ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ TRUNG QUY MÔ Giáo viên hướng dẫn ĐẶNG QUỐC THỐNG

I.Trường: ĐHBK Hà Nội, Bộ môn HỆ THỐNG ĐIỆN II.Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS ĐẶNG QUỐC THỐNG III.Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ TRUNG QUY MÔ VI. Các nội dung chính: a) Thiết kế mạng điện phân xưởng. b) Thiết kế mạng điện xí nghiệp. c) Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp. d) Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. e) Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

1 Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy cơ khí trung quy mô

2 Sinh viên thiết kế: Nguyễn Xuân Quỳnh

3 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Đặng Quốc Thống

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ;

đặc điểm và phân bố của phụ tải; phân loại phụ tải điện…

1.2 Nội dung tính toán, thiết kế, các tài liệu tham khảo…

2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy

3 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:

3.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy.

3.2 Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian (trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung tâm.

3.3 Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng 3.4 Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy

3.5 Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn

4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

5 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cos ϕ cho nhà máy

6 Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.

CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A 0

1 Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy (mạng điện cao áp).

2 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng Sửa chữa cơ khí.

CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY

1 Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến

TBA khu vực (hệ thống điện).

2 Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn.

3 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250MVA.

4 Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XLPE.

5 Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 10 km

6 Nhà máy làm việc 3 ca.

Ngày nhận đề: tháng năm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay điện năng là một thứ thiết yếu nó đã tham gia vào mọi lĩnh

vực của cuộc sống từ công nghiệp đến sinh hoạt ,.Bởi vì điện năng có nhiều

ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt cơ

hoá ) dễ dàng truyền tải và phân phối.Chính vì vậy điện năng được ứngdụng rất rộng rãi

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp ,làđiều kiện quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư Vì lý do đó khi

lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội ,kế hoạch phát triển điện năng phải đi

trước một bước , nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giaiđoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai

Điều này đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn ,tin cậy để

sản xuất và sinh hoạt

Đặc biệt hiện nay theo thống kê sơ bộ điện năng tiêu thụ bởi các xí

nghiệp chiếm tỷ lệ hơn 70% điện năng sản suất ra (nhìn chung tỷ số này phụthuộc vào mức độ công nghiệp hoá của từng vùng

Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy ,xí

nghiệp là một bộ phận của hệ thống điện khu vực và quốc gia ,nằm trong hệthống năng lượng chung phát triển theo qui luật của nền kinh tế quốcdân.Ngày nay do công nghiệp ngày cần phát triển nên hệ thống cung cấp

điện xí nghiệp ,nhà máy càng phức tạp bao gồm các lưới điện cao áp 500kV)lưới điện phân phối (6-22kV) và lưới điện hạ áp trong phân xưởng

(35-(220-380-600V)

Để thiết kế được thì đòi hỏi người kỹ sư phải có tay nghề cao và kinh

nghiệm thực tế ,tầm hiểu biết sâu rộng vì thiết kế là một việc làm khó.Đồ ánmôn học chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đặng Quốc Thống đã

tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Xuân Quỳnh

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1 Vị trí địa lý và vai trò kinh tế:

Nhà máy cơ khí trung quy mô được xây dựng trên địa bàn tỉnh Vĩnh

Phúc với quy mô khá lớn gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc.Do trongquá trình sản xuất thải ra nhiều khí bụi , đặc biệt là gây ô nhiễm vềtiếng ồn … cho nên nhà máy thường được xây dựng ở xa trung tâmthành phố và khu vực đông dân cư

Cơ khí là một ngành quan trọng Sự phát triển của nó gắn liền với sự

phát triển của nhiều ngành khác.Ngày nay , khi đất nước ta bước vàonền kinh tế thị trường , thì ngành cơ khí càng được chú trọng pháttriển Do tầm quan trọng của nhà máy (đối với sự phát triển của nềnkinh tế ) chúng ta xếp nhà máy cơ khí trung quy mô vào hộ loại I , cần

đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn

Sơ đồ mặt bằng nhà máy

2 Đặc điểm và phân bố phụ tải:

Nhà máy làm việc theo chế độ ba ca với thời gian sử dụng công suấtcực đại là 5000 h

Nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15

km ,bằng đường dây trên không lộ kép, dung lượng ngắn mạch về phía hạ

Căn cứ vào chức năng của từng phân xưởng ta phân loại chúng nhưsau: Phân xưởng sửa chữa cơ khí và ban quản lý nhà máy thuộc loại III ,các phân xưởng còn lại thuộc loại I

Danh sách và công suất đặt của nhà máy cho trong bảng sau

Bảng 1.1 Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

( kW )

Diện tích( m2)

1 Phân xưởng kết cấu kim loại 2500 9843,75

2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 2200 12304,69

8 Phân xưởng gia công gỗ 400 3164,06

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.1 Khái quát chung:

Phụ tải tính toán là một số liệu cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.

Nó chính là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi,tương đương với phụ tải thực

tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất.Nói cách khác,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra.

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Công suất và số

lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất

Do đó việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ

tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy nổ gây nguy hiểm Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế thì các thiết

bị điện chon sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí.

Do tính chất quan trong như vậy nên từ trước đến nay có rất nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện.Dưới

đây là một số phương xác định phụ tải tính toán thường được sử dụng.

1 Xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất đặt và hệ số

Ptt = knc Pđ

Trong đó:

knc – hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ - Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán

có thể xem gần đúng Pđm= Pđ( kW ).

2 Xác định PTT T theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công

3 Xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị

phụ tải khỏi giá trị TB:

Ptt = Ptb ± βσ

Trong đó:

σ - độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

β - hệ số tán xạ của σ

Ptb - Công suất trung bình của thiết bị hoặcmột nhóm thiết bị ( kW)

Ptt = kmax.Ptb = kmax ksd.Pđm

Trong đó:

Ptb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc một nhóm thiết bị ( kW)

Pđm - Công suất định mức của thiết bị hoặc một nhóm thiết bị ( kW)

Kmax= f(nhq, ksd).

ksd – hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật

5. Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị

sản phẩm:

Ptt =

maxT

Moa

Trong đó:

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

M – số sản phẩm sản suất được trong một năm

6. Xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn diện

tích:

Ptt = Po F Trong đó:

Po - suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích ( W/m2)

F – diện tích bố trí thiết bị

* Ở đồ án này, với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta đã biết vị trí công suất

đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính

toán PTTT của phân xưởng có thể dùng phương pháp 4 ở trên.Các phân

xưởng còn lại do biết diện tích và công suất đặt nên xác định PTTT để xác định PTTT của chúng ta dùng phương pháp 1 ở trên.Phụ tải chiếu

sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp 6 ở trên.

2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng:

2.2.1 Xác định PTTT của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 7 trên sơ đồ mặt bằng

của nhà máy.Trong phân xưởng có 43 thiết bị.Thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW,thiết bị có công suất nhỏ nhất là 0,6 kW.

Dưới đây là danh sách các thiết bị và công suất của chúng trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Danh sách máy cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Bộ phận lắp ráp

Bộ phận sửa chữa điện

Phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau:

-Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc.

-Các thiết bị trong nhóm ở cùng nhau về vị trí.

-Tổng công suátcủa các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít.

Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, nên ta quyết định

xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại tra

Công suất

đặt Po

KW

Hệ số sử dụng

Máy bào ngang 1 7 4.5 0.16 0.6/1.33

Nhóm 2

Máy mài thô 1 52 2.8 0.16 0.6/1.33

6 Máy xọc 1 8 2.8 2.8 7.25

Ta có: n=7, n1=4;

n*=n1/n =4/7=0.57 P*=P1/P∑= 2.8 2.8 4.5 2.8

1 0.65 2.8 2.8 4.5 2.8

Tra bảng ta được nhq*=0.7->nhq=0.7.7≈5

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 1:

Công suất

đặt, P0 KW

Iđm,A

Ta có: n=9, n1=5

n*=n1/n =5/9=0.56 P*=P1/P∑=7 10 8.1 10 14

63.45

   

=0.77

Tra bảng ta được nhq*=0.77 ->nhq=0.77*9 ≈7

Tra bảng với ksd =0.16 và nhq=7 ta có Kmax=2.48

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 2:

58.2



=0.75

Tra bảng ta được nhq*=0.3 ->nhq=0.3*11 =3.3

Tra bảng với ksd=0.16 và nhq=3.3 ta có Kmax=3

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 3:

25.25=0.28 Tra bảng ta được nhq*=0.26-> nhq=0.26*10 ≈3

Tra bảng với ksd =0.16 và nhq=3 ta có Kmax=3

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 4:

tt

S

U = 20.173*0.22=30.56 A Với K mm=3

41.15



=0,56

Tra bảng ta được nhq*=0 53 -> nhq=0.53*9 ≈5

Tra bảng với ksd =0.16 và nhq=5 ta có Kmax=2.87

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 5:

Ptt=2.87*0.16*41.15=18.9 kW Qtt=18.9*tagφ=18.44*1.33=25.13 KVAr

Nhóm 5 Số lượng Ký hiệu trên

Lấy suất chiếu sáng chung cho toàn xưởng là Po=12 w/m2

chọn loại đèn sợi đốt có cosβ=1 F là diện tích chiếu sáng, tính theo tỉ lệ trên sơ đồ là 2109,38 m2.

Qx=Px*tagφ=93,76*1.33=124,7 KVAr Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng là:

(93, 76  29, 53)  124, 70 =175,36 KVAr Với phụ tải tính toán toàn xưởng là: Ptt=Px+Pcs=123,29 KW

2.2.3 Xác định PTTT của phân xưởng còn lại:

PTTT của các phân xưởng xác định theo công thức:

Ptt = knc Pđ

Trong đó:

knc – hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ - Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán

Thông số của các phân xưởng của nhà máy:

1 Tính toán cho phân xưởng kết cấu kim loại:

* Công suất tính toán động lực:

Itt = Stt / (U. 3) = 2248,69 /(0,38. 3) = 3416,53 A

2 Tính toán cho các phân xưởng khác:

Quá trình tính toán cho các phân xưởng còn lại được tiến hành tương

tự như trên Dưới đây là bảng tổng kết phụ tải tính toán của các phân

xưởng.

kW

Ptt, kW

Qtt, kVAr

Stt, kVA

Itt, A

Ban quản lý nhà máy 27,69 123,69 72 143,12 217,44

Phân xưởng sửa chữa

Xác định phụ tải tính toán của nhà máy:

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

71 , 4813 32

,

* Hệ số công suất của toàn nhà máy:

Cosϕnm = Pttnm / Sttnm = 4714,32 / 6737,7 = 0,7

2.3 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải:

2.3.1 Tâm phụ tải điện:

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị

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

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

1

i i

S

.x S

n

, y0 =

∑

∑n

1 i

1 i i

S

.y S

n

, z0 =

∑

∑n

1 i

1 i

S

S

n

i

Z

trong đó:

x0, y0, z0 – toạ độ tâm phụ tải điện.

xi, yi, zi – toạ độ tâm phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ

tuỳ chọn

Si – công suất phụ tải thứ i.

Trong thực tế người ta ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối,tủ phân phối, tủ

động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho đây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện.

2.3.1 Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đò phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện,có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn.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 kế,từ đó có cơ sở lập các phương án cấp điện.Biểu đồ phụ tải điện được chia thành hai phần: phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chép ) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng ).

Để vẽ 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 bằng.

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

Kết quả tính toán Ri và αcsi cho trong bảng sau:

TT Tên phân

xưởng

Pcs, kW

Ptt, kW

Stt, kVA

Tâm phụ tải R,

mm αcs X,mm Y,mm

Từ đó ta xác định được tâm phụ tải bằng:

x0 = 43,72, y0 = 41,52.

Hình 2.1 Biểu đồ phụ tải

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ

MÁY

3.1 Dự kiến các phương án cấp điện từ hệ thống điện về nhà máy:

3.1.1 Chọn cấp điện áp cho đường dây truyền tải điện từ hệ thống về nhà máy:

Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải:

U = 4,34 L+ 0 , 016 P

Trong đó:

L – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy ,km

P – công suất tính toán của nhà máy , kW

Do đó ta có:

U = 4,34 15 + 0 , 016 4714 , 32 = 41,27 kV

Từ kết quả trên ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp chonhà máy

3.1.2 Dự kiến các phương án thiết kế mạng cao áp của nhà máy:

1 Các phương án đặt trạm biến áp phân xưởng:

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

+ Vị trí đặt TBA phải thoả mãn yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện choviệc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa các TBA an toàn và kinh tế.+ Số lượng máy biến áp ( MBA) đặt trong các trạm được lựa chọn theoyêu cầu cung cấp điện của phụ tải, theo điều kiện vận chuyển và lắp đặt ,theo chế độ làm việc của phụ tải Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộloại I và II thì nên đặt 2 MBA, hộ loại III nên đặt 1 MBA

+ Dung lượng các máy biến áp được lựa chọn theo điều kiện:

n.Khc.SđmB ≥Stt

và kiểm tra điều kiện sự cố 1 MBA( trong trạm có nhiều hơn 1 MBA):(n-1).Kqt.SđmB≥Sttsc

Trong đó:

n- số máy biến áp có trong trạm biến áp

Khc – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , ta chọn loại máy

= 1

Kqt– hệ số quá tải sự cố, Kqt= 1,4 nếu thoản mãn điều kiện MBA vận

hành không quá 5 ngày đêm ,thời gian quá tải trong một ngày đêmkhông vượt quá 6 h ,trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤0,93

Sttsc – Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một máy biến áp có thể

loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng MBA ,nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng

loại III nên Sttsc= 0,7 Stt

a Phương án 1:

* Đặt 7 trạm biến áp:

- Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại

- Trạm biến áp B2 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí

- Trạm biến áp B3 phân xưởng đúc

- Trạm biến áp B4 cấp điện cho phân xưởng nén khí

- Trạm biến áp B5 cấp điện cho phân xưởng rèn

- Trạm biến áp B6 cấp điện cho phân xưởng gia công gỗ và trạm bơm

- Trạm biến áp B7 cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và Ban quản

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố:

Sđm≥

4 , 1

7 ,

0 S tt

=

4 1

69 , 2248 7 , 0

= 1124,345 kVA

- Trạm B2:

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố:

Sđm≥

4 , 1

7 ,

0 S tt

=

4 1

02 , 1414 7 , 0

= 707,01 kVA

- Các trạm khác chọn tương tự , kết quả ghi trong bảng sau:

TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy SđmB , kVA Tên trạm

- Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại

- Trạm biến áp B2 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí

- Trạm biến áp B3 phân xưởng đúc

- Trạm biến áp B4 cấp điện cho phân xưởng rèn và nén khí

- Trạm biến áp B5 cấp điện cho phân xưởng gia công gỗ và trạm bơm

- Trạm biến áp B6 cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và Ban quản

lý nhà máy

* Chọn dung lượng máy biến áp:

Quá trình chọn dung lượng MBA trong phương án này tương tự như trong

phương án 1 Dưới đây là bảng kết quả:

TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy SđmB , kVA Tên trạm

Bảng 3.2 Kết quả chọn MBA phương án 2

c Xác định vị trí của các trạm biến áp phân xưởng:

Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâmphụ tải , nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rútngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng

như mạng hạ áp phân xưởng , giảm chi phí kim loại là dây dẫn và giảm

tổn thất

Để lựa chọn được vị trí đặt các TBA phân xưởng cần xác định tâm

phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện

1 i

1 i i

S

X S

=

38 , 295 95 , 396

54 38 , 295 77 95 , 396

1 i

1 i i

S

Y S

=

38 , 295 95 , 396

13 38 , 295 18 95 , 396

Phương án Tên trạm Vị trí đặt TBA

B5 57,25 17,25

Bảng 3.3 Vị trí đặt TBA

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

a Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:

Đưa đường dây trung áp 35 kV vào trong nhà máy đến tận các trạm

biến áp phân xưởng Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào TBA phân

xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc

trạm phân phối trung tâm nâng cao năng lực truyền tải mạng Tuy

nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao ,

các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vậnhành rất cao nên nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và các

phân xưởng sản xuất nằm tập trung gần nhau nên ở đây ta không xétđến phương án này

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

Nguồn 35 kV từ hệ thống qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 kV

để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng ,Nhờ vậy sẽ giảm được vốnđầu tư cho mạng điện cao áp của nhà máy cũng như các TBA phân xưởng

, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cảithiện.Song phải đầu tư xây dựng TBATG , gia tăng tổn thất trong mạngcao áp Nếu sử dụng phương án này ,do nhà máy thuộc hộ loại I nên trongTBATG phải đặt hai máy biến áp công suất lớn theo điều kiện:

SđmB ≥Sttnm/ 2 = 6737,7 / 2 = 3368,85

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải

III có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết:

(n-1).Kqt.SđmB≥Sttsc

SđmB ≥0,7 Sttnm= 3368,85

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt hai máy biến áp loại 4000 kVA –35/10 kV

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

Điện năng được cung cấp cho các trạm biến áp xưởng thông qua trạm

phân phối trung tâm Nhờ vậy việc quản lý ,vận hành mạng điện cao ápnhà máy sẽ thuận tiện hơn , giảm tổn thất trong mạng , độ tin cậy cung cấp

điện gia tăng ,song vốn đầu tư lớn hơn Trong thực tế đây là phương ánđược dùng khi điện áp nguồn không cao ( ≤ 35 kV ) , công suất các phân

xưởng tương đối lớn

* Vị trí TPPTT hay TBATG được đặt tại gần tâm phụ tải của nhà máy(x0 , y0 ) = ( 43.72 ,41.52) Dựa trên mặt bằng nhà máy ta thấy vị trí tốtnhất để đặt TBATG hoặc TPPTT là ( 44.35 , 35.58 )

3 Các phương án nối dây của mạng điện cao áp:

Nhà máy cơ khí trung quy mô thuộc hộ loại I , nên đường dây từ trạm

biến áp trung gian về trung tâm cung cấp của nhà máy ( TBATG hoặcTPPTT ) sẽ dùng lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhàmáy sử dụng sơ đồ hình tia , lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là nối dây rõràng các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dâyriêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau ,độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao dễthực hiện biện pháp bảo vệ ,tự động hoá và dễ vận hành Để đảm bảo antoàn và mỹ quan trong nhà máy ,các đường cáp cao áp trong nhà máy đều

được đặt trong hào cáp dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

Từ những phân tích trên đây ta dự kiến 4 phương án thiết kế mạng cao áp

như sau:

Phương án I

Phương án II

Phương án III

Phương án IV

3.2 Tính toán kinh tế - kĩ 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 giảmkhối lượng tính toán:

Z = (avh + atc) K + 3I2maxR τ c→ min

Trong đó:

avh – Hệ số vận hành , avh= 0,1

atc– Hệ số thu hồi vốn đầu tư , atc= 0,2

K – vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây

Imax– dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R - điện trở thiết bị

c – giá tiền 1 kWh điện năng tổn thất , c = 1000đ/ kWh

giá(106đ)

Thànhtiền,106đ

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: 1772,9.10 6 đ

Bảng 3.4 Kết quả lựa chọn MBA trong phương án I

* Chú ý: Trạm có 2 máy biến áp thì đơn giá nhân 1,8 lần.

+/ Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp:

Tổn thất điện năng trong TBA được tính theo công thức:

n – Số máy biến áp làm việc song song

t – thời gian máy biến áp vận hành, t = 8760 h

SđmB – Công suất định mức của MBA

* Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp trung gian:

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: 610510,6 kWh

Bảng 3.5 Tổn thất điện năng trong các trạm biến áp của phương án 1

2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trongmạng điện:

a Chọn cáp từ TBATG về TBA phân xưởng:

Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhàmáy cơ khí trung quy mô làm việc ba ca, thời gian sử dụng công suất lớn

Tiết diện kinh tế của cáp:

Sttpx

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

trong đó:

Isc– dòng điện xảy ra sự cố đứt 1 cáp , Isc= 2.Imax

khc= k1 k2

k1 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy k1 = 1

k2 – hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong một rãnh, các rãnh đềuđặt hai cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm Khi đó k2= 0,93

Sttpx

=

10 3 2

69 , 2248

= 64,91ATiết diện kinh tế của cáp:

kt

maxJ

0,93.Icp= 0,93.140 = 130,2 A > Isc= 2.Imax= 2.64,91 = 129,82 A

* Chọn cáp từ TBATG cho các trạm biến áp phân xưởng khác tiến hành

tương tự như trên.Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.6

b.Chọn cáp từ các TBA phân xưởng về các phân xưởng:

- Chọn cáp từ TBA B7 đến ban quản lý nhà máy:

Imax=

dm

U

3

Sttpx

=

38 , 0 3

12 , 143

Kiểm tra điều kiện chọn cáp:

r0 ,

R ,Ω

Đơn giá

, 103

đ/m

Thànhtiền , 103

Tổng vốn đầu tư đường dây: K D = 225844,8.10 3 đ

Bảng 3.6 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án I

* Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo côngthức:

2

2 10 13 , 0 10

69 ,

= 6,65 kW

- Tổn thất công suất trên các đoạn còn lại được tính tương tự Dưới đây

là bảng kết quả tính toán

Đường cáp F

, mm2

L, m

r0,

R ,Ω

Stt,kVA

∆P ,kWTBATG-

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: P D = 40,01 kW

Bảng 3.7 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây của phương án I

- Tổn thất điện năng trên đường dây tính theo công thức sau:

3.Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án I:

+ Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10 kV từ trạm BATG đến 7trạm biến áp phân xưởng Trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp nhận

điện từ hai biến áp trung gian

+ Với 7 TBA , mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện từ hai phân đoạnthanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp Vậy trong mạng cao ápcủa phân xưởng ta sử dụng 14 máy cắt , cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn

thanh góp điện áp 10 kV ở trạm BATG và 2 máy cắt ở phía hạ áp máy

BATG là 17 máy cắt

+ Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án I:

Trong đó:

n – số lượng máy cắt trong mạng điện cần xét

M – giá máy cắt , M = 12000 USD

1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong cáctrạm biến áp:

+/ Kết quả lựa chọn MBA trong các trạm biến áp của phương án II nhưsau:

Đơn

giá(106đ)

Thànhtiền,106đ

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: 1846,7.10 6 đ

Bảng 3.8 Kết quả lựa chọn MBA trong phương án II

* Chú ý: Trạm có 2 máy biến áp thì đơn giá nhân 1,8 lần.

+/ Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp:

Tổn thất điện năng trong TBA được tính theo công thức: