bài tập lớn hệ thống cung cấp điện 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 của nhà máy luyện kim đen TT Tên phân xưởng Công suất đặt kW Loại h tiêu thộ ụ... Xác định phụ tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN

ĐỀ TÀI

Sinh viên thực hi n: ệVũ Văn Long

MSSV: 20181633 Mã l p hớọc: 124695

Giảng viên hướng d n: TS Lê Vi t Ti n ẫệế

Hà N i - 2021 ộ

BÀI T P: THI T K H TH NG CUNG CẬ Ế Ế Ệ Ố ẤP ĐIỆN I Nội dung

Thiết k h th ng cung cế ệ ố ấp điện cho nhà máy luyện kim đen.

II Thông số ban đầu

1 Ph tụ ải điện c a nhà máy ( Hình 1 và B ng 1 ) ủ ả

2 Ph tụ ải điện c a ủ phân xưởng s a chử ữa cơ khí ( Hình 2 và Bảng 2 ) 3 Điện áp nguồn : 𝑈đ𝑚 = 22kV ho c 35 kV ặ

4 Dung lượng ngắn mạch v phía hạề áp của tr m bi n áp khu v c : 250 MVA ạ ế ự5 Đường dây cung cấp điện cho NM : đường dây trên không ,dây nhôm lõi thép 6 Kho ng cách t nguả ừ ồn đến nhà máy : 10 km

7 Công su t nguấ ồn điện: Vô cùng l n ớ8.Nhà máy làm vi c 3 ca, ệ 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 4500 gi ờ

III Nội dung yêu c u hoàn thànhầ

1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy 2 Thi t k mế ế ạng điện cao áp cho toàn nhà máy

Bảng 1 Phụ tải của nhà máy luyện kim đen

TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Loại h tiêu thộ ụ

Hình 1 Sơ đồ mặ ằt b ng nhà máy luyện kim đen Bảng 2 Danh sách thiết bị của PX SCCK

1 máy Toàn b ộ B ph n máy công c ộ ậ ụ

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW) 1 máy Toàn b ộ

22 Máy mài s c vắ ạn năng 1 3A-64 1

24 Máy ép ki u tr c khuể ụ ỷu 1 K113 2

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW) 1 máy Toàn b ộ

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

Nô i Dung

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 9

1.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toá 9

1.2 Ph t i tính toán toàn nhà máy 11ụ ả1.3 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng s a chử ữa cơ khí 11

1.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại 18

1.5 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy 20

1.6 Xác định biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy 20

CHƯƠNG II: THI T K M NG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 25 Ế Ế Ạ2.1 Đặ ấn đềt v 25

2.2 Xác định điện áp liên k t v i ngu n 25ế ớ ồ2.3 Tính toán kinh t - k thu t l a chế ỹ ậ ự ọn phương án hợp lý 34

2.4 Thi t k chi tiế ế ết cho sơ đồ đã được chọn 58

2.5 Sơ đồ chi tiết mạng cao áp của nhà máy 74

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ T I TÍNH TOÁN Ả

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 nhi u ềnhóm thiế ịt b dùng điện Đó là công suất giả định không đổi trong su t quá trình làm vi c, nó ố ệgây ra h u qu phát nhiậ ả ệt ho c phá hủy cách điện ặ đúng bằng công su t thấ ự ếc t đã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm vi c Vì v y trong th c t thiệ ậ ự ế ết k cung cế ấp điện nhi m vệ ụ đầu tiên là xác định 𝑃𝑡𝑡 c a h thủ ệ ống c n cung cầ ấp điện Tùy theo quy mô mà ph tụ ải điện phải được xác định theo th c t ho c phự ế ặ ải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiều năm sau đó Phụ tải tính toán s dử ụng để ựa ch n và ki m tra các thi l ọ ể ế ịt b trong h thệ ống như: MBA, dây d n, ẫcác thi t bế ị đóng cắt …, tính toán tổn th t công suấ ất điện năng, lựa chọn bù …Phụ tải tính toán phụ thu c vào các yộ ếu tố như: công suất, số lượng máy, chế độ ận hành… v

⇒ Phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải th c t s làm gi m tu i th c a thiự ế ẽ ả ổ ọ ủ ế ịt b , ảnh hưởng đến chất lượng, độ tin c y c a h th ng cung cậ ủ ệ ố ấp điện Do đó việc lựa chọn ph t i tính toán mụ ả ột cách phù hợp đóng phần quan trọng đến thành công của bản thiế ết k

1.1.1 Phương pháp xác định 𝐏𝐭𝐭 theo h s ệ ố𝐊𝐧𝐜 và 𝐏đ

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

𝑃𝑡𝑡= 𝐾𝑛𝑐 𝑃đ (1.1) Trong đó:

𝐾𝑛𝑐: H s nhu c u tra t sệ ố ầ ừ ổ tay theo số liệu c a các phân xưởng ủ𝑃đ : Công suất đặ ủa các phân xưởng: t c

𝑄𝑡𝑡= 𝑃𝑡𝑡 𝑡𝑔𝜑 (1.2) Trong đó:

: H s công su t tính toán ra s tay, t

𝑄𝑡𝑡 : Công su t ph n kháng tính toán ấ ả

1.1.2 Xác định 𝐏𝐭𝐭 theo công su t trung bình ấ 𝐏𝐭𝐛 và hệ s cố ực đại 𝐊𝐦𝐚𝐱

Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi ti t cho t ng PX, có thông tin chính xác v mế ừ ề ặt bằng bố trí thiết bị, biết được công su t và quá trình công ngh c a t ng máy Ti n hành thi t k mấ ệ ủ ừ ế ế ế ạng hạ áp của PX, s liố ệu đầu tiên cần xác định là 𝑃𝑡𝑡 cùa t ng thiừ ế ịt b và t ng nhóm thi t bừ ế ị trong PX Với một động cơ

𝑃𝑡𝑡= 𝑃đ𝑚 (1.3) Với nhóm động cơ có 𝑛 ≤ 3

𝑃𝑡𝑡= ∑ 𝑃𝑛 đ𝑚𝑖

𝑖=1 (1.4) Với nhóm động cơ có 𝑛 ≥ 4

𝑃𝑡𝑡= 𝐾𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑠𝑑 ∑ 𝑃𝑛 đ𝑚𝑖 (1.5) Trong đó :

𝑛ℎ𝑞= 𝑛 𝑛ℎ𝑞∗ (1.9) Chú ý:

Khi tra b ng ả 𝑘𝑚𝑎𝑥 chỉ bắt đầ ừ u t 𝑛ℎ𝑞= 4 Khi 𝑛ℎ𝑞< 4, 𝑃𝑡𝑡 được tính như sau:

𝑃𝑡𝑡= ∑ 𝐾𝑛 𝑡𝑖 𝑃đ𝑚𝑖 (1.10) Trong đó:

𝐾𝑡𝑖: H s t i ( chệ ố ả ở ế độ dài hạn = 0,9, chở ế độ ng n h n = 0,75) ắ ạ

Nếu trong nhóm có thiế ịt b làm việ ởc chế độ ng n h n lắ ạ ặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài h n ạtrước khi tính 𝑛ℎ𝑞

𝑃𝑞đ= 𝑃đ𝑚 √𝐾đ (1.11) Trong đó:

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công su t chi u sáng trên mấ ế ột đơn vị di n tích (ệ 𝑚2) 𝑃𝑐𝑠= 𝑃0 𝑆 (1.13)

Trong đó:

P0: Su t chiấ ếu sáng trên đơn vị S (𝑊/𝑚2) S: Diện tích c n chiầ ếu sáng (𝑚2) Lưu ý:

Cần ph i cân nh c xem s d ng loả ắ ử ụ ại bóng đèn nào cho phù hợp Khi 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ta có 𝑡𝑔𝜑 = 0

𝑄𝑐𝑠= 𝑃𝑐𝑠 𝑡𝑔𝜑 (1.14) 1.1.4 Tính phụ tải tính toán toàn ph n c a mầ ủ ỗi phân xưởng

𝑆𝑡𝑝= √(𝑃𝑡𝑡+ 𝑃𝑐𝑠)2+ (𝑄𝑡𝑡+ 𝑄𝑐𝑠)2 (1.15)

1.2 Ph t i tính toán toàn nhà máy ụ ả

PTTT b ng t ng ph t i cằ ổ ụ ả ủa các phân xưởng có kể đến h s s dệ ố ử ụng đồng thời

𝑃𝑡𝑡𝑛𝑚= 𝐾đ𝑡 ∑ 𝑃𝑛 𝑡𝑡𝑝𝑥𝑖 = 𝐾đ𝑡 ∑ (𝑃𝑛𝑡𝑡𝑖+ 𝑃𝑐𝑠𝑖) (1.16) 𝑄𝑡𝑡𝑛𝑚= 𝐾đ𝑡 ∑ 𝑄𝑛 𝑡𝑡𝑝𝑥𝑖 = 𝐾đ𝑡 ∑ (𝑄𝑛1 𝑡𝑡𝑖+ 𝑄𝑐𝑠𝑖) (1.17)

𝑆𝑡𝑡𝑛𝑚= √𝑃𝑡𝑡𝑛𝑚2+ 𝑄𝑡𝑡𝑛𝑚2 (1.18) Hệ s ố𝐾đ𝑡 được xác định theo từng trường h p sau: ợ

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 khí1.3.1 Xác định ph tụ ải động lực cho phân xưởng cơ khí

Do các thiế ịt b trong phân xưởng có công su t và chấ ế độ làm vi c khác nhau nên ta c n phệ ầ ải phân nhóm phụ tải để xác định ph tụ ải tính toán được chính xác

STT Tên thiết b ị Ký hi u trên sơ đồ ệ 𝑃đ𝑚 (kW)/ 1

máy Số lượng Tổng công suất

8 Máy mài trong 20 3 1 3

Sử d ng hụ ệ số nhu cầu để tính ph tụ ải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khíHệ s nhu cố ầu đượ ựa chọn: 𝐾c l 𝑛𝑐= 0,3 và 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,6 𝑡𝑔𝜑 = 1 ) ( 33 𝑃𝑡𝑡1= 𝐾𝑛𝑐.𝑃đ1= 𝐾𝑛𝑐 ∑ 𝑃12𝑖=1đ𝑚1𝑖 1𝑖.𝑛 = 0,3.75 22= ,5(𝑘𝑊) Trong đó:

𝑃đ1: Công suất đặt c a nhóm 1 (kW) ủ

𝑃đ𝑚1𝑖: Công suất định m c c a thiứ ủ ế ịt b thứ i trong nhóm 1 (kW) 𝑛1𝑖: Số lượng thiế ịt b th trong nhóm 1 ứ i

⇒ 𝑄𝑡𝑡= 𝑃𝑡𝑡 𝑡𝑔𝜑 = ,5.1,22 33 30= (𝑘𝑉𝐴𝑟)⇒ 𝑆𝑡𝑡= √𝑃𝑡𝑡2+ 𝑄𝑡𝑡2 = 37,5(𝑘𝑉𝐴) 𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡

√3.𝑈=√3.0,3837,5 = 56 98, (𝐴)

Bảng 1 2 B ng ph t i tính toán nhóm II ả ụ ả

STT Tên thiết b ị Ký hi u trên sơ đồ ệ 𝑃đ𝑚 (kW)/ 1 máy Số lượng Tổng công suất (kW)

𝑃𝑡𝑡2= 𝐾𝑛𝑐.𝑃đ2= 𝐾𝑛𝑐 ∑ 𝑃11𝑖=1đ𝑚2𝑖.𝑛2𝑖 = 0,3.70 21= (𝑘𝑊 )Trong đó:

√3.𝑈= 35

√3.0,38= 53 18, (𝐴) Bảng 1 3 B ng phả ụ ả t i tính toán nhóm III

STT Tên thiế ịt b Ký hiệu trên sơ đồ 𝑃đ𝑚 (kW)/ 1

máy Số lượng

Tổng công suất (kW)

Tổng 11 62 Hệ s nhu cố ầu đượ ựa chọn: 𝐾c l 𝑛𝑐= 0,3

𝑃𝑡𝑡3= 𝐾𝑛𝑐.𝑃đ3= 𝐾𝑛𝑐 ∑ 𝑃11𝑖=1đ𝑚3𝑖.𝑛3𝑖 = 0,3.62 18= ,6(𝑘𝑊) Trong đó:

𝑃đ3: Công suất đặt c a nhóm 3 (kW) ủ

𝑃đ𝑚3𝑖: Công suất định m c c a thiứ ủ ế ịt b thứ i trong nhóm 3 (kW) 𝑛3𝑖: Số lượng thi t bế ị th trong nhóm 3 ứ i

Từ 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,6 ⇒ 𝑡𝑔𝜑 = 1,33

⇒ 𝑄𝑡𝑡= 𝑃𝑡𝑡 𝑡𝑔𝜑 = ,6.1,18 33 = 24,8(𝑘𝑉𝐴𝑟)⇒ 𝑆𝑡𝑡= √𝑃𝑡𝑡2+ 𝑄𝑡𝑡2 = 31 (𝑘𝑉𝐴) 𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡

𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡

√3.𝑈=√3.0,3835,5 = 53 94, (𝐴)

Bảng 1 5 B ng ph t i tính toán nhóm V ả ụ ả

STT Tên thiết b ị Kí hi u trên sơ đồ ệ 𝑃đ𝑚

(kW)/ 1 máy Số lượng

Tổng công suất (kW)

𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡√3.𝑈= 37

√3.0,38= 56, 2(𝐴)

Bảng 1 6 B ng ph t i tính toán nhóm VI ả ụ ả

STT Tên thiết b ị Kí hi u trên sơ đồ ệ 𝑃đ𝑚

(kW)/ 1 máy Số lượng

Tổng công suất (kW)

𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡

√3.𝑈=√3.0,3834,57 = 52 52, (𝐴)

Bảng 1 7 B ng t ng hả ổ ợp phụ tải tính toán c a các nhóm ủ

Với tỉ lệ 1: 4500 ta tính được diện tích của phân xưởng s a chử ữa cơ khí là:

𝑆 = 1195 𝑚2

Ta có công su t chiấ ếu sáng phân xưởng: 𝑃𝑐𝑠= 𝑃0 𝑆 (lấy 𝑃0= 15 (𝑊/𝑚2))

Ta được: 𝑃𝑐𝑠= 15 1195 10−3= , (𝑘𝑊) 17 931.3.3 Xác định tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Là phân xưởng xửa chữa cơ khí nên chọn hệ số đồng th i: k = 0,8 ờ đt

Công su t tính toán tác dấ ụng toàn phân xưởng là:

𝑃𝑡𝑡𝑝𝑥= 𝑘đ𝑡 ∑ 𝑃𝑡𝑡= 0,8.(22,5 +21 18+ ,6 + ,3 + ,2 + ,21 22 20 74) =101,07(𝑘𝑊) Công su t tính toán phấ ản kháng toàn phân xưởng là:

𝑄𝑡𝑡𝑝𝑥= 𝑘đ𝑡 ∑ 𝑄𝑡𝑡= 0,8.(30 28 24+ + ,8 + ,4 + ,6 + ,28 29 27 65) =134, (𝑘𝑉𝐴𝑟)76Công su t tính toán toàn ph n cấ ầ ủa phân xưởng là:

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

= 179,78 (𝑘𝑉𝐴 )

Hệ s công suố ất toàn phân xưởng: 𝑐𝑜𝑠𝜑 =Pttpx

Sttpx=101,07 17+ ,93179,78 ≈ 0,66 Dòng điện tính toán toàn phân xưởng 𝐼𝑡𝑡 = 𝑆𝑡𝑡𝑝𝑥

√3.0,38 = 273,15 A 1.4 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

Do chỉ bi t công suế ất đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo công suất đặt và hệ s ố𝐾𝑛𝑐

Các công th c c n s d ng: ứ ầ ử ụ Phụ tải động l c: ự 𝑃đ𝑙= 𝑃đ 𝐾𝑛𝑐

𝑄đ𝑙= 𝑃đ𝑙 𝑡𝑔𝜑

Tra bảng PLI.3 để tìm knc và 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑡𝑔𝜑, Phụ tải chi u sáng ế

𝑃𝑐𝑠= 𝑃0 𝑆 trong đó S: diện tích c n chi u sáng ầ ế

Tra PLI.2 tìm P (công su t chi u sáng 0 ấ ế 𝑊/𝑚2) Tính S c a ttp ủ ừng phân xưởng:

𝑆𝑡𝑝= √(𝑃đ𝑙+ 𝑃𝑐𝑠)2+ (𝑄đ𝑙+ 𝑄𝑐𝑠)2

Bảng 1.8: Danh sách các phân xưởng và thông s tra c u ố ứ

Stt Tên phân xưởng Pđặt kW diện tích trên sơ đồ F, cm^2

diện tích thực F,

m^2

knc cos phi cos phi chiếu

sáng

Po, W/m^2 1 Phân Xường (PX)

3 PX máy cán phôi tấm

Bảng 2.1 : Phân lo i ph t i ạ ụ ả

TT Tên phân xưởng Loại h tiêu th ộ ụ

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7 (3913,5)1,4 = 1956 75, (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công su t ọ ế ấ𝑆đ𝑚= 2000 (𝑘𝑉𝐴)

Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.17691,4 ,3= 884 63, (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n máy hai bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 1000 (𝑘𝑉𝐴) 3 Tr m bi n áp B3 ạ ế

Trạm cấp điện cho Phân xưởng máy cán phôi tấm Dung lượng MBA : 𝑆đ𝑚𝐵≥𝑁𝑆𝑡𝑡

𝐵 𝑘ℎ𝑐=12602 = 630 (𝑘𝑉𝐴)Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.12601,4 = 630 (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 630 (𝑘𝑉𝐴) 4 Tr m bi n áp B4 ạ ế

Tr m cạ ấp điện cho phân xưởng cán nóng Công su t MBA : ấ𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=1774,12 = 887,1 (𝑘𝑉𝐴) Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7 (1774,1)1,4 = 887,1(𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 1000 (𝑘𝑉𝐴) 5 Tr m bi n áp B5 ạ ế

Trạm cấp điện cho phân xưởng cán ngu i , ban qu n lý và phòng thiộ ả ế ết k Công su t MBA : ấ

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=√(1125 180+ )

2 + (1515 240+ )2

2 = 2187,22 = 1094(𝑘𝑉𝐴) Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7 (2187,2)1,4 = 1094(𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 1250 (𝑘𝑉𝐴)6.Trạm bi n áp 6 ế

Trạm cấp điện cho Phân xưởng tôn và phân xưởng sửa chữa cơ khí Công suất MBA :

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=√(938 135+ )2 + (2 1287 119+ )2 =1768,52 = 884 25, (𝑘𝑉𝐴) Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.17681,4 ,5= 884 25, (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 1000 (𝑘𝑉𝐴) 2.2.2.2 Phương án 2

Phương án 2 sử ụng 7 TBA phân xưởng , trong đó các trạ d m B2, B4, B6 giống như phương án 1 Còn các tr m còn lạ ại như sau

1 Tr m bi n áp B1 ạ ế

Tr m cạ ấp điện cho phân xưởng luyện gang Công suất định m c MBA : ứ𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=33502 = 1675 𝑘𝑉𝐴 Điều ki n ki m tra khi x y ra s c ệ ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.33501,4 = 1675 (𝑘𝑉𝐴) V y ta ch n hai máy bi n áp có công suậ ọ ế ất định m c ứ 𝑆đ𝑚= 2000 (𝑘𝑉𝐴)

Tr m cạ ấp điện cho phân xưởng cán ngu i Công su t MBA : ộ ấ𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=18872 = 943,5 (𝑘𝑉𝐴)Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐

(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.18871,4 = 943,5 (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 1000 (𝑘𝑉𝐴) 7 Tr m bi n áp B7 ạ ế

Tr m cạ ấp điện cho Trạm bơm Công suất MBA : 𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡

𝑁𝐵 𝑘ℎ𝑐=757,32 = 378 65, (𝑘𝑉𝐴) Điều kiện ki m tra khi x y ra s c ể ả ự ố

𝑆đ𝑚𝐵≥(𝑁𝐵− 1 𝑘 𝑘𝑆𝑡𝑡𝑠𝑐) ℎ𝑐 𝑞𝑡=0,7 𝑆1,4 =𝑡𝑡 0,7.1,4757,3= 378 65, (𝑘𝑉𝐴) Vậy ta ch n hai máy bi n áp có công suọ ế ất định mức 𝑆đ𝑚= 400 (𝑘𝑉𝐴)

Ta có b ng k t qu lả ế ả ựa chọn công su t máy biấ ến áp trong 2 phương án trên :

Bảng 2.2 Hai phương án lựa chọn TBA phân xưởng Thứ tự Tên Phân xưởng Stt ,

kVA Số máy Sdm , kVA

Tên trạm

6,7 Phân xưởng Tôn và Phân xưởng SCCK 1768.5 2 1000 B6

1 phân xưởng luy n gang ệ 3349.6 2 2000 B1 2 Phân xưởng lò mactin 1769.3 2 1000 B2 3,9 máy cán phôi t m,ban qu n lý và phòng thiế ếấ t k ả 1560 2 1000 B3

5 phân xưởng cán ngu i ộ 1886.9 2 1000 B5 6,7 Phân xưởng Tôn và Phân xưởng SCCK 1768.5 2 1000 B6

2.2.3 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Điện năng từ hệ th ng cố ấp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT

*Ưu điểm : Vi c qu n lý , v n hành mệ ả ậ ạng điện cao áp nhà máy được thu n l i, t n thậ ợ ổ ất trong m ng ạgiảm , độ tin c y cung cậ ấp điện được gia tăng.

*Nhược điểm : Vốn đầu tư lớn do phải xây d ng TPPTT ự

Thực tế , khi điện áp ngu n không cao ( U 35 kV) , công suồ ≤ ất các phân xưởng tương đối lớn thì thường dùng TPPTT Khi s dử ụng TBAPPTT thì các MBA phân xưởng có tỷ s biố ến đổi 35/0,4 kV

2.2.4 L a chự ọn Phương án nối dây c a m ng cao áp ủ ạ

Do nhà máy thu c h tiêu th loộ ộ ụ ại I nên đường dây t TBATG 110/22 , 10 , 35 kV v trung ừ – ềtâm cung c p ( TBATT ho c TPPTT) c a nhà máy dài 8 km s dùng loấ ặ ủ ẽ ại đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , l kép Tiộ ết diện được lựa ch n theo mọ ật độ dòng điện kinh t ế

Dựa trên tính chất quan tr ng cọ ủa các phân xưởng cũng như sơ đồ bố trí c a chúng, m ng cao áp ủ ạtrong nhà máy s dử ụng 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 c y vì thậ ế tương đối cao , d thễ ực hiện các bi n pháp bệ ảo v , tệ ự động hóa , d vễ ận hành

Để đả m b o mả ỹ quan và an toàn , các đường cáp trong nhà máy đều đặt trong hầm cáp xây d c ọtheo các tuyến giao thông n i bộ ộ Từ những phân tích này , ta đưa ra 4 phương án thiết kế mạng cao áp như sau:

14

14

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

Trạm trung tâm

Máy bi n áp trung ếtâm 35/10 (𝑘𝑉)

Máy bi n áp trung ếtâm 35/10 (𝑘𝑉)

Trạm phân ph i ố

trung tâm Trạm phân ph i trung tâm ố

Máy bi n áp ếphân xưởng

Máy bi n áp ế10/0,4 (𝑘𝑉)

Máy bi n áp ế10/0,4 (𝑘𝑉)

Máy bi n áp ế35/0,4 (𝑘𝑉)

Máy bi n áp ế35/0,4 (𝑘𝑉) Cáp d n ẫ Cấp điện áp

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

Máy c t ắ Máy c t lo i ắ ạ10𝑘𝑉 Máy c t lo i ắ ạ10𝑘𝑉 Máy c t lo i 35𝑘𝑉 ắ ạ Máy c t lo i 35𝑘𝑉 ắ ạ2.3 Tính toán kinh t - kế ỹ thu t lậ ựa chọn phương án hợp lý

2.3.1 Các công th c tính toán ứ2.3.1.1 Hàm chi phí tính toán

Vi c so sánh và l a chệ ự ọn phương án hợp lý , ta d a trên viự ệc 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 : h s khệ ố ấu hao vận hành , với đường cáp và tr m l y ạ ấ 𝑎𝑣ℎ = 0,1 + 𝑎𝑡𝑐 : hệ ố s tiêu chu n thu h i vẩ ồ ốn đầu tư , ở Việt Nam lấy 𝑎𝑡𝑐 = 0,2

+ K : Vốn đầu tư , trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ ầ c n k nh ng phể ữ ần khác nhau trong sơ đồ ấp điệ c n

+ c : giá ti n 1kWh t n thề ổ ất điện năng , đ/kWh

+∆𝐴 ổ : t n thất điện năng trong mạng cao áp và hạ áp xí nghi p ệ2.3.1.2 T n thổ ất điện năng trong máy biến áp

Để xác định t n thổ ất điện năng trong các trạm bi n áp, ta s d ng công th c ế ử ụ ứ

∆𝐴 = 𝑁𝐵 ∆𝑃0 𝑇 +𝑁1𝐵.∆𝑃𝑛(𝑆𝑚𝑎𝑥

𝑆đ𝑚)2 𝜏 (2.5) Trong đó:

T: thời gian đóng điện c a máy biủ ến áp (thông thường T=8760h) : th i gian t n thờ ổ ất công su t lớn nhất xác định theo công th c: ấ ứ

𝜏 = (0,124+ 𝑇𝑚𝑎𝑥 10−4)2 8760 (2.6) 𝑁𝐵: s máy bi n áp trong tr m ố ế ạ

∆𝑃0; ∆𝑃𝑁 : lần lượt là t n th t công su t không t i và t n th t công su t ng n mổ ấ ấ ả ồ ấ ấ ắ ạch 𝑆𝑚𝑎𝑥 công su t tính toán c a máy bi n áp ấ ủ ế

𝑆đ𝑚𝐵𝐴 công suất định m c máy bi n áp ứ ếNhà máy làm vi c ba ca, v i ệ ớ𝑇𝑚𝑎𝑥= 4500(ℎ) V y ậ

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

2.3.1.3 L a ch n ti t diự ọ ế ện dây d n tính toán t n thẫ ổ ất trên đường dây

Vì các đường dây cao áp cấp điện cho xí nghiệp thường ngắn, chúng thường được chọn theo điều kiện kinh t ( t c mế ứ ật độ dòng kinh t Jkt ) ế

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, thi t k cế ế ấp điện c a Ngô Hủ ồng Quang, Vũ Văn Tẩm, NXB khoa h c ọvà kỹ thu t, Hà N i 2006) ậ ộ

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

Dựa vào 𝐹𝑘𝑡 tính được , tra bảng l a chự ọn tiết diện tiêu chu n cáp g n nh t và kiẩ ầ ấ ểm tra điều kiện phát nóng :

𝑘 𝑘 𝐼1 2 𝑐𝑝≥ 𝐼𝑠𝑐 (2.9) + 𝐼𝑠𝑐∶ dòng điện khi s y ra s cả ự ố đứt 1 cáp , 𝐼𝑠𝑐 = 2 𝐼𝑚𝑎𝑥

+ : h s𝑘1 ệ ố điều ch nh theo nhiỉ ệt độ , 𝑘1 = 1

+ 𝑘2 : h s ệ ố điều ch nh vỉ ề 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 ch n ọ

Khi c n có th ki m tra lầ ể ể ại theo điều kiện t n thổ ất điện áp và phát nóng

𝛥𝐴 = 𝛴𝛥𝑃 𝜏 ( kWh) (2.13) 2.3.2 Phương án 1

Hình 2.5 Phương án 1 2.3.2.1 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong TBA

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phương xưởng và MBA trung gian mở ục 2.2.2.1 ta có k t ếquả lựa chọn MBA :

Bảng 2.1 Máy bi n áp các trế ạm phương án 1

Tên TBA 𝑆đ𝑚

(𝑘𝑉𝐴) 𝑈𝑡⁄ 𝑈ℎ ∆𝑃0

(𝑘𝑊 )∆𝑃𝑛

(𝑘𝑊) 𝐼0% 𝑈𝑛% Số

máy Giá(*) Đơn Tiền(*) Thành

Trạm B1 2000 10/0,4 2.7 18.4 0.9 6 2 799 1598 Trạm B2 1000 10/0,4 1.55 9 1.3 5 2 413 826 Trạm B3 630 10/0,4 1.1 6.01 1.4 4.5 2 363 726

Trạm B4 1000 10/0,4 1.55 9 1.3 5 2 413 826 Trạm B5 1250 10/0,4 1.71 12.8 1.2 5.5 2 521 1042 Trạm B6 1000 10/0,4 1.55 9 1.3 5 2 413 826

Ghi chú: (*) : triệu VND Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là 𝐾𝐵= 8,644(𝑡ỷ𝑉𝑁𝐷)

Tổn thất điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.5) : ∆𝐴 = 2.6,3.8760 +1

2 39 (10853

5600)2 2886 = 321763 kWh Tương tự với các tr m còn lạ ại ta có b ng sau : ả

Bảng 2.4 : T n thổ ất điện năng trong các TBA phương án 1 Tên TBA Số máy Stt, Sđm deltaPo deltaPn delta A, kWh (kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh) TBATG 2 10852.9 5600 6.3 39 321763 Trạm B1 2 3913.5 2000 2.7 18.4 148973 Trạm B2 2 1769.3 1000 1.55 9 67812 Trạm B3 2 1260.2 630 1.1 6.01 53977 Trạm B4 2 1774.1 1000 1.55 9 68037 Trạm B5 2 2187.2 1250 1.71 12.8 86512 Trạm B6 2 1768.5 1000 1.55 9 67777

Tiết diện kinh t c a cáp tính theo công th c (2.7 ) ế ủ ứ 𝐹𝑘𝑡= 𝐼𝑚𝑎𝑥

𝑗𝑘𝑡 = 1133,1 = 36,4 𝑚𝑚2

Tra b ng PL 4.56 sả ổ tay lựa chọn và tra c u thi t bứ ế ị điện t 0-500kV,ta chừ ọn được cáp có tiết diện g n nh t F= 35ầ ấ 𝑚𝑚2 , Icp = 170 A Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công th c ( 2.11 ) : ứ 0,93 170 = 158,1 A < Isc = 2 113 = 226 A

Do v y ta c n phậ ầ ải chọn tăng lên thành loại có F = 70 𝑚𝑚2 có 𝐼𝑐𝑝 = 245 A Ki m tra lể ại điều kiện phát nóng th a mãn ỏ

Tương tự với các tuy n cáp cao áp cế ủa các TBA phân xưởng còn lại K t qu ghi trong b ng 2.5 ế ả ả * Lo i cáp hạ ạ áp đượ ử ục s d ng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Lens s n xuả ất Dòng điện lớn nhất đi qua cáp B6-7 :

Ta s d ng mử ụ ỗi pha 1 cáp đồng 1 lỗi do LENS chế tạo Trong trường h p này k2 = 0,85 Khi s y ợ ảra s cự ố đứt 1 dây ta có thể b qua 30% ph t i loỏ ụ ả ại III Như vậy

𝑘 𝑘 𝐼1 2 𝑐𝑝= 1.0, 𝐼85 𝑐𝑝≥ 𝐼𝑠𝑐 = 1,4 𝐼𝑚𝑎𝑥= 575.1,4 = 805 A Vậy ta ch n cáp mọ ỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi có F= 630 𝑚𝑚2 , 𝐼𝑐𝑝 = 945 A

Tương tự với cáp B5-9 dẫn điện đến phụ tải lo i III ch n cáp mạ ọ ỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi có F= 240 𝑚𝑚2 , 𝐼𝑐𝑝 = 538A

m 106 đ TBATG-

B1 3913.5 113.0 36.44 2(3*70) 245 75 0.4 60 TBATG-

B2 1769.3 51.1 16.48 2(3*16) 110 75 0.1 15 TBATG-

B3 1260.2 36.4 11.74 2(3*16) 110 97 0.1 19.4

TBATG-B4 1774.1 51.2 16.52 2(3*16) 110 70 0.1 14 TBATG-

B5 2187.2 63.1 20.37 2(3*25 140 325 0.15 97.5 TBATG-

B6 1768.5 51.1 16.47 2(3*16) 110 170 0.1 34 B1-8 757.3 575.3 185.58 2(3*630+1*400) 945 100 2 400 B5-9 300.3 456.2 147.16 3*240+1*95 538 105 1 105 B6-7 179.8 273.2 88.11 4G95 298 92 0.7 64.4 Tổng chi

Vậy vốn đầu tư dây : 𝐾𝐷 = 809 10,3 6 đ

2 Tính toán t n th t công su t , t n thổ ấ ấ ổ ất điện năng

Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có ro = 0,208 Ω/km, L= 75m 𝑅 =12 𝑟0 𝐿 = 0,5.0,208.75.0,001 = 0,01 Ω

Tổn th t công su t tác dấ ấ ụng trên đoạn cáp này được tính theo công th c (2.12) ứ𝑃 = 𝑆𝑡𝑡2

𝑈đ𝑚2 𝑅.10−3=3913,51022 0,01 10 −3= 1, 𝑘𝑊 53Tương tự ới các đườ v ng cáp khác Ta có b ng : ả

Bảng 2.6 T n thổ ất công su t tác dấ ụng trên các đường dây phương án I

Đường cáp F L Ro, Ω /km R kVA Stt, deltaP, kW TBATG-B1 2(3*70) 75 0.268 0.010 3913.5 1.54 TBATG-B2 2(3*16) 75 1.47 0.055 1769.3 1.73 TBATG-B3 2(3*16) 97 1.47 0.071 1260.2 1.13 TBATG-B4 2(3*16) 70 1.47 0.051 1774.1 1.62 TBATG-B5 2(3*25 325 0.927 0.151 2187.2 7.21 TBATG-B6 2(3*16) 170 1.47 0.125 1768.5 3.91 B1-8 2(3*630+1*400) 100 0.028 0.001 757.3 5.56 B5-9 3*240+1*95 105 0.075 0.008 300.3 4.92

28.11