trong thực

tế Vì vậy nhiệm vụ của người thiết kế là phải lựa chọn phương pháp xác định phụ tải thích hợp với điều kiện tính toán có được cũng như độ tin cậy của kết quả cuối cùng

2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

- Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận lợi thì kết quả không thật chính xác Ngược lại nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính toán phức tạp Vì vậy tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho phù hợp

Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất

2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất và hệ số như cầu

Ptt = knc PdTrong đó:

• knc: hệ số nhu cầu của thiết bị, tra trong sổ tay kỹ thuật

• Pd: công suất đặt của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, trong đó tính toán có thể xem như gần đúng Pd = Pdm (kW)

2.2 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình

Trong đó:

• khd: hệ số hình dáng của phụ tải (tra sổ tay)

• Ptb: công suất trung bình của một thiết bị hoặc nhóm thiết bị:

Ptb = ∫ 𝑃(𝑡)𝑑𝑡

𝑡 0

𝑡 = 𝐴𝑡

2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch pha của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Ptt = Ptb ± β 𝜎 Trong đó:

• Ptb: công suất trung bình của một thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

• ∑∑𝜎: độ lệch pha của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

• β: hệ số tán xạ của 𝜎

2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max và công suất trung bình P tb (còn gọi

là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq )

Ptt = kmax Ptb = kmax ksd PdđTrong đó:

• Ptb: công suất trung bình của một thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

• Pdđ: công suất danh định của một hoặc nhóm thiết bị (kW)

• ksd: hệ số sử dụng của một nhóm hoặc một nhóm thiết bị

• kmax: hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd)

nhq: số thiết bị dùng điện hiệu quả

2.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Ptb = (ao M) / TmaxTrong đó:

• ao: công suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp)

• M: số sản phẩm sản xuất ra trong năm

• Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

2.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện tử cho một đơn vị sản phẩm

Ptt = po S Trong đó:

• p : công suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích (W/m2)

• S: diện tích đặt thiết bị (m2)

2.7 Phương pháp tính trực tiếp

- Trong các phương pháp trên 3 phương pháp 1, 5 và 6 là dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết quả gần đúng Tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, do đó có kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn hơn và phức tạp hơn

- Tùy theo yêu cầu tính toán và những thong tin có thể có được về phụ tải, người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định phụ tải tính toán

- Trong bài tập dài này, với phân xưởng cơ khí, ta đã biết vị trí, công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bj trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực cảu phân xưởng

có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu Phụ tải chiếu sang của các phân xưởng được xác định theo phương pháp công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

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

Phân xưởng sữa chữa cơ khí là phân xưởng số 5 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy, có diện tích bố trí thiết bị là 400m2 Trong dó có 71 thiết bị, công suất các thiết bị khác nhau: công suất lớn nhất là 24,6 kW, công suất nhỏ nhất là 0,65 kW Phần lớn các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

3.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ

số cực đại k max (còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả)

Ptt = kmax Ptb = kmax ksd PdđTrong đó:

• ksd: hệ số sử dụng của một nhóm hoặc một nhóm thiết bị

Nếu ksd của các nhóm sai khác nhiều thì ta sử dụng Ktb

𝐾𝑡𝑏 =∑ 𝐾𝑠𝑑𝑖× 𝑃𝑑𝑚𝑖

𝑛 𝑖=1

∑𝑛𝑖=1𝑃𝑑𝑚𝑖

• kmax: hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd)

nhq: số thiết bị dùng điện hiệu quả

𝑛ℎ𝑞 =∑ 𝑃𝑑𝑚𝑖

𝑛 𝑖=1

∑𝑛𝑖=1𝑃𝑑𝑚𝑖2Khi số thiết bi nhóm n>4 cho phép sử dụng các phương pháp gần đúng sau để xác định nnqvới sai số cho phép ±10%:

➢ Khi m ≤ Pdđ max / Pdđ min ≤ 3 và ksd ≥ 0.4 thì nhq = n

Pdđ max: công suất định danh của thiết bị có công suất lớn nhất

Pdđ min: công suất định danh của thiết bị có công suất nhỏ nhất

Nếu trong n thiết bị tồn tại n1 thiết bị mà ∑𝑛1𝑖=1𝑃𝑑𝑚𝑖 = 5% ∑𝑛𝑖=1𝑃𝑑𝑚𝑖thì

nhq = n – n1

➢ Khi m = Pdđ max / Pdđ min > 3 và ksd ≥ 0.2 thì:

𝑛ℎ𝑞 = 2 ∑ 𝑃𝑑𝑚𝑖

𝑛 𝑖=1

phân nhóm thiết bị cần tuân theo nguyên tắc sau:

• Các thiết bị trong cùng nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp và nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

• Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi hơn cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

• Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loiaj tử động lực cần dùng cho phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ dộng lực thường nhỏ hơn 12

- Tuy nhiên thường thì khó thỏa mạ cùng một lúc 3 nguyên tắc trên, do vậy người thiết kế phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất

- Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa thành 6 nhóm Kết quả nhóm phụ tải điện được trình bày trong bảng 2.1

lượng

1 máy Toàn bộ Nhóm 1

Nhóm 3

3 Máy tiện ren chính xác cao 1 4 1.7 1.7

Bảng 1.1: Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

3.2.2.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta dùng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo cong suất trung bình và hệ số cực đại

Các giá trị ksd, cos𝜑, nhq* và kmax tra trong sổ tay

Với phân xưởng sữa chữa cơ khí, tra được ksd = 0.15 và cos𝜑 = 0.6

a Nhóm 1:

TT Tên thiết bị Số

lượng

1 máy Toàn bộ

Bảng 1.2: Danh sách các thiết bị thuộc nhóm 1

Vì ksd = 0.15 < 0.2 nên số thiết bị hiệu quả nhq được tìm như sau:

Tra sổ tay với n* = 0.375 và P* = 0.65 tìm được nhq* = 0,68

▪ Số thiết bị dùng hiệu quả: nhq = nhq* n = 0,68 8 = 5,44 ≈ 5

Tra sổ tay với ksd = 0,15 và nhq = 5 tìm được kmax = 2,77

Phụ tải tính toán của nhóm 1:

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

Phụ tải chiếu sang của phân xưởng sữa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suất chiếu sang

trên một đơn vị diện tích:

Pcs = po F

- Nếu phân xưởng dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng, tra sổ tay tìm được po = 14 (W/m2)

Pcs = po F = 14 400 = 5600 (W)

Qcs = Pcs tg𝜑 = 0 (do cos𝜑 = 1)

3.2.4.Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng

Phụ tải tác dụng của phân xưởng:

TT Tên thiêt

bị

Số lượ

Stt kVA

Itt

A Nhóm 1

8 Máy mài

phá

1 40

4.5 0.15 0.6 Tổ

Bảng 1.3: Bảng phụ tải điện phân xưởng sữa chữa cơ khí

4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

4.1 Phân xưởng kéo sợi

▪ Công suất đặt: Pđ = 1475 (kW)

▪ Diện tích phân xưởng: S = 1977 (m2)

▪ Tra sổ tay được knc = 0,7; cos𝜑 = 0,9

▪ Tra sổ tay được po = 14 (W/m2), ở đây sử dụng đèn sợi đốt có cos𝜑cs = 1, tg𝜑cs = 0

▪ Công suất tính toán động lực:

Spx kVA

4806.074 138418 4944.492 2860.136 5745.67

Bảng 1.4: Phụ tải tính toán của các phân xưởng

5 Phụ tải tính toán của nhà máy

6 Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải

6.1 Tâm phụ tải điện

- Tâm phụ tải là điểm quy ước nào đó sao cho mô-men phụ tải ∑𝑃𝑖 𝐿𝑖 đạt giá trị cực tiểu Trong đó:

• Pi: công suất của phụ tải thứ i

• Li: khoảng cách của phụ tải thứ I đến tâm phụ tải

- Tọa độ tâm phụ tải M(xo, yo, zo) được xác định như sau:

𝑥0=∑ 𝑠𝑖𝑥𝑖

𝑛 𝑖=1

• Si: công suất toàn phần của phụ tải thứ i

• (xi, yi, zi): tọa độ phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tùy ý chọn

- Trong thực tế thường ta ít quan tâm đến tọa độ z nên ta chỉ xác định tọa độ x vày của tâm phụ tải

- Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây

6.2 Biểu đồ phụ tải điện

- Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện,

co diện tích tương ứng với công suất của phụ tải tính toán theo tỉ lệ xích nào đó

- Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm

vi khu vực cần thiết, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện

- Biểu đồ phụ tải điện gồm hai phần: Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) 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 các phân xưởng phân

bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt phẳng

- Bán kính vòng tròn phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức:

Hình 1 Biểu đồ phụ tải của nhà máy liên hợp dệt

II THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY

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

𝑈 = 4.34√𝑙 + 0.016𝑃 (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]

𝑈 = 4.34√10 + 0,016.4223.58 = 38.23 (kV)

- Trạm biến áp trung gian có các mức điện áp là (6,10,22,35) kV

 Chọn cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là 35 kV

2 Đề xuất phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy

2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy

- Xác định tâm phụ tải:

𝑥0=∑ 𝑠𝑖𝑥𝑖

𝑛 𝑖=1

+ 𝑥0, 𝑦0, 𝑧0∶ 𝑡ọ𝑎 độ 𝑡â𝑚 𝑝ℎụ 𝑡ả𝑖

+ 𝑥𝑖, 𝑦𝑖, 𝑧𝑖 ∶ 𝑡ọ𝑎 độ 𝑝ℎụ 𝑡ả𝑖 𝑡ℎứ 𝑖

+ 𝑆𝑖 ∶ 𝑐ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑝ℎụ 𝑡ả𝑖 𝑡ℎứ 𝑖

- Trong thực tế người ta ít quan tâm đến tọa độ z nên ta cho z=0

Bảng 2.1 Tọa độ tâm các phân xưởng

STT Tên Phân Xưởng Stt (kVA) x y

8 Quản lí + phòng thiết kê 160.03 75.9 37.3

9 Kho vật liệu trung tâm 57.16 159.4 89.6

• 𝑋𝑡𝑡=149.07

• 𝑌𝑡𝑡=157.77

• Vậy M(149.07; 157.77)

2.2 Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng

- Phương pháp dùng sơ đồ dẫn sâu:

- Phương pháp sử dụng TBA trung gian:

• Đặt tại trạm biến áp trung gian 2 MBA với dung lượng được lựa chọn như sau:

𝑛𝑘𝑡ℎ𝑐𝑆𝑑𝑚𝑀𝐵𝐴 ≥ 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑚 = 5100,88 kVA

⇒ 𝑆𝑑𝑚 =5100,88

2 = 2555,44 kVA

• Kiểm tra dung lượng của máy khi xẩy ra quá tải sự cố: khi xảy ra sự cố ở một máy biến

áp ta có thể tạm ngừng cung cấp điện cho tất cả các phụ tải loại III trong nhà máy Do

đó ta dễ dàng thấy được máy biến áp được chọn thoả mãn điều kiện khi xảy ra sự cố

• Vậy tại tạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA Sdm = 4000kV - 35/10.5 kV do công ty điện Đông Anh chế tạo

- Phương pháp 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 Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy thuận lợi hơn, vốn đầu tư giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn

• Phương án 1:

Hình 2: Sơ đồ thiết kế theo phương án 1

• Phương án 4:

Hình 5 Sơ đồ thiết kế theo phương án 4

Bảng 2.2 Khoảng cách từ các trạm đến các phân xưởng

Phương Án 1&3 Khoảng cách (m) Phương Án 2&4 Khoảng cách (m)

3 Sơ bộ chọn các thiết bị điện

3.1 Chọn công suất máy biến áp

Phương án 1:

- Phương án này dùng TBATG lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 10KV sau đó cấp cho các TBAPX Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 10kV xuống 0.4kV để cấp cho các phân xưởng

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 5 trạm biến áp phân xưởng

• Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng kéo sợi, ban quản lý & phòng thiết kế

• Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dệt vải, kho vật liệu trung tâm

• Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng nhuộm & in hoa

• Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng giặt & đóng gói, phân xưởng sửa chữa cơ khí

• Trạm B5: Cấp điện cho phân xưởng mộc, phân xưởng trạm bơm

- Chọn dung lượng MBA:

• Dung lượng các máy biến áo được chọn theo điều kiện:

𝑛 𝑘ℎ𝑐 𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một nhà máy biến áp (với trạm có nhiều hơn 1MBA):

(𝑛 − 1) 𝑘ℎ𝑐 𝑘𝑞𝑡 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐Trong đó :

+ n : số máy biến áp đặt trong trạm

+ 𝑘ℎ𝑐 ∶ hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (ra lấy 𝑘ℎ𝑐 = 1)

+ 𝑘𝑞𝑡 ∶ hệ số quá tải sự cố, lấy 𝑘𝑞𝑡 = 1,3 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm và thời gian quá tải 1 ngày đêm không quá 2h

+ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐 ∶ công suất tính toán sự cố

• Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng kéo sợi, ban quản lý & phòng thiết kế

Trạm được đặt hai MBA làm việc song song

Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

Khi xảy ra sự cố ta cắt bỏ Khu nhà phòng ban quản lý và xưởng thiết kế ra khỏi MBA

Điều kiện: 1.3 𝑆𝑑𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐 = 𝑆𝑡𝑡

𝑆𝑑𝑚𝐵 ≥√1060.182+500.062

1.3 = 901.69 kVA Chọn dùng hai MBA: 1000-10/0.4 có Sđm=1000kVA

Các trạm biến áp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng

Bảng 2.3 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA1

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán

PX Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX

Tên PX STT

Kí hiệu

SdmB

NB (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kVA) (kVA)

Px kéo sợi 1 1060.178 500.06

1192.498 590.06 1330.50 B1 1000 2 Quản lí + phòng thiết kế 8 132.32 90

Px dệt vải 2 1776.894 847.56

1830.67 866.93 2025.57 B2 1600 2 Kho vật liệu trung tâm 9 53.776 19.37

3.2 Chọn tiết diện dây dẫn

3.2.1.Chọn tiết diện cáp trung áp:

- Cáp trung áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện Jkt Đối với nhà máy

chế tạo máy kéo làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất là : Tmax = 5625h,

ta dùng dây đồng bọc thép, tra bảng ta tìm được Jkt = 2.7 A/mm2

- Dự án dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, lắp đặt ngoài

trời có các thông số kỹ thuật có trong phụ lục

- Chọn cáp từ TBATT đến B2:

𝐼 𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑆𝑡𝑡𝐵2

2√3𝑈=

2025,57 2√3 10 = 58,47 (𝐴)

• Tiết diện kinh tế của cáp là :

𝐹𝑘𝑡 =𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥

𝐽𝑘𝑡 =

58,47 2,7 = 21,66 (𝑚𝑚

2 )

 Chọn cáp XLPE có tiết diện 25 mm2 với Icp=140A

• Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

𝑘𝑑𝐼𝑐𝑝≥ 𝐼𝑠𝑐

Trong đó :

+ Isc là dòng điện xảy ra khi sự cố đứt một dây cáp, Isc = 2.Imax

+ kd là hệ số hiệu chỉnh theo theo điều kiện lắp đặt thực tế, ta lấy kd = k1.k2;

+ k1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , ta lấy k1 = 1; k2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều được đặt hai cáp

và khoảng cách giữa các dây là 300 mm Theo PL 4.22[TL2] ta tìm được k2 = 0,93

Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng :

0,93.𝐼𝑐𝑝 = 128,8 (A) >2.𝐼𝑚𝑎𝑥 =116.94 (A) ( thỏa mãn)

Vì khoảng cách từ TBATT đến B2 nhỏ nên không cần kiểm tra điều kiện 𝛥𝑈𝑐𝑝

- Chọn cáp từ TBATT đến B5:

𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑆𝑡𝑡𝐵5

2√3𝑈=

341,53 2√3 10= 9,86 (𝐴)

• Tiết diện kinh tế của cáp là :

𝐹𝑘𝑡 =𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥

𝐽𝑘𝑡 =

9,86 2,7 = 2,65 (𝑚𝑚

2 )

 Chọn cáp XLPE có tiết diện 16mm2 với Icp=105A

• Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

𝑘𝑑𝐼𝑐𝑝≥ 𝐼𝑠𝑐

• Trong đó :

+ 𝐼𝑠𝑐 là dòng điện xảy ra khi sự cố đứt một dây cáp, 𝐼𝑠𝑐 = 2.𝐼𝑚𝑎𝑥

+ 𝑘𝑑 là hệ số hiệu chỉnh theo theo điều kiện lắp đặt thực tế, ta lấy 𝑘𝑑 = 𝑘1 𝑘2

+ 𝑘1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , ta lấy 𝑘1 = 1; 𝑘2 là hệ số hiệu chỉnh số dây

cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều được đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm Theo PL 4.22[TL2] ta tìm được 𝑘2= 0,93

• Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng :

0,93.𝐼𝑐𝑝 = 97,65 (A) > 2 𝐼𝑚𝑎𝑥=19,72 (A) ( thỏa mãn)

• Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện 𝛥𝑈𝑐𝑝

Chọn tổn thất điện áp cho phép là 4%

 𝛥𝑈𝑐𝑝= 4.10000

100 = 400𝑉 Dây cáp XLPE có tiết diện 16mm2 có 𝑥0 = 0.128 𝛺/𝑘𝑚 , 𝑟0 = 1.47 𝛺/𝑘𝑚 ,

l=0.215km

Điện trở và điện kháng của đường dây nối từ TBATT đến B5 là:

𝑅 = 𝑟0 𝑙 = 1,47.0.215 = 0.316 Ω

𝑋 = 𝑥0 𝑙 = 0,128.0.215 = 0.028 Ω Suy ra, tổn thất điện áp trên đường dây là:

𝛥𝑈 =𝑃.𝑅+𝑄.𝑋

𝑈 𝑑𝑚 = 257,23×0,316+224,66×0,028

10 = 8.7𝑉 < 𝛥𝑈𝑐𝑝 = 400𝑉 (thỏa mãn) Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng

3.2.2.Chọn tiết diện cáp hạ áp:

Phương án 1:

- Vì ta đang so sánh kinh tế giữa các phương án nên chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án Với phương án 1, ta chỉ tính đến đoạn cáp từ B4 đến PX sửa chữa cơ khí (PX5)

- Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , độ dài cáp không đáng kể nên coi tổn thất trên cáp bằng 0, ta không cần xét đến điều kiện tổn thất điện áp cho phép Chọn cáp từ trạm biến áp B4 đến PX sửa chữa sơ khí (PX5)

- Vì phân xưởng Sửa chữa sơ khí thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện

𝐼𝑚𝑎𝑥= 𝑆𝑡𝑡𝑞𝑥

√3𝑈đ𝑚 =

144,71

√3 0,38= 219,86 (𝐴)

- Chỉ có một cáp đi trong hào nên k2 = 1 Điều kiện chọn cáp là : 𝐼 𝑐𝑝 ≥ 𝐼 𝑚𝑎𝑥

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3.70+50) với Icp = 246A

Bảng 2.4 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA1

Nhánh

(kV) (kVA) (A) (A/mm2) (mm2) (mm2) (A)

- Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng kéo sợi, ban quản lý & phòng thiết kế

- Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dệt vải, kho vật liệu trung tâm

- Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng nhuộm & in hoa

- Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng giặt & đóng gói

- Trạm B5: Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, phân xưởng mộc, phân xưởng trạm bơm

Bảng 2.5 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA2

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán

PX Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX

Tên PX STT

Kí hiệu

Px dệt vải 2 1776.894 847.56

1830.67 866.93 2025.57 B2 1600 2 Kho vật liệu trung

Bảng 2.6 Kết quả chọn cáp trung áp và hạ áp PA2

Nhánh

(kV) (kVA) (A) (A/mm2) (mm2) (mm2) (A)

Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm lấy điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến

áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 35kV xuống 0,4kV để cấp cho các phân xưởng

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 5 trạm biến áp phân xưởng

- Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng kéo sợi, ban quản lý & phòng thiết kế

- Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dệt vải, kho vật liệu trung tâm

- Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng nhuộm & in hoa

- Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng giặt & đóng gói, phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Trạm B5: Cấp điện cho phân xưởng mộc, phân xưởng trạm bơm

Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4 cấp điện cho phân xưởng chính, xếp loại 1, cần đặt 2 máy biến áp Trạm B5 thuộc loại 3 cần đặt 1 máy Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng Các máy biến áp dùng máy do ABB sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ

Bảng 2.7 Kết quả chọn dung lượng máy biến áp PA3

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán

PX Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX

Tên PX STT

PPX QPX PPX QPX STBA

Kí hiệu

SdmB

NB (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kVA) (kVA)

Px kéo sợi 1 1060.178 500.06

1192.498 590.06 1330.50 B1 1000 2 Quản lí + phòng thiết

Px dệt vải 2 1776.894 847.56

1830.67 866.93 2025.57 B2 1600 2 Kho vật liệu trung