THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

PHẦN I :THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAYLời nói đầu ………………………………………………….……………...Trang1 Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy chế tạo máy bay1 . Loại ngành nghề Qui mô và năng lực của nhà máy 2 1.1 . Loại nghành nghề2 1.2 . Qui mô năng lực của nhà máy22 . Giới thiệu qui trình sản xuất của nhà máy 3 2.1. Tóm tắt qui trình sản xuất 3 2.2. Chức năng của các khối trong qui trình sản xuất 3 2.3. Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ 43 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy 4 3.1 Các đặc điểm của phụ tải điện4 3.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy44 . Phạm vi đề tài5 Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy1 . Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí6 1.1 . Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong PX SCCK6 1.2 . Khái niệm về phụ tải tính toán6 1.3 . Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của PX SCCK7 1.4 . Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ PX SCCK122 . Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy14 2.1 . Lựa chọn phương pháp tính 14 2.2 . Tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng143 . Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy17 3.1 . Phụ tải tính toán của toàn nhà máy theo kết quả tính từ phụ tải17 3.2 . Phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát triểm của tương lai174 . Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy 18 4.1 . Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng 18 4.2 . Xác định trọng tâm phụ tải của toàn nhà máy 19 Chương III: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy1 . Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ khu vực về nhà máy 22 1.1 . Các công thức kinh nghiệm 22 1.2 . Xác định điện áp truyền tải điện về nhà máy222. Vạch các phương án cung cấp điện cho nhà máy 22 2.1 . Nguyên tắc chung22 2.2 . Phân loại hộ dùng điện trong nhà máy 23 2.3 . Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp đã chọn 23 2.4 . Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ thích hợp 253. Tính toán các thông số chung 29 3.1 . Chọn sơ bộ máy biến áp cho các phương án 29 3.2 . Chọn sơ bộ các dây dẫn và cáp cho các phương án304 . Tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án 32 4.1 . Phương án 132 4.2 . Các phương án khác375 . Chọn phương án tối ưu426 . Thuyết minh và vận hành sơ đồ42 6.1 . Khi vận hành bình thường 42 62 . Khi sự cố42 6.3 . Khi cần sửa chữa định kỳ42Chương IV: Tính toán ngắn mạch Chọn và kiểm tra khí cụ điện1 . Mục đích tính ngắn mạch 442 . Chọn điểm ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ 44 2.1 . Chọn điểm tính ngắn mạch44 2.2 . Tính toán các thông số sơ đồ 453 . Tính dòng ngắn mạch46 3.1 . Tính dòng ngắn mạch tại điểm N146 3.2 . Tính dòng ngắn mạch tại điểm N247 3.3 . Tính dòng ngắn mạch tại điểm N347 3.4 . Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4484 . Chọn và kiểm tra thiết bị49 4.1 . Chọn và kiểm tra máy cắt49 4.2 . Chọn và kiểm tra dao cách ly cấp 35KV50 4.3 . Chọn tủ cao áp hợp bộ cấp 10KV50 4.4 . Chọn và kiểm tra cáp50 4.5 . Chọn và kiểm tra Aptomat tổng hạ áp51 4.6 . Chọn và kiểm tra thanh dẫn52 4.7 . Chọn và kiểm tra chống sét van54 4.8 . Chọn và kiểm tra biến dòng BI54 4.9 . Chọn và kiểm tra biến áp BU54 5 . Kết luận54 Chương V: Bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp1 . Xác định dung lượng bù55 1.1 Tính hệ số Costb của toàn xí nghiệp.55 1.2 Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp.562 . Chọn vị trí đặt và thiết bị bù 56 2.1 Chọn thiết bị bù56 2.2 Vị trí đặt thiết bị bù563 . Tính toán phân phối dung lượng bù57 3.1 Phân phối dung lượng bù trong cùng một cấp điện áp59 3.2 Phân phối dung lượng bù về phía cao và hạ áp của trạm biến áp594 . Chọn tụ và sơ đồ đấu60 Chương VI: Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí1 . Đánh giá các phụ tải622 . Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện62 2.1 Giới thiệu các kiểu sơ đồ62 2.2 Phân tích và chọn sơ đồ thích hợp633 . Chọn vị trí tủ động lực và tủ phân phối63 3.1 Nguyên tắc chung63 3.2 Công thức xác định vị trí các tủ64 3.3 Xác định vị trí các tủ động lực644. Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp645. Chọn tủ phân phối và tủ động lực64 5.1 Nguyên tắc chọn64 5.2 Chọn tủ phân phối65 5.3 Chọn tủ động lực cho các nhóm phụ tải656. Chọn dây dẫn cho mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí68 6.1 Nguyên tắc chung68 6.2 Chọn dây cáp từ trạm biến áp T5 về đến tủ phân phối PX SCCK 69 6.3 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực69 6.4 Chọn cáp từ tủ động lực đến các nhóm nhỏ70 Chương VII: Thiết kế chiếu sáng cho mạng điện phân xưởng sửa chữa cơ khí1 . Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng752 . Hệ thống chiếu sáng 75 2.1 Giới thiệu các hệ thống chiếu sáng75 2.2 Chọn hệ thống chiếu sáng753 . Chọn loại đèn chiếu sáng754 . Chọn độ rọi cho các bộ phận765 . Tính toán chiếu sáng 76 5.1 Các phương pháp tính76 5.2 Phương pháp hệ số sử dụng quang thông766 . Tính toán chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng SCCK 77 6.1 Tính toán chiếu sáng cho khu vực 177 6.2 Tính toán chiếu sáng cho các khu vực còn lại78 6.3 Phân vùng đèn cho phân xưởng78 6.4 Thiết kế mạng điện chiếu sáng787 . Bản vẽ bố trí đèn 78 Chương VIII: Thiết kế nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng1 . Mục đích và ý nghĩa nối đất802 . Hệ thống nối đất 803 . Xác định điện trở cho phép804 . Xác định điện trở suất của đất815 . Xác định điện trở tản của một điện cực thẳng đứng 816 . Xác định sơ bộ số cọc 827 . Xác định điện trở tản của điện cực nằm ngang 828 . Tính toán chính xác điện trở cần thiết của cọc 829 . Tính chính xác điện trở nối đất nhân tạo của trạm biến áp phân xưởng 82PHẦN II: CHUYÊN ĐỀTÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN CÓNHIỀU VÙNG QUẢN LÝ Chương I: Khái niệm chung về lưới phân phối có nhiều vùng quản lý1 . Mục đích và yêu cầu84 1.1 .Tính cấp bách của đề tài84 1.2 . Khái niệm về lưới có nhiều vùng quản lý84 1.3 . Các yêu cầu85 1.4 . Những vấn đề khó khăn trong việc xác định tổn thất điện năng cho lưới có nhiều vùng quản lý862 . Các công thức tính toán 86 2.1. Công thức chung khi xác định tổn thất điệ năng trong mạng 86 2.2. Các công thức sử dụng để phân bổ tổn thất điện năng giữa các vùng 90 2.3. Những vấn đề cần phải giải quyết91 Chương II: Các giải pháp tính toán thực tế1 . Một số phương pháp tính toán hiện dùng và các ưu nhược điểm93 1.1 . Phương pháp sử dụng thiết bị đo đếm93 1.2 . Phương pháp tính toán dựa trên lượng tổn thất công suất thực phân bố trên từng phân vùng95 1.3 . Phương pháp tính toán dựa trên sự phân tách chính xác các đoạn sử dụng chung95 1.4 . Phương pháp tính toán dựa trên quan điểm tổn thất trên phân đoạn chung được phân đều cho các vùng962 . Khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp98 2.1 . Các yêu cầu chính của thực tế98 2.2 . Phân tích tính khả thi của các phương pháp98 Chương III: Tính toán tổn thất điện năng cho lưới trung áp nhiều phân vùng1 . Giới thiệu qua về phần mềm LOADFLOW 1002. Giới thiệu chung về lưới trung áp có nhiều vùng quản lý sẽ tính 1013. Tính toán tổn thất điện năng cho các phân vùng 106 3.1 . Phương pháp tính toán tổn thất điện năng dựa trên lượng tổn thất công suất thực phân bố trên từng vùng 109 3.2 . Phương pháp tính toán tổn thất điện năng dựa trên quan điểm tổn thất trên phân đoạn dùng chung được phân đều cho các vùng1104 . Nhận xét114 MỤC LỤC116 Phụ lục 1. Qui trình gia công và xử lý số liệu đầu vào Phụ lục 2. Kết quả tính toán lộ 473E21 bằng phần mềm LOADFLOW

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng Bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố… trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ sinh hoạt cho con người

Ngày nay ngành công nghiệp nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp không ngừng được xây dựng Từ đó giúp nền kinh tế nước ta

có những bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực và thế giới Ngoài ra còn có nhiều công trình khác xuất hiện, đặc biệt là các công trình nhà cao tầng, khu chung cư… Để đáp ứng được nhu cầu nói trên thì hệ thống điện phải được thiết kế theo nhu cầu của xã hội Xuất phát từ nhu cầu đó, cùng những kiến thức học được tại bộ môn

Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã được nhận đề tài:

“THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO

NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY”.

Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự tìm tòi và nỗ lực của bản thân, cùng sự giúp 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: ThS Trần Tấn Lợi, em đã hoàn thành đồ án thiết kế tốt nghiệp của mình Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệp thực tế, nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo tận tình của các thầy cô để bản đồ án của

em được hoàn chỉnh hơn Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Trần Tấn Lợi và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này

Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2012

Sinh viên

Trần Thị Thơm

PHẦN I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO MÁY BAY

1 Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy.

1.1 Loại ngành nghề.

Công nghiệp chế tạo máy nói chung và nhà máy chế tạo máy bay nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước ta, có nhiệm vụ cung cấp các loại máy bay, động cơ máy bay phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu

Trong nhà máy sản xuất máy bay có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa dạng, phong phú và phức tạp Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và hiện đại nên việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao

1.2 Quy mô, năng lực của nhà máy.

Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng phục vụ sản xuất là 25000 m2 bao gồm 10 phân xưởng với tổng công suất dự kiến là 10MW

Bảng 1-1: Công suất đặt và diện tích các phân xưởng của nhà máy.

Số trên

mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Diện tích (m 2 )

dung lượng mà sau nhiều năm nhà mỏy vẫn khụng khai thỏc hết cụng suất dự trữ dẫn đến lóng phớ.

2.Giới thiệu qui trỡnh sản xuất của nhà mỏy.

2.1 Túm tắt qui trỡnh sản xuất.

PX.

Đúc kim loại đen

PX Gia công thân động cơ

PX Gia công các chi tiết động cơ

PX Lắp ráp & thử nghiệm động cơ

PX.

Đúc kim loại màu

PX Dập khuôn máy bay

PX Bạc thân máy bay

PX Lắp ráp khung máy bay

2.2 Chức năng của cỏc khối trong qui trỡnh sản xuất.

• Cỏc xưởng đỳc kim loại: cú nhiệm vụ gia cụng cỏc sản phẩm thụ, hỡnh thành cỏc chi tiết trờn mỏy bay

• PX Gia cụng thõn động cơ: cú nhiệm vụ gia cụng phần vỏ động cơ, như ống kộo dài, thõn vỏ tuốc bin…

• PX Gia cụng cỏc chi tiết động cơ: cú nhiệm vụ gia cụng cỏc chi tiết trờn động cơ như cỏc tầng nộn tuabin, cỏc miệng phun nhiờn liệu

• PX Lắp rỏp & thử nghiệm động cơ: cú nhiệm vụ lắp rỏp cỏc chi tiết trờn động cơ vào thõn động cơ, ghộp nối cỏc phần thõn với nhau, sau đú được thử nghiệm kiểm tra qua một số mỏy chuyờn dụng

• PX Dập khuụn mỏy bay: cú nhiệm vụ gia cụng phần vỏ mỏy bay, cỏc chi tiết trờn mỏy bay …

• PX Bạc thõn mỏy bay: cú nhiệm vụ rà búng và sơn mỏy bay…

• PX Lắp rỏp khung mỏy bay: cú nhiệm vụ lắp rỏp cỏc chi tiết gắn trong mỏy bay như cỏc thựng dầu, cỏc khối chi tiết… lắp rỏp vỏ mỏy bay

• PX Lắp rỏp mỏy bay: cú nhiệm vụ lắp động cơ lờn mỏy bay, lắp buồng lỏi, lắp mỏy phỏt… thụng điện kiểm tra

2.3 Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ.

Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng của nhà máy như các phân xưởng nhiệt luyện, phân xưởng luyện kim đen, phân xưởng luyện kim màu…phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cao

Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn về kinh tế và làm rối loạn các qui trình công nghệ Do đó, nhà máy cần phải được cung cấp điện liên tục

3 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy.

3.1 Các đặc điểm của phụ tải điện.

Phụ tải điện trong các nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải:

- Phụ tải động lực

- Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp f=50Hz

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều có tần số f=50Hz

Độ chênh lệch điện áp trong mạng chiếu sáng ∆Ucp% = 2,5%

3.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy.

Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các

thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong nhà máy Ở đây, căn cứ vào chức năng của các phân xưởng và công suất đặt ta có thể sơ bộ phân loại được hộ phụ tải

Bảng 2-2: Phân loại hộ phụ tải cho các phân xưởng.

Tên phân xưởng Phân loại hộ phụ tải

PX Lắp ráp & thử nghiệm động cơ III

Đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I và II theo công suất là khoảng 83% Phụ tải loai III chỉ chiếm một tỉ lệ khoảng 17%, do đó nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I và vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục

Dưới đây là những nội dung chính mà bản đồ án thiết kế sẽ đề cập:

• Tính toán, thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

• Thiết kế mạng điện phân xưởng sửa chữa cơ khí

• Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện nhà máy

• Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

• Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG

VÀ TOÀN NHÀ MÁY

1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

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 dây dẫn hạ áp

- Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm 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 ta chia làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải) như sau, theo kí hiệu trên mặt bằng:

Bảng 2.1- Phân nhóm phụ tải

lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

Pđm(kW)

Nhóm 1

Nhóm 4

1 Máy doa toà độ 1 3 4.50 4.50

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 mức các 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 độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không được cắt) Như vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế về một vài 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 tính toán cần phải được xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiện

phát nóng và Phụ tải tính toán 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 ra phát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhẩy

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

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 bình phương

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 vị 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

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

a Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1.

Nhóm 1

P U

40

444,09

Tra bảng phụ lục PL.I.5 ta được n *hq=0,75

Số thiết bị làm việc hiệu quả: nhq=n*hq.n=0,75.9 ~ 7 thiết bị

Tra bảng phụ lục PL.I.6 với ksd=0, 15 và nhq= 7 được kmax=2,48

b Tính phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại (2-3- 4-5).

Bằng phương pháp và cách tính giống như với nhóm 1 ta được kết quả như sau::

Bảng 2.2: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm trong phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tổng công suất (kW)

Iđm(A) ksd cos/tag Nhq kmax Phụ tải tính toán

Ptt Qtt Stt Itt THIẾT BỊ NHÓM 1

THIẾT BỊ NHÓM 3

10 40 Máy mài hai phía 2 2.8 5.6 7.09 0.15 0.6/1.33

1 26.01 32.51 49.4 THIẾT BỊ NHÓM 5

1.4 Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí.

a Phụ tải tính toán động lực của toàn phân xưởng.

Pttdl : Là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng

kđt : Là hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại công suất tác dụng

Pttnhi : Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i, kW

n : Là số nhóm

- Lấy kđt = 0,85 và thay Ptt của nhóm vào công thức ta được

Pttđlpx=0,85.( 20,05+20,22+19,27+19,51+20,73)=84,81kW

b

Tính phụ tải chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng.

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích theo công thức sau:

Pcs =P0 F Trong đó:

Pcs : Là công suất chiếu sáng (kW)

p0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)

F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2)

- Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra sách hệ thống cung cấp điện ta tìm được po =15W/m2, cosϕ=1, tgϕ=0, Qcs=0

- Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

1 1

Qttpx = kđt∑

=

n i ttnhi Q

1

Sttpx = 2 2

ttpx ttpx Q

Cosϕ = Pttpx/SttpxIttpx =

đm

ttpx U

S

3 Trong đó:

kđt : Hệ số đồng thời của toàn phân xưởng (kđt = 0,85)

m : Số nhóm thiết bị động lực trong phân xưởng

d Tính toán phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị và phân xưởng.

Phụ tải đỉnh nhọn của thiết bị xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất

mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức:

- Công thức tính:

Iđn= Ikđmax + (Ittnhóm- ksd.Iđm(max))

= kmn.Iđmmax+ (Itt - ksd.Iđm(max)) Trong đó:

Ikđmax - Dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện khởi

động lớn nhất trong nhóm máy, A

Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy, AIdm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động, Aksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

kmm - Hệ số mở máy của động cơ (kmm=5÷7)

- Tính toán cho nhóm máy 1:

- Tính toán cho nhóm máy khác:

Cách tính tương tự như nhóm 1 Ta được kết quả cụ thể như sau:

- Nhóm 2 : Iđn2 = 174,0 (A)

- Nhóm 3 : Iđn3 = 171,62 (A)

- Nhóm 4 : Iđn4 = 172,21 (A)

- Nhóm 5 : Iđn5 = 175,3 (A)

* Tính toán cho toàn phân xưởng:

Trong phân xưởng SCCK, máy có dòng khởi động lớn nhất có công suất 20 kW

và cosϕ=0,6 - ksd =0,16

Đối với các phân xưởng còn lại của nhà máy ta chỉ biết được công suất đặt tổng

và diện tích của toàn phân xưởng, vì vậy để đơn giản, sơ bộ ta dùng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

2.2 Tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng.

Công thức tính toán phụ tải động lực:

Pđl=knc Pđ

Qđl = Pđl tgϕ

Trong đó:

Pđl : công suất tính toán động lực, kW

Pđ : là tổng công suất đặt của phân xưởng , kWknc : là hệ số nhu cầu của phân xưởng

tgϕ : tương ứng với cosϕ của riêng của từng phân xưởng

Công thức tính toán phụ tải chiếu sáng (ở đây ta dùng đèn sợ đốt):

Pcspx = p0 F

Trong đó :

Pcspx - Công suất chiếu sáng của phân xưởng, kW

p0 - Công suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, W/m2

F - Diện tích cần được chiếu sáng, m

Công thức tính phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng:

Ptt = Pđl + Pcspx ; Qtt = Qđl Stt = 2 2

tt

a Tính chi tiết cho phân xưởng đúc kim loại đen.

Tra sách ( Hệ thống cung cấp điện – Nguyễn Công Hiền )với phân xưởng đúc ta tìm được:

knc= 0,7 ; cosϕ = 0,8  tgϕ = 0,75 ; po = 15W/m2;Pđặt = 2800 kW; F=1750m2

Pđl = knc Pđ = 0,7 2800 = 1960 kWPcspx = 0.015.1750 = 26,25 KW

Ptt = Pđl + Pcspx = 1960 + 26,25 = 1986,25 kWQtt = Pđl tgϕ = 1960.0,75 = 1470 kVARStt = Ptt2 + Qtt2 = 2471,05 kVA

2471,05

3754,37

3 3.0,38

tt tt

b Bảng kết quả tính cho toàn bộ các phân xưởng khác.

Tính tương tự như phân xưởng đúc kim loại đen ta có bảng kết quả như sau:

Tên phân xưởng

d P

(KW)

F (m2)

Knc cosϕ

0

2

( )

P w m

dl P

(KW)

dl Q

(KvAr)

Pcs (KW)

Pttpx (Kvar)

Qttpx (Kvar)

Sttpx (KVA)

Ittpx (A)

cơ

toán

3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.

3.1 Phụ tải tính toán của toàn nhà máy theo kết quả tính từ phụ tải.

Công thức tính toán:

Pttnm = kđt ∑

=

n i ttdlpxi P

1

+ ∑

=

n i cspxi P

1

Qttnm = kđt ∑

=

n i ttdlpxi Q

1

+∑

=

n i ttcspxi Q

S

.3

cosϕnm = Pttnm/Sttnm

Trong đó:

Pttpxi – Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng thứ i trong nhà máy

Qttpxi – Phụ tải tính toán phản kháng của phân xưởng thứ i trong nhà máy

Pcspxi – Phụ tải chiếu sáng thứ i trong nhà máy

kđt – Hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại của phụ tải (0,8 - 1)

Lấy kđt = 0,8 ta được:

Pttnm = 0,8.(5559,81 + 392,33) = 4761,71 kWQttnm = 0,8.(5448,08+0 )= 4358,47 kVArSttnm = 2 2

ttnm

P + = 4761,712+4358, 472 = 6455,24 kVAIttnm =

đm

ttnm U

S

3 = 6455, 24

3.0,38 = 9807,72 A cosϕnm = Pttnm/Sttnm = 4761,71/6455,24 = 0,74

3.2 Phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát triển của tương lai.

Công thức tính toán : Theo công thức 2.53b trang 63(Cơ sở lý thuyết tính toán

và thiết kế hệ thống cung cấp điện – Phan Đăng Khải) ta có :

SNM(t) = Stt(1+αt) (2-1)

0 < t < T

Trong đó :

SNM (t) : Công suất của năm dự kiến (kVA)

Stt : Công suất tính toán hiện tại (kVA)

t : Thời gian dự kiến theo năm (10 năm)

[0,T] : Khoảng thời gian để đánh giá sự phát triển của phụ tải

α: Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại (α=0,0595 – 0,0685)

(Theo Sách Tra Cứu Về Cung Cấp Điện Xí Nghiệp Công Nghiệp –

Mạng Lưới Điện Công Nghiệp Tập 1 trang 262) Trong trường hợp

này lấy α=0,06, thay số vào công thức tính toán ta được:

Snm(10) = 6455,24.( 1 + 0,06.10 ) = 10328,38 kVA

Pnm(10) = Snm(10) cos ϕnm = 10328,38.0,74=7618,73 kW

4 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy.

4.1 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng.

a Ý nghĩa của biểu đồ phụ tải trong thiết kế cung cấp điện.

Biểu đồ phụ tải là một cách biểu diễn về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng nhà máy, nó cho biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng (tức mật độ phụ tải các vị trí khác nhau trên mặt bằng) Điều này cho phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm BA, trạm phân phối Khi biết rõ sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng còn giúp cho người thiết kế chọn được kiểu sơ đồ CCĐ thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh tế tối ưu

Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỷ lệ lựa chọn

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

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải được đặt tại trọng tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng ta có thể coi như phụ tải của phân xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng Vì vậy trọng tâm của phụ tải phân xưởng được xem như tâm hình học của phân xưởng

- Vòng tròn phụ tải được chia làm 2 phần: Phần phụ tải động lực là phần hình quạt được gạch chéo, phần còn lại không gạch chéo là phần phụ tải chiếu sáng

- Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định theo công thức:

Rpxi : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i đơn vị là (mm)Sttpxi: Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i; (kVA)

m : Hệ số tỉ lệ lựa chọn (kVA/mm2) Chọn m=5 kVA/mm2

.

Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng tròn phụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực Vì vậy ta có thể tính góc của phần công suất chiếu sáng theo công thức sau:

Góc của phụ tải chiếu sáng trên biểu đồ:

αcsi =

ttpxi

cspxi P

P

.360

Trong đó:

αcsi : Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

Pcspxi : Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng iPttpxi : Phụ tải tính toán của phân xưởng i

4.2 Xác định trọng tâm phụ tải của toàn nhà máy.

a Ý nghĩa của trọng tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện.

Trọng tâm phụ tải của nhà máy là một số liệu quan trọng cho người thiết kế tìm được vị trí đặt các trạm bến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng, ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho nhà máy trong việc qui hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mong muốn

b Tính toạ độ trọng tâm phụ tải của nhà máy

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ

được xác định: M0(x0,y0) theo hệ trục toạ độ xoy (Vì chiều cao của nhà máy không lớn nên bỏ qua thành phần cao độ z)

Công thức:

(2-2)

Trong đó :

Sttpxi : Phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi,yi : Tọa độ của phân xưởng i theo hệ trục xoy đã chọn

m : Số phân xưởng có phụ tải điện trong nhà máy

05 , 2471

Ta có bảng kết quả tính toán các phân xưởng:

TT Tên phân xưởng [kW]Pcs [kVA]Ptt [kVA]Stt

Tâm phụ tải R

[mm]

o cs

α

Gi

1 PX đúc kim loại đen 26.25 1986,25 2471,05 107 343 12,55 3,82

2 PX đúc kim loại màu 27 727,00 896,75 285 345 7,56 10,84

3 PX gia công thân động cơ 27 543,00 876,47 101 172 7,47 11,90

4 PX gia công các chi tiết động cơ 28.8 373,80 592,73 286 173 6,14 17,49

5 PX lắp ráp & thử nghiệm động cơ 25.2 259,20 405,62 100 200 5,08 22,37

6 PX sửa chữa cơ khí 28.13 112,93 159,82 283 201 3,19 63,35

7 PX bạc thân máy bay 18.75 738,75 1041,78 431 202 8,15 6,48

8 PX dập khuôn máy bay 58.2 658,20 898,84 266 134 7,57 23,31

9 PX lắp ráp khung máy bay 56.25 216,25 303,77 268 50 4,4 66,66

1 10 1

1837718, 22

2278111,37

.2011712,97

2488111,37

i i o

i

i i o

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

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

1.1 Các công thức kinh nghiệm.

Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta thường sử dụng một

số công thức kinh nghiệm sau:

- U : Điện áp truyền tải, kV

- L : Khoảng cách truyền tải, km

- P : Công suất tryền tải tính bằng, kW

1.2 Xác định điện áp truyền tải điện về nhà máy.

Kinh nghiệm vận hành cho thấy phụ tải điện của nhà máy, xí nghiệp 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 dụng điện Vì vậy khi chọn điện áp tải điện ta cũng phải tính đến sự phát triển trong tương lai của nhà máy Nhưng vì không có thông tin chính xác về sự phát triển của phụ tải điện của nhà máy cho nên ta xét sơ bộ theo hệ số tăng trưởng hàng năm lớn nhất trong 10 năm tới theo công thức (2-1) chương II và đã có được S(t) là công suất của năm dự kiến là:

phân loại thông thường đánh giá từ các phụ tải, nhóm phụ tải, phân xưởng và toàn bộ nhà máy được căn cứ vào tính chất công việc, vai trò của chúng trong dây truyền công nghệ chính của nhà máy, vào mức độ thiệt hại kinh tế khi chúng không được cung cấp điện, loại mức độ nguy hiểm có đe doạ đến tai nạn lao động khi ngừng cung cấp điện Sau đây ta sẽ tiến hành phân loại phụ tải của nhà máy sản xuất máy bay theo nguyên tắc trên bắt đầu từ dây truyền công nghệ.

2.2 Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy.

- Trong nhà máy sản xuất máy bay có:

Phân xưởng đúc kim loại đen, Phân xưởng đúc kim loại màu, Phân xưởng gia công thân động cơ, Phân xưởng gia công các chi tiết động cơ, Phân xưởng bạc thân máy bay, Phân xưởng dập khuôn máy bay là những phân xưởng chủ yếu trong quy trình công nghệ của nhà máy Nếu bị ngừng cấp điện thì sẽ dẫn đến tình trạng hư hỏng, ngừng trệ sản xuất và lãng phí nhân công vì vậy các phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại I & II

Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Phân xưởng lắp ráp & thử nghiệm động cơ, Phân xưởng lắp ráp khung máy bay và Phân xưởng lắp ráp máy bay là những phân xưởng quan trọng trong dây truyền sản xuất nhưng được phép ngừng cung cấp điện trong thời gian sửa chữa thay thế các phần từ bị sự cố nhưng không quá một ngày 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 máy bay có 10 phân xưởng thì các phân xưởng loại I & II chiếm tới 83% về công suất còn lại xếp vào hộ loại III Vậy nhà máy được xếp vào hộ phụ tải loại I

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 trọng tâm (hoặc gần trọng tâm) của nhà máy và được biến đổi xuống cấp điện áp nhỏ hơn là 10kV 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 phân xưởng đặt tương đối gần nhau (phụ tải tập trung) và công suất không lớn hoặc ở

xa hệ thống

HTÐ 35-220kV

HTÐ 35-220kV

6-20kV

Ưu điểm của sơ đồ:

Có độ tin cậy 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 xưởng sau 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

với các xí nghiệp có phụ tải tập trung, công suất nhỏ hoặc ở gần hệ thống Sơ đồ này

có ưu điểm là đơn giản, ít phần tử nên độ tin cậy cung cấp điện khá cao Tuy nhiên nếu

điện áp truyền tải về hệ thống là lớn thì chỉ dùng trạm phân phối trung tâm có thể làm gia tăng vốn đầu tư ở các thiết bị phân phối (máy cắt…), các đường dây 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

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

2.4 Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp

- Vì nhà máy sản xuất máy bay là hộ phụ tải loại I và có khoảng cách giữa các phân xưởng trong nhà máy tương đối ở gần nhau, các phụ tải tập trung, công suất của các phân xưởng cũng không lớn, cấp điện áp yêu cầu cũng không có gì đặc biệt mà chỉ

là cấp điện áp 0,4 KV, cho nên theo ưu điểm và phạm vi sử dụng của các loại sơ đồ đã nêu ở mục 2.3 trên 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 trạm phân 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 tiến hành chọn vị trí của các trạm biến áp sao cho thuận tiện cho việc thi công, lắp đặt, vận hành an toàn và các yếu tố khác về kinh tế khi đặt trạm biến áp, nói chung vị trí của các trạm 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 nhà máy theo toạ độ M0(227;248), 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, việc phòng 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 kề các phân xưởng

* 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 tán của phụ tải trong nhà máy, phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt liên tục cấp điện, số lượng trạm có liên quan chặt chẽ tới phương án cung cấp điện trong nhà máy

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

 Dung lượng của máy biến áp trong một nhà máy nên dùng ít chủng loại để giảm số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng

 Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, đồng nhất và có chú ý tới sự phát triển của phụ tải sau này

 Trạm biến áp cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại I hay loại II nên dùng 2 máy biến áp, các hộ loại 3 có thể chỉ cần dùng 1 máy biến áp là được

Theo các phân tích trên ta có 4 phương án cấp điện cho nhà máy như sau:

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 1

M(227,248)

T1 T3

T5 T4 T6

T8 T7 T2

1

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 2

M(227,248)

T1 T3

T5 T4

T7 T6 T2

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm

Đường dây kép cấp cho trạm

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm

Đường dây kép cấp cho trạm

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 3

M(227,248)

T1 T3

T5 T4 T6

T8 T7 T2

1

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 4

M(227,248)

T1 T3

T5 T4

T7 T6 T2

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm Trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp phân xưởng

Đường dây kép cấp cho trạm

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm Trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp phân xưởng

Đường dây kép cấp cho trạm

*Nhận xét sơ bộ các phương án:

4 phương án cung cấp điện cho nhà máy được đưa ra dựa trên đặc điểm cũng như

sự phân bố của các phân xưởng trong mặt bằng nhà máy và các phân tích sơ bộ ở trên Tuy nhiên, mỗi phương án có những sự khác nhau nhất định trong việc phân nhóm phân xưởng, chọn máy biến áp cũng như sơ đồ đi dây:

- Phương án 1 và phương án 2 cùng sử dụng trạm biến áp trung tâm Chúng khác nhau ở chỗ phân xưởng lắp ráp & thử nghiệm động cơ (5) được cung cấp điện từ 1 trạm biến áp độc lập (phương án 1) và được truyền tải hạ áp từ 1 trạm biến áp khác (phương án 2)

- Phương án 3 và phương án 4 có sơ đồ đi dây lần lượt giống phương án 1 và phương án 2, chỉ thay trạm biến áp trung tâm bằng trạm phân phối trung tâm

3 Tính toán các thông số chung.

3.1 Chọn sơ bộ máy biến áp cho các phương án.

- Thông thường công suất định mức của máy biến áp được chế tạo ứng với nhiệt

độ môi trường nhất định do nước sản xuất ghi trên lý lịch máy, vì thế khi sử dụng máy biến áp sản xuất ở nước ngoài có nhiệt độ môi trường khác với Việt Nam thì ta phải tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của MBA

 Công thức trang 84 sách Hệ thống cung cấp điện – Nguyễn Công Hiền:

Trong đó : S’ đmB - công suất định mức của MBA sau khi hiệu chỉnh; kVA.

Sđm - công suất định mức của MBA ghi trên nhãn máy; kVA

θmax - nhiệt độ cực đại của môi trường đặt máy; oC

θtb - nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy; oC

 Theo khí hậu miền bắc Việt Nam lấy θtb = 24 0C ; θmax= 42 0C và như vậy thay vào công thức trên ta có được công suất định mức sau khi hiệu chỉnh đối với máy của Liên Xô sản xuất là:

3542

SđmB - 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 - Công suất tính toán của phụ tải (kVA)

Ssc - Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Trong các hộ loại I có 17% là phụ tải loại III nên Ssc = 0.83*Stt

kqtsc - là hệ số quá tải sự cố lấy kqtsc=1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,75 (Theo sách “Sổ tay tra cứu Thiết

bị điện 0,4-500kV của tác giả Ngô Hồng Quang, trang 9)

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 phát triển trong 10 năm tới là Sttnm (10) = 10328,38 kVA Vì vậy trạm biến áp trung tâm được đặt 2 máy biến áp và chọn theo công thức (3-8):

2S’đmBAtt ≥ 10328,38 S’đmBAtt=10328,38/ 2 ≈ 5164,19 kVA

• Tra bảng PLII.1 trang 257 sách “ Thiết kế cấp điện ” ta chọn được loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Liên Xô chế tạo nhãn hiệu TM-10000/35 có thông số kỹ thuật ghi trong bảng (3-1) với công suất đã được hiệu chỉnh theo công thức (3-6)

Vậy MBA đã chọn như trên là hợp lý

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 áp làm việc song song Với các phân xưởng là hộ tiêu thụ loại III thì mỗi trạm biến áp đặt 1 máy biến áp

-Với TBAPX cung cấp cho nhiều phân xưởng thì chọn vị trí đặt là liền tường của phân xưởng có phụ tải lớn nhất, cung cấp cho 1 phân xưởng thì đặt gần tâm phụ tải phân xưởng đó

- Các máy biến áp của trạm biến áp phân xưởng cũng được chọn giống như MBA của trạm BATT Các máy biến áp phân xưởng do có công 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 áp lắp sau máy biến áp dung lượng đến 1000kVA không cần kiểm tra các điều kiện ngắn mạch Nên hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

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 từ trạm khu vực cách nhà máy 8km bằng đường dây trên không lộ kép

- Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy

ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành

- Từ trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến

áp phân xưởng ta sử dụng cáp ngầm Đối với phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I hoặc loại

II 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.

Nhà máy sản xuất máy bay có Tmax = 3000h ( Pl 1.2 TL1)

Tra bảng 5 trang 294 sách “hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp đô thị và nhà cao tầng” ta có với dây AC và Tmax = 3000h thì Jkt = 1,1(A/mm2)

Tính dòng điện làm việc lớn nhất:

Ilvmax = IđmBA =

đm

đmBA U

S

3 (3-9)

- Tính tiết diện dây theo công thức:

Fkt = Ilvmax/Jkt (3-10)Trong đó: FKT :là tiết diện dây theo điều kiện kinh tế (mm2)

JKT :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

có được (FTC) tiết diện tiêu chuẩn

Do khoảng cách từ nhà máy đến hệ thống là ngắn L=8km 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

1 máy 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+

-Tính tiết diện dây cho trạm BATT:

Thay số vào công thức (3-9); (3-10) ta được:

Ilvmax = 3 = 0,753.10000.35

đm

đmBA U

S

=123,72 A

Fkt = 123,72/1,1 = 112,47 mm2.Tra PL 4.12 trang 369 LĐ1 ta được dây AC-120 có: FTC= 120 mm2, Icp= 380 AKiểm tra sự cố: Isc = 1,4.123,72A = 173,21 < Icp = 380A

Kiểm tra tổn thất điện áp: Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học

là 3,5m (tra bảng 3 và 4 trang 351 và 352 sách Lưới Điện 1 – Trần Bách) ta có ro = 0,27Ω/km, xo = 0,4 Ω/km

∆U < 5%.35000=1750V =>như vậy dây chọn đạt yêu cầu

b) Khi sử dụng trạm phân phối trung tâm.

Tương tự như trên ta cũng có Tmax = 3000h, Jkt=1,1 A/mm2

Ở đây ta cũng chọn dây có tính tới sự phát triển của phụ tải nhà máy sau 10 năm tiếp theo Sttnm (10) = 10328,38 kVA

Ittnm =

đm

ttnm U

S

32

) 10 (

= 10328,38

2 3.35 = 85,19A

Fkt = Ittnm/Jkt = 85,19/1,1 = 77,44 mm2

Ta chọn dây AC95 có Icp = 330A

Ở đây ta kiểm tra điều kiện sự cố như sau: do ta sử dụng trạm phân phối trung tâm nên sự cố sẽ là đứt 1 dây, khi đó dây còn lại sẽ phải truyền tải toàn bộ công suất của nhà máy do đó Isc = 2Ittnm

Isc = 2Ittnm = 2.85,19 = 170,37 A < Icp = 330A

Kiểm tra tổn thất điện áp: Với dây AC-95 có ro = 0,33Ω/km, xo = 0,34 Ω/km

∆U < 5%.35000=1750V => như vậy dây chọn đạt yêu cầu

4 Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án.

4.1 Phương án I.

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

1 2471,05 896,752

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 1

M(227,248)

T5 T4

T6

T8

T7 T2

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm Trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp phân xưởng

Đường dây kép cấp cho trạm

TBATT

a Chọn mỏy biến ỏp phõn xưởng

Cỏc mỏy biến ỏp cho cỏc trạm biến ỏp phõn xưởng chọn loại ABB sản xuất trong nước, khụng phải hiệu chỉnh nhiệt độ

Cỏc trạm T1, T2, T3, T4, T5, T7, T8 cung cấp cho cỏc phụ tải loại I hoặc loại II nờn mỗi trạm đặt 2 mỏy biến ỏp làm việc song song Trạm T6 cung cấp cho hộ tiờu thụ loại III nờn đặt 1 mỏy biến ỏp

Trạm biến ỏp T1: cấp điện cho 50% cụng suất phõn xưởng đỳc kim loại đen

Trạm đặt 2 mỏy biến ỏp làm việc song song

n khc SđmB ≥ Stt = 1235,53 kVASđmB ≥ Stt

2 = 617,76 kVAChọn mỏy biến ỏp tiờu chuẩn Sđm = 800 kVA

* Kiểm tra lại dung lượng mỏy biến ỏp đó chọn theo điều kiện quỏ tải sự cố: Sttsc lỳc này chớnh là cụng suất tớnh toỏn của 50% cụng suất phõn xưởng Đỳc Kim Loại Đen sau khi cắt bớt một số phụ tải khụng quan trọng trong phõn xưởng (17% là phụ tải loại III) Đối với phõn xưởng là những hộ tiờu thụ loại III thỡ sự cố cú thể tạm ngừng cung cấp điện:

(n-1) kqt SđmB ≥ Sttsc = 0,83.SttSđmB ≥0,83.Stt/1,4 = 0,83.1235,53/1,4=732,49 kVA

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 800 kVA là hợp lý.

Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có bảng sau:

KVA

ttTBA S KVA

Tên

Công suất định mưc

Tổng

Công suất

kW

kW

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 phát nóng cho phép Đường cáp trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp phân xưởng dùng loại cáp 3 lõi đồng cách điện XLPE-10kV có đai thép

vỏ PVC

Tra TL1 ta được Jkt = 3,1 A/mm2

-Cáp về trạm T1 được tính như sau (cung cấp điện cho cả trạm T1 và T2):

Ilvmax = IđmBA = 2

10.3

800.2

3 =

đm

đmBA U

I

= 29,80 mm2

Tra PL4.32 trang 383 TL1 ta chọn cáp có tiết diện tiêu chuẩn là 35mm2 có Icp =170A Cáp XLPE có tiết diện tiêu chuẩn cực tiểu là 16mm2

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

k1 k2 Icp > Ilvmax (trang 235 Lưới Điện 1 – Trần Bách)

k 1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ với cáp chôn trong đất (k1 = 1)

k 2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt trong đất (k2 = 0,92)

Thay số ta có:

I’cp = 1.0,92.170 = 156,4 A > Ilvmax = 92,376 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 phần liên 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 quá tải nặng nề nhất Chúng ta phải kiểm tra phát nóng trong trường hợp này.

I’cp > 1,4.Ilvmax

Thay số có: I’cp = 156,4 > 1,4.Ilvmax = 1,4.92,376 = 129,33 A

Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu

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

Riêng đoạn cáp từ T1-T2 do khoảng cách ngắn và để thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành… ta chọn cáp giống đoạn BATT-T1

o R km

Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài: Icp.k1.k2 1≥ Ilvmax

Vì cáp đi đơn nên k1 = k2 = 1

∆U% = 5%.380 = 19 V > ∆U = 2,36 V

Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện

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

Tên đường cáp STT

(KVA) Ittpx(A)

Loại cáp và tiết diện (mm 2 ) Icp(A)

Chiều dài L(m)

d Tính toán tổn thất điện năng.

*Tổn thất điện năng trên đường dây (3.20 trang 70 Lưới Điện 1 – Trần Bách)

∆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 gần đúng sau (3.22a trang 70 Lưới Điện 1 – Trần Bách):

τ = ( 0,124 + Tmax 10-4 )2 8760Với nhà máy đang thiết kế có Tmax = 3000h ta có

Với n là số máy biến áp như nhau làm việc song song trong trạm

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

∆APA = ∆Addca + ∆Addha + ∆ATBA

- Tính toán tổn thất ∆P trên đoạn cáp từ TBATT – T1(cao áp):

∆AT1 = 2.1,4.8760 + 10,5 2

2

800.2

53,1235

.1575 = 44 248,52 kWhTính toán tương tự ta có bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp theo phương án 1 như sau:

Tên TBA S đmBA , kVA Số

S tt , kVA ∆ P, kW TT-T1 2x(3x35) 145 550 159,5 1235,53 2,957T1-T2 2x(3x35) 95 550 104,5 1235,53 0,484TT- T3 2x(3x16) 112 307 68,77 896,75 0,662TT- T4 2x(3x16) 128 307 78,59 876,47 0,723TT-T5 2x(3x16) 64 307 39,3 752,54 0,266TT- T6 1x(3x16) 136 307 41,75 405,62 0,329TT- T7 2x(3x16) 210 307 128,94 1506,33 3,502TT-T8 2x(3x16) 121 307 74,29 1202,61 1,286

T7-PX10 3x(1.400)+(1.240) 105 2500 263 464,54 7,375 T8-PX9 3x240+120 84 1450 122 303,77 4,047

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆ A dd = ∆ P dd τ = 39442,71 kWh

Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 1:

Vị trí đặt máy cắt Điện áp,

kV

Số lượng bộ

Đơn giá,

10 6 đ/bộ

Thành tiền

10 6 đ

Đầu ra TBATT và phân đoạn 10 3 250 750

ZPA = (avh + atc).KPA+ C.∆APA Trong đú:

avh : Hệ số vận hành lấy = 0,1

atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiờu chuẩn lấy bằng 0,2

C : Giỏ điện năng tổn thất 1000đ/kWh

∆APA1 = ∆ATBA + ∆Add = 886632,87+ 39442,71 = 926075,58 kWh

- Chi phớ tớnh toỏn hàng năm của phương ỏn 1:

ZPA1 = (0,1+0,2) 10718,94.106 + 1000 926075,58

= 4147,76.106đ

4.2 Cỏc phương ỏn khỏc:

Tớnh toỏn tương tự phương ỏn 1 ta cú bảng tổng kết cho cỏc phương ỏn như sau:

a Phương ỏn 2: Sử dụng trạm biến ỏp trung tõm, đưa điện ỏp từ 35kV xuống

10kV Đặt 7 trạm biến ỏp phõn xưởng đưa điện ỏp 10kV xuống 0,4kV

1 2471,05 896,752

10 464,54

7 1041,78

4 592,73

6 159,82

3 876,47

5 405,62

8 898,84

9 303,77

Phương án 2

T5 T4

T7

T6 T2

Đường dây đơn cấp cho trạm

Đường 0,4kV cấp cho phân xưởng CHú THíCH

Trạm biến áp trung tâm Trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp phân xưởng

Đường dây kép cấp cho trạm

S tt , kVA ∆ P, kW TT-T1 2x(3x35) 145 550 159,5 1235,53 2,957T1-T2 2x(3x35) 95 550 104,5 1235,53 0,484TT- T3 2x(3x16) 112 307 68,77 896,75 0,662TT- T4 2x(3x16) 128 307 78,592 1282,09 1,546TT-T5 2x(3x16) 64 307 39,3 752,54 0,266TT- T6 2x(3x16) 210 307 128,94 1506,33 3,502TT-T7 2x(3x16) 121 307 74,29 1202,61 1,286 T4-PX5 3x(1.300)+(1.185) 72 2300 166 405,62 4,93

T7-PX10 3x(1.400)+(1.240) 105 2500 263 464,54 7,375 T8-PX9 3x240+120 84 1450 122 303,77 4,047

Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∆ A dd = ∆ P dd τ = 47986,5 kWh

Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 2:

Đầu ra TBATT và phân đoạn 10 3 250 750

- Tổng tổn thất điện năng của phương án:

∆APA2 = ∆ATBA + ∆Add = 882859,72+47986,5 = 930846,23 kWh

- Tổng vốn đầu tư cho phương án 2:

KPA2 = KTBA + Kdd + KMC = 4372+1239,79+4900 = 10761,79.106đ

- Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2:

ZPA2 = (0,1+0,2) 10761,79 106 + 1000 930846,23

= 4159,38.106đ