Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Thiết kế cung cấp điện Bài 52A “Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp” Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bẳng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp ∆Ucp =3, 5%. Hệ thống công suất cần nâng lên cosφ = 0,90. Hệ số chiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5. Giá thành tổn thất điện năng c∆ = 1500 đkWh; suất thiệt hại do mất điện gth = 8000 đkWh. Đơn giá tụ bù là 110.103 đkVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tu ∆Pb = 0,0025 kWkVAr. Giá điện trung bình g = 1250 đkWh. Điện áp lưới phân phối là 22 kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4500 (h). Chiều cao phân xưởng h = 4,7(m). Khoảng cách từ nguồn đến phân xưởng L = 150(m). Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd cosφ Công suất đặt P, kW theo các phương án 1; 2; 3; 4 Lò điện kiểu tầng 0,35 0,91 20+33+20+33 5; 6 Lò điện kiểu buồng 0,32 0,92 30+55 7; 12; 15 Thùng tôi 0,3 0,95 1,5+2,2+2,8 8; 9 Lò điện kiểu tầng 0,26 0,86 30+20 10 Bể khử mỡ 0,47 1 2,5 11; 13; 14 Bồn đun nước nóng 0,30 0,98 15+22+30 16; 17 Thiết bị cao tần 0,41 0,83 30+22 18; 19 Máy quạt 0,45 0,67 7,5+5,5 20; 21; 22 Máy mài tròn vạn năng 0,47 0,60 2,8 + 7,5 + 4,5 23; 24 Máy tiện 0,35 0,63 2,2 + 4 25; 26; 27 Máy tiện ren 0,53 0,69 5,5 + 10 + 12 28; 29 Máy phay đứng 0,45 0,68 5,5 + 15 30; 31 Máy khoan đứng 0,4 0,60 7,5 + 7,5 32 Cầu cẩu 0,22 0,65 11 33 Máy mài 0,36 0,872 2,2

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiệnđại hóa đất nước Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong cácngành kinh tế quốc dân

Nhu cầu điện ngày càng tăng Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trongviệc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ chonhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấp điện năng cho cáckhu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất cần thiết Do

đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ thể cần đem lại hiệuquả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai Trong số đó “Thiết kế hệ thốngcung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” là một đề tài có tính thiết thực cao.Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệphóa, hiện đại hóa của đất nước

Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp

điện Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứuthực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phốiđiện năng

Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô trong

trường đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành Em kính mong được sự đónggóp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 9

1 Phụ tải chiếu sáng 9

2 Phụ tải thông thoáng và làm mát 9

3 Phụ tải động lực 10

3.1 Phân nhóm các phụ tải động lực 10

3.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực 11

3.2.1 Xác định phụ tải nhóm I 11

3.2.2 Xác định phụ tải các nhóm còn lại 13

4 Phụ tải tính toán tổng hợp 16

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 18

1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 18

1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng 18

1.2 Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 22

2 Chon công suất và số lượng máy biến áp 23

2.1 Chọn số lương máy biến áp 23

2.2 Chọn công suất máy biến áp 23

2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng 23

3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 24

3.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 26

3.2.1 Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ 26

3.2.2 Phương án 1: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần TBA, tủ động lực ở sát tường 26

3.2.3 Phương án 2: Đặt TPP ở trung tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các TĐL ở sát tường 34 3.3 So sánh các phương án - Chọn phương án tối ưu 39

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 40

1 Chọn dây dẫn cho mạng động lực 40

2 Tính toán ngắn mạch 40

2.1 Phía cao áp 41

2.2 Phía hạ áp 41

3 Chọn thiết bị 44

3.1 Chọn thiết bị trạm biến áp phân xưởng 44

3.1.1 Lựa chọn dao cách ly 44

3.1.3 Lựa chọn thanh cái cao áp 45

3.1.4 Chọn thanh cái hạ áp 46

3.1.5 Chọn sứ cách điện 46

3.2 Chọn cáp động lực 47

3.3 Lựa chọn thiết bị tủ phân phối 47

3.4 Lựa chọn thiết bị tủ động lực 51

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 56

1 Tổn thất điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 56

1.1 Tổn thất điện áp trên đường dây: 56

1.2 Tổn thất điện áp trong máy biến áp: 56

2 Tổn thất công suất 56

2.1 Tổn thất công suất trên đường dây: 56

2.2 Tổn thất công suất trên MBA 58

3 Tổn thất điện năng: 58

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 60

1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng 60

2 Các biện pháp bù công suất phản kháng 60

2.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng 60

2.2 Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 60

2.2.1 Tụ tĩnh điện 60

2.2.2 Máy bù đồng bộ 61

3 Tiến hành bù công suất phản kháng 61

3.1 Xác định dung lượng bù 61

3.1.1 Chọn vị trí bù 61

3.1.2 Tính toán dung lượng bù 61

3.2 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 63

3.2.1 Tính toán cho nhóm II 63

3.2.2 Tính toán cho các nhóm khác 63

3.2.3 Tính toán cho đoạn TBA – TPP 65

3.2.4 Tính toán cho đoạn Ng – TBA ( bỏ qua tổn thất công suất trong MBA) 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

ĐỒ ÁN

“Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công Nghiệp”.

Giáo viên hướng dẫn : TS PHẠM MẠNH HẢI

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN XUÂN HOÀNG

Khoa : HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp : Đ7 – ĐCN2

Tên đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa

Thời gian thực hiện : 10/2014 – 01/2015

I Dữ Liệu:

Thiết kế cung cấp điện

Bài 52A

“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bẳng số liệu thiết

kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70% Hao tổn điện áp cho phép trong mạngđiện hạ áp ∆Ucp =3, 5% Hệ thống công suất cần nâng lên cosφ = 0,90 Hệ số chiết khấu i = 12%;Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5.Giá thành tổn thất điện năng c∆ = 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth = 8000 đ/kWh Đơngiá tụ bù là 110.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tu ∆Pb =0,0025 kW/kVAr Giá điện trung bình g = 1250 đ/kWh Điện áp lưới phân phối là 22 kV

Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4500 (h) Chiều cao phân xưởng h = 4,7(m) Khoảngcách từ nguồn đến phân xưởng L = 150(m)

Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

A B C D E 1

7

6 11

12 13

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí- sửa chữa N02.

II Thuyết Minh

2.1 Tính toán phụ tải điện:

 Phụ tải chiếu sáng

 Phụ tải động lực

 Phụ tải tổng hợp

2.2 Xác định vị trí đặt máy biến áp phân xưởng

 Xác định vị trí đặt trạm biến áp của phân xưởng

 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu( so sánh ít nhất 2 phương án)

2.3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện

 Chọn dây dẫn cuả mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng

 Tính toán ngắn mạch

 Chọn thiết bị bảo vệ đo lường

2.4 Tính toán chế độ mạng điện

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

 Xác định tổn hao công suất

 Xác định tổn thất điện năng

2.5 Tính chọn bù và nâng cao hệ số công suất

 Xác định dung lượng bù cần thiết

 Lựa chọn vị trí đặt bù

 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng

 Phân tích kinh tế- Tài chính bù công suất phản kháng

 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị

 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn

 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp

 Sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đât

 Bảng số liệu tính toán mạng điên

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế vềmặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc củacác thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tảitính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng

Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toánphụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đếnnay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giảnthuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đếnảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệthống cung cấp điện:

 Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

 Phương pháp tính theo hệ số k M và 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

Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộhay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp

1 Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương pháp suất chiếusáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = P0.a.b (W) (1.1)Trong đó:

P0 là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng P0 = 15 (W/m2)

S là diện tích chiếu sáng (m2)

a là chiều dài phân xưởng (m)

b là chiều rộng phân xưởng (m)

Nên phụ tải chiếu sáng của phần xưởng sản xuất công nghiệp là:

Pcs = 15.24.36.10-3 = 12,96 (kW)

Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt chiếu sáng nên cosφ = 1, tanφ = 0

Qcs = 0

2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt

80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Plm = 40.150 +10.80 = 5340 W = 5,34 (kW)

3 Phụ tải động lực

3.1 Phân nhóm các phụ tải động lực

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau,muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện

Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:

Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp.Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tínhtoán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cầndùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quánhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12

Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùythuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án cóthể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bốtrí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 4 nhóm Kết quả phân nhóm phụtải được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.1 Phân nhóm phụ tải cho xưởng cơ khí sửa chữa.

STT Tên thiết bị Số hiệu trên

sơ đồ Hệ số ksd Cosφ Công suất P (kW)

k sdi là hệ số sử dụng của thiết bị.

Pi là công suất đặt của thiết bị

Ta có hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm I là:

 Xác định số phụ tải hiệu quả nhq

n hq là số thiết bị hiệu quả của nhóm là số thiết bị sử dụng quy ước có công suất bằng nhau mà

tổng công suất bằng với công suất tính toán n hq được xác định theo số thiết bị tương đối n * vàcông suất tương đối P* trong nhóm

- Gọi Pnmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

- n1: Số thiết bị có công suất max

hq sd

k k

Với thiết bị hiệu quả đã tính được, ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm trong bảng sau:

Bảng 1.3 Bảng phụ tải tính toán của các nhóm.

3 Máy mài trong vạn

- P ttdlpx: Phụ tải động lực tính toán toàn phân xưởng.

- k dt : Hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng lấy k dt= 0,9.

- n : Số nhóm

- Với n = 4, thay số liệu ở bảng 1.4 vào công thức trên ta có:

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng là:

tti

P P

- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:

P S

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ

độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ xOy Góc tọa độ O (0,0) lấy tạo điểm thấpnhất của phân xưởng phía bên tay trái

1 1

n

i i i

nh n

i i

S x X

n

i i i

nh n

i i

S y Y

- X nh, Y nh: toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m).

- x i, y i: toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn (m).

- S i: công suất của phụ tải thứ i (kVA).

Bảng 2.1 Bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ XOY

1 2 3 4

5

8

9 10

7

6

11 12 13

14

15 16

X O

Y

Tâm N1

Tâm N2

Tâm N3

Tâm N4

Tâm PX

Hinh 2.1 Tọa độ tâm các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng.

Tương tự tính cho các nhóm khác ta được tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởngdưới đây:

Bảng 2.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm của phân xưởng.

STT Si Sixi Siyi X nh (m) Y nh (m) X px (m) Y px (m)

1.2 Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng nhưthay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễ dàng thay máy biến áp, gầncác đường vận chuyển )

- Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xínghiệp

- Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năngphòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòncủa chính phân xưởng này có thể gây ra

Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường cao nhất bên trái, phía ngoài, góc trên củaphân xưởng từ trái sang, từ trên xuống

Hình 2.2 Vị trí đặt máy biến áp.

2 Chon công suất và số lượng máy biến áp

2.1 Chọn số lương máy biến áp

Việc lựa chọn MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện Các phụ tải thuộc hộ tiêuthụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữacác phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầutrong kho cần có MBA dự trữ)

Ở đây số phụ tải loiaj I chiếm 70%, ta sẽ sử dụng 2 MBA làm việc song song.

2.2 Chọn công suất máy biến áp

Tổng quan cách chọn

Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năng

ch phụ tải có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện,tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dưa trên công suất tính toán toàn phầncủa phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thịphụ tải… Sau đâylà một số tiêu chuẩn chọn máy biến áp:

- Khi làm việc ở điều kiện bình thường

n.k hc S đmB S tt (kVA) (2.2)

Trong đó:

- n: Số máy biến áp của trạm.

- k hc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy k hc = 1

Kiểm tra khi xảy ra sự cố máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 máy biến áp)

(n-1).k hc k qt S đmB S ttsc (2.3)Trong đó:

- k qt : Hệ số quá tải sự cố, lấy k qt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tảikhông quá 5 ngày đêm Thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h vàtrước khi quá tải MBA vận hành thì hệ số tải không quá 0,93

- S ttsc : Công suất tính toán sự cố, khi sự cố MBA có thể loại bỏ một số phụ tải khong quantrọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA (các phụ tải loại III), nhờ vậy có thể giảmđược vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA)

- Đòng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuậnlợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng

- Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc song song,

hc

S S

n k

(kVA)

Ta chọn 2 máy biến áp, mỗi máy sẽ có công suất 160 kVA

Kiểm tra lai MBA trong điều kiện sự cố khi xảy ra sự cố 1 MBA, ta sẽ cắt bớt các phụ tảiloại III ra khỏi hệ thống, ta có:

0,7 0, 7.288,31

144,15

ttpx ttsc

qt

S S

(kVA)

ttsc MBA

qt

S S

k

 

(thỏa mãn)Vậy ta sẽ sử dụng 2 MBA làm việc song song, mỗi máy công suất 160 kVA

(kVA) (kW) (kW) (%) (%) (106 đ)

Tra bảng phụ lục 6 (Giáo trình cung cấp điện trang 266), MBA do công ty thiết bị điện ĐôngAnh chế tạo

3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:

- Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tử

động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồCCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được dùng ở các hộ loại I

và loại II

Hình 2.3 Sơ đồ hình tia.

- Sơ đồ đường dây trục chính:

Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáo: Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp

chính Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực còn các thiết bị cũng nhậnđiện từ các TĐL Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp vớicác phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấpđiện thấp, thường dùng cho các hộ loại III

TPP

TÐL

TÐL TÐL

Hình 2.4 Sơ đồ phân nhánh dạng cáp.

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nha): Từ các

TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ đường trục chính Từ các đường trục chính đượcnối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Loại sơ đồ này thunaj tien cho việc lắpđặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cây CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một

số phân xường loại cũ

TPP

TÐL TÐL TÐL

Hình 2.5 Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây.

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không: Bao gồm các đường trục chính và

các đường nhánh Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cápriêng Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng,mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậyCCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng

Hình 2.6 Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không.

- Sơ đồ thanh dẫn: Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn Từ bộ thanh

dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Ưu điểm củakiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện ápnhưng đòi hỏi chi phí khá cao Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tậpchung (mật độ phụ tải cao)

TPP

Hình 2.7 Sơ đồ thanh dẫn.

- Sơ đồ hỗn hơp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của

từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải

=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta

 Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tại góc phân xưởng từ đó kéo điện đến các tủ động lựcđược đặt sát tường.

 Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại góc phân xưởng từ đó kéo điện đến các tủ động lựcđược đặt sát tường

3.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3.2.1 Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ

Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau:

- Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng thì điều kiên này có

thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể.

- Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động: điều kiện này ta cũng có thể bỏ qua dophân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn

- Đảm bảo điều kiện phát nóng

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính đảm bảo điều kiện phát nóng Sau đây ta sẽ xét cụthể về điều kiện phát nóng

Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn:

- I cp (A): Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được

- I lvmax (A): Dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện đơn

lẻ.

+) Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, k hc = 1.

+) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh, k hc = 1.

+) Với cáp từ TĐL đến các thiết bị ta đi lộ đơn, cáp được đặt trong hào cáp và đi riêng từng

tuyến nên k hc = 1.

3.2.2 Phương án 1: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần TBA, tủ động lực

ở sát tường.

Nhà Kho Van Phòng

1 2 3 4

5

8

910

16

Hình 2.9 Sơ đồ đi dây phương án 1 cho tủ động lực.

a Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp của phân xưởng

Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây cáp kép lõi đồng

- Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải lớn nhất:

và T max=4500 (h), ta tra được J kt = 3,1 (A/mm )2 (Tra bảng 9pl – sách bài tập cung cấp điện –

trang 457).

Ta có tiết diện kinh tế của dây dẫn bằng:

3, 781

1, 2203,1

lv

kt

I F J

(mm2)Chọn áp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-RUKAWA chế tạo, mã hiệu XPLE.35 có ro = 0,524 (/km), xo = 0,16 (/km), I cp= 170 (A).(Cáp được đặt trong rãnh) (Tra Phụ lục B - Bảng 39.pl – Sách bài tập cung cấp điện).

- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Trong đó:

- I cp

: Dòng điện chạy trên dây cáp lúc làm việc bình thường

- I sc: Dòng điện chạy trên dây cáp khi xảy ra đứt 1 dây: Isc=2.Ilv

- k1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trương, do tính toán sơ bộ nên chọn k1= 0,96

- k2: Hệ số hiệu chỉnh về số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp, do tính toán sơ bộ nên

C dây = A C = 19,480.1500 = 29219,5 (đ).

- Chi phí quy đổi của đường dây:

Z dây = (a vh + a tc ).V dây + C dây (đ)

- a tc: Hệ số tiêu chuẩn:

0,1258

tc tc

a T

- a vh : Hệ số vận hành; a vh = 0,1

- V dây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)

V dây = 1,6 v0.L với v0= 124,8.106 (đ/km) (Tra bảng pl7 – Sách bài tập cung cấp điện)  V dây = 1,6.124,8.150.103 = 37,44.106 (đ)

 Z dây = (0,125 + 0,1).37,44.106 + 29219,5 = 8,5.106 (đ)

b Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối (lộ kép)

 Dòng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối:

tt.px max

lv kt kt

I F J

(mm2)

Vậy ta chọn cáp XLPE.95 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,19 (/km), x o = 0,08 (/km), I cp

= 280 (A) (Tra Phụ lục B - Bảng 37.pl –Sách bài tập cung cấp điện).

 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn:

nên dây dẫn đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát

nóng Để thỏa mãn điều kiện trên, ta cần chọn cáp XLPE.300 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,07 (

/km), x o = 0,072 (/km), I cp = 520 (A) (Tra Phụ lục B - Bảng 37.pl –Sách bài tập cung cấp

 Vốn đầu tư đường dây:

Ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp là v0=548,8.106 (đ/km) Vậy:

c Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực, tủ động lực đến các phụ tải

Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn đường dây từ

tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép

 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

 Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

1 max

S I

Vậy ta chọn cáp XLPE.35 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,52 (/km), x o = 0,09 (/km), I cp

= 160 (A) (Tra Phụ lục B - Bảng 37.pl –Sách bài tập cung cấp điện).

 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:

nên tiết diện dây cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát nóng

Để thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép, ta chọn dây cáp XLPE.50 có thông số kỹ

thuật như sau: r 0 = 0,39 (/km), x o = 0,087 (/km), I cp

v =153,6.10

Vậy ta có hàm chi phí quy đổi:

tc vh

Z (a= +a ).V C 0, 225.1,01.10+ = +0, 4.10 =0,63.10Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu:

Bảng 2.4 Kết quả lựa chọn dây dẫn phương án 1.

∆A (kWh)