thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo vòng bi

thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo vòng bi

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển của đất nước thì điện năng cũng phát triển theo kịp nhu cầu về điện Khi xây dựng nhà máy, khu dân

cư, thành phố Trước tiên ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho con người Để có thể đưa điện năng tới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này

Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống điện cho một nhà máy, xí nghiệp hay bất kỳ một phụ tải nào đều là một phần vô cùng quan trọng trong việc quy hoạch cũng như phát triển nhà máy, xí nghiệp và hệ thống điện nói chung

Xuất phát từ yêu cầu đó, cùng những kiến thức học tại bộ môn Hệ Thống Điện trường

Đại Học Bách Khoa Hà Nội, trong môn học đồ án 2 em đã được nhận đề tài :THIẾT KẾ HỆ

THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO VÕNG BI

Trong thời gian làm đồ án vừa qua,với sự tìm tòi và nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đặc biệt là sự giúp đỡ tận

tình của thầy giáo hướng dẫn: Thầy Trần Tấn Lợi đã giúp em hoàn thành đề tài này Tuy nhiên

do yêu cầu của đề tài khá rộng trong khi thời gian lại có hạn và kiến thức còn hạn chế nên khó tránh khỏi những sai sót nhất định Vậy kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cũng như bạn đọc để đề tai này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, Ngày 24 tháng 12 năm 2012

Sinh viên : Nguyễn Doãn Tùng

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÍ NGHIỆP 1.1 Giới thiệu chung

Công nghiệp sản xuất vòng bi là một ngành công nghiệp quan trọng Vòng bi là bộ phận không thể thiếu trong các chi tiết máy Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo các vòng bi để cung cấp cho các ngành kinh tế trong nước và xuất khẩu

Nhà máy có quy mô khá lớn Bao gồm 10 phân xưởng và nhà máy làm việc

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

Bảng 1.1 Các phân xưởng và công suất đặt của nhà máy

Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cung cấp từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 km, bằng đường dây trên không lộ kép

Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại TMAX = 3500h Trong nhà máy có Phân xưởng số 1, Phân xưởng số 2, Phân xưởng số 4, Lò ga, Phân xưởng rèn là những bộ phận quan trọng nên thuộc hộ tiêu thụ điện loại I không được phép cắt điện Phân xưởng số 3, Bộ phận nén ép thuộc hộ tiêu thụ điện loại II Phòng thí nghiệm, Phân xưởng sửa chữa cơ khí và Trạm bơm thuộc hộ tiêu thụ loại III Mặt bằng bố trí các phân

xưởng và nhà làm việc của nhà máy được trình bày trên Hình 1.1

Chương 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG

VÀ TOÀN XÍ NGHIỆP 2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí :

2.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải:

Việc phân các thiết bị trong phân xưởng thành từng nhóm riêng dẽ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính toán thiết kế CCĐ sau này Mỗi nhóm thiết bị thông thường sẽ được CCĐ từ một tủ động lực riêng biệt và vì vậy nguyên tắc chung để phân nhóm thiết bị như sau:

+ Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cos; và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng sô thiết bị thực tế và vì vậy việc xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.)

+ Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tại một loại tủ động lực và như vậy thì nó sẽ kéo theo là các đường cáp CCĐ cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vậy cũng sẽ được đồng loạt hoá, tạo điều kiện cho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và dự trữ sau này rất thuận lợi )

+ Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng

nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ

và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ) Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị

+ Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản

lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng

Dựa vào những nguyên tắc trên ta có thể phân các thiết bị trong nhà máy thành 4 nhóm như sau :

Nhóm 1 :

Bảng 2.1 Các thiết bị nhóm 1

mặt bằng

Số lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

K sd Cosφ

Số lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

số lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

K sd cosφ

Nhóm 4 :

Bảng 2.4 Các thiết bị nhóm 4

trên mặt bằng

Số lượng

Nhãn hiệu

Công suất (kW)

K sd cosφ

2.1.2 Giới thiệu các phương pháp tính phụ tải tính toán:

a) Khái niệm về phụ tải tính toán:

Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tương đương với phụ tải thực tế biên thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất

Định nghĩa phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất (thường gọi là phụ tải đỉnh nhọn) :

là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong 1 thời gian ngắn từ một đến hai giây chúng chưa gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhẩy các bảo

vệ hoặc làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác

P tb - công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất

P đm - công suất định mức của phụ tải

K sd - hệ số sử dụng công suất của phụ tải

K M - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình hoá T=30 phút

Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng Nó cho một kết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải số lượng thiết bị trong nhóm (ksdi ; pđmi ; cosi ; )

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương:

Theo phương pháp này :

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:

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

Theo phương pháp này :

P tt = K nc P đ

Trong đó:

K nc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải

P đ - Công suất đặt của nhóm phụ tải

Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoạch v.v

- Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất:

Theo phương pháp này thì:

P tt = p 0 F

Trong đó;

p 0 - Suất phụ tải tính toán cho một đơn vị diện tích sản xuất

F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện

Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó cho kết quả không chính xác Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng cho một số phụ tải đặc biệt mà chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich hoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều trên diện tích sản suất

- Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng:

Theo phương pháp này :

T

a M

P tb  0

P tt = K M P tb

Trong đó:

a 0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm

M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T (1 ca; 1 năm)

P tb - Phụ tải trung bình của xí nghiệp

K M - Hệ số cực đại công suất tác dụng

Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp

- Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp :

Iđn = I kđ (max) + (I tt - k sd I đm (max) )

Trong đó:

I kđ (max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm này

I tt - dòng điện tính toán của nhóm máy

I đm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động

k sd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

2.1.3 Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

a) Giới thiệu phương pháp sử dụng:

Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại :

P tt = K M P tb = K M K sd P đm

Trong đó:

P tb - Công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất

P đm - Công suất định mức của phụ tải (tổng công suất định mức của nhóm phụ tải)

K sd - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung của nhóm

phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiêts bị đơn lẻ trong nhóm)

K M - Hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ được xác định

theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy)

Như vậy để xác định phụ tải tính toán theo phương pháp này chúng ta cần phải xác

định được hai hệ số Ksd và K M

- Xác định hệ số Ksd: theo định nghĩa là tỷ số giữa công suất trung bình và công suất

định mức Trong khi thiết kế thông thường hệ số sử dụng của từng thiết bị được tra trong các bảng của sổ tay và vì vậy chúng ta có thể xác định được hệ số sử dụng chung của toàn nhóm

i

sdi dmi

dm

tb sd

p

k p P

P K

1

1

Trong đó:

pđmi - công suất định mức của phụ tải thứ i trong nhóm thiết bị

ksdi - hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tỉa thứ i trong nhóm

n - tổng số thiết bị trong nhóm

Ksd - hệ số sử dụng trung bình của cả nhóm máy

- Xác định hệ số cực đại KM: là một thông số phụ thuộc chế độ làm việc của phụ tải và

số thiết bị dùng điện có hiệu quả của nhóm máy, Trong thiết kế hệ số này được tra trong bảng

theo Ksd và nhq của nhóm máy

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq : là số thiết bị giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ

làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau

Có nhiều phương pháp tính nhq cho những trường hợp khác nhau Ở đây ta sử dụng phương pháp sử dụng các đường cong và tra bảng

Thông thường các đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa n*

hq (số thiết bị hiệu quả tương đối) với các đại lượng n* và P* Và khi đã tìm được n*

hq thì số thiết bị điện hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính;

Pđm1 - tổng công suất định mức của n1 thiết bị

Pđm - tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm)

b) Tính toán phụ tải cho nhóm 1 :

dm

tb sd

p

k p P

P K

1

1

=4,113

144,18

=0,16

nhq = n n*

hq

+ Hệ số Kmax :

Tính hệ số nhq :

n1 = 7 , n = 17 => * 1 7

0, 41 17

n n n

p p p

 nhq = n*.p* =0,41.0,63 =0,26

Lấy ksd=0,15 , nhq= 0,3 Tra PL I.6 TL[2] ta được KM= 2,87

Từ đó ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 1 là :

Ptt1 = KM Ksd Pđm =2,87.0,16.113,4 =52,07

c) Tính toán phụ tải cho các nhóm khác :

Tính toán tương tự ta có bảng tóm tắt kết quả cho nhóm 1 và các nhóm khác:

Bảng 2.5 Bảng tính toán phụ tải cho các nhóm

2.1.4 Tính phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng:

a) Phụ tải động lực toàn bộ phân xưởng:

Được tính theo công thức sau:

dt P K

1 hom Trong đó: Kdt - là hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại công

suất tác dụng (thông thường Kdt = 0,85  1)

Ptt nhomi - công suất tính toán của nhóm thứ i

k - tổng số nhóm thiết bị trong phân xưởng

lấy Kdt =1 ta có :

P ttpx = 52,07 + 55,37 + 101,50 + 45,77 = 254,71 kW

b) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Phụ tải chiếu sáng cũng có thể sơ bộ được xác định theo công thức sau:

Pcs = p 0 F

P cspx = 



k

i csi

P

1Trong đó:

p 0 - [kW/m2] suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản suất (tra bảng theo các yêu cầu công việc khác nhau của từng bộ phận)

F - [m2] diện tích sản suất cần được chiếu sáng

P csi - [kW] công suất chiếu sáng của bộ phận thứ i trong phân xưởng

k - số bộ phận giả thiết có yêu cầu mức độ chiếu sáng khác nhau trong phân

d) Phụ tải đỉnh nhọn trong phân xưởng:

+ Nhóm thiết bị động lực: xác định theo công thức sau:

Iđn = I kđ (max) + (I tt nhóm - k sd I đm (max) )

n

i dmi

+ Toàn bộ phân xưởng: xác định theo công thức

I đnpx = I kđ (max) + (I tt px - k sd I đm (max) )

= k mm I đm (max) + (I tt px - k sd I đm (max) )

Với từng thiết bị đơn lẻ: được lấy bằng dòng mở máy của chúng

I đn = I mm = k kđ I đm

2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng trong toàn xí nghiệp

2.2.1 Giới thiệu phương pháp hệ số nhu cầu

a) Lựa chọn phương pháp tính:

Vì đầu bài cho tổng công suất đặt, tổng diện tích mặt bằng, tên các phân xưởng, vì vậy ta chỉ

có thể xác định được phụ tải tính toán của chúng theo các phương pháp tính gần đúng Tốt hơn cả nên chọn phương pháp tính là :”Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu”

b) Giới thiệu phương pháp hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này thì phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ được xác định bằng biểu thức sau:

P đ - Tổng công suất đặt của nhóm hộ phụ tải

K nc - Hệ số nhu cầu của nhóm hệ phụ tải (có thể tra được trong các tài liệu tra cứu, tương ứng

với các nhóm thiết bị điển hình và giá trị của nó còn phụ thuộc vào hệ số sử dụng nữa)

tg - Tương ứng với Cos đặc trưng riêng của các hộ phụ tải thông số này cũng có thể tra

được trong các tài liệu chuyên môn

2.2.2 Tính phụ tải cho phân xưởng số 1

a) Tính phụ tải động lực cho phân xưởng số 1:

b) Tính phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng số 1 :

Phụ tải chiếu sáng cũng có thể sơ bộ được xác định theo công thức sau:

Pcs = p0 F = 15.5000 =75000 W = 75 kW

2.2.3 Tính toán phụ tải cho các phân xưởng khác

Tương tự ta tính toán cho các phân xưởng khác Kết quả tính toán được cho trong

Bảng 2.6

Bảng 2.6 Kết quả tính toán phụ tải cho các phân xưởng

TT Phân xưởng P đ K nc cosφ P tt

2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ xí nghiệp

2.3.1 Phụ tải tính toán của xí nghiệp theo kết quả tính từ phụ tải

2 2

XN tt XN tt XN

2.3.2 Phụ tải tính toán của xí nghiệp có kể đến sự phát triển tương lai

Công thức dự đoán phụ tải trong tương lai :

S(t)S ttXN(1.t)

Trong đó:

S(t) - Phụ tải dự tính của xí nghiệp đến năm thứ t

Stt-XN - Phụ tải tính toán hiện tại của xí nghiệp

α - Hệ số phát triển phụ tải của xí nghiệp (tra theo loại hình xí nghiệp)

 = 0,0595 – 0,0685 với chế tạo máy

Lấy t=10 năm, α=0,06 ta tính được phụ tải trong 10 năm tới là :

2.4 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và xí nghiệp

2.4.1 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng

a) ý nghĩa của biểu đồ phụ tải trong thiết kế CCĐ:

Được thể hiện bằng các vòng tròn phụ tải, có tâm đặt tại trọng tâm của các phân xưởng, có diện tích bằng diện tính bằng phụ tải tính toán của các phân xưởng Nó thể hiện độ lớn của phụ tải, đồng thời còn cho biết cơ cấu phụ tải của các phân xưởng Vì vậy nó được biểu diễn bởi 2 đại lượng : bán kính vòng tròn phụ tải và góc chiếu sáng

b) Tính bán kính vòng tròn phụ tải cho các phân xưởng:

Trong đó: RPX i - [cm hoặc mm] bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i

Stt px i - [kVA] phụ tải tính toán của phân xưởng i

m - [kVA/cm; mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn.Ta lấy m=0,5

Trong đó: csi - Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

Pcspsi - Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

P - Phụ tải tính toán phân xưởng i

Dựa vào công thức trên ta tính được kết quả được thể hiện trong Bảng 2.7

Bảng 2.7 kết quả tính bán kính vòng tròn phụ tải và góc chiếu sáng

c) Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng:

Hình 2.1 Biểu đồ phụ tải các phân xưởng

2.4.2 Xác định trọng tâm phụ tải của toàn xí nghiệp:

a) ý nghĩa của trọng tâm phụ tải trong thiết kế CCĐ :

xác định trọng tâm phụ tải điện để xác định vị trí đặt máy biến áp trung tâm Điều này giúp giảm tổn thất điện năng trên đường dây và giảm chi phí đường dây

b) Tính tọa độ trọng tâm phụ tải của toàn xí nghiệp

m

i

i ttPXi

S

x S

1

1

= 41075,1866604,82 = 6,2

m

i ttPXi i

S

y S

1

1

=21143,7896604,82 = 3,2 Vậy trọng tâm phụ tải có tọa độ G = (6,2 ; 3,2 )

Chương III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO XÍ NGHIỆP

3.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm khu vực về xí nghiệp:

3.1.1 Công thức kinh nghiệm:

Ta có các công thức kinh nghiệm sau :

U = 4,34 l 16 P

U = 164 P .l

16

Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV]

l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km]

P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]

3.1.2 Xác định điện áp truyền tải:

Để chọn được điện áp tói ưu cần truyền tải từ trạm trung gian về nhà máy ta có công thức kinh nghiệm sau :

3.2 Vạch các phương án CCĐ cho xí nghiệp:

3.2.1 Phân loại và đánh các hộ tiêu thụ điện trong xí nghiệp

a) Nguyên tắc chung:

Việc phân loại theo mức độ tin cậy CCĐ, điều này có một ý nghĩa quan trọng cho việc chọn sơ đồ và phương án CCĐ nhằm đạt được chất lượng điện năng cung cấp theo yêu cầu của các phụ tải Việc phân loại thông thường được đánh giá từ các phụ tải, nhóm phụ tải, phân xưởng và toàn bộ xí nhiệp, căn cứ vào tính chất công việc, vào vai trò của chúng trong dây truyền công nghệ chính của xí nghiệp, vào mức độ thiệt hại kinh tế khi chúng không được

CCĐ, hoặc mức độ nguy hiểm có đe doạ đến tai mạn lao động khi ngừng CCĐ Tóm lại cần phải đánh giá được chúng thuộc hộ tiêu thụ loại nào (hộ loại I; II hay hộ loại III)

b) Phân loại các hộ dùng điện trong xí nghiệp:

Dựa vào những nguyên tắc trên ta thấy phân xưởng số 1, số 2, số 3, số 4, lò ga và bộ phận nén ép là những phân xưởng quan trọng nên thuộc phụ tải loại I Phòng thí nghiệm, phân xưởng sửa chữa cơ khí và trạm bơm là hộ loại III

3.2.2 Giới thiệu các kiểu sơ đồ CCĐ phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn:

Để lấy điện từ TBATG của hệ thống điện về nhà máy ta có các kiểu sơ đồ sau :

a) Sơ đồ dẫn sâu:

Là sơ đồ đưa điện áp cao từ hệ thống điện trực tiếp đến tận các trạm biến áp phân xưởng (sơ đồ không sử dụng TPPTT hoặc TBATT) Sơ đồ này thường được dùng cho các xí nghiệp có phụ tải phân tán, công suất đặt của các phân xưởng khá lớn Ưu điểm của loại sơ đồ này là giảm tổn thất sử dụng ít thiết bị nên sẽ giảm được vốn đầu tư Tuy nhiên nếu số lượng phân xưởng khá lớn sẽ có thể làm cho sơ đồ kém tin cậy Mặt khác nếu sử dụng điện áp cao cho các trạm biến áp phân xưởng cũng sẽ làm gia tăng vốn đầu tư cho các thiết bị trong trạm

(các thiết bị cao áp của trạm cùng máy biến áp).Vì vậy ta không chọn kiểu sơ đồ này

b) Sơ đồ dùng TBATT:

Thường được dùng cho các xí nghiệp có phụ tải tập chung, xí nghiệp ở xa nguồn hoặc

xí có công suất lớn Các loại hình xí nghiệp này thường được CCĐ với cấp điện áp khá cao từ HTĐ Vì vậy khi đến xí nghiệp thường giảm xuống thành cấp điện áp phù hợp với các thiết bị

sử dụng trực tiếp (6-10 kV), đồng thời cũng dùng cấp điện áp này để CCĐ cho các trạm biến

áp phân xưởng Kiểu sơ đồ này làm tăng vốn đầu tư cho máy biến áp trung tâm (trạm BATT), tuy nhiên nó lại làm giảm giá thành của các thiết bị phân phối trong trạm và cả phần mạng cùng các trạm biến áp phân xưởng

c) Sơ đồ dùng TPPTT:

Kiểu sơ đồ này phù hợp với các xí nghiệp có phụ tải tập chung, công suất nhỏ hoặc xí

nghiệp ở gần hệ thống Sơ đồ này có ưu điểm là đơn giản, ít phần tử cho nên độ tin cậy CCĐ

cao Tuy nhiên nếu điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp là lớn (từ 35 kV trở lên), thì chỉ dùng trạm phân phối có thể sẽ làm gia tăng vốn đầu tư ở các thiết bị phân phối (máy cắt ), các đường dây và trạm biến áp phân xưởng

3.2.3 Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp :

Nhà máy thuộc phụ tải loại I, nên đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp (TPPTT hoặc TBATT) là đường dây trên không lộ kép

Do tính chất quan trọng của phân xưởng nên mang cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ

đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ nối dây này có ưu điểm là sơ đồ nối 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 hóa và

dễ vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường dây cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

c) Sơ bộ chọn những phương án đủ tiêu chuẩn :

Từ những phân tích trên ta thấy để cấp điện cho các TBAPX ta sẽ đưa ra 4 phương án Trong đó :

+ 2 phương án sử dụng TBATG : Phương án 1 và Phương án 2

+ 2 phương án sử dụng TPPTT : Phương án 3 và Phương án 4

3.3 Các phương án về số lượng, dung lượng và vị trí trạm biến áp phân xưởng:

3.3.1 Các chỉ dẫn chung:

a) Số lượng máy biến trong trạm biến áp phân xưởng:

Số lượng máy biến áp trong các trạm biến áp phân xưởng phụ thuộc loại hộ phụ tải mà phân xưởng được đành giá Nếu phân xưởng được đánh giá là hộ tiêu thụ loai I hoặc hộ loại II, thì số lượng máy biến áp trong trạm phải là 2 máy, còn nếu phụ tải của phân xưởng thuộc hộ loại III thì chỉ cần một máy Ngoài ra trạm biến áp phân xưởng có thể cùng một lúc cung cấp cho nhiều phân xưởng, trong đó có các phân xưởng thuộc hộ loại 1 hoặc hộ loại 2 và cũng có

cả phân xưởng thuộc hộ loại 3 Trong trường hợp này trạm vẫn cần phải có 2 máy

b) Dung lượng của máy biến áp trạm biến áp phân xưởng:

Dung lượng máy biến áp phân xưởng được chọn theo phụ tải tính toán của trạm:

( S

dm

' dm





Trong đó :

tb – nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt

Sdm - Dung lượng định mức BA theo thiết kế

S'

dm - Dung lượng định mức đã hiệu chỉnh

+ Trạm n máy: Với trạm có n máy phải đồng thời thỏa màn hai biểu thức sau:

kqtsc - Hệ số quá tải sự cố của máy biến áp (thường lấy bằng 1,4)

Sdm - Dung lượng định mức của máy biến áp

Ssc - Dung lượng sự cố của trạm Tham số này được xác định theo tỷ lệ công suất của các

hộ phụ tải quan trọng (các hộ không được phép mất điện ngay cả khi sự cố hỏng một máy biến áp) Nếu phụ tải của trạm 100% là các phụ tải quan trọng, thì Ssc có thể lấy bằng Stt Tuy nhiên thông thường Ssc < Stt Vì vậy việc xác định Ssc phải được xem sét theo tình hình cụ thể của phụ tải

c) Vị trí các trạm biến áp phân xưởng:

Vị trí trạm biến áp phân xưởng thường có 3 hình thức:

+ Trạm trong phân xưởng: ưu điểm là gần tâm phụ tải, giảm bán kính truyền tải hạ áp -> giảm tổn thất Tuy nhiên điều kiện phòng cháy, phòng nổ và làm máy kém hơn

+ Tram kề phân xưởng: ưu điểm khắc phục nhược điểm của trạm trong phân xưởng là điều kiện phòng cháy, phòng nổ dẽ thực hiện hơn, vì chúng được xây dựng cách biệt với phân xưởng Nhược điểm không gần tâm phụ tải như trạm trong PX

+ Trạm ngoài phân xưởng: ưu điểm là có thể đặt đúng tâm phụ tải của nhóm PX mà trạm cung cấp (giảm tổn thất) Tuy nhiên nếu công suất của các phân xưởng là lớn thì việc truyền tải tổng hạ áp đến từng phân xưởng có thể sẽ không kinh tế nữa

Tóm lại việc chọn số lượng, dung lượng và vị trí của các tram biến áp phân xưởng phụ thuộc vào tình hình cụ thể của phụ tải Trong khi làm thiết kế chúng ta có thể dựa vào biểu đồ phụ tải cúa các phân xưởng, dựa vào phân loại phụ tải của xí nghiệp (dựa vào phụ tải tính toán của các phân xưởng, vào sự phân bố trên mặt bằng, vào gam công suất, cũng như loại máy biến áp đang hiện hữu có trên thị trường để đưa ra các PA’ về số lượng và dung lượng máy biến áp cho phù hợp Sau đây là một số lưư ý khi đưa ra các PA’ về số lượng, dung lượng máy

áp phân xưởng

-Không nhóm nhiều phân xưởng lại với nhau để cung cấp chung từ một trạm biến áp phân xưởng (trừ khi các phân xưởng đó có công suất khá nhỏ) Vì làm như vậy có thể sẽ giảm được số lượng trạm biến áp phân xưởng, xong lại làm gia tăng mạng hạ áp dẫn tới tăng vốn và tổn thất (nên tham khảo độ lớn và khoảng cách truyền tải kinh tế trong mạng hạ áp)

- Trong cùng một xí nghiệp không nên dùng quá nhiều gam công suất máy biến áp, vì như vậy không tạo ra sự thuận lợi trong vận hành, sửa chữa thay thế và dự trữ Tuy nhiên để thực hiện điều này không phải lúc nào cũng thuận lợi vì phụ tải của các phân xưởng đôi khi lại khá khác biệt, không đồng nhất về công suất Xong nếu thật chú ý đến vấn đề này chúng ta

sẽ thực hiện việc cung cấp điện phối hợp, có nghĩa là 1 trạm phân xưởng không phải chỉ cung cấp cho 1 phân xưởng mà phối hợp cho nhiều phân xưởng Điều đó cũng có nghĩa là một phân xương không phải lúc nào cũng chỉ được cung cấp từ một trạm biến áp phân xưởng mà có thể

là từ 2 hoặc nhiều hơn…

- Dung lượng máy biến áp hạ áp không nên chọn > 1000 kVA Vì các thiết bị hạ áp lắp sau các máy biến áp dung lượng đến 1000 kVA không cần phải kiểm tra các điều kiện ngắn mạch

3.3.2 Vạch các phương án:

a) Các phương án về số lượng trạm và dung lượng biến áp

*Chọn MBA TG : TBATG đặt 2 MBA làm việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

qtsc

S S

*Phương án1 Đặt 7 TBAPX Áp dụng cho Phương án 1 và Phương án 3

+Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho phân xưởng số 1 và phòng thí nghiệm.Trạm đặt 2 MBA là

việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

=>

sc dm

qtsc

S S

Từ đó suy ra chọn công suất MBA là Sdm= 1000 kVA

+Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho phân xưởng số 3 Trạm đặt 2 MBA làm việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 560 kVA

+Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho phân xưởng số 2 Trạm đặt 2 MBA làm việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 1000 kVA

+Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho phân xưởng số 4 Trạm đặt 2 MBA làm việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 750 kVA

+Trạm biến áp B5 Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và lò ga Trạm đặt 2 MBA làm

việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

=>

( 1)

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 560 KVA

+Trạm biến áp B6 : Cấp điện cho bộ phận nén ép Trạm đặt 2 MBA là việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 560 kVA

+Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho phân xưởng rèn và trạm bơm Trạm đặt 2 MBA làm việc

song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

=>

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 1000 kVA

*Phương án 2 : Đặt 5 MBAPX Áp dụng cho Phương án 2 và Phương án 4

+Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho phân xưởng số 1 và Phòng thí nghiệm.Trạm đặt 2 MBA làm

việc song song

dm S S

n '  =>

2

tt dm

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 1000 kVA

+Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho phân xưởng số 2 và số 3.Trạm đặt 2 MBA làm việc song

song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 1000 kVA

+Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho phân xưởng số 4 và bộ phận nén ép.Trạm đặt 2 MBA làm

việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

( 1)

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 800 kVA

+Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và lò ga.Trạm đặt 2 MBA làm

việc song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 400 kVA

+Trạm biến áp B5 : Cấp điện cho phân xưởng rèn và trạm bơm.Trạm đặt 2 MBA làm việc

song song

tt

dm S S

n '  =>

2

tt dm

( 1).

sc dm

qtsc

S S

=>Ta chọn MBA có Sdm là 400 kVA

3.4 Các phương án đi dây cho mạng điện cao áp của xí nghiệp:

3.4.1 Vạch các phương áp đi dây cho mạng xí nghiệp:

a) Vị trí các trạm biến áp phân xưởng:

Đối với những TBAPX chỉ cấp điện cho một phân xưởng ta đặt trạm biến áp kề phân xưởng.Đối với những TBAPX cấp điện cho 2 phân xưởng ta đặt TBAPX ở trọng tâm phụ tải của 2 phân xưởng.ví dụ : để xác định trọng tâm phụ tải của phân xưởng số 1 và phòng thí nghiệm ta xác định như sau :

1 1

1 1



1 1

1 1



Vì điểm (9,3 ; 1,9 ) nằm trong phân xưởng số 1.Mà ta nên đặt trạm biến áp kề phân xưởng để thuận lợi cho việc phòng chống cháy nổ do vậy ta dịch chuyển sang vị trí ( )

Tương tự ta tính toán và dịch chuyển vào vị trí hợp lý cho các phân xưởng khác.Vị trí

các trạm được cho trong Bảng 3.1

Bảng 3.1 Vị trí các trạm biến áp

(x ; y)

Vị trí hiệu chỉnh (x ; y)

b) Phương án đi dây

* Sơ đồ đi dây Phương án 1 và Phương án 3 :

Hình 3.1 : Sơ đồ đi dây cho Phương án 1 và Phương án 3

*Sơ đồ đi dây cho Phương án 2 và Phương án 4 :

Hình 3.2 : Sơ đồ đi dây cho Phương án 2 và Phương án 4

3.4.2 Sơ bộ chọn dây dẫn cho các phương án:

a) Chọn các dây dẫn cao áp:

Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhà máy chế tạo vòng bi làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax= 3500h Sử dụng lõi đồng, tra bảng ta được jkt=3,1 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp :

ax

lvm kt kt

I F

dm

S I

1

cf k k I

Trong đó : +k1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1=1

+k2 : Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong 1 rãnh

Tra TL[1] ta được :

Số sợi cáp là 2,khoảng cách là 300 mm => k2=0.93

- Chọn dây dẫn từ hệ thống điện về TBATG hoặc TPPTT:

max

2 3

tt lv

dm

S I

I F

dm

S I

I F

Tính toán tương tự ta có bảng chọn cáp cho cả 4 phương án

Bảng 3.2 Chọn cáp cho các phương án Phương

án

Đường cáp Độ

dài (m)

S I

Từ đó chọn loại cáp phù hợp có Icf

-Kiểm tra: I cf.k1.k2 I lvmax

-Kiểm tra theo ĐK tổn thất điện áp cho phép: Tra bảng loại dây vừa chọn ta được (r0 và x0 ) , xác định chiều dài cáp bằng sơ đồ đi dây và tỷ lệ bản vẽ -> tính tổng trở đường dây -> xác định tổn thất điện áp của đường dây đó:

dm

tt tt

U

L x Q L r P

Ta có bảng chọn cáp theo yêu cầu:

Bảng 3.3 Chọn cáp theo điều kiện I cp

Stt (kVA)

3.5 Tính các chỉ tiêu kinh tế cho các phương án CCĐ:

3.5.1 Tính tổn thất điện năng cho các phương án:

a) Các công thức tính toán

+ Tổn thất điện năng trên đường dây:

A dd A ddcaoapA ddhaap(PmaxcaoapPmaxhaap)

P caoap3.I i.R i 3.I2 i.r0i.l i

max

2 max max

Pmaxhaap - Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây mạng hạ áp của xí nghiệp P haap3.I i.R i 3.I2 i.r0i.l i

max

2 max

tram

S

S P P

2 max

tram

S

S P P

Như vậy tổng tổn thất điện năng của một phương áp nào đó có thể tính theo biểu thức sau:

A PA m A dd_caoapn A dd_haapk A tram

m - Số các đường dây cao áp trong mạng

n - Số các đường dây hạ áp trong mạng

k - Số trạm biến áp tròn mạng

b) Tổn thất điện năng của phương án I

-Tổn thất điện năng trên đường dây:

+ Tổn thất điện năng trên đường dây cao áp :

P caoap3.I i.R i 3.I2 i.r0i.l i

max

2 max

2

18760 2

2 max

tram

S

S P P

A

Với trạm B1 ∆P0 =1,75 kw , ∆PN=13 kw , Smax = 1424,82 kVA

=> ∆Atrạm = 85452 kWh

Tương tự ta tính toán cho các trạm còn lại

Bảng 3.4 Tổn thất điện năng trong TBA của Phương án 1 Trạm S đm (kVA) Giá (đ) ∆P 0 (kW) ∆P N (kW) ∆A trạm (kWh)

c) Bảng kết quả tính toán cho các phương án khác:

+ Tổn hao trên đường dây :

Bảng 3.5 Tổn hao điện năng trên đường dây của các Phương án

+Tổn hao trên máy biến áp:

Bảng 3.6 Tổn hao điện năng trên MBA

(1000đ)

∆P 0 (kW) ∆P N (kW) ∆A trạm

(kWh) Phương

3.5.2 Tính tổng vố đầu tư cho các phương án:

a) Tổng vốn đầu tư cho phương án 1

+ Chi phí đầu tư cho trạm biến áp :

+ Chi phí đầu tư cho đường dây :

Bảng 3.8 Chi phí đầu tư cho đường dây Phương án 1

(m)

Loại cáp F (mm 2 )

Giá tiền (đ/m)

Thành tiền (đ)

+ Chi phí đầu tư cho máy cắt :

Bảng 3.9 Chi phí đầu tư cho máy cắt Phương án 1

6kv 14 134 000 000 1 876 000 000

b) Bảng kết quả tính cho các phương án khác

Bảng 3.10 Chi phí đầu tư của các phương án

Chi phí đầu tư cho trạm biến áp

3.5.3 Tính chi phí về tổn thất điện năng cho các phương án:

a) Chi phí tổn thất điện năng phương án I

+Tổn thất điện năng của phương án I là : ∆APA = 466 870 kWh

=>Chi phí về tổn thất cho phương án I là:

C∆A=∆A PA .β= 466 870 x1000 =466 870 000 đ

b) Kết quả tính cho các phương án khác

Bảng 3.11 Chi phí về tổn thất điện năng các phương án Phương án

Tổn thất

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4

3.5.4 Tính chi phí tính toán hàng năm cho các phương án

a) Tính cho phương án I:

.)

()

b) Kết quả tinh cho các phương án khác

Bảng 2.12 Chi phí hàng năm cho các phương án

ZPai không chênh nhau quá 5% thì chung được coi là tương đương với nhau về mặt kinh tế Cho nên lúc này việc quyết định chọn PA’ hoàn toàn phụ thuộc vào các ưu thế khác như đã phân tích ở phần trên

3.6.2 Phân tích các ưu nhược điểm của các phương án:

Phương án I và Phương án II sử dụng TBATT có ưu điểm về độ tin cậy CCĐ,vì có MBATT hạ điện áp xuống điện áp thấp hơn nên giảm được chi phí đầu tư cho các thiết bị phân phối trong trạm.Tuy nhiên nhược điểm của phương án là tổn thất trên đường dây truyền tải từ TBATT về phân xưởng,do phải sử dụng TBATT nên tăng chi phí đầu tư cho MBATT Phương án III và Phương án IV sử dụng TPPTT lợi hơn phương án sử dụng TBATT ở chỗ giảm thiểu được tổn thất điện năng trên đường dây từ TPPTT về TBAPX Tuy nhiên sử dụng TPPTT sơ đồ kém tin cậy hơn.Điện áp cao nên chi phí đầu tư cho các thiết bị phân phối trong trạm cũng cao hơn.Từ nhưng phân tích trên và thông qua hàm chi phí tính toán ta thấy sử dụng

Phương án II là tối ưu nhất

3.7 Sơ đồ nguyên lý CCĐ mạng xí nghiệp:

3.7.1 Các yêu cầu chung:

3.7.2 Bản vẽ sơ đồ một sợi: