đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất đường, thiết kế đường dây trên không 22 kv từ trạm biến áp trung gian về nhà máy sản xuất đường

Quy mô của nhà máy khá lớn bao gồm 10 phân xưởng và nhà làm việc: Bảng 1.1 – Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy Số trờn mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt K

Trang 1

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI THIẾT KẾ MÔN HỌC

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1 Tên đề tài thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Mở đầu:

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ, đặc điểm và phân bố của phụ tải; phân loại phụ tải điện…

1.2 Nội dung tính toán , thiết kế; các tài liệu tham khảo…

2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy

3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:

2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy

2.2 Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung gian

2.3 Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2.4 Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy

2.5 Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn

3 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khớ

4 Tính toán bộ công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy

5 Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

Các số liệu về nguồn điện và nhà máy

Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến TBA khu vực (hệ thống điện)

1 Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn

2 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250 MVA

3 Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dựng loại dây AC hoặc cáp XLPE

4 Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 10 km

5 Nhà máy làm việc 3 ca

Nội dung các phần tính toán

1 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất đường

2 Thiết kế đường dây trên không 22 kV từ trạm biến áp trung gian về nhà máy sản

xuất đường

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm, từ điện năng có thể dễ dàng

Trang 2

chuyển thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, hóa năng…; để truyển tải và phân phối điện năng Chính vì thế điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện để phát triển xã hội Chính vì lẽ đó khi kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm hoặc lâu hơn nữa

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao Đặc biệt với nền kinh tế hội nhập với kinh tế thế giới và nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa điện hóa đất nước làm cho nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn Do đó đối với sinh viên ngành điện cần phải hiểu sâu rộng về hệ thống cung cấp điện

Bài tập lớn cung cấp điện nhằm giúp cho sinh viên làm quen với các bước tính toán trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hệ thống cung cấp điện, đồng thời cũng giúp cho sinh viên hiểu hơn về môn học

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Trang 3

Nhà máy sản xuất đường tuy không thuộc nghành công nghiệp mũi nhọn của nước ta

nhưng sản phẩm của nhà máy rất quan trọng đối với tất cả mọi người, nú giúp phần đáp ứng nhu cầu không nhỏ của nhân dân đồng thời cũng có thể xuất khẩu

Trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, các dây truyền của nghành sản xuất đường ngày càng hiện đại và có mức độ tự động hoá cao Quy mô của nhà máy khá lớn bao gồm

10 phân xưởng và nhà làm việc:

Bảng 1.1 – Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

Số trờn mặt

bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW)

Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, việc ngừng cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, năng suất của xí nghiệp, gây thiệt hại về kinh tế, vì vậy nhà máy được xếp vào phụ tải loại 2, trong đó các phân xưởng sản xuất theo dây truyền cấp điện theo tiêu chuẩn loại 1, còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phận phòng ban, kho tàng được cấp điện loại 3

Nguồn cấp điện cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 10 km, nguồn cấp này dựng đường dây trên không

I Nội dung tính toán thiết kế:

1 Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy

2 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

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

4 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho toàn nhà máy

5 Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

I Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế

Trang 4

(biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiểu 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… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ…

Có rất nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, nhưng chưa có phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì quá phức tạp, khối lượng tính toán lớn

và những thông tin đòi hỏi ban đầu quá lớn và ngược lại

Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán:

1.Phương pháp xác định phụ tảI tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầuu:

Knc : là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật

P là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng đ :

K : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật hd

P : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] tb

t

A t

σ : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

β : là hệ số tán xạ của σ

4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại:

Công thức tính PTTT:

dđ sd tb

P = max = max .

Trang 5

Trong đó :

Kmax : là hệ số cực đại tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ Kmax = f ( nhq, Ksd)

K : là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật sd

n : là số thiết bị điện dùng điện hiệu quả,đó là số thiết bị điện có cùng công suất, cùng chế hq

độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện của thiết bị điện đúng như số thiết bị thực tế

n i ddi hq

P

P n

1 2

2

1

Biểu thức này không thuận lợi khi số thiết bị trong nhóm là lớn

Khi n>4, cho phép dung phương pháp gần đúng để tính nhq với sai số ≤ ± 10 %

min max ≤

=

dd

ddP

i

P

1 1

% 51

Thì nhq = n − n1

min max >

=

dd

ddP

P

P n

dd

n i ddi

= max 1.2

TH3) Khi không áp dụng được 2 trường hợp trên thì việc xác định nhq được tiến hành theo các bước sau :

1 ∑

=

= 2

1 2

n

i ddiP P

+ Tính:

Trang 6

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

Kpti= 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

TH5) Khi n>3000 và Ksd ≥ 0,5 thì PTTT được tính như sau:

∑

=

i ddi sd

P

1

a : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kWh/đvsp] 0

M : là số sản phẩm sản xuất được trong một năm

Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]

Phương pháp này thường được dùng để xác định PTTT của các nhà máy, xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương đối ổn định như các nhà máy dệt, nhà máy sợi, các trạm bơm nước, trạm nén khí, các hệ thống thông gió…

6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích:

Trang 7

F : là diện tích bố trí thiết bị [ m ] 2

Thường được dùng để xác định PTTT cho các nhà máy, xí nghiệp có các phụ tải phân bố tương đối đều như nhà máy may, nhà máy sợi, cho các công trình công cộng như bệnh viện, trường học, các khu dân cư, đặc biệt rất hay được dùng để xác định phụ tải chiếu sáng

II Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng Sửa chữa cơ khí:

Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy Phân xưởng

có diện tích bố trí thiết bị là 2499,75 m Trong phân xưởng có 70 thiết bị, công suất của các thiết 2

bị rất khác nhau, phần lớn các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, cầu trục và máy hàn điểm làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lai, và máy hàn điểm là thiết bị 1 pha

Nếu trong mạng có thiết bị 1 pha cần phải phân bố đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định nhq phải thay đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: Pqđ = 3 Pfamax

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: Pqđ = 3 Pfamax

Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì cần quy đổi về chế độ làm việc dài hạn trước khi xác định n theo công thức hq Pqđ = Pll TĐ %

Trong đó TĐ% là hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch của máy, trong bài tập lớn này lấy TĐ%=0,25%

P là công suất ghi trong lí lịch/nhãn hiệu của máy ll

1.Phân nhóm phụ tải điện:

Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị 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 các đường dây hạ áp trong phân xưởng + Chế độ làm việc trong cùng nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm

+ Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dựng trong phân xưởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu

Dựa trên nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện và căn cứ vào bố trí các thiết bị điện trên

mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị thành các nhóm như sau:

Bảng 2.1 – Phân nhóm phụ tải điện

Trang 8

`

Trang 9

Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng sau

Bảng 2.2 –Danh sách thiết bị thuộc nhóm I

Trang 10

STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt

Số lượng(n) (kW)xn Pdd

1 2

n

i ddiP

tt tt

3

tt tt

tt

S U

S

b.Nhóm II:

Trang 11

Bảng 2.3 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm II

1 2

n

i ddiP

tt tt

3

tt tt

tt

S U

S

c Nhóm III:

Trang 12

Số liệu của các phụ tải trong nhóm III cho trong bảng sau

Bảng 2.4 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm III

1 2

n

i ddiP

Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: Kmax = f ( Ksd, nhq) = 2,48

Vậy PTTT của nhóm III là :

i ddi sd tb

tt tt

3

tt tt

tt

S U

S

d Nhóm IV:

Trang 13

Tra bảng PL1.1 (TL1) đối với quạt Ksd = 0,65 và cosϕ=0,8

kW P

kW S

P

qd

ll

99 , 12 25 , 0 15

3

15 6 , 0 25 cos

.cos

S

ϕ ϕ

1 2

n

i ddiP

tt tt

Trang 14

=

338,0

3

tt tt

tt

S U

1 2

n

i ddiP

i ddi sd tb

tt tt

3

tt tt

tt

S U

S

Trang 15

1 2

n

i ddiP

i ddi sd tb

tt tt

3

tt tt

tt

S U

S

Trang 16

2 Phụ tải chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Để tính được phụ tải chiếu sáng tần suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là :

Po =15 (W/m2)

Phụ tải chiếu sáng phân xưởng:

Pcs=Po × F = 15 × 1730,8 = 25,96 (kW)

Qcs = Pcs tg ϕ = 0 ( do đèn sợi đốt nên cos ϕcs= 1)

3 Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải tác dụng toàn phân xưởng:

22,227

42 , 177

= 0,78

III Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại:

Vì các phân xưởng chỉ biết công suất đặt Do đó phụ tải tính toán của toàn nhà máy được

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

Trang 17

Stt= 2 2

tt

tt Q

P + Một cách gần đúng có thể lấy: Pđi = Pđmi

Trong đó:

Pđi và Pđmi:công suất đặt và công suất định mức thiết bị thứ i

Ptt, Qtt, Stt :công suất tác dụng, phản kháng, tính toán của một nhóm thiết bị

n : số thiết bị trong nhóm

Knc : hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

1.Kho củ cải đường:

S I

P

=0,84

2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường :

Công suất đặt: 700 (kW); diện tích: 5992,7 (m2)

Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được:

knc = 0,6; cosϕ = 0,7 ⇒ tg ϕ = 1,02

Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 14 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên

Trang 18

S I

P

=0,76

3.Bộ phận cô đặc

S I

U

Trang 19

cos ϕ =

px

pxS

P

=0,84

4.Phân xưởng tinh chế

S I

P

=0,48

5.Kho thành phẩm

Trang 20

*) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:

S I

P

=0,85

6.Trạm bơm

S I

P

=0,76

7.Kho than

Công suất đặt: 350 (kW); diện tích:6991,5 (m2)

Trang 21

S I

P

=0,83

Bảng : Phụ tải tính toán của các phân xưởng:

Tên phân xưởng

Phân xưởng thái và nấu củ

IV Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

= ∑11

1 ttidt

= 0,8 2784,79 = 2227,83 ( kW )

Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

∑

1 ttidt

Trang 22

= 0,8 2171

= 1736,8 ( kVAR )

Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

2 2

2227,8

ttnm

ttnm nm

S

P

ϕ

V Xác định phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải:

1 Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu

Pi và li : công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xỏc định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

S x x

S

= ∑

∑ ;

1 0

1

n

i i n i

S y y

S

=∑

∑ ;

1 0

1

n

i i n i

S z z

S

= ∑

∑

Trong đú:

x0, y0, z0 : là toạ độ của tõm phụ tải điện

xi, yi, zi : là toạ độ của phụ tải thứ i tớnh theo cựng một hệ trục toạ độ

Si : là cụng suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thỡ ớt quan tõm đến toạ độ Z

2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một hỡnh trũn vẽ trờn mặt phẳng toạ độ, cú tõm trựng với tõm của phụ tải điện, cú diện tớch tương ứng với cụng suất của phụ tải điện theo tỉ lệ xớch nào đú Biểu

đồ phụ tải điện cho phộp người thiết kế hỡnh dung được sự phõn bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đú cú cơ sở để lập cỏc phương ỏn cung cấp điện Biểu đồ phụ tải điện được chia thành hai phần: phần phụ tải động lực(phần hỡnh quạt gạch chộo) và phần phụ tải chiếu sỏng( phần hỡnh quạt để trắng)

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho cỏc phõn xưởng, ta coi phụ tải của cỏc phõn xưởng phõn

bố đều theo diện tớch của phõn xưởng Nờn tõm phụ tải cú thể lấy trựng với tõm hỡnh

học của phõn xưởng trờn mặt bằng

Bỏn kớnh vũng trũn biểu đồ của phụ tải thứ i được tớnh theo cụng thức:

Trang 23

.

i i

S R

R : bỏn kớnh hỡnh trũn biểu đồ phụ tải của phõn xưởng (mm)

S : phụ tải tớnh toỏn của phõn xưởng (kVA)

Gúc của phụ tải chiếu sỏng:

360. cs

cs

tt

P P

Kết quả tính toán được Ri và αcs của biểu đồ được thể hiện:

Tên phân xưởng

Phân xưởng thái và nấu củ

Trang 25

- Đảm bảo cỏc chỉ tiờu kỹ thuật

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

- An toàn cho người và thiết bị

- Dễ dàng phỏt triển để đỏp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

- Đảm bảo cỏc chỉ tiờu về mặt kinh tế

Trỡnh tự tớnh toỏn và thiết kế mạng cao ỏp cho nhà mỏy gồm cỏc bước:

- Vạch cỏc phương ỏn cung cấp điện

- Lựa chọn vị trớ, số lượng, dung lượng của cỏc trạm biến ỏp và lựa chọn chủng loại, tiết diện đường dõy cho cỏc phương ỏn

- Tớnh toỏn kinh tế _ kỹ thuật để chọn phương ỏn hợp lớ

- Thiết kế chi tiết cho phương ỏn được chọn

2 Các phương án cung cấp điện

Trước khi vạch các phương án cụ thể, cần lựa chọn cấp điện áp cho hợp lí để truyền tải điện về nhà máy Ở đây chúng ta có công thức kinh nghiệm như sau:

4,34 0,0016

U = L+ P (kV)

Trong đó:

P _ công suất tính toán của nhà máy (kW)

L _ khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy,L=10 (km)

Do đó điện áp hợp lí để truyền tải về nhà máy là:

4,34 0,0016

U = L+ P =4,34 10+0,016.2227,8=28,6 (kV)

Từ kết quả tính toán ta thấy nên chọn cấp điện áp truyền tải về nhà máy là 35kV vì ta có thể chọn cấp điện áp 22kV và 35kV, nhưng ta thấy do 28,6 gần với 35 hơn nên ta chọn cấp truyền tải là 35kV

a Phương án về các trạm phân xưởng:

Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn trên nguyên tắc sau:

1.Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song nó có độ tin cậy cung cấp điện là không cao Các TBA cung cấp điện cho hộ loại

1 hoặc loại 2 chỉ nên đặt 2 TBA, còn riêng hộ loại 3 thì chúng ta chỉ cần đặt một MBA

3 Dung lượng của các máy biến áp được chọn theo điều kiện:

Trang 26

knc _ hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, nếu chọn loại máy do Việt Nam chế tạo thì ta không cần phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ, tức là khc = 1

kqt _ hệ số quá tải sự cố, lấy kqt = 1,4 nếu máy quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi xảy ra quá tải thì máy vận hành với hệ số tải nhỏ hơn 0,93

- Nếu dùng trạm phân phối trung tâm(TPPTT) phân phối điện năng cho các TBAPX thì việc quản lí, vận hành thuận lợi, tổn thất giảm, có độ tin cậy cung cấp điện, song đầu tư cho trạm cũng khá lớn

c Chọn vị trí xây dựng trạm:

Trạm phân phối trung tâm hoặc trạm biến áp trung gian:

+ Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung như sau:

- Gần tâm phụ tải điện M0

- Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan:

• Trạm đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân phối cao

áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn

• Xác định trọng tâm phụ tải của nhà máy:

S x x

S

= ∑

∑ ;

1 0 1

n

i i n i

S y y

S

= ∑

∑ ;

1 0 1

n

i i n i

S z z

64,533.5,5222,227.5,829,172.10806,720.10897,440.5.954,661.7988

++

=79.9

y= 27,54

Dịch chuyển ra khoảng trống, ta có tâm phụ tải của nhà máy: M0(80;28)

Nên ta có tâm phụ tải của nhà máy là M0 (80;28)

Trạm biến áp phân xưởng:

- Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp xuống điện áp phân xưởng 0,4kV cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xưởng

- Vị trí của các trạm biến áp phân xưởng cũng đặt gần tâm phụ tải phân xưởng, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa:

Trang 27

+ Trạm đặt trong phân xưởng: giảm tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ

+ Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ

+ Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề chống cháy nổ cũng dễ dàng

3 Các phương án về trạm biến áp :

a Phương án I:

Đặt 6 TBAPX:

+ Trạm B1(1MBA): cung cấp điện cho kho củ cải đường + kho than

+ Trạm B2 (2MBA): cung cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ caỉ đường + Trạm B3 (2MBA): cung cấp điện cho bộ phận cô đặc và kho thành phẩm

+ Trạm B4 (2MBA): cung cấp điện cho phân xưởng tinh chế

+ Trạm B5(1MBA): cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

+ Trạm B6 (2MBA): cung cấp điện cho trạm bơm

*) Chọn dung lượng máy biến áp:

- Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện Điều kiện chọn công suất máy biến áp:

+ Stt: Công suất tính toán của phụ tải (kVA)

+ SđmB : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

+ Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (kVA)

=1412,4 (kVA)

SdmB≥

4,1

0,7.Ssc

=

4,1

81,2824.7,0

=1412,4(kVA)

Vậy ta chọn 2 MBA loại 1600 – 35/6,3 kV có Sđm = 1600 (kVA)

*) Trạm biến áp phân xưởng:

- Nên chọn cùng cỡ máy hoặc chọn không quá 2-3 cỡ máy

- Do các thiết bị ở kho củ cải đường và kho than là phụ tải loại 3 nên chỉ cần đặt 1 máy

biến áp

SdmB≥Stt=785,48 (kVA)

Vậy chọn loại MBA cú SđmB = 800 (kVA)

- Trạm biến áp B2: cấp điện cho Phân xưởng thái và nấu củ cải đường Đặt 2 máy biến áp làm việc song song

Trang 28

=330,7 (kVA)

Vậy chọn MBA tiêu chuẩn SdmB=400 (kVA)

Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố :

Sttsc lúc này chính là công suất tính toán sau khi cát 1 số phụ tải không quan trọng

trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3)

(n-1).khc.kqt.SdmB≥Sttsc=0,7.Stt

SdmB≥

4,1

0,7.Ssc

=

4,1

4,661.7,0

=330,7 (kVA)

⇒ Chọn máy biến áp dung lượng SdnB= 400 (kVA) là hợp lí

Chọn tương tự cho các trạm biến áp phân xưởng khác ta được kết quả ghi trong

Dung lượng MBA (kVA)

Vị trí đặt TBAPX X(mm) Y(mm) B1 Kho củ cải đường + kho than 785.48 1 800 26 23

B2 PX thái và nấu củ cải đường+kho thành phẩm 661.4 2 400 79 23

B3 Bộ phận cô đặc +kho thành phẩm 613.87 2 315 99 23

B5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 227.22 1 250 79 55

S x x

S

= ∑

∑ ;

1 0i 1

m

i i m i

S y y

S

= ∑

∑

m _ Số phân xưởng được cung cấp điện bởi trạm biến áp

Si _ Công suất tính toán của phân xưởng i

xi,yi _ Toạ độ của phân xưởng

b Phương án 2:

Đặt 4 trạm biến áp

B1: Cung cấp điện cho kho củ cải đường + kho than

B2: Cung cấp điện cho bộ phận cô đặc + phân xưởng thái nấu củ cải đường

B3: Cung cấp điện cho phân xưởng tinh chế + kho thành phẩm

B4: Cung cấp điện cho phân xưởng SCCK và trạm bơm

*Lựa chọn công suất máy biến áp trong các trạm biến áp phân xưởng:

Tương tự như trên ta chọn được máy biến áp và vị trí đặt các trạm như sau:

Trang 29

TBAPX Tên phân xưởng S(kVA) ttpx Số MBA

Dung lượng MBA

(kVA)

Vị trí đặt TBAPX X(mm) Y(mm) B1 Kho củ cải đường + kho than 785.48 1 800 26 23

B2 Bộ phận cô đặc +phân xưởng thái nấu củ cải đường 1102.36 2 630 86 23

B3 Phân xưởng tinh chế + kho thành phẩm 892.96 2 500 108 23

Tuy nhiên trong thực tế việc đặt các trạm biến áp cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: như

mỹ quan, sự thuận tiện, kinh tế nên vị trí đặt các TBAPX khác so với những vị trí đó có do

tính toán

4 Các phương án đi dây trong mạng cao áp của nhà máy:

Mạng cao áp của nhà máy là hệ thống từ TBAKV qua TBATG hoặc qua TPPTT về các TBAPX

Từ TBAKV về đến trung tâm cung cấp điện cho nhà máy dựng đường dây trên không hai lộ, kép, nối theo sơ đồ hình tia Sở dĩ chọn sơ đồ này do nó có nhiều ưu điểm: rõ ràng,

các TBAPX ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện khá cao, dễ bảo vệ, tự động hóa,

dễ vận hành

Từ việc phân tích các phương án trên, ta có thể đưa ra 4 phương án:

5.Tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án:

Để so sánh lựa chọn phương án hợp lý, ta sử dụng hàm chi phí tính toán:

Trang 30

Z = (avh + atc).K + 3.I2.R.τ c → min

Trong đó:

avh=0.1 : hệ số vận hành

atc = 0,15 : vốn đầu tư cho TBA và đường dây

Imax : Dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R : Điện trở của thiết bị

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

τ =(0,124+10− 4.Tmax)2.8760 = 3633,1 (h), với Tmax=5200 (h)

c : Gía tiền tổn thất 1kWh điện năng, c = 1000 đ/kWh

Để giảm bớt khối lượng tính toán ta chỉ cần xét đến những điểm khác nhau trong 4 phương án

UN(%)

số máy Đơn giá(106Đ)

Thành tiền(106Đ) TBATG 1600 35/6,3 2,21 16 6,5 2 180 360 B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 1 100 100 B2 400 6,3/0,4 0,84 5,75 4 2 56 112

B4 400 6,3/0,4 0,84 5,75 4 2 56 112

Trang 31

B6 315 6,3/0,4 0,72 4,85 4 2 45 90 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=954.106(Đ)

*Xác định tổn thất điện năng Δ A trong các trạm biến áp :

Tổn thất điện năng Δ A trong các trạm biến áp được tính theo công thức sau đây:

S

.τ [ kWh]

Trong đó :

n- số máy biến áp có trong trạm

τ - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, τ =3633 (h), với thời gian Tmax=5200 (h)

t- thời gian sử dụng máy biến áp ,xem như máy biến áp sử dụng liên tục trong năm, t= 8760 (h)

* Tính toán cho trạm biến áp trung gian:

Kết quả tính toán tổn thất điện năng cho trong bảng

Tên TBA Số

Máy S(kVA) TT S(kVA) DM Δ P0

(kW)

Δ PN(kW)

Δ A (kWh)

Trang 32

ii Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về đến các cao áp được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện jkt

Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax=5200 h ta có jkt=2.7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp;

S

3

S

3

Chọn cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo

Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

khc.Icp ≥ Isc, với khc=k1.k2

Trong đó :

k1- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ,lấy k1=1

k2- hệ số hiệu chỉnh về số dây đặt cùng 1 rãnh.Theo PL 4.22(TL1) tìm được k2

=0,93

Như vậy : khc=0,93 ( khi hai cáp đặt chung 1 rãnh)

Vì chiều dài cáp từ trạm BATG đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ

ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện Δ Ucp

Trang 33

Fkt=

kt

max j

I

=

7,2

6.75

=28 (A)

Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=35 (mm2), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có Icp=170 (A)

Imax=75.6 (A)< Icp=170 (A)

S

3

I

=

7,2

82.31

=11.78 (A)

Isc= 2.Imax=2.31,82 =63.64 <0,93 Icp=0,93.110 =102,3 (A)

Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*16) là hợp lí

S

3

I

=

7,2

53.29

=10.93 (A)

Isc= 2.Imax=2.29.53=59.06 <0,93 Icp=0,93.110 =102,3 (A)

S

3

2 =7202. 3.06.6=34,64 (A)

Tiết diện kinh tế của cáp;

F =Imax

=34.64=12.83 (A)

Trang 34

Isc= 2.Imax=2.34.64 =69.28 < 0,93 Icp=0,93.140 =130,2(A)

S

3

I

=

7,2

93.10

= 4.04 (A)

Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=16 (mm2), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có Icp=110(A)

Isc= 2.Imax=2.10.93 =21.86< 0,93 Icp=0,93.140 =102.3 (A)

I

=

7,2

34,51

=19,01 (A)

Isc= 2.Imax=2.51,34 =102,68(A) < 0,93 Icp=0,93.140 = 130.2(A)

Bảng : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án I

Trang 35

*Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau:

Δ P=

dm

ttpx U

l- chiều dài đoạn cáp từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng

r0- điện trở trên 1 đơn vị dài đoạn cáp , (Ω /km)

Bảng : Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng:

Đường cáp F

(mm2)

L (mm) R (Ω ) Stt

(kVA)

Δ P (kW) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,167 785.48 2,86

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ Δ P=8.086 kW

*Xác định tổn thất điện năng trên đường dây:

Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức sau:

Δ AD=∑ Δ PD.τ (kWh)

Trong đó :

τ - thời gian tổn thất công suất, τ =3633 (h) với Tmax=5200(h)

Δ AD=∑ Δ PD.τ =8,086.3633= 29376,44 (kWh)

iii Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án I:

* Mạng cao áp trong phương án có điện áp 6 kV từ trạm BATG đến 6 trạm biến áp phân xưởng Trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp nhận điện trực tiếp từ hai máy biến áp trung gian

* Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp điện áp 6 kV, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 6 kV ở trạm BATG và hai máy cắt ở phía hạ áp hai máy biến áp trung gian là 13 máy cắt điện

*Đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, cách điện bằng SF6 không cần bảo trì

Đường cáp F

(mm2)

L (mm) R(Ω /km) 0

R (Ω ) Đơngiá

(103Đ/m)

Thànhtiền (103Đ/m) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,668 0,167 120 30000 TBATG-B2 2(3*16) 45 1,47 0,066 64 2*5760 TBATG-B3 2(3*16) 150 1,47 0,11 64 2*19200 TBATG-B4 2(3*16) 195 1,47 0,143 64 2*24960 TBATG-B5 1(3*16) 185 1,47 0,272 95 17575 TBATG-B6 2(3*25) 220 0.927 0,102 64 2*28160 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: KD=203735.103 (Đ)

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	768,34 KB