đồ án cung cấp điện cho xí nghiệp khu công nghiệp

Nhiệm vụ thiết kế:I,Tính toán phụ tải1.1.Xác định phụ tải tính toán phân xưởng Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng Tổng hợp phụ tải mỗi phân xưởng1.2.Xác định phụ tải các phân xưởng khác1.3.Tính toán bù hệ số công suất Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị 1.4.Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính rII,Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện nhà máy2.1.Chọn cấp điện áp phân phối2.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp(hoặc trạm phân phối trung tâmTPPTT)2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng2.4.Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy(hoặc TPPTT)2.5.Lựa chọn sơ đồ nối đất từ trạm biến áp nhà máy TPPTT đến các phân xưởng(so sánh ít nhất 2 phương án)2.6.Đánh giá hiệu quả bùIII,Tính toán điện3.1.Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp3.2.Xác định hao tổn công suất3.3.Xác định tổn thất điện năngIV,Chọn và kiểm tra thiết bị điện4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh phù hợp) Chọn và kiểm tra thiết bị,cáp điện lực,thanh cái và sứ đỡ,máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptoma,máy biến dòng và các thiết bị đo lường v.v.Bản vẽ: 1.Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải; 2.Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các phương án so sánh 3.Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa lựa chọn 4.Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp, sơ đồ nối đất

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa.Nhu cầu

sử dụng điện năng để phục vụ cho các lĩnh vực như công nghiệp,nông nghiệp và dịch vụ không ngừng tăng lên Điện năng là động lực phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội v.v nó chi phối hầu như toàn bộ nền kinh tế quốc dân.Do đòi hỏi ngày càng cao về điện năng của đất nước nên việc thiết kế

hệ thống cung cấp điện sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng là rất quan trọng

Ngành công nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020.Do trong công nghiệp phần lớn là phụ tải loại 1 nên việc thiết kế cung cấp điện cho ngành này phải được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng yêu cầu

kỹ thuật và đạt hiệu quả kinh tế cao.

Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp hài hòa các yêu cầu

về kinh tế,độ tin cậy cung cấp điện,độ an toàn cao,thẩm mỹ.Đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện,tiện lợi cho vận hành,sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép.Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai.

Với đề tài:Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp,em

đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất.Đây là một đồ

án có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công tác sau này.Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cùng với sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề tài của mình.Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự chỉ bảo

rất tận tình của thầycô trong khoa, đặc biệt là thầy giáo ThS.Phạm Anh Tuân - người đã trực tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung cấp điện” và

hướng dẫn em thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội,ngày tháng năm 2013

Sinh viên

Nguyễn Văn Nam

MỤC LỤC

với các dữ kiện cho trong bảng.Công suất ngắn mạch tại thời điểm đấu điện

Sk MVA,khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L,m.Cấp điện áp truyền tải là 110kV.Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM,h.Phụ tải loại

I và loại II chiếm kI&II,%.Giá thành tổn thất điện năng cΔ=1500đ/kWh;suất thiệt hại do mất điện gth=10000đ/kWh;hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔUcp=5%.Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện.

Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nghiệp(nhà máy)

Sk MVA kI&II,% TM,h L,m Hướng tới của nguồn

Công suất đặt,kW

Hệ số nhu cầu,k nc

Cosφ Diện

tích F,m 2

I,Tính toán phụ tải

1.1.Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

* Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

* Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng

* Tổng hợp phụ tải mỗi phân xưởng

1.2.Xác định phụ tải các phân xưởng khác

1.3.Tính toán bù hệ số công suất

Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá

trị Cosϕ2 = 0,9

1.4.Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

II,Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện nhà máy

2.1.Chọn cấp điện áp phân phối

2.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp(hoặc trạm phân phối trung tâm-TPPTT) 2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng

2.4.Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy(hoặc TPPTT)

2.5.Lựa chọn sơ đồ nối đất từ trạm biến áp nhà máy /TPPTT đến các phân xưởng(so sánh ít nhất 2 phương án)

2.6.Đánh giá hiệu quả bù

III,Tính toán điện

3.1.Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

3.2.Xác định hao tổn công suất

3.3.Xác định tổn thất điện năng

IV,Chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.1 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh phù hợp)

- Chọn và kiểm tra thiết bị,cáp điện lực,thanh cái và sứ đỡ,máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptoma,máy biến dòng và các thiết bị đo lường v.v.

Bản vẽ:

1.Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải; 2.Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các phương án so sánh

3.Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa lựa chọn

4.Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp, sơ đồ nối đất

Chương I:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán ,thiết kế

hệ thống cung cấp điện.Căn cứ vào số liệu này người ta tiến hành lựa chọn thiết bị điện,tính toán các lượng tổn thất,lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu,thiết lập chế độ vận hành

Xác định chính xác giá trị phụ tải cho phép lựa chọn đúng thiết bị và sơ

đồ cung cấp điện, đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Việc lựa chọn các thiết bị, các phần tử của hệ thống cung cấp điện được thực hiện dựa trên kết quả tính toán phụ tải Sai số của bài toán xác định phụ tải có thể dẫn đến việc lựa chọn sơ đồ thiếu chính xác, dẫn đến giảm sút các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Nếu kết quả tính toán lớn hơn so với giá trị thực thì sẽ dẫn đến sự lãng phí vốn đầu

tư, các thiết bị được lựa chọn không làm việc hết công suất, dẫn đến hiệu quả thấp; Nếu kết quả tính toán nhỏ hơn giá trị thực, thì sẽ dẫn đến sự làm việc quá tải của các thiết bị, không sử dụng hết khả năng của các thiết bị công nghệ, làm giảm năng suất, làm tăng tổn thất điện năng và giảm tuổi thọ của các thiết bị điện Như vậy bài toán xác định phụ tải là giai đoạn tối quan trọng của quá trình thiết kế cung cấp điện Tuy nhiên, việc xác định chính xác giá trị phụ tải là không thể, vì có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến chệ độ tiêu thụ điện, trong đó có cả các nhân tố tác động ngẫu nhiên Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cungcấp 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.

Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp.

1.1 Phân xưởng máy nén cao áp

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng xác định theo suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích P0 (W/m 2 )

Pcs=P0.F

Qcs=Pcs.tgφ

Bóng đèn sợi đốt có : Cosφ=1 ; tgφ=0→ Qcs=0

Bóng tuýp có : Cosφ=0,8 ; tgφ=0,75→Qcs≠0

Như vậy ta dùng đèn sợi đốt có cosφ=1 và Qcs=0

Chọn công suất chiếu sáng cho phân xưởng làP0=15 W/m 2

Pcs=P0.F=15.2450=36,75 (kW)

1.1.3Tổng hơp phụ tải của phân xưởng

Phụ tải tính toán của phân xưởng bao gồm cả phụ tải động lực và chiếu sáng

Ptt=Pđl+Pcs (kW)

Qtt=Qđl+Qcs (kVAr)

S= (kVA)

Công suất tính toán tác dụng là:

1.2Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại nhưng các phân xưởng 7,14,16,17 ta thay bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn tuýp và tính tương

9 Máy nén cao áp 1600 0,7 36,75 1056 1013,76 1092,8 1490,57

10 Bộ phận ủ và đóng bao 690 0,5 152,3 345 403,65 497,25 640,461

11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 1250 0,5 98,25 587,5 893 685,75 1125,92

5 6

14 Kho vật liệu 126 0,7 47,25 84,42 138,612 131,67 191,18115

Bộ phận lựa chọn

và cất giữ vật liệu

143,33 3

17 Nhà điều hành 60 0,6 175,5 33 161,2 208,5 217,903

1.3Xác định phụ tải của toàn xí nghiệp

Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp :

PXN=kđt.∑PPxi

QXN=kđt.∑QPxi

Trong đó kđt là hệ số đồng thời, lấy kdt = 0,7 (do có n = 18>10)

n : số phân xưởng trong xí nghiệp

Pxn=kđt.∑PPxi=0,7.10249=7174,3 (kW) Công suất tính toán phản kháng của toàn xí nghiệp:

1.4 Tính toán bù hệ số công suất

1.4.1 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất

lên giá trịcosφ 2=0,9.

Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp công nghiệp

có hợp lý và tiết kiệm không Hệ số cosφ nhà máy càng cao thì giảm giá thành sản phẩm và năng suất kinh tế sẽ cao hơn Vì vậy xí nghiệp cần phấn đấu nâng cao hệ số công suất.

a, Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất.

+ Nâng cao hệ số công suất tự nhiên

- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện hợp lý nhất Việc giảm bớt các tác động, những nguyên công thừa và áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến đều đưa đến hiệu quả tiết kiệm điện năng, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm.

- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.

- Hạn chế động cơ chạy không tải Biện pháp này được thực hiện theo hai hướng:

1 Vận dụng công nhân hợp lý hoá các thao tác dể hạn chế tới mức thấp nhất thời gian chạy không tải.

2 Đặt bộ hạn chế chạy không tải quá thời gian t0 nào đó (khoảng 10 giây) thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng.

- Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ ở những máy sản xuất có công xuất tương đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc

độ như máy bơm, máy quạt, máy nén khí, , ta nên dùng động cơ đồng bộ.

- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ Nếu chất lượng sửa chữa động cơ không tốt thì sau khi sửa chữa các tính năng của động cơ thường kém trước như: tổn thất trong động cơ tăng lên, cosϕ giảm, Vì vậy cần chú trọng đến việc sửa chữa động cơ.

- Thay thế máy biến áp làm việc non tải bằng những máy có dung lượng nhỏ hơn Đứng về phía vận hành mà xét thì trong thời gian phụ tải nhỏ (ca ba) nên cắt bớt các máy biến áp làm việc non tải.

+ Bù công suất phản kháng

- Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp ông suất phản kháng cho chúng Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây.

- Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cosφ mà còn

có tác dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện

b, Chọn thiết bị bù

* Tụ điện

Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng

+ Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác dụng nhỏ, việc tháo lắp dễ dàng,hiệu quả cao, vốn đầu tư nhỏ, vận hành đơn giản.

+ Nhược điểm : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện, cơ cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện

áp tăng Khi tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện khỏi tụ nhưng trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm, không điều chỉnh được trơn.

Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những nhà máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm.

* Máy bù đồng bộ

Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải + Ưu điểm : là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường đặt để điều chỉnh điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, điều chỉnh trơn… + Nhược điểm : Lắp giáp vận hành khó khăn, đắt, tiêu thụ điện năng lớn, tiếng ồn lớn

Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở những nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.

* Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá

+ Ưu điểm : Có khả năng sinh ra công suất lớn

+ Nhược điểm :Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém

So sánh đặc tính kinh tế -kỹ thuật của máy bù và tụ bù

Điều chỉnh Qb trơn Điều chỉnh Qb theo cấp (bậc thang)

Qua bảng so sánh ta thấy tụ bù có nhiều ưu diểm hơn so với máy bù,có nhược điểm là công suất Qb phát ra không trơn mà thay đổi theo cấp (bậc thang) khi tăng,giảm số tụ bù.Tuy nhiên điều này không quan trọng vì bù cosφ mục đích làm cho cosφ của xí nghiệp lớn hơn cosφ quy định là 0,85 chứ không cần trị số chính xác.

Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp.

Tụ điện áp cao thường đặt tập chung ở thanh cái của trạm trung gian hay trạm phân phối.

Tụ điện áp thấp có thể đặt theo các cách là : tập chung ở thanh cái hạ

áp của trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực, hay đặt riêng lẻ từng thiết bị dùng điện.

d, Xác định dung lượng bù

+Dung lượng bù tính theo công thức :

Qb = P.(tgφ1 - tgφ2 ) Trong đó tgφ1 : góc ứng với hệ số cosφ1(trước khi bù )

tgφ2 :góc ứng với hệ số cosφ2 muốn đạt được(sau khi bù)

Hệ số công suất cosφ2 do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt được

+ Xác định dung lượng tụ bù cho phân xưởng máy nén cao áp

Giá trị công suất phản kháng cần bù nâng hệ số công suất hiện tại của phân

xưởng 9:máy nén cao áp lên giá trị cosφ2=0,9 ứng với tgφ=0,48 được xác

Q tt ,kVA r

1073,2 5

1231,7 2

10 PX10 0,65 497,25 343,103 403,65 253,598 558,184

355,23 2

146,05 3

231,27 5

Cosφ= ==0,9

1.5 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phu tải :

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp Việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp là một vấn đề quan trọng Để xây dựng sơ

đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng năm là ít nhất, hiệu quả cao Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm phân phối chính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu

đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằng nhà máy.

Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo tỷ lệ đã chọn.

Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích

( m = 5 kVA/mm 2 )

- Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức :

Trong đó:

+ S là phụ tải tính toán của phân xưởng (kVA)

+ R là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng (cm,m)

+ m là tỷ lệ xích (kVA/cm) hay (kVA/

2

m ) Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng.

Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện

Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :

Với phân xưởng máy nén cao áp

==9,92 (mm)

= = 8,56 ( ͦ )

Tính toán tương tự với các xí nghiệp còn lại ta được bảng sau :

3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 72 731,274 22,63 7,11

8

46 53 31 24 95 12

7 15 1

17

16 13

15 14

Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng

Chương II: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối và phương án cung cấp điện cho các phân xưởng

2.1.1 Chọn cấp điện áp phân phối

Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau :

U = 4,34.

Trong đó : U - là điện áp truyền tải tính bằng kV

L - là khoảng cách truyền tải tính bằng km

P - là công suất truyền tải tính bằng kW Khoảng cách từ điểm đấu điện tới nhà máy là L = 0,25 km.

Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp : thay các giá trị PXN = 7174,3 kW và L = 0,25 km vào công thức trên ta có :

U = 4,34 = 4,34 = 46,55 kV

Do điện áp nguồn là 110kV nên ta sẽ chọn cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là Uđm = 110 kV.

2.1.2 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.

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

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

Nguồn 110 kV từ hệ thống về qua TBATTđược hạ xuống điện áp 22kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu

tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư xây dựng TBATT, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp Nếu

sử dụng phương án này, vì nhà máy là hộ loại 1 nên TBATT phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện:

n.SđmB ≥ STT kVA.

SđmB ≥ kVA.

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

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận 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 được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 35 kv , công suất các phân xưởng tương đối lớn.

Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm

2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp

2.2.1 Xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng

Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp 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 kiệm được 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 phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng

hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư trạm sẽ bị gia tăng.

Vậy nên các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau, tuỳ thuộc điều kiện của khí hậu, của nhà máy cũng như kích hước của trạm biến áp Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất, tránh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại Song trạm biến áp cũng có thể đặt ngoài trời, đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản xuất

Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của

sơ đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn

Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo mỹ quan, không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất cũng như phải thuận tiện cho vận hành, sửa chữa Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người và thết bị trong quá trình vận hành

Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp

2.2.2 Xác định vị trí trạm biến áp trung tâm nhà máy

Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm bảo về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm biến áp trung tâm nhà máy đặt ở trung tâm phụ tải của toàn nhà máy.

Trên mặt bằng nhà máy ta gắn một hệ trục tọa độ XOY ta xác định tâm phụ tải điện O(xo,yo) của toàn nhà máy theo công thức.

Tọa độ của trạm biến áp trung tâm được xác định theo công thức :

i i i

S X X

S Y Y

∑ 14611,4

233782 4

116607 7

Áp dụng công thức trên ta có:

== 160 ; = =80

Vậy tọa độ đặt trạm biến áp trung tâm O(160;80)

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.3.1 Phương pháp chọn máy biến áp

Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :

1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt vận hành, sửa chữa, an toàn cho người sử dụng và hiệu quả kinh tế.

2 Số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó.

- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải đặt 2 máy biến áp.

- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêu thị,…thì phải tiến hành giữa phương án cấp điện bằng một đường dây-một máy biến áp, với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai máy Trong thực tế những hộ loại này thường dùng phương án lộ đơn - một máy biến áp cộng với máy phát dự phòng.

- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt: thôn xóm, khu chung cư, trường học thì thường đặt một máy biến áp.

3 Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện

n.khc.SđmB ≥ Stt

Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc

Trong đó :

n - số máy làm việc song song trong TBA

SđnB - công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho

Stt - Công suất tính toán sau bù, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải tính toán

S ttsc - Công suất tính toán sự cố Khi có sự cố một máy biến áp có thể bớt một số phụ tải không cần thiết Theo đầu bài thì phụ tải loại I là gần bằng 100% Khi đó ta có Sttsc = Stt

khc: hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường Ta chọn máy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên khc = 1.

kqt: hệ số quá tải sự cố Chọn kqt = 1.4 nếu thoả mãn MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải

2.3.2 Trạm biến áp phân xưởng

2.3.2.1 Chọn số lượng trạm biến áp

Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyết định đặt trạm biến áp phân xưởng Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như sau :

+ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng bộ phận nghiền sơ cấp

+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng bộ phận nghiền thứ cấp.

+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng bộ phận xay nguyên liệu thô,bộ phận sấy xỉ,kho liên hợp,bộ phận xay xi măng.

+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng đầu lạnh của bộ phận lò,đầu nóng của bộ phận lò,bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô.

+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng máy nén cao áp,bộ phận ủ và đóng bao.

+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng phân xưởng,kho vật liệu,bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột.

+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng lò hơi, nhà ăn, nhà điều hành,garage Các trạm B1;B2;B3;B4;B5;B6;B7 cấp điện cho các phân xưởng quan trọng ( xếp loại 1 ) nên ta cần đặt 2 máy biến áp.

2.3.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp

Theo dữ kiện bài ra thì phụ tải loại I&II chiếm 78%,mà các trạm cung cấp điện cho phân xưởng đều có phụ tải loại I&II nên ta chọn 2 MBA trở lên tùy thuộc vào công suất của phụ tải.

+ Trạm B1 : gồm máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho

phân xưởng bộ phận nghiền sơ cấp.

Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp

==571,15 (kVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

kqt.SđmB≥(1-).Stt = =636,42(kVA)

Ta chọn MBA có công suất là 750kVA

Vậy chọn máy biến áp cho trạm biến áp B1 gồm 2 MBA làm việc song song có công suất 750kVA-22/0,4kV do Công ty thiết bị Đông Anh chế tạo.

Các trạm khác chọn tương tự ta có bảng sau:

Trạm

Phân xưởng S tt ,kVA Số máy S sc ,kVA S đmB ,kVA B1 PX1 1142,29 2 636,419 750

B2 PX2 1490,05 2 830,171 1000

B3

PX3 PX4 PX7 PX8 3528,78 2 1966,03 2000

B4

PX5 PX6 PX11 1825,19 2 1016,89 1250 B5

PX9 PX10 1789,9 2 997,232 1000

B6

PX12 PX14 PX15 640,597 2 356,904 400

B7

PX13 PX16 PX17 PX18 1027,81 2 572,635 630

Bảng thông số và vốn đầu tư các trạm biến áp:

STT

Trạm

biến áp MBA ∆P n ,kW ∆P 0 ,kW U n ,% I 0 ,%

Số MBA

7 B7 630 6,04 1,15 4,5 1,4 2 233,5

∑=1797, 5

2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp trung tâm

Với chiều dài đường dây L = 250 m, với hướng tới của nguồn là hướng đông ta sử dụng đường dây là dây nhôm lõi thép lộ kép

Tiết diện dây dẫn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Căn

cứ vào số liệu ban đầu TM=4480 (h) ứng với dây nhôm lõi thép theo bảng ta tìm được JKT = 1,1 A/

2

mm Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :

I = = =20,95 (A)

Tiết diện dây dẫn cần thiết

F = ==19,05 mm 2

Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 35mm 2 (AC-35)

Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố ( phát nóng ) và điều kiện tổn thất điện áp (∆Ucp)

+ Theo điều kiện phát nóng: tra bảng dây AC-35 ta có Icp = 170 A Khi xảy ra sự cố, tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải toàn bộ đến công suất nhà máy, do vậy :

Isc=2.I=2.20,95=41,9 (A)

Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Tra bảng dây AC-35 ta có ro = 0,85Ω/ km, xo = 0,403Ω/ km => tổng trở trên đoạn dây là :

Z = = =0,10625+j0,0504(Ω)

do đó:

= = 8,53(V)

∆Ucp=5%Uđm=5500V>8,53V

Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp

Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-35 dùng để đưa điện từ nguồn về trạm TBATT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện

Do nhà máy thuộc loại phụ tải loại 1, nên điện cung cấp cho nhà máy được truyền tải trên không lộ kép Từ trạm biến áp trung tâm tới các TBA phân xưởng B1, B2, B3, B4, B5, B6,B7 dùng cáp lộ kép đi ngầm.

Căn cứ vào vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng và TBATT trên mặt bằng nhà máy, ta đề suất ra hai phương án:

+ Phương án 1:kéo dây trực tiếp từ trạm TBATT đến các trạm BAPX theo đường bẻ góc,các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các mép đường và nhà xưởng,như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng ,vận hành và phất triển mạng điện.

+ Phương án 2: các trạm biến áp xa trạm biến áp trung tâm nhà máy thì lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm TBATT

+Phương án 3:từ trạm TBATT ta xây dựng các đường trục chính,các phân xưởng ở gần các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này qua các tủ phân phối trung gian.Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn

và việc đặt các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định,nên trong trong phương án này ta chỉ cần đặt 1 tủ phân phối.Tủ phân phối này cung cấp cho trạm biến áp B5 và B7

2.5.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn từ TBATT về các TBA phân xưởng 2.5.1.1 Phương án 1

Chiều dài đường dây từ trạm TBATT đến các TBA và từ TBA đến các phân xưởng theo đường bẻ góc được xác định theo biểu thức:

Trong đó:Xi,Yi là tọa độ trạm TBATT,TBA

xj,yj là tọa độ TBA,phân xưởng

a,Chọn dây cáp

Chọn cáp từ TBATT nhà máy đến TBA phân xưởng dùng cáp đồng 22kV,

3 lõi cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC.

Với cáp đồng và Tmax = 4480h ⇒ tra bảng ta được Jkt=3,1 A/mm 2

+ Chọn cáp từ trạm TBATT về trạm B1:

Chiều dài đường dây là: + =632,2m

Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :

I1max = = = 15 (A)

= =4,83 mm 2

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm 2 , ký hiệu 2XLPE (3x35) do hãng FURUKAWA chế tạo tra bảng dây có Icp = 170A,ro=0,524 Ω/km,xo=0,16 Ω/km

- Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Isc = 2.I1max = 2.15 = 30 A < Icp = 170A

- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:

= = 8,7 (V)

ΔUcp=5%Uđm=1100V>8,7V

Vậy dây đã chọn là hợp lý.

+ Chọn cáp từ TBATT đến trạm B2

Chiều dài đường dây là: = 574,2m

Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :

I2max = = = 19,55 (A)

= =6,3 mm 2

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm 2 , ký hiệu 2XLPE (3x35)do hãng FURUKAWA chế tạo tra bảng dây có Icp = 170A, ro=0,524 Ω/km,xo=0,16 Ω/km

- Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Isc = 2.I2max = 2.19,55 = 39,1 A < Icp = 170A

- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:

Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

∆P là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

S là công suất tính toán sau khi bù, kVA

Uđm là điện áp định mức, kV

R là điện trở của đường dây, Ω.

R = r0 L , với r0 là điện trở suất của đường dây Ω/km, L là chiều dài

+ atc : hệ số thu hồi vốn đầu tư.

+ avh : hệ số vận hành.

+ V : vốn đầu tư (VNĐ)

Trong đó:+ k0i – giá tiền 1km dây lộ đơn có tiết diện i (VNĐ/km).Đường

dây lộ kép có giá tiền gấp 1,6 lần dây lộ đơn cùng tiết diện i

+ Li – chiều dài đường dây có tiết diện i (km)

+ cΔ.∆A : chi phí vận hành hàng năm.

+ H :suất thiệt hại do mất điện

H=Pth.tth.gth (VNĐ)

=> Tính toán kinh tế cho phương án 1

Vốn đầu tư dây dẫn được tính trong bảng 2.5.1=> V 1=1088,6.10 6 VNĐ

Với thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn là 5 năm atc= = 0,2

Với đường dây cáp avh = 0,1

cΔ = 1500 VNĐ/kWh

Do đã tính toán cấp điện khi xảy ra sự cố mất điện nên ta có H=0

Vậy chi phí vận hành cho phương án 1 là :

Z = ( atc + avh ) V1 + cΔ ∆A = (0,2+0,1) 1088,6.10 6 + 1500.13660= 347,07.10 6 VNĐ

4 TBATT-B4 313,2 3x35 170 0,524

0,08 2

Z = ( atc + avh ) V2 + cΔ ∆A = (0,2+0,1).990,38.10 6 +1500.20065,78= 297,14.10 6 VNĐ

2.5.2.3 Phương án 3

a, Chọn dây cáp

Đường dây từ TBATT cấp cho trạm TPP chịu phụ tải của trạm B5 và B7.Hai trạm B5 và B7 nhận điện từ trạm TPP

b Tính tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trên đường dây

Z = ( atc + avh ) V3 + cΔ ∆A = (0,2+0,1).985,4692.10 6 +1500.16758,14= 320,78.10 6 VNĐ

* Sơ đồ nguyên lý mạng điện

Tủ cao áp MBA 22/0,4 Tủ ATTủ A nhánhTủ A liên lạcTủ A nhánh Tủ AT MBA 22/0,4 Tủ cao áp

Trạm hai máy biến áp

2.6 Đánh giá hiệu quả bù

a, Phân phối dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng

Từ trạm PPTT về các trạm BAPX là mạng hình tia cộng liên thông gồm 5 nhánh có sơ đồ như sau :

b, Xác định điện tương đương