ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO Giáo viên hướng dẫn BẠCH QUỐC KHÁNH (ĐỀ SỐ 2)

BÀI TẬP DÀI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN(Đề 2 Số thứ tự của Sinh viên: a = 2)I. ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾThiết kế cung cấp điện cho một nhà máy sản xuất máy kéoII. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU1.Phụ tải điện của nhà máy2.Phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí3.Điện áp nguồn: Uđm = 35 kV4.Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp trạm biến áp khu vực: 250MVA5.Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây AC treo trên không.6.Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: l = 12 km7.Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn8. Nhà máy làm việc 3 ca, Tmax = 300(10+a) = 300.(10+2) = 3600 giờ

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI THIẾT KẾ

BÀI TẬP DÀI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

(Đề 2 - Số thứ tự của Sinh viên: a = 2)

I ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ

Thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy sản xuất máy kéo

II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1 Phụ tải điện của nhà máy

2 Phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí

6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: l = 12 km

7 Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn

8 Nhà máy làm việc 3 ca, Tmax = 300*(10+a) = 300.(10+2) = 3600 giờ

Sơ đồ mặt bằng nhà mỏy sản xuất mỏy kộo

5

Từ hệ thống điện đến

Tỷ lệ: 1/4500

Phụ tải điện nhà mỏy sản xuất mỏy kộo

Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

BỘ PHẬN SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN

2 Máy tiện ren 3 1616 4.5 13.5

Mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

Kho linh kiÖn háng

Bé phËn söa ch÷a ®iÖn

Kho phô tïng

Bé phËn söa ch÷a c¬ khÝ Bé phËn dông cô

Phßng thö nghiÖm

Phßng thö nghiÖm

9

8

10 7

2 3 3

1

1 4

8 21

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì nghành công nghiệp điện luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành nghành không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm

Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng Từ yêu cầu

thực tế đó, cùng những kiến thức đã được học,em đã nhận được bài tập lớn :

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản suất máy kéo

Cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy Bạch Quốc Khánh , em đã hoàn thành xong bài tập yêu cầu

Trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót mặc dầu đã rất cố gắng nhưng không thể tránh được những khiếm khuyết, mong các thầy cô giáo góp ý thêm

Em xin gửi đến thầy Bạch Quôc Khánh cùng các thầy cô giáo trong bộ

môn Hệ Thống Điện lời cảm ơn chân thành nhất

Hà Nội , ngày 06 tháng 12 năm 2007

Sinh viên

Nguyễn Đình Ngọc

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1.1 Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy

1.1.1 Loại ngành nghề

- Đây là nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là trong nông nghiệp, nên nhà máy cần đảm bảo tin cậy cung cấp điện bằng cách được cấp điện bằng đường dây lõi kép từ trạm trung gian về các phân xưởng chính trong nhà máy, cũng cần đảm bảo cung liên tục cung cấp điện

1.1.2 Quy mô, năng lực của nhà máy

Đây là một nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô lớn, gồm 12 phân xưởng với tổng công suất đạt gần 21000 kVA

1.2 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy

Phụ tải điện của toàn nhà máy có thể phân ra làm hai loại phụ tải:

- Phụ tải động lực

- Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện

áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/220 (V) ở tần số công nghiệp f=50(Hz)

1.3 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện của nhà máy

1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào (loại 1, 2, hay 3) Trong điều kiện cho phép, người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt

1.3.2 Chất lượng điện áp

Chất lượng điện được đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện

Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh

lượng điện áp như nhà máy hoá chất điện tử, cơ khí chính xác… điện áp chỉ

1.3.3 An toàn cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Do đó, sơ đồ cung cấp điện phải hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành và các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại

Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỷ mỉ giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra được phương án thích hợp nhất

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.1 Đặt vấn đề

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

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

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

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

®

=k P

Trong đó:

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

Pđ : Công suất đặt của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng Pđ = Pđm (kW)

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải

và công suất trung bình

Ptt = khd.PtbTrong đó:

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

Ptb : Công suất trung bình của một thiết bị hoặc nhóm thiết bị:

 

t

At

dttPP

t

0

2.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của

đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Ptt = Ptb ±

Trong đó:

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

 : Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

 : Hệ số tán xạ của 

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max và công suất bình

P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq )

Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.PdđTrong đó:

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

ksd : Hệ số sử dụng của một hoặc một nhóm thiết bị

kmax : Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:

kmax = f(nhq, ksd)

nhq : Số thiết bị dùng điện hiệu quả

2.2.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất chi phí điện năng cho một đơn

Trong đó:

a0 : Suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm

(kWh/đvsp)

M : Số sản phẩm sản xuất ra trong năm

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

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

Ptt = p0.S Trong đó:

p0 : Suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích [W/m2]

S : Diện tích đặt thiết bị (m2)

2.2.7 Phương pháp tính trực tiếp

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

Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải, nguời thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT

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

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

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

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 5 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy, có diện tích bố trí thiết bị là 1500m2 Trong đó có 72 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau: công suất lớn nhất là 24,6 kW, công suất nhỏ nhất là 0,65 kW Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này

cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng

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

Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.PdđTrong đó:

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

tay kỹ thuật theo quan hệ : kmax = f(nhq, ksd)

nhq : Số thiết bị dùng điện hiệu quả

nhq =

n dmi i=1 n 2 dmi i=1

PP



đúng sau để xác định nhq với sai số cho phép ±10% :

P

P

min d

max d

®

® và ksd  0,4 thì nhq = n

Nếu trong n thiết bị có tồn tại n1 thiết bị mà 1

max d

P

n P



+ Khi không áp dụng được 2 trường hợp trên (ksd < 0,2 hoặc m≤ 3

và ksd < 0,4) thì việc xác định nhq được tiến hành qua các bước sau :

 Bước 1: Tìm tổng số thiết bị trong nhóm n và số thiết bị có công suất

 Bước 2: Tính : P =

1

n dmi i

làm việc rất khác nhau Muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau:

dài đường dây hạ áp và nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầy tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi hơn cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

giảm chủng loại tủ động lực cần dùng cho phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường nhỏ hơn 12

Tuy nhiên thường thì khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên,

do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

9 Máy khoan bàn 13 6 0,65 3,9

Nhóm 2

Nhóm 5

2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải:

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

a Nhóm 1:

Tra bảng PLI-1 TL [2] có: ksd= 0,15; Cos=0,6 => tg =1,33

- Tổng số thiết bị trong nhóm 1: n = 14

điện hiệu quả theo trình tự như sau :

* Tính n1 ( là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất ):

theo bảng phân nhóm ta được n1= 3

n1 dmi i=1

- Pdmi: công suất định mức của thiết bị thứ i trong n1 thiết bị

0,55

- Tính số thiết bị sử dụng điện hiệu quả :

- Dòng điện định mức của các thiết bị trong nhóm:

3 U cos   =

70,38 3 0,6 = 17,73 A

Tương tự cho các TB còn lại ta có giá trị dòng điện định mức ở bảng 2.1

- Phụ tải tính toán của nhóm 1:

Bảng 2.2 Bảng phụ tải tính toán của các nhóm

Tên nhóm và thiết bị Số lượng Công suất

Máy bào ngang 1 5,8 0,15 0,6/1,33 14,69

Cộng theo nhóm 2 13 64,6 3,5714 0,15 0,6/1,33 10,79 2,04 19,768 26,291 32,946 50,06 Nhóm 3

Máy mài phẳng có trục nằm 1 2,8 0,15 0,6/1,33 7,09

Cộng theo nhóm 4 12 76,9 16,667 0,15 0,6/1,33 9,84 2,12 24,454 32,524 40,757 61,92 Nhóm 5

Cộng theo nhóm 5 13 68,87 15,385 0,15 0,6/1,33 10,53 2,06 21,281 28,304 35,468 53,89

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

- Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện

i=1

P k 

m ttnhi dt

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

2.4.2 Các phân xưởng còn lại

Tính toán hoàn toàn tương tự ta có bảng tổng kết sau:

Bảng 2.3: Phụ tải tính toán của các phân xưởng

TT Tên phân xưởng Pđ

(kW) knc cos tg

F (m2)

5 PX luyện kim mầu 1800 0,6 0,7 1,02 3442,5 15 1080 1101,8 51,64 1131,64 1101,8 1579,4 2399,7

6 PX luyện kim đen 2500 0,6 0,7 1,02 2571,75 15 1500 1530,3 38,58 1538,58 1530,3 2170,0 3297,0

7 PX sửa chữa cơ khí 324,47 0,25 0,66 1,14 1134 14 94,548 125,749 15,88 110,42 125,7 167,4 241,5

2.5 Phụ tải tính toán của nhà máy

- Xác định phụ tải tác dụng của toàn nhà máy:

12 tti i=1

2.6 Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải

2.6.1 Tâm phụ tải điện

- Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đó sao cho mô men phụ tải

 Pi.li đạt giá trị cực tiểu

Trong đó:

Pi : Công suất của phụ tải thứ i

Li : Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

- Tọa độ tâm phụ tải M(x0,y0,z0) được xác định như sau:

1 i

i i

n 1

i i

n 1

i i i

S

zS

Trong đó:

Si : Công suất toàn phần của phụ tải thứ i

(xi,yi,zi) : Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ

tuỳ ý chọn

độ x và y của tâm phụ tải

động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây

2.6.2 Biểu đồ phụ tải điện

với tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải tính theo tỉ lệ xích nào đó

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

bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện

quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng)

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

thức:

Ri =

.m

Trong đó:

ghi trong bảng 2.4

Bảng 2.10: Kết quả xác định R i và csi của các phân xưởng:

(kW)

(kVA)

X (mm)

Y (mm)

R (mm)

7167,4

51579,4

62170

101481,2

9

1776,6

1264,3

21317,1

42171,1 1836,33

y

x

0 75

119,1

59,9 38,2

37 21,3

19,6

17,9 19,4 23

44,4 56,8

69,4 74,5

45,14

55,19

M(55,19;45,14)

11701,8

28,5

Hình 2.10: Biểu đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY

3.1 Đặt vấn đề

- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

cố

sau:

chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3.2 Vạch các phương án cung cấp điện

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 ( )kV

Trong đó:

U=4,34 12 0,016.9527,06 55,65 kV   

Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp trung áp 35kV từ hệ thống cấp cho nhà máy Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng ta có thể đưa ra các phương án cung cấp điện như sau:

3.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng

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

+ Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải (loại 1, loại 2 hay loại 3)

+ Chế độ làm việc của phụ tải

thiết bị điện Đông Anh sản xuất tại Việt Nam nên không cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ, Khc=1

a.Phương án 1: Đặt 8 TBA

) Trạm biến áp B1 cung cấp điện cho khu nhà phòng quản lý - xưởng

thiết kế(1) và phân xưởng rèn dập (8)

Phân xưởng rèn dập thuộc hộ tiêu thụ loại I, vì vậy trạm biến áp phân xưởng B1 cần đặt 2 máy biến áp làm việc song song

- Dung lượng : n.khc.SdmBA  Stt = 1971,8 kVA

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

Khu nhà phòng quản lý và xưởng thiết kế(1) là phụ tải loại III nên khi sự cố

có thể tạm thời ngừng cung cấp điện Vì vậy Sttsc lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng rèn dập khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng ( 30%)

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 MBA 1000 kVA là hợp lý

) Trạm biến áp B2 cung cấp điện cho phân xưởng đúc(2), trạm bơm(11),

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

Kho vật liệu (12) là phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm thời ngừng cung cấp điện Vì vậy Sttsc lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng rèn dập khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân

xưởng ( 30%)

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 MBA 1250 kVA là hợp lý

) Trạm biến áp B3 cung cấp điện phân xưởng gia công cơ khí(3)

Phân xưởng gia công cơ khí(3) là hộ tiêu thụ loại I nên trạm biến áp B3 cần đặt 2 máy biến áp làm việc song song

- Dung lượng : n.khc.SdmBA  Stt = 1836,3 kVA

 SdmBA  Stt 1836,3

918,15

 Chọn 2 máy biến áp loại 1000 kVA

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

Sttsc lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng gia công cơ khí khi

đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng ( 30%)

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B3 đặt 2 MBA 1000 kVA là hợp lý

) Các trạm biến áp B4, B6, B7 được chọn tương tự như trạm B3 kết quả

 Chọn 2 máy biến áp loại 1000 kVA (để giảm chủng loại MBA)

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

Phân xưởng SCCK(7) thuộc hộ loại III nên khi sự cố có thể tạm thời ngừng cung cấp điện Vì vậy Sttsc lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng dập khuôn và thân máy bay khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30%)

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B5 đặt 2 MBA 1000 kVA là hợp lý

) Trạm biến áp B8 cung cấp điện cho bộ phận nén khí (10)

Bộ phận nén khí (10) là hộ tiêu thụ loại III nên trạm biến áp phân xưởng B8 chỉ cần đặt 1 máy biến áp

- Dung lượng : n.khc.SdmBA  Stt = 1481,2 kVA

 SdmBA  Stt 1481,2

1481,2

 Chọn 1 máy biến áp loại 1600 kVA (để giảm chủng loại MBA)

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

Trong trường hợp này ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố

Vậy trạm biến áp B8 đặt 1 MBA 1600 kVA là hợp lý

)Bảng tổng kết các thông số của MBA

Bảng 3.1- Thông số tính toán và chọn của 8 trạm biến áp

Trạm Tên Phân Xưởng SttPXi

Kho vật liệu (III) 64,3

B3 Phân xưởng gia công cơ khí(I) 1836,3 1836,3 2x1000 918,15 918,15 B4 Phân xưởng cơ lắp ráp (I) 2171,1 2171,1 2x1250 1085,55 1085,6 B5 Phân xưởng luyện kim màu (I) 1579,4 1746,8 2x1000 873,4 789,7 Phân xưởng SCCK(III) 167,4

B6 Phân xưởng luyện kim đen (I) 2170,0 2170 2x1250 1085 1085 B7 Phân xưởng nhiệt luyện (I) 3019,2 3019,2 2x1600 1509,6 1509,6 B8 Bộ phận nén khí (III) 1481,2 1481,2 1x1600 1481,2 -

b.Phương án 2: Đặt 9 TBA

) Trạm biến áp B1 cung cấp điện cho khu nhà phòng quản lý - xưởng

thiết kế(1) và phân xưởng rèn dập (8); phân xưởng SCCK(7)

Phân xưởng rèn dập thuộc hộ tiêu thụ loại I, vì vậy trạm biến áp phân xưởng B1 cần đặt 2 máy biến áp làm việc song song

- Dung lượng : n.khc.SdmBA  Stt = 2139,2 kVA

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

Khu nhà phòng quản lý và xưởng thiết kế(1); phân xưởng SCCK(7) là phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm thời ngừng cung cấp điện Vì vậy Sttsc lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng rèn dập khi đã cắt bớt một

số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng ( 30%)

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2MBA 1250 kVA là hợp lý

) Trạm biến áp B9 cung cấp điện cho trạm bơm(11)

Trạm bơm(11) là hộ tiêu thụ loại I nên trạm biến áp B9 cần đặt 2 máy biến áp làm việc song song

- Dung lượng : n.khc.SdmBA  Stt = 701,8 kVA

 SdmBA  Stt 701,8

350,9

 Chọn 2 máy biến áp loại 400 kVA

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

(n-1).kqt.SdmBA  Sttsc = 0,7.Stt

tt dmBA

Vậy trạm biến áp B9 đặt 2 MBA 400 kVA là hợp lý

) Với các trạm B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8 ta chọn tương tự như phương

án 1 thu được bảng tổng kết 3.2:

Bảng 3.2- Thông số tính toán và chọn của 9 trạm biến áp

Trạm Tên Phân Xưởng SttPXi

Phân xưởng SCCK(III) 167,4

B2 Phân xưởng đúc(I) 1317,1 1317,1 2x1000 658,55 658,55 B3 Phân xưởng gia công cơ khí(I) 1836,3 1836,3 2x1000 918,15 918,15 B4 Phân xưởng cơ lắp ráp (I) 2171,1 2171,1 2x1250 1085,55 1085,6 B5 Phân xưởng luyện kim màu (I) 1579,4 1579,4 2x1000 789,7 789,7 B6 Phân xưởng luyện kim đen (I) 2170,0 2170 2x1250 1085 1085 B7 Phân xưởng nhiệt luyện (I) 3019,2 3019,2 2x1600 1509,6 1509,6 B8 Bộ phận nén khí (III) 1481,2 1545,5 1x1600 1545,5 - Kho vật liệu (III) 64,3

B9 Trạm bơm(I) 701,8 701,8 2x400 350,9 350,9

3.2.2 Xác định vị trí các trạm biến áp phân xưởng

- Xác định vị trí đặt trạm biến áp áp B1 (Phương án 8 trạm biến áp) cung cấp cho khu nhà phòng quản lý và xưởng thiết kế; phân xưởng rèn dập

X01 =

n

i i 1 n i 1

S x

217256,79

110,21971,8

S y

115553,38

58,61971,8

 Căn cứ vào vị trí nhà xưởng ta đặt trạm biến áp B1 tại vị trí M1(110,2 ; 58,6)

- Đối với các trạmbiến áp phân xưởng khác, tính toán tương tự ta xác định được vị trí đặt phù hợp cho các trạm trong phạm vi nhà máy kết quả cho ở bảng sau:

Bảng 3.3-Kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng

Phương án Tên trạm Công suất

tính toán, kVA Dung lượng

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

a.Các phương án cung cấp điện cho các TBA phân xưởng

phân xưởng Nhờ đưa trực tiếp điện cao áp vào TBA phân xuởng nên giảm đuợc vốn đầu tư TBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng

cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng sản xuất nằm tập trung gần nhau nên ở đây ta không xét phương án này

để cung cấp cho các TBA phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu 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 cao hơn Song phải đầu tư xây dựng các TBATG làm gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phương án này,

vì nhà máy là hộ loại 2 nên TBATG phải đặt 2 MBA với công suất được chọn theo điều kiện:

2.SđmBS ttnm 13972,72 SdmB  6986,36kVA

Kiểm tra lại dung lượng MBA theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại 2 trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cấp điện khi cần thiết

b.Xác định vị trí đặt TBATG (của nhà máy) và trạm phân phối trung tâm

Dựa trên hệ trục toạ độ x0y đã chọn có thể xác định được tâm phụ tải điện của nhà máy:

1 0

1

n

i i i n i i

S x x

1

n

i i i

n i i

S y y

(xi, yi): Toạ độ tâm phụ tải thứ i

x0 = 55,19

y0 = 45,14

Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT có toạ độ M(55,19;45,14)

theo vị trí nhà xưởng

c.Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp

cấp (TBATG hoặc trạm phân phối trung tâm) của nhà máy sẽ dùng lộ kép

cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cung cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành Để đảm bảo

mỹ quan và an toàn, các đường cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

Từ những phân tích trên có thể đưa ra 4 phương án thiết kế mạng cao áp như sau:

3 4

B4

B7

B5 B6

3 4

B7

B5 B6

3 4

B7

B5 B6

Phương án 4

B3 B4

B7

B5 B6

3 4

9

B9

3.3Tính toán kinh tế kỹ thuật, lựa chọn phương án hợp lý

3.3.1 Lựa chọn thông số và xác định tổn thất điện năng của máy biến áp

Thông số MBA được chọn dựa vào dung lượng máy biến áp đã tính ở phần trên

Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biên áp(TBA):

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức :

kWh, S

S.Pn

1.tPn

A

2

dmBA

tt n

Trong đó:

n - Số máy biên áp ghép song song

t - Thời gian máy biến áp vận hành, với MBA vận hành suốt năm

t = 8760 h

 - Thời gian tổn thất công lớn nhất [h]

Với nhà máy chế tạo công cụ có Tmax = 3600 h khi đó ta có:

 = (0,124 +Tmax.10-4)2.8760

  = (0,124 + 3600.10-4).8760 = 2052,1 h

P0, Pn - Tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của

MBA[kW]

Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân

xưởngvà mỹ quan của toàn nhà máy các trạm biến áp phân xưởng cũng lựa chọn loại trạm kín, xây có tường chung với phân xưởng liền kề

3.3.2.Chọn cáp

* Cáp cao áp : Được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện Jkt Đối với nhà máy chế tạo công cụ có thời gian sử dụng công suất lớn nhất là Tmax = 3600 h

và sử dụng cáp lõi đồng tra bảng tìm được Jkt = 3,1 A/mm2

Stt - Công suất tính toán của trạm biến áp ; S [kV] , Udm [kV]

+ Nếu đi lộ đơn:

Kiểm tra tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng

khc.Icp  Isc

Trong đó:

Isc - Dòng điện khi xẩy ra sự cố đứt 1 cáp với Isc = 2.Ilvmax

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 hào cáp, các cáp đều đặt trong rãnh, mỗi rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa 2 sợi là 300 m chôn trong đất nên lấy k2 =0,93

Vì chiều dài từ TBATT đến TBA phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp trên đường cáp nhỏ ta có thể bỏ qua kiểm tra điều kiện Ucp

* Cáp hạ áp : Từ trạm biến áp phân xưởng tới các phân xưởng ta chỉ xét đến

các đoạn cáp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua

không xét đến trong quá trình so sánh giữa các phương án

Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Đoạn đường dây ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể bỏ qua không kiểm tra điều kiện

Ucp, và chú ý hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đi lộ đơn

3.3.3.Xác định tổn thất điện năng trên đường dây

- Tổn thất công suất tác dụng

2

-3 ttPX

2 dm

r0 - điện trở trên một đơn vị chiều dài cáp [ /km ]

- Tổn thất điện năng Add = Pd. , kWh

Trong đó :  - thời gian tổn thất công suất lớn nhất,  = 2052,1 h

3.3.4 Tính toán kĩ thuật cho từng phương án

3.3.4.1.Phương án 1

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

về, hạ điện áp xuống 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4 ,B5, B6, B7, B8 hạ điên áp từ 10 kV xuống 0,4 kVA để cung cấp cho các thiết bị trong phân xưởng

3 4

B4

B7

B5 B6

1-Chọn MBA và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp

a) Chọn MBA

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng được sản xuất ở Việt Nam

do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo

Bảng 3.4- Thông số máy biên áp cho phương án 1

[kVA]

Uc/Uh [kV]

I0 [%]

b) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biên áp:

)Tính cho trạm biến áp trung tâm

- Với các thông số của MBA :

S.Pn

1.tP

Tính toán tương tự ta có bảng kết quả :

Bảng 3.5- Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp cho phương

án 1

Máy

Stt [kVA]

Sdm [kVA]

Isc = 2.Ilvmax = 113,84 A < khc.Icp = 0,93.140 = 130,2 A

Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

Vậy chọn cáp 2XLPE(325)

* Cáp từ TBATT đến các trạm B2, B3, B4, B5, B6, B7 ta chọn tương tự như đối với trạm B1 kết quả tính toán và chọn cho ở bảng 3.6

PXSCCK xếp vào hộ tiêu thụ loại III nên ta dùng cáp lộ đơn

Tra bảng 4.23 – TL [3] ta lựa chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi (trong đó có 1

lõi trung tính) cách điện PVC do LENS chế tạo có Ftc = 70mm2

- Cáp chọn phải thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép, tra bảng có dòng điện cho phép Icp = 254A cáp đặt dưới đất (25o C ) với khc = 1

I =ISC lvmax=241,62A< khc.Icp = 1.254 = 254 A

Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

Vậy chọn cáp 1x(3x70+50) cách điện PVC do LENS chế tạo

 Xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các đoạn cáp: