bài tập lớn đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen

Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy.. Phụ tải tính toán sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như: MBA, dây dẫn, các thiết

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

- -

BÀI TẬP LỚN

Học phần: Hệ thống cung cấp điện Mã học phần : EE3426

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Anh Sinh viên thực hiện: Tạ Doãn Khải

MSSV: 20202410 Mã lớp: 141882

 Hà Nội – 2023 

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 7

1.1CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 7

1.1.1 Phương pháp xác định 𝑃𝑡𝑡 theo hệ số 𝐾𝑛𝑐 và 𝑃đ 8

1.1.2 Xác định 𝑃𝑡𝑡 theo công suất trung bình 𝑃𝑡𝑏 và hệ số cực đại 𝐾𝑚𝑎𝑥 8

1.1.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán cho tải chiếu sáng 10

1.1.4 Tính phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng 11

1.2.PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY 11

1.3.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 11

1.3.1 Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng cơ khí 11

1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí 18

1.3.3 Xác định tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí 19

1.4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI 19

1.5.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY 21

1.6.XÁC ĐỊNH BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY 22

1.6.1 Tâm phụ tải điện 22

1.6.2 Biểu đồ phụ tải điện 23

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 26

2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 26

2.2.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP LIÊN KẾT VỚI NGUỒN 27

2.2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp nhà máy 27

2.2.2 Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT) 27

2.2.3 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm 33

2.2.4 Lựa chọn Phương án nối dây của mạng cao áp 34

2.4.THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO SƠ ĐỒ ĐÃ ĐƯỢC CHỌN 65

2.4.1 Đường dây đi từ nguồn đến trạm biến áp phân phôi trung tâm 65

2.4.2 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm và TBA phân xưởng 66

2.5. SƠ ĐỒ CHI TIẾT MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN

I Nội dung

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen

II Thông số ban đầu

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

2 Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2) 3 Điện áp nguồn : 𝑈đm = 22 kV hoặc 35 kV

4 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250 MVA 5 Đường dây cung cấp điện cho NM: đường dây trên không ,dây nhôm lõi thép 6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 10 km

7 Công suất nguồn điện: Vô cùng lớn 8 Nhà máy làm việc 3 ca, 𝑇max = 4500 giờ

III Nội dung yêu cầu hoàn thành

1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy 2 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

Bảng 1 Phụ tải của nhà máy luyện kim đen

Hình 2: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán (𝑃𝑡𝑡) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất của một hay nhiều nhóm thiết bị dùng điện Đó là công suất giả định không đổi trong suốt

8quá trình làm việc, nó gây ra hậu quả phát nhiệt hoặc phá hủy cách điện đúng bằng công suất thực tế đã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm việc Vì vậy trong thực tế thiết kế cung cấp điện nhiệm vụ đầu tiên là xác định 𝑃𝑡𝑡 của hệ thống cần cung cấp điện Tùy theo quy mô mà phụ tải điện phải được xác định theo thực tế hoặc phải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiều năm sau đó

Phụ tải tính toán sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như: MBA, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt …, tính toán tổn thất công suất điện năng, lựa chọn bù …Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng máy, chế độ vận hành…

→ Phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị, ảnh hưởng đến chất lượng, độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện Do đó việc lựa chọn phụ tải tính toán một cách phù hợp đóng phần quan trọng đến thành công của bản thiết kế

1.1.1 Phương pháp xác định 𝐏𝐭𝐭 theo hệ số 𝐊𝐧𝐜 và 𝐏đ

Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết

Ptt = Knc Pđ (1.1) Trong đó:

Knc: Hệ số nhu cầu tra từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng Pđ: Công suất đặt của các phân xưởng:

Qtt = Ptt tgφ (1.2) Trong đó:

tgφ: Hệ số công suất tính toán ra sổ tay, từ 𝑐𝑜𝑠𝜑 Qtt: Công suất phản kháng tính toán

1.1.2 Xác định 𝐏𝐭𝐭 theo công suất trung bình 𝐏𝐭𝐛 và hệ số cực đại 𝐊𝐦𝐚𝐱

Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng (PX), có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng máy

9Tiến hành thiết kế mạng hạ áp của PX, số liệu đầu tiên cần xác định là Ptt cùa từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong PX

Với một động cơ

(1.3) Với nhóm động cơ có 𝑛 ≤ 3

Ptt = ∑ni=1Pđmi (1.4)

Với nhóm động cơ có 𝑛 ≥ 4

Ptt = Kmax Ksd ∑ Pn1 đmi (1.5)

Trong đó :

Ksd là hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay)

Kmax là hệ số cực đại tra bảng từ Ksd và nhq (số thiết bị dùng điện hiệu quả)

10Từ n∗ và P∗ tra bảng PL I.5[1,255] được nhq∗

1.1.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán cho tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (𝑚2) Pcs = P0 S (1.13)

11Khi cosφ = 1 ta có tgφ = 0

Qcs = Pcs tgφ (1.14)

1.1.4 Tính phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng

Stp = √(Ptt+ Pcs)2 + (Qtt+ Qcs)2 (1.15)

1.2 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

PTTT bằng tổng phụ tải của các phân xưởng có kể đến hệ số sử dụng đồng thời Pttnm = Kđt ∑ Pn1 ttpxi = Kđt ∑ (Pn1 tti + Pcsi) (1.16)

Qttnm = Kđt ∑ Qn1 ttpxi = Kđt ∑ (Qn1 tti + Qcsi) (1.17)

Sttnm = √Pttnm2+ Qttnm2 (1.18)

Hệ số Kđt được xác định theo từng trường hợp sau: Kđt = 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2 → 4 Kđt = 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5 →10

1.3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 1.3.1 Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng cơ khí

Do các thiết bị trong phân xưởng có công suất và chế độ làm việc khác nhau nên ta cần phải phân nhóm phụ tải để xác định phụ tải tính toán được chính xác

Nguyên tắc phân nhóm phụ tải :

• Việc thiết bị cùng nhóm cần phải ở gần nhau để giảm chiều dài dây dẫn (giảm đầu tư và tổn thất)

• Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương thức cấp điện

• Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tải động lực • Số lượng thiết bị trong nhóm không quá nhiều vì đầu ra của tải động lực là: 8 đến

12

Tuy nhiên khi phân nhóm ta cần chuyển các thiết bị một pha về thiết bị 3 pha Ở đây có máy biến áp hàn là thiết bị 1 pha làm việc ngắn hạn Do vậy ta cần quy đổi phụ tải này về phụ tải 3 pha làm việc dài hạn theo công thức:

12PqdBA = 3 √kd Pđm = 3 √kd Sđm cosφ = 3 √0,25 24.0,35 = 13,13 kW

Dựa theo các nguyên tắc và vị trí , công suất của thiết bị bố trí trên mặt bẳng phân xưởng sửa chữa cơ khí (bản vẽ số 3), ta chia các thiết bị của phân xưởng thành 5 nhóm:

Pđ1: Công suất đặt của nhóm 1 (kW)

Pđm1i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 1 (kW)

13n1i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 1

⇒ Qtt = Ptt tgφ = 22,5.1,33 = 30(kVAr) ⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 37,5(kVA)

Itt = Stt

√3.U = 37,5

√3.0,38= 56, 98(A)

Bảng 1.2 Bảng phụ tải tính toán nhóm II

STT Tên thiết bị Ký hiệu trên sơ đồ Pđm(kW)/máy Số lượng Tổng công suất (kW)

Pđ2: Công suất đặt của nhóm 2 (kW)

Pđm2i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 2 (kW) n2i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 2

Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33

14⇒ Qtt = Ptt tgφ = 21.1,33 = 28(kVAr)

⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 35kVA); Itt = Stt

√3.U = 35

√3.0,38 = 53,18(A)

Bảng 1.3 Bảng phụ tải tính toán nhóm III

STT Tên thiết bị Ký hiệu trên sơ đồ

Pđm(kW)/ máy

Số lượng

Tổng công suất

(kW)

Pđ3: Công suất đặt của nhóm 3 (kW)

Pđm3i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 3 (kW) n3i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 3

Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33

⇒ Qtt = Ptt tgφ = 18,6.1,33 = 24,8(kVAr)

15⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 31 (kVA)

Số lượng

Tổng công suất

Pđ4: Công suất đặt của nhóm 4 (kW)

Pđm4i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 4 (kW) n4i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 4

Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33

⇒ Qtt = Ptt tgφ = 21,3.1,33 = 28,34 (kVAr)

16⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 35,5 (kVA)

Pđ5: Công suất đặt của nhóm 5 (kW)

Pđm5i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 5 (kW)

17n5i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 5

Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33

⇒ Qtt = Ptt tgφ = 22,2.1,33 = 29,53 (kVAr) ⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 37,0 (kVA)

18Trong đó:

Pđ5: Công suất đặt của nhóm 5 (kW)

Pđm5i: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 5 (kW) n5i: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 5

Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33

⇒ Qtt = Ptt tgφ = 20,04.1,33 = 27,65 (kVAr) ⇒ Stt = √Ptt2+ Q2tt = 34,57 (kVA)

1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Đo trên hình vẽ ta được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là: 0,4.1,4 + 0,5.0,4.0,15 = 0,59 cm2

19Với tỉ lệ 1: 4500 ta tính được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

S = 1195 m2

Ta có công suất chiếu sáng phân xưởng: Pcs = P0 S (lấy P0 = 15 (W/m2)

Ta được: Pcs = 15.1195 10−3 = 17,93 (kW)

1.3.3 Xác định tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

Là phân xưởng xửa chữa cơ khí nên chọn hệ số đồng thời: kđt = 0,8 Công suất tính toán tác dụng toàn phân xưởng là:

Pttpx = kđt ∑ Ptt = 0,8 (22,5 + 21 + 18,6 + 21,3 + 22,2 + 20,74) = 101,07(kW)

Công suất tính toán phản kháng toàn phân xưởng là:

Qttpx = kđt ∑ Qtt = 0,8 (30 + 28 + 24,8 + 28,4 + 29,6 + 27,65) = 134,76(kVAr) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng là:

Sttpx = √(Pttpx + Pcs)2+ Qttpx2 = √(101,07 + 17,93)2+ 134,762

= 179,78 (kVA) Hệ số công suất toàn phân xưởng: cosφ = Pttpx

Sttpx =101,07+17,93

179,78 ≈ 0,66 Dòng điện tính toán toàn phân xưởng Itt = Sttpx

√3.U = 179,78

√3.0,38 = 273,15 A

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

Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo công suất đặt và hệ số Knc

Các công thức cần sử dụng: • Phụ tải động lực: Pđl = Pđ Knc

20 Qđl = Pđl tgφ

Tra bảng PLI.3 để tìm knc và cosφ, tgφ • Phụ tải chiếu sáng

Pcs = P0 S trong đó S: diện tích cần chiếu sáng

Tra PLI.2 tìm P0 (công suất chiếu sáng W/m2 ) • Tính Stp của từng phân xưởng:

Stp = √(Pđl+ Pcs)2 + (Qđl + Qcs)2

Bảng 1.8: Danh sách các phân xưởng và thông số tra cứu

kW

diện tích trên sơ đồ F, cm2

diện tích thực F,

21Từ bảng thông số 1.8 và các công thức nêu ở phân 1.4 ta xác định Phụ tải tính toán các phân xưởng theo bảng sau:

Bảng 1.9 Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của các phân xưởng

kW

Qđl, kVar

Pcs, kW

Qcs, kVAr

Ptt, kW

Qtt, kVAr

Stt, kVA

1.5 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy

Có 9 phân xưởng nên ta chọn kđt = 0,85 Công suất tính toán tác dụng toàn nhà máy là:

Pttnm = kđt ∑ Pttpxi

= 0,85.9964 = 8214,8(kW) Công suất tính toán phản kháng toàn nhà máy là:

9 Ban quản lý và Phòng thí nghiệm

22Qttnm = kđt ∑ Qttpxi

= 0,85.8344 = 7092,5 (kVAr) Công suất tính toán toàn phần nhà máy là:

Sttnm = √Pttnm2 + Qttnm2 = √8214,82+ 7092,52 = 10853 (kVA) Hệ số công suất toàn nhà máy:

cosφ = PttnmSttnm =

Pi: Công suất của phụ tải thứ i

li : Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Tọa độ tâm phụ tải M(x0;y0;z0) được xác định như sau:

x0 =∑ Si xi

∑ni=1Siy0 =∑ Si yi

∑ni=1SiZ0 =∑ Si zi

∑ni=1SiTrong đó:

+x0, y0, z0 : tọa độ tâm phụ tải điện

+Si: Công suất toàn phần của phụ tải thứ i

+(xi;yi;zi) : Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tuỳ ý chọn Trong thực tế thường ta ít quan tâm đến tọa độ z nên ta chỉ xác định tọa độ x và y của tâm phụ tải

23Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây

Bảng 1.10 : Tâm phụ tải phân xưởng

Vậy tâm phụ tải tính toán được xác định bằng :

1.6.2 Biểu đồ phụ tải điện

Ta cần xác định biểu đồ phụ tải để xác định vị trí đặt các trạm biến áp một cách hợp lý trên mặt bằng của xí nghiệp

Biểu đồ phụ tải cho ta thấy toàn cảnh bố trí thiết bị đồng thời cho ta thấy cường độ tiêu thụ điện của từng điểm tải và mật độ phân bố phụ tỉa trên sơ đồ tổng thể để từ đó dễ dàng lựa chọn điểm đặt hợp lý của trạm biến áp Biểu đồ phụ tải có thể được xây dựng bằng cách biểu thị phụ tải của các điểm dưới dạng hình tròn bán kính r:

24 ri = √ Si

Hình 1.1 Vòng tròn phụ tải

Vòng tròn phụ tải gồm 2 phần tương ứng với các phụ tải động lực (phần gạch ngang) và phụ tải chiếu sáng (phần màu trắng) Độ lớn góc α biểu thị cho độ lớn của công suất tính toán chiếu sáng:

αcs = 360.Pcs

Ptt (1.20) Tính toán cho phòng thí nghiệm:

Phòng thí nghiệm có các thông số sau: Pcs = 16,2 (kW)

Ptt = 240 (kW) Stt = 300 (kVA)

Trong đó lấy hệ số m = 24 (kVA/mm2)

r1 = √ Stt

π m= √

3,14.24= 2 (mm) αcs = 360 Pcs

Bảng 1.11 Biểu đồ phụ tải điện của các phân xưởng

Tên phân xưởng Pcs (kW) Pttpx(kW)

Sttpx(kVA)

PX máy cán phôi tấm

Từ tính toán trên ta đưa ra được hình vẽ biểu đồ phụ tải điện:

12.2 14.719.940.7 41.3 43.452.780.2 82.7 84.9M

Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng

Hình 1.2 Bản đồ phụ tải của nhà máy luyện kim đen CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 2.1 Đặt vấn đề.

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những

yêu cầu cơ bản sau :

Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện • Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành • An toàn cho người và thiết bị

• Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện • Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

27Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau :

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của trạm biến áp và lựa chọn chủng loại , tiết diện các đường dây cho các phương án

3 Tính toán kinh tế lựa chọn phương án hợp lý 4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

2.2 Xác định điện áp liên kết với nguồn

2.2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp nhà máy

Ta có biểu thức kinh nghiệm để xác định điện áp liên kết với nguồn là: U = 4,34 √L + 16P (2.1)

2.2.2 Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT)

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATT được hạ xuống cấp điện áp 10 kV để cung cấp cho các TBA phân xưởng

• Ưu điểm : Giảm được vốn đầu tư mạng điện cao áp và các TBA phân xưởng , vận hành thuận lợi và độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện

• Nhược điểm : Phải xây dựng TBATT , gia tăng tổn thất trong mạng điện cao áp Do nhà máy thuộc loại phụ tải I nên TBATT cần đặt 2 MBA với công suất chọn theo điều kiện :

SđmB ≥ SttNm2 =

2 = 5426,5 kVA

Vậy MBA trung gian cần chọn có Sđm = 5600 kVA Kiểm tra điều kiện ( 2.3 )

28 SđmB = 5600 > Ssc

1,4 =

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

1 Vị trí TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau : gần tâm phụ tải , thuận tiện cho việc vận chuyển , lắp đặt , vận hành , sửa chữa ,an toàn về kinh tế

2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải Các TBA cung cấp cho hộ tiêu thụ loại I và loại II nên đặt 2 MBA , phụ tải loại III chỉ cần 1 MBA

3 Dung lượng các MBA được lựa chọn theo điều kiện: Sđm ≥ Stt

NB.khc (2.2)

Trong đó : Sđm: là phụ tải tính toán máy biến áp

NB: là số máy biến áp trong trạm

khc : là hệ số điều chỉnh công suất định mức máy biến áp theo điều kiện vận hành khc = 1 −t−t0

100 Tuy nhiên đồ án này lựa chọn các máy biến áp sản xuất tại Việt Nam, nên hệ số hiệu chỉnh này coi như = 1

Ngoài ra công suất máy biến áp còn phải thỏa mãn điều kiện kiểm tra quá tải khi xảy ra sự cố:

• Sttsc là công suất phải cấp khi sự cố 1 MBA Khi sự cố 1 MBA có thể loại bỏ một số phụ tải loại III dể giảm nhẹ dung lượng MBA Ở đây , giả thiết các hộ loại I có 30% phụ tải loại III có thể cắt khi sự cố ( Sttsc = 0,7 Stt)

Trước khi đề xuất phương án cần phân loại phụ tải nhà máy

Bảng 2.1 : Phân loại phụ tải

Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Phương án 2 sử dụng 7 TBA phân xưởng , trong đó các trạm B2, B4, B6 giống như

phương án 1 Còn các trạm còn lại như sau

32SđmB ≥ Stt

Vậy ta chọn hai máy biến áp có công suất định mức Sđm = 400 (kVA)

Ta có bảng kết quả lựa chọn công suất máy biến áp trong 2 phương án trên :

Bảng 2.2 Hai phương án lựa chọn TBA phân xưởng

Thứ

Stt, kVA

Số máy

Sdm, kVA

Tên trạm

3,9 máy cán phôi tấm,ban quản lý

2.2.3 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Điện năng từ hệ thống cấp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT

*Ưu điểm : Việc quản lý , vận hành mạng điện cao áp nhà máy được thuận lợi, tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng

*Nhược điểm : Vốn đầu tư lớn do phải xây dựng TPPTT

Thực tế , khi điện áp nguồn không cao ( U ≤ 35 kV) , công suất các phân xưởng tương đối lớn thì thường dùng TPPTT Khi sử dụng TBAPPTT thì các MBA phân xưởng có tỷ số biến đổi 35/0,4 kV

2.2.4 Lựa chọn Phương án nối dây của mạng cao áp

Do nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đường dây từ TBATG – 110/22 , 10 , 35 kV về trung tâm cung cấp ( TBATT hoặc TPPTT) của nhà máy dài 8 km sẽ dùng loại đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép Tiết diện được lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế

Dựa trên tính chất quan trọng của các phân xưởng cũng như sơ đồ bố trí của chúng, mạng cao áp trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia lộ kép Ưu điểm của sơ đồ là sơ đồ nối dây rõ ràng , các TBA phân xưởng đều được cấp điện từ 2 đường dây nên độ tin cậy vì thế tương đối cao , dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ , tự động hóa , dễ vận hành

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn , các đường cáp trong nhà máy đều đặt trong hầm cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích này , ta đưa ra 4

phương án thiết kế mạng cao áp như sau:

Hình 2.1 Phương án 1

14

Hình 2.4 Phương án 4

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4

Trạm trung tâm

Máy biến áp trung tâm 35/10 (kV)

Máy biến áp trung tâm 35/10 (kV)

Trạm phân phối trung tâm

Trạm phân phối trung tâm

Máy biến áp phân

xưởng

Máy biến áp 10/0,4 (kV)

Máy biến áp 10/0,4 (kV)

Máy biến áp 35/0,4 (kV)

Máy biến áp 35/0,4 (kV)

10 (kV) sơ đồ tia

Cấp điện áp 10 (kV) sơ đồ

liên thông

Cấp điện áp 35 (kV) sơ đồ

tia

Cấp điện áp 35 (kV) sơ đồ

liên thông 9

14

10kV

Máy cắt loại 10kV

Máy cắt loại 35kV

Máy cắt loại 35kV

2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý 2.3.1 Các công thức tính toán

2.3.1.1 Hàm chi phí tính toán

Việc so sánh và lựa chọn phương án hợp lý , ta dựa trên việc tính toán hàm chi phí tính toán và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán :

Z = (avh+ atc) K + ∆A c ( 2.4 ) Trong đó :

+ avh: hệ số khấu hao vận hành , với đường cáp và trạm lấy avh = 0,1 + atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư , ở Việt Nam lấy atc = 0,2

+ K: Vốn đầu tư , trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ cần kể những phần

khác nhau trong sơ đồ cấp điện

+ c: giá tiền 1kWh tổn thất điện năng , đ/kWh

+∆A: tổn thất điện năng trong mạng cao áp và hạ áp xí nghiệp

2.3.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp

Để xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp, ta sử dụng công thức ∆A = NB ∆P0 T + 1

NB ∆Pn(Smax

Sđm)2 τ (2.5) Trong đó:

38T: thời gian đóng điện của máy biến áp (thông thường T=8760h)

𝜏: thời gian tổn thất công suất lớn nhất 𝜏 xác định theo công thức:

τ = (0,124 + Tmax 10−4)2 8760 (2.6) NB: số máy biến áp trong trạm

∆P0; ∆PN : lần lượt là tổn thất công suất không tải và tồn thất công suất ngắn mạch Smax công suất tính toán của máy biến áp

SđmBA công suất định mức máy biến áp Nhà máy làm việc ba ca, với Tmax = 4500(h) Vậy

τ = (0,124 + Tmax 10−4)2 8760 = 2886(h)

2.3.1.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn tính toán tổn thất trên đường dây

Vì các đường dây cao áp cấp điện cho xí nghiệp thường ngắn, chúng thường được chọn theo điều kiện kinh tế ( tức mật độ dòng kinh tế Jkt )

Fkt ≥ Imax

jkt mm2 (2.7) + Imax : dòng điện tính toán cực đại

Imax = Sttnm

2√3.Uđm (2.8)

(Tra bảng B 2.10 trang 31, thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006)

Chọn dây phân phối là cáp đồng, với Tmax = 4500 h thì J kt = 3,1 (A/mm2)

Dựa vào Fkt tính được , tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất và kiểm tra điều kiện phát nóng :

39 k1 k2 Icp ≥ Isc (2.9) + Isc ∶ dòng điện khi sảy ra sự cố đứt 1 cáp , Isc = 2 Imax

+ k1 : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ , k1 = 1

+ k2 : hệ số điều chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh Với các rãnh đặt 2 cáp , mỗi cáp cách nhau 300mm thì k2 = 0,93

+ Icp : dòng điện cho phép dây dẫn được chọn

Khi cần có thể kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp và phát nóng ∆U = P.R+Q.X

Với n là số dây song song

r0 là điện trở trên 1 km đường dây L là chiều dài đường dây (km)

Tổn thất điện năng :

ΔA = ΣΔP τ ( kWh) (2.13)