đồ án môn học cung cấp điện

Như vậy ta dùng đường dây trên không dẫn điện từ cột đường dây 35 kV vào đến trạm biến áp nhà máy từ đó cho dây cáp đi ngầm cấp đến trạm biến áp phân xưởng nhà máy nhằm đảm bảo an toàn v

Chương 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1 Phụ tải chiếu sáng

Công thức tính toán phụ tải chiếu sang cho phân xưởng thứ i:

Pcsi= Pccsi Ai (kW)

Trong đó:

Pccsi – Suất phụ tải chiếu sáng là 15 W/m 2

Ai – Diện tích của phân xưởng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng đầu nóng của bộ phận lò:

Diện tích phân xưởng :

Chiều dài phân xưởng =1,810000=18000 cm =180 m Chiều rộng phân xưởng =1,212000 cm =120 m Diện tích phân xưởng là : S= 18 2

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng là Pcs= 1521600 =324000 W =324 kW

Bảng 1.1 :Phụ tải chiếu sáng của xí nghiệp công nghiệp.

ST

T Tên phân xưởng

Diện tích(m 2 ) công suất chiếu sáng(kW)

15 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 5400 81

17 Nhà điều hành 12400 186

1.2 phụ tải động lực

Công thức tính công suất phụ tải động lực :

Pđli = knci Pđi

Trong đó :

Knci – Hệ số nhu cầu

Pđi – Công suất đặt

Qdli=Pdli.tag

ϕ

i Với phân xưởng thứ nhất

11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 1250 0,47 0,55 1,52 587,5 893

1.3 Tổng hợp phụ tải tính toán của xí nghiệp :

Công thức tính phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i:

Ptti = Pdli +Pcsi

.cos cos tbi dli i csi

tti tti tti

tbxn

1

.coscos

n tti i n tti i

P P

Xét them 10% tổn thất trong mạng và 10% phát triển phụ tải

Pttxn=1,2.kdt 1

n tti i

Để xây dựng bản đồ phụ tải của xí nghiệp cần xác định bán kính vòng tròn phụ tải

đối với từng phân xưởng Bán kính hình tròn được xác định theo:

Trong đó :

Có thể tính gần đúng bằng cách thay Stti = Ptti (kW)

Góc biểu diễn tỷ lệ phụ tải chiếu sáng :

Bảng 1.4 giá trị ri và αcsi theo Stti và Scsi

kVA

SttkVA

Hình 1.1 Bản đồ phụ tải trên mặt bằng tổng thể của xí nghiệp

11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 13,5 8,6 1135,6

=5,2

Nhận thấy đây là vị trí của phân xưởng 7: kho liên hợp, ta có thể đặt trạm phân phối trung tâm lên phía Nam một khoảng để phù hợp với thiết kế cảu nhà máy Tachọn vị trí đặt trạm phân phối trung tâm là điểm B có tọa độ (9,8:3,5)

2.2 lựa chọn cấp điện áp

Nhà máy có công suất tương đối lớn S = 12236,6 kVA Chiêù dài từ đường dây 35kV cách nhà máy là 12 m Như vậy ta dùng đường dây trên không dẫn điện từ cột đường dây 35 kV vào đến trạm biến áp nhà máy từ đó cho dây cáp đi ngầm cấp đến trạm biến áp phân xưởng nhà máy nhằm đảm bảo an toàn và mỹ quan cho nhà máy

Cấp điện áp phân phối là cấp điện áp liên kết hệ thống cung cấp điện của khu côngnghiếp với Hệ thống điện Cấp điện áp phân phối phụ thuộc vào công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải theo một quan hệ khá phức tạp

Công thức kinh nghiệm để chọn cấp điện áp truyền tải:

Trong đó :

U = 4,34 = 55,84 (kV)

U nằm trong khoảng 35-110kv nên chọn phương án trạm biến áp trung tâm

2.3 lựa chọn công xuất và số lượng trạm biến áp phân xưởng

Ta chọn công xuất theo điều kiện sau :

n.khc.SdmB ≥ Stt

Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:

(n-1).khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc

Trong đó :

- n : số máy làm việc song song trong TBA

toán

một số phụ tải không cần thiết Theo đầu bài thi phụ tải loại I & II là bằng 70% Khi đó ta có Sttsc =0,7 Stt

- kqt: hệ số quá tải sự cố Chọn kqt = 1.4

Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng nên :

và thuận tiện cho việc xử lý sự cố

cho việc tổ chức các đường dây ra và các đường dây vào

phát triển và mở rộng sản xuất

Trong nhà máy tùy theo nhiệm vụ mà công suất của các phân xưởng có sự chênh lệch nhau, căn cứ vào công suất và vị trí của các phân xưởng trong nhà máy ta có thể bố trí các trạm biến áp phân xưởng như sau :

Trạm biến áp phân xưởng có thể đặt ở những vị trí sau :

- trạm đặt trong phân xưởng : giảm được tổn thất, giảm chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị nhưng khó khăn trong việc phòng chống cháy nổ

- trạm đặt ra xa phân xưởng : tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn,dễ dàng chống cháy nổ.

- trạm đặt kề phân xưởng : tổn thất chi phí và xây dựng không cao, đề phòng cháy

nổ dễ dàng

Từ những nhận xét trên, ta đặt trạm biến áp phân xưởng kề bên phân xưởng là hợp

lý nhất Ta tiến hành chọn tọa độ của các trạm biến áp phân xưởng :

thiết kế đặt các trạm này ngay kề bên phân xưởng cấp điện hoặc ở giữa 2 phân xưởng sao cho phù hợp

hc qt

S S

2.4 chọn tiết diện dây dẫn và phương án đi dây

2.4.1 chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm

Với chiều dài đường dây L = 12 km, với hướng tới của nguồn như hình vẽ ta sử dụng đường dây trên không là dây nhôm lõi thép lộ kép

Tiết diện dây dẫn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Căn cứ vào số

Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố ( phát nóng ) và điều kiện tổn thất

- Theo điều kiện phát nóng : tra bảng dây AC-35 ta có Icp = 265 A Khi xảy

ra sự cố, tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải toàn bộ đến công suất nhà máy, do vậy :

ax

Vì Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng

Tra bảng dây AC-70 ta có R0 = 0,46 Ω/ km, X0 = 0,44 Ω/ km => tổng trở trên đoạn dây là : Z = (R0 + jX0)

Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp

Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-35 dùng để đưa điện từ trạm biến áp trung gian về trạm PPTT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện

+ Phương án 1 : các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trưc tiếp từ trạm PPTT (ứng với sơ đồ hình tia, đi dây vuông góc theo ven tường nhà).

+ Phương án 2 : các trạm biến áp xa trạm biến áp trung tâm nhà máy thì lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm PPTT

1 ax 8,82

2,85( ) 3,1

- Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Isc = 2.Imax = 2.8,82 = 17,64 (A) < Icp = 200 (A)

- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:

Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

- Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Isc = 2.Imax = 2.9,38 = 18,76 (A) < Icp = 200 (A)

- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:

Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo

Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng oxit nhôm

I3max =

tt3 dm

Các phân xưởng loại III ta chỉ sử dụng cáp lộ đơn

Tính toán tương tự ta chọn được cáp từ TPPTT đến các TBA còn lại và các đường dây hạ áp cần thiết :

Bảng 2.3 các thong số của cáp và dây dẫn

L

đơn giá(103 vnđ/m)

thành tiền(106 vnđ)

3 dm

2

tt

2

.10 2

R U

S

∆

(kW)Trong đó :

- ∆ P

là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

.Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từ PPTT nhà máy đến trạm B1:

Có R = r0 L với r0 = 0,494 Ω/km, L chiêu dài đường dây (km)

sốlộ

Tính toán kinh tế cho phương án 1

Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án

+ 1000.25943,3736

=221,7874

610

(VND)

số lộ

đơn giá(103 vnđ/m)

thành tiền(106 vnđ)

(kVA)

r0

(Ω/km)

Uđm

(kV)

ΔP(kW)

• tổn thất điện năng

Tính toán kinh tế cho phương án 2

Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án

+ 1000.26452,9394

= 202,0794

610

(VND)

2.5 lựa chọn phương án

Ta thấy phương án 2 có chi phí tính toán hàng năm là bé nhất tổn thất điện năng xấp xỉ bằng phương án 1 Chính vì vậy mà em xin chọn phương án 2

Chương 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ

3.1 sơ đồ nguyên lý mạng điện

Hình 2.1 Sơ đồ nối TBA phân xưởng đặt 2 MBA

3.2 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng

Tính toán ngắn mạch phía cao áp :

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết được cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng, điện kháng của hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía thứ cấp của TBA trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn.

Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua va các phần tử có điện kháng ảnh hưởng không đáng kể như máy cắt, dao cách

tra cáp và các thiết bị trong các trạm

Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế được vẽ như sau

Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ thay thế

XHT Zd N1HT

Sơ đồ tính toán ngắn mạch bắt đầu từ trạm biến áp trung gian cho tới điểm ngắn mạch Đây là sơ đồ có cấp điện áp 35 kV nên ta có thể dùng hệ đơn vị có tên để tính toán ngắn mạch

được tính :

5, 476250

tb HT

số lộ

r0(Ω/km)

x0(Ω/km)

R(Ω)

X(Ω)Nguồn -

XHT Zd ZC9 N10HT

ixk = kxk 2

.IN2 = 1,8 2

.2,4472 = 6,306 (kA)Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch khác ta được bảng kết quả sau

( không xét RB và XB )

Bảng 3.2 kết quả tính toán

điểm ngắn

mạch

tên điểm NM

R(Ω)

X(Ω)

3.3 Chọn và kiểm tra thiết bị

3.3.1 Kiểm tra dây dẫn và cáp đã chọn

Dây dẫn từ nguồn về trạm PPTT nhà máy đã chọn là dây AC-70

Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt của dây dẫn ;

Fchọn

≥

) T (t I C

(mm2)Trong đó :

- Tkck = 0,05 sec, là hằng số thời gian tắt dần của thành phần không chu kỳ.

chính đặt tại máy cắt gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt,

tqd = f (β

”, t)

t là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch, t = 0,2 sec

H k H

Như vậy sứ được chọn đã đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật

3.3.3 Chọn và kiểm tra máy cắt

Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt

- Dòng điện cắt định mức : Idmcat ≥ IN, kA

- Dòng ổn định động INmax ≥ ixk, kA

- Dòng ổn định nhiệt idm.nh ≥ I∞

nh dm

qd

tt

Vậy máy cắt được chọn thỏa mãn

3.3.4 Chọn và kiểm tra cầu chì

Cầu chì là khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi xảy ra ngắn mạch hoặc quá tải Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào loại vật liệu làm dây chảy

Cầu chì được chọn theo các điều kiện

≥

Udm.XN

Do giá thành của cầu chì không đắt nên ta chọn cầu chì cao áp cùng một loại dựa trên các điều kiện chọn cầu chì với dòng cưỡng bức lớn nhất và kiểm tra lại theo điều kiện hóa học.

Ta tính dòng cưỡng bức ở trạm cóc dung lượng lớn nhất :

Trạm biến áp B1, có 2 MBA công suất 630 kVA

Vậy chọn cầu chì 3GD1 406-4B với các thông số sau

Ta thấy :

3.3.5 Chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp

Nhiệm vụ của dao cách ly là tạo ra khoảng hở được trông thấy giữa bộ phận mạng điện và bộ phận cách điện nhằm mục đính dảm bảo an toàn khi vận hành và sửa chữa.

Để thuận lợi cho việc lắp đặt, thay thế, sửa chữa ta nên dùng một loại dao cách ly cho các trạm biến áp

Vậy DAO CÁCH LY được chọn thỏa mãn

3.3.6 Chọn và kiểm tra aptomat

Với trạm 2 máy biến áp ta đặt 2 tủ Aptomat tổng, 2 tủ Aptomat nhánh và 1 tủ Aptomat phân đoạn

Với trạm 1 máy biến áp ta đặt 1 tủ Aptomat tổng,1 tủ Aptomat nhánh

Mỗi tủ Aptomat nhánh đặt 2 aptomat

- Điều kiện chọn Aptomat :

với hệ số quá tải là Kqt = 1,4 là

dmB qtB qt

Vậy ta chọn Aptomat cho dưới bảng sau:

3.3.7 Chọn và kiểm tra máy biến điện áp

Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU

BU được chọn theo điều kiện sau :

Điện áp định mức UđmBU ≥ Uđm,m =22 kV

Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo có thông

số kỹ thuật như sau :

3.3.8 Chọn máy biến dòng

Chọn lựa và kiểm tra máy biến dòng điện BI

Kiểm tra với trạm biến áp có công suất lớn nhất trạm B2

BI được chọn theo các điều kiện sau :

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÔNG XUẤT PHẢN KHÁNG4.1 Tính toán bù công suất phản kháng và thiết bị bù

Dung lượng bù tính theo công thức :

Qbù = P(tgφ1 - tgφ2 )Trong đó tgφ1 : góc ứng với hệ số cos φ1(trước khi bù )

4.2 Xác định dung lượng bù cho toàn nhà máy

Dung lượng bù nhà máy được xác định như sau :

là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp công nghiệp có hợp lý

và tiết kiệm không Hệ số cos

ϕ

nhà máy cang cao thì giảm giá thành sản phẩm

và năng suất kinh tế sẽ cao hơn Vì vậy xí nghiệp cần phấn đấu nâng cao hệ số công suất

Tụ điện

Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng

quả cao, vốn đầu tư nhỏ

cơ cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện áp tăng Khi tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện khỏi tụ nhưng trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm

Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những nhà máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm

Máy bù đồng bộ

Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải

chỉnh điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, rẻ tiền…

Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở những nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.

Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá

4.3 Phân phối dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng

Từ trạm PPTT về các trạm BAPX là mạng hình tia gồm 9 nhánh có sơ đồ như sau :

Số lượng

4.4 Đánh giá hiệu quả bù

Tính toán cho phân xưởng điện phân

Công suất biểu kiến của phân xưởng điện phân sau khi bù là :

S1 = P1 + j(Q1 – Qb)

= 681,4 + j(796,65 – 354,09) = 681,4 + j442,56 kVA

Tổn thất điện năng sau khi bù :

3 2

.10 0,00935.3281 41,8422

Ptt, kW

Qbi, kVAr R, Ω

(Qtt - Qbi), kVAr

∆Ai, kWh

∆Asb, kWh

i A

∂, kWhĐiện phân

796,6

246,27

0,00935

442,5

27,82

0,02

22,49

Năng lượng + nhà điều

hành-nhà ăn+ garageoto

255,05

Tủ aptomat tổng Tñ PP cho c¸c pX Tñ bï

Tủ aptomat tổng Tñ PP cho c¸c pxTñ bï Tñ ALL Tñ bï Tủ PP cho các PXTñ aptomat tæng

Đúc số 7

413,66

Lò hơi + kho nhiên +

Sơ đồ lắp đặt tụ bù cho trạm 1 máy biến áp

Sơ đồ lắp đặt tụ bù cho trạm đặt 2 máy biến áp

PHỤ LỤC

Tài liệu tham khảo

[1] Giáo trình Cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC Tác giả TS Trần Quang

Khánh,

nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội

[2] Mạng lưới điện Tác giả Nguyễn Văn Đạm, nhá xuất bản khoa học và kỹ thuật

Hà Nội

[3] Sổ tay tra cứu thiết bị điện 0,4 – 500 kV Tác giả Ngô Hồng Quang, nhà xuất bản

khoa học và kỹ thuật Hà Nội

[4] Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện Tác giả PGS TS Phạm Văn Hòa, nhà

nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội

[5] Thiết kế cấp điện Tác giả Ngô Hồng Quang, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

Hà Nội

Hình 1 đồ thị phụ tải của xí nghiệp

Hình 2 vị trí các trạm biến áp

Hình 3 phương án 1 đi dây

Hình 4 phương án 2 đi dây