Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:  Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu  Phương pháp tính theo hệ số và công suất t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước , nghành công nghiệp điện lực luôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng

Ngày nay điện năng trở thành dạng năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực Khi xây dựng một khu công nghiệp mới , một nhà máy mới , một khu dân cư mới thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá , ngành công nghiệp nước ta đang ngày một khởi sắc , các nhà máy xí nghiệp không ngừng được xây dựng Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó , cùng với những kiến thức đã học tại bộ môn Cung cấp điện , em đã

nhận được đề tài thiết kế đồ án môn học :“Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” Đồ án môn học này đã giúp em hiểu rõ thêm

về công việc thực tế của một kĩ sư hệ thống điện , hay chính là công việc sau này của bản thân

Em xin gửi lời cám ơn đến thầy Đặng Việt Hùng tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án môn học.Đồ án của em có thể còn một vài thiếu sót ,kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Mục Lục

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 7

1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 7

1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát 11

1.3 Phụ tải động lực 11

Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí 13

2.1: Xác định dung lượng bù cần thiết 23

2.2:Lựa chọn vị trí đặt tụ bù 23

2.3Tính toán phân phối dung lượng bù 23

CHƯƠNG III SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 25

3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 25

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp 29

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 33

3.3.1 Sơ bộ chọn phương án 33

3.4 Tính toán chọn phương án tối ưu 46

CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 62

4.1 Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng 62

4.1.1 Chọn dây dẫn mạng động lực 62

4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng 67

4.2 Tính toán ngắn mạch 70

4.3 chọn thiết bị bảo vệ và đo lường 74

4.3.1 chọn dao cách ly 74

4.3.2 chọn máy cắt phụ tải 75

4.3.3 cầu chì cao áp 75

4.3.4 Thanh góp hạ áp của TBA 76

4.1.5 Chọn aptomat bảo vệ TBA 76

Tài liệu tham khảo 79

“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp’’

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I là

70% Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp 3.5% Hệ số công

suất cấn nâng lên là cos = 0,9 Hệ số chiết khấu i=12% Công suất ngắn

mạch tại điểm đấu điện S k, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch

=2,5 Giá thành tổn thất điện năng =1300đ/kWh; Điện áp lưới phân phối là 22kV

Thời gian sử dụng công suất cực đại =4500(h) Chiều cao phân xưởng h=5,5(m) Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=900(m)

Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện

Số hiệu trên sơ đồ Tên thịết bị Hệ số Cos Công suất đặt P, KW theo

các phương án 1;2;3;19;20;26;27 Máy tiện ngang bán

tự động

0.35 0.67 15+18+22+7,5+18+22+22

4;5;7;8;24 Máy tiện xoay 0.32 0.68 1.5+2.8+7.5+10+5.5

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Thiết kế chiếu sáng là yêu cầu cơ bản trong mọi công việc Vấn đề quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài ra hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

o Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp

Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần

số làm việc là 50Hz gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước axbxh

là 24x36x5,5 m Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu sám,với độ rọi yêu cầu là Eyc = 50 lux.( theo bảng 18.pl.BT)

Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50 lux nhiệt độ màu cần thiết là

có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn rạng đông với công suất là 200W với quang thông là F= 3000 lumen.( bảng 45.pl trang 488 gt ccđ thầy hòa)

Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m ;

Chiều cao mặt bằng làm việc là : hlv = 0,8 m ;

Chiều cao tính toán là : h = H – hlv = 5,5-0,8 =4,7m;

Hình 1.1: sơ đồ tính toán chiếu sáng

Tỉ số treo đèn:

' '

0, 096

4, 7 0,5 3

h j

h h

Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld = 4 m và Ln = 4 m  q=2; p=2;

Sơ đồ chiếu sáng cho phân xưởng

Hình 1.2: sơ đồ bố trí bóng đèn trong phân xưởng

Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sang tại mọi điểm

và

hay

2

4 2

. 50.24.36.1, 2

149463, 7297 0, 58.0, 598

ld

E S K F

K



Số lượng đèn tối thiểu là:

54N

82,493000

7297,149463F

Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 được bố trí như sau:

Kiểm tra độ rọi thực tế:

> Eyc=50lux

Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1),

Pcs chung = kđt N Pd = 1 54 200 = 10800 W Chiếu sáng cục bộ :

Pcb = 39.100 = 3900 W Vậy tổng công suất chiếu sáng là:

Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 3900 = 14700 W = 14.7 kW

Vì đèn dùng nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1

3000.54.0, 58.0, 598

54,193 36.24.1, 2

d ld dt

F N K E

a b





1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát

Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8

Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Plm = 40.150 +10.80 = 5340 W = 5,34 kW

1.3 Phụ tải động lực

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế

độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng

Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác,

kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp

Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:

 Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

 Phương pháp tính theo hệ số và công suất trung bình

 Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

 Phương 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 phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp

M

k

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng

+ Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

+ Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại

tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường

là 8 ÷ 12

Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

trên sơ đồ

Hệ số Cosφ Công

suất P(KW) Nhóm 1

Nhóm 2

3 Máy tiện bán tự động 16 0.41 0,63 5.5

Nhóm 4

Hình 1.1 sơ đồ phân nhóm phụ tải

 Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1)

P

k

P

Trong đó :

ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị

Pi là công suất đặt của thiết bị Vậy hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là:

Pi – công suất định mức của thiết bị điện thứ i

Nếu số lượng thiết bị điện n > 4 và giá trị của tỷ số k= Pmax/Pmin nhỏ hơn giá trị kb

cho trong bảng sau, ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, thì có thể lấy giá trị nhd= n

Bảng 1.2 Điều kiện để xác định n hd

- Hệ số nhu cầu nhóm thứ i:

hdni

sdni sdni

ncn

n

k k

( i)

hdni

i

P n

P ksd P.cos

φ

P2

1 Máy tiện ngang bán

tự động

1 0.35 0.67 15 5.25 10.05 225

2 Máy tiện xoay 6 0.3 0.65 8.5 2.55 5.53 72.25

3 Máy tiện xoay 7 0.32 0.68 7.5 2.4 5.1 56.25

4 Máy khoan định tâm 13 0.3 0.58 2.8 0.84 1.62 7.84

5 Máy tiện ngang bán

33 45 , 0 30 53 , 0 8 , 2 3 , 0 5 , 8 3 , 0 5 7 32 , 0 ) 22 15

5,853059,34

- Hệ số nhu cầu nhóm 1:

hdni

sdni sdni

ncn

n

k k

41.0

133,8

i i ni

i

P P

P ksd P.cosφ

P2

1 Máy tiện ngang

3 Máy tiện xoay 4 0.32 0.68 1.5 0.48 1.02 2.25

4 Máy tiện xoay 5 0.32 0.68 2.8 0.896 1.904 7.84

5 Máy tiện xoay 8 0.32 0.68 10 3.2 6.8 100

6 Máy khoan

đứng

9 0.37 0.66 4.5 1.67 1.57 7.84

7 Máy khoan 10 0.37 0.66 7.5 2.78 4.95 56.25

P ksd P.cosφ

P2

6 Máy tiện ren 22 0.47 0.7 2.2 1.03 1.54 4.84

7 Máy tiện

ngang tự động

27 0.35 0.67 22 7.7 14.74 484

9 Máy tiện ren 29 0.47 0.7 4.5 2.12 3.15 20.25

10 Máy tiện ren 36 0.4 0.6 15 6 9 225

P ksd P.cosφ

P2

1 Máy tiện ren 23 0.47 0.7 2.8 1.32 1.96 7.84

2 Máy tiện xoay 24 0.32 0.68 5.5 1.76 3.74 30.25

3 Máy doa 25 0.45 0.63 4.5 2.03 2.84 20.25

4 Máy tiện ren 30 0.47 0.7 5 2.35 5.25 56.25

* Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng theo phương pháp số gia

Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia:

Bài toán yêu cầu tổng hợp 2 nhóm phụ tải có tính chất khác nhau: nhóm phụ tải Động lực (Pđl) ; nhóm phụ tải chiếu sáng (Pcs)

- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:

7 14 23 203

04 , 0

CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

2.1: Xác định dung lượng bù cần thiết

Phần tính toán ở Chương I ta đã xác định được hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng là cos𝜑 = 0,69 Hệ số cos𝜑 tối thiểu do nhà nước quy định đối với các phân xưởng là 0,855 ÷ 0,95, như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cos𝜑 Theo yêu cầu thiết kế của phân xưởng ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos𝜑 đến 0,9

2.2:Lựa chọn vị trí đặt tụ bù

Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành.Vì vậy việc đặt các thiết bị bù tập trung hay phân tán là tùy thuộc vào cấu trúc

hệ thống cung cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt các thiết bị bù ở phía

hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối hoặc tại các tủ động lực Ta chọn vị trí đặt tụ bù là vị trí tại các tủ động lực của phân xưởng, và ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị (đ/kVA) tổn thất điện năng qua máy biến áp

2.3Tính toán phân phối dung lượng bù

+ tính toán bù tại TĐL 1

cos𝜑𝑁1=0.7 => tan 𝜑𝑁1=1.02

𝑄𝑏𝑁1=𝑃𝑡𝑡𝑁1(tan𝜑1.𝑁1− tan𝜑2.𝑁1)=87,42.(1,02-0,48)=47,21(kVAr)

Vốn đầu tư cho tụ bù:

Đơn giá (.103 đ)

CHƯƠNG III SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

3.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt

- Vị trí đặt trạm phải bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến đường dây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải đáp ứng cho sự phát triển trong tương lai

- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận

- Vị trí của trạm phải bảo đảm các điều kiện khác như: cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất

tb T S S

máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian không quá 6h

*Phương thức đặt trạm biến áp:

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các trạm biến áp có thể lắp đặt theo các phương thức khác nhau: lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong nhà xưởng, gắn vào tường phía ngoài, đặt độc lập bên ngoài, đặt trên mái, dưới tầng hầm

Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có nhận xét: có thể đặt trạm biến áp sát tường phía trong nhà xưởng ngay sau lối ra vào Phương án này có thể tiết kiệm được dây dẫn mạng hạ áp cũng như tiết kiệm được không gian

 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

- Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một

điểm M có toạ độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ xOy

Xnh= ; Ynh = ;

Trong đó:

Xnh; Ynh : toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng

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 phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa

độ xOy

Bảng 3.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải

hiệu trên sơ

đồ

cosφ P

(KW)

S (KVA)

i i

S

x S

i i

S

y S

1 1

1 Máy tiện ngang bán

3 Máy tiện xoay 4 0.68 1.5 2.21 3.09 20.16 6.807 44.47

4 Máy tiện xoay 5 0.68 2.8 4.12 3.09 25.92 12.71 106.73

5 Máy tiện ren 21 0.7 3 4.29 11.66 11.52 49.96 49.37

6 Máy tiện ren 22 0.7 2.2 3.14 11.66 16.92 36.64 53.18

7 Máy tiện ngang tự

động

27 0.67 22 32.84 15.09 8.03 495.35 263.61

8 Máy tiện ren 28 0.7 5 7.14 15.09 11.52 107.76 82.29

9 Máy tiện ren 29 0.7 4.5 6.43 15.09 16.56 96.98 106.46

10 Máy tiện ren 36 0.6 15 25 18.17 14.04 454.29 351

11 Máy hàn xung 37 0.55 20 36.36 19.54 14.04 710.65 510.55

NHÓM 4

2 Máy tiện xoay 24 0.68 5.5 8.09 11.66 25.92 94.29 209.65

4 Máy tiện ren 30 0.7 5 14.29 15.09 22.32 161.63 239.14

5 Máy tiện ren 31 0.7 10 10.71 15.09 25.92 215.51 370.29

i i i

S x X

i i i

S y Y

S



Tính toán tương tự cho các nhóm khác

Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng:

Bảng 3.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng

Nhóm S i S i x i S i y i X nh Y nh X px Y px

1 196.78 2647.73 566.85 13.46 2.88

Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp như hình vẽ

Hình 3.1 : Vị trí đặt trạm biến áp

3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

Trong trường hợp này phụ tải loại I chiếm 70% nên ta có một số tiêu chuẩn để chọn máy biến áp sau :

 Khi hai máy vận hành bình thường :

Stt : là phụ tải tính toán của phân xưởng

n : là số máy biến áp của trạm

khc : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn máy biến áp do Việt Nam sản xuất nên hệ số hiệu chỉnh khc = 1

kqt : là hệ số quá tải Khi một máy bị sự cố thì máy còn lại phải chịu toàn bộ công suất của phụ tải Nên có thể cho phép máy biến áp quá tải 40% trong thời gian

5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ 5 ngày đêm chính là khoảng thời gian cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới và thử nghiệm, lắp đặt để đưa máy dự phòng vào làm việc ( kqt = 1.4 )

Ssc : là công suất sự cố (khi một máy biến áp gặp sự cố thì ta có thể bỏ một

số phụ tải không quan trọng đi để giảm dung lượng cho máy biến áp còn lại)

Nên chọn máy biến áp cùng chủng loại và cùng công suất để thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành, sữa chữa và thay thế

Sử dụng máy biến áp có tỉ số biến đổi 22/0,4 Kv

o Phương án 1: dùng 2 máy 160 kVA

o Phương án 2: dùng 2 máy 180 kVA

Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau:

Bảng 3.4 Bảng số liệu các máy biến áp của hãng ABB

Sba , kVA , kW , kW Vốn đầu tư , 106đ

Vì vậy cần tính toán thiệt hại do ngừng cung cấp điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp, từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất

Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án:

Z = p.V + C + Yth (đ/năm)

C : thành phần chi phí do tổn thất ( C = ∆A.c∆)

c∆ : giá thành tổn thất điện năng

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

Th là tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm

Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % ( 31.pl- gt.CCĐ)

Do đó : pBA = atc + kkh = 0,127 + 0,064 = 0,191

Có thể xem phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, chỉ xét theo phụ tải loại I

* Phương án 1 ( Dùng 2 máy 160kVA)

Xét trong chế độ sự cố ở 1 máy biến áp, lúc này máy còn lại phải chịu toàn

bộ phụ tải của phân xưởng

Hệ số quá tải của máy biến áp:

215, 63

1,35 1, 4160

sc qt n

S k S

Như vậy, máy biến áp còn lại có thể làm việc bình thường khi xảy ra sự cố ở máy biến áp kia, vì vậy khi có sự cố chỉ cần cắt 30% phụ tải loại III

Vậy đảm bảo yêu cầu

Tổn thất trong máy biến áp được xác đinh theo biểu thức:



8760

.

2 0

n

tt k

S

S n

P P

1 2

2,95 215, 632.0,5.8760 2886, 21 16492,12

 =( 0 , 124  4500 104)2 8760= 2886.21 +Chi phí cho thành phần tổn thất là:

C = cΔ = 16492,12x1300 = 24,74.106 (đ) +Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :

Z1 = (0,191.305,25+ 24,74 ).106 = 83,04.106 (đ)

*Phương án 2 ( dùng 2 máy biến áp 180kVA)

Hệ số quá tải của máy biến áp

215, 63 1, 2 1, 4

180

sc qt n

S k S

.

2 0

n

tt k

S

S n

P P

3,15 215, 632.0,53.8760 2886, 21 15809,12

2 180

Chi phí cho thành phần tổn thất:

C = cΔ = 15809,12x1300 = 23,71x106 (đ) Tổng chi phí quy đổi của phương án:

Z2 = (23,71 + 0,191.312,576).106 = 83,41.106 (đ) Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng:

Bảng 3.5 bảng kết quả tính toán các phương án chọn MBA

1 Công suất trạm biến áp S , Kva 2.160 2.180

Có thể nhận thấy phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp nhất, vì vậy chúng ta

chọn phương án 1( dùng 2 máy biến áp công suất mỗi máy 160kVA)

3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

3.3.1 Sơ bộ chọn phương án

Mạng điện phân xưởng có các yêu cầu cơ bản sau:

o Đảm bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho các phụ tải;

o Thuận tiện và an toàn trong vận hành và sửa chữa;

o Đáp ứng được các yêu cầu về đặc điểm môi trường;

o Có khả năng phát triển mở rộng;

o Áp dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến;

o Chi phí tối thiểu…

Sơ đồ của mạng điện phân xưởng có thể thực hiện theo kiểu hình tia, kiểu đường trục hoặc kết hợp

Sơ đồ hình tia được áp dụng trong các trường hợp:

o các phụ tải tập trung công suất lớn;

o các phụ tải quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao;

o các động cơ công suất thấp lấy điện từ tủ phân phối;

o các thiết bị thuộc các phân xưởng có nguy cơ cháy nổ và môi trường nguy hiểm cao

Phân xưởng có 4 tủ phân phối bố trí ở sát tường nhà xưởng, phụ tải tập trung công suất lớn nên ta sử dụng sơ đồ hình tia

Phân xưởng bố trí một trạm phân phối(TPP) nhận điện từ trạm biến áp(TBA) và phân phối tới các tủ động lực Mỗi tủ động lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải

đã phân nhóm như trên Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, chúng ta xét 2 phương án sau:

o Phương án 1: đặt trạm phân phối tại trung tâm phụ tải và kéo cáp đến từng tủ động lực

o Phương án 2: đặt trạm phân phối tại góc phân xưởng và kéo cáp đến từng tủ động lực

3.3.2 Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu

3.3.2.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:

 Sơ đồ hình tia :

Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

Hình 3.2: Sơ đồ hình tia

 Sơ đồ đường dây trục chính:

Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm

là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III

TPP

TÐL

Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà) Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ

Hình 3.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không Bao gồm các đường trục chính và các đường nhánh Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời Kiểu

sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng

TÐL

TÐL TÐL

TPP

Hình 3.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không

 Sơ đồ thanh dẫn:

Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn Từ bộ thanh dẫn này

sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Ưu điểm của kiểu

sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao)

Hình 3.6: Sơ đồ thanh dẫn

 Sơ đồ hỗn hợp:

Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng

TPP

3.3.2.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực

 Chọn vị trí TPP, TĐL

Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để thoả mãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thời hài hoà các yếu tố, và nên được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau:

- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như giảm chi phí về dây )

- Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng

- Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành

- Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổ tốt

- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp

Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta lựa chọn vị trí tủ phân phối

và các tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể

 Chọn loại TPP, TĐL

• Nguyên tắc chung Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng với các chế

độ làm việc khác nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể:

- Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị

Uđm tb ≥ Uđm mạng (kV)

Iđm tb ≥Ilvmax (A)

- Ở chế độ làm việc quá tải: lựa chọn theo các hạn chế về điện áp và dòng điện phù hợp với mức dự trữ của thiết bị: Iđm ra ≥Ilvmax

- Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị

- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn

• Chọn trạm phân phối:

Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về

và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng

+) Sơ đồ trạm phân phối:

Hình 3.7: Sơ đồ trạm phân phối

+) Chọn thanh góp của TPP:

Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép

k1.k2.Icp ≥ Icb (A)

Trong đó: - Icp: dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn (A)

- k1 : hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọn k1 = 1

- k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2 = 1

- Icb: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp

Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 700 (A)

⇒ k1.k2.Icp = 1.700 = 700 (A)> 425,8(A) (thỏa mãn)

𝑟0(mΩ/m)

𝑥0(mΩ/m)

Đơn giá (.103 đ/𝑘𝑔)

Bảng 3.7: Bảng thông số Aptomat tổng của TPP

𝑈đ𝑚 𝐴𝑝

(V)

𝐼đ𝑚 𝐴𝑝(A)

𝐼𝑐ắ𝑡(kA)

Từ bảng 3.8 nhận thấy nhóm 1 có dòng điện tính toán là lớn nhất trong 4 nhóm nên

ta sẽ chọn Aptomat nhánh của trạm theo các điều kiện yêu cầu của nhóm 1 Aptomat nhánh được chọn theo các điều kiện sau:

Điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38(kV )