Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ ...tính toán tổn thất công suất,

Đồ án cung cấp điện

Sinh viên : Trần Ngọc Mai

Lớp : Đ1-H1

Giáo viên hướng dẫn : TS.Trần Quang Khánh

Đề 2: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy

hiệu

Phươngán

Phụ tải nhà máy cơ khí (sơ đồ hình 1.4)

côngsuất, cosϕ

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dunglượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tốnhư: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ vàphương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán làmột nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xácđịnh được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khidẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tếnhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãngphí.

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trìnhnghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện

phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa cóphương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giảnthuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độchính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp.Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trongthiết kế hệ thống cung cấp điện:

- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo công suất trung bình

- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giaiđoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toánphụ tải điện thích hợp

1.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ-

SỬA CHỮA

Phân xưởng cơ khí- sửa chữa là phân xưởng số 2 trong sơ đồ mặt bằng nhà

máy Phân xưởng có diện tích bố trí 864 m2 Trong phân xưởng có 45 thiết bị,công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 55 kW(Máy ép nguội), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ 0,8kW (Máykhoan) Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Những đặc điểm nàycần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựachọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

1.1.1 Phân nhóm phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độlàm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đựoc chính xác cần phảiphân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm cần tuân theo các nguyên tắc sau:

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

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

-Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lựccần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm cũngkhông nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường

Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, dovậy người thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọnphương án thoả hiệp một cách tốt nhất có thể

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào

vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia cácthiết bị trong phân xưởng cơ khí- sửa chữa thành 5 nhóm Kết quả phân nhómphụ tải điện được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1 - Bảng phân nhóm phụ tải điện

lượng

Kí hiệu trênmặt bằng

Công suấtđặt Pđ,kW

Nhóm II

1.1.2, Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

Công suấtđặt Pđ,kW

P

k P

Trong đó :

Ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị i

Pi là công suất đặt của thiết bị i

∑ P i ksdi =3.0,35 +10.0,35 +1,5.0,32 +4.0,32 +0,6.0,27

+10.0,41 +4.0,53 +0,8.0,27 +0,8.0,27 +40.0,47 = 31,924

7 , 74

924 , 31

P

k P k

- Do số lượng thiết bị n=10>4 nên ta xác định số lượng hiệu dụng theo các điều kiện:

Tỷ lệ giữa thiết bị lớn nhất và thiết bị nhỏ nhất:

67 , 66 6 , 0

i

i hd

8,08,04106,045,110

7 , 74 )

P

P n

- Hệ số nhu cầu xác định theo biểu thức:

757,0025,3

427,01427,0

1

=

−+

=

−+

Σ

hd

sd sd

nc

n

k k

k

- Công suất tính toán phụ tải nhóm I của phân xưởng cơ khí- sửa chữa:

kW P

∑P i.cosϕ =3.0,67 +10.0,67 +1,5.0,68 +4.0,68 +0,6.0,66

+10.0,63 +4.0,9 +0,8.0,66 +0,8.0,66 +40.0,7 = 51,802

7 , 74

802 , 51 cos

52 ,

56

=

ϕ

kVAr tg

504,813

Trong đó : Pttđldl : là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng

kđt : Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng

Pttnhi : Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i

n : Là số nhóm

- Lấy kđt = 0,8 và thay Ptt của nhóm vào công thức ta được

Pttđlpx = 0,8.( 56,52+ 61,94+ 26,062+ 50,286+ 76,182)

= 216,793 kW

1.1.4, Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí- sửa chữa

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phươngpháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

b a P S

P

Pcs = 0 = 0 .

P0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng, W/m2

S là diện tích được chiếu sáng, m2

a là chiều dài của phân xưởng, m

b là chiều rộng của phân xưởng, m

Vậy phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:

kW

P cs 10 , 368

10

36 24

P

Qcs = cs ϕ = 0

1.1.5 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng cơ khí- sửa chữa

+ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn phân xưởng cơ khí-sửa chữa:

kW P

Với: kđt Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng, kđt=0,8

+ Phụ tải toàn phần của toàn phân xưởng cơ khí- sửa chữa:

S ttpx = P ttpx2 +Q ttpx2 = 227,1612 + 237,0512 =328,322kVA

A U

S

3.38,0

504,813

=

1.2, Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy cơ khí

Ta có bảng phụ tải các phân xưởng nhà máy cơ khí:

1.2.1, Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại.

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng, hệ số nhu cầu và hệ số công suất nên ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1.2.1.1, Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định theo các biểu thức:

* Ta có suất chiếu sáng p0 = 12 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên có cosϕcs = 1; tgϕcs = 0

* Công suất tính toán động lực:

S là diện tích của phân xưởng

=

1.2.1.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng đúc

- Diện tích của phân xưởng đúc:

P

Pdl = d. nc = 6500 0 , 38 = 2470

kVAr tg

P

Qđl = dl. ϕ = 2470 0 , 882 = 2178 , 335

- Công suất tính toán chiếu sáng của phân xưởng:

kW S

P

10

868.12

=

kVAr tg

P

Q cs = cs ϕ =10,416.0 = 0

- Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng:

kW P

P

Pttpx = dl + cs = 2470 + 10 , 416 = 2480 , 416

- Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng:

kVAr Q

Q

Qttpx = đl + cs = 2178 , 335 + 0 = 2178 , 335

- Công suất toàn phần tác dụng của phân xưởng:

kVA Q

P

S ttpx = ttpx2 + ttpx2 = 2480,4162 +2178,3352 =3301,153

A U

S

38,0.3

153,3301

Q đl , kVAr

P cs , kW Q cs ,

kVAr

P ttpx , kW

Q ttpx, kVAr S ttpx ,

kVA

I tt , A

3

Kho vật

liệu xỉ

16,8 11,726 2,736 0 19,536 11,726 22,785 34,619 1

4

Kho dụng

cụ

364 196,466 6,96 0 370,960 196,466 419,774 637,781 1

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

kW p

k

P ttnm = dt.∑ ttpx =0,8.10962,867 =8770,293

Trong đó:

Hệ số đồng thời của toàn phân xưởng kđt= 0,8

+ Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

P

S ttnm = ttnm2 + ttnm2 = 8770,2932 +8298,7632 =12074,250

+ Hệ số công suất của toàn nhà máy:

726,0250,12074

293,8770

1.3, Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải

1.3.1, Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:

1 Ý nghĩa của tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện:

Tâm phụ tải của nhà máy là một số liệu quan trọng cho người thiết kế

Đó là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủđộng lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lướiđiện

Tìm được vị trí đặt các trạm biến áp , trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thấtnăng lượng, ngoài ra tâm phụ tải còn có thể giúp cho nhà máy trong việc quyhoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điệnhợp lýtránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mong muốn

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu ∑n P i l i

1 → min

Trong đó:

Pi và li - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.2- Tính toạ độ tâm phụ tải của nhà máy:

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ

được xác định : M(X0,Y0) theo hệ trục toạ độ xOy

X0=

∑

∑

n i

n i i

S

x S

n i i

S

y S

1

1 ;

Trong đó:

X0; Y0 : toạ độ của tâm phụ tải điện của toàn nhà máy

xi ; yi : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ

xOy đã chọn

Si : công suất của phụ tải thứ i

Ta có bảng công suất và tọa độ của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy :

021,14928

729,

m

021,14928

041,

1404470

Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy là M(156,945; 94,083)

1.3.2, Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng vớitâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệxích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được

sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập cácphương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 phần: phần phụ tảiđộng 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 phânxưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùngvới tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng

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

Trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 3 kVA/m2

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức sau:

Ptt

P cs

cs

.360

3.Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng

Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí

Vòng tròn phụ tải :

Biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy sửa chữa cơ khí

Chương II

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP

CHO NHÀ MÁY SỬA CƠ KHÍ

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

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 thoả mãn những yêu cầu cơ bản 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 để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

∗ Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho máy bao gồm các bước:

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

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

4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

2.2 VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lýcho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm để lựachọn cấp điện áp truyền tải:

=

Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng

có thể đưa ra các phương án cung cấp điện:

2.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng:

Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiệncho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinhtế

2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứvào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độlàm việc của phụ tải Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế vàthuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao Các TBAcung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt hai MBA, hộ loại III có thể chỉ đặt 1MBA

Trong nhà máy sửa chữa thiết bị có 15 phân xưởng, trong đó phụ tải loại I

và loại II chiếm 78% còn lại là hộ loại III Như vậy nhà máy sửa chữa thiết bịđược xếp vào hộ phụ tải loại I

3, Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phânxưởng; việc phòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi ; tiết kiệm về xây dựng, ít ảnhhưởng tới các công trình khác và việc làm mát tự nhiên được tốt hơn ta chọn vịtrí trạm biến áp ở ngoài và liền kề các phân xưởng

4 Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:

khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến ápchế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1

kqt - hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hànhquá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượtquá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93,

Sttsc- công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một sốphụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thểgiảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bìnhthường.Trong các hộ loại I và II có 22% là phụ tải loại III nên

Sttsc = 0,78 Stt

điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

Từ những nhận xét trên ta có phương án lựa chọn các trạm biến áp phân xưởng

như sau: Đặt 7 TBA phân xưởng, trong đó:

+ Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1 và máy nén 2

+ Trạm biến áp B2: cấp điện cho bộ phận điện phân

+ Trạm biến áp B3: cấp điện cho Nhà hành chính,sinh hoạt

+ Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng cơ khí sửa chữa, phân xưởng đúc

và các kho khác

+ Trạm biến áp B5: cấp điện cho lò hơi và kho vật liệu xỉ

+ Trạm biến áp B6: cấp điện cho khối các phân xưởng phụ trợ

+ Trạm biến áp B7: cấp điện cho máy bơm 1 và máy bơm 2, kho OKC,kho than

và kho dụng cụ

* Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1 ở vị trí 6 và máy nén 2 ở vị trí 7 Đây là một trong những phân xưởng quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến áplàm việc song song

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy nén 1 và máynén 2 sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)

186,3656.78,04

,1

.78,0

=

=

≥

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 2500 kVA là hợp lý

việc song song

≥

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận điện phânsau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)

256,3957.78,04

,1

.78,

≥

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy Sđm = 2500kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B3: cấp điện cho cho Nhà hành chính,sinh hoạt 10 , đặt 2 máybiến áp làm việc song song

n khc SđmB≥ Stt = 830,698 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 560 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của nhà hành chính,sinhhoạt sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)

698,8304

,1

.78,

≥

Vậy trạm biến áp B3 đặt hai máy Sđm = 560 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng cơ khí sửa chữa 3, phân xưởng đúc

1 và các kho khác 15 , đặt 2 máy biến áp làm việc song song

≥

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng cơ khísửa chữa, phân xưởng đúc và các kho khác sau khi cắt một số phụ tải khôngquan trọng (22% phụ tải loại 3)

065,3806.78,04

,1

.78,0

=

=

≥

Vậy trạm biến áp B4 đặt hai máy Sđm = 2500 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B5: cấp điện cho lò hơi 4 và kho vật liệu xỉ 13, đặt 2 máy biến

áp làm việc song song

n khc SđmB≥ Stt = 1000,203 + 22,785 =1022,988 kVA

≥Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 630 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của lò hơi và kho vật liệu

xỉ, sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)

988,1022.78,04

,1

.78,

≥

Vậy trạm biến áp B5đặt hai máy Sđm = 630 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B6: cấp điện cho khối các phân xưởng phụ trợ,đặt 2 máy biến áplàm việc song song

≥

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 630 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận điện phânsau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)

771,1036.78,04

,1

.78,0

=

=

≥

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy Sđm = 630kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B7: cấp điện cho máy bơm 1 ở vị trí 8,máy bơm 2 ở vị trí 9,và kho OKC 11,kho than 12 và kho dụng cụ 14,đặt 2 máy biến áp làm việc song song

n khc SđmB≥ Stt = 61,47+ 48,55+1,584 + 86,679+ 419,774 = 618,058 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 400 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy bơm 1,máy bơm2,và kho OKC,kho than và kho dụng cụ sau khi cắt một số phụ tải không quantrọng (22% phụ tải loại 3)

058,618.78,04

,1

.78,0

=

=

≥

Vậy trạm biến áp B6 đặt hai máy Sđm = 400 kVA là hợp lý

2.2.2 Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng:

Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu TBA phân xưởng:

* Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền

kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệmđược vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác

* Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn

bộ một phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi song

về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao

* Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụtải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiềuchiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phânxưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nêndùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến

áp đã nêu Để đảm bảo an toàn cho người cũng như thiết bị, đảm bảo mỹ quancông nghiệp ở đây sẽ sử dụng loại trạm xây, đặt gần tâm phụ tải, gần các trục

giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mởrộng sản xuất.

Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp nhà máy từ10kV khi là TBATT(hoặc 35 kV khi là TPPTT ) xuống điện áp phân xưởng0,4kV cung cấp cho các phu tải động lực và chiếu sáng

Trạm biến áp phân xưởng có thể đặt ở những vị trí sau:

+ Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất, chi phí xây dựng, tăngtuổi thọ thiết bị nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ

+ Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàngchống cháy nổ

+ Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đềphòng cháy nổ cũng dễ dàng

Từ những nhận xét trên ta xây dựng trạm biến áp phân xưởng ở kề bênphân xưởng

Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng được cho trong bảng sau :

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

a Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:

Đưa đường dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạmbiến áp phân xưởng Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phânxưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạmphân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải củamạng Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện khôngcao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hànhphải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ởđây ta không xét đến phương án này

b Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm ( TBATT ):

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 kV đểcung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tưcho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hànhthuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư

để xây dựng TBATT, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phương

án này, vì nhà máy được xếp vào hộ loại I nên trạm biến áp trung gian phải đặthai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện:

≥

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cốvới giả thiết các hộ loại I và II trong nhà máy đều có 22% là phụ tải loại III cóthể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết:

250,12074

78,04

,1

.78,

≥

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt hai MBA 7500 kVA - 35/10 kV

c Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm ( TPPTT ):

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thôngqua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽthuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng,song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là phương án thường

xưởng tương đối lớn

2 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung tâm, trạm phân phối trung tâm:

Ở chương I ta đã xác định được tâm phụ tải điện của nhà máy là

M(156,945; 94,083) Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà máy sửa chữa thiết bị ta đặt

TBATT ( hoặc TPPTT )là vị trí gần tâm phụ tải của nhà máy là 0(150;90) Vị trínày đảm bảo mỹ quan công nghiệp, gần các trục giao thông trong nhà máy

3 Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp:

Nhà máy thuộc hộ loại I, nên đường dây từ trạm biến áp trung gian về trungtâm cung cấp (trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm) của nhàmáy sẽ dùng dây trên không lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhàmáy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêngnên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiệncác biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành Để đảm bảo mỹ quan và antoàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọctheo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích trên có thể đưa ra 2phương án thiết kế mạng cao áp như sau :

a.Phương án I Sơ đồ nối dây phương án I như sau :

Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT) nhận điện từ

hệ thống về, hạ xuống điện áp 10 kV sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng.Các trạm biến áp B1, B2, B3, B4, B5 ,B6 ,B7 hạ điện áp từ 10 kV xuống 0,4 kV đểcung cấp điện cho các phân xưởng

b.Phương án II

Phương án II sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT ) nhận điện từ hệ thống vềcấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 ,B7

hạ điện áp từ 35 kV xuống 0,4 kV để cung cấp điện cho các phân xưởng

Sơ đồ nối dây PA II như sau :

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán

Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượngtính toán:

Z = ( avh + atc )K + cΔ.∆A → min

Trong đó:

+ avh - hệ số vận hành, avh = 0,1

+ atc - hệ số tiêu chuẩn, atc = 0,2

+ K - vốn đầu tư cho trạm biến áp, đường dây

+ τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất; τ được tính theo công thức:

h

T 10 ) 8760 ( 0 , 124 4480 10 ) 8760 2866 124

, 0

τ

+ cΔ - giá tiền 1kWh tổn thất điện năng, cΔ = 1000 đ/kWh.

+ ∆A - Tổn thất điện năng trong MBA và đường dây

∆A= ∆AB +∆AD

Trong đó :

∆AB :Tổn thất điện năng trong MBA

τ

1

S

S P n t P n

Stt :là công suất tính toán của TBA (kVA)

SđmB:là công suất định mức TBA ( kVA)

τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất ; τ = 2866 (h)

∆AD =∆PD τ

Với :

∆PD : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây (KW)

Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây ∆PD được tính theo công thức : ∆P = 3

2

2

10 R −U

3.3.1 Phương án I:

Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT) nhận điện từ hệ thống

về, hạ xuống điện áp 10 kV sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng Cáctrạm biến áp B1, B2, B3, B4, B5,B6 ,B7 hạ điện áp từ 10 kV xuống 0,4 kV đểcung cấp điện cho các phân xưởng

1 Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các TBA

* Chọn máy biến áp phân xưởng:

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quảchọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng như sau:

BATT 7500 35/10 2 24 75 7,5 3,5 760 1520 B1 2500 10/0.4 2 3,9 25,0 5,5 1 321,5 643 B2 2500 10/0.4 2 3,9 25,0 5,5 1 321,5 643 B3 560 10/0.4 2 2 7,2 4,5 5 69,8 139,6 B4 2500 10/0.4 2 3,9 25,0 5,5 1 321,5 643 B5 630 10/0.4 2 1,2 8,2 4 1,4 79,5 159 B6 630 10/0.4 2 1,2 8,2 4 1,4 79,5 159

B7 400 10/0.4 2 0,84 5,75 4,5 6,0 54,8 109,6

Tổng vốn đầu tư cho tạm biến áp K B = 4016,2.10 6 đ

* Xác định tổn thất điện năng ∆AB trong các TBA:

Tính cho Trạm biến áp Trung gian:

kWh

351,699031

2866.7500

250,12074

75.2

18760.24.2

Số máy ∆Po

Kw

Stt Kva

ΔA kWh

2 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạngđiện:

* Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng:

- Trạm biến áp trung tâm (TBATT) của nhà máy được lấy điện từ trạm biến áptrung gian (TBATG) cách nhà máy 184,45m bằng đường dây trên không cóchủng loại dây là nhôm có lõi thép đi lộ kép treo trên cột bê tông ly tâm

- Từ TBATT đến các TBA phân xưởng được dùng cáp ngầm Đối với phânxưởng là hộ phụ tải loại I và II thì đi bằng cáp kép và loại III đi bằng cáp đơn Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhàmáy cơ khí, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4480h, sử dụng cáp lõiđồng, tra bảng 9.pl.BT, tìm được jkt = 3,1 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp:

Dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cápgần nhất

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

khc Icp ≥ Isc

Trong đó:

Isc: Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, Isc = 2 Imax

khc = k1 k2

k1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1.

k2: Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đềuđặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm Theo phụ lục ta có

k2= 0,93

Vì chiều dài cáp từ TBATT đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ

ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp

A U

S I

đm

ttpx

545,10510

.3.2

186,3656

3.2

545,105

mm j

Cáp chọn lại đã thoả mãn điều kiện phát nóng

Vậy chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng

→ 2 XLPE (3x70)

- Chọn cáp từ TBATT đến các trạm biến áp phân xưởng B2,B3,B4,B5,B6:Tính toán hoàn toàn tương tự ta có bảng chọn cáp từ TBATT đến các trạmbiến áp phân xưởng như sau:

* Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng:

Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Đoạn đường cáp

ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể bỏ qua khôngkiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp

- Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến Máy nén 2 ở vị trí 7:

Máy nén 2 là hộ tiêu thụ loại I nên dùng cáp lộ kép để cung cấp điện:

A U

S I

đm

ttpx

221,49538

.0.3.2

889,651

3.2

⇒Isc =2.495,221 = 990,443 A

Do dòng quá lớn nên mỗi pha ta dùng hai cáp đồng hạ áp một lõi tiết diện

F=630mm2 với dòng điện cho phép Icp=1008A và một cáp đồng hạ áp cùng tiết diện làm dây trung tính

- Chọn cáp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí 3:

phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ tiêu thụ loại I nên dùng cáp lộ kép để cungcấp điện:

A U

S

38.0.3.2

322,328

3.2

⇒Isc =2.249,417 = 498,834 A

Điều kiện chọn cáp: Icp Khc≥ Imax (Khc = 0,93 ) ⇒ Icp ≥ 498,834 A

Chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện(6x300+150) mm2 với Icp = 621 A

- Chọn cáp từ trạm biến áp B4 đến các kho khác 15:

Đoạn cáp này là lộ đơn do các kho khác là hộ loại III:

A U

S I

đm

ttpx

302,26838

.0.3

591,176

- Chọn cáp từ trạm biến áp B5 đến kho vật liệu xỉ 13:

Đoạn cáp này là lộ đơn do kho vật liệu xỉ 13 là hộ loại III:

A U

S I

đm

ttpx

618,3438.0.3

785,22

- Chọn cáp từ trạm biến áp B7 đến máy bơm 1 ở vị trí 8:

máy bơm 1 là hộ tiêu thụ loại I nên dùng cáp lộ kép để cung cấp điện:

A U

S I

đm

ttpx

697,4638.0.3.2

47,61

3.2

⇒Isc =2.46,697 = 93,394 A

Điều kiện chọn cáp: Icp Khc≥ Imax (Khc = 0,93 ) ⇒ Icp ≥ 93,394 A

Chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện(6x50+35) mm2 với Icp = 192 A

- Chọn cáp từ trạm biến áp B7 đến máy bơm 2 ở vị trí 9:

máy bơm 1 là hộ tiêu thụ loại I nên dùng cáp lộ kép để cung cấp điện:

A U

S I

đm

ttpx

882,3638.0.3.2

55,48

3.2

⇒Isc =2 36,882 = 73,764 A

Điều kiện chọn cáp: Icp Khc≥ Imax (Khc = 0,93 ) ⇒ Icp ≥ 73,764 A

Chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện(6x50+35) mm2 với Icp = 192 A

- Chọn cáp từ trạm biến áp B7đến kho OKC 11:

Đoạn cáp này là lộ đơn do kho OKC 11 là hộ loại III:

A U

S I

đm

ttpx

047,238.0.3

584,1