ĐỒ án môn HỌC CUNG cấp điện

Đồ án môn cung cấp điện - Đại học Điện Lực

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN (BÀI 25B)

A Đề bài:

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng

với các dữ kiện trong bảng Công suất ngắn mạch tại thời điểm đấu điện Sk MVA

khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L m Cấp điện áp truyền tải là 110 kV Thời gian sử dụng công suất cực đại la TM h Phụ tải loại I và loại II chiếm KI&II % Giá thành tổn thất điện năng C=1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth =10000 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện tính từ nguồn (điểm đấu điện) la ∆Ucp =5% Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

Bảng 1.1 Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy).

Sk MVA KI&II % TM h L m Hướng tới của nguồn

Tổng côngsuấtđặt,kW

Hệ số nhu cầu,k nc

Hệ số công suất, cos 

16

3 4

13 5

17

11

14 12

8 9

1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

- Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

- Xác định phụ tải chiếu sáng (lấy Po=15w/m2)

-Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng

1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ

phụ tải trên mặt bằng xí nghệp

II Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm)

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phân xưởng (so sánh ítnhất 2 phương án)

III Tính toán tải điện

3.1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

3.2 Xác định hao tổn công suất

3.3 Xác định hao tổn điện năng

IV Chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.1 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạch phù hợp)

Chọn và kiểm tra thiết bị:

- Cáp điện lực

- Thanh cái và sứ đỡ

- Máy cắt dao cách ly cầu dao cầu chảy aptomat…

- Máy biến dòng và các thiết bị đo lường

4.2 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

V: Tính toán bù hệ số công suất

5.1 Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị C os 2  0,9 5.2 Đánh giá hiệu quả bù

BẢN VẼ:

1 Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải;

2 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các phương án so sánh

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa lựa chọn

4 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp sơ đồ nối đất

5 Bảng số liệu và các kết quả tính toán

Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định theo các biểu

Trong đó : p0 là suất chiếu sáng

S là diện tích của phân xưởng

tt

tt Q

P 

I tt= S

√3.U

1.1.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng đúc

- Diện tích của phân xưởng đúc:

Pdl (kW)

Qdl (kVAr)

Pcs ( kW)

Qcs (kVAr)

Pttpx (kW)

Qttpx (kVar)

1.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy :

+ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

Trong đó:

+ Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

1.3 Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tảiđiện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn Biểu đồphụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cầnthiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải được chia thành 2phần: phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hìnhquạt để trắng)

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởng phân

bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phânxưởng trên mặt bằng

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

R i=√ S ttpxi

Trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 3 kVA/m2

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

3.Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng

Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí

16

3 4

13 5

17

11

14 12

8 9

4 5

3 1

2 7

6

11

12

8 9

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của

hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho người và thiết bị

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

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

2.1: Chọn cấp điện áp phân phối

Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện từ các trạm biến áp với cấp điện áp thứ cấp là 380V hoặc 660V Cấu trúc chủ yếu của mạng điện phân xưởng là mạng điện ba pha bốn dây với trung tính nối đất Phần lớn các thiết bị xí nghiệp được cung cấp bởi lưới 380V

Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau :

10

Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 22 KV

2.2 Xác định vị trí đặt các trạm biến áp

Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm nhà máy

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định :

M(X0,Y0) theo hệ trục toạ độ xOy

n i i S

x S

n i i S

y S

1 1

X0; Y0 : toạ độ của tâm phụ tải điện của toàn nhà máy

xi ; yi : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn

Si : công suất của phụ tải thứ i

Ta có bảng công suất và tọa độ của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy :

298046, 225

65,893( ) 4523,173

Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy là M(65,893 ; 63,396)

Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà máy sửa chữa thiết bị ta đặt TPPTT là vị trí gần tâm phụ tải của nhà máy là O (66; 63) Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất

điện năng hay là đảm bảo về tiêu chuẩn kinh tế đảm bảo mỹ quan công nghiệp, gần các trục giao thông trong nhà máy

2.3 :Chọn công suất và số lượng máy biến áp

số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụtải của trạm đó

- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải đặt 2 máybiến áp

- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêu thị,…thì phải tiếnhành giữa phương án cấp điện bằng một đường đây-một máy biến áp, với phương án cấp điệnbằng đường dây lộ kép và trạm hai máy Trong thực tế những hộ loại này thường dùng phương

án lộ đơn- một máy biến áp cộng với máy phát dự phòng

- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, khi chung cư, trường họcthì thường đặt một máy biến áp

Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:

n khc SđmB  Stt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA):

(n-1) khc.kqt SđmB  Sttsc

Trong đó:

n - số máy biến áp có trong TBA

khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở ViệtNam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1

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

5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBAvận hành với hệ số tải  0,93,

Sttsc- công suất tính toán sự cố Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải khôngquan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư vàtổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường.Trong các hộ loại I và II có 55 là phụtải loại III nên

Sttsc = 0,45 Stt

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuậnlợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

Từ những nhận xét trên ta có phương án lựa chọn các trạm biến áp phân xưởng như sau: Đặt 5

TBA phân xưởng, trong đó:

+ Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1

+Trạm biến áp B2: cấp điện cho máy nén 2

+ Trạm biến áp B3: cấp điện cho bộ phận điện phân và nhà hành chính, sinh hoạt

+ Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng xem dữ liệu phân xưởng, phân xưởng đúc vàcác kho khác

+ Trạm biến áp B5 : cấp điện cho lò hơi , kho vật liệu xỉ và cho khối các phân xưởng phụ trợ + Trạm biến áp B6: cấp điện cho máy bơm 1 và máy bơm 2, kho OKC,kho than và kho dụng cụ

* Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1 ở vị trí 6

Đây là một trong những phân xưởng quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến áp làm việc song

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 320 (kVA)

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy nén 1 sau khi cắt một số phụ tải không quantrọng (55% phụ tải loại 3)

S

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 320 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B2: cấp điện cho máy nén 2 ở vị trí 7

Đây là một trong những phân xưởng quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến áp làm việc songsong

S

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 400 (kVA)

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy nén 2 sau khi cắt một số phụ tải không quantrọng (55% phụ tải loại 3)

S

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy Sđm = 400 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B3: cấp điện cho bộ phận điện phân 2 và nhà hành chính ,sinh hoạt 10 ,đặt 2 máybiến áp làm việc song song

S

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 320 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận điện phân sau khi cắt một số phụ tảikhông quan trọng (55% phụ tải loại 3)

(n-1) kqt SđmB  Sttsc = 0,45 Stt

0, 45 0, 45.632,39 203, 27( )

1, 4 1, 4

tt đmB

S

Vậy trạm biến áp B3 đặt hai máy Sđm = 320 (kVA)là hợp lý

* Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng xem dữ liệu phân xưởng 3, phân xưởng đúc 1 vàcác kho khác 15 và 16 , đặt 2 máy biến áp làm việc song song

S

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 750( kVA)

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng cơ khí sửa chữa, phân xưởng đúc vàcác kho khác sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (55% phụ tải loại 3)

S

Vậy trạm biến áp B4 đặt hai máy Sđm = 750( kVA) là hợp lý

* Trạm biến áp B5: cấp điện cho lò hơi 4 , kho vật liệu xỉ 13 và khối các phân xưởng phụ trợ 5

và 17 đặt 2 máy biến áp làm việc song song

S

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 560( kVA)

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của lò hơi và kho vật liệu xỉ, sau khi cắt một số phụ tảikhông quan trọng (55% phụ tải loại 3)

0, 45 0, 45.1055,19

339,17( )

tt đmB

S

Vậy trạm biến áp B5 đặt hai máy Sđm = 560 kVA là hợp lý

* Trạm biến áp B6: cấp điện cho máy bơm 1 ở vị trí 8,máy bơm 2 ở vị trí 9,và kho OKC 11,kho than 12 và kho dụng cụ 14,đặt 2 máy biến áp làm việc song song

S

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 100 kVA

Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc lúc này chính

là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy bơm 1,máy bơm 2,và kho OKC,kho than vàkho dụng cụ sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (55% phụ tải loại 3)

S

Vậy trạm biến áp B6 đặt hai máy Sđm = 100 kVA là hợp lý

Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng:

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

* Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có mộttường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnhhưởng đến công trình khác

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

* Các trạm biến áp 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 phân phối cao

áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảmtổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng.Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu Đểđảm 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 tínhđến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất.

Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp nhà máy từ 22 kV xuốngđiện áp phân xưởng 0,4kV cung cấp cho các phu tải động lực và chiếu sáng

Từ những nhận xét trên ta xây dựng trạm biến áp phân xưởng ở kề bên phân xưởng

Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng được cho trong bảng sau :

Ta sử dụng trạm phân phối trung tâm để cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT Nhờvậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạnggiảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng

2.4.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian tới trạm biến áp nhà máy

Với chiều dài đường dây L = 278 +67= 345 m, với hướng tới của nguồn là hướng Đông 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 liệu ban đầu Tmax = 4630 h ứng với dây Nhôm theo bảng ta tìm được Jkt = 1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :

I

mm

J  

Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 70 mm2

Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố (phát nóng) và điều kiện tổn thất điện áp (∆Ucp) + Theo điều kiện phát nóng: tra bảng dây AC-70 ta có Icp = 275 A Khi xảy ra sự cố, tức là đứtmột đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải toàn bộ đến công suất nhà máy, do vậy :

2 2.53,1 106, 2( )

sc

Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Tra bảng dây AC-70 ta có ro = 0,46 / km, xo = 0,44 / km => tổng trở trên đoạn dây là : Z=(r0.l + jx0.l)/2=0,08 + j0,076 do đó

U = 20,3(V) < Ucp = 5Uđm = 1100( V)

Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-70 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 áp cho phép

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm phân phối trung tâm nhà máy đến các phân xưởng.

Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án Mục đích tính toáncủa phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấp điện , chỉ cần tính toán sosánh phần khác nhau giữa các phương án.Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép dohãng FURUKAWA của Nhật Bản ,

Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 2 ,nên điện cung cấp cho nhà máy đượctruyền tải trên không lộ kép Từ TPPTT nhà máy tới các TBA phân xưởng B1, B2, B3,B4, B5,B6 dùng cáp lộ kép đi ngầm dưới đất

Căn cứ vào vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng và trạm PPTT trên mặt bằng nhàmáy, ta đề suất ra 3 phương án cấp điện như sau :

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