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

PhÈng phÌp xÌc ẼÞnh phừ tải tÝnh tn PTTT theo cẬng suất Ẽặt vẾ hệ sộnhu cầu:Ptt=knc.PẼTrong Ẽọ : Knc - Hệ sộ nhu cầu tra trong sỗ tay ký thuật PẼ - CẬng suất Ẽặt cũa thiết bÞ hoặc nhọm t

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam trờng đại học bách khoa hà nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-

nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

Họ và tên sinh viên : Lại Đắc Phú

Lớp : Hệ thống điện

Khóa : Tại chức - Bắc Giang

I.Đầu đề thiết kế.

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp

II.các số liệu ban đầu

1 Phụ tải điện của nhà máy (Hình 1 và Bảng 1)

2 Phụ tải điện của phân xởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2)

3 Điện áp nguồn: Tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn

đến nhà máy

4 Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 300MVA

5 Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không

6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 18km

7 Công suất của nguồn điện : Vô cùng lớn

8 Nhà máy làm việc : 3 ca, Tmax= 5500 giờ

9 Thời gian xây dựng công trình trong 1 năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận hành của công trình 30 năm

III.nội dung các phần thuyết minh và tính toán

1 Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy

2 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

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

4 Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy

5 Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí

6 Thiết kế cơ khí tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy

IV.Các bản vẽ thuyết minh trên khổ A0

1 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

2 Các phơng án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà máy

4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xởng sửa chữa cơ khí

5 Sơ đồ mặt bằng và đi dây của phân xởng sửa chữa cơ khí

6 Sơ đồ mặt cắt tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy

Bảng 1 - Phụ tải của nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp

5 PX luyÖn kim ®en 2500 I

11 ChiÕu s¸ng ph©n xëng Theo diÖn tÝch

B¶ng 2 – Danh s¸ch thiÕt bÞ cña ph©n x Danh s¸ch thiÕt bÞ cña ph©n x ëng SCCK

1 m¸y Toµn bé

Bé phËn dông cô

15 M¸y khoang híng t©m 1 1A55 4,5

Bé phËn söa ch÷a c¬ khÝ vµ ®iÖn

-Chơng i xác định phụ tải tính toán cho các phân

xởng và toàn nhà máy 2.1 Cơ sở lý thuyết.

2.1.1 Khái niệm phụ tải tính toán và ý nghĩa của phụ tải tính toán.

Phụ tải tính là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế(biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốtnóng thiết bị lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chính các thiết

bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm báo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thốngcung cấp điện nh: máy biến áp dây dẩn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổnthất công suất tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn bù công suất phảnkháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độlàm việc của các thiết bị điện, trình độ và phơng thức vận hành hệ thống Nếu phụ tảitính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của tiết bị

điện, có khả năng dẩn đến sự cố, cháy nổ Ngợc lại, các thiết bị đợc lựa chọn sẽ dthừa công suất là ứ đọng vốn đầu t gia tăng tổn thất Cũng vì vậy đã có nhiều côngtrình nghiên cứu và phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn cha

có đợc phơng pháp nào thật hoàn thiện Những phơng pháp cho kết qủa đủ tin cậy thìlại quá phức tạp, khối lợng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn vàngựơc lại Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo giai đoạn cụ thể mà chon phơngpháp thích hợp Có thể đa ra đây một số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả

để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện

2.1.2 Các phơng pháp tính phụ tải tính toán.

1 Phơng pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Ptt=knc.PđTrong đó :

Knc - Hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ - Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xemgần đúng; Pđ=Pđm [kw]

2 Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình:

Ptt=Khd.PtbTrong đó:

Khd - Hệ số hình dáng của đồ thi phụ tải tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, [kW]

3 Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị

phụ tải khỏi giá trị trung bình

Ptt=Ptb+.

Trong đó :

Ptb - Công suất trung bình của thiết bị và nhóm thiết bị, [kw]

 - Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

 - Hệ số tán xạ của 

cực đại

Ptt=Kmax.Ptb.=Kmax.Ksd.PtbTrong đó:

Ptb - Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ,[kw]

Kmax - Hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ

Kmax=f(nhq,Ksd)

Ksd - Hệ số kỹ thụât tra trong sổ tay kỹ thuật

nhq- Số thiết bị dùng điện hiệu quả

Tmax-Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, [h]

6 Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn

vị diện tích sản xuất:

Ptt=p0.FTrong đó:

p0 - Suất tiêu thụ điện trên một đơn vị diện tích

F - Diện tích bố trí thiết bị

7 Phơng pháp trực tiếp

Trong các phơng pháp trên, ba phơng pháp 1, 5 và 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế

và vận hành để xác định PTTT nên chỉ chi các kết quả gần đúng, tuy nhiên chúng khá

đơn giản và tiện lợi Các phơng pháp còn lại đợc xây dựng trên cơ sở lý thuyết xácsuất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, do đó có kết quả chính xác hơn nhng khối l-

nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xởng này, ta áp dụng phơng pháp

tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xởng đợcxác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.

2.2 Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí.

1 Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

P tb và hệ số cực đại k max (còn gọi là phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq )

ksd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật,

kmax : Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ kmax = f(nhq,ksd)

Số thiết bị dùng điện hiệu qủa nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làmviệc gây ra một hiệu quả phát nhiệt ( hoặc mức độ huỷ hoại cách điện ) đúng bằng cácphụ tải thực tế ( có công suất và chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra trong qúa trình làm việc, nhq đợc xác định bằng biểu thức tổng quát sau :

Pđmmax :công suất định mức của thiết bị có công lớn nhất trong nhóm

Pđmmin :công suất định mức của thiết bị có công nhỏ nhất trong nhóm

Trong đó :

n : số thiết bị trong nhóm,

n1: số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất thiết bị cócông suất lớn nhất,

P và P1 :tổng công suất của n và của n1 thiết bị

Sau khi tính đợc n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc nhq* =f ( n* , P*) từ

kti =0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ làm việc dài hạn,

kti =0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại,

 Nếu n>300 và k sd≥0.5 phụ tải tính toán đợc tính theo công thức :

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

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = √3 *Pphamax

 Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thìphải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhq theo công thức :

Trong đó : dm là hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho trong lý lịch máy

2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp P tb và k max

a.Phân nhóm phụ tải.

Trong một phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc rấtkhác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần phải phân nhóm thiết

bị 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 đờng dâyhạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trongphân xởng

*Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để xác

định PTTT đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp

điện cho nhóm

Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cầndùng trong phân xởng và toàn nhà máy Số thiết bị trong một nhóm cũng không nênquá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng  (812)

Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậyngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căông nghệ căn cứvào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng có thể chia cácthiết bị trong phân xởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải

điện đợc trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

3 Máy tiện ren 1 3 3,2 3,2 0,6 8,10

b.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn , để cho việc tính toán đợc đơn giản,

ở đây ta lấy chung các hệ số Ksd=0,15 ; co =0,6tg= 1,33 cho tất cả các nhóm

Công suất tính toán của phụ tải nhóm 1:

Ptt1 = Kmax.Ksd ∑P dm = 2,2 0,15 86,25= 28,46 (kW)

C«ng suÊt tÝnh to¸n cña phô t¶i nhãm 2:

C«ng suÊt tÝnh to¸n cña phô t¶i nhãm 3:

C«ng suÊt tÝnh to¸n cña phô t¶i nhãm 4:

C«ng suÊt tÝnh to¸n cña phô t¶i nhãm 5:

Ptt5 = Kmax.Ksd ∑P dm = 1,91 0,15.71,6 = 20,51 (kW)

Qtt5 = Ptt5 tg ϕ = 20,51 1,33 = 27,28 (kVAr)

c.Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xởng sửa chữa cơ khí.

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng cơ điện đợc xác định dựa trên phơng pháp

"suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích" Chiếu sáng ở đây là chiếu sáng chung choviệc đi lại và vận chuyển trong phân xởng Chiếu sáng làm việc thì trên các máy đãcó

Pcs= p0 FTrong đó:

p0 : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích [W/m2]

F : Diện tích đợc chiếu sáng (diện tích phân xởng) [m2], F = 1215 m2

Phân xởng sửa chữa cơ khí có hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt với suấtchiếu sáng p0=15 [W/m2] , coscs=1tgcs=0

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng là:

d.Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xởng.

Khi cha kể chiếu sáng:

kđt: hệ số đồng thời của toàn phân xởng ,lấy kđt = 0,8

Ptti , Qđl : công suất tác dụng, phản kháng tính toán động lực của nhóm i

Nên ta có:

Phụ tải tác dụng của phân xởng:

Pđl=0,8.(28,46+19,27+19,81+15,25+20,51) = 82,64 (kW)

Phụ tải phản kháng của phân xởng:

P ttpx

Sttpx=

82, 64+ 18 ,23

170 , 44 =0 ,592

2.3 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xởng còn lại.

Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của các phân xởng này nên ta tính phụ tảitính toán dựa theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

1 Phơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Pđi,Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt,Qtt,Stt- công suất tác dụng,phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị

n - số thiết bị trong nhóm

knc – Danh sách thiết bị của phân x hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật

Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm sau khác nhau khôngnhiều thì cho phép sử dụng hệ số công suất trung bình để tính toán:

costb =

P1 cos ϕ1+P2.cos ϕ2+ +Pn .cos ϕ n

P1+P2+ .+Pn

2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng.

a.Xác định phụ tải tính toán của ban quản lý và phòng thiết kế:

Công suất đặt Pđ=80 kW

Diện tích phân xởng F= 2268 m2

Tra bảng PL1.3 với ban quản lý ta có: knc= 0,75, cos = 0,85 tg= 0,62

Tra bảng suất chiếu sáng PL1.7 với loại phân xởng này là p0=15W/m2 dùng đènsợi đốt có coscs= 1 tgcs= 0

Công suất tính toán động lực :

Pđl=knc Pđ = 0,75.80 = 60 (kW)

Qđl=Pđl tg = 60.0,62 = 37,2 (kVAr)Công suất chiếu sáng :

Pcs=p0 F= 0,015 2268 =34,02 (kW)

Qcs=Pcs tg = 0 Phụ tải tính toán của ban quản lý và phòng thiết kế:

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,35 2500 = 875 (kW)

Qđl=Pđl tg = 875 1,52 = 1330 (kVAr) Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,015 3280 = 49,2 (kW)

Qcs= Pcs tgcs=0 Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,35 2800 =980 (kW)

Qđl=Pđl tg = 980.1,52 = 1489,6 (kVAr)Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,015 2992 = 44,90 (kW)

Qcs= Pcs tgcs= 0Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Ptt= Pđl + Pcs= 980 + 44,9 = 1024,9 (kW)

Qtt=Qđl+Qcs=1489,6 (KVAr)

Stt= √P tt2+Q tt2 = √ 1024 ,92+1489 ,62 =1808,13 (kVA)

Công suất tính toán động lực :

Pđl=knc Pđ = 0,65.1800 = 1170 (kW)

Qđl=Pđl tg = 1170 0,75 = 877,5 (kVAr) Công suất chiếu sáng :

Pcs=p0 F= 0,015 4030 =60,45 (kW)

Qcs=Pcs tg = 0 Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,65 2500 =1625 (kW)

Qđl=Pđl tg = 1625 0,75 = 1218,75 (kVAr) Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,015 4950 = 74,25 (kW)

Qcs= Pcs tgcs= 0 Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Tra bảng ở phụ lục PL1.3 với loại phân xởng rèn ta có:

Knc=0,55 ; cos= 0,65  tg= 1,17 Tra bảng suất chiếu sáng PL1.7 với loại phân xởng này là p0=15W/m2 dùng đènsợi đốt có coscs = 1 tgcs= 0

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,55 2100 =1155 (kW)

Qđl=Pđl tg = 1155.1,17 = 1351,35 (kVAr)Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,015 4680 = 70,2 (kW)

Qcs= Pcs tgcs= 0Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Công suất tính toán động lực :

Pđl=knc Pđ = 0,65 3000 = 1950 (kW)

Qđl=Pđl tg = 1950 0,75 =1462,5 (kVAr)Công suất chiếu sáng :

Pcs=p0 F= 0,015 3645 =54,68 (kW)

Qcs=Pcs tg = 0Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,65 1500 =975 (kW)

Qđl=Pđl tg = 975 0,88 = 858 (kVAr)Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,015 2116 = 31,74 (kW)

Qcs= Pcs tgcs= 0Phụ tải tính toán của phân xởng là:

Công suất tính toán động lực:

Pđl=knc Pđ = 0,75 60 =45 (kW)

Qđl=Pđl tg = 45 0,88 = 39,6 (kVAr)Công suất chiếu sáng

Pcs=p0 F= 0,016 4374 = 69,98 (kW)

Qcs= Pcs tgcs= 0Phụ tải tính toán của phân xởng là:

2.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.

Phụ tải tính toán của nhà máy tính theo biểu thức:

kđt: : hệ số đồng thời của nhà máy lấy bằng 0,8

Pttpxi , Qttpxi : công suất tính toán của phân xởng số i

Pttnm = 0,8 9427,4 = 7541,92 (kW)

Qttnm= 0,8 8802 = 7041,6 (kVAr)Phụ tải tính toán toán nhà máy

2.5.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải.

1 Tâm phụ tải điện.

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

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

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

x0=

∑1

n

S i x i

∑1

n

S i y i

∑1

n

S i z i

∑1

n

S i

Trong đó:

x0 ,y0 , z0 – Danh sách thiết bị của phân x toạ độ của tâm phụ tải điện

xi ,yi , zi – Danh sách thiết bị của phân x toạ độ của tâm phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn

Si – Danh sách thiết bị của phân x là công suất của phụ tải thứ i

Trong thực tế thờng ít quan tâm đến toạ độ Z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để

đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lới điện

2.Biểu đồ phụ tải điện.

Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng có tâm trùng với tâm của phụtải có diện tích tơng ứng với công suất của phụ taỉ theo tỉ lệ xích nào đó tuỳ chọn.Biểu

đồ phụ tải cho phép ngời thiết kế hình dung đợc sự phân bố phụ tải trong phạm vi khuvực cần thiết kế từ đó có cơ sở để lập các phơng án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải đợcchia thành 2 phần: Phần phụ tải động lực (hình quạt chéo) và phần phụ tải chiếu sáng(phần hình quạt để trắng)

Để vẽ đợc biểu đồ phụ tải cho các phân xởng ta coi phụ tải của các phân xởngphân bố đều theo diện tích phân xởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hìnhhọc của phân xởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i đợc xác định qua biểu thức:

5 PX luyện kim đen 74,3 1699,3 2091,1 68 18 14,9 15,74

Chơng II thiết kế mạng đIện cao áp của nhà máy 3.1.Đặt vấn đề.

Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng Nó phụthuộc vào công suất yêu cầu của từng nhà máy Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điệnphải lu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trng cho từng nhà máy riêng biệt, điều kiện khíhậu, địa hình Các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểmcủa quá trình sản xuất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo antoàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý

52091,1

X

71824,1

2

121,6

41511,3

31808,1

1

103

Y

6170,4

91322,8 8

2481,5

Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy cung cấp điện, tính kinh

tế và tính an toàn Độ tin cậy của sơ đồ cung cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ

mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lợng và dung lợng máybiến áp cung cấp của sơ đồ Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lí có ảnh hởng rấtlớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng nh mớc độ tin cậy cung cấp điện Một sơ đồcung cấp điện đợc gọi là hợp lí nếu nó thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện cho việc vận hành bảo trì và sửa chữa

4 An toàn cho ngời vận hành và thiết bị

5 Dễ dàng đáp ứng các yêu cầu phát triển của phụ tải

6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bớc sau:

1 Vạch các phơng án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng của các trạm biến áp và lựa chọn chủngloại, tiết diện các đờng dây cho các phơng án

3 Tính toán kinh tế- kỹ thuật để lựa chọn phơng án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn

3.2 Vạch các phơng án cung cấp điện.

Trớc khi vạch ra các phơng án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đờngdây tải điện từ hệ thống về nhà máy.Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áptruyền tải tốt nhất là:

U=4,34. √ l+0 ,016 Pttnm

Trong đó:

Pttnm : công suất tính toán của nhà máy [kW]

l : khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km] lấy l=18Km

Trạm biến áp trung gian thờng có các đầu ra là các cấp điện áp ra là110kV,35kV,22kV, nên ta chọn điện áp truyền tải về nhà máy là 35kV

Căn cứ vào vị trí ,công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xởng có thể đa

ra các phơng án cung cấp điện

1 Phơng án về các trạm biến áp phân xởng.

Các trạm biến áp (TBA) đợc lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:

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

 Số lợng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA đợc 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 trờng hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao Các TBA cung cấp cho

hộ loại I và loại II phải đặt 2 MBA, hộ loại III có thể chỉ cần đặt 1 MBA

 Dung lợng các MBA đợc chọn theo điều kiện:

n.khc.SdđB ¿ Stt

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA):

(n-1).kqt SđmB ¿ SttscTrong đó:

n - số máy biến áp có trong TBA.

khc- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ (tra sổ tay) Nếu máy biến áp sản xuất tạiViệt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc =1

Stt - công suất tính toán của phụ tải do TBA đó đảm nhận

kqt- Là hệ số quá tải sự cố, lấy kqt = 1,4 nếu thoả mãn các điều kiện sau:

- MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm

- Mỗi ngày đêm không quá 6 giờ

- Trớc khi quá tải thì hệ số tải của MBA: kt ¿ 0,93

Nếu vi phạm 1trong 3 nguyên tắc trên thì chọn kqt bằng cách tra bảng

Sttsc- Công suất tính toán sau khi đã loại bỏ các phụ tải loại 3 thậm chí cả nhữngphụ tải loại 2 không quan trọng để giảm nhẹ dung lợng của các MBA, nhờ vậy

có thể giảm nhẹ đợc vốn đầu t và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việcbình thờng Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc=0,7Stt

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiệnthuận lợi cho việc mua ,lắp đặt,vận hành,sửa chữa,thay thế

Căn cứ vào các nguyên tắc trên ta có thể vạch ra các phơng án sau:

a Ph ơng án 1: Chọn 6 trạm biến áp phân xởng

+Trạm B1: Cung cấp cho PX cơ khí số 2,PX luyện kim mầu, ban quản lý và phòng

thiết kế.Trạm dùng 2 MBA làm việc song song , dung lợng của máy thỏa mãn :

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 máy Sđm=1800 kVA là hợp lý

+Trạm B2: Cung cấp cho bộ phận nén khí và phân xởng SCCK.Trạm dùng 2 MBA

làm việc song song, dung lợng của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 máy Sđm=750 KVA là hợp lý

+Trạm B3: Cung cấp cho PX nhiệt luyện Trạm dùng 2 MBA làm việc song song,

dung lợng của máy thoả mãn:

n.khc.SdđB ¿ Stt

 S dmB≥2481 , 5

Vậy có thể chọn máy biến áp tiêu chuẩn công suất Sđm= 1250 kVA Kiểm tra lạidung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố khi trong trạm có mộtmáy bị hỏng.

+Trạm B4: Cung cấp cho PX cơ khí số 1 và kho vật liệu.Trạm dùng 2 MBA làm việc

song song, dung lợng của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 máy Sđm=1000 KVA là hợp lý

+Trạm B5: Cung cấp cho PX luyện kim đen Trạm dùng 2 MBA làm việc song song,

dung lợng của máy thoả mãn:

+Trạm B6: Cung cấp cho PX rèn Trạm dùng 2 MBA làm việc song song, dung lợng

của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B6 đặt 2 máy Sđm=1000 kVA là hợp lý.

b Ph ơng án 2: Chọn 6 trạm biến áp phân xởng

+Trạm B1: Cung cấp cho PX cơ khí số 2 và PX luyện kim mầu.Trạm dùng 2 MBA

làm việc song song , dung lợng của máy thỏa mãn :

+Trạm B2: Cung cấp cho bộ phận nén khí và phân xởng SCCK.Vì trạm là phụ tải

loại III nên dùng 1 MBA làm việc song song, dung lợng của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B2 đặt 1 máy Sđm=750 KVA là hợp lý

+Trạm B3: Cung cấp cho PX nhiệt luyện Trạm dùng 2 MBA làm việc song song,

dung lợng của máy thoả mãn:

+Trạm B4: Cung cấp cho PX cơ khí số 1 và kho vật liệu.Trạm dùng 2 MBA làm việc

song song, dung lợng của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 máy Sđm=1000 KVA là hợp lý.

+Trạm B5: Cung cấp cho PX luyện kim đen Trạm dùng 2 MBA làm việc song song,

dung lợng của máy thoả mãn:

+Trạm B6: Cung cấp cho PX rèn và ban quản lý và phòng thiết kế.Trạm dùng 2

MBA làm việc song song, dung lợng của máy thoả mãn:

Vậy trạm biến áp B6 đặt 2 máy Sđm=1000 kVA là hợp lý

2 Vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng của nhà máy.

Trong các nhà máy thờng sử dụng các trạm biến áp phân xởng:

* Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xởng có thể là dùng loại trạm liền

kề có một tờng trạm chung với tờng phân xởng, nhờ vậy tiết kiệm đợc vốn xây dựng

và ít ảnh hởng đến các công trình khác

*Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đa điện áp cao đến gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng nh mạng hạ áp phân xởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập tuy nhiên vốn đầu t trạm sẽ tăng

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các trạm biến áp đã nêu

Để đẩm bảo an toàn cho ngời cũng nh thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp ở đây

sẽ sử dụng loại trạm xây đặt gần tâm phụ tải, gần các trục giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng mở rộng sản xuất

Để lựa chọn đợc vị trí đặt trạm biến áp phân xởng cần xác định tâm phụ tải của cácphân xởng hoặc nhóm phân xởng đợc cung cấp điện từ các trạm biến áp đó.

Căn cứ vào vị trí của các nhà x ởng ta đặt vị trí của các TBA cho các phân xởng

đợc ghi trong bảng sau:

a.1 Ph ơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu :

Đa đờng dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến ápphân xởng Nhờ đa trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phân xởng sẽ giảm đợcvốn đầu t xây dựng trạm biến áp trung gian hay trạm phân phối trung tâm, giảm tổnthất điện năng và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Nhợc điểm của sơ đồ này là

độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị đắt tiền, vận hành phức tạp Sơ đồ nàychỉ thích hợp cho xí nghiệp có phụ tải lớn và tập trung, không thích hợp cho nhà máynày nên không xét đến phơng án này

a.2 Ph ơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm.

Điện năng từ hệ thống cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xởng thông qua trạm phân phối trung tâm (PPTT) Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện đợcgia tăng, song vốn đầu t cho mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là phơng án thờng

đợc sử dụng khi điện áp nguòn không cao (22 kV), công suất các phân xởng tơng

đối lớn Với nhà máy này sử dụng điện áp truyền tải là 35kV nên không sử dụng trạm PPTT

a.3 Ph ơng án sử dụng trạm biến áp trung gian.

Nguồn 35kV từ hệ thống về qua TBATG đợc hạ xuống còn 6kV để cung cấp cho các TBA phân xởng Nhờ vậy sẽ giảm đợc vốn đầu t cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng nh các TBA phân xởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện

cũng đợc cải thiện Song phải đầu t để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạngcao áp Nếu sử dụng phơng án này, vì nhà máy đợc xếp vào hộ loại I nên TBATG phải

đặt hai máy biến áp với công suất đợc chọn theo điều kiện

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=5600 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các

hộ loại I trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điệnkhi cần thiết :

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA 5600 kVA 35/6,3 kV

b Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian,trạm phân phối trung tâm:

Dựa trên hệ trục tọa độ xOy đã chọn có thể xác định đợc tâm phụ tải điện của nhàmáy:

Si: Công suất tính toán của phân xởng thứ i

xi,yi: Tọa độ tâm phụ tải của phân xởng thứ i

Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT có tọa độ M(84;44,6)

c Lựa chọn phơng án nối dây của mạng cao áp.

Nhằm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy nên đờng dây từ trạm biến áptrung gian về nhà máy dùng đờng dây trên không lộ kép Mạng cao áp của nhà máy

sử dụng sơ đồ hình tia lộ kép tới những trạm 2 máy Sơ đồ này có u điểm là sơ đồ nốidây rõ ràng, các trạm phân xởng đợc lấy từ những đờng dây riêng biệt nên tăng độ tincậy cung cấp điện và không làm ảnh hởng lẫn nhau, dễ thực hiện các biện pháp bảo

vệ ,tự động hóa và dễ vận hành.Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đờng cáp cao áptrong nhà máy đợc đặt trong các hào cáp xây dọc các tuyến giao thông trong nhàmáy

Từ những phân tích trên ta có thể đa ra 4 phơng án thiết kế mạng cao áp đợc trình bày trên sơ đồ sau:

3.3 Tính toán so sánh kinh tế và kỹ thuật lựa chọn phơng án hợp lý.

Để so sánh và lựa chọn phơng án ta sử dụng hàm chi phí tính toán của các phơng

án nêu ra Phần này là so sánh nên có thể chỉ cần tính những phần khác nhau giữa cácphơng án nhằm giảm bớt khối lợng tính toán

Hàm chi phí tính toán:

Z=(avh+atc)K+3.I2

max.R..c  minTrong đó :

avh : hệ số vận hành lấy avh=0,1

atc : hệ số tiêu chuẩn atc=0,2

K : vốn đầu t cho trạm biến áp và đờng dây

Imax: dòng điện lớn nhất chạy qua đờng dây

R : điện trở của thiết bị

 : thời gian tổn thất công suất lớn nhất

c : giá tiền 1kWh điện năng tổn thất c=1000 [đ/kWh]

Sơ đồ nối dây của các phơng án

*Các tham số trạm biến áp của phơng án 1.

Trạm Sđm

kVA UkVc/Uh

P0kW

Tổng vốn đầu t cho trạm biến áp: K B = 2372.10 6 (đ)

Tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp đợc tính theo công thức :

n : Số máy biến áp đặt trong trạm

 :Thời gian tổn thất công suất lớn nhất,tra bảng với Tmax = 5500 h vàcosnm=0,73 tìm đợc =4000 h

t : thời gian máy biến áp vận hành,với MBA vận hành suốt năm t = 8760 h

P0,.PN : tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch củaMBA

Stt : công suất tính toán của TBA

SđmB : công suất định mức của máy biến áp

Tính cho trạm biến áp trung gian

a.2 Chọn dây dẫn và tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng

điện.

*Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xởng:

Cáp cao áp đợc chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt Đối với nhà máy sản xuấtmáy cơ khí nông nghiệp làm việc 3 ca,thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=5500

h sử dụng cáp lõi đồng tìm đợc Jkt= 2,7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp là:

Fkt=Imax

J kt [mm 2]Cáp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xởng là lộ kép nên:

Imax= Stt

2.U √3

Dựa vào Fkt ta chọn cáp có tiết diện gần nhất

Kiểm tra tiết diện cáp theo điều kiện phát nóng:

khc.Icp. IscTrong đó:

khc=k1.k2

k1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ lấy k1=1

k2: Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt 2cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm theo PL4.22 tìm đợc k2=0,93Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các trạm BAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta

có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Ucp.+ Chọn cáp từ TBATG đến trạm biến áp B1

Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố

0,93.Icp=0,93.250 =232,5 < Isc=2.Imax=2.164,7 =329,4 ACáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện

cáp.Chọn cáp có tiết diện F=120 mm 2 với I cp =345A

Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố

0,93.Icp=0,93.345 =330,85 > Isc=2.Imax=329,4 AVậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của

FURUKAWA ,có tiết diện F=120 mm 2 với I cp =345A