Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy củ cải đường

Cùng với sự nghiêm túc trong quá trình làm và đặc biệt đợc sự giúp đỡ nhiẹt tình của Thầy giáo hớng dẫn là Thầy Phan Đăng Khải em cũng đã thiết kế đợc một đề tài về cung cấp điện cho nhà

Trang 1

Lời mở đầu

Thiết kế hệ thống cung cấp điện nói chung là một công đoạn qua trọng cho quá trình xây dựng và vận hành hà máy công nghiệp Nó ảnh hởng trực tiếp đến lợng vốn đầu t ban đầu và s hoạt đông ổn địng cả nhà máy trong núc vận hàng snr xuất Để có một phơng án tối u ngời thiết kế phải có một kiến thức vững vàng và kinh nghiệm cùng với sự cẩn thận tỷ mỷ để có thể đa ra đợc một phơng án tốt nhất nhằm sử dụng hệ thống một cách hiệu quả nhất

Để tạo điều kiện cho sinh viên kho điện sớm làm quen đực với những yêu cầu của một quy trình thiết ké cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp ban chủ nhiệm khoa Điện –Trờng ĐHBKHN có tổ chức cho sinh viên làm

đồ án môn học HTCCĐ

Cùng với sự nghiêm túc trong quá trình làm và đặc biệt đợc sự giúp đỡ nhiẹt tình của Thầy giáo hớng dẫn là Thầy Phan Đăng Khải em cũng

đã thiết kế đợc một đề tài về cung cấp điện cho nhà máy củ cải đờng

Qau đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy trong ban chủ nhiện khoa và đặc biệt là Thầy Phan Đăng Khải đã hêts sức tạo điều kiện cho em đợc học hỏi để qua dó dúc rút đợc những kinh nghiệm quý báu cho công việc của mình

Sau đây là bản thuyết minh của em về đề tài mà em đã thiết kế :

Chơng i

Mở đầu giới thiệu chung về nhà máy

Nhà máy sản xuất củ cải đờng là một nhà máy mới đợc xây dựng theo

tr-ơng trình mở rộng quy mô xản xuất của nền nông nghiệp của tỉnh ThanhHoá Đây là một nhà máy với quy mô khá lớn bao gồm 9 phân xởng và nhàlàm việc

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

Diện tích (m )2

Trang 2

2 Phân xởng thái và nấu củ cải

điện năng thì nhà máy thuộc một trong những hộ tiêu thụ điện lớn Do tầm quantrọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đợc đảmbảo cung cấp điện liên tục ổn định và an toàn

Theo thiết kế , nhà máy sẽ đợc cấp điện từ một Trạm biến áp trung gian cáchnhà máy 15 km, bằng đờng dây trên không lộ kép, dung lợng ngắn mạch phía hạ

áp của Trạm biến áp trung gian là SN =250 MVA

Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca do đó thời gian sử dụng công suất cực đại

Tmax= 6000 h Trong nhà máy có Ban quản lý, Phân xởng sửa chữa cơ khí và Khovật liệu là hộ loại III, các phân xởng còn lại đều thuộc hộ loại I

Các nội dung tính toán, thiết kế bao gồm :

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

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

3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

4.Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất của nhàmáy

5.Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng Sửa chữa cơ khí

Chơng I

Xác định phụ tảI tính toán

Phụ tải tính toán là phụ tải đợc giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụtải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Nói cáchkhác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tơng tự nh phụ tảithực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàncho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện nh : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung l-ợng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố nh :công suất, số lợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phơng thứcvận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụkhó khăn nhng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơnphụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến sự cố cháy

nổ, rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế quá nhiều thì các thiết bị

điện đợc chọn sẽ d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t,gia tăng tổn thất so vớiyêu cầu cho phép gây lãng phí.Bởi vậy chúng ta cần chú trọng vào khâu xác địnhphụ tải tính toán

Trang 3

Cũng chính vì vậy nên từ trớc tới nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu và

đã đa ra nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộcvào nhiều yếu tố nh đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn cha có phơng phápnào xác định một cách hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phơng pháp đơngiản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao đợc độchính xác, kể đến ảnh hởng của nhiều yếu tố thì phơng pháp tính lại quá phức tạp

Sau đây là một số phơng pháp tính toán phụ tải thờng đợc dùng nhiềuhơn cả trong phân tích và thiết kế hệ thống cung cấp điện:

-Phơng pháp tính theo hệ số nhu cầu

-Phơng pháp tính theo công suất trung bình

-Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

-Phơng pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai

đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán xác

định phụ tải điện thích hợp

ξ1.1 xác định phụ tảI tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí

Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy.Phân xởng có diện tích 1300 m2 Trong phân xởng đợc bố trí 43 thiết bị, côngsuất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 24.6kW( Máy biến áp hàn ), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ (< 1Kw) Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy biến áp hàn là

có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này cần đợc

lu tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phơng ánthiết kế cung cấp điện cho phân xởng

1.1.1 Phân nhóm phụ tải của phân xởng Sửa chữa cơ khí

Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việckhác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đựoc chính xác cần phải phân nhómthiết bị điện Việc phân nhóm cần tuân theo các nguyên tắc sau:

* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờngdây 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 một nhóm nên giống nhau đểviệc xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọnphơng thức cung cấp điện cho nhóm

* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lựccần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm cũngkhông nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng (8412)

Tuy nhiên thờng rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậyngời thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phơng

án thoả hiệp phù hợp nhất trong những phơng án có thể

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vịtrí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng có thể chia các thiết

bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải

điện đợc trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.2 - Bảng phân nhóm phụ tải điện

Trang 4

4 M¸y tiÖn ren cÊp

Trang 5

2 Máy mài vạn năng 1 17 1,75 1,75 4,4

3 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0,65 0,65 1,65

5 Máy mài sắc mũi

8 Thiết bị dễ hoá bền

trong đó tất cả các nhóm đều lấy cosϕ = 0.6 , riêng nhóm IV lấy

cosϕ = 0.95 ) Trong 98 thiết bị của phân xởng chỉ có 68 thiết bị tiêu thụ

điện

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

1 Tính toán cho nhómsố 1: Số liệu phụ tải của nhóm 1 cho trong bảng

4 Máy tiện ren cấp chính

Trang 6

7 , 1 0 , 2 8 , 2 20 14 14 14

20 14 14 14

1

1 1

1

= + + + + + +

+ + +

n

i ddi

P

P P

6 , 22

max max

* (

*

)

* (

3 57 38 0

* 3

7 37 3

dd sd tt dt dd

kd

dd sd tt dt kd

dn

tt tt

I k I k I

k

I k I k I

I

A U

S I

− +

=

− +

2 TÝnh to¸n cho nhãm 2: Sè liÖu phô t¶i cña nhãm 2 cho trong b¶ng 1.4

B¶ng 1.4 - Danh s¸ch thiÕt bÞ thuéc nhãm II

TT Tªn thiÕt bÞ Lîng Sè Ký hiÖu trªn mÆt b»ng P §M (kW) I §M

(A)

1 m¸y Toµn bé Nhãm II

Trang 7

2 M¸y phay ngang 1 9 7,0 7.0 17,7

7 , 40

5 , 27 7

, 40

5 , 4 7 7 2

* 5 , 4

1

1 1

1

=

= + + +

n

i ddi

P

P P

1 , 14 cos = =

ϕ

tt

max) max

max max

* (

*

)

* (

) ( 7 , 35 38 0

* 3

5 , 23 3

dd sd tt dt dd

kd

dd sd tt dt kd

dn

tt tt

I k I k I

k

I k I k I

I

A U

S I

− +

=

− +

B¶ng 1.5 - Danh s¸ch thiÕt bÞ thuéc nhãm III

(A)

1 m¸y Toµn

bé Nhãm III

Trang 8

2 M¸y mµi v¹n n¨ng 1 17 1,75 1,75 4,4

8 ThiÕt bÞ ho¸ bÒn kim

8 , 2 9 , 2 5 , 4

1

1 1

1

= + +

n

i ddi

P

P P

70 6

max max

* (

*

)

* (

) ( 97 16 38 0

* 3

17 11 3

dd sd tt dt dd

kd

dd sd tt dt kd

dn

tt tt

I k I k I

k

I k I k I

I

A U

S I

− +

=

− +

Trang 9

(A)

Nhãm IV

d dm qd

k S

k P P

* cos

*

* 3

=

*

* 3

78 , 80

1

1 1

n

i ddi

P

P P

28 cos = =

ϕ

tt

Trang 10

max) max

max max

* (

*

)

* (

) ( 71 38 0

* 3

7 , 46 3

dd sd tt dt dd

kd

dd sd tt dt kd

dn

tt tt

I k I k I

k

I k I k I

I

A U

S I

− +

=

− +

B¶ng 1.7 - Danh s¸ch thiÕt bÞ thuéc nhãm V

(A)

bé Nhãm V

5 , 4 8 , 2 5 , 4 2

* 5 , 4 3

* 5 , 4

P

Tra b¶ng PL1.5 [1] t×m n hq*= f(n* , P*)

1 , 12 cos = =

ϕ

tt

P

kVA

Trang 11

max) max

max max

* - (

*

)

* - (

6 , 30 38 0

* 3

17 , 20 3

dd sd tt dt dd

kd

dd sd tt dt kd

tt tt

I k I k I

k

I k I k I

dn

I

U

S I

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

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng sửa chữa cơ khí đợc xác định theo phơngpháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích :

Pcs = p0*F Trong đó :

P0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m2]

F - Diện tích đợc chiếu sáng [m2]Trong phân xởng sửa chữa cơ khí ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng, tra bảngPL1.2[1] ta tìm đợc p0 = 13 W/m2

Phụ tải chiếu sáng phân xởng :

Pcs = p0*F = 13*1300 = 16.9 kW

Qcs =Pcs*tgϕ = 0 ( đèn sợi đốt nên cosϕ =0 )

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

* Phụ tải tác dụng của phân xởng :

kW P

+ + +

=

= ∑

=

Trong đó : kđt - hệ số đồng thời của toàn phân xởng, lấy kđt = 0.8

* Phụ tải phản kháng của phân xởng :

kVar Q

k

Q

i

tti dt

px 6 0 8 ( 30 , 1 18 , 8 8 9 16 , 1 37 , 3 ) 88 , 9

1

= +

+ + +

9 , 16 8 , 66 cos

185 38 0

* 3

122 3

122 9

, 88 ) 9 , 16 8 , 66 ( )

+

= +

+

=

ttpx

ttpx px

ttpx

px cs

px ttpx

S

P

A U

S

I

kVA Q

P P

S

ϕ

Từ các kết quả trên ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho phân xởng SCCK

Trang 13

Bảng 1.9 - Bảng phụ tải điện của phân x ởng sửa chữa cơ khí

Tên nhóm

và thiết bị điện lợng Số KH trên

mặt bằng

Công suất đặt

P 0 (kW) (A) I đm

Hệ số sử dụng

k sd cosϕ

tgϕ

Số thiết bị hiệu quả

n hq

Hệ số cực

Máy tiện ren 2 1 2*7,0 2*17.7 0.15 0.6/1.33

Máy tiện ren 2 2 2*7,0 2*17.7 0.15 0.6/1.33

Máy tiện ren 2 3 2*1.0 2*25.3 0.15 0.6/1.33

Máy tiện ren cáp chính

Máy bào ngang 2 6 2*7,0 2*17.7 0.15 0.6/1.33

Trang 14

Céng nhãm II 10 40,7 103,06 0.15 0.6/1.33 8 2.31 14.1 18.8 23.5 35.7 Nhãm III

M¸y mµi v¹n n¨ng 1 17 1,75 4.4 0.15 0.6/1.33

M¸y mµi dao c¾t ngät 1 18 0,65 1.65 0.15 0.6/1.33

M¸y mµi mòi khoan 1 19 1,5 3.8 0.15 0.6/1.33

M¸y mµi s¾c mòi phay 1 20 1,0 2.5 0.15 0.6/1.33

M¸y mµi dao chuÊt 1 21 0,65 7.09 0.15 0.6/1.33

M¸y mµi mòi khoÐt 1 22 2,9 1.65 0.15 0.6/1.33

ThiÐt bÞ ho¸ bÒn kim

M¸y tiÖn ren 3 34 3*10 3*25.3 0.15 0.6/1.33

M¸y bµo ngang 1 39 10 25.5 0.15 0.6/1.33

Trang 15

M¸y Khoan bµo 1 42 0.65 1.65 0.15 0.6/1.33

Trang 16

ξ1.2 xác định phụ tảỉ tính toán cho các phân xởng còn

lại

Do các phân xởng này chỉ biết công suất đặt và diện tích của các phân

x-ởng nên phụ tải tính toán đợc xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1.2.1 Xác định PTTT cho Kho củ cải đờng

Công suất đặt : 350 kW

Diện tích : 8550 m2

Tra bảng PL1.3[1] với Kho ta tìm đợc :

knc = 0.7 , cosϕ = 0.8

Tra bảng PL1.2[1] ta tìm đợc suất chiếu sáng p0 = 10 W/m2 , ở đây ta sử

dụng đèn huỳnh quang nên coscs = 0.85

* 3

5 406 3

5 406 76

236 5

.

2 2

=

= +

Trang 17

* 3

02 658 3

02 658 36

392 25

.

2 2

=

= +

Trang 18

A 8 772 38 0

* 3

7 508 3

7 508 75

288 75

.

2 2

=

= +

=

U

S I

kVA Q

P S

ttpx ttpx

ttpx ttpx ttpx

0

* 3

4 674 3

4 674 5

547 75

.

2 2

=

= +

=

U

S I

kVA Q

P S

ttpx ttpx

ttpx ttpx ttpx

Trang 19

* 3

165 3

165 145

75

2 2

=

= +

=

U

S I

kVA Q

P S

ttpx ttpx

ttpx ttpx ttpx

* 3

5 539 3

5 539 315

438 2 2 2

= +

=

U

S I

kVA Q

P S

ttpx ttpx

ttpx ttpx ttpx

1.2.7 Xác định PTTT cho Kho than

Công suất đặt : 350 kW

Diện tích : 4875 m2

Tra bảng PL1.3[1] với phân xởng Nhiệt luyện tìm đợc :

Trang 20

* 3

6 371 3

6 371 75

183 0

.

2 2

=

= +

=

U

S I

kVA Q

P S

ttpx ttpx

ttpx ttpx ttpx

Kết quả xác định PTTT của các phân xởng đợc trình bày trong bảng 1.10

Bảng 1.10 - Phụ tải tính toán của các phân xởng

Tên phân xởng

P Đ

(kW)

DTtt ( m 2 )

nấu củ cải dờng

700 3825 0.7 0.8 10 490 38 25 528 25 392.36 999.8 658.02

Bộ phận cô đặc 550 3375 0.7 0.8 10 385 33.75 418.75 288.75 772.8 508.7 Phân xởng tinh

chế

750 2250 0.7 0.8 10 525 22.5 547.5 353.75 1024.

6 674.4 Kho thành phẩm 150 4000 0.7 0.8 10 105 40 145 78.75 250.7 165 P/x Sửa chữa cơ

Diện tích ( m 2 )

Công suất

Động lực (KW)

Pchiếu sáng (KW)

P_tính toán (MW)

Q_tính toán KVAR

I_tính toán (KA)

S_tính toán (KVA)

3526 29375 2540.8 332.9 2797.8 1978.02 3445.82

Trang 21

1.2 xác định phụ tải tính toán của nhà máy

1 Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy

2 246

ξ1.2 xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải

Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm biến áp phânphối, tủ động lực

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trịmin : ∑P i l i → min

Trong đó Pi, li là công suất tiêu thụ và khoảngcách từ thiết bị thứ i tới tâm

Để xác định tâm phụ tải điện ta dùng công thức :

n

i i i

S

x S x

n

i i i

S

y S y

n

i i i

S

z S z

1

1 0

Trong đó : x0, y0, z0 - toạ độ tâm phụ tải

xi,yi,zi - toạ độ phụ tải thứ i

Si là công suất phụ tải thứ iTrong thực tế ngời ta ít quan tâm đến toạ độ z nên ta cho z =0

Chọn tỉ lệ xích 3 kVA/mm2 , từ đó tìm đợc bán kính của biểu đồ phụ tải :

P

360

= α

Kết quả tính toán R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xởngcho trong bảng 1.11

Bảng 1.11 - Kết quả xác định R và αcs cho các phân xởng

Trang 22

P/x Söa ch÷a c¬ khÝ 16.9 66.8 122 5.5 6 3.6 91

Trang 23

Chơng II thiết kế mạng cao áp cho của nhà máy

Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp điện có ảnh hởng rất lớn đến vấn đề kinh tế

kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đợc gọi là hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau :

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

3 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

4 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

5 An toàn cho ngời và thiết bị

6 Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trởng của phụ tải

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

1.Vạch ra 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 đờng dây cho các phơng án

3 Tính toán thiết kế kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết các phơng án lựa chọn

Trớc khi vạch ra các phơng án cụ thể cho việc 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 là :

U =4.34 l+0.016P (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]

Nguyên tắc lựa chọn các trạm biến áp :

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

2 Số lợng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp đợc lựa chọn dựa vào các 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 trạm biến áp chỉ đặt một máy biến áp

sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành song độ tin cậy cung cấp điện khôngcao Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I và II nên dùng hai máy biến áp còn hộ loại III thì chỉ cần một máy biến áp

3 Dung lợng các máy biến áp đợc lựa chọn theo điều kiện:

tt dmB

Trang 24

khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng ( ta lấy khc = 1)

kqt - hệ số quá tải sự cố, lấy kqt =1.4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm và thời gian quá tải 1 ngày đêm không quá 6h

Sttsc - công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA ta 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 I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc = 0.7*Stt

Đồng thời cũng nên giảm chủng loại các máy biến áp dùng trong nhà máy đểthuận lợi cho việc mua sắm , lắp đặt , vận hành , sửa chữa và thay thế

I phơng án 1: Đặt 5 TBA phân xởng

- Trạm B1: Cấp điện cho Kho củ cải đờng (1) và Kho than(9)

- Trạm B2: Cấp điện cho Phân xởng thái và nấu củ cải đờng(2) và Bộ phậncô đặc(3)

- Trạm B3: Cấp điện cho Phân xởng Tinh chế(4) và Kho thành phẩm(5)

- Trạm B4: Cấp điện cho Phân xởng Trạm bơm

- Trạm B5: Cấp điện cho Phân xởng sửa chữa cơ khí

1 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho Kho củ cải đờng và Kho than.

Trạm đợc đặt hai máy biến áp làm việc song song

tt dmB

hc S S k

ta có: Stt = 406.6 + 371.6 = 778.2 kVA

1 389 2

2

778 =

≥

Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 400(kVA)

Kiểm tra lại dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố :

ttsc dmB

qt S S k

(

1 389 4

1

2 778

* 7

2 Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho Phân xởng thái và nấu và bộ phận cô đặc.

Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song

ta có: Stt = 658.02 + 508.7 = 1166.72 kVA

36 583 2

72

Trang 25

Kiểm tra dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố mộtmáy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Bộ phậncô đặc ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III)

(n− 1 )k qt S dm ≥S ttsc

329 4

1

) 7 508 72 1166 (

* 7

≥

Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 MBA có Sdm = 630 kVA là hợp lý

3 Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho Phân xởng Tinh chế và Kho thành phẩm

ta có: Stt = 839.4 kVA

7 419 2

4

839 =

≥

Kiểm tra dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố :

(n− 1 )k qt S dmB ≥S ttsc

7 419 4

1

4 839

* 7

≥

4 Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho Trạm bơm Trạm đặt hai máy biến áp làm

việc song song

ta có: Stt = 539 kVA

5 269 2

539 =

≥

5 269 4

1

539

* 7

≥

5 Trạm biến áp B5 : Cấp điện cho Phân xởng Sửa chữa cơ khí Trạm đặt hai

máy biến áp làm việc song song

61 2

122 =

≥

⇒S dmB kVA

Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 75 kVA

Trang 26

61 4

1

122

* 7

- Trạm B1: Cấp điện cho Kho củ cải đờng (1) và Kho than(9)

- Trạm B2: Cấp điện cho Phân xởng thái và nấu củ cải đờng(2) và Bộ phậncô đặc(3)

- Trạm B3: Cấp điện cho Phân xởng Tinh chế(4) và Kho thành phẩm(5) vàPhân xởng sửa chữa cơ khí(6)

- Trạm B4: Cấp điện cho Phân xởng Trạm bơm

- Trạm B5: Cấp điện cho Phân xởng sửa chữa cơ khí

1 Trạm biến áp B1: Cấp 1 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho Kho củ cải đờng và

Kho than

Trạm đợc đặt hai máy biến áp làm việc song song

tt dmB

hc S S k

ta có: Stt = 406.6 + 371.6 = 778.2 kVA

1 389 2

2

778 =

≥

Kiểm tra lại dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố :

ttsc dmB

qt S S k

(

1 389 4

1

2 778

* 7 0

2 Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho Phân xởng thái và nấu và bộ phận cô đặc.

ta có: Stt = 658.02 + 508.7 = 1166.72 kVA

36 583 2

72 1166

=

≥

Kiểm tra dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố mộtmáy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Bộ phậncô đặc ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III)

329 4

1

) 7 508 72 1166 (

* 7

≥

Trang 27

3 Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho Phân xởng Tinh chế và Kho thành phẩm và

xởng sửa chữa cơ khí Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song

ta có: Stt = 122+839.4 = 961.4 kVA

7 480 2

4 961

=

≥

Kiểm tra dung lợng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố mộtmáy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng trong Phânxởng sủa chữa cơ khí ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III)

ttsc dmB

qt S S k

(

7 419 4

1

4 839

* 7 0

=

≥

4 Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho Trạm bơm Trạm đặt hai máy biến áp làm

việc song song

5 269 2

539

=

≥

5 269 4

1

539

* 7

≥

khí Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song

61 2

122

=

≥

⇒S dmB kVA

61 4

1

122

* 7

≥

Trang 28

n

i i i

S

x S x

n

i i i

S

y S y

n

i i i

S

z S z

1

1 0

Trong đó : x0, y0, z0 - toạ độ tâm phụ tải

xi,yi,zi - toạ độ phụ tải thứ i

Si là công suất phụ tải thứ iTrong thực tế ngời ta ít quan tâm đến toạ độ z nên ta cho z =0

Kho củ cải đờng 406.6 2 2 P/x thái nấu 658.02 5.5 2

Bộ phận cô đặc 508.7 6.5 2 P/x tinh chế 674.4 7 2 Kho thành phẩm 165 7 3 P/x Sửa chữa cơ khí 122 5.1 4,6 Trạm bơm 539.5 3,3 4,6

Trang 29

2.1.3 Phơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xởng

2 Phơng pháp sử dụng trạm biến áp trung gian

Nguồn 22kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian đợc hạ áp xuống 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xởng Nhờ vậy sẽ giảm đợc vốn đầu

t cho mạng điện cao áp trong nhà máy và trong các trạm biến áp phân xởng, vậnhành sẽ thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng đợc cải thiện hơn Song lại phải đầu t để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Sử dụng phơng án này sẽ thích hợp với các nhà máy thuộc hộ tiêu thu loại 1.Xét thấy phù hợp với đIều kiện của nhà máy nên ta sẽ thiết kế theo phơng pháp này,cụ thể nh sau:

Trạm biến áp trung gian ta đặt hai máy biến áp với dung lợng đợc lựa chọn nh sau :

kVA S

S

nk hc dmB ≥ ttnm = 3445 82

9 , 1722 2

82 3445

=

≥

⇒S dm

Ta chọn máy tiêu chuẩn Sdm = 1800 kVA

Do ta chọn MBA d thừa dung lợng 4 7 %

82 3445

2 154 82

3445

) 82 3445 2

*

chắc chắn sẽ thoả mãn đIều kiện kiểm tra dung lợng của máy khi xẩy ra quá tải

sự cố Khi xảy ra sự cố ở một máy biến áp ta có thể tạm ngừng cung cấp điện cho tất cả các phụ tải loại III trong nhà máyvà chỉ cung cấp đIện cho các phụ tảiquan trọng

Vậy tại tạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA Sdm = 1800kV - 22/6.3 kV

3 Phơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Điện năng từ hệ thống sẽ đợc cung cấp cho các trạm biến áp phân xởng thông qua trạm phân phối trung tâm Nhờ việc quản lý vận hành thuận lợi mạng

điện cao áp của nhà máy nên sẽ giảm chi phí vận hành , độ tin cậy cung cấp

điện đợc gia tăng, song vốn đầu t cho mạng cũng tăng đáng kể

4 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm

Ta xác định tâm phụ tải điện của nhà máy theo công thức :

S

x S

S

y S

y0

Trong đó : Si - Công suất của phân xởng thứ i

xi , yi - toạ độ tâm phụ tải của phân xởng thứ iThay số ta có:

x0 = 4.9 ; y0 = 3.8

Trang 30

Đó là vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm

5 Lựa chọn ph ơng án nối dây cho mạng cao áp của nhà máy

Nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đờng dây cung cấp đIện từ trạm trunggian Giám về nhà máy sẽ dùng đờng dây trên không lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy tadùng sơ đồ hình tia, lộ kép Ưu điểm của loại sơ đồ này là đờng nối dây rõ ràng,các trạm biến áp phân xởng đợc cung cấp điện từ các đờng dây riêng nên ít ảnhhởng lẫn nhau, độ tin cậy cao, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự độnghoá và dễ vận hành Để đảm bảo tính mỹ quan và an toàn cho toàn nhà máy các

đờng dây cao áp đều đợc đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thôngnội bộ Từ những phân tích trên ta có thể đa ra 4 phơng án đi dây cho mạng cao

áp đợc trình bày trên hình 2-1

Trang 31

Hình 2.1 - Các phơng án thiết kế mạng cao áp của nhà máy

ξ2.2 Tính toán thiết kế và 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

Z = (avh +atc)K + 3I2

maxRτC -> min

Trong đó : avh - hệ số vận hành , ta lấy avh= 0.1

atc - hệ số tiêu chuẩn, ta lấy 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

τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất

C - giá tiền 1kWh, ta lấy C = 1000 đ/kWh

Trang 32

1 Chọn MBA phân xởng và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các TBA

Trên cơ sở đã chọn đợc công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất

Bảng 2.2 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phơng án 1

Tên

TBA (kVA) S đm U (KV) C /U H ∆P 0

(kW) ∆P N

(kW )

U N

(%) (%) I 0 máy Số Đơn giá

(10 6 )

Thành tiền (10 6 ) TBAT 1800 22/6.3 2.54 19.6 6.5 0.9 2 208.9 417.8

Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp

Tổn thất điện năng ∆A trong các trạm biến áp đợc tính theo công thức:

τ

.

1

S

S P n t

P

n

Trong đó :

n - số máy biến áp ghép song song ;

∆P0 , ∆PN - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA

Stt - công suất tính toán của trạm biến áp

SđmB - công suất định mức của máy biến áp

t - thời gian máy biến áp vận hành, với máy biến áp vận hành suốt một năm t = 8760h

τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất Tra bảng 4-1[Trang 49 -TL1] với Tmax = 6000h và cos ϕnm = 0.75, ta tìm đợc τ = 4600

Tính cho Trạm biến áp trung gian

S

S P n t P n A

1 209706 4600

* 1800

82 3445

* 6 19

* 2

1 8760

* 54 2

* 2

=

Các trạm biến áp khác cũng dợc tính toán tơng tự , kết quả cho dới bảng 2.3

Bảng 2.3 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phơng án 1

Tên TBA Số lợng S tt (kVA) S đm (kVA) ∆P 0 (kW) ∆P N (kW) ∆A(kWh)

Trang 33

B4 2 539 320 0.72 3.9 38330.9

Tổn thất điện năng trong các TBA: ∆A B = 419808.5 kWh

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

a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xởng

Cáp cao áp đợc chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhà máy xản suất củ cải đờng làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất là :

Tmax = 6000h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng 5[Trang 294-TL1] ta tìm đợc jkt = 2.7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp :

kt kt

3 2

max =

Dựa vào trị số Fkt đã tính, tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất

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

sc cp

k1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , ta lấy k1 = 1;

k2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ

áp, các hào đều đợc đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm Theo PL4.22[TL2] ta tìm đợc k2 = 0.93

Vì chiều dài cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp phân xởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp

+ Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B1:

A 4 37 6

* 3 2

778.2 3

Tiết diện kinh tế của cáp là :

2 max 13 8 mm

7 2

4

Tra bảng PL 4.32[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất

F = 16mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp cp =110 A

Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng :

0.93*Icp = 0.93*110 = 102.3 > 2*Imax = 2*37.4 = 74.8 A

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 16 mm2->

có độ dày 4.7 XPLE (3*16)

Trang 34

A 56 6

* 3 2

1166.72 3

2 max 20 7

7 2

56

mm j

I F

kt

kt = = =

F = 25mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp cp =140 A

0.93*Icp = 0.93*140 = 130.2 > 2*Imax = 112.3 A

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện

F= 25mm2-> 5.9XPLE (3*25)

A 4 40 6

* 3 2

839 3

2

7 2

4 740

mm j

I F

kt

kt = = =

F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp cp =110 A

0.93*Icp = 0.93*110 = 102.3 A > 2*Imax = 80.8 A

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện

F= 4.7mm2-> 3.4XPLE (3*16)

A 9 25 6

* 3 2

539 3

Tiết diện kinh tế của cáp là : max 9 6 2

7 2

9 25

mm j

I F

kt

kt = = =

F = 10 mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp cp = 87 A

0.93*Icp = 0.93* 87 = 81 A > 2*Imax = 51.8 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 10 mm2-> 3.7XPLE (3*10)

Trang 35

86 5 6

* 3 2

122 3

2 max 2 1

7 2

86 5

mm j

I F

kt

kt = = =

F = 10 mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp cp =87 A

0.93*Icp = 0.93*87 = 81 A > 2*Imax = 11.7 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta chọn cáp XPLE củaFURUKAWA, có tiết diện

đ-Bảng 2.4 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phơng án 1

dm ttpx (kW)

l R n

Trang 36

TBATG-B3 3*16 45 1.47 0.07 839.4 0.5

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ∑∆PD = 5.3 kW

d Xác định tổn thất điện năng trên các đờng dây :

Tổn thất điện năng trên các đờng dây đợc tính theo công thức :

* 3

=

3 Chi phí tính toán của phơng án 1

Khi tính toán vốn đầu t xây dựng mạng điện, ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và máy biến áp khác nhau giữa các phơng án

(K=KB +KD) , những phần giống nhau khác đã đợc bỏ qua không xét tới

Chi phí tính toán Z1 của phơng án 1 là :

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	2,04 MB