Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệpTrần Đức Tiến

17 2.2 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm-TPPTT và MBA phân xưởng 18 2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp xí nghiệp và các trạm biến áp cho phân xưởng..

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các ngành côngnghiệp có tốc độ phát triển ngày càng nhanh chóng Gắn liền với đó, các hệ thốngcung cấp điện cho các nhà máy xí nghiệp cũng luôn được mở rộng và ngày càng đadạng, đòi hỏi phải liên tục thiết kế mới Xuất phát từ các yêu cầu thực tiễn đó, việcđào tạo một đội ngũ thiết kế có tính chuyên nghiệp cao là một đòi hỏi bức thiết.Với những kiến thức đã được học, sau khi được nhận đề tài "Thiết kế hệ thốngcung cấp điện cho Xí nghiệp công nghiệp", em đã rất cố gắng để hoàn thành bài tậpcủa mình

Trong thời gian thực hiện đề tài vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình

của các thầy cô trong bộ môn, và đặc biệt là sự chỉ dẫn tỉ mỉ của thầy PHẠM MẠNH

HẢI.

Một lần nữa, em xin gửi đến thầy PHẠM MẠNH HẢI cùng các thầy cô giáo trong

bộ môn Hệ thống cung cấp điện lời biết ơn sâu sắc

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 1tháng 1 năm 2015Sinh viên: Trần Đức Tiến

1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 7

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng 8

1.1.1 Tính toán tải động lực 8

1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng 8

1.1.3 Tổng hợp phụ tải 10

1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác trong xí nghiệp 10

1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r 12

2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 17 2.1 Chọn cấp điện áp phân phối 17

2.2 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm-TPPTT và MBA phân xưởng 18 2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp xí nghiệp và các trạm biến áp cho phân xưởng 19

2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp(hoặc TPPTT) 25

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng 26

2.5.1 Phương án 1:Sơ đồ hình tia 28

2.5.2 Phương án 2:Sơ đồ liên thông 31

3 TÍNH TOÁN ĐIỆN 36 3.1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 37

3.2 Xác định tổn hao công suất và tổn thất điện năng 38

3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu 40

5 TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 55

5.1 Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, 9 555.2 Đánh giá hiệu quả bù 60

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng

với các dữ kiện cho trong bảng Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA,khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m Cấp điện áp truyền tải là 35kV.Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM, h Phụ tải loại I và loại II chiếm K1,2% Giáthành tổn thất điện năng c∆= 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth = 10000đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng kín từ nguồn (điểm đấu điện) là

∆Ucp= 5% Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

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

S k MVA k I,II % T M , h L,m Hướng tới của nguồn

310 78 4480 250 Đông

N 0theo sơ

Tên phân xưởng và phụ tải Số lượng Tổng công suất Hệ số nhu Hệ số công

đồ mặt bằng thiết bị điện đặt, kW cầu, knc suất, cosϕ

1 Phân xưởng điện phân 10 550 0,64 0,43

2 Phân xưởng Rơn gen 12 550 0,53 0,43

8 Phân xưởng cơ khí - rèn 40 550 0,43 0,56

9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56

12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 5 20 0,62 0,67

13 Xưởng năng lượng 40 350 0,43 0,72

B Nhiệm Vụ Thiết Kế Chính.

I Tính toán phụ tải

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

III Tính toán điện

IV Chọn và kiểm tra thiết bị điện

V Tính toán bù hệ số công suất

VI Tính toán nối đất và chống sét

VII Hạch toán công trình

C Yêu Cầu 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 nghiệp (gồm cả sơ đồ của các phương án sosánh)

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện

4 Sơ đồ trạm biến áp nguồn

5 Bảng số liệu và các kết quả tính toán

Chương 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì việc đầu tiên là phải xác địnhđược nhu cầu sử dụng điện của công trình đó.Tùy theo quy mô của công trình mànhu cầu xác định điện theo phụ tải thực tế hoặc tính đến sự phát triển sau này Dovậy việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa côngtrình vào khai thác vận hành.Phụ tải này thường gọi là phụ tải tính toán Vậy phụ tảitính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện

Phụ tải điện thì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng chế độ làmviệc của các thiết bị điện, cũng như phương thức vận hành của hệ thống Do đó việcxác định phụ tải tính toán là một công việc khó khăn và cũng rất quan trọng Nếuphụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ củacác thiết bị điện, có thể dẫn tới cháy nổ Ngược lại thì phụ tải tính toán mà lớn hơnphụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và sẽ gây lãng phí

Dưới đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế

hệ thống cung cấp điện:

• Tính theo hệ số nhu cầu

• Tính theo hệ số kM và công suất trung bình

• Tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

• Tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Trong thực tế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà ta có thể chọn phương pháp tính toán phụtải điện sao cho hợp lý nhất

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

• kncHệ số nhu cầu

• Pd(kW ) Công suất đặt

• cosϕ Hệ số công suất

⇒ Phu tải phân xưởng điên phân:

Pdl1 = 0, 64.550 = 352 (kW )

Qdl1 = 0, 64.550.p1 − cos2ϕ

cosϕ = 739, 06 (kV Ar)

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Pcs = P0.S = P0.a.bTrong đó:

• P0l suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng,P0= 0,015 (kW/m2)

• S (m2) là diện tích được chiếu sáng của xưởng

• a (m) là chiều dài của phân xưởng

⇒ Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng điện phân là:

Pcs1= 15.350.135

103 = 708.75 (kW )Trong trường hợp ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng có cos ϕ = 1

Qcs1 = 0Khi ta sử dụng các loại thiết bị chiếu sáng khác tương ứng với hệ số công suất khácnhau

Trong đó:

• PttpxCông suất tác dụng của phân xưởng

• QttpxCông suất phản kháng của phân xưởng

• SttpxPhụ tải tính toán của phân xưởng

⇒ Công suất tác dụng của phân xưởng điện phân :

2 Phân xưởng 550 0,53 0,43 2,1 90 135 12150 292 612,03 182,25 0 473,75 612,03 773,97 Rơn gen

3 Phân xưởng 880 0,62 0,43 2,1 65 135 8775 545,6 1145,54 131,63 0 677,23 1145,54 1330,75 đúc

4 Phân xưởng 370 0,68 0,57 1,44 45 130 5850 251,6 362,68 87,75 0 339,35 362,68 496,68 oxyt nhôm

5 Khí nén 250 0,56 0,62 1,27 55 45 2475 140 177,17 37,13 0 177,13 117,17 250,52

6 Máy bơm 300 0,52 0,43 2,1 55 45 2475 156 327,54 37,13 0 193,13 327,54 380,23

7 Phân xưởng 800 0,41 0,68 1,08 200 90 18000 328 353,67 270 0 598 353,67 694,75 đúc

8 Phân xưởng 550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,5 349,89 39 0 275,5 349,89 445,34

cơ khí - rèn

Xem

9 dữ liệu 550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,5 349,89 39 18,89 275,5 368,78 460,32 phân xưởng

10 Lò hơi 800 0,43 0,78 0,8 110 55 6050 344 275,98 90,75 0 434,75 275,98 514,95

11 Kho 10 0,57 0,8 0,75 55 45 2475 5,7 4,28 37,13 17,98 42,83 22,26 48,26 nhiên liệu

Kho vật liệu

12 vôi clorur 20 0,62 0,67 1,11 55 45 2475 12,4 13,74 37,13 17,98 49,53 31,72 58,81 (bột tẩy

trắng)

13 Xưởng 350 0,43 0,72 0,96 50 90 4500 150,5 145,06 67,5 0 218 145,06 261,85 năng lượng

Nhà

14 điều hành, 150 0,44 0,87 0,57 150 45 6750 66 37,4 101,25 49,04 167,25 86,44 188,27 nhà ăn

15 Garage ôtô 25 0,5 0,82 0,7 95 45 4275 12,5 8,73 64,13 31,06 76,63 39,79 86,34

Bảng 1.1: Bảng tính toán tổng hợp phụ tải của các phân xưởng

1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp và vẽ biểu đồ

phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

• kdt = 0, 75Hệ số đồng thời của toàn nhà máy

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

∗ Tính tọa độ tâm phụ tải của nhà máy:

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ đượcxác định M(X0, Y0) theo hệ trục toạ độ xOy

• X0; Y0: Tọa độ tâm phụ tải điện của toàn nhà máy.

• xi; yi: Tọa độ của phụ tải phân xưởng thứ i theo hệ trục tọa độ x0y

• Si: Công suất của phụ tải thứ i

TT Tên phân xưởng Công suất S (kVA) Tọa độ x.S y.S

x(m) y(m)

1 Phân xưởng điện phân 1292,83 175 332,5 226245,3 429866

2 Phân xưởng Rơn gen 773,97 450 332,5 348286,5 257345

8 Phân xưởng cơ khí rèn 445,34 577,5 187,5 257183,9 83501,25

9 Xem dữ liệu phân xưởng 460,32 577,5 130 265834,8 59841,6

10 Lò hơi 514,95 55 27,5 28322,25 14161,13

11 Kho nhiên liệu 48,26 162,5 22,5 7842,25 1085,85

12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 58,81 267,5 22,5 15731,68 1323,225

13 Xưởng năng lượng 261,85 480 155 125688 40586,75

14 Nhà điều hành, nhà ăn 188,27 605 22,5 113903,4 4236,075

15 Garage ôtô 86,34 387,5 22,5 33456,75 1942,65

Bảng 1.2: Tọa độ tâm phụ trải của các phân xưởng trên hệ tọa độ x0y

⇒ Tâm phụ tải điện M(X0; Y0) cho toàn nhà máy:

X0 = 2782991

7283, 87 = 382, 08 (m); Y0 =

1694012

7283, 87 = 232, 57 (m)

⇒ Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy là: M(382,08 ;232,57)

Biểu đồ phụ tải điện là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâmcủa phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nhấtđịnh tùy ý Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụtải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấpđiện Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 phần:

• Phụ tải động lực: phần hình quạt màu trắng

• Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt màu đen

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởngphân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâmhình học của phân xưởng trên mặt bằng

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

Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích (m=0,1 kVA/m2)

Ta có:

ri =

r

Spxiπ.m

αcs = 360.Pcs

PttTrong đó:

• riBán kính biểu đồ vòng tròn phụ tải của phụ tải thứ i

• αcsGóc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ

n Tên phân xưởng và phụ tải Pcs, kW Ptt, kW Stt, kVA Tâm tải R,m α cs (độ)

X, m Y,m

1 Phân xưởng điện phân 708,75 1060,75 1292,83 175 332,5 64,5 241

2 Phân xưởng Rơn gen 182,25 473,75 773,97 450 332,5 49,63 138

8 Phân xưởng cơ khí rèn 39 275,5 445,34 577,5 187,5 37,65 51

9 Xem dữ liệu phân xưởng 39 275,5 460,32 577,5 130 38,28 51

10 Lò hơi 90,75 434,75 514,95 55 27,5 40,49 75

11 Kho nhiên liệu 37,13 42,83 48,26 162,5 22,5 12,39 312

12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 37,13 49,53 58,81 267,5 22,5 13,68 270

13 Xưởng năng lượng 67,5 218 261,85 480 155 28,87 111

14 Nhà điều hành, nhà ăn 101,25 167,25 188,27 605 22,5 24,48 218

15 Garage ôtô 64,13 76,63 86,34 387,5 22,5 16,58 301

Bảng 1.3: Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải

Hình 1.3: Sơ độ mặt bằng nhà máy kim loại mầu bị khi gắn hệ tọa độ xOy.

Tỷ lệ 1:5000

y

x0

Hình 1.4: Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp

Chương 2

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN

CỦA XÍ NGHIỆP

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp tới vấn đề kinh tế, kỹ thuật của hệthống Điều nay thể hiện ở cấp điện áp cực đại khi vận hành cũng như về tổn thấtđiện năng trên toàn hệ thống, ngoài ra cấp điện áp truyền tải còn ảnh hưởng trựctiếp đến chi phí đầu tư cho cách điện của đường dây Để tối ưu hóa việc chọn cấpđiện áp truyền tải từ nguồn tới trạm biến áp trung gian của nhà máy ta tiến hànhtheo công thức kinh nghiệm ’Still’ sau:

U = 4, 34.pL + 16.Pttnm[1] Trang 50-Sách Cung Cấp Điện-Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-NguyễnBội Khê, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2003

Trong đó:

• PttnmCông suất tác dụng tổng hợp của toàn xí nghiệp công nghiệp

• L = 0, 25 (km) khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp

Mà

Pttnm = 3794, 475(kW ) = 3, 7945 (M W )

⇒ Vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về xí nghiệp sẽ là:

U = 4, 34.p0, 25 + 16.3, 7945 = 33, 91 (kV )

Từ kết quả tính toán trên:

⇒ Ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 35kV Với cấp điện áp này ta sẽ sửdụng trực tiếp điện áp 35kV từ hệ thống

2.2 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm-TPPTT

và MBA phân xưởng

Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung,công suất lớn.Điện năng cho xí nghiệp được lấy từ trạm biến áp trung gian bằng các đường dâytrung áp Cấp điện áp trong phạm vi đồ án được xác định là cấp 35kV Trong một xínghiệp cần cần đặt nhiều trạm biến áp phân xưởng, phân xưởng lớn một trạm vànhững phân xưởng vừa và nhỏ có thể chung một trạm Để cấp điện cho các trạmbiến áp phân xưởng cần đặt tại trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối, gọi là trạmphân phối trung tâm(TPPTT)

Trạm phân phối trung tâm có nhiệm vụ là nhận điện từ hệ thống về và phân phốicho các trạm biến áp phân xưởng

∗ Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm:

Trạm phân phối trung tâm sẽ được đặt gần tâm phụ tải tính toán của nhà máy,thuận tiện cho công việc vận chuyển và lắp đặt, vận hành và sửa chữa khi có sự cốđảm bảo an toàn về kinh tế Áp dụng kết quả tính toán của tâm phụ tải của xí nghiệp

ta đã xác định ở trên là điểm M(382,08 ;232,57) và dựa vào sơ đồ mặt bằng của xínghiệp công nghiệp, ta đặt trạm phân phối trung tâm tại vị trí gần tâm phụ tải tínhtoán của xí nghiệp hay là điểm T(382,1;232,6) Vị trí này có thể đảm bào mỹ quancông nghiệp, đảm bảo cho công tác vận hành, sửa chữa cho MBA

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm

biến áp xí nghiệp và các trạm biến áp cho phân xưởng

∗ Phân nhóm phụ tải của xí nghiệp công nghiệp:

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng Tiến hành tính toán thiết kế xâydựng 5 trạm biến áp phân xưởng

Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song Riêng với phụ tải loại

3 cho phép mất điện khi sự cố, vì vậy khi xảy ra sự cố một trạm biến áp phân xưởng

có thể cắt giảm 22% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho máy biến áp, cụthể các nhóm như sau:

STT Tên phân xưởng và phụ tải Số hiệu Hệ số nhu cầu cos ϕ công suất

Trên sơ đồ P (kW) Nhóm 1

1 Phân xưởng điện phân 1 0,64 0,43 550

2 Phân xưởng Rơn gen 2 0,53 0,43 550

Tổng 1100 Nhóm 2

1 Phân xưởng đúc 3 0,62 0,43 880

2 Phân xưởng oxyt nhôm 4 0,68 0,57 370

Tổng 1250 Nhóm 3

3 Phân xưởng đúc 7 0,41 0,68 800

Tổng 1350 Nhóm 4

2 Kho nhiên liệu 11 0,57 0,8 10

3 kho vật liệu vôi clorur 12 0,62 0,67 20

Tổng 830 Nhóm 5

1 Phân xưởng cơ khí - rèn 8 0,43 0,56 550

2 Xem dữ liệu phân xưởn 9 0,43 0,56 550

3 Xưởng năng lượng 13 0,43 0,72 350

• Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt gần trạm phânphối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng cắt vàkhông ảnh hưởng tới công trình khác.

• Trạm biến áp dùng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằmtiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất công suất trên đường dây Tâm của trạm

sẽ được xác định qua bảng sau:

STT Tên phân xưởng và phụ tải Số hiệu Công suất tọa độ x.S y.S

trên sơ đồ Stt(kVA) x(m) y(m) Trạm B1

1 Phân xưởng điện phân 1 1292,83 175 332,5 226245,25 429865,98

2 Phân xưởng Rơn gen 2 773,97 450 332,5 348286,5 257345,03

9 Kho nhiên liệu 11 48,26 162,5 22,5 18 7842,25 1085,85

10 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 12 58,81 267,5 22,5 15731,68 1323,23

Tọa độ XB4 , Y B4 83,43 26,64

Trạm B5

11 Phân xưởng cơ khí - rèn 8 445,34 577,5 187,5 257183,85 83501,25

12 Xem dữ liệu phân xưởng 9 460,32 577,5 130 265834,8 59841,6

13 Xưởng năng lượng 13 261,85 480 155 125688 74400

Tọa độ trên thực tế TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 x(m) 382,1 277,98 599,2 200,2 83,4 552

y(m) 232,6 332,5 333,2 144,3 26,6 161,8

Bảng 2.3: Tọa độ trên thực tế của trạm

-Tính toán công suất định mức của trạm biến áp là một tham số quan trọng trongviệc quyết định chế độ làm việc của hệ thống Cần chọn máy biến áp có công suấttối ưu và vấn đề tổn thất điện năng Áp dụng chọn máy biến áp với hệ số quá tải củamáy biến áp là 1,4

SđmB ≥ KI&II%.P Stt

1, 4Trong đó:

• SđmB: Công suất tính toán định mức sẽ sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng

• P Stt:Tổng công suất tính toán của các phân xưởng mà trạm cung cấp điện

⇒ Tính toán cho từng trạm biến áp như sau:

NHÓM 1.

STT Tên phân xưởng Ptt (kW) công suất Sđm-tt SM BA

Stt (kVA) kVA kVA

1 Phân xưởng điện phân 1060,75 1292,83

2 Phân xưởng Rơn gen 473,75 773,97 1151,5 1250

Tổng 1534,5 2066,8

Bảng 2.4: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1[2] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng

Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007

- Trạm B1 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

Y = gth.Pthiếu1.tsc = 10000.235, 2.24 = 56, 448 (triệu đồng)

NHÓM 2.

STT Tên phân xưởng Ptt (kW) công suất Sđm-tt SM BA

Stt (kVA) kVA kVA

1 Phân xưởng đúc 677,23 1330,75

2 Phân xưởng oxyt nhôm 339,35 7496,68 1018,14 1250

Tổng 1016,58 1827,43

Bảng 2.5: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2

[2] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.

-Trạm B2 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

Y = gth.Pthiếu2.tsc = 10000.43, 1.24 = 12, 8 (triệu đồng)

NHÓM 3.

STT Tên phân xưởng Ptt(kW) công suất Sđm-tt SM BA

Stt (kVA) kVA kVA

Bảng 2.6: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3

[3] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.

-Trạm B3 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

Scắt3= 1325, 5 − 1, 4.750 = 275, 5 (kV A)

⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:20,78%

-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t = 24h

-Thiệt hại do mất diện:

Y = gth.Pthiếu3.tsc = 10000.201, 2.24 = 48, 288 (triệu đồng)

NHÓM 4.

STT Tên phân xưởng Ptt(kW) công suất Sđm-tt SM BA

Stt (kVA) kVA kVA

1 Lò hơi 434,75 514,95

2 Kho nhiên liệu 42,83 48,26 346,55 400

3 Kho vật liệu vôi clorur 49,53 58,81

Tổng 527,11 622,02

Bảng 2.7: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4

[4] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.

-Trạm B4 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

Y = gth.Pthiếu4.tsc = 10000.52, 55.24 = 12, 61 (triệu đồng)

NHÓM 5.

STT Tên phân xưởng Ptt(kW) công suất Sđm-tt SM BA

Stt (kVA) kVA kVA

1 Phân xưởng cơ khí - rèn 275,5 445,34

2 Xem dữ liệu phân xưởng 275,5 460,32

3 Xưởng năng lượng 218 261,85 803,47 1000

4 Nhà điều hành nhà ăn 167,25 188,27

5 Garage ôtô 76,63 86,34

Tổng 1012,88 1442,12

Bảng 2.8: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B5

[5] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.

-Trạm B5 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

Scắt4= 1442, 12 − 1, 4.1000 = 42, 12 (kV A)

⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 2,92%

-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy tsc = 24htrong năm đối với trạm phân phối hạ áp:

Pthiếu5= 2, 92%.Ptt = 0, 0292.1012, 88 = 29, 58 (kW )-Thiệt hại do mất diện:

Y = gth.Pthiếu5.tsc = 10000.29, 58.24 = 7, 1 (triệu đồng)

∗ Ta thấy tỉ lệ mất điện gây ra cho nhà máy là khá nhỏ so với vốn đầu tư để nâng côngsuất trạm biến áp trong thực tế Chính vì vậy cách lựa chọn máy biến áp này là hiệuquả

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất máy biến áp với các sản phẩm

đa dạng, nhiều kiểu dáng và kích cỡ Tuy nhiên căn cứ vào đặc điểm của phụ tải thì

ta sẽ sử dung máy biến áp của công ty cổ phần thiết bị điện Đông Anh được sản xuấttheo điều kiện môi trường việt nam Thông số chi tiết của các máy biến áp sử dụngtrong trạm biến áp phân xưởng được thống kê theo bảng sau:

Tên SđmB Uc Uh ∆P 0 ∆P N(W)

I 0 % U n % L W H Giá Tổng trạm kVA kV kV W 20 0 C mm mm mm 10 6đ 10 6đ

B1 1250 35 0.4 1810 13900 1,2 6,5 2280 1310 2370 437,325 874,65 B2 1250 35 0.4 1810 13900 1,2 6,5 2280 1310 2370 437,325 874,65 B3 750 35 0,4 1350 7100 1,4 5,5 1920 1140 2120 332,96 665,92 B4 400 35 0.4 920 4600 1,5 5 1710 960 2010 197,04 394,08 B5 1000 35 0.4 1680 10000 1,3 6 2200 1400 2410 400,48 800,96

Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật MBA Đông Anh sử dụng trong các TBA phân xưởng

[6] Trang 26-27 Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.

⇒ Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp:

KB =XKi = 3, 6103 (tỉ đồng)-Xét trạm biến áp có tổn thất điện năng được tính như sau:

Tên trạm n SđmB Stt ∆P0 ∆PN ∆A

kVA kVA kW kW kWh

B1 2 1250 2066,8 1,81 13,9 86168,68 B2 2 1250 1827,4 1,81 13,9 74284,98 B3 2 750 1325,5 1,35 7,1 55432,53 B4 2 400 622,02 0,92 4,6 32059,29 B5 2 1000 1442,12 1,68 10 59237,2

Tổng 307182,67

Bảng 2.10: Tính toán chi tiết cho các trạm biến áp

⇒ Tổn thất điện năng khi vận hành trạm biến áp:

X

∆A = 307182, 67 (kW h)

2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp(hoặc

TPPTT)

Ta sử dụng 2 phương án lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp là theo Jktvà theo dòng

phát nóng lâu dài cho phép Icp

∗ Lựa chọn dây dẫn từ nguồn về trạm phân phối trung tâm sẽ được tính toán theo

mật độ kinh tế của dòng điện Jkt do khoảng cách truyền tải ngắn và thời gian sử

dụng công suất cực đại Tmaxlớn.Cụ thể như sau:

• Đường dây nối hệ thống với trạm phân phối trung tâm có ý nghĩa cực kỳ quan

trọng, nó quyết đinh tới hoạt động của toàn xí nghiệp nên ta sử dụng lộ đường dây

kép để truyền tải:

• Dòng điện định mức trên đường dây truyền tải:

Iđm = Sttnm

2√3.Uđm =

5354.7

2√3.35 = 44, 16 (A)

• Thời gian sử dụng Tmax=4480, sử dụng dây nhôm lõi thép cấp điện áp 35 kV do

công ty CADIVI sản xuất, tra tài liệu ta được Jkt= 1.4 (A/mm2)

([7] Trang 138-Giáo Trình Cung Cấp Điện -Ngô Hồng Quang, NXB Giáo Dục, 2007.)

Theo như trên ta có:

?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- 70:

Ta có Icp=265 (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.K1,2.Iđm = 2.0, 78.44, 16 = 68, 89 (A)Vậy Icp> Iscthỏa mãn điều kiện phát nóng

- Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép tra bảng dây AC-70mm2

⇒ Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp

Tra tài liệu của giá thành đường dây AC-70 là 525 Nghìn đồng/1 mét chiều dài

⇒ Tổng số vốn đầu tư cho lộ dây là:

K1 = 525.2.250.10−3 = 267, 5 (Triệu đồng)

Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-70 dùng để đưa điện từ nguồn về trạm PPTT

nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện áp cho phép

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân

xưởng

∗ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các tủ phân phối phân xưởng

theo điều kiện phát nóng

Imax = Sttpx

2√3.Uđm(A); Isc = 2.Imax(A)Tra tài liệu tìm dây dẫn 1 lõi đồng do CADIVI chế tạo có dòng cho phép thỏa mãn

Giá thành đường dây các trường hợp:

• Lộ đơn: Kd=Giá x L

• Lộ kép: Kd=2xGiá x L

⇒ Tổng số vốn đầu tư là: Zd =P Kd−i

Tính toán chi tiết ta thu được kết quả chọn dây dẫn hạ áp từ máy biến áp đến tủphân phối phân xưởng

Tên số S Uđm Iđm Isc Fchọn R0 X0 L Icp Giá 10

3 Tổng 106

lộ kVA kV A A mm 2 Ω/km Ω/km m A VND VND

B1-2 2 773,97 0,4 558,56 1117,12 2x800 0,0221 0,08 55 1130 1742,7 191,697 B2-4 2 496,68 0,4 358,45 716,90 2x400 0,047 0,08 25 742 1033,23 51,662 B3-5 2 250,52 0,4 180,8 361,60 2x125 0,147 0,08 50 364 311,96 31,196 B3-6 2 380,23 0,4 274,41 548,82 2x240 0,073 0,08 205 550 533,17 218,600 B4-11 2 48,26 0,4 34,83 69,66 2x10 1,83 0,08 24 73 24,48 1,175 B4-12 2 58,81 0,4 42,44 84,88 2x16 1,33 0,08 224 108 37,29 16,706 B5-9 2 460,32 0,4 332,21 664,42 2x400 0,047 0,08 65 742 1033,23 134,320 B5-13 2 261,85 0,4 188,97 377,94 2x150 0,124 0,08 40 420 339,25 27,140 B5-14 2 188,27 0,4 135,87 271,74 2x95 0,193 0,08 232 283 209,44 97,180 B5-15 2 86,34 0,4 62,31 124,62 2x25 0,727 0,08 255 130 57,85 29,504

∗ Xét các lộ dây từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng

Ta sẽ chọn cáp cấp điện áp 35kV có ruột dẫn bằng đồng, vỏ PVC do hãng LSVINAsản xuất Sử dụng lộ kép để truyền tải, Tmax= 4480h nên tra tài liệu ta được Jkt= 3.1(A/mm2) Cũng tương tự như lộ dây từ nguồn về trạm phân phối trung tâm, ở đây

ta cũng sử dụng phương án chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện Jkt Sau đây sẽ làphần tính toán chi tiết cho các phương án:

2.5.1 Phương án 1:Sơ đồ hình tia

- Tính phân bố công suất và tiết diện dây dẫn tương tự như trên ta được bảng sau:

Tên Số L S Uđm Iđm Ftt Fc R0 X0 Icp Giá10

3 Tổng106

lộ m kVA kV A mm 2 mm 2 Ω/km Ω/km A VND VND

PPTT-B1 2 89 2066,8 35 17,05 5,5 50 0,378 0,355 204 525 93,45 PPTT-B2 2 315 1827,43 35 15,07 4,86 50 0,378 0,355 204 525 330,75 PPTT-B3 2 250 1325,5 35 10,93 3,53 50 0,378 0,355 204 525 262,50 PPTT-B4 2 474 622,02 35 5,13 1,65 50 0,378 0,355 204 525 497,70 PPTT-B5 2 165 1442,12 35 11,89 3,84 50 0,378 0,355 204 525 173,25

Bảng 2.12: Bảng Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn trung áp PA1

Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 35kV của PA1 bao gồm đoạn từ trạmnguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạmbiến áp phân xưởng được tính như sau:

Kd = Ktrung áp+ Khạ áp = 267, 5 + 799, 19 + 1357, 65 = 2424, 34 (triệu đồng)

-Kiểm tra điều kiện tổn thất trên từng lộ dây:

R = r0.L

n ; X =

x0.Ln

Bảng 2.13: Bảng kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép của các lộ cáp PA1

Từ bảng ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của hệ thống là tổn thất điện áp trên lộ dây

từ nguồn đến trạm biến áp B2

∆Umax = ∆UNguồn-TPPTT+ ∆UT P P T T −B1= 15, 05 (V )

So sánh với điều kiện tổn thất điện áp cho phép là: ∆Ucp= 5%.Uđm = 1750 (V )Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện đặt ra

Khi vận hành ở chế độ sự cố là đứt 1 lộ dây từ nguồn về trạm phân phối trung tâmthì ta có:

∆Umax−sc = 2.∆Umax = 30, 1 (V )

⇒ Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép theo yêu cầu

Kết luận: Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp khi vận hành ở các

chế độ

- Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Isc ≤ Icp

∗ Tính toán dòng điện sự cố đứt 1 lộ dây trên tất cả các nhánh

Tên Số S Iđm Isc Icp Kiểm tra

lộ kVA A A A

Nguồn - PPTT 2 5354,70 44,165 88,330 204 Thỏa mãn PPTT-B1 2 2066,8 17,047 34,093 204 Thỏa mãn PPTT-B2 2 1827,43 15,072 30,145 204 Thỏa mãn PPTT-B3 2 1325,5 10,933 21,865 204 Thỏa mãn PPTT-B4 2 622,02 5,130 10,261 204 Thỏa mãn PPTT-B5 2 1442,12 11,894 23,789 204 Thỏa mãn

Bảng 2.14: Bảng tính toán dòng sự cố đứt 1 lộ dây trên các nhánh

Điều kiện phát nóng lâu dài cho phép trên tất cả các lộ dây đều được thỏa mãn

Kết luận: Chọn cáp đồng tiết điện 50 mm2 cho các lộ dây từ trạm phân phối trungtâm về các trạm biến áp phân xưởng

∗ Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng

Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng được tính như sau:

∆P = P

2 + Q2

U2 đm

.R.10−3

∆A = ∆P.τTrong đó:

• τ = (0, 124 + 10−4.Tmax)2.8760 = 2866, 13(h)

Tên lộ P Q U R ∆P ∆A

kW kVA V Ω kW kWh

Nguồn - PPTT 3794,475 3778,2 35 0,053 1,241 3555,546 PPTT-B1 1534,5 1351,09 35 0,017 0,058 166,264 PPTT-B2 1016,58 1508,22 35 0,06 0,162 464,406 PPTT-B3 968,26 828,38 35 0,047 0,062 178,556 PPTT-B4 527,11 329,96 35 0,09 0,028 81,432 PPTT-B5 1012,88 1019,96 35 0,031 0,052 149,866

Bảng 2.15: Bảng tính toán tổn thất CS và tổn thất điện năng trên các lộ dây PA1

Chi phí tính toán hàng năm của phương án chỉ xét đến vốn đầu tư đường dâytrung áp của toàn hệ thống do phần đầu tư trạm biến áp và cáp hạ áp thì như nhautrong mọi phương án, để có được phương án tối ưu ta cần có được giá trị của hàmchi phí tính toán hằng năm của 2 phương án sẽ vạch ra, chi tiết phương án 1:

Z1 = (avh+ atc).XKd+ c∆.X∆AdâyTrong đó:

• avh = 0, 1:hệ số vận hành

• atc = T1

tc:hệ số tiêu chuẩn (hệ số thu hồi vốn đầu tư)

• Ttc: thời gian thu hồi vốn đầu tư lấy bằng 8 năm

• c∆Giá thành 1kWh tổn thất điện năng