Đồ án thiết kế cung cấp điện

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN.Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí được bố trí 39 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 40kWmáy hàn hồ qu

A Đề bài

Theo vần a, b, c của tên ta tra bảng đề cho và được các số liệu tính toán như sau :

Tỉ lệ phụ tải điện loại 1 và 2 là 85%; Hao tổn điện áp cho phép trong

mạng điện hạ áp ∆Ucp =3,5%; Hệ số công suất cần nâng lên là cosφ=0,92; Hệ

số chiết khấu i=10%; Thời gian sử dụng công suất cực đại TM =5010 h; Công

suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk=2,79 MVA; Thời gian tồn tại của dòng

ngắn mạch tk=2,5 s; Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng

L=110m; Chiều cao nhà xưởng H=4,12 m; Giá thành tổn thất điện năng

c∆=1000d/kWh; Suất thiệt hại do mất điện gth=4500d/kWh

Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí sửa chữa N0 4 ,phương

án C Gồm các thiết bị với các tham số cho trong bảng sau:

4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5 +3 +7,5 +2x12

38; 39 Máy chỉnh lưu hàn 0,46 0,62 2x30

B.Nội dung tính toán :

- Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

- Tính toán phụ tải điện

- Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng

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

- Tính toán chế độ mạng điện

- Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

- Tính toán nối đất và chống sét

- Dự toán công trình

MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một thứ thiết yếu nó đã tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộc sống từ công nghiệp đến sinh hoạt Bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá…)

dễ dàng truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được ứng dụng rất rộng rãi.

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quạn trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư Vì lí do đó khi lập kế hoạc phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho phát triển trong tương lai Điều này đòi hỏi phải có

hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt.

Đặc biệt hiện nay theo thống kê sơ bộ điện năng tiêu thụ bởi các xí nghiêp chiếm tỉ lệ hơn 70% điện năng sản xuất ra.

Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp là một bộ phận của hệ thống điện khu vực và quốc gia, nằm trong hệ thống năng lượng chung phát triển theo quy luật của nền kinh tế quốc dân Ngày nay do công nghiệp ngày càng phát triển nên hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, nhà máy càng phức ạp bao gồm các lưới điện cao áp (35-500kV), lưới điện phân phối (6-22kV), và lưới điện hạ áp trong phân xưởng (220-380- 600V).

Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hoài hoà các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai.

Để thiết kế được thì đòi hỏi người kĩ sư phải có tay nghề cao và kinh nghiệm thực tế, tầm hiểu biết sâu rộng vì thế thiết kế là một việc làm khó Đồ

án môn học chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên và giúp cho sinh viện có vốn kiến thức nhất định cho công việc sau này.

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Trần Quang Khánh đã hướng dẫn tận tình giúp đỡ

em hoàn thành đồ án này.

Sinh viên : ĐẶNG THỊ HẰNG.

CHƯƠNG I :

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG.

Ánh sáng tạo điều kiện cho sự liện hệ giữa cơ thể người và môi trường xung quanh, truyền đến 80% thông tin, có tác động sinh học và trương lức rất mạnh Ánh sáng tự nhiên có tác động đến cơ thể lớn hơn so với ánh sáng nhân tạo vì nó chứa tia cực tím nhiều hơn

Khi ánh sáng không đủ, dẫn đến cảm giác không tiện lợi ở người làm giảm tính năng động của hệ thần kinh trung ương, tăng sự mệt mỏi, dưới sự tác động lâu dài của ánh sáng yếu sẽ dẫn đến bệnh cận thị Ở một cường độ chiếu sáng xác địnhu nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng sẽ bị tiêu diệt, tuy nhiên, ánh sáng yếu lại có thể tạo điều kiện cho chúng hoạt động mạnh hơn, dẫn đến dễ bị nhiễm bệnh, làm suy giảm sức khoẻ và giảm năng suất lao động

Ở độ sáng quá cao cùng có thể dẫn đến giảm độ nhìn rõ do hiệu ứng chói loá Sự chói loá qua ngưỡng giới hạn thường dẫn đến những tai nạn đáng tiếc Việc bố trí chiếu sáng thiếu tiện nghi là một trong những nguyên nhân quan trọng dẫn đến tai nạn lao động Ví dụ do có hiệu ứng nhấp nháy, nên dưới ánh sáng đèn huỳnh quang, sự chuyển động quay tròn của thiết bị sẽ bị cảm nhận sai lệch Ở một tốc độ quay nhất định của động cơ điện, dưới ánh sáng đèn huỳnh quang, người lao động sẽ ko thể nhận biết được sự hoạt động của nó, do

đó rất dễ xảy ra những thao tác nguy hiểm Do vậy ta cần tính toán chiếu sáng sao cho hợp lý, đảm bảo các tiêu chuẩn và điều kiện cho phép để bố trí chiếu sáng được tiện nghi nhất

Sau đây ta tính toán chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí sửa chữa có kích thước a.b.H là 36.24.4,12 m

Vì phân xưởng có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất 200W và quang thông Fd = 3000 lumen, (bảng 45.pl)

Chọn độ cao treo đèn là h ' 0,5 = m

Chọn chiều cao của mặt bằng làm việc là h2 = 0,8 m

=> Chiều cao tính toán :h H h = − 2 = 4,12 0,8 3,32 − = m

Từ đó ta có tỉ số treo đèn là ' 0,5

0,131 ' 3,32 0,5

h j

Căn cứ và kích thước nhà xưởng là 36x24m ta chọn khoảng cách giữa các đèn theo chiều dọc và chiều ngang lần lượt là : Ld = 4m và Ln = 4,5m Từ đó ta

có khoảng cách từ các đường biên là

Kiểm tra điều kiện ta có :

Ta có sơ đồ bố trí đèn như sau :

-Xác định hệ số không gian :

4,337 ( ) 3,32.(36 24)

yc dt ld

Eyc : Độ rọi yêu cầu, (lx), ở đây lấy Eyc = 50lx

Căn cứ vào đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần là 0,5 ; của tường là 0,3 Xác định hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng vơi

hệ số không gian 4,337 là kld=0,57 (tra bảng 2.pl/bảo hộ lao động và an toàn điện) , lấy hệ số dự trữ là kdt= 1,2 và hệ số hiệu dụng của đèn là η=0,58

Thay số ta được :

( )

50.36.24.1, 2

156805,81 0,58.0,57

yc dt ld

Như vậy tổng số lượng đèn cần lắp đặt sẽ là 56 bóng được bố trí theo sơ đồ :

Kiểm tra độ rọi thực tế ứng với 56 bóng đèn đã chọn ta có :

( )

3000.56.0,58.0,57

53,569 36.24.1, 2

yc dt

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN.

Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí được bố trí 39 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 40kW(máy hàn hồ quang) song cũng có nhiều thiết bị công suất rất nhỏ (cỡ vài kW) Phần lớn các thiết bị có chế độ làm viẹc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn là có chế độ làm viẹc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này cần lưu ý khi phân nhóm các phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lưạ chọn phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng

2.1 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đột nóng thiết bị lên tới nhiết

độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện

Vì dùng bóng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ=1

2.1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát.

Phân xưởng sẽ được trang bị 24 quạt trần mỗi quạt có công suất là 120W và 12 quạt hút bụi 80W; Hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Như vậy tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

24.120 12.80 3840 3,84

lm

2.1.3 Phụ tải động lực.

Phân nhóm phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa.

Trong một nhóm phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất

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

- Các thiết bị điện trong cùng nhóm nên ở ngần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp.Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng

- Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

- Tổng cống suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại

tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường ≤ (8÷12)

Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên Do vậy người ta thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phương án phù hợp nhất trong các phương án có thể

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

bảng 2.1

TT Tên nhóm và thiết bị

Kí hiệu trên mặt bằng

P(kW) cosφ

Sdm(kVA)

In(A)

9 Máy tiện ngang bán tự

NHÓM 3

Sau đây ta tính toán cho từng nhóm phụ tải:

3 Máy tiện xoay 6 8,5 0,65 13,077 19,868 0,3

4 Máy tiện xoay 7 7,5 0,68 11,029 16,757 0,32

5 Máy khoan định tâm 13 3 0,58 5,172 7,859 0,3

i sdi sd

i

P k k

i i

i tb

P c c

P

ϕ ϕ

P(kW)

cosφ Sdm

(kVA)

Idm(A)

2 Máy tiện xoay 4 1,5 0,68 2,206 3,351 0,48

3 Máy tiện xoay 5 3 0,68 4,412 6,703 0,96

4 Máy tiện xoay 8 12 0,68 17,647 26,812 3,84

12 Máy mài nhọn 18 3 0,67 4,478 6,803 1,35

Cộng theo nhóm 2 83,5

127,433

193,61 5

Tính toán tương tự nhóm 1 ta có:

Hệ số sử dụng tổng hợp: ksd∑ = 0,363

Số lượng hiệu dụng: nhd = 7,556

Từ đó ta có hệ số nhu cầu: knc = 0,595

Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl2 = 49, 667( kW )

Hệ số công suất của phụ tải động lực: c os ϕtb2 = 0, 656

P(kW)

cosφ Sdm

(kVA)

Idm(A)

ksd ∑Pi.ksdi

NHÓM 3

1 Máy tiện ren 21 2,8 0,7 4,000 6,077 1,316

2 Máy tiện ren 22 2,8 0,7 4,000 6,077 1,316

3 Máy tiện ren 23 2,8 0,7 4,000 6,077 1,316

4 Máy tiện xoay 24 12 0,68 17,647 26,812 3,84

6 Máy tiện ren 28 4,5 0,7 6,429 9,767 2,115

7 Máy tiện ren 29 4,5 0,7 6,429 9,767 2,115

8 Máy tiện ren 30 8,5 0,7 12,143 18,449 3,995

9 Máy tiện ren 31 10 0,7 14,286 21,705 4,7

10 Máy doa 32 5,5 0,63 8,730 13,264 2,475

11 Máy doa 33 7,5 0,63 11,905 18,087 3,375

Cộng theo nhóm 3 64,9 91,512 145,731

Tính toán tương tự nhóm 1 ta có:

Hệ số sử dụng tổng hợp: ksd∑ = 0, 437

Số lượng hiệu dụng: nhd = 8, 725

Từ đó ta có hệ số nhu cầu: knc = 0, 628

Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl3 = 40, 733( kW )

Hệ số công suất của phụ tải động lực: c os ϕtb3 = 0, 678

Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl4 = 118, 248( kW )

Hệ số công suất của phụ tải động lực: c os ϕtb4 = 0, 666

⇒ sin ϕtb4 = 0, 746

Công suất biểu kiến: Sdl4 = 177, 424 ( kVA )

i sdi sd

i

P k k

tb

i tb

P c c

P

ϕ ϕ

Vì bóng đèn chiếu sáng được chọn là bóng đèn sợi đốt nên cosφcs=1

thay số vào biểu thức trên ta được:

os os os os

216,589.0, 666 12,5.1 3,84.0,8

0, 686 216,589 12,5 3,84

P

Trạm tăng áp thường được đặt tại các nhà máy điện để tăng điện áp từ 0,4÷6,3kV lên các cấp cao hơn với mục đích truyền tải điện năng đi xa hơn; Trạm biến áp trung gian là trạm giảm áp, tiếp nhận điện năng từ lưới 35÷22kV

để cung cấp cho các lưới phân phối 6÷22kV ; Trạm biến áp tiêu thụ hay trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ mạng phân phối 6÷22kV(đôi khi cả mạng 35 và 110kV) và cung cấp cho lưới điện hạ áp

Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vị trí, công dụng…của chúng Các trạm biến áp trung gian thường được xây dựng với hai dạng chính:

- Trạm biến áp ngoài trời có các thiết bị phân phối phía cao áp được đặt ở ngoài trồìcn các thiết bị phân phối phía thứ cấp được đặt trong các

tủ điện hoặc đặt trong nhà

- Trạm biến áp trong nhà: toàn bộ thiết bị của trạmtừ phía sơ cấp đến phía thứ cấp được đặt trong nhà với các tủ phân phối tương ứng

Tất cả các trạm biến áp cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:

- Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể;

- Giá thành hợp lí và có hiệu quả kinh tế cao;

Các yêu cầu trên có thể mâu thuẫn với nhau, vì vậy trong tính toán thiết

kế cần phải tìm lời giải tối ưu bằng cách giải các bài toán kinh tế kĩ thuật

3.1.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng.

Vị trí của trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện Nếu vị trí của trạm biến áp đặt quá xa phụ tải thì có thể dẫn đến chất lượng điện áp bị giảm, làm tổn thất điện năng Nếu phụ tải phân

tán, thì việc đặt các trạm biến áp gần chúng có thể dẫn đến số lượng trạm biến

áp tăng, chi phí cho đường dây cung cấp lớn và như vậy hiệu quả kinh tế sẽ giảm

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng

Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng hoặc khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí ăn mòn hoặc rung động Trạm bao gồm các thiết bị phân phối phía cao áp được đặt ở ngoài trời còn còn các thiết bị phân phối phía thứ cấp được đặt trong các tủ điện hoặc đặt trong nhà

Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng

và ít ảnh hưởng tới các công trình khác

Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn Khi sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm Toàn bộ thiết bị của trạm từ phía sơ cấp đến phía thứ cấp được đặt trong nhà với các tủ phân phối tương ứng

Sau đây 2 phương án đặt trạm biến áp phân xưởng :

Phương án 1:Đặt trạm biến áp tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo đến tủ phân phối của phân xưởng

Phương án 2: Đặt trạm biến áp tại góc xưởng và kéo đường cáp đến tủ phân phối của phân xưởng

Để lựa chọn một trong hai phương án ta tính toán và lựa chọn theo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện cho từng phương án đưa ra

- Phương án 1: Đặt trạm biến áp tại trung tâm phụ tải.

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến phân xưởng là dây cáp đồng ba pha, được lắp đặt trong rãnh

Tiết diện dây dẫn cao áp đến phân xưởng có thể chọn theo mật độ kinh tế Căn cứ vào số liệu ban đầu ứng với TMax=5010h của dây cáp đồng ta có Jkt=2,7 A/mm2 (Tra bảng 9.pl sBT)

Xác định tổn hao điện áp thực tế :

( )

216,589.0,52 229,849.0, 064

.0,11 1, 4 10

( )

32

.

216,589 229,849

.0,52.0,11.3422.10 10

195, 232 / n m

o N

τ: thời gian tổn thất lớn nhất, phụ thuộc vào phụ tải (đồ thị phụ tải) và tính chất của phụ tải và được tính bằng công thức:

τ = (0.124 + Tmax×10-4)2×8760 hVới Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất, Tmax = 5010 h

4 2ax

4 2

(0,124 10 ) (0,124 5010.10 ) 8760 3422

Trong đó c∆ là giá thành tổn thất điện năng, c∆=1000đ/kWh

Vốn đầu tư cho đoạn dây:

-Phương án 2: Đặt trạm biến áp tại góc phân xưởng.

-Tương tự phương án 1 ta chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến phân xưởng

là dây cáp đồng ba pha, được lắp đặt trong rãnh

Tiết diện dây dẫn cao áp đến phân xưởng có thể chọn theo mật độ kinh tế Căn

cứ vào số liệu ban đầu ứng với TMax=5010h của dây cáp đồng ta có Jkt=2,7 A/mm2 (Tra bảng 9.pl sBT)

Khi đó dòng điện chạy trên đường dây là :

.0, 095 1, 21 10

.

216,589 229,849

.0,52.0, 095.3422.10 10

168, 61 / n m

o N

τ: thời gian tổn thất lớn nhất, phụ thuộc vào phụ tải (đồ thị phụ tải) và tính chất của phụ tải và được tính bằng công thức:

τ = (0.124 + Tmax×10-4)2×8760 hVới Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất, Tmax = 5010 h

4 2ax

4 2

(0,124 10 ) (0,124 5010.10 ) 8760 3422

Trong đó c∆ là giá thành tổn thất điện năng, c∆=1000đ/kWh

Vốn đầu tư cho đoạn dây:

Từ những tính toán trên ta thấy chi phí quy dẫn của phương án 2 nhỏ hơn phương án 1 hơn nữa trong phạm vi đồ án thiết kế do diện tích phân xưởng hẹp lại bố trí nhiều thiết bị nên ta chọn phương án 2: Đặt trạm biến

áp tại góc phân xưởng làm phương án thiết kế Sau đây ta tính toán đi dây

và chọn tiết diện từ nguồn cấp đến trạm biến áp cho phương án 2 đã chọn

3.1.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp.

Công suất của máy biến áp và số lượng chúng trong mỗi trạm là các tham

số quan trọng quyết định chế độ làm việc của mạng điện Công suất của máy biến áp trong điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo cung cấp điện cho toàn bộ nhu cầu phụ tải Để thuận tiện cho việc vận hành trạm biến áp, không nên chọn nhiều loại máy trong một trạm Tốt nhất là chỉ nên chọn một gam công suất máy biến áp, tuy nhiên trong thực tế đôi khi khó có thể đáp ứng được yêu cầu trên, lúc đó phải chọn các máy khác nhau, nhưng nếu như vậy cũng chỉ nên chọn hai loại máy Việc chọn số lượng máy biến áp có liên quan đến chế độ làm việc của trạm Hai nhân ảnh hưởng quyết định đến bài toán chọn máy biến áp là nhiệt độ môi trường xung quanh và đồ thị phụ tải Thông thường loại máy biến áp hai cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong các xí nghiệp, nhà máy và các trạm biến áp trung gian Máy biến áp ba cuộn dây chỉ

sử dụng ở các trạm trung gian chính có công suất lớn

Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi điện áp 35 kV của mạng cao áp phân phối thành điện áp 380/220V cung cấp điện cho phân xưởng.Như vậy ta chọn trạm biến áp 10/0,4kV cho phân xưởng

Số lượng máy biến áp được xác định trên cơ sở giải bài toán kinh tế kỹ thuật Thông thường ở các trạm biến áp tiếu thụ số lượng máy biến áp được chọn từ một đến hai máy biến áp.Nếu chọn hai máy biến áp trong một trạm thì cần phải xét đến khả năng chịu quá tải của máy khi máy thư hai bị sự cố Lúc

đó máy biến áp còn lại sẽ gánh toàn bộ phụ tải của trạm biến áp Việc lựa chọn

số lượng và công suất máy biến áp cần xét đến không chỉ về kinh tế mà cả về tính liên tục và độ tin cậy cung cấp điện lời giải tối ưu có thể nhận được bằng

cách so sánh các phương án theo chi phí quy đổi :

. BA .

Trong đó :

VBA - vốn đầu tư máy biến áp ; p - hệ số sử dụng tiêu chuẩn ;

Y- thiệt hại do mất điện, Y=gth.Ath=gth.Pth.tf

gth – đơn giá thiệt hại do mất điện(đ/kW), đối với xí nghiệp công nghiệp

có thể lấy gth=4500(đ/kW)

Ath - điện năng thiếu hụt trong năm, (kWh)

Pth - công suất thiếu hụt trong thời gian mất điện tf

tf - thời gian mất điện, đối với trạm biến áp trung gian tf =12 và với trạm tiêu thụ tf =24 h/năm

Sau đây ta tiến hành chọn số lượng và công suất máy biến áp cho phân xưởng.

Chọn công suất và số lượng máy biến áp.

Ta có : Stt = 315,727kVA

cosφtb= 0,686

Trong đó phụ tải loại I và II là 85% (m1+2=0,85)

Thờigian sử dụng công suất cực đại là TM = 5010h

Giá thành tổn thất điện năng c∆=1000đ/kWh

Suất thiệt hại do mất điện là gth=4500đ/kWh

Hệ số điền kín bản đồ xác định theo biểu thức :

Phương án 1 : Chọn hai máy biến áp công suất 2x160kVA.

Phương án 2 : Chọn một máy biến áp công suất 320kVA.

Phương án 3 : Chọn một máy biến áp công suất 400kVA.

Các tham số của máy biến áp như sau :

ra trong máy biến áp Trước hết ta kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi một trong hai máy bị sự cố

Phụ tải trong thời gian sự cố một máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và II

sc qt

n

S k

S

Như vậy máy không thể chịu được quá tải khi xảy ra sự cố, bởi vậy để đảm bảo an toàn cho máy khi có sự cố một trong hai máy, ngoài 15% phụ tải loại III, cần phải cắt thêm 15% phụ tải loại II, khi đó phụ tải ở chế độ sự cố là :

sc qt

n

S k

S

Nhử vậy máy có thể chịu được quá tải trong quá trình xảy ra sự cố

Xác định chi phí quy đổi của các phương án : thiệt hại do mật điện Coi sự thiệt hại đối với các phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, ta chỉ xét đến thiệt hại do mất điện đối với phụ tải loại I và II

- Đối với phương án 1 :

Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 15% công suất loại II nên ta có thiệt hại do mất điện ở phương án 1 là :

6

1 th th f 4500.0,15.315, 727.0, 686.24 3,51.10 / n m

- Đối với phương án 2 và 3 ta có:

Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng công suất loại I và II nên ta có thiệt hại do mất điện ở phương án 2 và 3 là

2

6

os 4500.268,368.0, 686.24 19,883.10 / n m

tf là thời gian mất điện đẳng trị của các phần tử đẳng trị, đối vứi trạm biến

áp phân phối tf = 24h/năm

Tổn thất điện năng trong các máy biến áp xác định theo biểu thức :

TT Các tham số Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

1 Công suất trạm biến áp

Như vậy ta thấy phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 2

và phương án 3 Nếu không xét đến độ tin cậy cung cấp điện thì ta rất dễ nhầm

phương án vì cả vốn đầu tư và tổn thất của phương án 1 đều cao hơn ở 2

phương án kia Việc lựa chọn phương án dùng hai máy biến áp còn có lợi là có

thể cắt bớt một máy khi phụ tải quá nhỏ, điều đó tránh cho máy biến áp làm

việc non tải do đó giảm được tổn thất và nâng cao chất lượng điện Với cách

chọn máy biến áp như vậy ở những năm cuối chu kỳ thiết kế máy có thể làm

việc quá tải trong một khoảng thời gian nhất định, nhưng điều đó hoàn toàn

không ảnh hưởng đến tuổi thọ chủa máy

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu.

Sơ đồ nối điện của tram biến áp rất đa dạng, phụ thuộc vào mức độ yêu cầu

về sự an toàn trong vận hành, tính kinh tế và độ tin cậy cung cấp điện Yêu cầu về độ an toàn vận hành được đặt lên hàng đầu và coi đó là sự bắt buộc không thể thiếu đối với mỗi sơ đồ Yêu cầu về độ tin cậy và tính kinh tế nhìn chung đối ngược với nhau, vì vậy việc dung hoà các yêu cầu này là bài toán tối

ưu được xác định tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể

Do trong phạm vi đồ án thiết kế cấp điện cho một phân xưởng cơ khí sửa chữa gồm có 4 nhóm thiết bị và ta chỉ đặt một tủ phân phối nên ta chỉ có một

sơ đồ nối điện duy nhất từ trạm biến áp tới tủ phân phối

CHƯƠNG IV : LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ

ĐỒ NỐI ĐIỆN.

4.1 Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lực.

4.1.1 Xác định sơ bộ vị trí của các thiết bị trong phân xưởng.

Trên cơ sở phân bố các thiết bị ta đưa ra hai phương án nối điện như sau :

Phương án 1:Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo đến từng thiết bị

Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến từng thiết bị

4.1.2.Tính toán lựa chọn phương án tối ưu.

4.1.2.1 Xác định vị trí tối ưu của tủ động cho mỗi nhóm phụ tải và tủ phân phối của toàn phân xưởng.

a Vị trí tủ phân phối của nhóm phụ tải

- Theo phương pháp trung tâm tải ta có:

Toạ độ của trọng tâm phụ tải được coi là vị trí của tủ phân phối và được xác định theo biểu thức:

i i

X,Y : là toạ độ của tâm tải

xi, yi : là toạ độ của điểm tải thứ i

Si : là công suất của điểm tải thư i

Từ đó ta có toạ độ của tủ phân phối cho từng nhóm phụ tải là :

5,37512,879 7,143 11,905 11,905 4,476

Tương tự theo phương pháp trọng tâm phụ tải ta có :

Toạ độ của tủ phân phối chính như sau :

.

101,905.14, 428 75, 671.18,512 11,563.60, 081 5, 074.177, 424

101,904 75, 671 60, 081 177, 424 10,858

Hình 4.1.2.2

Chọn tiết diện dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính chủ phân xưởng ( đoạn dây OĐ)

- Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối là dây cáp đồng ba pha, được lắp đặt trong rãnh.

Tiết diện dây dẫn cao áp đến phân xưởng có thể chọn theo mật độ kinh tế Căn

cứ vào số liệu ban đầu ứng với TMax=5010h của dây cáp đồng ta có Jkt=2,7 A/mm2 (Tra bảng 9.pl sBT)

Khi đó dòng điện chạy trên đường dây là :

.0, 016 1, 474 0,38

216,589 229,849

.0, 099.0, 016.3422.10 0,38

τ: thời gian tổn thất lớn nhất, phụ thuộc vào phụ tải (đồ thị phụ tải) và tính chất của phụ tải và được tính bằng công thức:

τ = (0.124 + Tmax×10-4)2×8760 hVới Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất, Tmax = 5010 h

4 2ax

4 2

(0,124 10 ) (0,124 5010.10 ) 8760 3422

3744, 064.1000 3, 744.10

OD

Trong đó c∆ là giá thành tổn thất điện năng, c∆=1000đ/kWh

Vốn đầu tư cho đoạn dây:

.0, 012 0,944 0,38

.

67,863 76, 02

.0,37.0, 012.3422.10 0,38

Trong đó c∆ là giá thành tổn thất điện năng, c∆=1000đ/kWh

Vốn đầu tư cho đoạn dây :

.0, 009 0,546 0,38