Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy cơ khí

Phân nhóm phụ tải điện: Phân nhóm phụ tải điện dựa trên 3 nguyên tắc sauđây:- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợ

Lời nói đầu

Khi loài ngời khám phá ra nguồn năng lợng điện, loài ngời đã nhanh chóngvận dụng nó vào công nghiệp sản xuất cũng nh phục vụ cuôc sống sinh hoạthàng ngày Nền công nghiệp của loài ngời ngày càng hiện đại và phát triểnvới một tốc độ rất nhanh Điện năng dần trở thành một nguồn năng lợngkhông thể thay thế

Nớc ta, do chiến tranh kéo dài cho nên việc sử dụng nguồn năng lợng điệncòn rất hạn chế Tuy nhiên mấy năm trở lại đây, do yêu cầu phát triển của xãhội, nớc ta đã có những bơc tiến rất lớn trong ngành năng lợng điện Điệnnăng dần trở thành ngành trọng điểm của đất nớc trên con đờng phát triển vàhiện đại hoá, công nghiệp hoá đất nớc

Trong sự phát triển chung của ngành công nghiệp, thì nhà máy cơ khí đóngmột vai trò quan trọng, có nhiệm vụ cung cấp các máy công cụ phục vụ cácngành công nghiệp khác Nhà máy cơ khí có 9 phân xởng sản xuất với côngsuất đặt lên đến 10000 KVA Tổng diện tích mặt bằng là 16038 m2 Hơn nữa

do nhà máy cơ khí có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp của nơc tanên khi cấp điện thì nhà máy này thuộc loại 1 Nguồn điện cấp cho nhà máy

đợc lấy từ đờng cao áp 110 KV qua trạm biến áp trung gian về nhà máy, ờng điện cao áp cách nhà máy 15 Km Bản thiết kế cung cấp điện cho nhàmáy sản xuất máy kéo bao gồm:

đ Tính toàn phụ tải điện của phân xởng sửa chữa cơ khí

- Thiết kế chi tiết mạng cao áp

- Thiết kế mang hạ áp của

- Thiết kế chiếu sáng

- Thiết kế lắp đặt tụ điện bù để nâng cao cos

Do kiến thức và thời gian có hạn, bản thiết kế không tránh khỏi sự sai sót,kính mong thầy giáo và các bạn bỏ qua và góp ý để bản thiết kế đợc hoànchỉnh hơn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phan ĐăngKhải đã hớng dẫn em hoàn thành đồ án

Chơng I Giới thiệu chung nhà máy

Nhà máy cơ khí đợc xây dựng trong nội thành hà nội, với qui mô khá lớn bao gồm 9 phân xởng và nhà làm việc

Bảng 1-1: Danh sách các phân xởng và nhà làm việc trong nhà máy.

Số trên

mặt

Diện tích (m 2 )

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các máy công cụ để phục vụ các ngànhcông nghiệp khác, nên đứng về mặt tiêu thụ điện năng, nhà máy là 1 trong những hộ tiêu thụ lớn Do tầm quan trọng của nhà máy, ta có thể xếp nhà máy vao hộ tiêu thụ loại 1, cần đợc cấp điện liên tục và đảm bảo an toàn về mặt sự cố

Theo yêu cầu thiết kế thì nhà máy đợc cấp điện tử trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15km, và dùng đờng dây trên không lộ kép, có dung lơng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm trung gian Giám là SN = 250 MVA Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h Trong nhà máy thì chỉ có phân xởng sửa chữa cơ khí và ban quản lí là thuộc hộ tiêu thụ loại III, còn lại là hộ loại I

Chơng II Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa cơ khí

2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí:

Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 7 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy Phân xởng có diện tích là 563m2 Trong phân xởng có 70 thiết bị, phần

lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, chỉ có máy hàn là có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm này ta cần phải lu ý khi phân nhóm phụtải điện

2.1.1 Công thức tính toán:

Vì đã biết đợc khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tải tính toán

theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Theo phơng pháp này phụ tải tính toán đợc xác định theo công thức sau:

nhq : Số thiết bị dùng hiệu quả

Số thiết bị dùng hiệu quả nhq là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt ( hoạc mức độ huỷ hoại cách điện )

n : Số thiết bị trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác định nhq theo các phơng pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng  10%

n¿= n1n

Sau khi tính đợc n* tra sổ tay kĩ thuật tìm đợc nhq* = f( n*,p* ), từ đó tính

nhq theo công thức: nhq = nhq*.n

2.1.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp P tb và K max :

1 Phân nhóm phụ tải điện: Phân nhóm phụ tải điện dựa trên 3 nguyên tắc sau

đây:

- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu tử và tổn thất trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng

- Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn ph-

ơng thức cung cấp điện cho nhóm

- Tông công suất các nhóm phải xấp xi nhau để giảm chủng loại tủ động lực.Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tác trên, vàcăn cử vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xởng

có thể chia các thiết bị trong phân xởng sửa chữa cơ khí ra làm 6 nhóm Kết quả phân nhóm phụ tải:

Bảng 2-1: Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

Tên nhóm thiết bị Số lợng hiệuKý Công suất đặtP

Céng theo nhãm 5 8 22.5 56.26Nhãm 6

Tra bảng PL 1.6 với Ksd = 0,15 và nhq= 11,04 ta đợc Kmax= 2

Phụ tải tính toán nhóm 1

Ini=175+0,8 59 ,35=222 , 48

) (

8 ,

38 6

, 0

25 ,

58 3

Tra bảng với Ksd = 0,15 và nhq= 6,56 ta đợc Kmax= 2,56

Phụ tải tính toán nhóm 3

Tra bảng với Ksd = 0,8 và nhq= 5 ta đợc Kmax= 1,12

Phụ tải tính toán nhóm 4

Tên nhóm thiết bị Số lợng hiệuKý Công suất đặtP

Do ở nhóm này có máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại 1 pha,

ta phải qui đổi về chế độ làm việc dài hạn 3 pha

Bảng 2-8: bảng phụ tải điện của phân xởng SCCK

Tên nhóm thiết bị SL hiệuKý Công suấtđặt P

0 Iđm (A) Ksd cos/tg nhq Kmax Phụ tải tính toán

3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải chiêú sáng của phân xởng SCCK đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích

Pcs = p0.STra bảng: p0 = 12, coscs = 1 ( dùng đèn sợi đốt )

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

Pđt = Knc Pđ = 0,8 2500 = 2000 ( KW) )Công suất phản kháng:

Qtt = Qđl = Ptt tg = 2000 1,02 = 2040,4 ( KVAr )Công suất toàn phân xởng:

Ptt = Knc P® = 880 ( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 1173.3 ( KVAr )C«ng suÊt toµn ph©n xëng:

P®t = Knc P® = 1260 ( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 1260 0,75 = 945 ( KVAr )C«ng suÊt toµn ph©n xëng:

P®t = Knc P® = 560( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 420 ( KVAr )

PCS = P0.S = 45 ( KW) )C«ng suÊt t¸c dông:

P®t = Knc P® = 960 ( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 973,7 ( KVAr )C«ng suÊt toµn ph©n xëng:

PCS = P0.S = 5,25 ( KW) )C«ng suÊt t¸c dông:

P®t = Knc P® = 270 ( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 273,86( KVAr )C«ng suÊt toµn ph©n xëng:

Stt = (Ptt + PCS)2 + Q2

tt

Stt = 388,28 ( KVA )

P®t = Knc P® = 200( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 202,86( KVAr )C«ng suÊt toµn ph©n xëng:

P®t = Knc P® = 96 ( KW) )C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:

Qtt = Q®l = Ptt tg = 46,5 ( KVAr )C«ng suÊt toµn nhµ kho:

Stt = (Ptt + PCS)2 + Q2

tt

Stt = 52,43 ( KVA )

KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ph©n xëng

B¶ng 2-9: phô t¶i tÝnh to¸n cña c¸c ph©n xëng

2.2 Xác định PTTT của toàn nhà máy:

Pttnm = Kđt Pttppx iTrong đó:

7291,9

2.3 Xác định biểu đồ phụ tải:

2.3.1 Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giátrị cực tiểu > min

Trong đó:

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

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải ta dùng biểu thức sau:

Trong đó:

xo, yo, z0 : Toạ độ của tâm phụ tải

xi, yi, zi : Toạ độ của phụ tải thứ i

Si : Công suất của phụ tải thứ iTrong 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 phân phối, tủ động lực nhằmmục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn, và giảm tổn thất trên lới điện

2.3.2 Biểu đồ phụ tải điện:

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tơng ứng với công suất của phụ tải 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 khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để

n

S i z i

∑1

n

S i

Y0=

∑1

n

S i y i

∑1

lập các phơng án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải đợc chia thành 2 phần: phần

phụ tải động lực ( phần hình quạt gạch 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 xởng phân bố đều theo diện tích phân xởng nên tâm phụ tải trùng với

tâm hình học của phân xởng trên mặt bằng

Để xác định biểu đồ phụ tải chọn tỷ lệ xích m = 5 KVA/mm2

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i đợc xác định nh sau:

8 Ph©n xëng gia c«ng gç 12,6 212,6 293,86 10.8 1.4 4.33 21.34

Hình 2-1: Biểu đồ phụ tải của phân xởng SCCK

Chơng III Thiết kế mạng cao áp nhà máy.

3.1 Đặt vấn đề:

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh

tế và kĩ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện đợc coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật

2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

4 An toàn cho ngời và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải điện

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

1 Vạch các phơng án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lợng, dung lợng các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đờng dâycho các phơng án

3 Tính toán kĩ thuật – kinh tế để lựa chọn phơng án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phơng án đã chọn

3.2 Vạch các phơng án cung cấp điện

Trớc khi vach ra các phơng án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đờng dây tải điện từ hệ thống về nhà máy Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điến áp truyền tải

Trong đó:

P – Công suất tính toán của nhà máy (KW))

l – Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máyNhu vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

Trạm biến áp trung gian Giám có các cấp điện áp ra là 22kV và 6kV

Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 22kV

3.2.1 Phơng án về các trạm biến áp phân xởng:

Các TBA phải đợc lựa chọn theo nguyên tắc sau:

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

2 Số lợng máy biến áp 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 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ

U=4,34. √ l+0 ,016 P U=4,34. √ 15+0,016.5300,4=43,36 kw

tin cậy không cao Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 máy biến áp, hộ loại III chỉ cần 1 máy biến áp

3 Dung lợng của các máy biến áp đợc chọn theo điều kiện

n.Khc.SđmB  STT

và kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp ( trong trạm có nhiều hơn 1máy biến áp )

(n-1).Khc.Kqt.SđmB STTSC

3.2.2 Xác định vị trí, số lợng, dung lợng các tram BAPX

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xởng, quyết định đặt 6 trạm biến ápphân xởng

- Trạm B1: cấp điện cho phân xởng kết cấu cơ khí

- Trạm B2: cấp điện cho phân xởng đúc

- Trạm B3: cấp điên cho phân xởng lắp ráp cơ khí

- Trạm B4: cấp điện cho phân xởng sửa chữa cơ khí và ban quản lý

- Trạm B5: cấp điện cho phân xởng rèn và phân xởng gia công gỗ

- Trạm B6: cấp điện cho phân xởng nén khí và trạm bơm

Trong đó B1, B2, B3, B5, B6 cấp điện cho các phân xởng chính xếp loại I nên cần đặt 2 máy biến áp Trạm 5 thuộc loại 3 chỉ cần đặt 1 máy biến áp Máy biến áp phân xởng ở đây ta dùng loại máy của ABB do việt nam chế tạo, không cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ

a) Phơng án 1: Đặt 5 TBA phân xởng , trong đó

- Trạm B1: Cấp điện cho phân xởng kết cấu cơ khí

chọn dùng 2 máy biến áp 1600 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1600 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng kết cấu cơ khí là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cố thì công suất

SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng kết cấu cơ khí, ta có:

Vậy TBA B1 đặt 2 máy Sđm = 1600 KVA là hợp lý

- Trạm B2: cấp điện cho phân xởng đúc

chọn dùng 2 máy biến áp 1000 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng đúc là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cố thì công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng đúc, ta có:

Vậy TBA B2 đặt 2 máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý

- Trạm B3: Cấp điện cho phân xởng lắp ráp cơ khí, phân xởng sửa chữa cơ khí, và ban quản lý

chọn dùng 2 máy biến áp 1000 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng lắp ráp cơ khí là phụ tải loại 1, và phân xởng sửa chữa cơ khí và ban quản lý là phụ tải loại 3 nên khi gặp sự cố thì phân xởng sửa chữa cơ khí

và ban quản lý sẽ tạm ngừng cấp điện, do đó công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng lắp ráp cơ khí, ta có:

Vậy TBA B3 đặt 2 máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý

- Trạm B4: Cấp điện cho phân xởng rèn và gia công gỗ

chọn dùng 2 máy biến áp 1000 – 6,3/0,4kV có Sđm = 100 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng rèn và gia công gỗ là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cố thì công suất

SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng rèn và gia công gỗ, ta có:

Vậy TBA B4 đặt 2 máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý

- Trạm B5: Cấp điện cho phân xởng khí nén và trạm bơm

chọn dùng 2 máy biến áp 1000 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng khí nén và trạm bơm là phụ tải loại 2 nên khi gặp sự cố thì công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng khí nén và trạm bơm, ta có:

Vậy TBA B5 đặt 2 máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý

b) Phơng án 1: Đặt 4 TBA phân xởng , trong đó

- Trạm B1: Cấp điện cho phân xởng kết cấu cơ khí

chọn dùng 2 máy biến áp 1600 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1600 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng kết cấu cơ khí là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cố thì công suất

SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng kết cấu cơ khí, ta có:

Vậy TBA B1 đặt 2 máy Sđm = 1600 KVA là hợp lý

- Trạm B2: cấp điện cho phân xởng đúc và phân xởng nén khí

chọn dùng 2 máy biến áp 1600 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1600 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng đúc và phân xởng nén khí là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cố thì công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng đúc và phân xởng nén khí, ta có:

Vậy TBA B2 đặt 2 máy Sđm = 1600 KVA là hợp lý

- Trạm B3: Cấp điện cho phân xởng lắp ráp cơ khí, phân xởng sửa chữa cơ khí, và ban quản lý

chọn dùng 2 máy biến áp 1000 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1000 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng lắp ráp cơ khí là phụ tải loại 1, và phân xởng sửa chữa cơ khí và ban quản lý là phụ tải loại 3 nên khi gặp sự cố thì phân xởng sửa chữa cơ khí

và ban quản lý sẽ tạm ngừng cấp điện, do đó công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng lắp ráp cơ khí, ta có:

Vậy TBA B3 đặt 2 máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý

- Trạm B4: Cấp điện cho phân xởng rèn, gia công gỗ và trạm bơm

chọn dùng 2 máy biến áp 1600 – 6,3/0,4kV có Sđm = 1600 kVA

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Do phân xởng rèn và gia công gỗ và trạm bơm là phụ tải loại 1 nên khi gặp sự cốthì công suất SđmB chính là công suất tính toán của phân xởng rèn và gia cônggỗ,và trạm bơm, ta có:

Vậy TBA B4 đặt 2 máy Sđm = 1600 KVA là hợp lý

Bảng 3-1: kết quả chọn máy biến áp cho các trạm BAPX

Thứ tự Tên phân xởng STT, KVA Số máy SđmB KVA Tên trạm

Trong các nhà máy thờng sử dụng các kiểu TBA phân xởng:

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

kề có một tờng của trạm chung với tờng của phân xởng nhờ vậy tiết kiệm

đợc vốn xây dựng và ít ảnh hởng đến công trình khác

- Trạm lồng cũng đợc sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộmột phân xởng vì có chi phí đầu t thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi song

về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xởng không cao

- Cấc trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng nh hạ áp phân xởng, giảm chi phi kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu t xây dựng trạm sẽ bị gia tăng.Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu Để đảm 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 phát triển mở rộng sản xuất

Để lựa chọn đợc vị trí đặt các TBA phân xởng cần xác định tâm phụ tải của các phân xởng hoặc nhóm phân xởng đuợc cung cấpđiện từ các TBA đó

Tâm phụ tải điện của toàn nhà máy:

Tính toán tơng tự ta có vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng ghi trong bảng 3-2

3.2.3 Phơng án đi dây mạng cao áp

1 Các phơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xởng:

a) phơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:

Đa đờng dây trung áp 22kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến

áp phân xởng Nhờ đa trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phân xởng nên giảm đợc vốn đầu t cho trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm đợc tổn thất trên lới, tuy nhiên nó có nhợc điểm là: vận hànhquản lý khó khăn Phơng pháp này chỉ dùng thiết kế cho các hệ thống lớn và tơng đối tập trung, do đó ở đây ta không xét đến phơng án này

b) Phơng án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG):

Nguồn 22kV từ hệ thống về qua TBATG đợc hạ xuống điện áp 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp 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 mạng cao áp Nếu sử dụng

ơng án này, vì nhà máy đợc xếp vào hộ loại I nên trạm biến áp trung gian

phải đặt 2 máy biến áp với công suất đợc chọn theo điều kiện:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 4000 kVA Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn 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 cấp điện khi cần thiết:

Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 máy biến áp 4000 kVA 22/6kV là hợp lý

c) Phơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT):

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy

sẽ thuận lợi hơn tổn thất trong mạng cũng 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 nguồn không cao (  22 kV ), công suất các phân xởng tơng đối lớn

2. Lựa chọn phơng án nối dây của mạng cao áp:

Nhà máy thuộc hộ loại I, nên đờng dây từ trạm biến áp trung gian Giám

về trung tâm cung cấp ( trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm ) của nhà máy sẽ dùng dây AC lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này có u điểm là sơ đồ nối dây

rõ ràng, các TBA phân xởng đều đợc cấp điện từ một đờng dây riêng nên ít

ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cây cung cấp điện tơng đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ tự động hoá vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các

đờng cáp cao áp trong nhà máy đều đợc đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ.Từ những phân tích trên có thể đa ra 4 phơng án

thiết kế mạng cao áp đợc trình bày trên hình 3.1

hình 3.1: Các phơng án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

3.3 Tính toán kinh tế – kỹ thuật lựa chọn ph ơng án hợp lý:

Để so sánh và lựa chọn phơng án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z

và chi phí xét đến những phần khác nhau trong các phơng án để giảm khối ợng tính toán

l-Z = ( avh + atc )K + 3 RC  minTrong đó:

avh : hệ số vận hành, 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 thiết bị

R : Điện trơ của thiết bị

 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

C : Giá tiền 1kW)h tổn thất điện năng, C= 1000đ/kW)h

3.3.1 Phơng án 1:

Phơng án sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống về hạ xuống điện áp 6kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xởng Các TBA B1, B2, B3,

B4, B5 hạ điện áp từ 6kV xuống 0,4kV để cung cấp điện cho các phân xởng

1 Chọn máy biến áp phân xởng và xác định tổn thất điện năng A trong

các trạm biến áp:

- Chọn máy biến áp phân xởng:

Trên cơ sở đã chọn đợc công suất các máy biến áp ở phần trên ( 3.2.1 ) ta

có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm máy biến áp phân xởng do ABB chế tạo:

Bảng 3.3: Kết quả lựa chọn máy biến áp trong các TBA của phơng

y

Đơn giá

103 Đ Thành tiền103 ĐTBATG 4000 22/6.3 5.5 28.5 6.5 0.7 2 350000 700000

B1 1600 6.3/0.4 2.8 18 5.5 1.3 2 190000 380000

B2 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 118000 236000

I2max

B3 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 118000 236000

B4 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 118000 236000

B5 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 118000 236000

Tông vốn đầu t cho trạm biến áp là: K B = 2024000000 Đ

- Xác định tổn thất điện năng A trong các TBA:

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

Trong đó:

t : Thời gian đóng máy vào lới điện, trong tính toán t = 8760h

 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, nhà máy làm việc 3 ca nên Tmax > 5000h, cos = 0,73 tra bảng có  = 3700h

Po,PN tổn thất công suât không tải và ngắn mạch của máy biến áp

STT : Công suất tính toán của máy biến áp

SđmB : Công suất định mức của máy biến áp

Các trạm biến áp khác tính toán tơng tự, kết quả cho trong bảng 3.4

Bảng 3.4: Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của

Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: A = 815470,272 kWh

2 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện:

- Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về TBA phân xởng:

ΔAA TBA=ΔAP0.t+1

n ΔAP N(Smax

S ddB)2.τ

(7291,94000 )21

2

Cáp cao áp đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện ikt Đối với nhà

máy cơ khí làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax > 5000h,

sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng ta có Jkt = 2,7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp:

Các cáp từ TBATG về TBA phân xởng đều là lộ kép nên:

Dựa vào trị số Fkt tính ra đợc, tra bảng lựa chọn tiết diện chuẩn cấp gần nhất

Kiểm tra tiết diện cáp theo điều kiện phát nóng:

Trong đó:

Isc : Dong điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, Isc = 2Imax

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 1 rãnh, các rãnh

đều đặt 2 cáp, khoảng cách là 300 mm Chọn K2 = 0,93

Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ

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

- Chọn cáp từ TBATG đến B1:

Tiết diện kinh tế của cáp:

Tra bảng, lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =50 mm2 cáp đồng

3 lõi cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVA do hãng FURUKAW)A chế tạo có Icp

= 200 A

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

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAW)A, có tiết diện 95 mm2  2

XPLE (3x95)

- Chọn cáp từ TBATG đến B2:

Tiết diện kinh tế của cáp:

Tra bảng, lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =35 mm2 cáp đồng

3 lõi cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVA do hãng FURUKAW)A chế tạo có Icp

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAW)A, có tiết diện 35 mm2  2 XPLE (3x35)

- Chọn cáp từ TBATG đến B3:

Tiết diện kinh tế của cáp:

Tra bảng, lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =35 mm2 cáp đồng

3 lõi cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVA do hãng FURUKAW)A chế tạo có Icp

= 170 A

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

- Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAW)A, có tiết diện 50 mm2  2 XPLE (3x50)

- Chọn cáp từ TBATG đến B4:

Tiết diện kinh tế của cáp:

Tra bảng, lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =35 mm2 cáp đồng

3 lõi cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVA do hãng FURUKAW)A chế tạo có Icp

= 170 A

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

- Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAW)A, có tiết diện 50 mm2  2 XPLE (3x50)

- Chọn cáp từ TBATG đến B5:

Tiết diện kinh tế của cáp:

Tra bảng, lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =25 mm2 cáp đồng

3 lõi cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVA do hãng FURUKAW)A chế tạo có Icp

= 140 A

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

Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAW)A, có tiết diện 25 mm2  2 XPLE (3x25)