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

Trong sự nghiệp xây dựng đất nước, công nghiệp điện năng giữ một vai trò quan trong, bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân và nhu cầu sinh hoạt của con người. Do đó, khi xây dựng một nhà máy, xí nghiệp, các khu chế xuất, các khu kinh tế hay một thành phố mới điều đầu tiên ta phải nghĩ tới là xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt của khu vực đó. Đặc biệt, trong sự nghiệp công nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay ngành công nghiệp của ta không ngừng được phát triển và mở rộng với những nhà máy, xí nghiệp … có công nghệ ngày càng tiên tiến được xây dựng. Gắn liền với nó là hệ thống cung cấp điện đòi hỏi tính kỹ thuật ngày càng cao cũng được thiết kế và xây dựng. Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, sau 5 năm học tại trường, em được giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo” Quá trình thực hiện đồ án đã giúp em có những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện. Đó là một hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp xây dựng đất nước, công nghiệp điện năng giữ một vai trò quantrong, bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi trong tất cả các ngànhkinh tế quốc dân và nhu cầu sinh hoạt của con người

Do đó, khi xây dựng một nhà máy, xí nghiệp, các khu chế xuất, các khu kinh tế haymột thành phố mới điều đầu tiên ta phải nghĩ tới là xây dựng hệ thống cung cấp điện đểphục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt của khu vực đó

Đặc biệt, trong sự nghiệp công nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước hiệnnay ngành công nghiệp của ta không ngừng được phát triển và mở rộng với những nhàmáy, xí nghiệp … có công nghệ ngày càng tiên tiến được xây dựng Gắn liền với nó là hệthống cung cấp điện đòi hỏi tính kỹ thuật ngày càng cao cũng được thiết kế và xây dựng

Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, sau 5 năm học tại trường, em đượcgiao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài:

“Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo”

Quá trình thực hiện đồ án đã giúp em có những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế

và vận hành hệ thống cung cấp điện Đó là một hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyềntải và phân phối điện năng

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

đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: TS.Lê Việt Tiến, em đã hoàn thành đồ án thiết kếtốt nghiệp của mình Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về kiến thức và thiếu kinhnghiệm thực tế, nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mongnhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo tận tình của các thầy cô để bản đồ án của emđược hoàn chỉnh hơn

Qua đây em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình tới thầy giáo Lê Việt Tiếncùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO

Nhà máy sản xuất máy kéo là một nhà máy thuộc ngành công nghiệp nặng, sảnphẩm của nhà máy chế tạo là các loại máy kéo, đó là sản phẩm quan trọng cung cấp chothị trường phục vụ sản xuất Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô lớn, tương đương mộtkhu công nghiệp nhỏ.Với quy mô lớn nên sản phẩm làm ra rất lớn, nhà máy được xếpvào hộ tiêu thụ điện loại một cần đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn

Nhà máy có nhiều máy móc khác nhau rất đa dạng, phức tạp như các loại máy khoan,máy mài, máy tiện ren, các thiết bị thí nghiệm các hệ thống máy móc này có tính côngnghệ cao và hiện đại, dây chuyền sản xuất nhà máy là dây chuyền tự động hoá cao, điềukhiển kiểm tra sản phẩm bằng công nghệ thông tin nên nếu gián đoạn cấp điện có thểgây thiệt hại lớn do hư hỏng sản phẩm, thậm trí có thể gây đình trệ sản suất

Nhà máy sản xuất máy kéo có một số đặc điểm sau :

- Các thiết bị trong phân xưởng có công suất nhỏ, nhưng số thiết bị nhiều

- Nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4500

h, do đó đồ thị phụ tải tương đối bằng phẳng, hệ số đồng thời khá cao khoảng 0,8 – 0,9 ,

hệ số nhu cầu cũng cao

- Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia cách nhàmáy 10 km, có công suất vô cùng lớn.Nguồn điện trạm trung gian là 35/10 kV

- Trong nhà máy có ban quản lý và phòng thiết kế, phân xưởng sửa chữa cơ khí, khovật liệu là phụ tải loại III, các phân xưởng sản xuất còn lại là phân xưởng loại một

Hình 1.1 Mặt bằng nhà máy sản xuất máy kéo

Phụ tải điện của nhà máy sản xuất máy kéo

Bảng 1.1 Phụ tải của nhà máy sán suất máy kéo

Số trên MB Tên phân xưởng Công suất đặt(kW)

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Nội dung tính toán, thiết kế bao gồm:

1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy

2.Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

4.Thiết kế chiếu sáng phân xưởng sửa chữa c khí

5.Tính toán bù Cosϕ cho nhà máy

6.Thiết kế trạm biến áp phân xưởng

CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

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 điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:

- Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc

- Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau để tránh chồng chéo và giảm chiều dài dâydẫn hạ áp

- Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa cácnhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực

- Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn

Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng tachia làm 5 nhóm thiết bị ( Phụ tải ) như sau,

Bảng 2.1 Bảng công suất đặt của các nhóm:

2.1.2 Khái niệm về phụ tải tính toán.

a Khái niệm về phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết

bị CCĐ trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ Trong thực tế vận hành ở chế

độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng quá mứccác trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngoài ra ở các chế

độ ngắn hạn thì nó không được gây tác động cho các thiết bị bảo vệ ( ví dụ ở các chế độkhởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không được cắt) Nhưvậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế về mộtvài phương diện nào đó Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố

cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất và vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tínhtoán cần phải được xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tínhtoán theo điều kiện tổn thất

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, biến thiên về hiệu quả phát nhiệt lớn nhất

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 1 đến 2 giây, chúng chưa gây raphát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhẩy các bảo vệhoặc làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi độngcác động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác

b Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.

2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bìnhphương

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

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

5 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn bụ diện tích sản xuất

6 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

và tổng sản lượng

7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

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

cơ khí.

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí đề thiết kế đã cho các thông tin khá chi tiết về

phụ tải vì vậy để có kết quả chính xác ta chọn phương pháp tính toán là: Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại k max

* Tính Iđm cho các thiết bị:

- Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì hệ số cosϕ chung cho các thiết bị trongphân xưởng là 0,6 Từ đó ta có thể tính được Iđm của từng thiết bị thông qua công suất củachúng Iđm =

ϕ

Cos U

P dm

dm

3

Tính toán cho máy tiện ren với công suất định mức của 1 máy là:

Tính toán tương tự cho tất cả các thiết bị còn lại ta được kết quả Iđm ghi trong bảng sau:

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

a) Tính toán cho nhóm I :

Bảng 2.2 Danh sách thiết bị thuộc nhóm I

KH

MB Tên thiết bị

Số lượng

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*= 0,59

Số thiết bị dùng điện hiệu quả :nhq = nhq* n =0,59.16 = 9,44 > 4

Vậy ta lấy nhq = 10

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 17 tìm được kmax= 2,1

Phụ tải tính toán của nhóm I:

Ptt = kmax ksd P = 2,1.0,15.56,2 = 16,57 (kW)

Qtt=Ptt tgϕ = 16,57.1,33 = 22,04 kVAr

Stt =

ϕcos

Ptt = 16,57 27,62

Itt =

3U

Stt = 27,62 41,96

b) Tính toán cho nhóm II:

Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị trong nhóm II

KH

MB Tên thiết bị

Số lượng

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*= 0,85

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n = 0,85.14 = 11,9 >4

Vậy ta lấy nhq= 12

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 12 tìm được kmax= 1,96

Phụ tải tính toán của nhóm II:

Ptt = kmax ksd P = 1,96.0,15.64,3 = 18,9 (kW)

Qtt=Ptt tgϕ = 18,9.1,33 = 25,14 (kVAr)

Stt = cosϕ

Ptt = 18,9 31,500,6 = (kVA)

Itt =

3U

Stt = 31,50 47,86

c) Tính toán cho nhóm III

Bảng 2.4 Danh sách các thiết bị trong nhóm III

Số lượng

Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm III là n=10;

Tổng số thiết bị min có công suất >(1/2), công suất danh định max (10kW) có trongnhóm là n1= 6;

n* =

n

n1 = 6 0,6

10=

P* =

P

P1 = 54 0,8166,8=

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*=0,80

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n =0,80.10 = 8>4lấy nhq= 8

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 8 tìm được kmax=2,31

Phụ tải tính toán của nhóm III:

Ptt = kmax .ksd P = 2,31 0,15 66,8= 23,15 kW

Qtt=Ptt tgϕ = 23,15 1,33 = 30,79 kVAr

Stt =

ϕcos

Ptt = 23,15 38,58

Itt =

3U

Stt = 38,58 58,62

d) Tính toán cho nhóm IV

Bảng 2.5 Danh sách các thiết bị trong nhóm IV

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*=0,82

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n =0,82.10 = 8,2>4 lấy nhq= 8

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 8 tìm được kmax= 2,31

Phụ tải tính toán của nhóm IV:

Ptt = kmax .ksd P = 2,31 0,15 71,90 = 24,91 (kW)

Qtt=Ptt tgϕ = 24,91 1,33 = 33,13 (kVAr)

Stt =

ϕcos

Ptt = 24,91 41,520,6 = (kVA)

Itt =

3U

Stt = 41,52 63,08

e) Tính toán cho nhóm V

Bảng 2.6 Danh sách các thiết bị trong nhóm V

B

Số lượng 1 máy Toàn bộ (A) Nhóm V

P* =

P

P1 =50,62 0,7368,92 =

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*= 0,86

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* n = 0,86.13 = 11,18>4 lấy nhq = 12

Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd= 0,15 và nhq= 12 tìm được kmax=1,96

Phụ tải tính toán của nhóm V

Ptt = kmax .ksd P = 1,96 0,15 68,92 = 20,26 kW

Qtt=Ptt tgϕ = 20,26 1,33 = 26,95 kVAr

Stt = cosϕ

Ptt = 20, 26 33,77

Itt =

3U

Stt = 33,77 51,31

2.1.5 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng SCCK:

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếusáng trên 1 đơn vị diện tích :

Pcs = p0 F

Trong đó :

p0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m2]

F - diện tích được chiếu sáng [m2], F được tính như sau:

Diện tích phân xưởng sửa chưa cơ khi là F = 1134 [m2]

Trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt , tra bảngPL1.2(TL1) ta tìm được p0 = 15[W/m2] = 0,015[kW/m2]

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :

Pcs = p0 F = 0,015.1134 =17,01kW

2.1.6 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:

Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng:

Ppx = kđt ∑n

1 P tti = 0,85 (16,57+18,9+23,15+24,91+20,26) = 88,22 kW

Trong đó: kđt - hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy kđt =0,85

Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

px P ) QP

88, 22 17,01+ +117,33 = 157,61 kVA

Ittpx =

3U

Sttpx = 157,61 239, 46

cosϕpx =

ttpx

ttpx S

P

= 88, 22 0,56157,61=

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

2.2.1 Xác định PTTT cho Ban quản lý và Phòng thiết kế

Công suất đặt : 200 kWDiện tích : 1721,25 m2

Tra bảng PL1.3[1] với ban Quản lý và phòng Thiết kế tìm được :

×

2.3 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy :

Bảng 2.7 Phụ tải tính toán các phân xưởng

Tên phân xưởng

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

Pttnm = kđt ∑10

1 ttiP Trong đó :

2.4 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ bản đồ phụ tải

2.4.1.Xác định tâm phụ tải điện :

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn diều kiện mô men phụ tải ∑n

1 i il

P đạt giá trị cựctiểu

Trong đó :

Pi : công suất của phụ tải thứ i

và li :khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các công thức sau :

x0 =

∑

∑n

1 i

n

1 i iS

xS

; y0 =

∑

∑n

1 i

n

1 i iS

yS

; z0 =

∑

∑n

1 i

n

1 i iS

zS

Trong đó :

x0 , y0 , z0 - toạ độ của tâm phụ tải ,

xi ,yi , zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn ,

Si -công suất của phụ tải thứ i

Tuy nhiên trong thực tế thì ít quan tâm tới z vì đại đa số các phụ tải điện được xétđến đều được bố trí trên cùng một mặt bằng Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạmbiến áp, trạm phân phố, tủ phân phố, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí chodây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

2.4.2 Bản đồ phụ tải

Bản đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng , có tâm trùng với tâm củaphụ tải điện , có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tuỳchọn Bản đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trongmột phạm vi cần thiết , từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện Bản đồ phụtải được chia thành 2 phần: phần phụ tải động lực (phần hình quạt chấm đen) và phần phụtải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng)

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức:

Ri =

π.m

Si ;trong đó m là tỉ lệ xích , ở đây chọn m = 5kVA/mm2

Góc phụ tải chiếu sáng trên sơ đồ được tính theo công thức:

tt

csP

P.360

=α Tính toán cho Ban quản lý và phòng thiết kế:

P P

Cũng như trên ta tính toán cho các phân xưởng khác ta có:

Kết quả tính toán bán kính và góc giới hạn chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phânxưởng (m=5 kVA/mm2)

Bảng 2.8 Kết quả xác định R và α cs của các phân xưởng

3 PX gia công cơ khí 66,83 1506,83 2436,91 55 15,18 12,5 16

4 Phân xưởng cơ lắp ráp 65,61 1345,61 2169,98 33 14 11,8 18

5 PX luyện kim màu 53,16 1133,16 1580,37 54,81 66,93 10,0 17

6 PX luyện kim đen 40,40 1540,40 2171,11 30,03 69,22 11,8 9

7 PX sửa chữa cơ khí 17,01 105,23 157,61 85 68 3,2 58

Từ kết quả tính toán trong bảng ta vẽ được biểu đồ phụ tải của các phân xưởng như hình

vẽ

Hình 2.1 Bản đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuậtcủa hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu

cơ bản sau:

• Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

• Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

• An toàn cho người và thiết bị

• Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

• Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Các bước tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm:

3.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm khu vực về nhà máy

3.1.1 Các công thức kinh nghiệm

Trong tính toán điện áp truyền tải, thông thường người ta thường sử dụng một sốcông thức kinh nghiệm sau:

Trong đó:U : là điện áp truyền tải, kV.

L : là khoảng cách truyền tải, km

P : là công suất tryền tải, kW

3.1.2 Xác định điện áp truyền tải điện về nhà máy

Kinh nghiệm vận hành cho thấy phụ tải điện của nhà máy sẽ tăng lên không ngừng

do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng và thay thế hoặc lắp đặt thêm các thiết bị sử dụngđiện Vì vậy khi chọn điện áp tải điện ta cũng phải tính đến sự phát triển trong tương laicủa nhà máy.Nhưng vì không có thông tin chính xác về sự phát triển của phụ tải điện củanhà máy cho nên ta xét sơ bộ theo hệ số tăng trưởng hàng năm lớn nhất trong 10 năm tớitheo công thức (2-32) chương II và đã có được S(t) là công suất của năm dự kiến là:

Thay vào công thức (3-1) được:

U = 4,34 10 0,016.10615+ = 58,20 kV

Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy là điện áp: Uđm = 35 kV

3.2 Vạch các phương án cung cấp điện cho nhà máy

3.2.1 Nguyên tắc chung

Các hộ dùng điện trong nhà máy cần phải được phân loại theo mức độ tin cậy cungcấp điện, điều này có một ý nghĩa quan trọng cho việc chọn sơ đồ và phương án CCĐnhằm đạt được chất lượng điện năng cung cấp theo yêu cầu của các phụ tải việc phânloại thông thường đánh giá từ các phụ tải, nhóm phụ tải, phân xưởng và toàn bộ nhà máyđược căn cứ vào tính chất công việc, vai trò của chúng trong dây truyền công nghệ chínhcủa nhà máy, vào mức độ thiệt hại kinh tế khi chúng không được cung cấp điện, loại mức

độ nguy hiểm có đe dọa đến tai nạn lao động khi ngừng cung cấp điện Sau đây ta sẽ tiếnhành phân loại phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo theo nguyên tắc trên bắt đầu từ dâytruyền công nghệ

3.2.2 Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy

Trong nhà máy sản xuất máy kéo có:

Phân xưởng nhiệt luyện, Phân xưởng luyện kim màu, Phân xưởng luyện kim đen, Bộphận nén khí, Phân xưởng đúc, Phân xưởng cơ lắp ráp, Phân xưởng rèn,trạm bơm lànhững phân xưởng chủ yếu trong quy trình công nghệ của nhà máy Nếu bị ngừng cấpđiện thì sẽ dẫn đến tình trạng hư hỏng, ngừng trệ sản xuất và lãng phí nhân công vì vậycác phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại I

Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Ban quản lý và Phòng thiết kế, Kho vật liệu cũng lànhững phân xưởng quan trọng trong dây truyền sản xuất nhưng được phép ngừng cungcấp điện trong thời gian sửa chữa thay thế các phần tử bị sự cố nhưng không quá mộtngày đêm và các phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại III

Kết luận chung: Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy trong nhà máy sản xuất máykéo có 10 phân xưởng thì các phân xưởng loại I chiếm tới 70% còn lại xếp vào hộ loạiIII Vậy nhà máy được xếp vào hộ phụ tải loại I

3.2.3 Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn

ở trên

a Kiểu sơ đồ có trạm biến áp trung tâm

Với loại sơ đồ này thì điện lấy từ hệ thống vào trạm biến áp trung tâm đặt ở trọngtâm (hoặc gần trọng tâm) của nhà máy và được biến đổi xuống cấp điện áp nhỏ hơn là10kV hoặc 6kV để tiếp tục đưa đến các trạm biến áp phân xưởng

Loại sơ đồ này thường được áp dụng trong các trường hợp nhà máy có các phânxưởng đặt tương đối gần nhau ( phụ tải tập trung ) và công suất không lớn hoặc ở xa hệthống

HTÐ 35-220kV

HTÐ 35-220kV

6-20kV

Hình 3.1 Sơ đồ sử dụng trạm biến áp trung tâm

• Ưu điểm của sơ đồ:

Có độ tin cậy cung cấp điện khá cao

Chi phí cho các thiết bị không lớn lắm

Vận hành dễ dàng

• Nhược điểm của sơ đồ:

Số lượng các thiết bị sẽ nhiều do lắp đặt trạm biến áp trung tâm

Sơ đồ nối dây phức tạp hơn

b Kiểu sơ đồ không có trạm Biến áp trung tâm

Với loại sơ đồ này thì điện được lấy từ hệ thống về đến tận trạm biến áp phân xưởngsau đó sẽ hạ cấp xuống 0,4 kV để dùng trong các phân xưởng

Sơ đồ a: là loại sơ đồ chỉ đặt trạm phân phối trung tâm Kiểu sơ đồ này phù hợp vớicác xí nghiệp có phụ tải tập trung, công suất nhỏ hoặc ở gần hệ thống Sơ đồ này có ưuđiểm là đơn giản, ít phần tử nên độ tin cậy cung cấp điện khá cao Tuy nhiên nếu điện áptruyền tải từ hệ thống về xí nghiệp là lớn (từ 35kV trở lên), thì chỉ dùng trạm phân phốitrung tâm có thể làm gia tăng vốn đầu tư ở các thiết bị phân phối (máy cắt…), các đườngdây và trạm biến áp phân xưởng

Sơ đồ b: là sơ đồ dẫn sâu đưa điện áp cao trực tiếp từ hệ thống điện đến tận nơi đặtcác trạm biến áp phân xưởng (sơ đồ không sử dụng trạm biến áp trung tâm hoặc trạmphân phối trung tâm) Sơ đồ này thường dùng cho các xí nghiệp có phụ tải phân tán, côngsuất đặt của các phân xưởng khá lớn Ưu điểm của loại sơ đồ này là giảm tổn thất, sửdụng ít thiết bị nên sẽ giảm được vốn đầu tư Tuy nhiên nếu số lượng phân xưởng khá lớn

có thể làm cho sơ đồ kém tin cậy Mặt khác nếu sử dụng điện áp cao cho các trạm biến ápphân 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)

6-20kV

HTÐ 35-220kV

áp 0,4 kV, cho nên theo ưu điểm và phạm vi sử dụng của các loại sơ đồ đã nêu ở mục 2.1trên ta dùng kiểu sơ đồ có trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm có cấp điện áp 35/10kV

để cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng, hoặc có thể sử dụng phương án có trạmphân phối trung tâm cấp điện áp đến từng phân xưởng

Chọn vị trí trạm biến áp trung tâm, trạm phân phối trung tâm của nhà máy và các trạm biến áp của các phân xưởng:

Căn cứ vào địa hình và việc bố trí các công trình khác cụ thể trong nhà máy để ta tiếnhành chọn vị trí của các trạm biến áp sao cho thuận tiện cho việc thi công, lắp đặt, vậnhành an toàn và các yếu tố khác về kinh tế khi đặt trạm biến áp, nói chung vị trí của cáctrạm biến áp phải thoả mãn được các yêu cầu, nguyên tắc sau đây:

- Tính an toàn và liên tục cung cấp điện cho phụ tải

- Gần trung tâm của phụ tải và thuận tiện cho nguồn cấp đi tới

- Thao tác, vận hành và quản lý dễ dàng

- Thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên

- Phòng chống cháy, nổ, bụi bặm và hoá chất ăn mòn

- Tiết kiệm được vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

Vị trí của trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm:

Theo các yêu cầu, nguyên tắc trên ta chọn vị trí đặt trạm biến áp trung tâm của nhàmáy theo toạ độ Mo (46,24 ; 42,59), được tính ở chương II

Vị trí của trạm biến áp phân xưởng:

Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân xưởng; việcphòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi, tiết kiệm về xây dựng, ít ảnh hưởng tới các công trình

khác và việc làm mát tự nhiên được tốt hơn ta chọn vị trí trạm biến áp ở ngoài và liền kềcác phân xưởng.

3.3 Các chỉ dẫn chung

3.3.1 Số lượng và dung lượng các máy biến áp

Số lượng trạm biến áp trong nhà máy: Tuỳ thuộc vào mức độ tập trung hay phân táncủa phụ tải trong nhà máy, phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt liên tụccấp điện, số lượng trạm có liên quan chặt chẽ tới phương án cung cấp điện trong nhàmáy

Dung lượng của trạm biến áp và số máy biến áp trong trạm biến áp: Trong thực tế cónhiều phương án để xác định dung lượng và số lượng máy biến áp trong trạm biến ápsong người ta vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính sau để quyết định dung lượng và

 

Trong đó : S’

đmB : là công suất định mức của MBA sau khi hiệu chỉnh, kVA

SđmB : là công suất định mức của MBA ghi trên nhãn máy, kVA

θtb : là nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy, oC

Theo khí hậu miền bắc Việt Nam, lấy θtb = 250C, thay vào công thức trên ta có côngsuất định mức sau khi hiệu chỉnh đối với máy biến áp do Liên Xô sản xuất là:

Trong đó :

SđmB: là công suất định mức của máy biến áp, kVA Trong trường hợp chọn MBA

do nước ngoài sản xuất thì đó là công suất định mức đã hiệu chỉnh S’đm

Stt : là công suất tính toán của phụ tải, kVA

Ssc : là công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụtải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA , nhờ vậy có thể giảm đượcvốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Ta giả thiết trongcác hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Ssc = 0,7 Stt

kqtsc: là hệ số quá tải sự cố, lấy kqtsc = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hànhkhông quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trướckhi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,75 (Theo trang 7 TL2)

Chọn MBA cho trạm biến áp trung tâm của nhà máy:

Nhà máy được xếp vào hộ loại I với phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự pháttriển trong 10 năm tới là Sttnm(10) = 14949,01 kVA Vì vậy trạm biến áp trung tâm đượcđặt 2 máy biến áp và chọn theo công thức (3-8):

2S’đmBATT ≥ 14949,01 → S’đmBATT = 14949,01/ 2 = 7474,505 kVATra bảng PL 2.1 trang 329 TL1, ta chọn được loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây doLiên Xô chế tạo nhãn hiệu TM-10000/35 có thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật máy biến áp trung tâm

Mã hiệu MBA Dung lượngS

Chọn máy biến áp và vị trí đặt cho các trạm biến áp phân xưởng:

Với các phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I và II thì mỗi trạm biến áp đặt 2 máy biến áplàm việc song song Với các phân xưởng là hộ tiêu thụ loại III thì mỗi trạm biến áp đặt 1máy biến áp

Việc lựa chọn vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng tối ưu phải xác định theonguyên tắc tìm tâm phụ tải, nhưng kết quả có thể đưa ra phương án đặt trạm ở giữađường đi hay trong các khu vực phi sản xuất Bởi vậy ta quyết định việc đặt các trạmBAPX như sau:

- Với TBAPX cung cấp cho nhiều phân xưởng thì chọn vị trí đặt là liền tường củaphân xưởng có phụ tải lớn nhất.

- Với TBAPX chỉ cung cấp cho 1 phân xưởng thì chọn vị trí đặt là liền tường và gầnvới tâm phụ tải của phân xưởng

- Các máy biến áp của trạm biến áp phân xưởng cũng được chọn giống như MBAcủa trạm BATT theo các công thức (3-7) và (3-8) Các máy biến áp phân xưởng do cócông suất không lớn lắm nên ta có thể chọn loại máy do các hãng ở trong nước sản xuất

và không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( hệ số hiệu chỉnh = 1)

- Dung lượng máy biến áp hạ áp không nên chọn > 1000 kVA vì các thiết bị hạ áplắp sau máy biến áp dung lượng đến 1000kVA không cần kiểm tra các điều kiện ngắnmạch

- Nên hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi choviệc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

3.3.2 Chọn sơ bộ dây dẫn, cáp cho các phương án

Trạm biến áp trung tâm và trạm phân phối trung tâm của nhà máy được lấy điện từtrạm biến áp trung gian cách nhà máy 10km bằng đường dây trên không có chủng loạidây nhôm lõi thép đi trên lộ kép, treo trên cột bê tông ly tâm

Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sửdụng sơ đồ hình tia Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phânxưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậycung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vậnhành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặttrong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

Từ trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phânxưởng ta sử dụng cáp ngầm Đối với phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I thì đi bằng cáp kép

và loại III thì đi bằng cáp đơn

Chọn dây dẫn từ hệ thống về nhà máy:

a) Khi sử dụng trạm biến áp trung tâm

Ta sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép (AC) để dẫn điện từ hệthống về nhà máy.Nhà máy sản xuất máy kéo có Tmax = 4500h

Tra bảng 5 trang 294 TL1, ta có với dây AC và Tmax = 4500h thì Jkt = 1,1 A/mm2

-Tính tiết diện dây theo công thức :

Fkt = Ilvmax/Jkt Trong đó: Fkt : là tiết diện dây theo điều kiện kinh tế, mm2

J : là mật độ dòng điện kinh tế, A/mm2

Từ Fkt , tra trong các bảng thông số của dây dẫn trong các tài liệu kỹ thuật ta sẽ cóđược tiết diện tiêu chuẩn (Ftc).

Do khoảng cách từ nhà máy đến hệ thống là ngắn L = 10km nên sự cố đứt dây xảy ra

ít hơn nhiều so với sự cố hỏng 1 máy biến áp trung tâm do đó ta kiểm tra sự cố hỏng 1máy biến áp của trạm biến áp trung tâm: Isc = 1,4 Iđmmax

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp: ∆U =

đm U

QX

PR+

Thay số vào công thức ta được :

Ilvmax =

đmBA đm

S

Fkt = 131,966/1,1 = 119,969 mm2 Tra PL4.12 trang 369 TL1, ta chọn lộ kép dây AC-120 có: Ftc = 120 mm2, Icp= 380A.Kiểm tra sự cố: Isc = 1,4 131,966 A = 184,752 < Icp = 380A

Kiểm tra tổn thất điện áp: Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học giữacác pha là 3,5m (tra bảng 2.1 trang 239 TL5, ta có ro = 0,27 Ω/km, xo = 0,394 Ω/km

∆U = 10615,67.10.0, 27 10525, 23.10.0,394 1001,882

2.35

đm

PR QX U

V ∆U < 5% 35000 = 1750V

Như vậy dây chọn đạt yêu cầu Vậy ta chọn dây dẫn 2AC-120 cho sơ đồ có TBATT.b) Khi sử dụng trạm phân phối trung tâm

Ta cũng sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép (AC) để dẫn điện

từ hệ thống về nhà máy

Nhà máy sản xuất máy kéo có Tmax = 4500h

Tra bảng 5 trang 294 TL1, ta có với dây AC và Tmax = 4500h thì Jkt = 1,1 A/mm2

Ittnm = Itt =

đm

ttnm U

S

32

) 10 (

= 14949, 01

2 3.35 = 123,30A

Fkt = Ittnm/Jkt = 123,30/1,1 = 112,09 mm2.Tra PL4.12 trang 369 TL1, ta chọn lộ kép dây AC-120 có: Ftc = 120 mm2, Icp = 380A

Ở đây ta kiểm tra điều kiện sự cố như sau: do ta sử dụng trạm phân phối trung tâmnên sự cố sẽ là đứt 1 dây, khi đó dây còn lại sẽ phải truyền tải toàn bộ công suất của nhàmáy, do đó : Isc = 2 Ittnm = 2 123,30 = 246,6A < Icp = 380A

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp tương tự như trên cũng đạt yêu cầu

Vậy ta cũng chọn dây dẫn 2AC-120 cho sơ đồ trạm phân phối trung tâm

Qua phân tích ở trên ta có thể đưa ra 4 phương án cung cấp điện cho nhà máy sau :

3.4 Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án

3.4.1 Phương án 1

Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV Đặt 8 trạm biến

áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV

Hình 3.3 Phương án cấp điện số 1

a Chọn máy biến áp phân xưởng

Các máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng chọn loại ABB sản xuất trongnước, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ

Các trạm biến áp T1÷T9 cung cấp cho các phụ tải loại I nên mỗi trạm đặt 2 máy biến

áp làm việc song song Riêng có trạm T4 là phụ tải loại III nên chỉ đặt 1 máy biến áp.Trạm T1: Cấp điện cho Ban quản lý và phòng Thiết kế, Phân xưởng sửa chữa cơ khí

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1600 kVA

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúcnày chính là công suất tính toán của phân xưởng rèn rập sau khi cắt bớt một số phụ tảikhông quan trọng trong phân xưởng Ban quản lý và phòng thiết kế, Phân xưởng sửachữa cơ khí là những phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,7.Stt

SđmB ≥ 0,7.Stt/1,4 = 0,7 2124,71 /1,4 = 1062,355 kVAVậy trạm biến áp T1 đặt hai máy có công suất Sđm = 1600 kVA là hợp lý

b Chọn cáp cao áp cho phương án 1

Tiết diện được chọn theo điều kiện Jkt Sau đó có kiểm tra lại theo điều kiện phátnóng cho phép Đường cáp trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp phân xưởng dùng loạicáp 3 lõi đồng cách điện XLPE - 10kV có đai thép vỏ PVC

Tra bảng 5 trang 294 TL1 ta được Jkt = 3,1 A/mm2

Cáp về trạm T1 được tính như sau:

Tra PL4.32 trang 383 TL1 ta chọn cáp có tiết diện tiêu chuẩn là 35mm2 có Icp = 170A

Vì 2 cáp đặt song song trong rãnh nên ta tiếp tục hiệu chỉnh theo công thức:

I’cp = k1 k2 Icp

Trong đó:

I’cp : là dòng điện làm việc lâu dài cho phép sau hiệu chỉnh

k 1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, với cáp chôn trong đất ở đây ta có k1 = 1 vì Icp

ở đây được quy định đối với cáp chôn dưới đất ở nhiệt độ 250C

k 2 : là hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt trong đất Tra bảng 10 TL4, ta được k2 = 0,92với số sợi cáp là 2 và khoảng cách giữa các sợ cáp là 200 mm

Icp : là dòng điện cho phép khi chưa hiệu chỉnh

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: I’cp ≥ Ilvmax.

Thay số ta có:

I’cp = 1 0,92 170 = 156,40 A > Ilvmax = 92,38 A

Kiểm tra theo điều kiện sự cố (chỉ kiểm tra cho các đường cáp cấp đến trạm biến áp

có 2 máy) Điều kiện sự cố trong lưới của xí nghiệp có đặc thù khác với lưới khu vực là

vì chiều dài đường dây ngắn nên sơ đồ các trạm biến áp 2 máy thường không có phầnliên lạc phía cao áp nên khi sự cố đường dây cũng tương tự như sự cố 1 máy biến áp Lúc

đó máy biến áp sẽ được huy động tối đa khả năng quá tải cho phép ( quá tải sự cố 40%)

và vì vậy đường dây cấp điện áp cho máy biến áp cũng phải chịu đựng một tình trạng quátải nặng nề nhất Chúng ta phải kiểm tra phát nóng trong trường hợp này I’cp > 1,4.Ilvmax

Thay số có: I’cp = 156,40 > 1,4.Ilvmax = 1,4 92,38 = 129,33 A

Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu

Chọn cáp cho các trạm khác cũng tương tự ta có bảng sau:

Bảng 3.2 Bảng chọn cáp máy biến áp cho phương án 1

Tên phân xưởng Stt

(kVA)

S∑tt

(kVA)

Têntrạm

Sốmáy

∆PN

(kW)Ban quản lý và phòng thiết

2515,11 T1 2 1600 3200 2,1 15,5Phân xưởng rèn rập 2124,71

Phân xưởng sửa chữa cơ khí 157,61

Phân xưởng luyện kim mầu 1580,37 1580,37 T2 2 1000 2000 1,55 9Phân xưởng luyện kim đen 2171,11 2171,11 T3 2 1000 2000 1,55 9

Bộ phận nén khí 1481,01 1481,01 T4 1 1600 1600 2,1 15,5phân xưởng nhiệt luyện 3084,41 3084,41 T5 2 1600 3200 2,1 15,5

Phân xưởng cơ lắp ráp 2169,98 2169,98 T6 2 1250 2500 1,71 12,8Phân xưởng gia công cơ khí 2436,91 2436,91 T8 2 1250 2500 1,71 12,8Phân xưởng đúc 1345,04

1456,24 T9 2 750 1500 1,2 6,59kho vật liệu 111,2

Bảng 3.3 Bảng chọn cáp cao áp cho phương án 1

Chiềudài(m)(A)

BATT - T1 1600 92,38 129,33 170 156,4 29,7987 (3x35)x2 0,38BATT - T2 1000 57,74 80,83 110 101,2 18,6242 (3x25)x2 0,12BATT - T3 1000 57,74 80,83 140 128,8 18,6242 (3x25)x2 0,17

BATT - T5 1600 92,38 129,33 170 156,4 29,7987 (3x35)x2 0,14BATT - T6 560 32,33 45,26 110 101,2 10,4296 (3x16)x2 0,20BATT - T7 1250 72,17 101,04 170 156,4 23,2803 (3x25)x2 0,13BATT - T8 1250 72,17 101,04 140 128,8 23,2803 (3x25)x2 0,12BATT - T9 750 43,30 60,62 110 101,2 13,9682 (3x16)x2 0,24

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

∆U = ttpx 174, 43.0,124.0,140,38

đm

P R

∆U% = 5% 380 = 19V ≥ ∆U = 7,97V (thỏa mãn)

Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện

Tương tự ta cũng chọn được cáp hạ áp cho các phân xưởng khác:

Icp

(A)

Chiều dài L (m)

r0

(Ω/km)T1 - PX1 232,79 353,69 PVC(3x150+70) 395 0,14 0,124

d Tính toán tổn thất điện năng

Tổn thất điện năng trên đường dây ( theo công thức 3.20 trang 70 TL4)

∆Add = ∆Addca + ∆Addha = τ ( Σ∆Pmax-ddca + Σ∆Pmax-ddha )

Trong đó:

τ : là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại ta có thể tính theo công thức gầnđúng sau ( theo công thức 3.22a trang 70 TL4)

τ = ( 0,124 + Tmax 10-4 )2 8760Với nhà máy đang thiết kế có Tmax = 4500h ta có:

τ = ( 0,124 + 3300 10-4 )2 8760 = 2886h Σ∆Pmax-ddca: là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây mạng cao áp củanhà máy (theo công thức 3.14 trang 68 TL4)

Σ∆Pmax-ddca = Σ S tt TBA2 .10R2 3

U

Σ∆Pmax-ddha: là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây mạng hạ áp của nhàmáy

-Tổn thất điện năng trong các trạm biến áp có thể xác định như sau (theo công thức3.31 trang 75 TL4)

∆ATBA = n.∆P0.8760 + ∆PN. đmBA

TBA tt S n

Vậy tổng tổn thất điện năng của 1 phương án sẽ là:

∆APA = ∆Addca + ∆Addha + ∆ATBA Tính toán tổn thất ∆P trên đoạn cáp cao áp từ TBATT - T1:

2515,11 0,126.0,001

10 = 7,97 kW (ro = 0,927 Ω/km)Tính toán tổn thất ∆P trên đoạn cáp hạ áp từ T1 - PX1:

232,79 0,013.100,38

−

= 4,92 kWTính toán tổn thất ∆A trong trạm biến áp T1 trong 1 năm:

∆AT1 = 2.2,1.8760 + 15,5

2 2

2515,1102.1600 2886 = 92059,781 kWhTính toán tương tự ta có bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong cáctrạm biến áp theo phương án 1 như sau:

Bảng 3.5 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp của

Đơn giá(106đ/máy)

Thànhtiền(106đ)

Điện áp(kV)

Số lượng bộ

Đơn giá(106đ/bộ)

Thành tiền(106đ)

Bảng 3.7 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trên các đường dây của

phương án 1

(mm2)

L (km)

Đơn giá(106đ/km)

Thành tiền(106đ)

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆Add = ∆Pdd.t = 50,98 2886 = 147128,28 kWh

Tổng vốn đầu tư cho phương án 1:

KPA1 = KTBA + Kdd + KMC = 5039 + 654 + 6090 = 11783 (106đ)Chi phí tính toán hàng năm của phương án được tính theo biểu thức sau: (theo côngthức 3.8 trang 83 TL3)

ZPA = (avh + atc).KPA+ C.∆APA

Trong đó:

avh : Hệ số vận hành, avh = 0,1

atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn, atc = 0,2

C : Giá điện năng tổn thất, C = 1000đ/kWh

Tổng tổn thất điện năng của phương án 1:

∆APA1 = ∆ATBA + ∆Add = 1036216,21+ 147128,28 = 1183344 kWhChi phí tính toán hàng năm của phương án 1:

ZPA1 = (0,1+0,2) 11783+ 1000 1183344 10-6 = 4718,244 (106đ)

3.4.2 Các phương án khác

Tính toán tương tự phương án 1 ta có bảng tổng kết cho các phương án như sau:

a Phương án 2

Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV Đặt 9 trạm biến

áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV

Hình 3.4: phương án cấp điện số 2

Bảng 3.8 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp của

phương án 2Tên

TBA

SđmBA

(kVA)

Số lượng

Đơn giá(106đ/máy)

Thànhtiền(106đ)

Vị trí đặt máy cắt

Điện áp(kV)

Số lượng bộ

Đơn giá(106đ/bộ)

Thành tiền(106đ)

Đơn giá(106đ/km)

Thànhtiền(106đ)

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆Add = ∆Pdd.t = 52,22 2886 = 150706,92 kWh

Tổng vốn đầu tư cho phương án 2:

KPA2 = KTBA + Kdd + KMC = 4954,4 + 628,91 + 6090 = 11673,31 (106đ)Tổng tổn thất điện năng của phương án 2:

∆APA2 = ∆ATBA + ∆Add = 1046607,04 + 150706,92 = 1197314 kWh

Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2:

ZPA2 = (0,1+0,2) 11673,31 + 1000 1197314 10-6 = 4699,307 (106đ)

Đơn giá(106đ/máy)

Thànhtiền(106đ)

∆Po(kW)

Theo PL 4.34 trang 385 TL1, cáp đồng 3 lõi cấp điện áp 35kV cách điện XLPE, đaithép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo chỉ có thông số của cáp có tiết diện

từ 50mm2 trở lên, vì vậy ở phương án 3 ta chọn các đường cáp là cáp đồng 3 lõi tiết diện50mm2

Bảng 3.12 Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 3

Vị trí đặt máy cắt

Điện áp(kV)

Số lượng bộ

Đơn giá(106đ/bộ)

Thành tiền(106đ)

Đơn giá(106đ/km)

Thành tiền(106đ)

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆Add = ∆Pdd.t = 36,77 2886 = 111139,86 kWh

Tổng vốn đầu tư cho phương án 3:

KPA3 = KTBA + Kdd + KMC = 2762,6+ 918,46+ 10900 = 14581,06 (106đ)Tổng tổn thất điện năng của phương án 3:

∆APA3 = ∆ATBA + ∆Add = 748355,55+ 111139,86 = 859495,4 kWh

Chi phí tính toán hàng năm của phương án 3:

ZPA3 = (0,1+0,2) 14581,06 + 1000 859495,4 10-6 = 5233,81 (106đ)

SđmBA

(kVA)

Số lượng

Đơn giá(106đ/máy)

Thànhtiền(106đ)

Bảng 3.15 Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 4

Vị trí đặt máy cắt

Điện áp(kV)

Số lượng bộ

Đơn giá(106đ/bộ)

Thành tiền(106đ)

Đơn giá(106đ/km)

Thành tiền(106đ)

TT - T8 (3x50)x2 0,12 258,2 61,79 2436,91 0,494 1,76

TT - T9 (3x50)x2 0,24 258,2 123,00 1456,24 0,494 1,25T1 - PX1 (3x150+70) 0,11 243,04 25,70 232,79 0,124 4,92T2 - PX7 (3x70+50) 0,15 115,92 17,21 157,61 0,268 6,85T9 - PX12 (3x50+35) 0,19 82,74 15,64 111,02 0,387 6,24

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆Add = ∆Pdd.t = 36,44 2886 = 110158,62 kWh

Tổng vốn đầu tư cho phương án 4:

KPA4 = KTBA + Kdd + KMC = 2674,4 + 919,02+ 10900 = 14493,42 (106đ)Tổng tổn thất điện năng của phương án 4:

∆APA4 = ∆ATBA + ∆Add = 708644,83+ 110158,62 = 818803,5 kWh

Chi phí tính toán hàng năm của phương án 4:

ZPA4 = (0,1+0,2) 14493,42 + 1000 818803,5 10-6 = 5166,83 (106đ)

3.5 Chọn phương án tối ưu

3.6 Thuyết minh vận hành sơ đồ

3.6.1 Khi vận hành bình thường

Các ATMLL và máy cắt phân đoạn ở thanh cái 10kV luôn trong trạng thái mở

3.6.2 Khi bị sự cố

a Ở trạm biến áp trung tâm

- Khi 1 đường dây trên không bị sự cố thì MBA nối với đường dây đó bị mất điện,máy cắt sau MBA đó mở và máy cắt phân đoạn được đóng lại

- Khi một MBA bị sự cố thì máy cắt phía đường dây và máy cắt sau MBA đó mở vàmáy cắt phân đoạn được đóng lại

b Ở trạm biến áp phân xưởng

- Khi sự cố 1 đường cáp từ TBATT về TBA phân xưởng thì MBA nối vào đường cáp

đó sẽ mất điện, ATM tổng của MBA đó sẽ được mở và ATMLL sẽ đóng lại

- Khi sự cố 1 MBA thì dao cách ly và ATM tổng của MBA đó sẽ mở và ATMLL sẽđóng lại

3.6.3 Khi cần sửa chữa định kỳ

- Khi cần sửa 1 MBA thì máy cắt phân đoạn hoặc ATMLL được đóng lại sau đó máycắt sau MBA hoặc ATM tổng và máy cắt phía đường dây hoặc dao cách ly sẽ được mở ra

và đưa MBA ra sửa chữa

- Khi cần sửa chữa phân đoạn thanh góp nào ở TBATT thì MBA nối vào thanh gópphân đoạn đó sẽ mất điện

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN

4.1 Mục đích tính ngắn mạch

Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị

Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác quá cao nên có thể sử dụngnhững biện pháp gần đúng và có một số giải pháp sau:

- Cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máycắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống

- Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạyqua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt, dao cách ly,áptômát

- Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng Các hệ thống cungcấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia, mạng điện tínhtoán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán ngắn mạch đơn giản trựctiếp trong hệ đơn vị có tên

- Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạchnên ta phải kể đến trong tính toán

4.2 Chọn điểm ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ

4.2.1 Chọn điểm tính ngắn mạch

Để chọn khí cụ điện cấp 35 kV ta cần tính cho điểm ngắn mạch N1 để kiểm tra máycắt, dao cách ly và lựa chọn chống sét van Ở đây ta lấy Sn = Scắt của máy cắt đầu nguồn

Để chọn khí cụ điện cho cấp 10 kV:

- Phía hạ áp của trạm BATT cần tính điểm ngắn mạch N2 tại thanh cái 10kV của trạm

để kiểm tra máy cắt, thanh góp

- Phía cao áp trạm biến áp phân xưởng cần tính điểm ngắn mạch N3 để chọn và kiểmtra các tủ cao áp các trạm

- Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0,4 kV để kiểm tra tủ hạ áp tổng của trạm

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch 4.2.2 Tính toán các thông số sơ đồ

U2

SN : là công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực

S = = 5,476 Ω