Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy xi măng

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN

Thiết kế cấp điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và tin cậy cho hệ thống cung cấp điện, phục vụ nhu cầu ngày càng tăng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ Việc chuẩn hóa quy trình tính toán, thiết kế và lắp đặt các công trình điện là cần thiết để đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và đảm bảo điện năng được sử dụng hiệu quả trong đời sống hàng ngày.

2 Những yêu cầu cơ bản của thiết kế cấp điện

Bất kì một bản thiết kế cấp điện nào, cho bất kì đôi tượng điện nào, cũng cần thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

2.1 Độ tin cậy cấp điện

Mức độ đảm bảo liên tục cấp điện cho hộ dùng điện phụ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Đối với các công trình quan trọng cấp quốc gia, cần đảm bảo cung cấp điện liên tục với mức cao nhất, không để xảy ra mất điện trong bất kỳ tình huống nào Đối với các đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất, việc sử dụng máy phát điện dự phòng là giải pháp tối ưu, giúp cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng khi xảy ra sự cố mất điện.

Chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu chính là tần số và điện áp Tần số điện được điều chỉnh bởi cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia, tại Việt Nam, tần số được duy trì trong khoảng 49,5 – 50,5 Hz Để đảm bảo chất lượng điện cho khách hàng, người thiết kế cần chú ý đến điện áp Đối với lưới điện trung áp, điện áp chỉ cho phép dao động trong một khoảng nhất định, trong khi các nhà máy yêu cầu chất lượng điện áp cao thì mức dao động này càng phải được kiểm soát chặt chẽ hơn.

Đảm bảo an toàn cao cho người, công nhân và thiết bị trong toàn bộ công trình là ưu tiên hàng đầu Người thiết kế không chỉ cần tính toán chính xác và chọn lựa thiết bị phù hợp, mà còn phải nắm vững quy định về an toàn và các quy phạm cần thiết trong quá trình thực hiện Hiểu rõ môi trường lắp đặt hệ thống cấp điện và đặc điểm của đối tượng cấp điện là điều thiết yếu để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

Trong quá trình thiết kế, thường xuất hiện nhiều phương án với ưu, nhược điểm riêng, tạo ra mâu thuẫn giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật Phương án đắt tiền thường mang lại độ tin cậy và chất lượng điện cao hơn Để đạt được sự hài hòa giữa hai vấn đề này, cần nghiên cứu kỹ lưỡng nhằm lựa chọn phương án tối ưu.

Ngoài bốn yêu cầu chính, người thiết kế cần chú ý đến việc xây dựng hệ thống cấp điện sao cho đơn giản, dễ thi công, dễ vận hành, dễ sử dụng và dễ phát triển.

THIẾT KẾ

1 Những yêu cầu cần thiết khi thiết kế cung cấp điện

Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo hộ tiêu thụ nhận đủ lượng điện năng cần thiết với chất lượng tốt Do đó, có một số yêu cầu cơ bản cần tuân thủ trong quá trình cung cấp điện.

+ Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao

+ Nâng cao chất lượng điện và giảm tổn thất điện năng

+ An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa

2 Định nghĩa phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là một dạng phụ tải giả định, không thay đổi theo thời gian, nhưng tương đương với phụ tải thực tế về hiệu ứng nhiệt Điều này có nghĩa là phụ tải tính toán có khả năng làm nóng dây dẫn đến nhiệt độ tối đa mà phụ tải thực tế gây ra.

Việc chọn thiết bị điện dựa trên phụ tải tính toán giúp đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong mọi trạng thái vận hành, đặc biệt về mặt phát nóng Do đó, phụ tải tính toán là số liệu quan trọng và cơ bản trong thiết kế cung cấp điện.

3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sau:

Việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng trong quy trình sản xuất Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế, điều này có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện và gây ra nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn nhiều so với phụ tải thực tế, các thiết bị điện sẽ bị chọn quá lớn so với yêu cầu, dẫn đến lãng phí tài nguyên.

Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán phụ tải, trong đó phương pháp đơn giản dễ sử dụng nhưng thường không cho kết quả chính xác Ngược lại, các phương pháp có độ chính xác cao lại phức tạp hơn Vì vậy, tùy thuộc vào yêu cầu và giai đoạn thiết kế, cần lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp.

Nhu cầu tiêu thụ điện năng là yếu tố quan trọng trong việc cung cấp điện cho các phân xưởng và xí nghiệp Việc xác định chính xác nhu cầu điện giúp giải quyết bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn và dài hạn Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn thực tế, sẽ làm giảm tuổi thọ thiết bị, trong khi nếu lớn hơn sẽ gây lãng phí Để xác định phụ tải tính toán, có thể chia thành các nhóm khác nhau.

Nhóm 1 bao gồm các phương pháp tính toán dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành, từ đó tổng kết ra các hệ số tính toán như hệ số yêu cầu, xuất tiêu thụ điện năng hoặc xuất tiêu thụ của phụ tải điện trên đơn vị diện tích sản xuất Phương pháp này mang lại sự thuận tiện trong tính toán, tuy nhiên chỉ cho ra kết quả gần đúng.

Nhóm 2 là nhóm tính toán dựa trên lý thuyết, sử dụng các yếu tố như công suất trung bình, hệ số hình dạng đồ thị phụ tải, phương sai và hệ số cực đại Mặc dù các phương pháp này tính toán chính xác hơn nhờ vào việc xem xét nhiều yếu tố, nhưng quy trình tính toán lại phức tạp hơn.

Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán

3.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

Phương pháp này thường áp dụng trong thiết kế nhà xưởng khi chỉ có thông tin về công suất đặt của từng phân xưởng.

Phụ tải tính toán của mỗi phân xưỡng được xác định:

= P đi tg Trong đó: k nc : Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kĩ thuật

Cos : Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay, từ đó rút ra tg

P đi : Công suất đặt của thiết bị thuộc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể coi gần đúng Pđ ~ Pđm (kw)

: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m), trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo số liệu tham khảo

S: diện tích cần được chiếu sáng (m 2 )

Vì là nhà máy sản xuất nên chỉ dùng đèn sợi đốt  cos = 1 và Qcs=0

3.1.3 Phụ tải tính toán toàn phần mỗi phân xưởng

3.1.4 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

: Hệ số đồng thời xét tới khả năng phụ tải của các nhóm không đồng thời cực đại

= 0.9 0.95 khi số nhóm thiết bị là n = 2 4

= 0.8 0.85 khi số nhóm thiết bị là n = 5 10

Phương pháp này nổi bật với sự đơn giản và tính toán dễ dàng, chính vì vậy, nó trở thành một trong những phương pháp phổ biến nhất trong lĩnh vực tính toán cung cấp điện.

3.2 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb

Ta cần phải xác định công suất tính toán của tổng nhóm thiết bị theo công thức: + Với một thiết bị

+ Khi n 4 thì phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức

K sd : hệ số sử dụng của nhóm thiết bị

K max : Hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra theo hai đại lượng k sd và số thiết bị dùng điện có hiệu quả n hd

Trình tự tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả n hd

+ Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

+ Xác định P 1 là công suất của n 1 thiết bị điện trên

: Tổng số thiết bị trong nhóm

: Tổng công suất của nhóm (kw) P = ∑P đmi

Từ n* và P* tra bảng Tra bảng phụ lục 1.10 – Sổ tay tra cứu cung cấp điện

Xác định n hq theo công thức : n hq = n hq* n

Tra bảng phụ lục 1.10 – Sổ tay tra cứu cung cấp điện theo K sd và n hq ta tìm được kmax

Cuối cùng tính được phụ tải tính toán phân xưởng:

3.3 Phương pháp 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 bằng biểu thức:

P 0 : Suất phụ tải trên 1m 2 diện tích sản xuất (Kw/m 2 ) Gía trị P 0 có thể tra được trong số tay

S : Diện tích sản xuất (m 2 ) tức là diện tích đặt máy sản xuất

Phương pháp này thường chỉ cho kết quả gần đúng, do đó nó thường được áp dụng trong thiết kế sơ bộ Ngoài ra, phương pháp này cũng được sử dụng để tính toán phụ tải cho các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố đồng đều, chẳng hạn như trong gia công cơ khí, sản xuất ô tô và sản xuất vòng bi.

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

Phụ tải tính toán được xác định bằng công thức:

M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng)

W 0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kwh/đvsp)

T max : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất

Phương pháp này thường áp dụng cho việc tính toán các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ổn định, chẳng hạn như quạt gió, bơm nước và máy nén khí.

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TỪNG PHÂN XƯỞNG

Khái quát

Xi măng là ngành kinh tế quan trọng, đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế quốc dân Các nhà máy xi măng hiện diện rộng rãi với quy mô đa dạng, nhằm mục đích cung cấp nguyên liệu cho các công trình xây dựng Do đó, ngành xi măng được xây dựng và bố trí ở khắp mọi nơi trong cả nước.

Nhà máy xi măng thường được phân loại là hộ phụ tải loại 2 dựa trên độ tin cậy của cung cấp điện Tuy nhiên, đối với những nhà máy quy mô lớn, chúng có thể được xếp vào hộ phụ tải loại 1 Việc ngừng cung cấp điện tại những nhà máy này có thể dẫn đến nhiều phế phẩm, gây ra thiệt hại kinh tế lớn.

Phụ tải của xí nghiệp có nhiều động cơ Đồng thời có rất nhiều bụi bặm và tiếng ồn

Nhà máy xi măng thường bao gồm 11 phân xưởng phụ tải, được tổ chức dựa trên công suất đặt và từng thiết bị cụ thể Vị trí của các phân xưởng được xác định theo mặt bằng tổng thể của nhà máy.

Bảng 1.1: Phân xưởng phụ tải

STT Tên phân xưởng Công suất đặt (KW)

1 Đập đá vôi vá đât sét 900

5 Lò nung và làm sạch clinker 1000

7 Xưởng sữa chữa cơ khí Theo tính toán

8 Trạm bơm và sử lí nước thải 600

10 Phòng điều khiển và phòng thí nghiệm 300

Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng

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

Trong quá trình thiết kế, chúng ta nắm bắt được thông tin chính xác về bố trí thiết bị máy móc, công suất và quy trình công nghệ của từng thiết bị trong phân xưởng Nhờ đó, có thể phân chia phụ tải thành các nhóm và xác định phụ tải cho từng nhóm, từ đó tính toán phụ tải tổng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Các thiết bị và chế độ làm việc đồng bộ giúp xác định chính xác phụ tải tính toán, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện phù hợp cho nhóm.

Đặt các thiết bị gần nhau giúp giảm chiều dài đường dây hạ áp, từ đó tiết kiệm vốn đầu tư và giảm thiểu tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.

Dựa vào các nguyên tắc và sơ đồ phân bố thiết bị trong xưởng sửa chữa cơ khí, chúng ta có thể phân chia xưởng thành các nhóm khác nhau.

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1836 m² và bao gồm 47 thiết bị Để quản lý hiệu quả, số thiết bị này được chia thành 4 nhóm dựa trên phụ tải điện Phương pháp xác định phụ tải tính toán sử dụng hệ số cực đại và công suất trung bình giúp tính toán công suất cần thiết cho phân xưởng.

STT Tên thiết bị Số lƣợng (kw) ∑ (kw) (A)

Tra [Bảng 1-1, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn = 0,6

Từ bảng ta xác định được:

Tổng thiết bị trong nhóm n = 16

Tổ công suất của các thiết bị trong nhóm ∑ = 107,4 kw

Trong nhóm thiết bị, số lượng thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là 8 thiết bị, với tổng công suất đạt 68 kW.

Với các giá trị và Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn 0,9 n hq = n hq* n = 0,9.16 ,4

Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn = 0,6 và n hq ,4 Suy ra

Vì n hq > 4 nên phụ tải tính toán của nhóm 1 được tính như sau:

Do máy làm việc ở chế độ ngắn hạn nên ta phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi tính toán

Công thức quy đổi như sau:

Tổng thiết bị trong nhóm n= 13

Tổ công suất của các thiết bị trong nhóm ∑ = 45 kw

Trong nhóm thiết bị, số lượng thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là 2 thiết bị, với tổng công suất đạt 10 kW.

Với các giá trị và Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn 0,3

Từ = 0.3 ta tính được: n hq = n hq* n = 0,3.13=3,9

Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn = 0,6 và n hq 3,9

Vì n hq =3,9 < 4 nên phụ tải tính toán của nhóm 2 được tính như sau:

∑ Trong đó 0,9 : hệ số tải của thiết bị

Trong nhóm thiết bị, số lượng thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là 5 thiết bị, với tổng công suất đạt 16,9 kW.

Từ = 0.9 ta tính được: n hq = n hq* n = 0,9.7 = 6,3

Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn = 0,6 và n hq =6,3 Suy ra

2 Bể dầu có tăng nhiệt 1 8 8 20,26

Trong nhóm thiết bị, có 4 thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất Tổng công suất của các thiết bị này là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

Từ = 0.7 ta tính được: n hq = n hq* n =0,7.11= 7,7

Tra [Hình 1-10, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] ta chọn = 0,6 và n hq =7,7 Suy ra

 Vậy công suất của 4 nhóm là:

=0,85.(51,42+53,86+12,05+65,95) = 155,78 kvar Với =0,85 : Hệ số đồng thời

2.5 Công suất chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí :

Đèn tròn là lựa chọn lý tưởng để chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí nhờ vào ánh sáng thật và chỉ số màu cao, giúp đảm bảo độ chính xác trong gia công các chi tiết máy móc Hơn nữa, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm về sự đơn giản và dễ dàng trong việc lắp đặt, đáp ứng tốt nhu cầu chiếu sáng trong môi trường làm việc.

Ta chọn công suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng để đảm bảo độ rọi cho phân xưởng

2.6 Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng xữa chữa cơ khí :

Bảng 1.2: Tổng hợp phụ tải của phân xưởng cơ khí

Nhóm Số thiết bị P ∑ I ∑ P tttn Q tttn

Công suất tính toán của phân xưởng 1 (Đập đá vôi và đất xét)

3.1 Công suất động lực cho phân xưởng 1:

P đ : công suất đặt của phân xưởng

Tra [Bảng 1-1, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] = 1,33

3.2 Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 1

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng trong phân xưởng nhờ vào khả năng cung cấp ánh sáng tự nhiên và chỉ số màu cao, điều này giúp đáp ứng tốt các yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm về tính đơn giản và dễ dàng trong việc lắp đặt.

Ta chọn công suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng Tra [Bảng 1-5,

Sổ tay tra cứu thiết bị điện] để đảm bảo đủ rọi cho phân xưởng

3.3 Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 1

Công suất tính toán của phân xưởng 2 (Kho nguyên liệu)

4.1 Công suất động lực cho phân xưởng 2:

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng nhờ vào ưu điểm cung cấp ánh sáng chân thực và có chỉ số màu cao Đèn tròn là lựa chọn duy nhất đáp ứng được yêu cầu này Hơn nữa, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt.

Ta chọn công suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng Tra

[Bảng 1-5, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] để đảm bảo đủ rọi cho phân xưởng

4.3 Tổng công suất tính toán phân xưởng

Công suất tính toán của phân xưởng 3 (Nghiền nguyên liệu)

5.1 Công suất động lực cho phân xưởng 3

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng phân xưởng vì nó mang lại ánh sáng tự nhiên và có chỉ số màu cao, đáp ứng tốt yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

5.3 Tổng công suất tính toán cho phân xưởng 3

Công suất tính toán của phân xưởng 4 ( Nghiền than )

Tra [Bảng 1-1, Sổ tay tra cứu thiết bị điện]

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn cung cấp ánh sáng tự nhiên với chỉ số màu cao, đáp ứng tốt các yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

Ta chọn công suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng Tra [Bảng 1-5, Sổ tay tra cứu thiết bị điện] để đảm bảo đủ rọi cho phân xưởng

Công suất tính toán của phân xưởng 5 ( Lò nung và làm sạch cliner ) 19 8 Công suất tính toán của phân xưởng 6 ( Nghiền xi măng )

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng nhờ vào ưu điểm nổi bật của nó là cung cấp ánh sáng chân thực với chỉ số màu cao Đèn tròn sợi đốt không chỉ đáp ứng yêu cầu về chất lượng ánh sáng mà còn có thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt.

8 Công suất tính toán của phân xưởng 6 ( Nghiền xi măng )

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng phân xưởng vì đèn tròn mang lại ánh sáng chân thực với chỉ số màu cao, đáp ứng tốt yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

Công suất tính toán của phân xưởng 8 ( Trạm bơm và xử lí nước thải ) 20 10 Công suát tính toán phân xưởng 9 ( Đóng bao )

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng phân xưởng vì nó mang lại ánh sáng chân thực với chỉ số màu cao, đáp ứng tốt các yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho quá trình thi công.

10 Công suát tính toán phân xưởng 9 ( Đóng bao )

Chúng tôi sử dụng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì nó cung cấp ánh sáng thật và có chỉ số màu cao, đáp ứng tốt các yêu cầu chiếu sáng Ngoài ra, đèn tròn sợi đốt còn có ưu điểm là dễ dàng lắp đặt, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

11 Công suất tính toán của phân xưởng 10 ( Phòng điều khiển và thí nghiệm)

Ta dùng đèn ống huỳnh quang vì lượng nhiệt chúng tỏa ra ít, tiết kiệm điện và thân thiện với môi trường

Với , Tra [Bảng 1-5, Sổ tay tra cứu thiết bị điện]

11.3 Tổng công suất tính toàn cho toàn phân xưởng 10

12 Công suất tính toán của phân xưởng 11 ( Phòng hành chính )

Với Tra [Bảng 1-5, Sổ tay tra cứu thiết bị điện]

Bảng 1.3: Bảng tổng kết các phân xưởng

13 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

13.1 Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy

P ttpxi : Phụ tải tính toán tác dụng của phân xưởng i , kW p : số phân xưởng trong nhà máy

K đt : hệ số đồng thời , xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại

K đt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Vì nhà máy có 11 phân xưởng nên chọn kđt = 0,85

13.2 Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà

Trong đó : + Q ttpxi : Phụ tải tính toán phản kháng của phân xưởng i, kVAr

13.3 Phụ tải tính toán toàn phần nhà máy

13.4 Hệ số công suất nhà máy

14 Biểu đồ phụ tải các phân xưởng trong nhà máy

Xác định biểu đồ phụ tải trong nhà máy nhằm phân phối hợp lý các trạm biến áp, từ đó lựa chọn vị trí lắp đặt máy biến áp để đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tối ưu.

Biểu đồ phụ tải của từng phân xưởng được thể hiện dưới dạng vòng tròn, có diện tích tương ứng với phụ tải tính toán theo tỷ lệ đã chọn Khi giả định phụ tải phân bổ đồng đều trên toàn bộ diện tích phân xưởng, tâm của vòng tròn phụ tải sẽ trùng với tâm của phân xưởng đó.

14.1 Bán kính vòng tròn phụ tải

R pxi : bán kính vòng tròn phụ tải phân xưởng i, cm

S ttpx : Công suất tính toán toàn phân xưởng i, kVA m : Hệ số tỉ lệ, kVA/mm 2 , chọn m = 3 kVA

14.2 Tính toán cho các phân xưởng

Phân xưởng 1 có Sttpx = 838,53 kVA

+ Bán kính vòng tròn phụ tải

Bảng 1.4: Bán kính vòng tròn phụ tải của các phân xưởng

STT Tên phân xưởng S ttpxi (kVAr) R (cm)

1 Đập đá vôi vá đât sét 838,53 9,43

5 Lò nung và làm sạch clinker 845,16 9,46

7 Xưởng sữa chữa cơ khí 218,95 4,81

8 Trạm bơm và sử lí nước thải 504,3 7,31

10 Phòng điều khiển và phòng thí nghiệm 347,66 6,07

15 Xác định phụ tải trong nhà máy

Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đấy sao cho :

P i , l i : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện đến phụ tải thứ i

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi điểm M với tọa độ M(x₀, y₀, z₀) trong hệ trục tọa độ tùy chọn, được tính toán theo các biểu thức cụ thể.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các yếu tố quan trọng liên quan đến phụ tải điện trong các phân xưởng Cụ thể, S i đại diện cho phụ tải tính toán của phân xưởng i, trong khi x i, y i, z i là các tọa độ của phân xưởng i theo hệ trục tọa độ tùy chọn Ngoài ra, n là số lượng phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.

Khi thiết kế hệ thống điện, việc bỏ qua tọa độ z là hợp lý Tâm phụ tải điện được xác định là vị trí lý tưởng để lắp đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối và tủ động lực Điều này giúp tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm thiểu tổn thất trong lưới điện.

Bảng 1.5: Bảng phụ tải tính toán của các phân xưởng

Ký hiệu x i (m) y i (m) S ttpxi , kVA S ttpxi , x i S ttpxi , y i

Tâm đồ thị phụ tải: x 0 =

Hình 1.2: Biểu đồ phụ tải các phân xưởng trong nhà máy

Công suất tính toán của phân xưởng 11 ( Phòng hành chính )

Với Tra [Bảng 1-5, Sổ tay tra cứu thiết bị điện]

Bảng 1.3: Bảng tổng kết các phân xưởng

Phụ tải tính toán toàn nhà máy

13.1 Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy

P ttpxi : Phụ tải tính toán tác dụng của phân xưởng i , kW p : số phân xưởng trong nhà máy

K đt : hệ số đồng thời , xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại

Vì nhà máy có 11 phân xưởng nên chọn kđt = 0,85

13.2 Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà

Trong đó : + Q ttpxi : Phụ tải tính toán phản kháng của phân xưởng i, kVAr

13.3 Phụ tải tính toán toàn phần nhà máy

13.4 Hệ số công suất nhà máy

Biểu đồ phụ tải các phân xưởng trong nhà máy

Xác định biểu đồ phụ tải trong nhà máy nhằm phân phối hợp lý các trạm biến áp, lựa chọn vị trí lắp đặt máy biến áp để đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tối ưu.

Biểu đồ phụ tải của từng phân xưởng được thể hiện dưới dạng vòng tròn, với diện tích tương ứng với phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỷ lệ nhất định Nếu giả định rằng phụ tải phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích của phân xưởng, thì tâm của vòng tròn phụ tải sẽ trùng với tâm của phân xưởng đó.

14.1 Bán kính vòng tròn phụ tải

R pxi : bán kính vòng tròn phụ tải phân xưởng i, cm

S ttpx : Công suất tính toán toàn phân xưởng i, kVA m : Hệ số tỉ lệ, kVA/mm 2 , chọn m = 3 kVA

14.2 Tính toán cho các phân xưởng

Phân xưởng 1 có Sttpx = 838,53 kVA

+ Bán kính vòng tròn phụ tải

Bảng 1.4: Bán kính vòng tròn phụ tải của các phân xưởng

STT Tên phân xưởng S ttpxi (kVAr) R (cm)

1 Đập đá vôi vá đât sét 838,53 9,43

5 Lò nung và làm sạch clinker 845,16 9,46

7 Xưởng sữa chữa cơ khí 218,95 4,81

8 Trạm bơm và sử lí nước thải 504,3 7,31

10 Phòng điều khiển và phòng thí nghiệm 347,66 6,07

Xác định phụ tải trong nhà máy

Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đấy sao cho :

P i , l i : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện đến phụ tải thứ i

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi điểm M với tọa độ M(x₀, y₀, z₀), được tính toán dựa trên các biểu thức cụ thể.

Trong bài viết này, S_i đại diện cho phụ tải tính toán của phân xưởng i, trong khi x_i, y_i, z_i là tọa độ của phân xưởng i theo hệ trục tọa độ tùy chọn Ngoài ra, n là số lượng phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.

Tâm phụ tải điện là vị trí tối ưu để lắp đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối và tủ động lực, giúp tiết kiệm chi phí dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện Việc bỏ qua tọa độ z trong thiết kế này là một chiến lược hiệu quả nhằm tối ưu hóa hệ thống điện.

Bảng 1.5: Bảng phụ tải tính toán của các phân xưởng

Ký hiệu x i (m) y i (m) S ttpxi , kVA S ttpxi , x i S ttpxi , y i

Tâm đồ thị phụ tải: x 0 =

Hình 1.2: Biểu đồ phụ tải các phân xưởng trong nhà máy

THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY

Lựa chọn cấp điện áp truyền tải

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Việc lựa chọn điện áp định mức phù hợp trong thiết kế mạng điện là một yếu tố quan trọng về kinh tế và kỹ thuật Tăng điện áp định mức giúp giảm tổn thất công suất và điện năng, từ đó giảm chi phí vận hành và tiết diện dây dẫn, cũng như chi phí kim loại khi xây dựng mạng điện Đồng thời, điều này cũng nâng cao công suất giới hạn truyền tải trên đường dây Tuy nhiên, mạng điện với điện áp định mức yêu cầu vốn đầu tư không lớn nhưng khả năng truyền tải lại hạn chế.

Theo công thức thực nghiệm :

U : cấp điện áp truyền tải, kV l : khoảng cách từ trạm BATG đến nhà máy (Km)

P : Công suất tác dụng tính toán của khu liên hiệp (MW)

→ lựa chọn cấp điện áp truyền tải 35 KV

Vạch phương án cung cấp điện cho nhà máy

Khi lựa chọn số lượng trạm biến áp cho một xí nghiệp, cần phải so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Vị trí của các trạm biến áp phải đảm bảo an toàn và cung cấp điện liên tục.

+ Gần trung tâm phụ tải và gần nguồn cung cấp đi tới

+ Thao tác vận hành dễ dàng và thuận tiện

+ Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

Lựa chọn phương án cấp điện an toàn là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và khai thác Để đảm bảo an toàn trong việc cấp điện, cần tuân thủ các điều kiện cụ thể.

+ Đảm bảo chất lượng điện năng

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu của phụ tải

+ Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụ tải + An toàn cho người vận hành và máy móc

+ Có chỉ tiêu kinh tế hợp lí

Với quy mô khu liên hiệp xí nghiệp, sẽ xây dựng một trạm phân phối trung tâm (PTTT) nhận điện từ trạm BATG và phân phối lại cho các BAPX Từ BAPX, các đường dây sẽ cung cấp điện đến các động cơ Trạm PPTT sẽ được đặt trong nhà máy tại trọng tâm phụ tải của nhà máy M.

Xác định vị trí, số lƣợng, dung lƣợng các BAPX

3.1 Số lƣợng các trạm BAPX

Căn cứ vào vị trí, công suất các phân xưởng ta quyết định các phương án đặt MBA như sau:

 Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 và 2

 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 3,8,10

 Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 6

 Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1, 2,3,8

 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 5,6,4,9

3.2 Số lƣợng , dung lƣợng các MBA trong 1 trạm BAPX và vị trí trạm

Các trạm BAPX cấp điện cho phân xưởng loại 1 cần đặt 2 MBA

Có 3 nguyên tắc đặt trạm BA

 Phải gần tâm phụ tải

 Thuận tiện cho lắp đặt, không ảnh hưởng đến giao thông sản xuất

 Có khả năng phòng cháy nổ, đón được gió, tránh được bụi

+ Ở điều kiện làm việc bình thường

+ Điều kiện sự cố hỏng 1 MBA, MBA còn lại cho phép quá tải 1,4 lần

Cho phép quá tải tối đa 1,4 lần trong vòng 5 ngày đêm, với điều kiện mỗi ngày không quá 6 tiếng Thời gian này được sử dụng để đưa máy gặp sự cố ra và lắp đặt máy mới vào.

Nếu trong khảo sát hộ loại 1 có một tỷ lệ phụ tải loại 3, thì khi xảy ra sự cố với một máy biến áp (MBA), cần cắt giảm phụ tải loại 3 để lựa chọn MBA phù hợp hơn.

 Nếu MBA được chọn là ngoại nhập phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ

Trong đó : k nc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ MBA k nc

1100 1  0 Trong đó θ1 : nhiệt độ nơi sử dụng , o C θ 0 : nhiệt độ nơi chế tạo , o C

3.2.4 Dung lƣợng các MBA trong từng trạm

Bảng tính toán công suất của các trạm BAPX

Tên trạm Tên phân xưởng S tt , kVA

B1 Đập đá vôi và kho nguyên liệu 1059,72

B2 Nghiền nguyên liệu,trạm bơm và xử lí nước thải,điều khiển trung tâm 1672,95

B4 XSCCK,đóng bao,phòng hành chính 952,67

B6 Lò nung và làm nguội 845,16

Các MBA dùng loại do ABB chế tạo tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( Bảng 1  18, Sổ tay tra cứu cung cấp điện)

 Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 và 2

→ Chọn dùng 2 MBA 800 – 35/0.4 có S dmB = 800 kVA

 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 3 ,8,10 :

 Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 6 :

→ Chọn dùng 2 MBA 500 – 35/0.4 có SdmB = 500 kVA

 Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng 7,9,11 :

 Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng 4:

 Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng 5:

Bảng 2.1: Bảng số liệu tính toán công suất trạm 6 MBA

Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy, n S dmB kVA/máy

B1 Đập đá vôi và kho nguyên liệu 1059,72 2 800

Nghiền nguyên liệu,trạm bơm và xử lí nước thải,điều khiển trung tâm

B4 XSCCK,đóng bao,phòng hành chính 952,67 2 800

B6 Lò nung và làm nguội 845,16 2 630

Bảng tính toán công suất của các trạm BAPX Tên trạm Tên phân xưởng S tt , kVA

Các MBA dùng loại do ABB chế tạo tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( Bảng 1  18, Sổ tay tra cứu cung cấp điện)

→ Chọn dùng 2 MBA 2000– 35/0.4 có S dmB = 2000 kVA

→ Chọn dùng 2 MBA 630– 35/0.4 có SdmB = 630 kVA

Bảng 2.2: Bảng số liệu tính toán công suất trạm 3 MBA

Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy, n S dmB kVA/máy

Phương án đi dây mạng điện cao áp

Nhà máy thuộc hộ loại 1 sẽ sử dụng đường dây trên không lộ kép để dẫn điện từ trạm BATG đến trạm PPTT hoặc trạm BATT của nhà máy.

Để bảo đảm mỹ quan và an toàn, hệ thống mạng cao áp trong nhà máy từ trạm PPTT (hoặc trạm BATT) đến các trạm BAPX được lắp đặt bằng cáp ngầm Việc sử dụng cáp lộ kép giúp nâng cao độ tin cậy trong việc cung cấp điện.

Dựa trên vị trí của trạm PPTT (hoặc trạm BATT) và các trạm BAPX, chúng tôi đề xuất ba phương án cho việc đi dây mạng cao áp Các trạm BAPX có thể nhận điện trực tiếp từ trạm PPTT (hoặc trạm BATT), hoặc những trạm BAPX ở xa có thể kết nối điện thông qua các trạm gần hơn.

Các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của các phương án

Các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các phương án phụ thuộc vào sơ đồ mạng điện Do đó, sơ đồ mạng điện cần tối ưu hóa chi phí, đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện, đáp ứng chất lượng điện năng cho các hộ tiêu thụ, đồng thời đảm bảo tính thuận tiện và an toàn trong quá trình vận hành.

Sau khi lựa chọn sơ bộ các phương án đi dây cao áp, cần tiến hành so sánh kinh tế và kỹ thuật giữa các phương án để xác định phương án tối ưu.

Trước hết các phương án được đem ra so sánh kinh tế, kỹ thuật phải thoả mãn các yêu cầu của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu với các mạng điện là độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng

Độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng, đặc biệt khi hầu hết các hộ tiêu thụ thuộc loại 1 Để đảm bảo độ tin cậy này, việc sử dụng đường dây lộ kép và trạm 2 MBA là cần thiết trong hệ thống cung cấp điện.

+ Chất lượng điện năng : thể hiện ở tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện

Khi thiết kế mạng điện, thường giả định rằng hệ thống hoặc nguồn cung cấp có đủ công suất để đáp ứng các phụ tải, từ đó tần số được duy trì ổn định.

- Tổn thất điện áp phải nằm trong phạm vi cho phép

Các phương án kỹ thuật đã được lựa chọn cần được so sánh về các chỉ tiêu kinh tế để tìm ra phương án tối ưu nhất Mục tiêu của phần tính toán này là thực hiện sự so sánh tương đối giữa ba phương án cấp điện, chỉ tập trung vào việc phân tích sự khác biệt giữa các phương án.

+ Để so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, ta dựa vào chi phí tính toán hàng năm của các phương án

Các chi phí vận hành hàng năm của các thiết bị điện gồm có :

- Khấu hao về hao mòn các thiết bị của các đường dây, các trạm BA của các phần tử khác trong mạng điện

- Các chi phí về sửa chữa và phục vụ các đường dây, các trạm và của các phần tử khác trong mạng điện

- Chi phí tổn thất điện năng trong mạng điện

 Z : chi phí tính toán toán hàng năm của mạng điện, đ

 a vh : hệ sô vận hành mạng điện theo từng năm, % Với trạm và cáp a vh = 0,1

Với đường dây trên không a vh = 0,04

 a tc : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, lấy a tc = 0,2

 K : vốn đầu tư mạng điện, đ

 K DD : vốn đầu tư cho đường dây, đ

K 0DD : suất vốn đầu tư cho đường dây lộ đơn, 10 3 đ/m l : chiều dài đường dây, m a: số lộ đường dây

 K tram : Vốn đầu tư cho các trạm BA, đ

K 0trami : vốn đầu tư cho một máy BA trạm i, 10 6 đ/máy m: số trạm n : số máy trong 1 trạm

 C∆A : chi phí cho tổn thất điện năng, đ

 C ∆ADD : chi phí tổn thất điện năng do đường dây gây ra, đ

C ∆ADD = c ∑ ∆A DD c : giá thành 1 kWh, đ/kWh lấy c = 750 đ/kWh

∑∆A DD : tổng tổn thất điện năng trên đường dây, kWh

Với τ = ( 0,124 + T max 10 -4 ) 2 8760 , h τ : thời gian tổn thất công suất cực đại, h

T max : thời gian sử dụng công suất cực đại, h

∆P max : tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

+ C ∆Atram : chi phí tổn thất điện năng do trạm gây ra, đ

∆A tram : tổn thất điện năng ở trạm n : số máy trong trạm

∆P 0 : tổn thất không tải 1 máy, W

S dmB : công suất địmh mức 1 máy, kVA

S tt : công suất tính toán cả trạm, kVA

Lựa chọn dây dẫn

6.1 Điều kiện chọn dây dẫn

Xí nghiệp sử dụng điện áp trung áp 35 kV và 10 kV có đường dây ngắn, dẫn đến tổn thất điện áp thấp Thời gian sử dụng công suất cực đại T max của xí nghiệp lớn, vì vậy việc lựa chọn tiết diện dây dẫn cần dựa trên mật độ dòng kinh tế J kt, A/cm².

Tiết diện dây dẫn được chọn theo kt kt tt

J kt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/cm 2

J kt = f ( T max , loại dây, vỏ bọc )

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A, cần được xác định chính xác Tiết diện dây dẫn được chọn phải là tiết diện tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất với giá trị F tt để đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu trong hệ thống điện.

6.2 Kiểm tra dây dẫn đƣợc chọn:

Dây dẫn được chọn theo điều kiện J kt phải được kiểm tra theo các điều kiện:

6.2.1 Điều kiện về dòng điện cho phép

I sc : dòng điện qua dây dẫn khi có sự cố, A

I cp : dòng điện cho phép của dây dẫn ứng với 1 tiết diện dây dẫn nhất định

6.2.2 Điều kiện về độ bền cơ

Dây dẫn thường được lựa chọn với tiết diện tối thiểu phù hợp với một cấp điện áp nhất định, do đó đã đáp ứng yêu cầu về độ bền cơ học mà không cần phải kiểm tra lại điều kiện này.

6.2.3 Điều kiện về ổn định nhiệt dòng ngắn mạch Điều kiện này chỉ kiểm tra đối với cáp (do điện kháng của cáp nhỏ nên dòng ngắn mạch lớn)

Trong đó α : hệ số nhiệt ; α = 6 ứng với cáp đồng α = 11 ứng với cáp nhôm

I N = I” = I ck, kA t c: thời gian cắt ngắn mạch từ 0,5 đến 1 giây, với lựa chọn thường là tc = 0,5 giây Điều kiện ổn định nhiệt cho dòng ngắn mạch cần được kiểm tra sau khi đã lựa chọn máy cắt.

6.3 Lựa chọn dây dẫn từ trạm BATG về trạm PPTT

Để kết nối từ trạm BATG đến nhà máy, chúng tôi sử dụng đường dây trên không Khu liên hiệp xí nghiệp thuộc hộ loại 1, do đó, chúng tôi áp dụng dây lộ kép bằng nhôm lõi thép.

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max của khu liên hiệp xí nghiệp là 5000 giờ, trong khi đường dây từ trạm BATG về nhà máy có chiều dài 5 km.

Dây dẫn được chọn theo điều kiện J kt , tra bảng với T max = 5000 h , loại dây nhôm lõi thép được J kt = 1,1 A/mm 2

Dòng điện trên mỗi dây dẫn trong chế độ phụ tải cực đại

Ta chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70mm 2 : 2AC – 70

 Kiểm tra dây dẫn đƣợc chọn:

 Theo điều kiện dòng sự cố

Tra bảng 1-69 dây AC – 70 có I cp = 275 A

 Theo điều kiện về tổn thất điện áp

Dây AC – 70 có r 0 = 0,268 Ω/km , x 0 = 0,159 Ω/km

 Trong chế độ bình thường :

∆U bt dm ttXN ttXN dm U l x Q r

P ttXN : công suất tác dụng tính toán của nhà máy, kW

Q ttXN : công suất phản kháng tính toán của nhà máy, kVAr l : chiều dài đoạn đường dây, km

→ ∆U bt dm ttXN ttXN dm U l x Q r

+ Trong chế độ sự cố :

Khi sự cố 1 đường dây, đường dây còn lại mang toàn bộ tải nên tổn thất điện áp trên đường dây đó sẽ tăng gấp 2 lần

Vậy dây dẫn chọn là phù hợp

6.4 Các đường dây từ trạm trạm BAPX.PPTT về

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường dây từ trạm PPTT (hoặc BATT) về các trạm BAPX trong nhà máy sẽ được sử dụng dây cáp ngầm Với phụ tải khu liên hiệp xí nghiệp chủ yếu là loại 1, chúng tôi chọn cáp lộ kép loại XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản Do chiều dài hệ thống cáp trong nhà máy nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép khi lựa chọn cáp Việc chọn cáp sẽ được thực hiện trong phần tính toán cho từng phương án sau.

Tính toán chi tiết cho các phương án

7.1.1.1 Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B1

Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại:

√ Với cáp đồng, T max = 5000h ta tra được J kt = 3,1 A/mm 2

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE Cáp này có cấu trúc 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta lựa chọn cáp 2 sợi 2XLPE (3x35) để đảm bảo hiệu suất và độ bền.

Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện I cp

Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE này có 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta sẽ sử dụng cáp 2 sợi 2XLPE (3x35).

√ Với cáp đồng, T max = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm 2

Chọn cáp XLPE của Nhật Bản với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE này có cấu trúc 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta lựa chọn cáp 2 sợi 2XLPE (3x35).

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE có 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Cáp được lựa chọn là 2 sợi 2XLPE (3x35).

Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE có 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Sử dụng cáp 2 sợi 2XLPE (3x35) để đảm bảo hiệu suất và độ bền cao.

7.1.1.6 Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đén trạm B6

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE Cáp này có cấu trúc 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta lựa chọn cáp 2 sợi 2XLPE (3x35) để đảm bảo hiệu suất và độ bền cao.

Thông số kĩ thuật của phương án 1 Đường cáp S tt , kVA F, mm l, m r 0 , Ω/km x 0 , Ω/km I cp , A

7.1.2 Vốn đầu tƣ cho hệ thống cáp cao áp

Từ các thông số trên ta tra giá thành các loại cáp từ hệ thống cadivi

Vốn đầu tƣ cho hệ thống cáp cao áp Đường cáp F mm 2 l m Đơn giá, lộ đơn

K DD = Σ ( a K 0DD l ) = Σ ( 1,6 K 0DD l ) = 268598400 đ a = 1,6 : đường dây lộ kép có giá tiền gấp 1,6 lần giá tiền đường dây lộ đơn có cùng tiết diện

7.1.3 Chi phí tổn thất điện năng

Chi phí do tổn thất điện năng Đường cáp F mm 2 l m r 0 Ω/km

Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B1

 Sau khi tính toán ta được kết quả như bảng trên

→ Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆A DD = 465,86 KWH Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây :

7.1.4 Vốn đầu tƣ cho các trạm BAPX

Bảng giá BA do ABB chế tạo Vốn đầu tƣ cho các trạm BAPX

Trạm Số máy S dmB kVA

Vốn đầu tƣ cả trạm, 10 6 đ

7.1.5 Chi phí tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

Tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện (Trang 24), ta có được các thông số các trạm BAPX

Chi phí tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

 Tổn thất điện năng trong trạm 1

 Sau khi tính toán tương tự ta có kết quả như bảng trên

 Vậy tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Σ∆A tram = 345060 kWh

Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

7.1.6 Chi phí tính toán hàng năm của phương án

= ( a vh + a tc ) ( K DD + K tram ) + C ∆ADD + C ∆Atram

Ta vẫn đặt 6 trạm biến áp.Vị trí tương tự như phương án 1.Chỉ khác:

Trạm BA1 lấy điện từ trạm BA3 Trạm BA6 lấy điện từ trạm BA5

Tuyến cáp này cấp điện cho cả 2 trạm BA1 và BA3

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE Cáp này có cấu trúc 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta lựa chọn cáp 2 sợi 2XLPE (3x35).

Tuyến cáp này cấp điện cho cả 2 trạm BA6 và BA5

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE, có 3 lõi, mỗi lõi có tiết diện 35 mm² Chúng ta sẽ sử dụng cáp 2 sợi 2XLPE (3x35).

7.2.1.3 Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B3 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1

→ chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm 2 ; 2XLPE ( 3 X 35)

7.2.1.4 Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B4 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1

7.2.1.5 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1

7.2.1.6 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1

Tra sổ tay ta được thông số, giá thành các loại cáp ta có bảng sau:

Vốn đầu tƣ cho hệ thống cáp cao áp Đường cáp F mm 2 l m Đơn giá, lộ đơn K 0DD , đ/m

7.2.3 Chi phí do tổn thất điện năng

Chi phí do tổn thất điện năng Đường cáp F mm 2

→ Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆ADD V1,91 KWH

Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây :

Phương án 2 sử dụng số trạm BAPX, công suất và loại máy tương tự như phương án 1, do đó, tổn thất điện năng cho các trạm BAPX trong phương án 2 cũng sẽ giống với phương án 1.

7.2.5 Chi phí do tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

Phương án 2 sử dụng số trạm BAPX, công suất và loại máy tương tự như phương án 1, dẫn đến tổn thất điện năng cho các trạm BAPX của phương án 2 cũng giống như phương án 1, với tổng tổn thất là Σ∆A trạm = 345060 kWh.

Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

7.2.6 Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2

Chọn cáp XLPE do Nhật Bản sản xuất với tiết diện 35 mm², loại cáp đồng cách điện XLPE có 3 lõi, mỗi lõi 35 mm² Chúng ta sử dụng cáp 2 sợi 2XLPE (3x35) Do cáp đã được chọn vượt cấp, không cần kiểm tra theo điều kiện I cp.

Thông số kĩ thuật cáp của phương án 3 Đường cáp S tt , kVA F, mm l, m r 0 , Ω/km x 0 , Ω/km I cp , A

Bảng giá thành cáp cao áp Đường cáp F mm 2 l m Đơn giá, lộ đơn K 0DD , đ/m

7.3.3 Chi phí tổn thất điện năng

Chi phí tổn thất điện năng Đường cáp F mm 2

→ Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆A DD = 960,16 KWH

Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây :

Gía thành các trạm BAPX

Trạm Số máy S dmB kVA

Vốn đầu tƣ cả trạm, 10 6 đ

7.3.5 Chi phí do tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

Chi phí tổn thất điện năng của các trạm BAPX

 Tổn thất điện năng trong trạm 1

 Sau khi tính toán tương tự ta có kết quả như bảng trên

 Vậy tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Σ∆A tram = 322304,72kWh Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX

7.3.6 Chi phi tính toán hàng năm cho phương án 3

Chọn phương án

Bảng 2.3: Số liệu so sánh kinh tế các phương án

Qua bảng so sánh ta quyết định chọn phương án 3 là phương án tối ưu mạng cao áp vì có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất

 Chọn các đường dây hạ áp :

Sau khi hoàn tất việc lựa chọn phương án, chúng ta sẽ tiến hành lắp đặt dây hạ áp từ trạm B1 đến phân xưởng 1, kho nguyên liệu, khu vực nghiền nguyên liệu và trạm bơm Dây hạ áp từ trạm B2 sẽ kết nối đến phân xưởng, khu vực nghiền xi măng, nghiền than và dây chuyền đóng bao Cuối cùng, dây hạ áp từ trạm B3 sẽ được lắp đặt cho phân xưởng 7, phòng hành chính và phòng điều khiển.

Vì các đoạn cáp hạ áp cần được lựa chọn dựa trên Icp, việc này giúp đảm bảo điều kiện phát nóng được đáp ứng Do cáp được lắp đặt ngầm, chúng ta sẽ áp dụng công thức phù hợp để chọn lựa chính xác.

K 4 K 5 K 6 K 7 Icp ≥ Itt ( Giáo trình Thiết kế Cấp Điện – IUH)

Các hệ số tra theo bảng ( Giáo trình Thiết kế Cấp Điện – IUH)

K 4 : hệ số ảnh hưởng của cách lắp đặt Vì là dây đi ngầm nên K 1 = 0,8

K 5 : hệ số ảnh hưởng của số dây đặt kề nhau Dây đi là lộ kép nên K 2 = 0,91

K 6 : hệ số ảnh hưởng của đất chôn cáp Đất khô => K 6 = 1

K 7 : hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ đất

Cách điện PVC (30 0 C): K 7 = 0,89 Cách điện XLPE, EPR: K 7 = 0,93

I cp : dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn, A

 Chọn cáp từ trạm B1 đến phân xưởng 1 có S ttpx = 838,53 kVA

Ta chọn 2 cáp đồng 1 lõi, cách điện PVC ( 2 x 1 x 630) do LENS chế tạo , mắc song song ( Bảng 4.23 – T251, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện)

Tiết diện yêu cầu là: 630 mm 2

 Tương tự ta tính và chọn được cáp cho các phân xưởng còn lại

Bảng 2.4: Chọn đường dây hạ áp Đường cáp Stt, kVA F , mm 2 l , m r 0 , Ω/km x 0 ,Ω/km I cp , A

Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

Hình 2.4: Sơ đồ phương án được chọn

Hệ thống điện bao gồm Đường dây trên không 2AC – 70, lấy điện từ trạm BATG để cung cấp cho trạm PPTT 35 kV Từ trạm PPTT, đường dây cáp lộ kép 2XLPE (3x35) dẫn điện tới các trạm BAPX 35/0,4 kV Tại các trạm BAPX, điện áp được hạ xuống 0,4 kV để cung cấp cho từng phân xưởng trong nhà máy.

9.1 Sơ đồ phân phối trung tâm

Nhà máy cơ khí được coi là một công trình quan trọng, vì vậy đã chọn sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn cho trạm PPTT Mỗi tuyến đường dây vào và ra khỏi thanh góp, cũng như liên lạc giữa các phân đoạn, đều sử dụng máy cắt hợp bộ Để bảo vệ chống sét từ đường dây vào trạm, van chống sét được lắp đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp Ngoài ra, mỗi phân đoạn thanh góp còn được trang bị một MBA đo lường 3 pha 5 trụ với cấp điện áp 35 kV, được bảo vệ bởi cầu chì.

9.1.1 Chọn máy cắt tổng (MCT):

Khi 1 đường dây bị sự cố, toàn bộ phụ tải tính toán của nhà máy truyền tải qua đường dây còn lại và máy cắt tổng

Dòng cưỡng bức được tính sau :

√ Dòng cưỡng bức qua các MC nhánh bé hơn rất nhiều

Tủ hợp bộ 36GI-E25 của hãng Schneider sử dụng cách điện bằng SF6 và không cần bảo trì, mang lại hiệu quả cao trong việc lựa chọn và tra cứu thiết bị điện.

Ta có bảng thông số sau: Điều kiện : Iđm ≥

Loại MC U đm , kV I đm , A I đm các nhánh, A I Nmax , kA I N , kA3s

U chịu đựng xung xét kV

9.1.2 Chọn máy cắt hợp đầu ra:

Máy phụ tải có nhiệm vụ quan trọng trong việc đóng cắt dòng điện Bộ dập hồ quang của máy cắt phụ tải được thiết kế đơn giản, cho phép nó chỉ thực hiện chức năng đóng cắt dòng phụ tải Đối với việc cắt dòng ngắn mạch, cầu chì sẽ đảm nhiệm nhiệm vụ này, với dây chảy của cầu chì được lựa chọn phù hợp với dòng tải.

 Chọn máy cắt phụ tải có tuyến cáp PPTT đến trạm B1

Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải là dòng quá tải 1,4 của máy biến áp Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và xem xét khả năng mở rộng của nhà máy trong tương lai, cần kiểm tra máy cắt phụ tải để đảm bảo nó có thể chịu toàn bộ phụ tải của trạm B1.

Tủ hợp bộ 36GI-E16 của hãng Schneider sử dụng công nghệ cách điện bằng SF6 và không yêu cầu bảo trì, theo thông tin từ Bảng 5.13 – T314 trong Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện.

Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải là dòng quá tải 1,4 của máy biến áp Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và tính khả thi cho việc mở rộng nhà máy trong tương lai, cần kiểm tra máy cắt phụ tải để đảm bảo nó có thể chịu toàn bộ phụ tải của trạm B2.

Các tủ hợp bộ của hãng Schneider, được cách điện bằng SF6 và không cần bảo trì, bao gồm loại 36GI-E16 Thông tin chi tiết có thể tham khảo trong Bảng 5.13 – T314 của Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện.

Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải là dòng quá tải 1,4 của máy biến áp Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và khả năng mở rộng cho nhà máy trong tương lai, cần kiểm tra máy cắt phụ tải để đảm bảo nó có thể chịu toàn bộ phụ tải của trạm B3.

Tủ hợp bộ 36GI-E16 của hãng Schneider, được cách điện bằng SF6, là lựa chọn lý tưởng không cần bảo trì, theo thông tin trong Bảng 5.13 – T314, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện.

9.1.3 Lựa chọn chống sét van

Chống sét van được chọn theo cấp điện áp 35 k ( Tra bảng 8.4 – Trang 387, sổ tay tra cứu và lựa chon thiết bị điện)

U dmCSV : điện áp định mức chốn sét van

U dmL : điện áp định mức của lưới

→ chọn chống sét van do Liên Xô chế tạo chế tạo có U dmCSV = 40,5kV loại PBC – 35

9.1.4 Lựa chọn máy biến áp BU

( Bảng 8.13 - Trang 396, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện)

Máy biến điện áp được chọn theo điều kiện

→ chọn loại 4MS36 kiểu hình trụ do hãng SIEMENS chế tạo

 Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp BU

Thông số kỹ thuật 4MS36

U chiụ đựng tần số công nghiệp 1 ,kV 70

Thanh cái là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp tới và phân phối điện năng cho các phụ tải Thanh cái còn được gọi là thanh dẫn

Dòng điện làm việc lớn nhất mà thanh cái phải chịu khi bị sự cố:

Tra bảng chọn thanh cái theo tiêu chẩn IEC 60439 ta có các thông số sau: Mỗi pha

Chất liệu Khối lƣợng kg/m

Tra bảng 1 64, Sổ tay tra cứu cung cấp điện, ta được số liệu sao:

Khoảng cách trung bình hình học: D = 150mm

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lí trạm PPTT

Sơ đồ ghép nối trạm PPTT :

9.2 Sơ đồ các trạm BAPX

Các trạm BAPX gần trạm PPTT cho phép phía cao áp chỉ cần sử dụng dao cách ly Cầu chì được sử dụng để ngắt mạch Cả dao cách ly và cầu chì đều được lắp đặt trong vỏ tủ tự tạo.

Tất cả điều Chọn dao cách ly do Công ty thiết bị điện chế tạo ( Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện Bảng 2.31, Trang131)

 Dao cách ly cho tuyến cáp từ PPTT đến B1 Dòng cưỡng bức được tính như sau:

Loại dao CL Uđm , kV Iđm , A INmax , kA I.ổnđịnhnhiệt

 -Chọn cầu chì do Siemens chế tạo có các thông số ( Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện Bảng 2.17 ,Trang129)

Loại Uđm , kV Iđm , A I.Nmax , kA

 Dao cách cho tuyến cáp từ PPTT đến B2 Dòng cưỡng bức được tính như sau:

Loại dao CL Uđm , kV Iđm , A INmax , kA I.ổnđịnhnhiệt , kA

 Chọn cầu chì do Siemens chế tạo có các thông số ( Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện Bảng 2.17 ,Trang129)

 Dao cách cho tuyến cáp từ PPTT đến B3 Dòng cưỡng bức được tính như sau:

Loại dao CL Uđm , kV Iđm , A INmax , kA I.ổnđịnhnhiệt

 Chọn cầu chì do Siemens chế tạo có các thông số ( Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện Bảng 2.17 ,Trang129)

9.2.2 Lựa chọn máy biến dòng điện BI

(Bảng 8.8 – Trang 391, Sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện)

Máy biến dòng điện được chọn theo điều kiện

→ chọn loại BI 4MA76 do hãng SIEMENTS chế tạo (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện)

Bảng thông số kỹ thuật của các BI

Thông số kỹ thuật 4MA76

U chiụ đựng tần số công nghiệp 1’ ,kV 70

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lí các trạm BAPX

 Sơ đồ nối trong các trong biến áp

9.2.3 Lựa chọn aptomat phía hạ áp:

Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo ( Bảng 3.8- Trang154, Sổ tay tra cứu và lựa chon thiết bị điện)

+ Các aptomat chọn theo điều kiện: IdmA ≥ I lvmax =

→ Chọn dùng aptomat M40 có dòng I dm = 4000 A

→ Chọn dùng aptomat M12 có dòng Idm = 1250 A

 Tương tự như vậy ta tính và chọn được aptomat tổng và nhánh cho các trạm BA còn lại và có được Bảng sau:

Bảng 2.5: Lựa chọn aptomat phía hạ áp Trạm BA Aptomat Loại Số lƣợng U dm , V I dm , A I cắtNM , kA

 Thanh góp trạm biến áp phân xưởng TG1:

Tra bảng chọn thanh cái theo tiêu chẩn IEC 60439 ta có các thông số sau: Mỗi pha ghép 3 thanh

Tra bảng chọn thanh cái theo tiêu chẩn IEC 60439 ta có các thông số sau: Mỗi pha

Tính toán ngắn mạch, kiểm tra thiết bị đƣợc chọn

Ngắn mạch xảy ra khi có sự chập điện tại một điểm trong mạch, dẫn đến tổng trở giảm và dòng điện tăng đột ngột Sự gia tăng dòng điện quá mức có thể gây ra hai hậu quả nghiêm trọng.

 Làm cho lực điện động quá lớn có khả năng pha hủy kết cấu của các thiết bị, tiếp tục gây ra va chạm cháy nổ

 Làm tăng nhiệt độ cao pha hủy các đặc tính cách điện từ đó cũng gây ra chập điện phá hủy các thiết bị

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị cũng như dây dẫn được lựa chọn trong hệ thống khi xảy ra sự cố ngắn mạch.

Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính ngắn mạch đơn giản

Để tính toán điện kháng của hệ thống điện một cách gần đúng, có thể sử dụng công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn, trong đó trạm BATG được xem như nguồn.

Ta có sơ đồ thay thế

Cần tính toán điểm ngắn mạch N0 tại thanh cái của trạm PPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp Đồng thời, cũng cần xác định các điểm ngắn mạch Ni tại phía cao áp của trạm BAPX nhằm kiểm tra cáp, dao cách ly và cầu chì của các trạm.

Máy cắt đầu nguồn MC1 có dòng cắt định mức là I cdm = 63kA Điện kháng của hệ thống

U dml : điện áp định mức của lưới , kV

S Cdm : công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn

I Cdm : dòng cắt định mức của máy cắt, kA

U dmMC : điện áp định mức của máy cắt, kV

X H : điện kháng của hệ thống, Ω

Bảng 2.6: Thông số của đường dây trên không và cáp: Đường dây

Dòng ngắn mạch 3 pha có IN = I”= I ∞

√ √ Dòng ngắn mạch xung kích tại N 0

10.2 Các dòng ngắn mạch tại N i

 Dòng điện ngắn mạch N1 tại B1:

Dòng ngắn mạch xung kích tại N1:

 Dòng điện ngắn mạch N1 tại trạm B2

√ √ Dòng ngắn mạch xung kích tại N1

 Dòng điện ngắn mạch N1 tại trạm B3:

√ √ Dòng ngắn mạch xung kích tại N1

Bảng 2.7: Các dòng ngắn mạch tại N i Điểm tính ngắn mạch I N , kA I xk , kA

So sánh kết quả tính dòng N bảng với các thông số của tủ máy cắt 36GI-E16 tại PPTT cho thấy máy cắt và thanh góp có khả năng cắt và ổn định dòng lớn hơn nhiều, với giá trị 25 kA và 63 kA, so với 9,63 kA và 24,51 kA.

Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng N lớn nhất

Tiết diện ổn định nhiệt của cáp:

Với: : hệ số Với dây nhôm , dây đồng

: dòng ngắn mạch ổn định

: thời gian quy đổi Khi ngắn mạch ở lưới trung, hạ áp cho phép lấy t qđ = t c (thời gian cắt ngắn mạch), chọn t qđ = 0,4

Vậy nên ta có: F = 35 mm 2 > 6.9,30 √ = 34,86 mm 2

Vậy chọn cáp 35 mm 2 là hợp lý.

Xác định và phân bố dung lƣợng bù cần thiết

Việc sử dụng hợp lý và tiết kiệm năng lượng tại các xí nghiệp là rất quan trọng cho nền kinh tế, vì chúng tiêu thụ khoảng 50% tổng điện năng sản xuất Hệ số công suất cos là chỉ tiêu đánh giá mức độ hợp lý trong việc sử dụng điện của xí nghiệp Nâng cao hệ số cos là một chủ trương lâu dài nhằm tối ưu hóa hiệu quả trong sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.

Hầu hết các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Công suất P chuyển hóa thành cơ năng hoặc nhiệt năng, trong khi công suất phản kháng Q là năng lượng từ hóa trong máy điện xoay chiều, không tạo ra công Quá trình trao đổi công suất Q giữa máy phát (MF) và hộ tiêu dùng diễn ra qua các chu kỳ dao động điện, trong đó Q đổi chiều 4 lần và giá trị trung bình của Q trong mỗi chu kỳ bằng không Việc tạo ra công suất phản kháng yêu cầu năng lượng từ động cơ sơ cấp quay MF điện, nhưng công suất này không nhất thiết phải lấy từ nguồn Để giảm thiểu việc truyền tải lượng Q lớn qua đường dây, người ta thường lắp đặt các máy sinh ra Q gần các hộ tiêu dùng, nhằm cung cấp trực tiếp cho phụ tải, quá trình này được gọi là bù công suất phản kháng.

Khị lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống do góc giảm kết quả cos tăng lên

Hệ số công suất cos được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:

 Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

 Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện

 Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

 Tăng khả năng phát của máy phát điện

11.1 Xác định dung lƣợng bù

Dung lượng vù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau:

 : phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy (kw)

 : góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù = 0,75

 : góc ứng với hệ số công suất trung bình sau khi bù = 0,95 (theo tiêu chuẩn IEC)

 a : hệ số xét tới khả năng nâng cao bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù a = 0,9 đến 1

Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần thiết :

Phụ tải tính toán toàn xí nghiệp sau khi bù:

Hệ số công suất tính toán toàn nhà máy sau khi bù:

11.2 Tính toán dung lƣợng bù cho từng mạch

Công thức : phân phối dung lượng bù cho một nhánh hình tia

 : công suất phản kháng tiêu thụ nhánh i (KVAR)

 : công suất phản kháng toàn nhà máy (KVAR)

 ∑ : công suất phản kháng bù tổng (KVAR) Điện trở tương đương toàn mạch:

 : Điện trở tương đương của nhánh thứ i (Ω)

 : điện trở cáp của nhánh thứ i (Ω)

(Ω) : điện trở của máy biến áp phân xưởng

 Điện trở tương đương của nhánh PPTT B1:

 Điện trở tương đương của nhánh PPTT – B2:

 Điện trở tương đương của nhánh PPTT – B3:

 Từ các số liệu trên ta tính đƣợc công suất bù cho từng nhánh

∑ ( KVAR) Công suất bù cho nhánh PPTT B1:

Bảng 2.8: Số liệu công suất bù cho từng nhánh

PPTT 1621,3 3392,08 2109,25 1049,18 KC2 0.38 0 50 PPTT 1625,8 3392,08 2109,25 1050,18 KC2 0.38 0 50 PPTT 869,21 3392,08 2109,25 711,57 KC2 0.38 0 50

Sơ đồ lắp đặt tụ bù trạm

THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Chọn CB – dây dẫn

1.1 Chọn CB – dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối

Chọn kiểu đi dây là cáp ngầm ,hệ số hiệu chỉnh

Tra sách hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC

( đặt trong ống ) : thể hiện của cách lắp đặt

( dùng 1 cáp 3 lõi+trung tính ) : thể hiện ảnh hưởng của số dây đặt kề nhau

( đất khô ) : thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp

( cách điện PVC, = C ) : thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ đất

Dòng làm việc cực đại của tủ phân phối

Chọn dây với điều kiện :

Tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện trang 253 ta chọn cáp đồng 1,2,3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo 3 x 240 + 95

Trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện, Bảng 3.2 Trang 150 chỉ ra rằng aptomat chống giật từ 250 đến 1200A do hãng LG sản xuất là lựa chọn phù hợp Cụ thể, loại 400AF – kiểu ABH403a có các thông số kỹ thuật đáng chú ý.

Kiểm tra cáp đã được chọn :

Trong đó : là dòng điện khởi động nhiệt của aptomat ; 1,5 là hệ số quá tải

Vậy cáp được chọn đã thỏa điều kiện

1.2 Từ tủ phân phối đến tử động lực 1

Trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện, Bảng 3.2 ở Trang 150 chỉ ra rằng aptomat chống giật từ 5 đến 225A do hãng LG sản xuất là lựa chọn phù hợp Cụ thể, loại 100AF – kiểu ABE103a có các thông số kỹ thuật đáng chú ý.

1.3 Từ tủ phân phối đến tủ động lực 2

Theo Bảng 3.2 Trang 150 trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện, chúng ta chọn aptomat chống giật từ 5 đến 225A do hãng LG sản xuất, cụ thể là loại 100AF – kiểu ABL103a với các thông số kỹ thuật được xác định rõ ràng.

1.4 Từ tử phân phối đến tủ động lực 3

Chúng tôi đã tra cứu Bảng 3.2 Trang 150 trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện, và quyết định chọn aptomat chống giật từ 5 đến 225A của hãng LG Cụ thể, loại 100AF – kiểu ABE103a có các thông số kỹ thuật nổi bật.

1.5 Từ tủ phân phối đến tủ động lực 4

Chúng tôi đã tra cứu Bảng 3.2 Trang 150 trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện, lựa chọn aptomat chống giật từ 5 đến 225A của hãng LG Loại được chọn là 225AF – kiểu ABE203a với các thông số kỹ thuật cụ thể như sau:

Bảng tổng kết chọn dây dẫn và CB

Từ MBA đến tủ phân phối chính

Mã dây ⁄ Mã CB LENS

Bảng 3.1: Tổng kết chọn dây và CB từ tủ phân phối đến tủ động lực

Mã dây I cp dd (A) R o (Ω/km) Mã CB I cđ (kA) I đm (A)

Tính ngắn mạch để kiểm tra CB đã chọn

Với máy biến áp do ABB chế tạo:

S đm = 630 kVA( điện áp 35/0.4 kV)

Trạm đặt 2 máy nên: R BA =

Dây từ MBA đến tử phân phối : LENS 3x240 + 95 có :

2.1 Ngắn mạch tại tủ phân phối

 CB đã chọn đạt yêu cầu

2.2 Ngắn mạch tại tủ động lực 1

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 : Lens 3x35+25 có thông số kỹ thuật như sau

Tiết diện dây dẫn nên bỏ qua x 0

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 2 : Lens 3x35+25 có thông số kỹ thuật như sau Tiết diện dây dẫn nên bỏ qua x0

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 3 : Lens 3x35+25 có thông số kỹ thuật như sau Tiết diện dây dẫn nên bỏ qua x0

Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 4 : Lens 3x50+35 có thông số kỹ thuật như sau

Tiết diện dây dẫn và x 0 = 0,096

NHỮNG KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG TRONG BẢN VẼ ĐIỆN

TT Tên các phần tử trên sơ đồ Ký hiệu

4 Máy biến điện áp đo lường

5 Máy biến dòng điện (BI)

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy xi măng
Tác giả	Trần Văn Qúy, Phạm Thành Nhân
Người hướng dẫn	NGUYỄN HUY KHIÊM
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM
Chuyên ngành	Công Nghệ Điện
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	1,7 MB