Nghiên cứu thiết kế cung cấp điện cho các phân xưởng mở rộng của công ty đóng tàu phà rừng

LỜI MỞ ĐẦU Ngày kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân nâng cao Nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp thương mại dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Trong cơng nghiệp ln lĩnh vực tiêu thụ điện lớn Chất lượng điện áp ổn định yêu cầu quan trọng Với trình trỗi dậy mạnh mẽ kinh tế sau mở cửa, hội nhập vào kinh tế tồn cầu, ngành cơng nghiệp đóng tàu khơng nằm ngồi nhu cầu Chất lượng điện áp ảnh hưởng tới chất lượng tàu, sản phẩm… Vì đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu thiết kế cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp nói chung nhà máy đóng tàu nói riêng Với sinh viên theo học chuyên ngành điện công nghiệp, phải nắm vững ứng dụng kiến thức học vận hành, sửa chữa thiết bị điện có cố, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng có yêu cầu Xuất phát từ nhu cầu thực tế, sau hoàn thành chương trình học tập trường, em giao đề tại: “Nghiên cứu thiết kế cung cấp điện cho phân xƣởng mở rộng Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng” GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hướng dẫn Đề tài em gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu – Xác định phụ tải tính tốn Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng Chương 2: Lựa chọn phương án cấp điện cho Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng Chương 3: Tính thiết bị điện cho mạng điện Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng Chương 4: Tính tốn bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cơng suất cho nhà máy tính tốn chống sét Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô giáo môn Điện công nghiệp, bạn lớp giúp đỡ em trình thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TSKH Thân Ngọc Hồn, người tận tình hướng dẫn em đề tài Rất mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ thầy bạn để đồ án em hoàn thiện CHƢƠNG1 GIỚI THIỆU – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA CƠNG TY ĐĨNG TÀU PHÀ RỪNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY ĐĨNG TÀU PHÀ RỪNG 1.1.1 Lịch sử hình thành phát triển Cơng ty Đóng tàu Phà Rứng Cơng ty đóng tàu Phà Rừng trước công ty sửa chữa tàu biển Phà Rừng, cơng trình hợp tác phủ Việt Nam Cộng hòa Phần Lan đua vào hoạt động từ ngày 25 tháng năm 1984 Ban đầu công ty xây dựng để sửa chữa loại tàu biển có trọng tải đến 15000 Trải qua 20 năm hoạt động, công ty sửa chữa hàng trăm lượt tàu nước như: Liên Bang Nga, Đức, Hy Lạp, Hàn Quốc… đạt chất lượng cao Cơng ty đóng tàu Phà Rừng sở hàng đầu Việt Nam có thương hiệu uy tín lĩnh vực sửa chữa tàu biển Những năm gần đây, công ty phát triển công nghiệp đóng tàu biển bàn giao cho chủ tàu hàng chục tàu có trọng tải từ 6500 đến 12500 Đặc biệt loại tàu xuất yêu cầu công nghệ cao tàu chở dầu hóa chất 6500 cho Hàn Quốc, tàu chở hàng vỏ kép 34000 cho Vương Quốc Anh Thực chiến lược phát triển kinh tế biển Đảng vầ Nhà nước, chủ trương phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam, Công ty trở thành Tổng Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng, bao gồm cơng ty mẹ, năm công ty trách nhiệm hữu hạn thành viên, năm cơng ty cổ phần vốn góp chi phối công ty, trường dạy nghề Cùng với hệ thống sở vật chất đầu tư có hệ thống đội ngũ nhân lực đông đảo gần 3000 cán cơng nhân viên có 390 kỹ sư, cử nhân đặc biệt lực lượng hàng nghìn công nhân tiếp tục đào tạo cơng nghệ đóng tàu biển Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc, Na Uy, Tất trở thành động lực cho phát triển Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng tương lai 1.1.2 Sơ đồ mặt sản xuất Cơng ty đóng tàu Phà Rừng Cơng ty đóng tàu Phà Rừng có tổng diện tích 81010 m2 Công ty gồm sáu phân xưởng, khu nhà kho khu nhà hành 1.1.3 Xác định phụ tải cơng ty đóng tàu Phà Rừng Khi xác định phụ tải tính tốn ta tiến hành phân loại phụ tải theo hộ tiêu thụ, để có cách nhìn đắn phụ tải có ưu tiên cần thiết lựa chọn hợp lý sơ đồ cung cấp điện Tùy theo tầm quan trọng kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ cung cấp điện với mức độ tin cậy khác phân thành loại: Hộ loại 1: Là hộ mà có cố dừng cung cấp điện gây nên hậu nguy hiểm đến tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế, hư hỏng thiết kế, gây rối loạn q trình cơng nghiệp có ảnh hưởng khơng tốt phương diện trị Đối với hộ loại phải cung cấp với độ tin cậy cao, thường dùng hai nguồn điện đến, có nguồn dự phòng nhằm hạn chế mức thấp việc điện Thời gian điện thường coi thời gian đóng nguồn dự trữ Hộ loại 2: Là hộ tiêu thụ ngưng cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế, hư hỏng sản phẩm , sản xuất bị đình trệ, gây rối loạn q trình cơng nghệ Để cung cấp điện cho hộ loại ta sử dụng phương pháp có khơng có nguồn dự phòng, hộ loại cho phép ngưng cung cấp điện thời gian đóng nguồn dự trữ tay Hộ loại 3: Là hộ tiêu thụ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mắt điện ttrong thời gian sửa chữa, thay có cố Ngồi hộ tiêu thụ điện xí nghiệp cịn phân chia theo chế độ làm việc: + Loại hộ tiêu thụ điện có chế độ làm việc dài hạn, phụ tải thay đổi khơng thay đổi Các thiết bị làm việc lâu dài mà nhiệt độ không vượt giá trị cho phép + Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn, thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ thiết bị đạt đné giá trị cho phép + Loại hộ tiêu thụ có chế độ ngắn hạn – lặp lại, thiết bị làm viecj ngắn hạn xen kẽ với thời gian nghỉ ngắn hạn + Cơng ty đóng tàu Phà Rừng xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.2 THỐNG KÊ PHỤ TẢI CƠNG TY Ta có danh sách thống kê phụ tải công suất đặt công ty đóng tàu Phà Rừng sau: Bảng 1.1: Danh sách phụ tải công ty công suất đặt STT Tên máy Số lƣợng Pđ (kW) Trạm khí nén Máy nén khí 150 Cẩu 200T 273 Bơm nước 100 Phân xưởng máy + khu hạ liệu Cẩu gắn tường KONE 0,7 Cẩu bán cổng SCANMET 1,5 Máy tiện băng dài 41,35 Máy tiện đứng 1541 41 Máy tiện ngang 41,35 Máy tiện vạn 16 Máy tiện ren USSR 18 Máy khoan AMO 80 1,1 Máy khoan cần RFH75 15 10 Máy bào CMZL 625 5,7 11 Máy bào 4,5 12 Máy doa 47,5 13 Máy doa 28 14 Máy mài đá KT1 10 1,5 15 Cẩu trục dầm 40T 41,5 16 Máy cắt tôn H3222 28 17 Máy lốc tôn IB 3222 25 18 Máy cưa gỗ Luna 824 2,5 STT Tên máy Số lƣợng Pđ (kW) 19 Cổng trục dầm công sơn 41,5 21 Máy phun sơn 75 Phân xưởng vỏ + Cẩu gắn tường KONE 1,5 Cẩu giàn ETECO 11 Cẩu bán cổng ETECO Máy ép thủy lực 60 Máy ép 500T 70 Bán cổng trục 32 Gấp mép tôn mỏng 1,5 Máy cắt tôn H3222 28 Máy hàn que 10 19 10 Máy cắt sắt 1,8 11 Máy hàn thông dụng KEMPI 453 12 Cẩu trục dầm 40T 41,5 Các bãi hàn Máy hàn thông dụng KEMPI 303 25 Máy hàn thông dụng KEMPI 453 17 Máy hàn dòng chiều KEMPI 653 19 Máy hàn chuyên dùng 12 Máy hàn que 15 19 Cẩu CQ 523 83 Cẩu trục dầm 40T 41,5 Máy mài đá 10 1,5 Bơm nước 100 10 Cẩu tháp BETOX 60 Phân xưởng ống + âu Máy hàn thông dụng KEMPI 303 Máy hàn thông dụng KEMPI 453 STT Tên máy Số lƣợng Pđ (kW) Máy hàn dòng chiều KEMPI 653 19 Máy hàn que 19 Máy mài đá 1,5 Cẩu dàn Sanmet 11 Cầu dàn 5T 15 Cầu cổng 15 Máy mài đá 10 1,5 10 Máy cắt tôn H3222 38 11 Cẩu CQ 523 83,5 12 Bơm nước 55 13 Cẩu tháp BETOX 60 14 Cẩu CQ 523 83,5 15 Bơm âu 273 16 Động ụ 4200T 70 17 Máy tôn 70 Phân xưởng vỏ Cầu trục dầm đôi 40 T 41,5 Cẩu bán cổng Bán cổng trục dầm Máy cắt điều khiển số CNC 80 Máy hàn que 19 Máy hàn KEMPI 455 20 Máy uốn ống thủy lực 20 Cẩu 50T 160 KONE 170 10 Máy tôn 70 11 Cổn trục 200 T 250 Bảng 1.2: Khu nhà hành STT Tên phịng Số lƣợng Phịng bảo vệ 2 Phòng tiếp khách Nhà WC Phòng làm việc 20 Phòng họp Bảng 1.3: Phân bố diện tích tồn cơng ty Diện tích STT Tên phịng (m2) Kho 16580 Nhà hành 3000 Khu trạm khí nén 2000 Phân xưởng máy + khu hạ liệu 9560 Phân xưởng vỏ + 9320 Các bãi hàn 16000 Phân xưởng vỏ 15300 Phân xưởng ống âu 9250 Tổng 81010 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO CƠNG TY 1.3.1: Cơ sở lí luận Phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cấp điện Khi thiết kế cơng trình nhiệm vụ phải xác định phụ tải điện cơng trình Phụ tải tính tốn phụ thuộc nhiều yếu tố như: công suất số lượng máy, chế độ vận hành chúng Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng phụ tải tính tốn xác định nhỏ thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị có dẫn tới cháy nổ Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị chon lớn so via yêu cầu gây lãng phí 1.3.2 Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính tốn cho cơng ty, ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp: a) Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Ta có : tra tài liệu Cung cấp điện [ trang 38] Ptt = M W0 T (1-1) max Trong đó: M : Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm W0 : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm ( kWh/đvsp) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn Phương pháp sử dụng cho tính tốn thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí… Khi tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tương đối xác b) Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu knc Thông tin mà ta biết diện tich nhà xưởng F (m2) công suất đặt Pđ (kW) phân xưởng phòng ban cơng ty Phụ tải tính tốn phân xưởng xác định theo công suất đặt Pđ hệ số nhu cầu knc , tra tài liệu Hệ thống cung cấp điện [ trang 33] theo công thức sau: n Ptt= knc p dmi (1-2) i Pcs = P0.F Q Q ( - 3) Ptt tg (1-4) Qpx=Qđl + Qcs ( - 5) tt đl Từ ta xác định phụ tải tính tốn phân xưởng (px) sau: Pttpx= Pđl + Pcs ( - 6) Qttpx= Qđl + Qcs Pttpx S ttpx ( - 7) Qttpx ( - 8) Nếu hệ số công suất hệ số công suất thiết bị nhóm khác ta tính trung bình , tra tài liệu Cung cấp điện [ trang 39] : n Pi cos i i cos tb ( - 9) n Pi i Trong đó: Knc : Hệ số nhu cầu , tra tài liệu Thiết kế cấp điện [ trang 254] Pđ : Công suất đặt (kW) n: Số động P0 : Suất phụ tải chiếu sáng ( W/m2) Pđl, Qđl : Các phụ tải động lực phân xưởng Pcs, Qcs : Các phụ tải chiếu sáng phân xưởng Vậy phụ tải tính tốn cơng ty là: m P ttXN (1-10) P ttxni i m Q ttxn Q i (1-11) ttxn Từ ta có: S ttNM cos PttNM Qtt2 NM (1-12) P S ttXN ttXN (1-13) ttXN Trong đó: : Hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0,85 m: Số phân xưởng phòng ban, nhóm thiết bị 1) Phương án có ưu điểm đơn giản, tiện lợi nên ứng dụng rộng rãi tính tốn Nhưng có nhược điểm xác tra bảng số liệu tra cứu khơng phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm thực tế chế độ vận hành số thiết bị nhóm thay đổi nhiều kết xác Phương pháp thường dùng giai đoạn xây dựng nhà xưởng c) Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Cơng thức theo tài liệu Cung cấp điện [trang 34]: (1 – 14) Ptt = p0 F Trong đó: F: Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, m2 P0: Suất phụ tải đơn vị sản xuất 1(m2), kW/m2 Suất phụ tải tính tốn đơn vị sản xuất, phụ thuộc vào dạng sản xuất, phân tích theo số liệu thống kê Phương pháp cho kết gần Nó dùng để tính tốn phụ tải cho phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối ( ví dụ : phân xưởng dệt, sản xuất vịng bi, gia cơng khí .) d) Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại kmax cơng suất trung bình Ptb Thơng tin mà ta biết chi tiết, ta bắt đầu thực việc phân nhóm thiết bị máy móc ( từ 12 máy / nhóm) Sau ta xác định phụ tải tính tốn nhóm n máy theo cơng suất trung bình Ptb hệ số cực đại kmax theo công thức sau, tra tài liệu Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500(kV) [trang 39]: n Ptt = kmax Ptb = kmax ksd p dmi i Q tt Itt = Ptt tg S tt U nm (1-16) (1-17) 10 ( 1-15) 4.1.2 Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động đồng làm việc chế độ kích thích, ta lựa chọn tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ điện có ưu điểm tiêu hao cơng suất tác dụng, khơng có phần quay máy bù đồng độ nên lắp ráp, vận hành bảo quản dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao bỏ vốn đầu tư lúc Tuy nhiên, tụ điện có số nhược điểm định Trong thực tế với nhà máy xí nghiệp có cơng suất khơng thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số cơng suất Vị trí thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt TPPTT, cao áp, hạ áp TBAPP, tủ phân phối, tủ động lực đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng đặt thiết bị bù cần phải tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật cho phương án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể Song theo kinh nghiệm thực tế, trường hợp công suất dung lượng bù công suất phản kháng nhà máy, thiết bị khơng thật lớn phân bố dung lượng bù cần thiết đặt hạ áp TBAPX để giảm nhẹ vốn đâù tư thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành 4.1.3 Xác định phân bố dung lƣợng bù 4.1.3.1 Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: Qbù = Pttnm × (tgφ1 – tgφ2) × α (4.2) Trong : Pttnm : Phụ tải tác dụng tính tốn nhà máy (kW) φ1 : Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù, cosφ1 = 0,76 φ2 : Góc ứng với hệ số cơng suất bắt buộc sau bù, cosφ2 = 0,95 66 α : Hệ số xét tới khả nâng cấp cosφ biện pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù, α = 0,9 ÷ Với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết : Qbù = Pttnm × (tgφ1 – tgφ2) × α (4.3) 4.1.3.2 Phân bố dung lượng bù cho TBAPX Từ trạm phân phối trung tâm máy biến áp phân xưởng mạng hình tia gồm nhánh có sơ đồ ngun lý thay tính tốn sau : Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù: 0,4KV 10KV 35KV Pi+JQi C¸p Qb PPTT Qbi BAPXi Sơ đồ thay thế: RCi 10KV RBi 0,4KV Qb (Qi - Qbi) Cơng thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia : Qbi = Qi - (Q Qbù ) × Rtd (4.4) Ri Trong : Qbi : Công suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i (kVAr) Qi : Công suất tính tốn phản kháng ứng với phụ tải thứ i (kVAr) Q= Qi : Phụ tải tính tốn phản kháng tổng nhà máy i Q = 3082,05 (kVar) Ri : Điện trở nhánh thứ i (Ω) Rtđ = R1 R2 1 R3 Ri : Điện trở tương đương mạng (Ω) (4.5) 67 Tổng cơng ty có quy mơ lớn bao gồm nhiều phân xưởng, nhiều trạm biến áp Phương pháp tốt đặt tủ điện bù cos φ phân tán phân xưởng (cạnh tủ phân phối phân xưởng ) cực động cỡ lớn (máy khuấy, máy bơm, máy nén khí…) Tuy nhiên, bước tính tốn sơ bộ, thiếu số liệu mạng điện phân xưởng, để nâng cao hệ số cơng suất tồn xí nghiệp coi tủ bù đặt tập trung hạ áp trạm biến áp phân xưởng Yêu cầu thiết kế lắp đặt tụ bù đặt trạm BAPX để nâng cos φ lên 0,95 cho Tổng cơng ty đóng tàu Phà Rừng cho hình vẽ Bảng 4.1 Số liệu tính tốn đường cáp cao áp 10 (kV) Thứ Đƣờng cáp tự Loại cáp F L r0 RC (mm2) (m) (Ω/km) (Ω) Lộ kép PPTT-BA11 Cáp Nhật, 3*35 180 0,668 0,605 Lộ kép PPTT-BA12 lõi đồng, 3*35 220 0,668 0,605 Lộ kép PPTT-BA13 cách điện 3*35 120 0,668 0,605 Lộ kép PPTT-BA14 XLPE,vỏ 3*35 200 0,668 0,605 Lộ kép PPTT-BA15 PVC có 3*35 75 0,668 0,605 Lộ kép PPTT-BA16 đai thép 3*35 20 0,668 0,605 Bảng 4.2 Số liệu tính tốn trạm biến áp phân xưởng Tên trạm Stt Sđmb (kVA) (kVA) Số Máy RB (Ω) B1 1015,34+ j893,50 1600 0,120 B2 792,00+ j638,10 1600 0,147 B3 1045,88+ j920,37 1600 0,080 B4 1167,11+ j1027,06 1600 0,134 B5 939,58+ j826,83 1600 0,050 B6 875+ j892,67 1600 0,013 68 Bảng 4.3 Kết tính tốn điện trở nhánh RB RC R=RB+RC (Ω) (Ω) (Ω) PPTT-B1 0,120 0,605 0,725 PPTT-B2 0,147 0,605 0,752 PPTT-B3 0,080 0,605 0,685 PPTT-B4 0,134 0,605 0,739 PPTT-B5 0,050 0,605 0,655 PPTT-B6 0,013 0,605 0,618 Stt Tên nhánh Điện trở tương đương toàn mạng cao áp Rtđ = 1 R1 R2 R3 R4 R5 = R6 = 0,115 (Ω) 8,67 Căn vào số liệu bảng 4.2 xác định công suất tính tốn cosφ tồn xí nghiệp S = 5834,91 + j 5198,33 (kVA) Cosφ = 5834,91 5834,912 5198,332 = 0,75 Từ tính tổng cơng suất phản kháng cần bù để nâng cosφ xí nghiệp từ 0,75 lên 0,95 Qbù = P × (tgφ1 - tgφ2) = 5834,91 × (0,88 – 0,33) = 3209,2 (kVAr) Áp dụng công thức ta xác định dung lượng bù trạm biến áp phân xưởng sau : Qbù = 893,50 – (5198,33 –3209,2) × 0,115 = 577,95 (kVAr) 0,725 Qbù = 638,10 – (5198,33 –3209,2) × 0,115 = 333,9 (kVAr) 0,752 Qbù =920,37–(5198,33 –3209,2) × 69 0,115 = 470,3 (kVAr) 0,685 0,115 = 609,8 (kVAr) 0,739 Qbù =1027,06–(5198,33 –3209,2) × Qbù =826,83–(5198,33 –3209,2) × 0,115 = 477,6 (kVAr) 0,655 Qbù =892,67 –(5198,33 –3209,2) × 0,115 = 522,5 (kVar) 0,618 Tại trạm biến áp, phía 0,4 dùng phân đoạn nên dung lượng bù phân cho nửa Chọn dùng tủ điện bù 0,38 (kV) Liên Xô cũ có bán Việt Nam Bảng 4.4 Kết tính toán đặt tủ bù cosφ trạm BAPX Qbù Tên trạm (kVA) Theo tính Loại tủ bù Số pha Q (kVAr) Số lƣợng toán B1 577,95 KC2-0.38-50-3Y3 50 12 B2 333,9 KC2-0.38-50-3Y3 50 B3 470,3 KC2-0.38-50-3Y3 50 10 B4 609,8 KC2-0.38-50-3Y3 50 12 B5 477,6 KC2-0.38-30-3Y3 30 10 B6 522,5 KC2-0.38-50-3Y3 50 10 âTủ aptomat tổng Tủ phân phối cho ph©n x-ëng Tđ bï cos Hình 4.1: Sơ đồ ngun lý lắp đặt tụ bù trạm đặt máy biến áp: 70 PPTT RC1 RB1 Qb1 RC2 RB2 Q1 Qb2 RC3 RC4 RB3 Q2 Qb3 Qb RC5 RB4 Q3 Qb4 RC6 RB5 Q4 Qb5 RB6 Q5 Qb6 Q6 Hình 4.2: Sơ đồ thay mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính tốn cơng suất bù hạ áp trạm biến áp PX 4.2.TÍNH TỐN CHỐNG SÉT 4.2.1 Đặt vấn đề Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện đến hộ dùng điện Do nên đặc điểm quan trọng phân bố diện tích rộng thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện Cách điện thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo quy tắc an tồn v.v ngun nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn điện giật Sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện làm hỏng thiết bị điện mà gây nguy hiểm cho người vận hành Vì hệ thống cung cấp điện thiết phải có biện pháp an tồn có hiệu tương đối đơn giản thực việc nối đất đặt thiết bị chống sét 71 Mức độ tổn thương điện giật phụ thuộc vào cường độ, thời gian tác dụng đường dòng điện chạy qua người, đồng thời phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe tính chất cách điện thể người bị điện giật Nói chung dịng điện có trị số khoảng 100mA làm chết người, song có trường hợp người bị chết dòng điện khoảng – 10 mA mà thơi, cịn phụ thuộc vào sức khỏe nạn nhân Tai nạn điện giật thường xảy người vận hành vô ý chạm phải phận mang điện tiếp xúc với phận thiết bị điện bình thường không mang điện cách điện bị hỏng trở nên có điện Để tránh điện giật trước tiên phải chấp hành nghiêm chỉnh quy tắc vận hành thiết bị điện, người ta thực việc nối đất phận bị mang điện cách điện bị hỏng: thông thường vỏ máy kim loại phải nối đất 4.2.2.Tổng quan chống sét Sét dạng phóng điện tia lửa khơng khí với khoảng cách lớn Q trình phóng điện xảy đám mây giông, đám mây với đám mây với đất Ở ta xét phóng điện mây đất Khi sét đánh trực tiếp vào dây dẫn đường dây truyền tải điện, thiết bị điện vào cơng trình gây thiệt hại như: Gây cháy, nổ, hư hại cơng trình Phá hủy thiết bị, phương tiện thông tin liên lạc Gây nhiễu loạn hay ngưng vận hành hệ thống Mất liệu hay hư liệu Ngừng dịch vụ gây tổn thất kinh tế tổn thất khác Gây chết người Do thiệt hại sét lớn khơng thể dự báo trước nên việc phịng chống sét mối quan tâm người tính tốn chống sét trở thành cơng việc bắt buộc người thiết kế cung cấp điện Cũng cần lưu ý việc phịng chống sét khơng thể đạt mức an tồn tuyệt đối mà việc phịng chống sét nhằm giảm thiệt hại sét mức thấp Để chống sét cách toàn diện có hiệu cho cơng trình, cần tn theo giải pháp chống sét toàn diện điểm sau: Thu bắt sét điểm định trước để tạo khả kiểm soát đường dẫn sét đánh xuống đất Dẫn sét xuống đất an tồn, khơng gây hiệu ứng phóng điện thứ cấp q trình tản sét không gây nhiễu điện từ cho thiết bị vùng bảo vệ Tản nhanh lượng sét vào đất với tổng trở nối đất nhỏ, tốt 10 72 Đẳng hệ thống đất, ngăn chặn chênh lệch điện hệ thống đất trình tản sét, khắc phục tượng phóng điện ngược gây nguy hiểm cho người thiết bị Chống sét lan truyền đường cấp nguồn, đề phòng hư hỏng cho thiết bị nối với chúng điện áp khí hay điện áp nội Chống sét lan truyền đường tín hiệu, đề phịng hư hỏng cho thiết bị hệ thống liên lạc nhạy cảm như: điện thoại, Internet, đo lường, điều khiển,… a) Bán kính bảo vệ cột thu sét: Phạm vi bảo vệ cột thu lơi hình nón cong trịn xoay có tiết diện ngang hình trịn, độ cao hx có bán kính Rx( hình 4-3) Trị số bán kính bảo vệ Rx xác định theo công thức đơn giản sau: Ở độ cao hx < h Rx = 1,5 h (1 Ở độ cao hx > h Rx = 1,5 h (1 ) P ) P (4-6) (4-7) Hình 4-3: Phạm vi bảo vệ cột thu lôi Trong tài liệu gần Nga, sở khảo sát mơ hình, trị số bán kính bảo vệ lại xác định theo cơng thức: Rx = 1,6 P / (1 Ta có: 73 ) (4-8) hx: chiều cao đối tượng bảo vệ nằm vùng bảo vệ cột thu lôi ha: chiều cao hiệu dụng cột thu lôi ha= h - hx P: hệ số Nếu h 30 m P=1 Nếu h 30 m P= 5,5/ Hình 4-4 cho phạm vi bảo vệ hai cột thu lơi Trong Rx xác định theo cơng thức trên, cịn bx : bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx, xác định theo công thức: 2bx = 4Rx (4-9) Ở đây: a: khoảng cách hai cột thu lôi (m) ha: chiều cao hiệu dụng cột thu lôi (m) Đối với cột thu lơi cao đến 30m tỉ lệ a/ha nằm giới hạn 0-7 Hai cột thu lơi có tác dụng tương hỗ lẫn a/ha 74 Hình 4-4: Phạm vi bảo vệ cột thu lôi Trường hợp trạm đặt nhiều cột thu lơi ( hình 4-5) phần ngồi khu vực bảo vệ xác định theo công thức nêu Cần phải kiểm tra điều kiện bảo vệ an tồn cho tồn diện tích cần bảo vệ Vật có độ cao hx nằm trạm bảo vệ thỏa mãn điều kiện sau: D (h –hx) với h D (h –hx) P với h 30m 30m Hình 4-5: Phạm vi bảo vệ bốn cột thu lơi 75 Trong ta có : phân xưởng máy + khu liệu có số liệu kích thướt sau : Dài : 119.5 (m) Rộng : 80 (m) Cao : (m) Với số liệu cảu đề đưa ta thấy không thề áp dụng phương pháp cột thu lôi chọn cột thu lơi chiếu cao hiệu dụng cột thu lơi Theo tính tốn sơ rõ ràng phương pháp khơng thỏa chiếu cao vột thu lôi quy định Do ta chọn phương án dung cột thu lơi đặt thành hình chữ nhật có chiều dài 52m chiều rộng 28m Từ suy ra: khoảng cách từ cột tới cạnh dài gần cột 7m khoảng cách từ cột tới cạnh rộng gần cột 12m Ta có bán kính tối thiểu cần bảo vệ Rx : Rx = = 13.8( m) Với Rx = 13.8 m ta có tỷ lệ : = = 0.43 Từ ta tính chiều cao cột thu lơi theo công thức : h= = 17.95 (m) Vậy độ cao hiệu dụng cột thu lôi : = h – h x = 17.95 – = 11.95(m) Suy bán kính bảo vệ cột thu lơi có chiếu cao = 11.95 (m) r x = 1.6 p = 1.6 11.95 =14.3 (m) rx =14.3 (m) > Rx = 13.8 (m) Tính tốn ảnh hƣởng côt thu lôi nằm ngang : Hai cột thu lơi có tác dụng tương hỗ thỏa điều kiện : a / Trong trường hợp ta có 52 / 11.95 = 4.35 < (thỏa điều kiện tương hổ ) bề ngang hẹp bảo vệ hai cột thu lôi nẳm ngang : 2bx = rx = 14.3 76 = 15.7 (m) Với a = 52(m) h a = 11.95 ( m) Suy bx = 15.7 / = 7.85 (m) > (m) (khoảng cách từ cột thu lôi đến cạnh dài gần ) Độ cao thấp cung tròn : ho = h –(a/7) = 17.95 – ( 52 / ) = 10.5 ( m ) > hx = (m) Tính tốn ảnh hƣởng cơt thu lơi nằm dọc : Hai cột thu lơi có tác dụng tương hỗ thỏa điều kiện : a / Trong trường hợp ta có 28 / 11.95 = 2.34 < (thỏa điều kiện tương hổ ) Bề ngang hẹp bảo vệ hai cột thu lôi nẳm dọc : 2bx = rx = 14,3 = 25,7 (m) Với a = 28(m) h a = 11,95 (m) Suy bx = 25,7 / = 12,9(m) > 12 (m) (khoảng cách từ cột thu lôi đến cạnh rộng gần ) Độ cao thấp cung tròn : ho = h –(a/7) = 17,95 – ( 28 / ) = 13,95 (m) > hx = (m) Ngồi ta cịn kiểm tra điều kiện tương hổ trường hợp nhiều cột thu lôi cụ thể trường hợp cột thu lơi đặt thành hình chữ nhật : ta có điều kiện sau : D ≤ (h – hx ) Với D khoảng cách hai cột thu lôi cheo : Trong tường hợp D = = 59 (m) Ta có (h – hx ) = ( 17,95 – ) = 95,6 ( m) Vậy D = 59(m) < 95,6 (m) ( thỏa mãn điều kiện ) Độ cao thấp cung tròn : ho = h –(a/7) = 17,95 – ( 59 / ) = 9,5( m) > hx = (m) Vậy tóm lại ta chọn phương pháp cột thu lơi đặt theo hình chữ nhật Chống sét cho đƣờng dây dẫn vào trạm biến áp phân xƣởng : 77 Do khoảng cách từ nguồn vào trạm không xa nên ta không cần sử dụng DCS (dây chống sét ) để bảo vệ cho đưởng dây Các đường dây khơng dù có bảo vệ chống sét hay khơng thiết bị điện có nối với chúng điều chịu tác dụng sóng sét truyền từ đường dây đến Biên độ điện áp khí lớn điện áp cách điện thiết bị dẫn đến chọc thủng cách điện , phá hoại thiết bị mạch điện bị cắt để bảo vệ thiết bị điện trạm biến áp tránh song điện áp truyền từ đường dây vào thiết bị ta phải dung thiết bị chống sét thiết bị chống sét hạ thấp biên độ sóng điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần bảo vệ Trong ta sử dụng CSO (chống sét ống ) đặt trướt máy cắt điện nhánh máy biến áp CSV (chống sét van ) đặt góp máy biến áp để bảo vệ cường độ điện áp lan truyền sét đánh vào đường dây cao điện áp đóng lại CSO Bảo vệ chống sét đƣờng dây tải điện Trong vận hành, cố cắt điện sét đánh vào đường dây tải điện khơng chiếm tỉ lệ lớn ttrong tồn cố hệ thống điện Do đó, bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng việc bảo đảm vận hành an toàn liên tục cung cấp điện Để bảo vệ chống sét cho đường dây, ta treo dây chống sét toàn tuyến đường dây Song biện pháp tốn Do vậy, dùng cho đường dây 110 – 220 kV cột sắt cột bê tông cốt sắt Đối với đường dây đến 35 kV cột sắt cột bêtông cốt sắt bảo vệ chống sét tồn tuyến Tuy nhiên, cột đường dây tất cấp điện áp phải nối đất chống sét Để tăng cường chống sét cho đường dây, đặt chống sét ống tăng thêm bát sứ nơi cách điện yếu hay cột cao, chỗ giao chéo với đường dây nơi vào trạm biến áp Dây chống sét Tuỳ theo bố trí dây dẫn cột treo hay hai dây chống sét Các dây chống sét treo bên đường dây tải điện cho dây dẫn ba pha nằm phạm vi bảo vệ dây chống sét 78 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế cung cấp điện cho phân xƣởng mở rộng Cơng ty Đóng tàu Phà Rừng” GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hướng dẫn hoàn thành Qua đồ án giúp em nắm vững kiến thức học để giải vấn đề công tác thiết kế vận hành hệ thống cung cấp điện Trong đề tài em tính tốn, tìm hieur nghiên cứu vấn đề: - Xác định phụ tải tính tốn cho tồn Cơng ty - Đề xuất phương án cung cấp điện cho Công ty - Tính ngắn mạch chọn thiết bị điện cho hệ thống - Tính bù cơng suất phản kháng cho công ty - Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng máy khu hạ liệu Tuy nhiên, đề tài nghiên cứu thêm vấn đề sau: - Thiết kế chiếu sáng cho Công ty Phần chưa thực đề tài gợi ý cho nghiên cứu cho quan tâm tới lĩnh vực thiết kế cấp điện cho nhà máy khu công nghiệp Tuy nhiên hạn chế kiên thức, kinh nghiệm thực tế, nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phạm Thị Thu Trang 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Công Hiền Nguyễn Mạch Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp xí nghiệp công nghiệp, đô thị nhà cao tầng, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Hồng Quang – Vũ Văn Tâm (2005), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất khoa học – kĩ thuật Nguyễn Hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 (kv), Nhà xuất Khoa học – kĩ thuật Nguyễn Xuân Phú – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, Nhà xuất Khoa học – Kĩ thuật 80