Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Chơng iii Các phơng án cung cấp điện cho Mạng cao áp nhà máy 3.1 đặt vấn ®Ị: ViƯc lùa chän s¬ ®å cung cÊp ®iƯn cã ảnh hởng lớn đến tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đợc gọi hợp lý phải thoả mÃn yêu cầu sau: Đảm bảo tiêu kỹ thuật Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Thuận tiện linh hoạt vận hành An toàn cho ngời thiết bị Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng phụ tải điện Đảm bảo tiêu mặt kinh tế Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm bớc: Vạch phơng án cung cấp điện Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng, trạm biến áp lựa chọn chủng loại, tiết diện đờng dây cho phơng án Tính toán kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn 3.2 phơng án cung cấp điện cho tbapx: Điện cao áp đợc lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia có cấp điện áp Uđm=10kV đa nhà máy Đờng dây từ trạm biến áp trung gian đến nhà máy km Ta sử dụng dây không,dây nhôm lõi thép lộ kép (AC) 3.2.1Phơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu : Đa đờng dây trung áp vào sâu nhà máy đến tận trạm biến áp phân xởng Nhờ đa trực tiếp điện áp cao vào trạm biến áp phân xởng giảm đợc vốn đầu t xây dựng trạm biến áp trung gian trạm phân phối trung tâm, giảm đợc tổn thất nâng cao lực truyền tải mạng Tuy nhiên nhợc điểm sơ đồ độ tin cậy cung cấp điện không cao, thiết bị sử dụng sơ đồ giá thành đắt yêu cầu trình độ vận hành phải cao, phù hợp với nhà máy có phụ tải lớn tập trung nên ta không xét đến phơng án 3.2.2 Phơng án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG): Nguồn 10 kV từ hệ thống qua TBATG đợc hạ xuống điện áp 6kV để cung cấp cho trạm biến áp phân xởng Nhờ giảm đợc vốn đầu t cho mạng điện cao áp nhà máy nh trạm biến áp phân xởng, vận hành thuận lợi độ tin cậy cung cấp điện đợc cải thiện Song phải đầu t để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất mạng cao áp 3.2.3 Phơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm(TPPTT): Điện từ hệ thống cung cấp cho trạm biến áp phân xởng thông qua trạm phân phối trung tâm Nhờ việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy thuận lợi hơn, tổn thất mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện đợc gia tăng, song vốn đầu t cho mạng lớn Trong thực tế phơng án thờng đợc sử dụng điện áp nguồn không cao (22 kV), công suất phân xởng tơng đối lớn Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Với nhà máy sản xuất vòng bi, điện áp hệ thống 10kV, nhà máy đợc xây dựng diện tích tơng đối lớn nên ta dự định xây dựng trạm phân phối trung tâm số trạm biến áp phân xởng 3.2.4 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm: Dựa hệ trục toạ độ xOy đà chọn xác định đợc tâm phụ tải điện nhà máy: n n Si xi S i yi i=1 n x0= ∑ Si i=1 i=1 n y0= Si i=1 Trong đó: Si: công suất tính toán phân xởng thứ i xi, yi : toạ độ tâm phụ tải phân xởng thứ i n Si xi i=1 n x0= ∑ Si i=1 n 86625 , 92 =11, 34 = 7640,323 ∑ S i yi i=1 n 81910 ,51 =10 ,72 y0= i=1 = 7640,323 Vậy vị trí tốt để đặt TBATG TPPTT có toạ độ M(11,34;10,72) Si 3.3 phơng án trạm biến áp phân xởng: 3.3.1 Nguyên tắc chọn trạm biến áp: Trạm biến áp phÇn tư quan träng nhÊt cđa hƯ thèng cung cÊp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Các trạm biến áp, trạm phân phối, với đờng dây tải điện, máy phát điện làm thành hệ thống phát truyền tải điện Vị trí, dung lợng, số lợng máy biến áp phơng thức vận hành có ảnh hởng lớn đến tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống cung cấp điện: Vị trí đặt TBA phải thoả mÃn yêu cầu: An toàn liên tục cấp điện Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cấp tới Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng Phòng nổ, cháy, bụi bặm, khí ăn mòn Tiết kiệm vốn đầu t chi phí vận hành nhỏ Số lợng máy biến áp (MBA) đặt trạm biến áp đợc lựa chọn yêu cầu cung cấp điện phụ tải, điều kiện vận chuyển lắp đặt, chế độ làm việc phụ tải Trong trờng hợp TBA đặt MBA kinh tế thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao Các TBA cung cấp cho hộ loại I loại II nên đặt MBA, hộ loại III đặt MBA Dung lợng MBA đợc chọn theo điều kiện: n.khc.SđmB Stt kiểm tra theo điều kiện cố MBA (trong trạm có nhiều MBA) : Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi (n-1).khc.k qt SđmB Sttsc Trong ®ã: n: sè MBA cã TBA khc: hÖ sè hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, ta chọn loại máy biến áp chế tạo Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc=1 k qt : hệ số tải cố, k qt =1,4 thoả mÃn điều kiện MBA vận hành tải không ngày đêm, thời gian tải ngày đêm không 6h trớc tải MBA vận hành với hệ số tải 0,93 Sttsc : công suất tính toán cố Khi có cố máy loại bỏ số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lợng MBA, nhờ giảm nhẹ đợc vốn đầu t tổn thất trạm trạng thái làm việc bình thờng Giả thiết hộ tiêu thụ loại I có 30% phụ tải loại III nên Sttsc=0,7.Stt Đồng thời cần hạn chế chủng loại MBA dùng nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa thay 3.3.2 Chọn máy biến áp cho phân xởng: Trạm biến áp B1: Cấp điện cho Phòng thí nghiệm phân xởng số 1, trạm đặt máy biến áp làm việc song song: n.khc.SđmB Stt=1575,54 kVA S tt SđmB =787,77 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đà chọn theo điều kiện tải cố: Sttsc lúc công suất tính toán phân xởng số sau đà cắt bớt số phụ tải không quan trọng phân xởng, phòng thí nghiệm phụ tải loại III nên ngừng cung cấp điện: (n-1).khc.k qt S®mB Sttsc=0,7.Stt 0,7 Stt 0,7 1390 , 12 = =695 , 06 1,4 1,4 kVA SđmB Vậy trạm biến áp B1 đặt máy Sđm =1000 kVA hợp lý Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xởng số 2, trạm đặt máy biến áp làm việc song song: n.khc.SđmB Stt=1571,68 kVA S tt SđmB =785,84 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đà chọn theo điều kiện tải cố: Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Sttsc lúc công suất tính toán phân xởng số sau đà cắt bớt số phụ tải không quan trọng phân xởng (n-1).khc.k qt S®mB Sttsc=0,7.Stt 0,7 Stt 0,7 1571 , 68 = =785 , 84 1,4 1,4 kVA SđmB Vậy trạm biến áp B2 đặt máy Sđm =1000 kVA hợp lý Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phân xởng số phân xởng SCCK, trạm đặt máy biến áp làm việc song song: n.khc.SđmB Stt =1408,46 kVA S tt S®mB =704,245 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đà chọn theo điều kiện tải cố: Sttsc lúc công suất tính toán phân xởng số sau đà cắt bớt số phụ tải không quan trọng phân xởng phân xởng SCCK phụ tải loại III nên tạm ngừng cung cÊp ®iƯn (n-1).khc.k qt S®mB Sttsc=0,7.Stt 0,7 Stt 0,7 1184 , 62 = =592, 31 1,4 1,4 kVA S®mB Vậy trạm biến áp B3 đặt máy Sđm =1000 kVA hợp lý Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xởng số 4, phận nén ép trạm bơm, trạm đặt máy biến áp làm việc song song: n.khc.SđmB Stt=1601,4 kVA S tt SđmB =800,07 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đà chọn theo điều kiện tải cố: Sttsc lúc công suất tính toán ph.xởng số phận nén sau đà cắt bớt số phụ tải không quan trọng phân xởng (n-1).khc.k qt SđmB Sttsc=0,7.Stt 0,7 Stt 0,7 (980+456 ,7 ) = =718 , 35 1,4 1,4 kVA SđmB Vậy trạm biến áp B4 đặt máy Sđm =1000 kVA hợp lý Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phân xởng rèn, lò ga, trạm đặt máy biến áp làm việc song song: n.khc.SđmB Stt=1500,8 kVA S tt S®mB =750,4 kVA Chän máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đà chọn theo điều kiện tải cố: Sttsc lúc công suất tính toán lò ga, phân xởng rèn sau đà cắt bớt số phụ tải không quan trọng phân xởng: (n-1).khc.k SđmB qt SđmB Sttsc=0,7.Stt 0,7 Stt 0,7 1500 , = =750 , 1,4 1,4 kVA Vậy trạm biến áp B5 đặt máy Sđm =1000 kVA hợp lý Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng §HBK - HN §å ¸n tèt nghiƯp thiÕt kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Bảng 3.1-Bảng chọn dung lợng, số lợng máy biến áp Vị trí Tên ph©n xëng 10 Phòng thí nghiệm Phân xởng số Phân xëng sè Ph©n xëng sè Ph©n xëng SCCK Phân xởng số Bộ phận nén Trạm bơm Lò ga Ph©n xëng rÌn Sttpx (kVA) 185,54 1390,12 1571,68 1184,62 223,87 980 456,7 164,7 313,11 1187,69 Stt tr¹m (kVA) SMBA (kVA) Sè lỵng KÝ hiƯu 1575,54 1000 B1 1571,68 1000 B2 1408,09 1000 B3 1601,4 1000 B4 1500,8 1000 B5 Sau đà tính toán lựa chọn MBA, tính công suất dự trữ để phát triển phụ tải tơng lai: 10 S dmBiSttpx 10 ∑ SdmBi 100 %= 10000−6112 , 258 100 %=38 , 87 % 10000 Sdtr= 3.3.3 Xác định vị trí đặt TBAPX Trong nhà máy thờng sử dụng kiểu trạm biến áp phân xởng: Các trạm biến áp cung cấp điện cho phân xëng cã thĨ dïng lo¹i liỊn kỊ cã mét têng chung víi têng cđa ph©n xëng nhê vËy tiÕt kiƯm đợc vốn đầu t ảnh hỏng tới công trình khác Trạm lồng đợc sử dụng để cung cấp điện cho phần toàn phân xởng có chi phí đầu t thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi song mặt an toàn có cố trạm phân xởng không cao Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ đa điện áp cao đến gần hộ tiêu thụ điện rút ngắn nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp xí nghiệp nh mạng hạ áp phân xởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn giảm tổn thất Cũng nên dùng trạm độc lập, nhiên vốn đầu t xây dựng trạm bị gia tăng Tuỳ thuộc vào điều kiƯn thĨ cã thĨ lùa chän mét c¸c loại trạm biến áp đà nêu Để đảm bảo an toàn cho ngời nh thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp sử dụng loại trạm xây, đặt gần tâm phụ tải, gần trục giao thông nhà máy, song cần tính đến khả phát triển mở rộng sản xuất Vị trí trạm biến áp đợc tính theo công thức: Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi n n ∑ Si xi ∑ S i yi ∑ Si ∑ Si i=1 n i=1 n x0= i=1 y0= i=1 Bảng 3.2-Kết xác định vị trí đặt TBA phân xởng Tên trạm xoi yoi B1 4,00 7,00 B2 6,00 12,00 B3 11,00 7,00 B4 11,00 12,50 B5 14,00 7,50 3.3.4 Lựa chọn phơng án nối dây mạng cap áp : Nhà máy thuộc hộ loại I, nên đờng dây từ trạm biến áp trung gian trung tâm cung cấp (trạm biến áp trung gian trạm phân phối trung tâm) nhà máy dùng dây không lộ kép Khi chọn sơ đồ nối dây mạng điện chung ta phải vào tính chất hộ dùng điện, vào trình độ thao tác công nhân, vào vốn đầu t Sơ đồ nối dây thờng có dạng sau: Sơ đồ phân nhánh: Ưu điểm: vốn đầu t thấp, tổng chiều dài dây dẫn giảm, tổng số thiết bị đo sơ đồ hình tia Nhợc điểm: độ tin cậy cung cấp điện không cao, cố đờng dây máy cắt nhảy thiết bị điện, thiết kế, chỉnh định bảo vệ rơ le phức tạp, thờng cung cấp cho phụ tải quan trọng Hình 3.1- Sơ đồ phân nhánh Sơ đồ hình tia: Do tính chất quan trọng phân xởng nên mạng cao áp nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Để đảm bảo mỹ quan an toàn, đờng cáp cao áp nhà máy đợc đặt hào cáp xây dọc theo tuyến giao thông nội Ưu điểm: sơ đồ nối dây rõ ràng, trạm biến áp phân xởng đợc cấp điện từ đờng dây riêng nên ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tơng đối cao, dễ thực biện pháp bảo vệ, tự động hoá dễ vận hành, thờng dùng cho phụ tải quan trọng Nhợc điểm: vốn đầu t lớn, tổng chiều dài dây dẫn tăng, tổng số thiết bị lớn so với sơ đồ phân nhánh Hình 3.2- Sơ đồ hình tia Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trêng §HBK - HN §å án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Sơ đồ hỗn hợp: Thờng dùng thực tế, có u, nhợc điểm hai loại sơ đồ Các phụ tải quan trọng đợc cấp điện hình tia, phụ tải quan trọng đợc ghép với cấp điện đờng dây Dựa vào liệu phụ tải vị trí trạm, ta vạch phơng án cung cấp điện cho phía cao áp nh sau : Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi Chơng iv Tính toán kinh tế kỹ thuật lựa chọn phơng án hợp lý 4.1 phơng pháp so sánh kinh tế-kỹ thuật: Các phơng án đà thỏa mÃn yêu cầu kỹ thuật Mỗi phơng án có mặt mạnh mặt yếu khác nhau, việc định sử dụng phơng án phải kết hợp với tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật Thông thờng tồn mâu thuẫn mặt kinh tế kỹ thuật, ví dụ nh phơng án cung cấp điện có vốn đầu t lớn, độ tin cậy cung cấp điện cao chi phí bảo quản vận hành lại giảm ngợc lại Vì phơng pháp tính toán kinh tế kỹ thuật nhằm mục đính dung hoà mặt mâu thuẫn, tìm giải pháp tối u Ta sử dụng hàm chi phí tÝnh to¸n : Z= a tc V + Cvh 4.1.1 Vốn đầu t cho mạng điện V: V=Vtb + Vxd Vtb : Vốn đầu t cho thiết bị, kể đầu t lắp ráp (trạm biến áp, trạm phân phối, thiết bị đóng cắt, bảo vệ, thiết bị bù.Vốn đầu t.Vốn đầu t cho đờng dây (dây dẫn, cột, xà, sứ, tiền đào rÃnh, hầm cáp.Vốn đầu t Vxd : Vốn xây dựng trạm biến áp, trạm phân phối, tủ điều khiển.Vốn đầu t 4.1.2 Chi phí vận hành Cvh : Cvh = Ckh + C Ckh=akh.V chi phÝ khÊu hao bq + CA + Cm® + Ccn + Cphơ C bq = a bq V chi phÝ b¶o quản CA =A.C chi phí tổn thất Cmđ : chi phí điện, phụ thuộc vào độ tin cậy Ccn : chi phí cho lơng cán công nhân viên Cphụ : chi phí phụ khác nh làm mát, sëi Êm 4.1.3 HƯ sè tiªu chn atc atc= T tc Ttc thời gian hoàn vốn đầu t, nớc phát triển, tiềm kinh tế lớn Ttc dài, nớc ta, cần vốn quay vòng nhanh nên Ttc ngắn Lấy Ttc = năm > atc = 0,2 Để so sánh lựa chọn phơng án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z với số giả thiết cho trớc xét đến phần khác phơng án để giảm khối lợng tính toán: Z= (avh+atc).V + CA Hay Trong ®ã : Z = (avh+atc).V + I max .C avh : lµ hƯ sè khÊu hao vËn hµnh lÊy b»ng 0, atc : lµ hƯ sè thu hồi vốn đầu t tiêu chuẩn lấy 0, Imax : dòng điện lớn chạy qua thiết bị R : điện trở thiết bị Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trờng ĐHBK - HN Đồ án tốt nghiệp thiết kế hTCCĐ cho nhà máy vòng bi : thời gian tổn thất công suất lớn C : giá tiền 1kWh tổn thất điện C=1000đ/kWh CA : tổng chi phí tổn thất điện CA=C.A 4.2 phơng án I: Hình 4.1-Sơ đồ phơng án I phư ơngưánư1 PX sè PX sè Bé phËn nÐn 53,2 750 88,48 1200 8,4 360 Phßng thÝ nghiƯm B4 B2 63 800 TPPTT 75 96 B5 B1 Trạm bơm Chú thích: Dây cáp 10kV Dây cáp 0,4kV B3 73,5 900 95,55 1050 18 120 Tr¹m PPTT 16,8 157,2 PX sè PX sè H íng ®iƯn ®Õn 16,2 240 PX SCCK Trạm BAPX Lò ga Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực Phơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm TPPTT nhận điện từ hệ thống về, cung cấp cho trạm biến áp phân xởng Các trạm B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện áp từ 10kV xuống 0,4 kV để cung cấp điện cho phân xởng 4.2.1 Chọn cáp cao áp từ TPPTT đến TBAPX: Cáp cao áp đợc chọn theo mật độ kinh tế dòng điện j kt Đối với nhà máy chế tạo vòng bi làm việc ca, thời gian sử dụng công suất lớn Tmax=5000h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng (trang294,TL1), tìm đợc : jkt =3,1 A/mm2 TiÕt diƯn kinh tÕ cđa c¸p : I max Fkt = jkt mm2 C¸c c¸p tõ TPPTT vỊ TBAPX cáp lộ kép nên: Sttpx Imax= U dm A Dựa vào trị số Fkt tính đợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần Chu xuân khoát - lớp hệ thống điện - K44 Trêng §HBK - HN