Nội dung đồ án tốt nghiệp môn cung cấp điện

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.1.1- Một số yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như dễ dàng chuyển thành

Trang 1

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1.1.1- Một số yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như dễ dàng chuyển thành các dạngnăng lượng khác (nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối Chính

vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người.Điện năng nói chung không tích kũy được trừ một vài trường hợp cá biệt và công suấtnhỏ như Pin, Ắc quy, Vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảocân bằng

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của úa trình này xảy

ra rất nhanh Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy,đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ, thông tin đo lường, bảo

vệ và tự động hóa.v.v…

Điện năng là nguồn năng lượng chính của ngành công nghiệp, laf điều kiện quantrọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư…Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triểnkinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhucầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triểntrong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc có khi lâu hơn thế nữa Vì vậy khi thiết kế cung cấpđiện (CCĐ) cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1.1.1.1- Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy CCĐ tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiện cho phép ta cốgắng chọn phương án CCĐ có độ tin cậy càng cao càng tốt

Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừngCCĐ sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhàmáy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2

1.1.1.2- Chất lượng điện

Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số do cơquan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâmđến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thốnglưới điện

Vì vậy người thiết kế CCĐ thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp chokhách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy

Trang 2

móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác.v.v…điện áp chỉ cho phép dao động trongkhoảng 2.5%.

1.1.1.3- An toàn điện

Hệ thống CCĐ phải được vận hành an toàn với người và thiết bị Muốn đạt được yêucầu đó người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý, mạch lạc để tránhnhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại, đúng công suất Côngtác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác, cẩn thận Cuối cùng việc vậnhành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sử dụng phải tuyệt đốichấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện

1.1.1.4- Kinh tế

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đếnkhi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo, chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua tổng sốvốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giáchỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựachọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêucầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế

1.1.2- Vị trí địa lý và vai trò kinh tế của nhà máy trong nền kinh tế quốc dân

Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt củanền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các ngành công nghiệp kháccũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự phát triểnkinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước.Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuất các thiết bị cung cấpcho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 9 hộ phụ tải, quy mô với 9 phân xưởng sảnxuất và các nhà điều hành

Do tầm quan trọng của tiến trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước đòi hỏi phải

có nhiều thiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhà máysản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dâytruyền có tính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại I và loại

II (Tùy theo vai trò quy trình công nghệ)

Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vẹn toàn Do đó nguồn điện cấp chonhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian

1.1.3- Diện tích mặt bằng và công suất dự kiến của nhà máy

Nhà máy sửa chữa cơ khí gồm có 9 phân xưởng có tổng diện tích là 6372m2 và tổngcông suất dự kiến khoảng 4200kW được bố trí ở từng phân xưởng như bảng dưới đây:

Trang 3

Bảng 1.1 Bảng bố trí diện tích và công suất của nhà máy sửa chữa cơ khí

Stt Tên phân xưởng Diện tích

(m2)

Công suất đặt(kW) Loại hộ

2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 1050 300 III

1.1.4-Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

1.2– XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

Trang 4

Vì nhà máy chưa có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc thiết bị trên mặt bằng mà chỉbiết công suất đặt của từng phân xưởng do đó ta sử dụng phương pháp xác định phụ tảitính toán theo công suất đặt và hệ số Knc Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản,thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác, bởi hệ số nhu cầu tratrong sổ tay kỹ thuật là một số liệu cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vậnhành và số thiết bị trong nhóm.

1.2.1-Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Phụ tải tính toán của từng phân xưởng và toàn nhà máy được xác định theo trình tựsau:

Bước 1: Tính công suất tác dụng của phụ tải động lực:

Pđl=Knc Pđ

Trong đó :

Pđl : Công suất tác dụng của phụ tải động lực

Pđ : Công suất đặt của phụ tải

Knc : Hệ số nhu cầu (tra bảng)

Bước 2 : Tính công suất phản kháng của phụ tải động lực:

Qđl = Pđl tg

Trong đó :

tg : Được tính theo hệ số cos của phân xưởng (tra bảng)

Bước 3 : Tính công suất tác dụng của phụ tải chiếu sáng:

Pcs = P0 FTrong đó :

F : Diện tích phân xưởng (m2)

P0 : suất chiếu sang trên một đơn vị diện tích (W/m2); P0 phụ thuộc vàoyêu cầu chiếu sang cho từng phân xưởng  tra theo tiêu chuẩn

Bước 4 : Tính công suất phản kháng của tải chiếu sáng:

Trang 5

Stt = √(P đl+P cs)2+(Q đl+Q cs)2

Bước 6 : Tính công suất toàn xí nghiệp (gồm n phân xưởng)

Công suất toàn xí nghiệp được xác định bằng cách lấy tổng công suất của các phânxưởng có kể đến hệ số đồng thời

ttXN

Trong đó:

- Kđt : Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời

cực đại Có thể tạm lấy

Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10

1.2.2-Xác định cống suất tính toán của các phân xưởng cơ khí

1.2.2.1- Xác định công suất tính toán của phân xưởng cơ khí chính

Công suất đặt : 1200 (kW)

Diện tích : 1367 (m2)

Tra bảng phụ lục với phân xưởng cơ khí ta có Knc = 0,4 , Cos=0,5  tg = 1,73Tra bảng phụ lục ta được suất chiếu sang P0 = 14W/m2 Ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên Cos = 1

Công suất tính toán động lực:

Pđl = Knc Pđ = 0,4 1200 = 480 (kW)Công suất tính toán chiếu sáng:

Pcs = P0 F = 14 1367 = 19,138 (kW)Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng cơ khí chính:

Ptt = Pđl + Pcs = 480 + 19,138 = 499,138 (kW)Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng cơ khí chính:

Qtt = Qđl = Pđl tg = 480 1,73 = 831 (kVAr)Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng cơ khí chính:

Sttpx = √P tt2

+Q tt2 = √499,1382+8312 = 969,38 (kVA)

1.2.2.2- Xác định công suất tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trang 6

Công suất đặt : 300 (kW)

Diện tích : 1050 (m2)

Tra bảng phụ lục với phân xưởng cơ khí ta có Knc = 0,3 , Cos=0,5  tg = 1,73Tra bảng phụ lục ta được suất chiếu sang P0 = 14W/m2 Ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên Cos = 1

Qtt = Qđl = Pđl tg = 90 1,73 = 155,7 (kVAr)Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng cơ khí chính:

Trang 7

Tra bảng phụ lục ta được suất chiếu sang P0 = 15W/m2 Ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên Cos = 1.

Qtt = Qđl = Pđl tg = 91 1,33 = 121 (kVAr)Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng cơ khí chính:

Trang 8

Pđl = Knc Pđ = 0,7 80 = 56 (kW)Công suất tính toán phản kháng động lực:

Trang 9

Qđl = Pđl tgđl = 56 1,02 = 57,12 (kW)Công suất tính toán chiếu sáng:

Pcs = P0 F = 20 780 = 15,6 (kW)Công suất tính toán phản kháng chiếu sáng:

Qcs = Pcs tgcs = 15,6 0,75 = 11,7 (kW)Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng cơ khí chính:

Qtt = Qđl + Qcs = 57,12 + 11,7 = 68,82 (kVAr)Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng cơ khí chính:

Pcs = P0 F = 15 400 = 6 (kW)Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng cơ khí chính:

Ptt = Pđl + Pcs = 280 + 6 = 286 (kW)Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng cơ khí chính:

Sttpx = √P tt2+Q tt2 = √2862

+327,62 = 434,87 (kVA)

Trang 10

Bảng 1.2 Phụ tải tính toán các phân xưởng

Qttnm = Kđt ∑

1

n

Q ttpxi = 0,85 2698 = 2476,05 (kVAr) – Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy

Sttnm = √P ttnm2

+Q ttnm2 = √1824,12+2293,32 = 3125,5 (kVA)– Hệ số công suất của nhà máy

Cosnm = P S ttnm

ttnm = 1907,342476,05 = 0,77

1.2.4- Xét sự tăng trưởng của nhà máy

Trang 11

St = S0 (1 + t)Trong đó:

- St : Phụ tải tính toán ở năm thứ t

- S0 : Phụ tải tính toán ở năm đầu tiên

-  : Hệ số phát triển hàng năm ( = 0,03÷0,05 , t = 5÷10 năm)

Xét sự tăng trưởng của nhà máy trong 10 năm tới thì:

S10 = 3125,5 (1 + 0,04.10) = 4375,7 (kVA)

1.3– XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

1.3.1 – Tâm phụ tải điện

-Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đó sao cho mô men phụ tải  P li i đạtgiá trị cực tiểu

Trong đó :

P i :Công suất của phụ tải thứ i

li :Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.

-Tọa độ tâm phụ tải M( x0, y0, z0 ) được xác định như sau :

Trang 12

Bảng 1.3- Bảng số liệu tâm phụ tải

Stt Tên phân xưởng Stt

(kVA) Xi Si.Xi Yi Si.Yi

1 Phân xưởng cơ khí chính 970 2 1940 1,4 1358

2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 188 2 376 6,5 1222

1.3.2 – Biểu đồ phụ tải điện

-Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong xí nghiệp là một vấn đề quan trọng đểxây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phíhàng năm nhỏ nhất Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp, ta xây dựng biểu đồphụ tải trên mặt bằng tổng của toàn xí nghiệp

-Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm củaphụ tải điện, có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỷ lệ lựa chọn

-Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải.Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùngvới tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồngđều theo diện tích phân xưởng

-Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xínghiệp

-Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành 2 phần :Phần phụ tải động lực(phầnhình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng)

Trang 13

-Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phânxưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng, nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâmhình học của phân xưởng trên mặt bằng.

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

R

i i

Sm



Trong đó :

m : là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 10(kVA/mm 2 )

-Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức :

cs cs

tt

360.P P

 

Kết quả tính toán R và góc cs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng

Bảng 1.4 - Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải nhà máy

Stt

(kVA)

m(kVA/mm2

)

R(mm

0 cs

1 Phân xưởng cơ khí chính 19 500 831 970 10 5,56 13,6

7 Bộ phận nén ép 12 327 321 458 10 3,82 13,2

1

8 Văn phòng và phòng thiết kế 16 72 69 100 10 1,78 80

9 Phân xưởng đúc 6 286 328 435 10 3,72 7,55

Trang 14

1.3.3 – Vẽ đồ thị phụ tải điện toàn nhà máy

Hình 1.2 Đồ thị tâm phụ tải điện toàn nhà máy

586

M(3.2,3.16)

3

458 7 514

4

970 1

100 8

153 5

286 6

188 2 435

Trang 15

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY

2.1- ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kĩthuật của hệ thống.Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những yêucầu cơ bản sau:

1. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kĩ thuật

2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3. An toàn đối với người và thiết bị

4. Thuận lợi và dễ dàng trong thao tác vận hành và linh hoạt trong xử lý sự cố

5. Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng 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 gồm các bước sau:

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủngloại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3 Tính toán kinh tế kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết phương án được chọn

2.2- VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

2.2.1 – Xác định điện áp nguồn từ hệ thống về nhà máy

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể, cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đườngdây truyền tải điện từ hệ thống về nhà máy.Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện

áp truyền tải:

U=4,34 l 0,016.P  (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)

Ở đây, l=10 km

Vì vậy, cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy:

U=4,34.√10+0,016 1901,45 = 27,6 (kV)

Trang 16

Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp cho nhàmáy Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng, ta có thểđưa ra các phương án cung cấp đíện như sau:

2.2.2 – Các phương án cung cấp điện

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

a Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn:

+ Gần tâm phụ tải:Giảm vấn đề đầu tư và tổn thất trên đường dây

+ Thuận tiện cho vận chuyển, lắp đặt, quản lí và vận hành sau này

+ An toàn và kinh tế

b Số lượng máy biến áp (MBA) có trong TBA được lựa chọn căn cứ vào:

+Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải (loại 1, loại 2 hay loại 3)

+Yêu cầu vận chuyển và lắp đặt

+ Chế độ làm việc của phụ tải

c Dung lượng TBA:

+ Điều kiện chọn:

n k Shc ddB Stt

+ Điều kiện kiểm tra:

hc qt ddB ttsc(n 1).k k S   STrong đó:

n : Số máy biến áp có trong một TBA

k hc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.Chọn loại MBA do ABB sản xuất tại ViệtNam nên không cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ, k hc =1

K qtsc : Hệ số quá tải sự cố ; k qt =1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quátải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượtquá 6h và trước khi MBA vận hành với hệ số quá tải  0,93

S ttsc : Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụtải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy, có thểgiảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bìnhthường.Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên S

tt0,7.Stt Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA để dễ dàng trongnhững lúc thay thế, dung lượng các MBA được chọn nên nhỏ hơn 1000 (kVA)

Trang 17

để tiết kiệm vốn đầu tư ban đầu và để tạo điều kiện thuận lợi cho việc muasắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế.

Căn cứ vào công suất tính toán của từng phân xưởng trong nhà máy và sơ đồ mặtbằng nhà máy, ta có thể đưa ra các phương án xây dựng TBA như sau:

2.2.2.1– Phương án 1 : Đặt 1 trạm biến áp trung gian (TBATG) hạ điện từ 35KV xuống

10KV cấp điện cho 5 trạm biến áp phân xưởng (TBAPX) Trạm biến áp phân xưởng hạđiện từ 10kV xuống 0,4kV rồi cấp điện cho các thiết bị điện trong phân xưởng

+ Trạm biến áp B 1 :Cấp điện cho phân xưởng cơ khí chính, trạm đặt 2 MBA làmviệc song song

- Chọn dung lượng MBA:

kqt SđmB  Stt

 SđmB  S tt

1,4 = 9701,4 = 693 (kVA)Chọn MBA tiêu chuẩn ba pha hai cuộn dây do Việt Nam chế tạo ra loại750-10/0,4 có Sđm = 750 (kVA)

 Trạm biến áp B 1 đặt 2 MBA 750 -10/0,4 có Sđm = 750 (kVA)

+ Trạm biến áp B 2 :Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và phân xưởng rèn,trạm đặt 2 MBA làm việc song song

kqt SđmB  Stt

Trang 18

 Trạm biến áp B2 đặt 2 MBA 560-10/0,4 có Sđm = 560(kVA)

+ Trạm biến áp B3:Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và trạm bơm , trạm đặt 2 MBAlàm việc song song

kqt SđmB  Stt

 Trạm biến áp B3 đặt 1 MBA 560-10/0,4 có Sđm = 560 (kVA)

+ Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại và phân xưởng đúc,trạm đặt 2 MBA làm việc song song

kqt SđmB  Stt

Trang 19

+ Trạm biến áp B5:Cấp điện cho bộ phận nén ép và văn phòng và phòng thiết kế,trạm đặt 2 MBA làm việc song song

kqt SđmB  Stt

Bảng 2.1 Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX (Phương án 1)

(kVA) máy Số S

đmB

(kVA) trạm Tên

2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí

2.2.2.2– Phương án 2 : Đặt 1 trạm biến áp trung gian (TBATG) hạ điện áp từ 35kV

xuống 10kV cấp điện cho 4 trạm biến áp phân xưởng (TBAPX), Trạm biến áp phânxưởng hạ điện từ 10kV xuống 0,4kV rồi cấp điện cho các thiết bị điện trong phân xưởng.+ Trạm biến áp B 1 :Cấp điện cho phân xưởng cơ khí chính, trạm đặt 2 MBA làmviệc song song

Trang 20

kqt SđmB  Stt

 Trạm biến áp B 1 đặt 2 MBA 750 - 10/0,4 có Sđm = 750 (kVA)

+ Trạm biến áp B 2 :Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và phân xưởng sửa chữa cơkhí, trạm đặt 2 MBA làm việc song song

kqt SđmB  Stt

+ Trạm biến áp B3:Cấp điện cho phân xưởng rèn ,trạm bơm và phân xưởng kết cấukim koại, trạm đặt 2 MBA làm việc song song

n.khc.SđmB≥ Stt1 = 953

 2.1.SđmB  953

Trang 21

 SđmB  476,5 (kVA)

- Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : S ttsc lúc nàychính là công suất tính toán của phân xưởng cơ khí chính sau khi cắt bớt một số phụ tảikhông quan trọng trong phân xưởng

kqt SđmB  Stt

+ Trạm biến áp B4:Cấp điện cho bộ phận nén ép, phân xưởng đúc ,văn phòng vàphòng thiết kế, trạm đặt 2 MBA làm việc song song

kqt SđmB  Stt

đmB

1 Phân xưởng cơ khí chính 970 2 750 B1

Trang 22

7 Bộ phận nén ép

8 Văn phòng và phòng thiết kế

9 Phân xưởng đúc

2.2.2.3– Phương án 3 : Đặt 1 trạm phân phối trung tâm (TPPTT) cấp điện 35kV cho 5

trạm biến áp phân xưởng (TBAPX), sau đó các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp từ35kV xuống 0,4kV cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng

- Trạm biến áp B1 đặt 2 MBA 750-35/0,4 có Sđm = 750 (kVA)

đmB

2.2.2.4– Phương án 4 : Đặt 1 trạm phân phối trung tâm (TPPTT) cấp điện 35kV cho 4

trạm biến áp phân xưởng (TBAPX), sau đó các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp từ35kV xuống 0,4kV cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng

Trang 23

TT Tên phân xưởng (kVA) S tt máy Số (kVA) S đmB trạm Tên

1 Phân xưởng cơ khí chính 970 2 750 B1

2.2.3 – Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng

Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu TBA phân xưởng:

-Các TBA cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề, có một tườngcủa trạm chung với tường của phân xưởng Nhờ vậy, tiết kiệm được vốn xây dựng và ítảnh hưởng đến các công trình khác

-Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phânxưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành bảo quản thuận lợi, song về mặt an toàn khi có

sự cố trong trạm hoặc trong phân xưởng thì lại không cao

-Các TBA dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy, cóthể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phânphối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làmdây dẫn và giảm tổn thất.Cũng vì vậy, nên dùng trạm độc lập tuy nhiên vốn đầu tư xâydựng trạm sẽ bị gia tăng

-Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, có thể lựa chọn một trong các loại biến áp đã nêu

Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như thiết bị, đảm bảo mĩ quan công nghiệp,

ở đây sẽ sử dụng loại trạm xây, đặt gần tâm phụ tải, gần các trục giao thông trong nhàmáy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất

-Vì ở đây, một TBA cung cấp cho nhiều hơn một phân xưởng nên có thể chọn vị trílắp đặt TBA là liền chung tường với một phân xưởng có công suất lớn nhất mà TBA này

Trang 24

cung cấp cho nó.Bởi thực chất, khoảng cách giữa các phân xưởng mà được cung cấpchung bởi một trạm là không xa nên vị trí đặt các trạm là không lớn lắm.

2.2.3.1 – Các phương án cung cấp điện cho các TBA phân xưởng

-Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu :

+Đưa đường dây trung áp 35 (kV) vào sâu trong nhà máy đến tận các TBA phânxưởng Nhờ đưa trực tiếp điện cao áp vào TBA phân xưởng nên giảm được vốn đầu tưTBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao đượcnăng lực truyền tải của mạng

+Tuy nhiên, nhược 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 rất lớn và các phân xưởng sản xuất nằm tậptrung gần nhau nên ở đây, ta không xét phương án này

-Phương án sử dụng TBA trung gian (TBATG):

+Nguồn 35 (kV) từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 (kV) đểcung cấp cho các TBA phân xưởng Nhờ vậy, sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điệncao áp của nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tincậy cung cấp điện cao hơn Song phải đầu tư xây dựng các TBATG làm gia tăng tổn thấttrong mạng cao áp Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy là hộ loại 2 nên TBATGphải đặt 2 MBA với công suất được chọn theo điều kiện:

2SđmB  Sttnm = 3125,5

 SđmB  3125,52 = 1562,75 (kVA)Chọn dùng MBA ba pha hai cuộn dây do Việt Nam chế tạo loại 1800 -35/10 cócông suất định mức S đm = 1800 (kVA)

Kiểm tra lại dung lượng MBA theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộloại 2 trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cấp điện khi cầnthiết

-Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT)

+Điện năng từ hệ thống cung cấp cho trạm biến áp phân xưởng thông quaTBATT.Nhờ vậy, mà việc quản lí và vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận lợihơn,tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tưcho mạng điện cũng lớn.Trong thực tế, đây là phương án thường được dùng khi điện ápnguồn không cao ( ¿ 35Ưk V), công suất các phân xưởng tương đối lớn.

Trang 25

2.2.3.2 – Xác định vị trí đặt TBATG và trạm phân phối trung tâm (TPPTT)

-Từ hệ trục tọa độ x0y đã chọn, có thể xác định được tâm phụ tải điện của nhà máynhư sau:

-Nên có thể chọn vị trí đặt TBATG hoặc TPPTT tại điểm:

X0 = 4, Y0 = 2,7 (áp sát tường của phân xưởng số 4)

2.2.4 – Lựa chọn các phương án đi dây của mạng cao áp

-Nhà máy thuộc hộ loại II, nên đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp choTBATG (hoặc TPPTT) của nhà máy sẽ dùng lộ kép

-Do tính chất quan trọng của một số phân xưởng trong nhà máy nên mạng cao áp, ta

sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là:

+Sơ đồ nối dây rõ ràng, các TBA đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên

ít ảnh hưởng đến nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện biện phápbảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành.Để đảm bảo an toàn cũng như mỹ quan trong nhàmáy, các đường dây cao áp trong nhà máy đều được đi ngầm theo dọc các tuyến giaothông nội bộ Từ những phân tích trên, ta có thể đưa ra các phương án thiết kế mạng cao

áp như sau:

Trang 26

Hình 2.1 – Các phương án thiết kế mạng điện cao áp

2.3- CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

2.3.1 – Tính toán kinh tế kỹ thuật

-Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉxét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán

2

vh tc max

Z (a   a ).K 3.I  R .c   min

Trang 27

Hay Z (a vh a ).Ktc  A.c min

Trong đó:

Z : Hàm chi phí tính toán

a vh : Hệ số vận hành, a vh =0,1

a tc : Hệ số tiêu chuẩn, a tc =0,2

K : Vốn đầu tư cho TBA và đường dây

I max : Dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R : Điện trở của thiết bị

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

C : Giá tiền 1kWh tổn thất điện năng, c=1500đ/ kWh

Δ A : Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây

2.3.1.1 – Phương án 1

Phương án sử dụng các TBATG nhận điện 35 kV từ hệ thống về, hạ xuống điện áp

10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phânxưởng hạ điện áp 10 kV xuống 0,4 kV cung cấp cho các thiết bị trong nhà máy

Hinh 2.2 – Sơ đồ đi dây phương án 1

a Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng trong các TBA

Trang 28

Chọn MBA phân xưởng: Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 2.2.2.1 ta cóbảng kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng, bảng 2.5:

Bảng 2.5 – Kết quả lựa chọn MBA trong các trạm biến áp của phương án 1

Đơn giá (x10 6 đ)

Thành tiền (x10 6 đ)

Tổng số vốn đầu tư cho TBA : K B = 3445,5 x 10 6 (đ)

 Tổn thất điện năng A trong các TBA

2 tt

n : Số máy biến áp ghép song song

t : Thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm:

t=8760(h)

 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Tra PL 1.4 với nhà máy công nghiệp địa phương có T max =5000(h) nên:

Trang 29

S đmB : Công suất định mức của MBA

2 tt

Bảng 2.6 – Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA phương án 1

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: A B = 540333,398 (kWh)

b Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên đường dây trong mạng điện

+ Chọn cáp từ TBATG về các TBAPX

+Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế J kt Với nhà máy côngnghiệp địa phương làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max =5000(h),

sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng tìm được J kt =3,1(A/mm 2 )

+Tiết diện kinh tế của cáp :

2 max

ttpx max

Trang 30

+Nếu cáp từ TBATG về các TBAPX là cáp lộ đơn thì :

ttpx max

k hck k1 2

k 1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k 1 =1

k : Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong cùng một rãnh

I sc : Dòng điện xảy ra sự cố khi đứt một cáp

k hc0,93;Isc 2.Imax nếu 2 cáp đặt trong một rãnh (cáp lộ kép), khoảng cáchgiữa các sợi cáp là 300mm và k hc =1; I scImax nếu một cáp đặt trong một rãnh(cáp lộ đơn)

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

Fkt = I J max

kt = 3,128 = 9,03 (mm2)Lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F=16 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi 10kV, cáchđiện XPLE, đai thép , vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp =110(A)

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

0,93 Icp = 0,93 110 = 102,3 > Isc = 2 Imax = 2 28 = 56Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng Chọn cáp XLPE của FURUKAWA

có tiết diện 16 (mm 2 ) → 2XLPE(3x16)

2

Trang 31

 Chọn cáp từ TBATG đến B2:

Imax = S ttpx

2.√3 U đm = 702

2.√3 10 = 20,27 (A)Tiết diện kinh tế của cáp :

Fkt = I J max

kt = 20,273,1 = 6,54 (mm2)Lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F=16 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi 10kV, cáchđiện XPLE, đai thép , vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp =110 (A)

0,93 Icp = 0,93 110 = 102,3 > Isc = 2 Imax = 2 20,27 = 40,54Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng Chọn cáp XLPE của FURUKAWA

Imax = 2. S ttpx

√3 U đm = 739

Fkt = I J max

Imax = 2. S ttpx

√3 U đm = 721

Fkt = I J max

Trang 32

Imax = 2. S ttpx

√3 U đm = 558

Fkt = I J max

+ Chọn cáp hạ áp từ TBAPX đến các phân xưởng

+Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án để so sánh kinh tếgiữa các phương án

 Chọn cáp từ TBA B2 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí (phân xưởng số 2):

Imax = S ttpx

√3 U đm = 188

√3 0,4 = 271,36 (A)Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k 2 =1.Điều kiện chọn cáp : Icp  Imax

Chọn cápđồng hạ án, cáp 4 lõi (kể cả trung tính) cách điện, vỏ PVC do hãng LENS chế tạo, tiếtdiện (4 G 95) (mm 2 ) với I cp (ngoài trời ) = 296 (A)

+Điện trở trên các đường dây được tính theo công thức:

1 r L( )

Trong đó:

n : Là số đường dây đi song song

L : Là chiều dài của đường dây cần tính

 Chọn cáp từ TBA B3 đến trạm bơm (số 5):

Trang 33

Imax = S ttpx

√3 U đm = 153

Chọn cápđồng hạ áp, cáp 4 lõi (kể cả trung tính) cách điện, vỏ PVC do hãng LENS chế tạo, tiếtdiện (4 G 70) (mm 2 ) với I cp (ngoài trời ) = 246 (A)

 Chọn cáp từ TBA B4 đến phân xưởng đúc (số 9):

Imax = S ttpx

2.√3 U đm = 435

2.√3 0,4 = 313,94 (A)Tiết diện kinh tế của cáp :

Fkt = I J max

kt = 313,943,1 = 101,27 (mm2)Lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F=120 (mm 2 ), cáp đồng hạ áp, cáp 4 lõi(kể cả trung tính) cách điện, vỏ PVC do hãng LENS chế tạo, tiết diện (4 G 120) (mm 2) với I cp (ngoài trời ) = 346 (A)

Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo U và Icp

 Chọn cáp từ TBA B5 đến Văn phòng và phòng thiết kế (số 8):

Imax = S ttpx

√3 U đm = 100

Chọn cápđồng hạ áp, cáp 4 lõi (kể cả trung tính) cách điện, vỏ PVC do hãng LENS chế tạo, tiếtdiện (4 G 50) (mm 2 ) với I cp (ngoài trời ) = 192 (A)

+Điện trở trên các đường dây được tính theo công thức:

1 r L( )

Trong đó:

n : Là số đường dây đi song song

L : Là chiều dài của đường dây cần tính

Bảng 2.7– Kết quả chọn cáp của phương án 1

Đường cáp (mm F 2 ) (m) L

r 0

(/km )

R () (x10 Đơn giá 3 đ/m) Thành tiền (x10 3 đ)

Trang 34

TBATG - B1 2*(3x16) 113 1,47 0,0831 136,6 30871,6TBATG - B2 2*(3x16) 38 1,47 0,0279 136,6 10381,6TBATG - B3 2*(3x16) 79 1,47 0,0581 136,6 21582,8TBATG - B4 2*(3x16) 184 1,47 0,1352 136,6 50268,8TBATG - B5 2*(3x16) 73 1,47 0,0537 136,6 19943,6B2 - 2 4 G 95 188 0,193 0,0363 915 172020B3 - 5 4 G 70 155 0,268 0,0415 663,6 102858B4 - 9 4 G 120 118 0,153 0,0181 1122,2 132419,6B5 - 8 4 G 50 133 0,387 0,0515 477,1 63454,3

Tổng vốn đầu tư cho đường dây K D = 603800,3 x 10 3 (đ)

c Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

+Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

2 ttpx 3 2

1 r L( )

n : Số đường dây đi song song

 Tổn thất ΔP trên đoạn TBATG - B 1 :

Trang 35

r 0

(/km )

R ()

S tt

(kVA)

P (kW)

TBATG - B1 2*(3x16) 113 1,47 0,0831 970 0,0078TBATG - B2 2*(3x16) 38 1,47 0,0279 702 0,0014TBATG - B3 2*(3x16) 79 1,47 0,0581 739 0,0032TBATG - B4 2*(3x16) 184 1,47 0,1352 721 0,0070TBATG - B5 2*(3x16) 73 1,47 0,0537 558 0,0017B2 - 2 4 G 95 188 0,193 0,0363 188 8,0151

Trang 36

B3 - 5 4 G 70 155 0,268 0,0415 153 6,0776

B4 - 9 4 G 120 118 0,153 0,0181 435 21,3517

B5 - 8 4 G 50 133 0,387 0,0515 100 3,2169

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : P D = 38,6824 (kW)

+Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

d Vốn đầu tư mua máy cắt trong mạng cao áp của phương án 1

-Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10 kV từ TBATG đến 5 TBAPX.TBATG

có 2 phân đoạn thanh góp nhận điện từ 2 MBATG

-Với 5 TBA, thì từ B1 ÷ B5 , mỗi trạm có 2 MBA nhận điện trực tiếp từ 2 thanh gópqua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp

Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng, ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp 10 kV cộngthêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp cấp 10 kV ở TBATG và 2 máy cắt ở giá hạ áp (2MBATG) là 13 máy cắt điện

-Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án 1:

MC

K n.MTrong đó:

n : Số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến

M : Giá máy cắt, M=12000USD (10kV)

-Tỷ giá qui đổi tạm thời :

1USD=20,07.10 3 (VNĐ)

KMC = 13 12000 20,07 103 = 3130,92 106 (VNĐ)

e Chi phí tính toán của phương án 1

-Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện, chỉ tính đến giá thành cáp, MBA vàmáy cắt điện khác nhau giữa các phương án, các phần giống nhau đã được bỏ qua khôngxét đến:

K=K B+K D+K MC

K1 = (3445,5 + 603,8 + 3130,92) 106 = 7180,22 106 (đ)

Trang 37

-Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA

và đường dây:

ΔA= ΔA B+ΔA D

A1 = 540333,4 + 120972,48 = 661305,88 (kWh)-Chi phí tính toán :

Hinh 2.3 – Sơ đồ đi dây phương án 2

a Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng trong các TBA

Chọn MBA phân xưởng: Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 2.2.2.2 ta cóbảng kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng, bảng 2.9:

Bảng 2.9– Kết quả lựa chọn MBA trong các trạm biến áp của phương án 2

Thành tiền (x10 6 đ)

TBATG 1800 35/10 5,2 20 6 0.9 2 720,4 1440,8

Trang 38

B2 560 10/0,4 2,5 9,4 5,5 6 2 191,5 383

Tổng số vốn đầu tư cho TBA : K B = 3377,8 x 10 6 đ

 Tổn thất điện năng A trong các TBA

2 tt

n : Số máy biến áp ghép song song

t : Thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm:

t=8760(h)

 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Tra PL 1.4 với nhà máy công nghiệp địa phương có T max =5000(h) nên:

S tt : Phụ tải tính toán của TBA

S đmB : Công suất định mức của MBA

2 tt

Bảng 2.10– Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA phương án 1

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	1,07 MB