Bài tập dài môn cung cấp đện

Các số liệu ban đầu Phụ tải điện của nhà máy ( hình 1, bảng 1).Phụ tỉa điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí ( hình 2, bảng 2).Điện áp nguồn : Uđm=22kVDung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực :250MVAĐường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép treo trên không

Trang 1

Lời nói đầu

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng khôngthể thiếu được trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗiđất nước Như chúng ta đã xác định và thống kê được rằng khoảng 70% điệnnăng được sản xuất ra dùng trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đềđặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được điện năng làm thế nào để cung cấpđiện cho các phụ tải điện cho hiệu quả, tin cậy Vì vậy cung cấp điện cho cácnhà máy, xí nghiệp công nghiệp có một ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế quốcdân

Nhìn về phương diện quốc gia thì việc đảm bảo cung cấp điện một cáchliên tục và tin cậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế củaquốc gia phát triển liên tục và tiến kịp với sự phát triển của nền khoa học côngnghệ thế giới

Nếu ta nhìn về phương diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp

là ngành tiêu thụ năng lượng nhiều nhất Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điệnnăng hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác mộtcách hiệu quả công suất của các nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lượngđiện năng được sản xuất ra

Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hài hoà cácyêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phảiđảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khihỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi chophép Hơn nữa là phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai

Với đề tài:

thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo

Đã phần nào giúp em làm quen dần với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp saunày Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp

đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt được sự giúp đỡtận tình của thầy : Phan Đăng Khải em đã hoàn thành tốt bài tập dài của mình.Song do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế, nên bài làm của

em không tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp

ý, chỉ bảo của các thầy các cô để em có được những kinh nghiệm chuẩn bị chocông việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Đăng Khải cùng toàn thể thầy côgiáo trong bộ môn

Trang 1

Trang 2

mục lục

Lời nói đầu Trang

Chương I Giới thiệu chung về nhà máy

I Giới thiệu chung về nhà máy 3

II Nội dung tính toán thiết kế 7

Chương II Xác định phụ tải tính toán I Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 8

1 Phân nhóm phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí 8

2 Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị trong phân xưởng 10

II Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy 16

1 Tính phụ tải tính toán của các phân xưởng trong nhà máy 16

2 Phụ tải tính toán của toàn nhà máy 19

Chương III Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy I Nguồn điện 20

II / Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy 20

III / Các phương án cung cấp điện cho các phân xưởng 22

IV/ So sánh kỹ thuật và kinh tế cho các phương án29 1 Phương án I……… 29

2 Phương án II………34

3 Phương án III……… 36

4 Phương án IV……….40

V.Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 1 Chọn đường đây từ hệ thống điện về TPPTT……… 42

2 Sơ dồ trạm phân phối trung tâm……… 43

3 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện……… 43

4 Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng……… 47

Chương IV Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng xửa chữa cơ khí I. Giới thiệu chung……… 49

II Lựa chọn các phương án cấp điện III Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối 3.1 Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối của phân xưởng… 50

3.2 Chọn tủ phân phối cho phân xưởng 3.3 Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối 3.4 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực IV Tính toán ngắn mạch hạ áp………52

V Lựa chọn các thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của các phân xưởng………54

Chương V Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số

công suất cosử cho nhà máy

Trang 3

I Đặt vấn đề………58

II Xác định và phân phối dung lượng bù

2.1 Xác định dung lượng bù……… 592.2 Phân phối dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng………59

Chương VI Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng

sửa chữa cơ khí

I Đặt vấn

đề……….61

II Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng

chung……….63

III Thiết kế mạng điện chiếu sáng……… 63

Tài liệu tham khảo

1 TL1-Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

2 TL2-Cung cấp điện, Chủ biên Nguyễn Xuân Phú- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2005

3 Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, TS.Phạm Văn Hoà- Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật-2004

Trang 3

Trang 4

Chương I Giới thiệu chung về nhà máy

I Giới thiệu chung về nhà máy

1.1 Giới thiệu các quy trình công nghệ trong nhà máy

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các nghành khoa học kỹ thuật vì vậy sự phát triển của nghành công nghiệp điện là vô cùng cần thiết và không thể thiếu được Bất kì một quốc gia nào cũng có những tổ hợp, những khucông nghiệp, khu chế xuất mà ở đó có những nhà máy sản xuất như : nhà máy dệt, nhà máy thép, nhà máy sản xuất ô tô, máy kéo … Các nhà máy này đòi hỏi cung cấp cho chúng một lượng điện năng rất lớn

Nhà máy sản xuất máy kéo là một nhà máy mà nó phục vụ cho các nghànhkhác của một quốc gia như : giao thông vận tải,nông nghiệp….do vậy nó tương đối quan trọng trong nền công nghiệp Với một quy trình công nghệ chủ yếu là sản xuất, sửa chữa các chi tiết thiết bị, phụ tùng cho máy kéo Do đó, việc cungcấp điện cho nhà máy phải phù hợp với với hệ thống điện khu vực và phát triển dựa theo quy luật chung của nền kinh tế

Quy trình công nghệ của nhà máy giữ một vị trí tương đối quan trọng trong nền công nghiệp và nông nghiệp của một đất nước Chính vì điều này mà mức độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy cũng có một tầm quan trọng Tuy nhiên khi ngừng cung cấp điện thì chỉ dẫn đến hiện tượng ngừng trệ sản xuất và lãng phí lao động và thiệt hại đến kinh tế và sản phẩm bị hỏng Do đó nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại II và III

1.2 Phụ tải của nhà máy

Phụ tải của nhà máy có nhiều loại phụ tải khác nhau Mỗi phụ tải có một đặc điểm riêng và các chỉ tiêu xác định điều kiện làm việc khác nhau , đòi hỏi khi cung cấp điện ta phải thoả mãn :

* Công suất định mức và dải công suất của toàn nhà máy

* Điện áp định mức và dải tần số

Điện áp định mức của phụ tải toàn nhà máy phải phù hợp với điện áp của

hệ thống điện và tương tự tần số của các thiết bị điện trong nhà máy cũng phải phù hợp với tần số của hệ thống điện

+ Điện áp 3 pha 127/220V ; 220/380V cung cấp cho đại bộ phận các thiết

bị trong nhà máy với các tần số công nghiệp là 50 Hz

+ Điện áp 110V ÷220V cung cấp cho hệ thống chiếu sáng gồm các bóng đèn 110V ÷220V với tần số công nghiệp 50 Hz

Trang 5

1.3 Yêu cầu về cung cấp điện liên tục

Hầu hết các phụ tải tiêu thụ điện trong nhà máy thuộc hộ loại II do đó tuy

có tầm quan trọng tương đối lớn nhưng khi ngừng cung cấp điện nó chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất và lãng phí lao động …… Vì vậy nhà máy có thể chỉ cần cung cấp bằng một nguồn điện nhưng cũng có thể là hai nguồn điện Đồng thời cho phép ngừng cấp điện khi đóng nguồn dự trữ bằng tay Trong nhà máy các hộ loại II chiếm 80% các phụ tải tiêu thụ

Đối với các hộ chiếu sáng, nhà kho, phòng làm việc, thiết kế trong nhà máy là các hộ tiêu thụ loại III do vậy mức độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn nên cho phép mất điện trong khoảng thời gian một ngày đêm Các hộ này được thiết kếmột nguồn cung cấp và nó chiếm 20 % phụ tải của toàn nhà máy

1.4 Các thông số của nhà máy

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy số 6

Trang 5

Trang 6

Số trên mặt

bằng

1 Ban quản lý và phòng thiết kế 80

6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán

11 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Bảng 1.1 Phụ tải của nhà máy

Trang 7

13 Máy tiện ren 1 10

Bộ phận sửa chữa điện

Trang 8

53 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 7

Bộ phận đúc đồng

Bảng 1.2 Các thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

II Nội dung tính toán thiết kế

* Giới thiệu chung về nhà máy

* Xác định phụ tải tính toán

* Thiết kế mạng cao áp cho toàn nhà máy

* Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

* Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị

* Tính bù công suất phản kháng

* Thiết kế chiếu sáng

Trang 9

Chương II Xác định phụ tải tính toán

Trong thiết kế cung cấp điện thì phụ tải tính toán là số liệu rất quan trọng

Vì nhờ có phụ tải tính toán ta mới có thể chọn được các thiết bị điện : MBA, dâydẫn và các thiết bị đóng cắt cũng như các thiết bị bảo vệ khác …, đồng thời mới

có thể tính được các tổn thất :điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tachọn được thiết bị bù

Để xác định phụ tải tính toán một cách chính xác là rất khó khăn vì phụ tảiđiện phụ thuộc vào các yếu tố như : Công suất, số lượng các thiết bị và chế độ vận hành cũng như các quy trình công nghệ của thiết bị trong vận hành Nếu ta xác định phụ tải tính toán không chính xác thì sẽ xảy ra một số trường hợp sau : +Nếu phụ tải tính toán Ptt < Pthựctế (phụ tải thực tế) khi đó sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị và không những thế có thể gây cháy nổ vì các thiết bị bảo vệ đã chọnkhông đảm bảo được yêu cầu tác động khi xảy ra sự cố

+ Nếu phụ tải tính toán Ptt > Pthực tế khi đó sẽ dẫn đến lãng phí cho đầu tư vốn nhưng không mang lại hiệu quả gì về kinh tế cũng như kỹ thuật

Nhà máy sản xuất máy kéo là một nhà máy lớn bao gồm nhiều phân xưởng nhỏ cấu thành Vì vậy để xác định được phụ tải tính toán của nhà máy ta phải đi xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng sau đó ta mới xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

Để đưa ra được một phương pháp tính toán phù hợp ta cần phải lựa chọn dựa trên các phương pháp tính toán đã có

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

Trước khi xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng ta phân nhóm các phụ tải ra và tính toán cho các nhóm đó

1 / Phân nhóm phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Để phân nhóm phụ tải của phân xưởng tốt ta cần phải tuân theo các nguyên tắc chung khi phân nhóm :

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên ở gần nhau về vị trí

+ Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng nên chênh lệch ít

Từ những nguyên tắc phân nhóm trên ta phân ra được phụ tải trong xưởng sửa chữa cơ khí ra làm 6 nhóm như trong bảng 2-1

Trang 9

Trang 10

Bảng 2.1 Phân nhóm thiết bị trong phân xưởng

Ký hiệu trên mặtbằng

Công suất đặt định mức(KW)Một

thiết bị

Tổng số thiết bị

Trang 11

Máy mài thô 1 30 2,8 2,8

2/ Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị trong phân xưởng

2.1/ Các phương pháp tính phụ tải tính toán

a/ Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Phụ tải tính toán được xác định theo công thức:

(2-1)

tb tt

P Q

P

S = + = (2-3)Trong đó:

+ knc : là hệ số nhu cầu

+ Pđi :là công suất đặt của thiết bị thứ i

Trang 11

Trang 12

ở phương pháp này ta có các ưu nhược điểm sau:

+ Ưu điểm : phương pháp này đơn giản, tính toán nhanh

+ Nhược điểm : Phương pháp này không thật chính xác

b/ Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau:

c / Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Xác định theo công thức:

max 0

T

a M

P tt = (2-5) Trong đó :

+M : là số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm

+a0 : là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm(kWh/đơn vị sản phẩm)

+ Tmax : là thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h

Phương pháp này hay được dùng cho các thiết bị mà có đồ thị phụ tải ít biến đổi với kết quả tương đối chính xác

d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình ( phương pháp số thiết bị hiệu quả ).

Phương pháp này thì phụ tải tính toán được xác định theo công thức :

2.2/ Nội dung chi tiết của phương pháp hệ số k max và công suất trung bình P tb để tính

phụ tải tính toán cho phân xưởng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Từ công thức (2-6) :

Ptt= kmax ksd.Pđm

Trong trường hợp này khi tính toán cho một nhóm thiết bị thì khi đó công thức (2-6) sẽ như sau :

Trang 13

∑

=

i dmi sd

P

1 max ( 2-7 ) Trong đó :

+n : là số thiết bị trong nhóm

+Pđmi : công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

Trong 2 công thức (2-6) và (2-7) ta thấy rằng ta cần phải đi xác định hệ số kmax và ksd

Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất tác dụng định mức của thiết bị Nó nói lên mức độ sử dụng của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc

Hệ số ksd được xác định theo công thức:

+Đối với một thiết bị:

dm

tb sd

P

k = (2-8) + Đối với một nhóm có n thiết bị:

n

i tbi

dm

tb sd

P

P P

P k

Số thiết bị hiệu quả nhqlà số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồmcác thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau )

Xác định hệ số thiết bị hiệu quả theo công thức :

P

P n

1

2

2 1

)(

(2-1)

Trang 13

Trang 14

Khi n >5 thì khi đó ta tính hệ số thiết bị hiệu quả theo công thức (2–1 ) là phức tạp

Do vậy thực tế người ta tìm nhqtheo bảng tra hoặc đường cong đã cho trước trong tài liệu tham khảo

Tính nhq theo trình tự sau :

P

P p

+ n1:Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa

công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

+ P , P1 : Tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị

Sau khi tính được n* và p* ta sử dụng bảng 3 PL.1.5.TL1 để tìm nhq*, từ đó tính nhq theo công thức:

nhq=nhq*.n

Phụ tải trung bình là một đặc trưng tính của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ vào đó để đánh giágiới hạn tính toán

Phụ tải trung bình được xác định theo công thức :

t

Q q

n

i i

P

1 1

Trong đó :

+ ∆P, ∆Q : Điện năng tiêu thụ trong một khoảng

thời gian khảo sát, kW ,kVAr

+ t : Thời gian khảo sát, h

Phụ tải trung bình là một thông số rất quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tổn thất điện năng

e/ Các lưu ý khi áp dụng phương pháp này để xác định phụ tải tính toán

Trong một số trường hợp cụ thể ta có thể dùng một số công thức gần đúng sau : + Trường hợp : n ≤ 3 và nhq < 4 khi đó phụ tải tính toán được xác định theocông thức :

Trang 15

+ Trường hợp : n > 3 và nhq < 4 khi đó phụ tải tính toán được xác định theo công thức :

Ptt = ∑n kpti Pđmi

1

. ( 2-14 )

Trong đó : kpt là hệ số phụ tải từng máy

Ta có thể lấy như sau :

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

kp t = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại + Trường hợp : nhq > 300 và ksd < 0,5 thì hệ số kmax được lấy ứng với

Phụ tải đỉnh nhọn

Là phụ tải xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn từ 1s÷2s nó dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, điều kiện làm việc của cầu chì ….và chúng được xác định như sau :

+ Đối với một máy :

I đn = Imm =kkđ Iđm (2-17)

Trong đó : kkđ là hệ số mở máy

Đối với các động cơ lồng sóc, dây quấn thì : kkđ = 5 đến 7

Đối với các lò điện thì : kkđ ≥ 3

Đối với máy, động cơ một chiều : k kđ = 2,5

+ Đối với một nhóm máy :

Iđn = Immmax + ( Itt - ksd Iđmmax) (2-18)

Trong đó :

Immmax : là dòng mở máy lớn nhất của thiết bị trong nhóm

Iđmmax : là dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất

2.3/Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ

Công suấtđặt định mức (KW)Một

thiết bị

Tổng sốthiết bị

Trang 15

Trang 16

3 Máy mài thô 1 5 2,8 2,8

Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P =17,35 kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất : n1= 5

Tổng công suất của n1 thiết bị là: P1= 15,7 kW

Ta tra bảng 2-2 TL2 ta có ksd lấy chung cho toàn phân xưởng là ksd = 0,15 và cosử =0,6 ⇒ tgϕ t b=1,33.

+Xác định : n* và p*

9,035,17

7,15

71,075

n n

Tra bảng ta có nhq*= 0,81 nên nhq= nhq* n = 0,81.7 ≈ 6 (thiết bị)

Stt = 11 , 45

6 0

87 , 6

40,1738,0.3

45,11

=

dm

tt tt

U

S I

ATính dòng đỉnh nhọn của nhóm : áp dụng công thức (2-18)

Trang 17

Tổng 82,76 110,08 137,93

Bảng 2.3 Phụ tải tính toán của PXSCCK

2.4/ Tính toán công suất chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức:

Pttcs =p0.F (2-22)

Trong đó :

p0: Suất chiếu sáng Tra theo bảng PL1.2.TL1

F: là diện tích phân xưởngTrong phân xưởng xửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra tài liệu với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có p0=150020W/m2

⇒ Pttcs =p0.F =15.1100 = 16,5 kW

Qttcs =Pttcs.tgửcs=0 (đèn sợi đốt cosửcs=1)

2.5/ Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng.

Phụ tải tác dụng của phân xưởng:

Pt tđlpx = kđt∑6

1

ttni

P (2-20) = 1 82,76 = 82,76

Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

Qttđlpx= kđt∑6

1

ttni

Q (2-21) =1.110,08 = 110,08 kVA

Phụ tải tính toàn phần của toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng

Stt = (P px +P cs) 2 +Q2px = ( 82 , 76 + 16 , 5 ) 2 + 110 , 08 2 = 148,22 kVA

II Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

1/Tính phụ tải tính toán của các phân xưởng trong nhà máy

Vì khi thiết kế các phân xưởng còn lại của nhà máy không có những số liệu chi tiết, cụ thể nên phụ tải động lực của các phân xưởng này được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu

ở phương pháp này có ưu điểm: tính toán đơn giản, thuận tiện nhưng trái lại nó lại không đạt độ chính xác cao

áp dụng phương pháp như sau :

Công thức tính toán phụ tải tác dụng động lực:

Pttdlpx=knc.Pđ (2-23)

Qttdlpx =Pttdlpx.tgϕt b (2-24)

Trong đó :

+Pttdlpx: công suất tác dụng động lực của phân xưởng

+Qttdlpx: công suất phản kháng động lực của phân xưởng

+knc: hệ số nhu cầu(trong tài liệu)

+Pđ: công suất đặt của các phân xưởng

+tgϕt b: được xác định từ cosϕtb mà cosϕtb được xác định cùng với knc.

Công suất biểu kiến được xác định theo công thức :

Trang 17

Trang 18

tb

ttđtđl ttdlpx

ttdlpx ttpx

P Q

P S

dm

ttpx tt

Trang 21

Bµi tËp dµi m«n häc Cung cÊp ®iÖn

2 Phụ tải tính toán của toàn nhà máy

Phụ tải tính toán của toàn nhà máy được xác định theo công thức :

2 2

ttnm ttnm

i tti

P

Qttnm=kđt.∑

=

10 1

i tti

Q

Trong đó :

+kđt: là hệ số đồng thời Trong trường hợp này ta lấy kđt=0,85

+ΣPtti:tổng phụ tải tác dụng tính toán của các phân xưởng trong nhà máy

+ ΣQtti tổng công suất phản kháng của các phân xưởng trong nhà máy

Trang 22

Chương iii thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy sản xuất máy kéo

U = 4 , 34 + 16 kV

Trong đó:

P – Công suất truyền tải, MW

l – Chiều dài đường dây, km

ở chương trước ta đã tính được Ptt = 9 MW nên

9 16 15

II / Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy

Xác định các vòng tròn phụ tải của các phân xưởng:

Ta biểu diễn biểu đồ phụ tải của các phân xưởng là những vòng tròn có diện tích

tỉ lệ với công suất tính toán của phân xưởng đó và được tính toán qua công thức :

Stti = π R2 i m

Trong đó :

Stti : là công suất tính toán của phân xưởng thứ i

R2 i: là bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng thứ i

Trang 23

Trong biểu đồ hình tròn thì độ lớn của góc α nó biểu thị cho độ lớn của công suất tính toán chiếu sáng, nó được xác định theo biêủ thức :

0360

S

5.14,3

18,104

π

0

0 111360

.1,81

1,25360

Cũng như trên ta tính toán cho các phân xưởng khác ta có:

Kết quả tính toán bán kính và góc giới hạn chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng (m=5 kVA/mm2)

2 Phân xưởng cơ khí số 1 36,3 1476,63 2418,35 18 65 12 9

3 Phân xưởng cơ khí số 2 47,25 1327,25 2158,65 12 16 12 13

Trang 24

8 Phân xưởng nhiệt luyện 56,25 2506,25 3107,68 87 51 14 8

9 Bộ phận nén khí 26,25 1046,25 1475,49 106 39 10 9

Bảng 3.1 Tính toán các đường tròn phụ tải

Từ kết quả tính toán trong bảng ta vẽ được biểu đồ phụ tải của các phân xưởng như hình vẽ sau:

Biểu đồ phụ tải nhà máy:

III / Các phương án cung cấp điện cho các phân xưởng

Từ các số liệu tính toán ta thấy quy mô sản xuất của nhà máy là lớn do vậy ta sẽ dự định đặt 1trạm phân phối trung gian 35kV hoặc 1 trạm biến áp trunggian 35/10 kV để phân phối điện áp cho các máy BA phân xưởng Máy BA phânxưởng ta dự định đặt một số trạm tuỳ theo phụ tải tính toán của các phân xưởng

Vì đây là nhà máy chế tạo máy kéo do vậy vai trò của nó rất quan trọng trong các lĩnh vực, do đó nó đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cũng rất cao nên mạng điện nối từ trạm biến áp khu vực tới nhà máy ta dùng đường dây trên

không và đi lộ kép và để đảm bảo mỹ quan và an toàn mạng cao áp trong nhà máy ta dùng cáp ngầm

Các trạm biến áp phân xưởng ta dùng loại trạm kề có một mặt tường giáp với tường của phân xưởng

Trạm phân phối trung gian 35 kV hoặc trạm biến áp trung gian đặt tại tâm phụ tải của toàn nhà máy

Trang 25

*/ Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy

Tâm phụ tải của nhà máy được xác định theo công thức :

mm 2 , 37

mm 63 , 52

1

1 0

1

1 0

n i i

n i

n i i

S

Y S Y

S

X S X

(4-4)

Trong đó : Xi,Yi: là toạ độ tâm phụ tải thứ i

X0,Yo:là toạ độ tâm phụ tải của toàn nhà máy

Vởy ta sẽ chọn vị trí ( 52,37) để đặt trạm phân phối trung tâm hoặc trạm biến áp trung gian

*/ Các phương án cung cấp điện cho nhà máy :

1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng:

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

+ Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải ; thuận tiệncho việc vận chuyển , lắp đặt , vận hành , sữa chữa máy biến áp ; an toàn và kinhtế

+ Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được lựa 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 trường hợp trạm biến áp đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp không cao Các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 máy biến áp , hộ loại III

n- số máy biến áp có trong trạm biến áp

khc- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1

kqt- hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm , thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93

Sttsc – công suất tính toán sự cố Khi sự cố 1 MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên 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, thay thế vận hành, sữa chữa và kiểm tra định kỳ

Trang 26

a/ Phương án 1: Đặt 7 TBA phân xưởng, trong đó:

a.1 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phụ tải của Ban quản lý & phòng thiết kế cùng phân xưởng cơ khí số 2

Vậy ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1250 kVA

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố,

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho Ban quản lý & phòng thiết kế cùng phân xưởng cơ khí số 2 sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3), còn Ban quản lý & phòng thiết kế là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:

n.khc.SddmB ≥ Stt sc = 0,7.Stt

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.(22621,18,4−104,18)

= 1079 kVA

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy biến áp Sđm = 1250 kVA

a.2 Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng cơ khí số 1

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng cơ khí số 1 sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3)

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.24181,4 ,35

= 1209,18 kVA

a.3 Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng sửa chữa cơ khí

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng luyện kim màu và phânxưởng sửa chữa cơ khí sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3), còn phân xưởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.(17171,,44−148,22)

= 784,59 kVA

Trang 27

a.4 Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng luyện kim đen

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng luyện kim đen sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3).n.khc.SddmB ≥ Stt sc = 0,7.Stt

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.21901,4 ,42

= 1095,21 kVA

a.5 Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng rèn và kho vật liệu.n.khc.SddmB ≥ Stt = 2239,65 kVA

SđmB ≥

2

2239,65

= 1119,83 kVA

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng rèn và kho vật liệu sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3).n.khc.SddmB ≥ Stt sc = 0,7.Stt

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.(22391,65,4−113,82)

= 1062,92 kVA

a.6 Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng nhiệt luyện

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng nhiệt luyện sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3)

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.31071,4 ,68

= 1553,84 kVA

a.7 Trạm biến áp B7: Cấp điện cho phụ tải của Bộ phận nén khí

Trang 28

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho Bộ phận nén khí sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3)

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.14751,4 ,49

= 737,75 kVA

b/Phương án 2: Đặt 6 TBA phân xưởng, trong đó:

b.1 Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phụ tải của Ban quản lý & phòng thiết kế cùng phân xưởng cơ khí số 2

Giống như phương án 1 ta có được S = 1250 kVA

b.2 Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng cơ khí số 1

Giống như phương án 1, S = 1250 kVA

b.3 Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng sửa chữa cơ khí

b.4 Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng luyện kim đen.Giống như phương án 1, S = 1250 kVA

b.5 Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng rèn, Bộ phận nén khí và kho vật liệu

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phân xưởng rèn, bộ phận nén khí vàkho vật liệu sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30%phụ tải loại 3) Kho vật liệu là phụ tải loại 3 nên có thể tạm ngừng cung cấp điệnkhi có sự cố

SđmB ≥ 0,17,.4S tt =0,7.(36921,32,4−113,82)

= 1789,25 kVA

b.6 Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phụ tải của phân xưởng nhiệt luyện

2/ Xác định vị trí các trạm biến áp phân xưởng.

Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng:

+ Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề

có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác

+Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ một phân xưởng 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 phân xưởng không cao

+ Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân

Trang 29

xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư trạm sẽ bị gia tăng

Tùy 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 người cũng như 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 được vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp đó

* Xác định vị trí đặt trạm biến áp B1 (phương án 1):cung cấp điện cho Ban quản

lý & phòng thiết kế cùng phân xưởng cơ khí số 2

n

S

xi S

n

S

yi S

1

.

= 104104,18.,1842++21582158,,6565.16 = 17,2 mm

Căn cứ vào vị trí của nhà xưởng ta đặt trạm biến áp B1 tại vị trí M()

Đối với các trạm biến áp phân xưởng khác , tính toán tương tự ta xác định được

vị trí đặt phù hợp cho các trạm biến áp phân xưởng trong phạm vi nhà máy

Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng được ghi trong bảng dưới đây:

Bảng 3.2 Tính toán vị trí đặt cho các trạm biến áp phân xưởng

Vị trí tính toán để đặt trạm biến được cho ở bảng trên tuy nhiên trong thực tế không đặt theo vị trí như trên mà còn tùy vào vị trí của các phân xưởng trong nhà máy và thẩm mỹ quan của nhà máy mà ta đặt cho hợp lí

Kết quả đặt các trạm biến áp được cho dưới bảng sau:

Trang 30

Bảng 3.3 Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng trên thực tế

3/ Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.

a Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp 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 trạm biến áp phân xưởng Nhờ đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm , giảm được tổn thất và nâng cao năng 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 tập trung gần nhau nên ở đây ta không xét đến phương án này

+ Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG).

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 kV đểcung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy là hộ loại I nên TBATG phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 7500 kVA

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

(n-1).kqt.Sđm B ≥ Stt sc

Trang 31

Sđm B ≥ 0,71.,S4ttnm

=6499,92 kVA

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA loại: 7500 kVA – 35/10kV

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

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 35 kV , công suất các phân xưởng tương đối lớn

b Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian (của nhà máy), trạm phân phối trung tâm

Vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm chính là tâm phụ tải của nhà máy Đó chính là vị trí có tọa độ là (52,37)

c Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp

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

sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện không cao, dễ thực hiện biện phápbảo vệ, tự động hóa và dễ vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích thêm có thể đưa ra 4 phương án thiết kế mạng cao áp được trình bày trong hình dưới đây:

Trang 32

Hình 3.1 Dự kiến các phương án cấp điện cao áp

IV/ So sánh kỹ thuật và kinh tế cho các phương án

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

Z =(avh +atc).K+3I2 max.R.ụ.c → minTrong đó:

avh –hệ số vận hành , avh = 0,1;

atc –hệ số tiêu chuẩn, atc = 0,2;

K-vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây;

Imax-dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị;

R-điện trở của thiết bị;

ụ – thời gian tổn thất công suất lớn nhất;

c- giá tiền 1kWh tổn thất điện năng, c = 1000 đ/kWh

1 Phương án I.

Phương án sử dụng TBATG nhận điện 35kV từ hệ thống về, hạ xuống điện áp 10kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp đều

hạ từ điện áp 10kV xuống 0,4kV để cung cấp cho các phân xưởng

a Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ÄA trong các

trạm biến áp.

Hình 4.2 Sơ đồ đi dây phương án I

*/ Chọn máy biến áp phân xưởng

Trên cơ sở chọn được sông suất MBA ở phần trên ta có kết quả chọn máy biến

áp cho các trạm biến áp phân xưởng:

(kVA)

Uc/Uh(kV)

ÄP0(kW)

ÄPn(kW)

Un(%)

I0(%)

Số máy

Đơn giá

Thànhtiền

Trang 33

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB =3588,2.106 đ

Bảng 3.4 Vốn đầu tư cho các trạm biến áp trong phương án I

*/ Xác định tổn thất điện năng ÄA trong các trạm biến áp.

Tổn thất điện năng ÄA trong các trạm biến áp được tính theo công thức:

n-số máy biến áp ghép song song (n = 2)

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

ụ-thời gian tổn thất công suất lớn nhất

ụ = (0,124 + 10-4.Tmax)2.8760 h

Với Tmax = 3960 h ta tính được ụ = 2369 h

ÄP0, ÄPn – tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA

Stt –công suất tính toán của TBA

Sdm –công suất định mức của MBA

Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các trạm biến áp của phương án I

Tên TBA Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) ÄP0(kW) ÄPn(kW) ÄA(kWh)

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: ÄAB =1,25.106 kWh

Bảng 3.5 Tổn thất điện năng trong các trạm biến áp phương án I

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

mạng điện.

*/ Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng.Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhà máy sản xuất máy kéo, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 3960h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng ta tìm được jkt = 3,1 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp:

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	1,54 MB