Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy

PHẦN II: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY Nhà máy may Hưng Nhân được tập trung thành hai phân xưởng sản xuấtchính để tiện cho nhu cầu sản xuất.. Vì

PHẦN I: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI KHU

CÔNG NGHIỆP ĐẶT NHÀ MÁY

Sơ đồ mặt bằng và diện tích tổng thể

Nhà máy có quỹ đất đã được quy hoạch trước Diện tích đất nhà máy cóchiều dài 396 m, chiều rộng 224 m

Diện tích tổng thể của khu đất có nhà máy là: 396x224= 88704 m2

Trong đó tổng diện tích sàn xây dựng bao gồm diện tích các khu như:

Bảng 1 Diện tích mặt bằng các khu

+ Phía Bắc giáp với đường bao số 4 KCN

+ Phía Tây giáp với nhà máy sản xuất nhựa

+ Phía Đông giáp với đường bao số 2 KCN

+ Phía Nam giáp với đường Nguyễn Đức Cảnh

1.3 Khí hậu

Thái Bình chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm Độ ẩmkhông khí trung bình trong năm là 86% Độ ẩm cao nờn đó ảnh hưởng không nhỏđến các thiết bị, khí cụ điện cũng như ảnh hưởng không nhỏ đến sản phẩm của nhàmáy Do đó làm tăng chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng, giảm tuổi thọ các thiết

1.4 Đặc điểm quy trình công nghệ trong nhà máy

Nhà máy may Hưng Nhõn chuyờn sản xuất đồ may mặc thời trang xuất khẩusang các thị trường Châu Âu và thị trường Mỹ Do tính chất của một nhà máy maynên toàn bộ quy trình cụng nghờ nhà máy có tính dây chuyền hiện đại

Sơ đồ quy trình công nghệ của nhà máy như sau:

Hình 2: Sơ đồ quy trình công nghệ nhà máy may Hưng Nhân

1.5 Nguồn điện khu công nghiệp

Tổ may

Tổ cắt

Ép nhiệt

Kiểm tra,Đóng , gói sản phẩm

Kho vật

liệu, lưu

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng KCN Nguyễn Đức Cảnh

PHẦN II: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

Nhà máy may Hưng Nhân được tập trung thành hai phân xưởng sản xuấtchính để tiện cho nhu cầu sản xuất Vì vậy để xác định được phụ tải tính toáncủa nhà máy ta phải đi xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng sau đó mớixác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy Tất cả số phụ tải của nhà máy làcác động cơ điện có cấp điện áp là 380V, Tương ứng với qui trình và tổ chứcsản xuất, thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy Tmax = 5000 giờ

Po: suất phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích (kW/m2) F: diện tích vùng quy hoạch hoặc vùng thiết kế (m2)

Giá trị Po tra trong sổ tay kỹ thuật, tài liệu thiết kế hoặc do yêu cầu củanhà sản xuất Các giá trị này có được do kinh nghiệm vận hành thống kê lại màcó

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Đối với phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi theo thời gian Phươngpháp này chỉ có kết quả gần đúng nên phương pháp này chỉ dùng trong quyhoạch hoặc thiết kế sơ bộ

Ptt = (kW) (1-2)Trong đó:

M - số lượng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian T

Wo - định mức tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm(kWh/đvsp)

T- thời gian (h) để sản xuất ra M sản phẩm

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

Công thức tính:

Ptt = knc.∑Pđmi (kW) (1-3)

Q = P tgφ (kVAr) (1-4)

Stt = Ptt /cosφ (kVA) (1-5)Trong đó:

Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt, Qtt, Stt: công suất tác dụng, phản kháng, và công suất toànphần tính toán của nhóm thiết bị

Ptt – công suất tính toán của nhóm n thiết bị

∑Ptti – công suất tính toán của m thiết bị trong tổng số n thiết bị

kđt - hệ số đồng thời

Ptt = Max (1-10)

+ Đối với phụ tải động lực theo quy trình công nghệ sản xuất

Ta có: knđt = 0,8 ữ 1 (hệ số đồng thời ban ngày)

kdđt = 0,3 ữ 0,7 (hệ số đồng thời ban đêm)

+ Đối với phụ tải chiếu sáng

Ta có: knđt = 0,3 ữ 0,5

kdđt = 0,8 ữ 1

1.2.5 Phương pháp xác định phụ tải theo số gia

Pđmi – công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

kmax,, ksdΣ – hệ số cực đại và hệ số sử dụng của nhóm thiết bị;

Trong công thức trên ta thấy cần phải xác định hệ số kmax và ksdΣ

a/ Xác định hệ số sử dụng k sd

Hệ số sử dụng có thể tìm được bằng cách tra sổ tay thiết bị điện Hoặctính theo công thức sau:

ksd = (1-17)+ Đối với một nhóm thiết bị:

Các bước tính toán như sau:

- Chọn những thiết bị có công suất lớn mà công suất định mức của mỗithiết bị này bằng hoặc lớn hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớnnhất trong nhóm

- Xác định số n là tổng số thiết bị trong nhóm và ứng với tổng công suấtđịnh mức Pđm

- Xác định số n1 là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa côngsuất của thiết bị có công suất lớn nhất, ứng với n1 xác định tổng công suất địnhmức P1

- Nếu m > 3, ksd ≥ 0,2 thì nhq = (1-21) khi tính toán nếu nhq > n thì

hq hoặc tính theo công thức:

Xác định số thiết bị hiệu quả: nhq = n*hq.n (1-25)

Tra [1, tr 324] và sử dụng phương pháp nội suy ta xác định:

kmax = f(ksd, n hq) Hoặc xác định theo công thức: kmax = 1+ (1-26)

1.2.7 Phương pháp tính toán một số phụ tải đặc biệt

Còn nếu trong mạng có thiết bị một pha thì phải phân phối đều các thiết bị

đú lờn ba pha của mạng sao cho công suất tiêu thụ giữa các pha tương đương nhau, tuy nhiên thực tế không thể tránh khỏi sự chênh lệch công suất giữa các pha

Nếu phụ tải một pha đấu vào điện áp pha của mạng 3 pha:

Pđmqđ = 3.P1pha.max (1-32)Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây

P = P (1-33)

+ Pđm.ph.max: Phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kW)

Nếu trong nhúm cú thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặplại thì phải quy đổi về chế độ làm việc dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức:

Pqđ = Pđm (1-34)Trong đó:

+ εđm: hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch máy

1.2.8 Phương pháp tính toán phụ tải đỉnh nhọn

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1-2 giây Phụtải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn Iđn Chỳng ta tínhdòng điện đỉnh nhọn để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tínhtoán điều kiện khởi động của động cơ Trong mạng điện dòng điện đỉnh nhọnxuất hiện khi khởi động động cơ, hồ quang hoặc máy hàn làm việc

Iđn = Ikđ = kkđ.Iđm (1-35)

kkđ: hệ số khởi động cơ điện, đối với động cơ KĐB thì kkđ = 5 ữ 7

Đối với lò điện, máy biến áp hàn kkđ ≥ 3

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuấthiện khi thiết bị cú dũng khởi động lớn nhất mở mỏy còn các thiết bị khác trongnhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ.max + (Itt – ksd.Iđm.max) (1-36)Trong đó:

+ Ikđ.max: dòng khởi động của động cơ lớn nhất trong nhóm máy

+ Itt : dòng điện tính toán của nhóm máy

+ Iđm.max: dòng định mức của thiết bị đang khởi động

+ ksd : hệ số sử dụng của động cơ lớn nhất

1.2.9 Tổng hợp phụ tải theo phương pháp số gia

Việc tổng hợp cỏc nhúm phụ tải khác nhau như động lực và chiếu sáng cótính chất làm việc khác nhau nên người ta sử dụng tổng hợp phụ tải theo phươngpháp số gia Ta sử dụng biểu thức:

P∑ = Pi + ∆Pi+1 = Pi + kiPi+1 (Pi > Pi+1) =Pi + Pi+1

1.3 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

1.3.1 Phương pháp xác định phụ tải nhà máy

Nhà máy may Hưng Nhân gồm nhiều thành phần phụ tải khác nhaunhưng có thể phân ra thành ba loại chính là phụ tải động lực, phụ tải chiếu sáng

và phụ tải sinh hoạt

Đối với phụ tải động lực là các loại máy sản xuất của phân xưởng sảnxuất ta lựa chọn phương pháp hệ số kmax (hay còn gọi là phương pháp hệ số thiết

bị hiệu quả) để xác định phụ tải tính toán Đối với phụ tải sinh hoạt lựa chọnphương pháp kđt để xác định phụ tải tính toán Còn đối với hệ thống chiếu sángthì xác định phụ tải tính toán dùng phương pháp suất phụ tải trên một đơn vịdiện tích

Ta nhận thấy phụ tải điện của nhà máy đều tập trung trong phân xưởngsản xuất chính vì vậy ta sẽ đi sâu tính toán phụ tải trong phân xưởng sản xuất

1/ Phân nhóm phụ tải

a) Phân nhóm phụ tải động lực

Việc phân nhóm phụ tải động lực các phân xưởng nhằm mục đích quy cỏcnhúm phụ tải cú cựng mức công suất, và có cùng tính chất làm việc về mộtnhóm để tiện cho việc tính toán và bố trí tủ điện sau này Mặt khác việc phânnhóm đó nhằm xác định phụ tải tính toán một cách chính xác hơn, tối ưu đượccông tác thiết kế cung cấp điện cho phụ tải Để thỏa mãn yêu cầu đó, việc phânnhóm phụ tải dựa trên cơ sở các thiết bị điện trong cùng một nhóm thỏa mãn:

+ Có chế độ làm việc giống nhau

+ Có công suất xấp xỉ nhau

+ Tổng công suất chênh lệch nhau không quá lớn

Vậy ta có vị trí của cỏc nhúm tải được ghi trên Bản vẽ 1.1

b) Phân nhóm phụ tải chiếu sáng trong nhà máy

Các phụ tải chiếu sáng trong nhà máy được cấp điện từ các tủ động lực,từ

tủ động lực sẽ cấp điện cho cỏc nhánh tại các tủ vận hành

Do tính chất làm việc của nhà máy tại phân xưởng sản xuất sẽ có suấtchiếu sáng po=24(w/m), tại các khu vực khỏc cú po=14 (w/m); chiếu sáng bảo vệ

có suất phụ tải thấp hơn

1.3.2 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng sản xuất

1/ Phân chia phụ tải

Căn cứ vào vị trí và công suất của các thiết bị ta chia ra cỏc nhúm phụ tải như sau:

Bảng 1.1 Phân nhóm thiết bị phân xưởng sản xuất

Ngoài ra việc phân chia phụ tải để tính toán ta sẽ thiết kế các tủ động lực cấp điện tương ứng với mỗi nhóm

2/ Tính toán phụ tải theo nhóm

a) Tính toán đối với nhóm 1

Bảng 1.2 Danh sách thiết bị nhóm 1

(kW)

Hệ số sử dụng ksdΣ và cosφtb của nhóm [3, tr 621]

ksdΣ = 0,8; cosφtb = 0,8 → tgφtb = 0,75Theo phương pháp tính số thiết bị hiệu quả như đã trình bày ở trên ta có:

Ta thấy n > 4 và ; ksdΣ = 0,8 > 0,2 nên ta xác định theo bảngphụ lục có :

kmax = 1.04Phụ tải tính toán tính theo công thức (1-13)

Ptt = kmax.ksdΣ = 1,04.0,8.9 = 7.488 (kW) Công suất phản kháng của nhúm tớnh theo công thức (1-15)

Qtt = Ptt.tgφtb =7.488.0,75 = 5,616 (kVAr)Công suất toàn phần tính theo công thức (1-16)

Stt = Ptt /cosφtb = 7.488/ 0,8 = 9.36 (kVA)Dòng điện tính toán: Itt = = = 142,38 (A)

Tính toán với nhóm phụ tải còn lại

Q tt (kVAr)

S tt (kVA)

I tt (A)

Pdl = kđt.∑Ptti

Kđt là hệ số đồng thời ta lấy =0.9

Pdl= 0.9*577,33= 519,597

2/ Tính toán chiếu sáng phân xưởng sản xuất

Do yêu cầu cao trong lĩnh vực may mặc nên ta chọn P0 = 24 W/m2

Ta sẽ lựa chọn bóng chiếu sáng là bóng huỳnh quang, hai bóng chung mộtmỏng Cú cosφtb = 0,7 → tgφtb = 1.02

Công suất chiếu sáng tính toán:

Pcssx = Po.F = 24.2*80*50 = 192 (kW)

Qcssx = Pcsn1 tgφ = 192.1.02 = 195.88 (kVAr)

1.3.3 Xác định phụ tải tính toán cho các khu vực khác

1/ Xác định phụ tải tính toán cho kho vật liệu và lưu hàng

1.3.4 Xác định phụ tải sinh hoạt

1) Xác định phụ tải tính toán nhà ăn

Mỗi đèn cách nhau 50m nên số đèn bao quanh nhà máy là 25 bóng.

Số đèn chiếu sáng đường trục nhà máy 600 m là 12 bóng

Tổng số bóng được dùng là 25+12=37 bóng

Ta có:

PCSBV=37.0.3=11,1 (kW)

Stt (kVA) Cos φ

1 PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT 663,04 554,725 858,1 0,773

2 KHO VẬT LIỆU LƯU HÀNG 23.43 14,56 27,6 0,85

Ta tổng hợp theo phương pháp số gia:

P∑ = Pi + ∆Pi+1 = Pi + kiPi+1 (Pi > Pi+1) =Pi + Pi+1

Tổng hợp phụ tải PXSX với phụ tải kho vật liệu và lưu hàng:

STTNM (Kva)

2.1 Đặt vấn đề

Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm: Chọn nguồn điện, sơ

đồ nối dây, phương thức vận hành Cỏc vấn đề này có ảnh hưởng trực tiếp đếnvận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện

Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn nhữngyêu cầu cơ bản sau:

+ Đảm bảo chất lượng điện, tức là đảm bảo tần số và điện áp nằmtrong phạm vi cho phép

+ Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêucầu của phụ tải

+ Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành, lắp ráp sửa chữa

+ An toàn cho người và thiết bị

+ Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tảiđiện

+ Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế, kĩ thuật hợp lý

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồmcác bước sau:

+ Phương án cung cấp điện

+ Lựa chọn vị trí số lượng, dung lượng các trạm biến áp và lựachọn chủng loại, tiết diện đường dây các phương án

+ Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

+ Thiết kế chi tiết cho phương án được lựa chọn

2.2 Vạch phương án cung cấp điện

Mạng điện của khu công nghiệp đặt nhà máy có cấp điện áp 35 kV,khoảng cách từ đường dây trên không vào đến khu vực đặt trạm biến áp là0.1036 Km

2.2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp có ý nghĩa rất quan trọng vỡ nú ảnh hưởng đến

phụ tải Trạm biến áp phải được đặt gần nguồn điện để thuận tiện cho việc cungcấp điện Ngoài ra, tùy thuộc vào từng tính chất của mạng điện mà bố trí trạmbiến áp cho phù hợp

Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đưa đến

+ Đảm bảo về điều kiện an toàn, phòng chống cháy nổ

+ Đảm bảo tính mĩ quan cho khu vực thiết kế thi công

+ Về kinh tế phải đảm bảo vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lí

+ Phòng bụi bặm nhiều, khí ăn mòn, dễ cháy

Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trịcực tiểu → Min

Trong đó :

Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

Trong đó

xo; yo ; zo - toạ độ của tâm phụ tải điện

xi ; yi ; zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ OXYZ tuỳchọn

Si - công suất của phụ tải thứ i

n - số phụ tải điện

Tâm phụ tải của nhà máy là M(xo;yo) = M(9;10.36)

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trítốt nhất để đặt các trạm biến áp , trạm phân phối , tủ động lực nhằm mục đíchtiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Trên sơ đồ mặt bằng ta nhận thấy tâm phụ tải nằm trên vị trí không thuậnlợi đặt trạm biến áp ta sẽ chọn vị trí đặt trạm tại phía cổng phụ nhà máy, có tọa

độ T(X;10.36) Vị trí này có thuận lợi cho lắp đặt trạm, vận hành và sửa chữa,cũng như sau này khi nhà máy phát triển thêm phụ tải về khu đất trống phía sau

2.2.2 Lựa chọn công suất máy biến áp

Việc lựa chọn dung lượng và số lượng trạm biến áp có vị trí quan trọngtrong thiết kế hệ thống cung cấp điện nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêukinh tế Nếu số lượng dung lượng trạm biến áp được chọn phù hợp thì hiệu quảkinh tế của công trình cao Mặt khác nó đảm bảo về mặt kinh tế kỹ thuật tối ưu,chất lượng điện được đảm bảo

Phụ tải hạ áp có Stt = 966,362 (kVA) ta chọn cấp điện từ 2 MBA 35/0,4

kV làm việc song song Khi một máy bị sự cố thỡ mỏy kia làm việc quá tải với

kqt = 1,4 đối với máy biến áp quá tải trong 5 ngày đêm và thời gian quá tải chophép không quá 6 h trong một ngày

Công suất một máy biến áp là:

SđmB ≥ = = 690,26 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn: SđmB = 750 kVA

Chọn MBA 3 pha hai cuộn dây, tổ nối dây Y/Yo – 0, phạm vi điều chỉnhđiện áp ± 2 x 2,5% do Công ty chế tạo biến thế Hà Nội TBT - Việt Nam chế tạo,không phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ

2.2.3 Sơ đồ nối điện của trạm biến áp

Trạm biến áp là nơi trực tiếp nhận điện năng từ hệ thống đưa về để cungcấp điện cho nhà máy, do đó sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trựctiếp đến vấn đề an toàn và liên tục cung cấp điện cho nhà máy Vì vậy sơ đồ nốidây của trạm phải thoả món cỏc điều kiện sau đây:

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

- Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lí sự cố

- An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa

- Hợp lí về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về mặt kĩ thuật

2.2.3.1 Sơ đồ nối dây cao áp

Sơ đồ một sợi phía cao áp nhà máy được thể hiện trong Bản vẽ 0.1

Thanh cái trạm biến áp được cấp điện từ hệ thống đường dây trên không35kV

Đấu vào thanh cái 35 kV bao gồm hai máy biến áp, mỗi máy được nối vớithanh cái qua dao cách ly, chống sét van và cầu chì tự rơi

2.2.3.2 Sơ đồ nối dây hạ áp

Sơ đồ nối dây phía hạ áp của nhà máy được thiết kế dưới dạng sơ đồ hìnhtia để tránh phải đấu nối cáp và có nhiều ưu điểm khi quản lý vận hành kết hợpvới độ tin cậy cung cấp điện cao

Điện được lấy từ thanh cái 0,4 kV của tủ phân phối tổng cấp điện cho các

tủ động lực Mỗi tủ động lực sẽ cung cấp điện cho một nhóm phụ tải, các phụ tảilớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cỏi cỏc tủ Để dễ dàng thao tác

và tăng thêm độ cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt cỏc ỏptụmỏtlàm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị điện trongphân xưởng

Theo như phương án thiết kế mạng sơ đồ nối điện cao áp và hạ áp của nhàmáy đã được trình bày, ta có sơ đồ một sợi của toàn nhà máy được thể hiệntrong chương thiết kế mạng hạ áp cho nhà máy

2.2.4 Chọn kết cấu và kiểu trạm biến áp

Chọn kết cấu trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật:

- Lựa chọn đúng trang thiết bị điện tùy theo các tham số về điện, phải lắpráp trạm đúng quy phạm và đúng với tất cả các yêu cầu, vận hành thuận tiện

- Phải đảm bảo khoảng cách giữa các pha và giữa các phần dẫn điện đếncấu trúc nối đất và xung quanh

- Phải có khả năng loại trừ nhanh hỏa hoạn và các sự cố xẩy ra ở trang bịđiện

- Thuận tiện trong thao tác và trong việc vận chuyển các trang thiết bịđiện để lắp ráp và sửa chữa, tức là phải đảm bảo các kích thước cần thiết của cáclối đi và các hành lang

- Phải thực hiện nối đất bảo vệ, phải sử dụng các tín hiệu cần thiết

Đối với nhà máy, do quỹ đất còn nhiều nên ta chọn kiểu trạm biến áp làtrạm bệt đặt ngoài trời Trạm có một phòng vận hành hạ áp Dưới bệ MBA có hốdầu sự cố Ngoài ra có một buồng riêng đặt máy phát dự phòng

Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của trạm biến áp được thể hiện trong Bản vẽ 2.2

Khu vực trạm biến áp được thiết kế có diện tích 96 m2 với chiều dài là16m và chiều rộng là 6 m Có hệ thống cửa ra vào thuận tiện cho việc sủa chữalắp đặt, lưới sắt bảo vệ, hàng rào xung quanh và bình chữa cháy đúng tiêuchuẩn Với diện tích như vậy việc bố trí thiết bị máy biến áp và tủ điện đảm bảo

về khoảng cách an toàn và tính thẩm mỹ cao

2.2.5 Phương án đi dây mạng cao áp của nhà máy

1 Phương án đi dây cao áp

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn trong quá trình vận hành ta đi cáp ngầmsong song tường bao đấu nối từ cột 16 về thanh cái 35 kV đặt trên đỉnh 2 cộtTBA, sau đó dựng dõy AC đưa xuống MBA

Với nhiệt độ trung bình cực đại hàng năm của đất ở thỏng núng nhất là

15oC [Mạng điện, tr 167] ta có k1 = 1 Có 3 cáp đi trong rónh cỏp [Mạng điện,

tr 167] với khoảng cách giữa các lớp cáp là 200 mm nên k2= 0,87

k1k2Icp=1*0.87*200=174 A > Itt

_ Thử nghiệm với cầu chì tự rơi

_ Kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp

_ Kiểm tra theo điều kiện ổn định dòng ngắn mạch

F ≥ α.IN = 6*7.15* =30,3Trong đó: α = 6 đối với cáp đồng

t = 0,5(s): thời gian cắt ngắn mạch

Vậy chọn cáp XLPE 50 mm2 là đảm bảo kĩ thuật

b) Tính hao tổn điện năng

Bảng 2.2 Tổn thất điện năng trên đường dây

Đường dây L(km) r(/km)0 R() S(kVA)tt P(kW)Di T(h)maxi (h) A(kWh)iTBA-Đdk

AC25 0.1036 0,494 0.05 966,362 0,039 5000 3411 133,08

c) Vốn đầu tư

Bảng 2.3 Vốn đầu tư cho đường dây cáp ngầm

Đường dây (km)L Dây Đơn giá(đ/m) Thành tiền(106đ)TBA- lộ 373 0.1036 AC25 726,513 75,266Đầu cáp35kV ngoài trời3x50

VD = 83,06.106

2.3 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện :

Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và

ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệthống Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3pha

Hệ thống cung cấp điện mà chúng ta đang xột cú cấp điện áp 35kV và0,4kV, hệ thống được coi ở xa nguồn đồng thời có công suất tương đối nhỏ sovới hệ thống điện quốc gia Vì vậy cho phép dùng phương pháp đơn giản để tínhdòng điện ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp vì không biết cấu trúc cụ thể của hệthống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điệnquốc gia thông qua công suất ngắn mạch của máy biến áp phía cao áp coi hệthống có công suất vô cùng lớn

+ Sơ đồ tính toán ngắn mạch:

Hình 2.3 Sơ đồ nguyờn lớ (a) và sơ đồ thay thế (b)

a) sơ đồ nguyờn lớ: TBATG - trạm biến áp trung gian; TBANM - trạm biến áp nhà máy; DD - dây dẫn cung cấp điện

b) sơ đồ thay thế: HT - hệ thống điện quốc gia; XHT - điện kháng của hệ thống điện quốc gia; Rd d - điện trở của đường dây; Xd d - điện kháng đường dây

Tính điện kháng hệ thống :

XHT = (Ω)

Utb - điện áp trung bình đường dây: Utb = 1,05.UđmLĐ (kV)

ScMC: Công suất cắt của máy cắt MC: ScMC = Scắt = UđmMC.Icđm (kVA) Điện trở và điện kháng của đường dây:

Rd d = ro.l (Ω)

Xd d = xo.l (Ω)Trong đó:

ro, xo - là điện trở và điện khỏng trờn 1 km dây dẫn, (Ω/km)

l - chiều dài đường dây từ TBATG về điểm đấu nối vào TBANM(km)

Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ I” bằngdòng điện ngắn mạch ổn định I∞, nên có thể viết:

IN = I” =I∞ =

Trong đó: ZN - tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch, (Ω)

U - điện áp của đường dây (kV)Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức:

ixk = 1,8 IN (kA)Trị số IN và ixk được dùng để kiểm tra khả năng ổn định nhiệt và ổn địnhđộng của thiết bị điện trong trạng thái ngắn mạch

1/ Tính ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh cái 35 kV

+ Sơ đồ tính ngắn mạch tại N1

Hình 2.4 Sơ đồ nguyờn lớ a); sơ đồ thay thế b)

Máy cắt đầu đường dây trên không là loại máy cắt SF6, ký hiệu 8DB10có:

Uđm= 36 kV, Icđm = 40 kA

Với lưới 35kV thì Utb = 1,05.35 = 36,75 (kV)

Tính điện kháng hệ thống :

XHT = = = 0,542 (Ω)Điện trở và điện kháng của đường dây trên không AC70:

ro = 0,42 (Ω/km), xo = 0,355 (Ω/km)Khoảng cách từ hệ thống đến trạm là 1,6 km

Ta có:

Điện trở đường dây Rd d = ro l = 0,42.1,6 = 0,672 (Ω)

Điện kháng đường dây Xd d = xo l = 0,355.1,6 = 0,568 (Ω)

ixk1 = kxk.IN1 = 1,8.15,39 = 39,17 (kA)Tính công suất ngắn mạch:

SN1 = Uđm.IN1 = 35.15,39= 931,86 (MVA)

2/ Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

Vì trạm biến áp có công suất trung bình, nờn phớa cao áp chỉ cần đặt cầudao và cầu chì Cầu dao dùng để cách ly máy biến áp khi sửa chữa Cầu chìdùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp Phía hạ áp đặt ỏp tụ mỏttổng và cỏc ỏp tụ mỏt nhỏnh , thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng ỏp tụ mỏtphân đoạn để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm ta chọn phươngthức cỏc mỏy biến áp làm việc độc lập

Hình 2.5 - Sơ đồ trạm 1 máy biến áp

Sơ dồ trạm 2 máy biến áp

a) Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp:

Cầu dao hay còn gọi là dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phầnmang điện và phần không mang điện , tạo khoảng cách an toàn trông thấy , phục

vụ cho công tác sửa chữa , kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện Dao cách ly cũng cóthể đóng cắt dòng không tải của máy biến áp Cầu dao được chế tạo ở mọi cấpđiện áp

Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:

Dòng điện định mức : IdmCL ≥ Icbmax = 31,02 A

Dòng điện ổn định động cho phép: idmd ≥ ixk = 41,62 kA

Chọn loại 3DC do hãng Siemens chế tạo

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC

UĐM, kV IĐM, A INt, kA INmax, kA

b) Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp:

Cầu chì là thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch Cầu chì có nhiều kiểu,được chế tạo ở nhiều cấp điện áp khác nhau Ở cấp điện áp cao áp và trung ápthường dùng loại cầu chì ống

Điều kiện chọn cầu chì:

Điện áp định mức : Udmcc ≥ Udmm = 35 kV

Dòng điện định mức: Idmcc ≥ Icb =

Dòng điện cắt định mức: Idmcắt ≥ IN(3)

Chọn cầu chì ống cao áp do Siemens chế tạo

Bảng 2.5 Kết quả chọn cầu chì cao áp

TRẠM Icb, A IN(3), kA LOẠI CẦUCHÌ UĐM, kV IĐM, A ICẮTNMIN, A ICẮTN, kA

c Lựa chọn thanh góp :

Thanh gúp gúp là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp đến và phânphối điện năng cho các phụ tải tiêu thụ Thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bịphân phối

Tùy theo dòng phụ tải mà thanh gúp cú cấu tạo khỏc nhau.Cỏc thanh gópđược chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Có Stt = 966,362 kVA

k1.k2.Icp ≥

Vậy chọn thanh dẫn đồng tiết diện (25 x 3) có Icp = 340 (A) [4, tr 362]

+ Kiểm tra điều kiện ổn định động: σcp ≥ σtt

M = (kGm)

Ftt: lực tính toán do tác dụng của dòng ngắn mạch

Ftt = 1,76 10-2 ixk (kG)a: khoảng cách giữa các pha là 50 (cm)

l: khoảng cách giữa các sứ của 1 pha (thường 60,70,80)cm, ta lấy l

= 80 (cm)

ixk: dòng xung kích của ngắn mạch 3 pha

Ta có: ixk = 32,22 (kA)

Ftt = 1,76 10-2 32,33 =0,88 (kG)

W: mô men chống uốn của các loại thanh dẫn, kGm

M = = 7,04 (kG.cm)Chọn thanh dẫn hình chữ nhật (25 x 3), đặt ngang

W = = = 0,3 (cm3)Vậy ta có: σtt = = = 23,5 (kG/cm2)

Ta thấy:

σcp ≥ σtt = 23,5 (kG/cm2), thanh đã chọn thoảmãn điều kiện trên

+ Kiểm tra ổn định nhiệt: F ≥ α.IN.

Với: α = 6 ; IN = 16,35 (kA) ; tqđ = tbv + tmc = 0,2s

Vậy ta có: F =25.3 = 75 mm2 ≥ 6 16,35 = 43,87 mm2

Bảng 2.6 Kiểm tra thanh dẫn

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép,A k1.k2.Icp = 323 ≥ Icb = 16,347Khả năng ổn định động, kG/cm2 σcp = 140 ≥ σtt = 23,5

Khả năng ổn định nhiệt, mm2 F = 75 ≥ α IN = 43,87

Kết luận: Vậy ta chọn 3 thanh dẫn đồng M 25x3.

d) Kiểm tra dõy đó chọn:

Ta chỉ cần kiểm tra dòng ngắn mạch lớn nhất IN = 15,39 kA

Ta đã chọn cáp đồng vặn xoắn, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC doFURUKAWA chế tạo F=50 mm2 ICP=200 A, ro=0,494(Ω/km).IN=7,15 KA Kiểm tra cáp cu 3x50 XLPE đã chọn theo điều kiện đốt nóng

Nhiệt độ cho phép của cáp đặt trong đất 50*c

2.4 Tính tổn thất công suất và điện năng trong máy biến áp

2.4.1 Tổn thất công suất

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thấtsắt) và tổn thất có tải (tổn thất đồng)

ΔPBA = n ΔP0 + ΔPN (kW)

ΔQBA = n ΔQo + ΔQN (kVAr) Trong đó:

+ ΔP0, ΔPN: Tổn thất công suất tác dụng và không tải của MBA (kW)+ ΔQo, ΔQN: Tổn thất công suất phản kháng không tải và ngắn mạch củaMBA, (kVAr)

+ Spt, Sđm: Phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) và dunglượng định mức của MBA (kVA)

Các tổn thất ΔQo, ΔQN không cho sẵn trong lý lịch của máy nhưng đượctính theo công thức sau:

(kVAr) (kVAr)Trong đó:

+ Io%: là giá trị tương đối của dòng điện không tải cho trong lý lịch củamáy

+ UN%: là giá trị tương đối của điện áp ngắn mạch cho trong lý lịch của

Trạm biến áp đặt 2 máy 35/0,4 kV giống nhau làm việc song song Cungcấp cho nhóm phụ tải hạ áp có Spt = 966,362 (kVA) Thông số cỏc mỏy được ghibảng 2.3

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của MBA

Sđm

(kVA) (kV)U đm

Tổn hao (W)

I0 (%) UN (%)Không tải (ΔPo) Ngắn mạch(ΔP

N)

ΔQo = (Io%.Sđm)/100 = 6,5.750/100 = 48,75 (kVAr)

ΔQN = (UN%.Sđm)/100 = 6,5.750/100 = 48,75 (kVAr)Suy ra: ΔPBA = n.ΔP0 + ΔPN.

ΔPBA = 2.4,1 + 11,9.(966,362/750)2 = 18,078 (kW)

ΔQBA = n ΔQo + ΔQN

ΔQBA = 2.48,75 + 48,75 (966,362/750)2 = 137,967 (kVAr) Vậy tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng là:

ΔPBA = 18,078 (kW) và ΔQBA = 137,967 (kVAr)

2.4.2 Tổn thất điện năng

Tổn thất điện năng trong trạm biến áp xác định theo công thức sau:

- Đối với một máy biến áp

ΔABA = ΔP0 t + ∆PN .τ (kWh)

- Đối với n máy làm việc song song

ΔABA = n.ΔP0 t + ∆PN .τ (kWh)