Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

thiết kế đồ án môn học cung cấp điệnI, Đầu đề thiết kế: Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng nhà máy liên hợp dệt thiết kế mạng cao áp của nhà máy,mạng hạ áp,chiếu sáng cho xởng

Trang 1

thiết kế đồ án môn học cung cấp điện

I, Đầu đề thiết kế:

Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng nhà máy liên hợp dệt

thiết kế mạng cao áp của nhà máy,mạng hạ áp,chiếu sáng cho xởng sửa chữa cơ khí,tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy

II,Các số liệu ban đầu :

1 Sơ đồ và công suất đặt các phân xởng của nhà máy liên hợp dệt

2 Danh sách và sơ đồ bố trí thiết bị của phân xởng sửa chữa cơ khí

3 Điện áp chọn theo công suất nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy

4 Công suất nguồn là vô cùng lớn

5 Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là 250MVA

6 Đờng dây cung cấp cho nhà máy dùng loại dây AC

7 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy là 15 km

8 Nhà máy làm việc 3 ca

III,Các bản vẻ (Khổ giấy A0):

1.Sơ đồ nguyên lý mạng diện phân xởng sửa chữa cơ khí

2.Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy

IV,Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày 3 tháng 9 năm 2003

V,Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : Ngày 15 tháng 1 năm 2004

Cao Thanh Tùng 1 Lớp TĐH2 K45

Trang 2

3 M¸y tiÖn ren 2 IK62 10,0 20,0

Cao Thanh Tïng 2 Líp T§H2 K45

Trang 3

mục lục

Trang Lời nói đầu

Chơng I: Giới thiệu chung về nhà máy

Chơng II: Xác định phụ tải tính toán

Chơng III: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

Chơng IV: Thiết kế mạng hạ áp cho xởng sửa chữa cơ khí Chơng V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao

hệ số công suất cho nhà máy

Lời nói đầu

Trang 4

Ngày nay ngành đIện đã thực sự là chỗ dựa cho mọi ngành công nghiệp hoạt đông và phát triển chính vì vậy mọi nhà máy mọi phân xởng muốn xây dựng đều phảI có một phơng

án cấp đIện tối u để tiết kiệm vốn đầu t một cách tối u

Đề tàI đồ án này là “ thiết kế cung cấp đIện cho nhà máy công nghiệp địa phơng” phảInói đó là một đề tàI rất gần thực tế mà một kĩ s tơng lai sẽ phảI làm ,nó rất xác thực

Trong quá trình làm và hoàn thiện đồ án, Thầy Đặng Quốc Thống đã chỉ bảo nhiệt tìnhgiúp đỡ em hoàn thành đề tàI này tuy vậy vì lần đầu làm đồ án chắc chắn không khỏi thiếusót mong các thầy chỉ bảo thêm để em có kinh nghiệm hơn

Em chân thành cảm ơn thầy

Sinh viên

Cao Thanh Tùng

cHƯƠNG I

GiớI THIệU CHUNG Về NHà MáY

1.1 Vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ, đặc điểm vàphân loại phụ tải

Nhà máy liên cơ khí công nghiệp địa phơng có quy mô vừa phải bao gồm 9 phân xởng và nhà làm việc

Bảng 1.1:Danh sách phân xởng và nhà làm việc trong nhà máy

Trang 5

7 Phân xởng kết cấu kim loại 230 3750

diện tích Nhiệm vụ của nhà máy là chế tạo, sửa chữa các loại máy công cụ, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thủ công nghiệp của địa phơng Tuy nhiên đứng về mức độ tiêu thụ điện và tầm quan trọng trên phơng diện tổng thể thì nhà máy chỉ đợc xếp vào hộ tiêu thụ loại II, vì khi bị mất điện chỉ bị tổn thất về kinh tế

Mặc dù là hộ tiêu thụ loại II nhng để giảm tổn thất kinh tế một cách tối đa, nhà máy vẫncần đợc cung cấp một nguồn điện ổn định và tin cậy

Theo dự kiến của nghành Điện, nhà máy sẽ đợc cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhàmáy 15 Km bằng đờng dây trên không sử dụng loại dây AC Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là 250 MVA

Do chế độ làm việc 3 ca, nên thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax =7000 giờ Đồ thị phụtải tơng đối bằng phẳng

Mặt bằng bố trí các phân xởng và nhà làm việc của nhà máy đã đợc trình bày ở trong Hình 1.1

1.2

Nội dung tính toán thiết kế

1 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng và toàn nhà máy

2 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí.

3 Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy

Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng

Chọn số lợng, dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

4 Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy

5 Thiết kế tính toán cho phân xởng sửa chữa cơ khí

1.3

Các tài liệu tham khảo

[1] Cung cấp điện cho Xí nghiệp Công nghiệp và toà nhà cao tầng - Nguyễn Công

Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch – NXB KHKT - 2001

[2] Kỹ thuật chiếu sáng – Patrick Vandeplanque – NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998 –

Bản dịch của Lê Văn Doanh, Đặng Văn Đào

[3] Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm – 1998.

Trang 6

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp

điện nh: Máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,… tính toán tổn thất công suất, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lợng bù công suất phản kháng,… tính toán tổn thất công suất, Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị

điện, trình độ và phơng thức vận hành hệ thống… tính toán tổn thất công suất, Nếu phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố cháy

nổ,… tính toán tổn thất công suất, Ngợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn sẽ d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t, gia tăng tổn thất,… tính toán tổn thất công suất, Cũng vì vậy, có nhiều công trình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn cha có phơng pháp nào thật hoàn thiện Những phơng pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngợclại Có thể đa ra đây một số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả

để tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện

Ptt = Knc.Pđ

Trong đó:

Knc – hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ - công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng Pđ 

Khd – hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb – công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [KW]

t

A t

Trang 7

3 Ph ơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Ptt = Ptb  .

Trong đó:

Ptt – công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị

 - độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

 - hệ số tán xạ của 

Ptt = Pmax.Ptb = Kmax.Ksd.Ptb

Trong đó:

Ptb – công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị

Kmax – hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:

Kmax = f(nhq, Ksd)

Ksd – hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật

nhq – số thiết bị dùng điện hiệu quả

Tmax – thời gian sử dụng công suất lớn nhất, [h]

6 Ph ơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích

đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn nhng khối lợng tính toán lớn và phức tạp.Tuỳ theo quy mô và đặc điểm công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thicông mà chọn phơng pháp tính phụ tải điện thích hợp

Trong đồ án này, chỉ có phân xởng sửa chữa cơ khí là ta đã biết công suất và chế độ làm việccủa từng thiết bị, nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xởng có thể sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của cácphân xởng này ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải tính toán của các phân xởng đợc tính theo phơng pháp chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

2.2 Xác định phụ tải tính toán của phân x ởng sửa chữa cơ khí :

Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 3 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy Diện tích phân xởng là 25 x 75 = 1875 m2, trong phân xởng đặt 42 loại thiết bị điện có công suất rất khác nhau Thiết bị có công suất lớn nhất là 14 KW , song cũng có những thiết bị có công suất rấtnhỏ (0,65 KW) Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Những đặc điểm này cần

đợc quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phơng án thiết

kế cung cấp điện cho phân xởng

Trang 8

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

(còn gọi là ph ơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả)

Theo phơng pháp này, phụ tải tính toán đợc xác định theo biểu thức:

P

1 max

Trong đó:

Pđmi – Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm

n – số thiết bị trong nhóm

ksd – Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật

kmax – Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ kmax = f(nhq,ksd)

nhq – Số thiết bị dùng điện hiệu quả

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây

ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ huỷ hoại cách điện) đúng bằng các phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhq đợc xác định bằng biểu thức tổng quát sau:

)( (làm tròn số)Trong đó:

Pđmi – Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm

n – Số thiết bị trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác định nhq

theo các phơng pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng   10%

Trờng hợp   3

min

max dm

Pđmmax – công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

Pđmmin – công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm

Trờng hợp   3

min

max dm

P và P1 – tổng công suất của n và n1 thiết bị

Sau khi tính đợc n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc nhq* = f(n*,P*) từ đó tính nhq theo công thức: nhq = nhq*.n

Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq, trong một

số trờng hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau:

Nếu n  3 và nhq < 4, phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Trang 9

kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Nếu n > 300 và ksd  0,5 phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: Pqđ = 3.Ppha max

Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp dây: Pqd  3 Pphamax

Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi

về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhq theo công thức:

dm dm

P  

Trong đó: dm – hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho trong lý lịch máy

2.2.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo ph ơng pháp Ptb và kmax

1 Phân nhóm phụ tải:

Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác đợc chính xác cần phải phân nhóm thiết bị

điện Việc phân nhóm thiết bị điện nên cần đợc tuân theo các nguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên để gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng

* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng môt nhóm nên giống nhau để việc xác địnhPTTT đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùngtrong phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu vào ra của các tủ động lực thờng nằm trong khoảng từ 8  12 đờng

Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả ba nguyên tắc trên, do đó, ngời thiết kế cần bố trí lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất Hơn nữa ngày nay các tủ

động lực thờng đợc chế tạo theo đơn đặt hàng, số đờng vào ra cũng nh công suất của tủ cũng

ít bị hạn chế hơn Chính vì vậy, trong bản thiết kế này, chúng ta chỉ cần thoả mãn nguyên tắcmột, có nghĩa là các thiết bị trong cùng một nhóm nên để gần nhau để giảm tối đa tổn thất trên đờng dây

Dựa theo nguyên tắc này, đối với phân xởng sửa chữa cơ khí, ta tiến hành phân nhóm các thiết bị nh trình bày ở trong bảng 2.1

Bảng 2.1:Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải

Trang 11

2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

a Tính toán cho nhóm thiết bị I :

Số liệu phụ tải của nhóm thiết bị 1 đợc cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Các thiết bị thuộc Nhóm I

Tt Tên thiết bị số l- ợng ký hiệu trên mặt bằng Pđm(kw) Iđm(A)

1máy toàn bộ

Tra bảng PL1.1[4] ta tìm đợc ksd = 0,15; cos = 0,6 Ta có:

n = 8 ; n1 = 6

75 , 0 8

48 7

, 51

14 20 14

Tra bảng PL1.6[4] với ksd = 0,15 và nhq = 6 ta tìm đợc kmax = 2,64

Phụ tải tính toán của nhóm I:

47,207,51.15,0.64,2

29 , 27 33 , 1 47 , 20

P tg

12 , 34 6 , 0

47 , 20





tt tt

P

84 , 51 3 38 , 0

12 , 34

max n 5.25,32 0,8.40,4 165,03

i tti dt kd

Trong đó:

Ikđmax – dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện khởi động lớn nhất trong nhóm; kđt

– hệ số đồng thời, ở đây lấy hệ số đồng thời kđt = 0,8

b Tính toán cho nhóm II

Số liệu phụ tải của nhóm II cho trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II

tt Tên thiết bị số lợng ký hiệu trên mặt bằng Pđm(kw) Iđm(A)

1máy toàn bộ Cao Thanh Tùng 11 Lớp TĐH2 K45

Trang 12

1 Máy bào ngang 2 6 7 14 2*17,73

Phụ tải tính toán nhóm II:

83,1651.15,0.2,2

44 , 22 33 , 1 83 , 16

P tg

05 , 28 6 , 0

83 , 16

78 , 26

max n 5.17,73 0,8.43,34 120,62

i tti dt kd

c Tính toán cho nhóm III

Số liệu phụ tải nhóm III cho trong bảng 2.4

bảng 2.4 danh sách các thiết bị thuộc nhóm III

1máy toàn bộ

Trang 13

6 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1.00 1.00 2.53

13 05

24

9 2 5 4 8 2 8 2

, ,

, , , ,

Phụ tải tính toán nhóm III:

58 7 05 24 15 0 1 2

1

, ,

1 , 10 33 , 1 58 , 7

P tg

63 12 6 0

58 7

, ,

, cos  

63 12

0 71 5 17 8 0 4 11 5

n

i tti dt kd

I max , , , , (A)

d.Tính toán cho nhóm IV

Số liệu phụ tải nhóm IV cho trong bảng 2.5

bảng 2.5 danh sách các thiết bị thuộc nhóm IV

1máy toàn bộ

Trang 14

nhq = nhq*.n = 0,95.5= 4,75

Phụ tải tính toán nhóm IV:

25,2354.15,0.87,2

31 33 , 1 25 , 23

P tg

75 , 38 6 , 0

25 , 23

75 , 38

max n 5.35,45 0,8.(58,87 0,15*35,45) 220,09

i tti dt kd

e Tính toán cho nhóm V

Số liệu phụ tải nhóm V cho trong bảng 2.6

bảng 2.6 danh sách các thiết bị thuộc nhóm V

1máy toàn bộ

78 12 6 0 6 24 25 0 3

Phụ tải tính toán nhóm V:

Trang 15

54 , 21

P tg

92 , 26 6 , 0

15 , 16

92 , 26

max n 5.17,73 0,8.(40,9 0,15*17,73) 119,24

i tti dt kd

3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân x ởng sửa chữa cơ khí

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên một

12

4 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân x ởng

Phụ tải tác dụng của phân xởng:

8,0

kđt – hệ số đồng thời của toàn phân xởng, lấy kđt = 0,8

Phụ tải phản kháng của phân xởng:

9,89)54,21311,1044,2229,27.(

8,0 6

, 89 ) 25 , 26 42 , 67 ( )

83 , 127

, 129

25 , 26 42 , 67

Xác định phụ tải tính toán cho các phân x ởng còn lại

Do chỉ biết trớc công suất đặt và diện tích của các phân xởng nên ở đây sẽ sử dụng phơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

2.3.1 Ph ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Theo phơng pháp này, phụ tải tính toán của phân xởng đợc tính theo các biểu thức:

Trang 16

tt

P Q

Pđi, Pđmi – công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt, Qtt , Stt – công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị

n – số thiết bị trong nhóm

knc – hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Nếu hệ số công suất Cos của các thiết bị trong nhóm sai khác nhau không nhiều thì cho phép sử dụng hệ số công suất trung bình để tính toán:

n

i

i i tb

P

Cos P Cos

Tra bảng PL I.3 [3], ta tìm đợc knc = 0,4; Cos = 0,6

Tra bảng PL I.2 [4], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên

2 2

38 , 0

19 , 852

Tra bảng PL I.3 [3], ta tìm đợc knc = 0,4 ; Cos = 0,6

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt CosCS = 1Công suất tính toán động lực:

Pđl = knc.Pđ = 0,4 800 = 320 (KW)

Qđl = Pđl.tg = 320.1,33 = 426,67(KVAR)

Trang 17

Công suất tính toán chiếu sáng:

2 2

89 , 574

Tra bảng PL I.3 [3], ta tìm đợc knc = 0, 6 ; Cos = 0,7

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên Cos = 0,1 Công suất tính toán động lực:

2 2

53 , 540

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên CosCS = 1Công suất tính toán động lực:

2 2

Trang 18

5 Tính toán cho bộ phận nén ép :

Công suất đặt: 450 (KW)

Diện tích: 1797m2

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên Cos = 1Công suất tính toán động lực:

2 2

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt cosCS = 1Công suất tính toán động lực:

2 2

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn huỳnh quang nên Cos CS= 0,85

Trang 19

2 2

Tra bảng PL I.2 [3], ta tìm đợc p0 = 10 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên Cos CS=1

2 2

PCS(KW)

PTT(KW)

QTT(KVAR)

STT(KVA)

Phân xởng cơ khí chính 1200 0,4 0,6 15 480 82,7 562,7 640 852,19Phân xởng lắp ráp 800 0,4 0,6 15 320 65,3 385,3 426,67 574,89

Phân xởng rèn 600 0,6 0,7 15 360 36,59 396,59 367,27 540,53Phân xởng đúc 400 0,7 0,8 15 280 33,75 313,75 210 377,54

Bộ phận nén ép 450 0,7 0,8 15 315 26,96 341,96 236,25 415,63Phân xởng kết cấu kim loại 230 0,6 0,7 15 138 56,25 194,25 140,79 239,91Văn phòng và phòng thiết kế 80 0,8 0,9 15 64 50,9 114,9 62,54 130,82

i tti dt

Trang 20

Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải

2.5.1 Xác định tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu

Pi và li – công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

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

n i i

S

y S y

1

1 0

n i i

S

zSz

1

1 0

Trong đó:

x0 , y0 , z0 – toạ độ của tâm phụ tải điện

xi , yi , zi – toạ độ của tâm phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ 0xyz tuỳ chọn

Si – công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thờng ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm cho chi phídây dẫn và giảm tổn thất trên lới điện

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải

điện, có diện tích tơng ứng với tâm của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồ phụ tải cho phép ngời thiết kế hình dung đợc sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết

kế, từ đó có cơ sở để lập các phơng án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải đợc chia thành hai phần: Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng)

Để vẽ đợc biểu đồ phụ tải cho các phân xởng, ta coi phụ tải của các phân xởng phân bố đều theo diện tích phân xởng nên tâm của phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân x-ởng trên mặt bằng

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

1 ; trong đó m là tỷ lệ xích, ở đây chọn m = 3 KVA/mm2

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ đợc xác định theo công thức sau

Trang 21

9.285134

n i i S

y S y

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho ngời và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bớc:

Trang 22

1 Vạch các phơng án cung cấp điện.

2 Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đờng dây cho các phơng án

3 Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn

3.2

Vạch các ph ơng án cung cấp điện

Trớc khi vạch các phơng án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đờng dây tải điện từ

hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải:

P l

U  4 , 34  0 , 016 [KV]

Trong đó:

P – công suất tính toán của nhà máy [KW]

l – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [Km]

Nh vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

79 , 29 73 , 2006 016 , 0 15

Căn cứ vào kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xởng có thể đa ra các

ph-ơng án cung cấp điện sau:

3.2.1 Ph ơng án về các trạm biến áp phân x ởng

Các trạm biến áp (TBA) đợc lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

Vị trí đặt các trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh tế

Số lợng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA đợc chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trờng hợp, TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao Các TBA cung cấp điện cho hộ loại một và hộ loại hai chỉ nên đặt hai MBA, hộ loại ba có thể chỉ đặt một MBA

Dung lợng các MBA đợc chọn theo điều kiện:

n.khc.SđmB  Stt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA):

(n-1).khc.qqt.SđmB  Sttsc

Trong đó:

n – số biến áp có trong TBA

khc – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, nếu chọn loại MBA chế tạo ở Việt Nam thì không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1

kqt – hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá

5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vợt quá 6h và trớc khi quá tải, MBA vận hành với hệ số tải  0,93

Sttsc – 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 lợng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ đợc vốn đầu t và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thờng Giả thiết trong các hộ loại một có 30% là phụ tải loại ba thì Sttsc = 0,7.Stt Đồng thời cũng cần 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, thaythế

Chọn MBA tiêu chuẩn 500 KVA do Việt Nam chế tạo

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của bộ phận cơ khí sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt

Trang 23

(n-1).kqt.SđmB  Sttsc = 0,7.Stt

1 , 426 4

, 1

Vậy TBA B1 đặt hai MBA có Sđm = 500 KVA là hợp lý

Trạm biến áp B2: Cấp điện cho trạm bơm và phân xởng lắp ráp và trạm bơm Trạm đặt 2

MBA làm việc song song

n.khc.SđmB  Stt = 700,37 KVA

SđmB  Stt /2 = 350,19 KVA

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của bộ phận bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt

19 , 350 4

, 1

Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phân xởng sửa chữa cơ khí và phân xởng rèn.

Trạm đặt 2 MBA làm việc song song

SđmB  Stt /2 = 335,18 KVA

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của cả hai phân xởng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng, phân xởng sửa chữa cơ khí và văn phòng và phòng thiết kế là phụ tải loại 3 nên sự cố có thể ngừng cung cấp điện Do không biết chính xác, nên lấy gần

đúng Sttsc = 0,7 Stt

27 , 270 4

, 1

Vậy TBA B3 đặt hai MBA có Sđm =400 KVA là hợp lý

Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xởng đúc

SđmB  Stt /2 = 18,77 KVA

77 , 188 4

, 1

Trạm biến áp B5: Cấp điện cho bộ phận nén ép

n.khc.SđmB  Stt = 415,63 KVA

SđmB  Stt /2 = 207,82 KVA

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của bộ phận bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng Cao Thanh Tùng 23 Lớp TĐH2 K45

Trang 24

trong phân xởng Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt

82 , 207 4

, 1

Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phân xởng kết cấu kim loạI và văn phòng thiết kế

SđmB  Stt /2 = 185,4 KVA

120 4

, 1

Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xởng cơ khí chính và phân xởng sửa chữa cơ khí ,

trạm đặt 2 MBA làm việc song song

SđmB  Stt /2 =491,01 KVA

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của bộ phận cơ khí sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng và phân xởng sửa chữa cơ khí Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt

1 , 426 4

, 1

Trạm biến áp B2: Cấp điện cho trạm bơm và phân xởng lắp ráp Trạm đặt 2 MBA làm việc

song song

SđmB  Stt /2 = 350,19 KVA

19 , 350 4

, 1

Vậy TBA B2 đặt hai MBA có Sđm =400 KVA là hợp lý

Trạm biến áp B3: Cấp điện chophân xởng rèn , phân xởng kết cấu kim loại , văn phòng và

phòng thiết kế Trạm đặt 2 MBA làm việc song song

SđmB  Stt /2 = 455,63 KVA

Trang 25

Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của bộ phận bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng , văn phòng và phòng thiết kế Do không biết chính xác, nên lấy gần

đúng Sttsc = 0,7 Stt

63 , 455 4

, 1

Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xởng đúc và bộ phận nén ép

SđmB  Stt /2 = 396,59 KVA

59 , 396 4

, 1

Trong các nhà máy thờng sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xởng:

Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xởng có thể dùng loại liền kề có một tờng của trạm chung với tờng của phân xởng nhờ vậy tiết kiệm đợc vốn xây dựng và ít ảnh hởng đến công trình khác

Trạm lồng cũng đợc sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phân xởng vì

có chi phí đầu t thấp, vận hành bảo quản thuận lợi song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xởng không cao

Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể

đa điện cao áp tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao

áp của xí nghiệp cũng nh mạng hạ áp phân xởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảmtổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu t xây dựng trạm sẽ bị gia tăng

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu

Để đảm bảo an toàn cho ngời cũng nh thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp, ở đây sẽ sử dụng loại trạm xây đặt gần tâm phụ tải, gần các trục giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất

Để lựa chọn đợc vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng, cần xác định tâm phụ tải của các phân xởng hoặc nhóm phân xởng đợc cung cấp điện từ các trạm biến áp đó

Xác định vị trí đặt trạm biến áp B1 (phơng án 1) cung cấp điện cho phân xởng cơ khí chính

15,113

n i

i i S

X S X

Trang 26

n i

i i S

Y S Y

Căn cứ vào vị trí các nhà xởng ta đặt trạm biến áp B2 tại vị trí M2(113,125) đối với các trạm biến áp phân xởng khác ,tính toán tơng tự ta xác định đợc vị trí đặt phù hợp cho cáctrạm biến áp phân xởng trong phạm vi nhà máy

3.2.3 Ph ơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân x ởng

1.Các ph ơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân x ởng

a Phơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu :

Phơng án này đa đờng dây trung áp 22 KV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xởng Nhờ đa trực tiếp điện áp cao vào các TBA phân xởng sẽ giảm đợc vốn đầu t xây dựng TBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm đợc tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Tuy nhiên, nhợc điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không xét

đến phơng án này

b Phơng án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG)

Nguồn 22 KV từ hệ thống về qua TBATG đợc hạ xuống điện áp 6,3 KV để cung cấp cho cácTBA phân xởng Nhờ vậy sẽ giảm đợc vốn đầu t cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng

nh các TBA phân xởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng đợc cải thiện Song phải đầu t để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phơng án này, vì nhà máy đợc xếp vào hộ tiêu thụ loại II nên TBATG có thể đặt một máy hay hai MBA, tuỳ thuộc vào các phân tích kinh tế kỹ thuật và điều kiện kinh tế quyết

định Đối với nhà máy liên hợp dệt thì yêu cầu cung cấp điện cũng khá cao, hơn nữa phụ tải của nhà máy cũng khá lớn nên ta sử dụng hai MBA với công suất đợc chọn theo điều kiện:n.SđmB  Sttnm = 3186,82 KVA

SđmB  Sttnm/2 = 1593,41 KVA

Chọn loại MBA tiêu chuẩn Sđm = 1600 KVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại II trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết:

(n-1).kqt.SđmB  Sttsc

SđmB  (0,7.Stt)/1,4 = 1593,41 KVA

Vậy tại TBATG sẽ đặt hai MBA dung lợng 1600 KVA

c Phơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Trang 27

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xởng thông qua các trạm phân phối trung tâm (TPPTT) Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuậnlợi hơn, tổn thất trong mạng giảm Độ tin cậy của mạng gia tăng, song vốn đầu t xây dựng mạng cũng lớn hơn Trong thực tế, phơng án này chỉ đợc sử dụng khi điện áp nguồn không cao.

2 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm

Dựa vào hệ trục toạ độ x0y đã chọn ta có thể xác định tâm phụ tải điện của nhà máy:

n

i

i i

S

ySy

1

1 0

Trong đó:

Si – công suất tính toán của phân xởng thứ i

xi , yi – toạ độ tâm phụ tải của phân xởng thứ i

6859,2316

7,177818

n i i i S

y S y

Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT là tại toạ độ M(68; 79,5)

3 Lựa chọn ph ơng án đi dây của mạng cao áp

Nhà máy thuộc hộ loại II, nên dây dẫn từ đờng dây trung áp tới nhà máy sử dụng dây dẫn không lộ kép, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Do tính chất quan trọng của các phân xởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ

đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có u điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các biến áp phân xởng đều

đợc cấp điện từ một đờng dây riêng nên ít ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tơng

đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đờng cáp cao áp trong nhà máy đều đợc đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích trên ta có thể đa ra các phơng án thiết kế mạng cao áp đợc trình bày nh trong hình vẽ sau:

Trang 28

3.3.Tính toán kinh tế-kỹ thuật – lựa chọn phơng án hợp lý:

Để so sánh và lựa chọn phơng án hợp lý, ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phơng án để giảm khối lợng tính toán:

Z = (avh + atc)K + 3(Imax)2R..c  min

Trong đó:

avh – hệ số vận hành, avh = 0,1

atc – hệ số tiêu chuẩn, atc = 0,2

K – vốn đầu t cho trạm biến áp và đờng dây

Imax – dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R - điện trở của thiết bị

 - thời gian tổn thất công suất lớn nhất

c – giá tiền tổn thất 1 KWh tổn thất điện năng, c = 1000đ/KWh

Trang 29

Tổng vốn đầu t cho trạm biến áp: KB = 1019200 (103) đồng

Xác định tổn thất điện năng A trong các TBA:

Tổn thất điện năng A trong các TBA đợc tính theo công thức:

1

dmB

tt N

S

S P n t P

n

Trong đó:

n – số MBA ghép song song

t – thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760h

 - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có đợc bằng cách tra theo đờng cong quan hệ  = f(Tmax , Cos) hoặc tính gần đúng:  = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 với Tmax = 5000h và Cos =0,79, tìm đợc  = 5900h

P0, PN – tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA

Stt – công suất tính toán của TBA

Trang 30

SđmB – công suất định mức của MBA

Tính cho TBA trung gian:

1

S

S P n t

P

n

= 233395,462(KWh)

Các TBA khác cũng tính toán tơng tự, kết quả cho trong bảng 3.3

Bảng 3.2 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: AB =482526,992 KWh

2 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng

 Chọn cao áp từ trạm biến áp trung gian về các TBA phân xởng:

Cáp cao áp đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhà máy cơ khí làm việc

3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 7000 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 (trang 294 – TL[2]) ta tìm đợc jkt = 2,7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp:

Dựa vào trị số Fkt tính ra đợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất

Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

khc.Icp  Isc

Trong đó:

Isc – dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp, Isc = 2 Imax

khc = k1.k2

k1 – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1

k2 – hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt hai cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300mm Theo PL 4.22 [2] ta tìm đợc k2 = 0,93

Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện Ucp

Chọn cáp từ TBATG đến TBAB1:

41

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	5,26 MB