Báo cáo - Đồ án tốt nghiệp Đại Học - Thiêt kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng và toàn bộ nhà máy CT20

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô khoa Công Nghệ Tự Động Hóa của trường đã tạo điều kiện cho em tham gia kì đồ án tốt nghiệp để có nhiều trải nghiệm và những định hướng tốt cho ngành nghề mà em theo đuổi. Và em cũng xin chân thành cảm ơn cô giáo, Thạc sỹ NGÔ KIÊN TRUNG đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành tốt kì làm đồ án tốt nghiệp này. Trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như trong quá trình làm bài báo cáo, em khó tránh khỏi nhiều sai sót. Do trình độ hiểu biết cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy, Cô để em có thể khắc phục, cải thiện thêm đề tài và học thêm được nhiều kinh nghiệm hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn!   LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan về nội dung đồ án tốt nghiệp với tên đề tài “Thiết kế hệ thông cung cấp điện cho phân xưởng và toàn bộ nhà máy ct20” là không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác, hay các sản phẩm tương tự không phải do em làm ra. Sản phẩm của đồ án là chính bản thân em nghiên cứu và xây dựng. Nếu có điều gì không trung thực em xin chịu mọi hình thức kỉ luật của trường Đại học công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên. Hà Nội, ngày … tháng 010 năm 2020 Sinh viên thực hiện đề tài   MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 1 LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG viii LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2 1.1. Giới thiệu sơ lược về nhà máy ct20. 2 1.2. Các phương pháp xác định phụ tải 3 1.2.1. Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 4 1.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. 5 1.2.3. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq). 5 1.3. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí. 7 1.3.1. Phụ tải tính toán nhóm 1 9 1.3.2. Phụ tải tính toán nhóm 2 10 1.3.3. Phụ tải tính toán nhóm 3 12 1.3.4. Phụ tải tính toán nhóm 4 13 1.3.5. Xác định phụ tải chiếu sáng. 14 1.3.6. Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng. 15 1.4. Xác định phụ tải cho nhà máy. 15 1.4.1 Xác định phụ tải tính toán trong phân xưởng 16 1.4.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của toàn nhà máy 16 1.4.3. Phụ tải tính toán nhà máy 19 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ NHÀ MÁY 21 2.1. Đặt vấn đề 21 2.2. Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng 21 2.3. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng 24 2.3.1 So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật 26 2.3.2 So sánh về chỉ tiêu kinh tế 28 2.4 Tổn thất trong các máy biến áp 32 2.4.1. Xác định tổn thất trong MBA 32 2.4.2 Xác định phụ tải của nhà máy 33 2.5 Xác định vị trí đặt trạm biến áp 33 2.6. Tính chọn thiết bị trong mạch phân xưởng 35 2.6.1. Chọn Aptomat 35 2.6.2. Chọn dây dẫn 38 2.7. Thiết kế mạng điện cho nhà máy 42 2.7.1. Đặt vấn đề 42 2.7.2. Kinh tế 42 2.7.3. Kỹ thuật 43 2.7.4. Chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy 43 2.8. Tính chọn máy phát dự phòng. 44 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ NHÀ MÁY 46 3.1 Chọn các thiết bị trong mạng điện 46 3.1.1 Chọn các thiết bị cao áp 46 3.1.2 Chọn các thiết bị hạ áp 51 3.2. Tính toán ngắn mạch. 56 3.2.1. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch. 56 3.2.2. Chọn điểm tính ngắn mạch. 57 3.2.3.Tính ngắn mạch ba pha. 57 3.2.4. Tính ngắn mạch 2 pha. 59 3.3. Đánh giá tổn thất trong mạng điện. 59 3.4. Kiểm tra thiết bị điện. 60 3.4.1. Kiểm tra dao cách ly đầu vào nhà máy. 61 3.4.2. Kiểm tra máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp. 63 3.4.3. Kiểm tra thanh cái cao áp. 64 3.4.4. Kiểm tra sứ đỡ cao áp. 65 CHƯƠNG 4: 67 THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT VÀ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT 67 4.1. Thiết kế bảo vệ chống sét 67 4.1.1. Khái niệm 67 4.1.2. Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho nhà máy, xí nghiệp 67 4.1.3. Lựa chọn thiết bị chống sét cho nhà máy. 68 4.1.4. Tính toán vùng bảo vệ 69 4.2. Tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ 69 4.2.1. Đặt vấn đề 69 4.2.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ 70 4.2.3. Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên. 71 4.2.4. Nâng cao hệ số Cosφ bằng phương pháp bù 72 4.2.5. Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 72   DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí 8 Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia. 20 Hình 2.2: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh 21 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lí hệ thống cung cấp điện hình tia 22 Hình 2.4: Sơ đồ mặt bằng đi dây cho nhà máy 34 Hình 2.5: Sơ đồ đi dây cho phân xưởng cơ khí 41 Hình 2.6: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia. 44 Hình 2.7: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh 45 Hình 2.8: Máy phát điện mitsubishi 2100KVA. 47 Hình 4.1: Sơ đồ tổng hợp trạm biến áp và tủ tụ bù 66   DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Danh sách các thiết bị trong phân xưởng cơ khí 7 Bảng 1.2: Danh sách thiết bị nhóm 1 9 Bảng 1.3: Danh sách thiết bị nhóm 2 10 Bảng 1.4: Danh sách thiết bị nhóm 3 12 Bảng 1.5: Danh sách thiết bị nhóm 4 13 Bảng 1.6: Cho ta các giá trị phụ tải tính toán của các phân xưởng 16 Bảng 1.7: Diện tích các phân xưởng 17 Bảng 2.1: Phương án chọn máy biến áp 24 Bảng 2.2: Thông số của máy biến áp 28 Bảng 2.3: Kết quả tính toán của 2 phương án 31 Bảng 2.4: Bảng chọn aptomat cho các thiết bị 35 Bảng 2.5: Bảng chọn ATM cho các nhóm 36 Bảng 2.6: Tính toán lựa chọn cáp dẫn điện từ tủ động lực đến thiết bị trong phân xưởng 39 Bảng 2.7: Tính toán lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực trong phân xưởng 40 Bảng 3.1: Thông số của thanh cái cao áp 49 Bảng 3.2: Thông số của sứ đỡ thanh cái cao áp 50 Bảng 3.3: Thông số dao cách ly đầu vào thanh cái cao áp 50 Bảng 3.4: Thông số dao cách ly đầu vào trạm biến áp 51 Bảng 3.5: Thông số dao cách ly cho máy cắt liên lạc 51 Bảng 3.6: Thông số máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp 52 Bảng 3.7: Thông số máy cắt đầu vào trạm biến áp 53 Bảng 3.8: Thông số aptômát đầu ra máy biến ap 53 Bảng 3.9: Thông số của thanh cái hạ áp 54 Bảng 3.10: Thông số của sứ đỡ thanh cái hạ áp 54 Bảng 3.11: Thông số của aptomat liên lạc trên thanh cái hạ áp 55 Bảng 3.12: Cáp tải điện từ trạm máy biến áp tới các phân xưởng 57 Bảng 3.13: Aptomat của các phân xưởng 58 Bảng 4.1: Thông số chống sét van 60 Bảng 4.2: Lựa chọn tụ bù 66   LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân được nâng cao. Nhu cầu sử dụng điện năng trong mọi lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp thương mại và dịch vụ cũng như trong sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Trong đó công nghiệp luôn là lĩnh vực tiêu thụ điện năng lớn nhất. Chất lượng điện áp ổn định luôn là một yêu cầu quan trọng. Với quá trình trỗi dậy mạnh mẽ của nền kinh tế sau mở cửa, hội nhập vào nền kinh tế toàn cầu, ngành công nghiệp, nhà máy cơ khí không nằm ngoài nhu cầu đó. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện là mối quan tâm hàng đầu trong thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp nói chung và các nhà máy cơ khí nói riêng. Với một sinh viên theo học chuyên ngành điện công nghiệp, sẽ phải nắm vững và ứng dụng được các kiến thức đã học vận hành, sửa chữa thiết bị điện khi có sự cố, hoặc thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng khi có yêu cầu. Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công làm đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng và toàn bộ nhà máy ct20” do ThS. Ngô Kiên Trung hướng dẫn, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Đề tài của em gồm các chương sau: Chương 1: Giới thiệu sơ lược về nhà máy và xác định phụ tải tính toán. Chương 2: Thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và nhà máy. Chương 3: Chọn và kiểm tra thiết bị điện cho phân xưởng và nhà máy. Chương 4: Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét và tính toán bù công suất. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong Bộ môn Kỹ thuật điện, điện tử. Đặc biệt, em xin cảm ơn sâu sắc tới ThS. Ngô Kiên Trung người đã tận tình hướng dẫn em đề tài này. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Thái nguyên, ngày tháng năm 2020 Sinh viên CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1.1. Giới thiệu sơ lược về nhà máy CT20. Nhà máy CT20 là một đơn vị vận tải, sàng tuyển, chế biến than có qui mô lớn trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam. Thành lập ngày 20-8-1960, với chức năng chủ yếu là vận chuyển than mỏ, sàng tuyển than, bốc rót tiêu thụ xuất khẩu và trong nước. Công ty là khâu cuối cùng quyết định chất lượng sản phẩm than, được ví như là yết hầu trong ngành than. Hàng năm, trên 30% sản lượng than chất lượng cao của Tập đoàn TKV được sàng tuyển tại đây. Năng lực sản xuất của Công ty hiện tại đạt trên 11 triệu tấn than kéo mỏ; sàng tuyển và tiêu thụ trên 10 triệu tấn than/năm. Công ty có một cơ ngơi đồ sộ gồm ba nhà máy sàng tuyển than, hệ thống máy đánh đống bốc rót than tại cảng. Dàn đầu máy kéo than từ các mỏ được hiện đại hoá và thay thế bằng đầu máy CK1E, công suất 1.300 mã lực cùng với các toa xe trọng tải 20 tấn và 30 tấn. Nhà máy tuyển than Cửa Ông là nhà máy có quy mô tầm lớn với các thiết bị máy móc hiện đại, là mũi nhọn của nền công nghiệp ở nước ta nói chúng và ở tỉnh Quảng Ninh nói riêng. Nhà máy bao gồm 8 phân xưởng và các phòng ban khác. 1.1.1. Phân xưởng cơ điện. Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy. Phân xưởng này cũng được trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại II. 1.1.2. Phân xưởng tuyển than (1,2,3,4) Đây là bốn phân xưởng đòi hỏi mức độ điện cao nhất. Nếu mất điện các sản phẩm đang được sản xuất sẽ bị tồn đọng dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế nên ta xếp vào hộ tiêu thụ loại I. 1.1.3. Phân xưởng vận tải. Có nhiệm vụ phân phối sản phẩm đến các phân xưởng. Ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại II. 1.1.4. Phân xưởng cơ khí Có nhiệm vụ gia công một số hàng phục vụ cho phân xưởng cơ khí. Quá trình được thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây truyền tự động cao. Nếu điện không ổn định hoặc mất điện sẽ làm hỏng hoặc dở dang các chi tiết đang thi công gây lãng phí lao động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ loại II. 1.1.5. Phân xưởng dụng cụ Kiểm tra sự hoạt động của các máy công cụ và kiểm tra các sản phẩm trước khi xuất xưởng. Dó tính liên quan trực tiếp với chất lượng sản phẩm nên phân xưởng xếp vào hộ tiêu thụ loại I. Nhìn chung sản xuất của nhà máy có tính dây truyền, hoạt động của các phân xưởng có ảnh hưởng lẫn nhau. Hộ phụ tải nhà máy lớn là hộ phụ tải loại I. Do đó mức độ yêu cầu cung cấp điện liên tục rất cần thiết nên toàn bộ nhà máy xếp hộ phụ tải loại I. 1.2. Các phương pháp xác định phụ tải - Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. - Xác định phụ tải tính toán theo công suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm. - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. - Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình (theo số thiết bị dùng điện có hiệu quả). Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì nó kể đến nhiều yêu tố ảnh hưởng như số thiết bị trong nhóm và chế độ làm việc của thiết bị. Do đó ta chọn phương pháp này để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, thông thường thì những phương pháp đơn giản lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn chính xác thì phương pháp tính toán lại quá phức tạp. Do vậy tùy theo thời điểm và giai đoạn thiết kế mà ta lựa chọn phương pháp tính cho phù hợp. Dưới đây em xin đề cập một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất: 1.2.1. Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Công thức tính: (1-1) Qtt = Ptt.Tg ; (1-2) Trong đó: Ptt công suất tính toán Knc hệ số nhu cầu Nói một cách gần đúng có thể coi Pđ = Pđm Khi đó: Ptt = Knc. (1-3) Trong đó: Pđi: Công suất định mức của thiết bị thứ i. (KW) Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW). Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (KW, KVAr, KVA). n: Số thiết bị trong nhóm. Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau, ta phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: (1-4) Hệ số nhu cầu của các loại máy khác nhau có trong các sổ tay. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác. Bởi vì hệ số nhu cầu Knc tra được trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy. Nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu sẽ không chính xác. 1.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Công thức tính như sau: Ptt = P0.F (1-5) Trong đó: P0: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất, (KW/m2). Trị số của P0 có thể tra trong các sổ tay. Trị số P0 của từng loại phân xưởng do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có. F: Diện tích sản xuất (m2). Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng. Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều như phân xưởng dèn dập, lắp ráp v.v... 1.2.3. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq). Ta cần phải xác định công suất tính toán của tổng nhóm thiết bị theo công thức: +Với một thiết bị: Ptt = Pđm +Với nhóm thiết bị n < 3: P_tt=∑_1^n▒P_đmi (1-6) +Khi n ≥ 4 thì phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức: P_tt=K_max .K_sd ∑_1^n▒P_đmi (1-7) Trong đó : Ksd: hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. kmax: Hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra theo hai đại lượng ksd và số thiết bị dùng điện có hhiệu quả nhq. *Trình tự tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhp: +Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. +Xác định p1 là công suất của n1 thiết bị điện trên. P_1=∑_1^n▒P_đmi + Xác định n*: n* =n1/n và p* = p1/p Trong đó : n: Tổng số thiết bị trong nhóm p: Tổng công suất của nhóm (kw), p = Pđmi Từ n* và p* tra bảng tài liệu 1 – phụ lục 1.5 Ta được nhq* Xác định nhq theo công thức : nhq = nhq* . n Tra bảng phụ lục 1.6 theo Ksd và nhq ta tìm được kmax Cuối cùng tính được phụ tải tính toán phân xưởng. Ppx = Pttpx + Pcs = Kđt . Ptti + P_cs (1-8) Qpx = Qttpx = Kđt . ∑▒〖P_tti 〗 (1-9) 1.2.4. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. Ta có: P_tt=(M.W_0)/T_max (1-10) Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất trong một năm. W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h). Phương pháp này được sử dụng cho tính toán các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí… Khi đó tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác.   1.3. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí. Bảng 1.1: Danh sách các thiết bị trong phân xưởng cơ khí TT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng Công suất định mức (KW) 1 Máy khoan 1 13 2 Cầu trục 2 4.2 3 Máy tiện 3 8 4 Máy bào 4 9 5 Máy phay 5 10 6 Máy mài tròn 6 7 7 Máy chuột 7 10 8 Máy sọc 8 8 9 Máy mài 9 12 10 Máy cán thép 10 9 11 Từ sấy 3 pha 11 7 12 Máy hàn 1 pha 12 21 Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí Để có số liệu tính toán thiết kế sau này ta chia các thiết bị trong phân xưởng thành từng nhóm. Việc chia nhóm căn cứ vào các nguyên tắc sau: Các thiết bị gần nhau đưa vào một nhóm. Một nhóm tốt nhất là có số thiết bị n ≤ 8. Đi dây thuận lợi không được chồng chéo, góc lượn của ống luồn phải lớn hơn hoặc bằng 120º ( ≥ 120º) ngoài ra có thể kết hợp các công suất các nhóm gần bằng nhau. Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng và sự sắp xếp bố trí của các máy móc ta chia thiết bị trong phân xưởng cơ khí thành 4 nhóm.   1.3.1. Phụ tải tính toán nhóm 1 Nhóm 1 Bảng 1.2: Danh sách thiết bị nhóm 1 STT Ký hiệu Tên Số lượng Pđm (kW) COS? Ksd 1 6 Máy mài tròn 1 7 0.75 0.18 2 3 Máy mài 1 8 0,65 0,18 3 12 Máy mài 1 pha 1 21 0,5 0,17 4 10 Máy cán thép 1 9 0.7 0.18 5 2 Cầu trục 1 4.2 0.6 0.11 6 5 Máy phay 1 10 0.65 0.2 7 7 Cơ khí 2 1 10 0.75 0.2 Tổng 7 69.2 + Nhóm 1 có: - Số thiết bị có trong nhóm là n = 7 -Thiết bị có công suất lớn nhất là lò rèn: Pmax = 21(KW) -Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất : 0,5. Pmax = 10.5 (KW) => n1 = 1 -Tổng công suất của n1 thiết bị là: P1= 21.1 = 21 (KW) -Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là: P= 7+8+21+9+4.2+10+10 = 69.2 (KW) - Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n_1/n = 1/7 = 0.14 p* = P_(1 )/P = 21/69.2 = 0,30 Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện của Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,3 ; 0,51) = 0,66   Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp . n = 0,66 .7 = 4,62 Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k_sd=(∑▒P_i .k_sdi)/(∑▒P_i )= 28,96/91,3=0,31 Cosφ=(∑▒P_i .〖cosφ〗_i)/(∑▒P_i )= 62/91,3=0,67 Tanφ = 1,1 Tra sổ tay với ksd = 0,3 và nhq = 4,62 ta tìm được kmax = 2 Công suất tác dụng nhóm 1: Ptt = kmax . ksd . Pđm = 2 . 0,3 . 91,3 = 54,78 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 1 được xác định theo Ptt. Qtt = Ptt . tgφ = 54,78 . 1,1 = 60,25 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 1 S_tt=√(P_tt^2+Q_tt^2 )= √(〖54,78〗^2+ 〖60,25〗^2 ) = 81,43 (kVA) 1.3.2. Phụ tải tính toán nhóm 2 Nhóm 2 Bảng 1.3: Danh sách thiết bị nhóm 2 STT Ký hiệu Tên Số lượng Pđm (kW) COS? Ksd 1 8 Máy sọc 1 8 0,7 0,17 2 10 Máy cán thép 2 9 0,7 0,18 3 1 Máy khoan 1 13 0,65 0,2 4 11 Từ sấy 3 pha 1 7 0.8 0.2 5 6 Máy mài tròn 1 7 0.75 0.18 Tổng 6 44   + Nhóm 2 có: - Số thiết bị có trong nhóm là n = 6 -Thiết bị có công suất lớn nhất là lò băng chạy điện : Pmax = 13 (KW) -Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất : 0,5. Pmax = 6.5 (KW) => n1 =5 -Tổng công suất của n1 thiết bị là: P1= 13.1 = 13 (KW) -Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là: P= 8+9+13+7 +7 = 44 (KW) - Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n_1/n = 5/6 = 0.83 p* = P_(1 )/P = 13/44 = 0.29 Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,57 ; 0,68) = 0,69 Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp . n = 0,69 . 7 = 4,83 Vì ksd và cosφ của các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k_sd=(∑▒P_i .k_sdi)/(∑▒P_i )= 57,65/92,05=0,62 Cosφ=(∑▒P_i .〖cosφ〗_i)/(∑▒P_i )= 73,7/92,05=0,8 Tanφ = 0,75 Tra sổ tay với ksd = 0,62 và nhq = 4,83 ta tìm được kmax = 1,41 Công suất tác dụng nhóm 2: Ptt = kmax . ksd . Pđm = 1,41 . 0,62 . 92,05 = 80,47 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 2 được xác định theo Ptt. Qtt = Ptt . tgφ = 80,47 . 0,75 = 60,35 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 2 S_tt=√(P_tt^2+Q_tt^2 )= √(〖80,47〗^2+ 〖60,35〗^2 ) = 100,6 (kVA) 1.3.3. Phụ tải tính toán nhóm 3 Nhóm 3 Bảng 1.4: Danh sách thiết bị nhóm 3 STT Ký hiệu Tên Số lượng Pđm (kW) COS? Ksd 1 7 Máy chuột 1 10 0,75 0,2 2 8 Máy sọc 1 8 0,7 0,17 3 9 Máy mài 1 12 0,7 0,19 4 1 Máy khoan 2 13 0.65 0.2 5 3 Máy tiện 1 8 0.65 0.18 6 6 Máy mài tròn 1 7 0.75 0.18 Tổng 7 71 + Nhóm 3 có: - Số thiết bị có trong nhóm là n = 7 -Thiết bị có công suất lớn nhất là Lò điện để rèn: Pmax = 13 (KW) -Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất : 0,5. Pmax = 6 (KW) => n1 = 6 -Tổng công suất của n1 thiết bị là: P1= 13.1 = 13 (KW) -Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là: P= 10+8+12+13+13+8+7= 71 (KW) - Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n_1/n = 6/7 = 0.85 p* = P_(1 )/P = 13/71 = 0.18 Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (1;1) = 0,95 Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp . n = 0,95.4 = 3,8 Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k_sd=(∑▒P_i .k_sdi)/(∑▒P_i )= 76,8/119=0,64 Cosφ=(∑▒P_i .〖cosφ〗_i)/(∑▒P_i )= 57/119=0,47 Tanφ = 1,87 Tra sổ tay với ksd = 0,64 và nhq = 3,8 ta tìm được kmax = 1,46 Công suất tác dụng nhóm 3: Ptt = kmax . ksd . Pđm = 1,46 . 0,64 . 119 = 111,2 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 3 được xác định theo Ptt. Qtt = Ptt . tgφ = 111,2 . 1,87 = 207,94 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 3 S_tt=√(P_tt^2+Q_tt^2 )= √(〖111,2〗^2+ 〖207,94〗^2 ) = 235,8 (kVA) 1.3.4. Phụ tải tính toán nhóm 4 Nhóm 4 Bảng 1.5: Danh sách thiết bị nhóm 4 STT Ký hiệu Tên Số lượng Pđm (kW) COS? Ksd 1 8 Máy sọc 3 8 0,7 0,17 2 7 Máy chuột 1 10 0,75 0,2 3 3 Máy tiện 1 8 0,65 0,18 4 10 Máy cán thép 1 9 0.7 0.18 5 6 Máy mài tròn 1 7 0.75 0.18 Tổng 7 58 + Nhóm 4 có: - Số thiết bị có trong nhóm là n = 7 -Thiết bị có công suất lớn nhất là Lò điện để hóa cứng kim loại: Pmax = 10 (KW) -Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất : 0,5. Pmax = 5 (KW) => n1 = 5 -Tổng công suất của n1 thiết bị là: P1= 10 = 10 (KW) -Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là: P= 58(KW) - Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n_1/n = 5/7 = 0.71 p* = P_(1 )/P = 10/58 = 0.17 Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,33;1) = 0,33 Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp . n = 0,33.3 = 0,99 Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k_sd=(∑▒P_i .k_sdi)/(∑▒P_i )= 82,85/119=0,69 Cosφ=(∑▒P_i .〖cosφ〗_i)/(∑▒P_i )= 94,8/119=0,79 Tanφ = 0,75 Tra sổ tay với ksd = 0,69 và nhq = 0,99 ta tìm được kmax = 1,04 Công suất tác dụng nhóm 4: P_tt=∑_1^n▒P_đmi = ∑_1^3▒119 = 357 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 1 được xác định theo Ptt. Qtt = Ptt . tgφ = 357 .0,75 = 267,75 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 4 S_tt=√(P_tt^2+Q_tt^2 )= √(〖357〗^2+ 〖267,75〗^2 ) = 446,25 (kVA) 1.3.5. Xác định phụ tải chiếu sáng. Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: Pcs = p0.S (1-11) Trong đó : po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2 ) F : Diện tích được chiếu sáng (m2) Trong phân xưởng cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt: Tra sổ tay ta tìm được P0 = 14 (W/m2) Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng: Pcs = p0.S = 14.1347,84 = 18869,76 = 18.86 (kW) Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 0 ) 1.3.6. Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng. Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng: Pttpx = Pđlpx + Pcspx = (0,85.300)+ 18,86 = 273.86 (kW) Qttpx = Qđlpx + Qcspx = 250 + 0 = 250 (kVAr) S_ttpx=√(P_tt^2+Q_tt^2 )=√(〖273.86〗^2+〖250〗^2 )=370,8 (kVAr) 1.4. Xác định phụ tải cho nhà máy. Phụ tải tính toán của toàn nhà máy (Pttnm) được phân chia thành các thành phần: - Thành phần thứ nhất là tổng hợp tất cả các phụ tải tính toán của các phân xưởng cho ở Bảng 2.1 ( Bao gồm cả phụ tải tính toán động lực và phụ tải chiếu sáng) - Thành phần thứ hai là phụ tải tính toán ngoài phân xưởng, chủ yếu đó là phụ tải chiếu sáng cho phần diện tích mặt bằng bên ngoài các phân xưởng, các nhà hành chính, nhà kho, bãi trống…Các phần diện tích này được chiếu sáng đồng thời như nhau, việc xác định phụ tải này cũng dựa vào phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.   1.4.1 Xác định phụ tải tính toán trong phân xưởng Bảng 1.6: Cho ta các giá trị phụ tải tính toán của các phân xưởng Ký hiệu Tên phân xưởng Phụ tải Loại PT P (kW) Q (kVAr) 1 Cơ điện 0 0 2 2 Dụng vụ 120 100 1 3 Cơ khí 1 160 140 2 4 Rốn,dập 170 150 1 5 Đức thép 230 220 2 6 Đúc gang 240 220 1 7 Cơ khí2 180 170 1 8 Mộc mẫu 150 130 2 9 Lắp nắp 140 120 1 10 Nhiệt luyện 200 180 2 11 Kiểm ngiệm 80 40 2 12 Kho tư vật 40 30 2 13 Kho sản phẩm 50 25 2 14 Nhà hành chính 60 55 3 15 Trạm bơm 22 19 3 Từ bảng số liệu trên ta có : Pttnm (trong px) = K_dt. =0,85. (120+160+170+230+240+180+150+140+200+80+40+50+60+22) = 1565,7 (kW) Qttnm(trong px) =K_dt. =0,85.(100+140+150+220+220+170+130+120+180+40+30+25+55+19)= 1359.15(kVAr) Tổng phụ tải loại I của nhà máy: S_ttloai1=√(〖〖〖P_ttloại1〗^2+ Q〗_ttloại1〗^2 )= 2047,136 (KVA) 1.4.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của toàn nhà máy

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Giới thiệu sơ lược về nhà máy ct20

Nhà máy CT20, thành lập ngày 20-8-1960, là một đơn vị lớn trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, chuyên vận tải, sàng tuyển và chế biến than Với vai trò quyết định chất lượng sản phẩm than, nhà máy sàng tuyển hơn 30% sản lượng than chất lượng cao của Tập đoàn TKV hàng năm Công suất sản xuất hiện tại đạt trên 11 triệu tấn than kéo mỏ và tiêu thụ trên 10 triệu tấn than mỗi năm Cơ sở vật chất của công ty bao gồm ba nhà máy sàng tuyển và hệ thống máy đánh đống bốc rót than tại cảng, với đầu máy CK1E hiện đại có công suất 1.300 mã lực Nhà máy tuyển than Cửa Ông, với 8 phân xưởng và các phòng ban, là mũi nhọn của ngành công nghiệp than tại Quảng Ninh và cả nước.

Phân xưởng có nhiệm vụ sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy, được trang bị nhiều máy móc vạn năng chính xác cao để đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp Mất điện tại phân xưởng sẽ dẫn đến lãng phí lao động, do đó, phân xưởng này được xếp vào hộ tiêu thụ loại II.

1.1.2 Phân xưởng tuyển than (1,2,3,4) Đây là bốn phân xưởng đòi hỏi mức độ điện cao nhất Nếu mất điện các sản phẩm đang được sản xuất sẽ bị tồn đọng dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế nên ta xếp vào hộ tiêu thụ loại I.

Có nhiệm vụ phân phối sản phẩm đến các phân xưởng Ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại II.

Phân xưởng cơ khí có nhiệm vụ gia công hàng hóa, sử dụng máy cắt gọt kim loại hiện đại và dây chuyền tự động Tuy nhiên, sự không ổn định của điện năng hoặc mất điện có thể dẫn đến hỏng hóc hoặc dở dang các chi tiết, gây lãng phí lao động Do đó, phân xưởng này được xếp vào hộ loại II.

Kiểm tra hoạt động của máy công cụ và sản phẩm trước khi xuất xưởng là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Do đó, phân xưởng được xếp vào hộ tiêu thụ loại I.

Nhà máy hoạt động theo dây chuyền, với sự tương tác giữa các phân xưởng Hộ phụ tải lớn của nhà máy thuộc loại I, yêu cầu cung cấp điện liên tục rất cao, vì vậy toàn bộ nhà máy được phân loại là hộ phụ tải loại I.

Các phương pháp xác định phụ tải

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.

- Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình (theo số thiết bị dùng điện có hiệu quả).

Phương pháp này mang lại kết quả chính xác nhờ vào việc xem xét nhiều yếu tố ảnh hưởng, bao gồm số lượng thiết bị trong nhóm và chế độ làm việc của chúng Vì lý do này, chúng tôi lựa chọn phương pháp này để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy.

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, tuy nhiên, các phương pháp đơn giản thường không chính xác, trong khi những phương pháp chính xác lại quá phức tạp Do đó, cần lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp theo từng thời điểm và giai đoạn thiết kế Dưới đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán phổ biến nhất.

1.2.1 Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

(1- 2) Trong đó: Ptt công suất tính toán

Knc hệ số nhu cầu Nói một cách gần đúng có thể coi Pđ = Pđm

Pđi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW).

Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (KW, KVAr, KVA). n: Số thiết bị trong nhóm.

Nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau, ta phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: n n n

Hệ số nhu cầu của các loại máy khác nhau có trong các sổ tay.

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu mang lại sự đơn giản và tiện lợi, nhưng nhược điểm chính là độ chính xác kém Điều này xảy ra do phụ thuộc vào chế độ vận hành và số lượng thiết bị trong nhóm máy Khi chế độ vận hành và số thiết bị thay đổi đáng kể, kết quả tính toán phụ tải theo hệ số nhu cầu sẽ không còn chính xác.

1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Công thức tính như sau: Ptt = P0.F (1-5)

Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (KW/m²) là một chỉ số quan trọng trong quản lý năng lượng Trị số P0 có thể được tìm thấy trong các sổ tay chuyên ngành và thường được xác định dựa trên kinh nghiệm vận hành thực tế của từng loại phân xưởng.

Phương pháp này mang lại kết quả gần đúng khi phụ tải được phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, thường áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế chiếu sáng Nó cũng phù hợp để tính toán phụ tải cho các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đồng nhất, chẳng hạn như phân xưởng dèn dập và lắp ráp.

1.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq )

Ta cần phải xác định công suất tính toán của tổng nhóm thiết bị theo công thức:

+Với một thiết bị: Ptt = Pđm

P đ mi (1-6) +Khi n ≥ 4 thì phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức:

Hệ số sử dụng của nhóm thiết bị (ksd) và hệ số cực đại (kmax) là những yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả sử dụng điện Kmax có thể được xác định thông qua đồ thị hoặc bằng cách tra cứu theo hai đại lượng ksd và số thiết bị sử dụng điện hiệu quả Việc hiểu rõ các hệ số này giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống thiết bị điện.

*Trình tự tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhp:

+Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.

+Xác định p1 là công suất của n1 thiết bị điện trên.

Trong đó : n: Tổng số thiết bị trong nhóm p: Tổng công suất của nhóm (kw), p = Pđmi

Từ n* và p* tra bảng tài liệu 1 – phụ lục 1.5 Ta được n hq*

Xác định nhq theo công thức : n hq = n hq* n

Tra bảng phụ lục 1.6 theo Ksd và nhq ta tìm được kmax Cuối cùng tính được phụ tải tính toán phân xưởng.

Ppx = Pttpx + Pcs = Kđt Ptti + P cs (1-8)

1.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất trong một năm.

W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đvsp)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).

Phương pháp này thích hợp để tính toán các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ổn định, chẳng hạn như quạt gió, bơm nước và máy nén khí Trong trường hợp này, tải tính toán sẽ gần giống với phụ tải trung bình, mang lại kết quả tương đối chính xác.

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí

Bảng 1.1: Danh sách các thiết bị trong phân xưởng cơ khí

TT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng

Công suất định mức (KW)

Để thu thập số liệu cho thiết kế, chúng ta cần phân chia các thiết bị trong phân xưởng cơ khí thành từng nhóm Việc phân nhóm này dựa trên các nguyên tắc cụ thể nhằm tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao hiệu quả sản xuất.

- Các thiết bị gần nhau đưa vào một nhóm.

- Một nhóm tốt nhất là có số thiết bị n ≤ 8.

Đi dây thuận lợi cần đảm bảo không bị chồng chéo, và góc lượn của ống luồn phải lớn hơn hoặc bằng 120º (≥ 120º) Ngoài ra, có thể kết hợp các công suất của các nhóm gần bằng nhau để tối ưu hóa hiệu suất.

Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng và sự sắp xếp bố trí của các máy móc ta chia thiết bị trong phân xưởng cơ khí thành 4 nhóm.

1.3.1 Phụ tải tính toán nhóm 1

Bảng 1.2: Danh sách thiết bị nhóm 1

STT Ký hiệu Tên Số lượng P đm

- Số thiết bị có trong nhóm là n = 7

-Thiết bị có công suất lớn nhất là lò rèn:

-Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất :

-Tổng công suất của n1 thiết bị là:

-Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là:

Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện của Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,3 ; 0,51) = 0,66

Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp n = 0,66 7 = 4,62

Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k sd =∑ P i k sdi

Tra sổ tay với ksd = 0,3 và nhq = 4,62 ta tìm được kmax = 2

Công suất tác dụng nhóm 1:

Ptt = kmax ksd Pđm = 2 0,3 91,3 = 54,78 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 1 được xác định theo Ptt.

Qtt = Ptt tgφ = 54,78 1,1 = 60,25 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 1

1.3.2 Phụ tải tính toán nhóm 2

Bảng 1.3: Danh sách thiết bị nhóm 2

- Số thiết bị có trong nhóm là n = 6

-Thiết bị có công suất lớn nhất là lò băng chạy điện :

-Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất :

-Tổng công suất của n1 thiết bị là:

-Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là:

- Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n 1 n = 5 6 = 0.83 p* = P 1

Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,57 ; 0,68) = 0,69

Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp n = 0,69 7 = 4,83

Vì ksd và cosφ của các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k sd =∑ P i k sdi

Tra sổ tay với ksd = 0,62 và nhq = 4,83 ta tìm được kmax = 1,41

Công suất tác dụng nhóm 2:

Ptt = kmax ksd Pđm = 1,41 0,62 92,05 = 80,47 (kW)Công suất phản kháng của nhóm 2 được xác định theo Ptt.

Qtt = Ptt tgφ = 80,47 0,75 = 60,35 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 2

1.3.3 Phụ tải tính toán nhóm 3

Bảng 1.4: Danh sách thiết bị nhóm 3 STT Ký hiệu

- Số thiết bị có trong nhóm là n = 7

-Thiết bị có công suất lớn nhất là Lò điện để rèn:

-Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất :

-Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là:

- Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n 1 n = 6 7 = 0.85 p* = P 1

Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (1;1) = 0,95

Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp n = 0,95.4 = 3,8

Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k sd =∑ P i k sdi

Tra sổ tay với ksd = 0,64 và nhq = 3,8 ta tìm được kmax = 1,46

Công suất tác dụng nhóm 3:

Ptt = kmax ksd Pđm = 1,46 0,64 119 = 111,2 (kW) Công suất phản kháng của nhóm 3 được xác định theo Ptt.

Qtt = Ptt tgφ = 111,2 1,87 = 207,94 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 3

1.3.4 Phụ tải tính toán nhóm 4

Bảng 1.5: Danh sách thiết bị nhóm 4

STT Ký hiệu Tên Số lượng

- Số thiết bị có trong nhóm là n = 7

-Thiết bị có công suất lớn nhất là Lò điện để hóa cứng kim loại:

-Thiết bị có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của máy có công suất lớn nhất :

-Tổng công suất của n1 thiết bị là:

-Tổng công suất có trong nhóm của n thiết bị là:

- Số thiết bị điện có hiệu quả: n* = n 1 n = 5 7 = 0.71 p* = P 1

Từ n* và p* bảng 1.5 Trang 270 (Giáo trình Thiết kế cấp điện Vũ Văn Tẩm Ngô Hồng Quang ) ta được: n*hp = f(n*,p*) = (0,33;1) = 0,33

Số thiết bị dùng có hiệu quả là: nhp = n*hp n = 0,33.3 = 0,99

Vì ksd và cosφcủa các thiết bị khác nhau lên ta tính ksd và cosφ trung bình theo công thức: k sd =∑ P i k sdi

Tra sổ tay với ksd = 0,69 và nhq = 0,99 ta tìm được kmax = 1,04

Công suất tác dụng nhóm 4:

Công suất phản kháng của nhóm 1 được xác định theo Ptt.

Qtt = Ptt tgφ = 357 0,75 = 267,75 (kVAr) Công suất toàn phần của nhóm 4

1.3.5 Xác định phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Trong đó : po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m 2 ) F : Diện tích được chiếu sáng (m 2 )

Trong phân xưởng cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt: Tra sổ tay ta tìm được P0 = 14 (W/m 2 )

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 0 )

1.3.6 Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng

Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

Xác định phụ tải cho nhà máy

Phụ tải tính toán của toàn nhà máy (Pttnm) được phân chia thành các thành phần:

Thành phần đầu tiên bao gồm tổng hợp tất cả phụ tải tính toán của các phân xưởng được liệt kê trong Bảng 2.1, bao gồm cả phụ tải tính toán động lực và phụ tải chiếu sáng.

Phụ tải tính toán ngoài phân xưởng chủ yếu bao gồm chiếu sáng cho các khu vực như mặt bằng bên ngoài các phân xưởng, nhà hành chính, nhà kho và bãi trống Tất cả các khu vực này cần được chiếu sáng đồng đều, và việc xác định phụ tải chiếu sáng được thực hiện dựa trên phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.

1.4.1 Xác định phụ tải tính toán trong phân xưởng

Bảng 1.6: Cho ta các giá trị phụ tải tính toán của các phân xưởng

Ký hiệu Tên phân xưởng Phụ tải

Từ bảng số liệu trên ta có :

 Tổng phụ tải loại I của nhà máy:

1.4.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của toàn nhà máy

- Diện tích toàn nhà máy ( Fnm )

Fnm = a.b.α 2 a = 26,8.10 -2 (m) : Chiều dài nhà máy b = 16,2.10 -2 (m) : Chiều rộng nhà máy α = 1000 : Hệ số tỷ lệ

- Với sơ đồ mặt bằng nhà máy ta tính được diện tích của các phân xưởng như bảng 1.2.

Bảng 1.7: Diện tích các phân xưởng

( P0 (công suất chiếu sáng) tra bảng PL.17 (trang 328 – HTCC điện Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch)

Tổng diện tích các phân xưởng là :

- Diện tích ngoài phân xưởng

* Phụ tải chiếu sáng văn phòng nhà máy

* Phụ tải chiếu sáng nhà kho

* Phụ tải chiếu sáng nhà bảo vệ

* Phụ tải chiếu sáng nhà xe

* Phụ tải chiếu sáng đất trống và đường đi là

Tra bảng PL1.7 (Trang 325 – HTCCĐ) ta có suất phụ tải chiếu sáng cho đất trống và đường đi là:

) Vậy tổng công suất tính toán chiếu sáng toàn nhà máy là:

1.4.3 Phụ tải tính toán nhà máy

Trong đó: kpt = 1,05 là hệ số phát triển của nhà máy.

Sttnm = 1,05.0,85 (2170 55,011)  2  (1760) 2 = 2531,976 (kVA) Công suất tác dụng của toàn nhà máy:

+ Pcsnm) = 0,85.1,05.(2170+55,011) = 1985,822 (kW) Công suất phản kháng của toàn nhà máy:

Hệ số công suất của toàn nhà máy:

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ NHÀ MÁY

Đặt vấn đề

Mạng điện phân xưởng cần đảm bảo các yếu tố kinh tế kỹ thuật như đơn giản và tiết kiệm vốn đầu tư, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đồng thời đảm bảo chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn hao công suất.

Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản:

+ Sơ đồ nối dây hình tia

+ Sơ đồ nối dây phân nhánh

Sơ đồ nối dây hình tia mang lại nhiều lợi ích như đơn giản hóa quá trình nối dây, độ rõ ràng và tin cậy cao Nó cũng thuận tiện cho việc thực hiện tự động hóa, dễ dàng trong vận hành, bảo quản và sửa chữa Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống này là yêu cầu vốn đầu tư ban đầu cao.

Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng

Sơ đồ hình tia mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, và dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa Hệ thống này cũng thuận tiện trong việc vận hành, bảo trì và sửa chữa, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng.

Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn

Loại sơ đồ hình tia này thường được dùng ở các hộ loại I và loại II.

(a) ÐC ÐC ÐC ÐC ÐC

Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia.

Sơ đồ hình tia trong cung cấp điện cho các phụ tải phân tán thể hiện mối liên hệ giữa thanh cái của trạm biến áp và các tủ động lực qua các đường dây dẫn Từ tủ động lực, điện được phân phối đến các phụ tải, đảm bảo độ tin cậy cao cho hệ thống.

* Hình 2.1b : Là sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải tập trung.

Từ thanh cái của trạm biến áp, các đường dây cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải Sơ đồ này thường được áp dụng trong các phân xưởng có công suất lớn, chẳng hạn như trạm bơm, lò nung và trạm khí nén.

Sơ đồ phân nhánh là một giải pháp hiệu quả cho các phân xưởng có phụ tải nhỏ và phân bố không đồng đều Ưu điểm nổi bật của sơ đồ này là tiết kiệm cáp, với số lượng và chủng loại cáp sử dụng cũng ít hơn so với các phương pháp khác.

Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp.

Loại sơ đồ phân nhánh này thường dùng cho các hộ loại III. b ) a )

Hình 2.2: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh a) Sơ đồ phân nhánh; b) Máy biến áp và đường trục phân nhánh.

Hệ thống cung cấp điện trong phân xưởng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo nguồn điện từ trạm biến áp đến các thiết bị tiêu thụ Do số lượng máy móc và thiết bị lớn, cùng với chiều dài đường dây tổng cộng dài, việc lựa chọn phương án cung cấp điện hiệu quả là cần thiết để tối ưu hóa hoạt động.

Dựa trên đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí, chúng tôi đã thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho các phụ tải động lực theo kiểu sơ đồ hình tia.

Cấu trúc sơ đồ hình tia mạng điện phân xưởng cơ khí được mô tả như sau: Đặt

1 tủ phân phối điện từ trạm biến áp về và cấp cho 5 tủ động lực, 4 tủ động lực cấp cho

Bài viết đề cập đến 4 nhóm phụ tải được phân loại, trong đó có tủ động lực dành cho phụ tải chiếu sáng phân xưởng Mỗi tủ động lực được đặt rải rác cạnh tường của phân xưởng và cung cấp điện cho một phụ tải cụ thể.

Tủ động lực đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Càng gần trung tâm phụ tải của nhóm máy càng tốt

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng

Tủ phân phối được đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Gần trung tâm phụ tải các tủ động lực

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

Việc đi dây điện từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian sử dụng cáp 3 pha 4 lõi cách điện trong hào cáp có nắp đậy bê tông giúp thuận tiện cho thao tác vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng Từ tủ phân phối đến tủ động lực, cáp bọc cách điện được sử dụng để đảm bảo an toàn Đặc biệt, việc đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện cần được luồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng với độ sâu khoảng 30cm Lưu ý rằng mỗi mạch đi dây không nên uốn góc quá 2 lần và góc uốn không được nhỏ hơn quy định.

Sơ đồ nguyên lí cho phân xưởng cơ khí như hình:

Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng

Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế thì số lượng và dung lượng của các MBA cần phải thoả mãn những yêu cầu sau:

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

Để giảm thiểu tổn thất điện áp và công suất, các trạm BA nên được đặt gần trung tâm phụ tải Trong một nhà máy, việc lựa chọn số lượng loại MBA càng ít càng tốt sẽ giúp thuận tiện hơn cho công tác vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị Điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc chọn lựa thiết bị cao áp và mua sắm thiết bị.

Số lượng và dung lượng MBA trong trạm cần được tối ưu hóa để đảm bảo vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm ở mức thấp nhất, đồng thời đáp ứng yêu cầu cấp điện của nhà máy.

+ Có khả năng hạn chế dòng ngắn mạch.

+ Có khả năng thiết lập hệ thống dự phòng và có thể phát triển mở rộng trong tương lai.

+Vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý

+ Khi làm việc bình thường:

: Tổng công suất định mức của các máy biến áp

Sttnm : Công suất tính toán của nhà máy

+ Khi xảy ra sự cố:

Trong đó: n: số máy biến áp trong trạm.

Kqt : Hệ số quá tải của máy biến áp Chọn Kqt = 1,4.

Sttqt : Phụ tải quan trọng mà MBA phải cung cấp khi xảy ra sự cố.

Dựa trên các yêu cầu cơ bản và sơ đồ mặt bằng của nhà máy, cần xác định phụ tải cho các phân xưởng nhằm tính toán công suất điện cần thiết cho nhà máy cơ khí.

- Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 10 (kV)

- Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại 1.

Theo bảng 1.5 trang 29 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị của Ngô Hồng Quang, đối với máy biến áp phân phối 2 cấp điện áp, chúng ta có thể đề xuất các phương án cung cấp điện khác nhau.

Dùng 2 MBA 1600 – 10/0,4 do VIệt Nam sản xuất đặt làm hai trạm cung cấp cho các phân xưởng Phụ tải phân bố trong từng trạm và từng máy biến áp trong bảng

Phương án II: Đặt 3 MBA 1000 – 10/ 0,4 do Việt Nam sản xuất Phụ tải phân bố cho từng trạm và từng máy biến áp được phân bố như trong bảng 3.1.

Công thức tính hệ số phụ tải máy biến áp

Bảng 2.1: Phương án chọn máy biến áp

Phương án MBA số (KVA) CCĐ cho phân xưởng S pt

Phân xưởng 4 Phân xưởng Cơ Khí

Phân xưởng 2Phân xưởng 3Phân xưởng Cơ ĐiệnPhân xưởng vận tảiVăn phòng nhà máyNhà Kho

Nhà Bảo Vệ Chiếu sáng Đường đi - đất trống

Phân xưởng Cơ Khí Phân xưởng tuyển than 1

Phân xưởng tuyển than 2 Phân xưởng Cơ Điện

Phân xưởng vận tải Văn phòng nhà máy Nhà Kho

Nhà Xe Nhà Bảo Vệ Chiếu sáng Đường đi - đất trống

2.3.1 So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật a Phương án I

Phương án này dùng 2 MBA 1600 – 10/0,4 do Việt Nam sản xuất, trong điều kiện làm việc bình thường 2 MBA vận hành độc lập đặt làm 1 trạm.

Các phụ tải quan trọng của các máy biến áp (MBA) được phân bố như trong bảng 3.1 và đều được cung cấp bởi hai đường dây dự phòng Khi xảy ra sự cố với một MBA, hệ thống sẽ ngay lập tức chuyển đổi nguồn điện sang MBA khác để đảm bảo hoạt động liên tục.

- Trong điều kiện làm việc bình thường :

- Khi sự cố một MBA thì các MBA còn lại sẽ làm việc ở chế độ quá tải sự cố với hệ số quá tải kqt = 1,4. Điều kiện : Sqt ≥ Sqtr

So sánh ta thấy : Sqt > Sqtr

Phương án I đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng ngay cả khi xảy ra sự cố với một máy Do đó, về mặt kỹ thuật, phương án I đáp ứng đầy đủ yêu cầu cung cấp điện.

Phương án này dùng 3 MBA 1000 – 10/0,4 vận hành độc lập đặt trong 2 trạm, phụ tải phân cho từng MBA như trong bảng 2.

- Trong điều kiện làm việc bình thường :

- Khi sự cố một MBA thì 2 MBA còn lại sẽ làm việc ở chế độ quá tải sự cố với hệ số quá tải kqt = 1,4. Điều kiện : Sqt ≥ Sqtr

So sánh ta thấy : Sqt > Sqtr

Qua phân tích các phương án, chúng ta nhận thấy rằng khi xảy ra sự cố với một MBA, cả hai phương án đều đảm bảo cung cấp điện về mặt kỹ thuật Để đưa ra kết luận chính xác, cần so sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án này.

Phương án I đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng ngay cả khi xảy ra sự cố với một máy Vì vậy, về mặt kỹ thuật, phương án I đáp ứng đầy đủ yêu cầu cung cấp điện.

2.3.2 So sánh về chỉ tiêu kinh tế Để so sánh kinh tế tương đối giữa các phương án, có thể dung hàm chi phí tính toán

Z = (avh + atc) K + C (đồng), trong đó avh là hệ số khấu hao do vận hành, với giá trị avh = 0,1 cho trạm và đường cáp Hệ số atc là hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ, được xác định bằng atc/2.

KT :Thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ Đối với ngành điện nước ta thường lấy

C = g. A :Chi phí tổn thất hang năm của các trạm.

G : giá tiền 1 (KWh) điện năng Lấy g = 2000 (đ/kWh)

A Tổn thất điện năng trong trạm (kWh).

Tổn thất công suất trong các MBA vận hành độc lập, được xác định như sau:

Trong đó: t = 8760 (h) : Thời gian vận hành thực tế MBA trong năm.

Spt : Phụ tải tính toán của cả trạm (kVA)

SdmBA : Phụ tải định mức của cả trạm ( kVA)

 : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất.

  , tra  ở hình 6- 10b (trang 121_ CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB khoa học và kỹ thuật)

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất với nhà máy cơ khí.

 : Tổn thất công suất tác dụng không tải và công suất ngắn mạch.

Kkt = 0,05 (kW/kVAr) thể hiện đương lượng kinh tế của công suất phản kháng, cho biết mức độ tổn thất công suất tác dụng do 1 kVAr công suất phản kháng gây ra.

So sánh ZI, ZII : Phương án nào có Z nhỏ hơn là phương án tối ưu được lựa chọn.

Số liệu các MBA đã chọn ở phương án I, II được ghi ở bảng 2.1

Theo bảng 1.5 trên trang 29 của "Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 đến 500 kV" của Ngô Hồng Quang, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, chúng ta có thể tra cứu thông số kỹ thuật của máy biến áp (MBA) một cách chi tiết và chính xác.

Bảng 2.2: Thông số của máy biến áp

Phương án dùng 2 MBA 1600-10/0,4 do Việt Nam sản xuất, đặt trong 1 trạm, cácMBA vận hành độc lập.

Tổn thất công suất tác dụng không tải và công suất ngắn mạch.

Các máy đều vận hành độc lập ta có tổn thất điện năng trong 1 MBA.

Dựa vào bảng 2 ta tính được tổn thất điện năng cho các MBA.

Vậy tổn thất điện năng của phương án I

Vốn đầu tư mua MBA của phương án I

Chi phí do tổn thất hàng năm của phương án I

Chi phí tính toán của phương án I:

ZI = (avh +atc).VI + CI

Phương án dùng 3 MBA 1000 – 10/0,4 do Việt Nam sản xuất đặt trong một trạm, các MBA vận hành độc lập:

Tổn thất công suất tác dụng không tải và công suất ngắn mạch.

Các máy đều vận hành độc lập, ta có tổn thất điện năng trong 1 MBA

Dựa vào bảng 2 ta tính được tổn thất điện năng cho các MBA

Vậy tổn thất điện năng của phương án II

       Vốn đầu tư mua MBA của phương án II

VII = 3.235,8.10 6 = 707,4.10 6 (đ) Chi phí do tổn thất hàng năm của phương án II

CII = g.A II 2000.120281,585 240565170 (đ/năm) Chi phí tính toán của phương án II

Kết quả tính toán của hai phương án ghi trong bảng 3.3

Bảng 2.3: Kết quả tính toán của 2 phương án Phương án Tổn thất điện năng (kW)

Chi phí vận hành (đ/năm)

Chi phí tính toán Z (đ/năm)

Dựa trên số liệu thống kê, phương án I có chi phí tính toán thấp nhất Do đó, chúng ta quyết định chọn phương án sử dụng 2 MBA 1600 – 10/0,4 để cung cấp điện cho nhà máy.

Tổn thất trong các máy biến áp

Để tính toán chính xác phụ tải cho xí nghiệp, bao gồm cả tổn thất trong các MBA, cần xác định dung lượng và số lượng MBA cùng sơ đồ cung cấp điện đã chọn Việc này giúp đảm bảo số lượng thiết bị điện được lựa chọn phù hợp với nhu cầu thực tế của mạng xí nghiệp.

2.4.1 Xác định tổn thất trong MBA CHÚ Ý

Tổn thất công suất tác dụng trong các MBA:

Trong đó:  P BAi : Tổn thất công suất tác dụng của MBA thứ i

Kpti : Hệ số phụ tải của MBA thứ i

Từ đó ta có tổng công suất tác dụng của các MBA sẽ là:

Tổn thất công suất phản kháng trong các MBA.

∆QBAi =∆Qo + ∆QN Kpti Trong đó: ∆QBAi: tổn thất công suất của MBA thứ i

Từ đó tổng công suất phản kháng của các MBA là

Vậy tổn thất trong MBA là :

2.4.2 Xác định phụ tải của nhà máy

Như ở trên đã xác định được phụ tải hạ áp.

QttNM = 1570,8 (kVAr) Sau khi kể cả tổn thất công suất trong các MBA thì:

Xác định vị trí đặt trạm biến áp

Việc chọn vị trí và số lượng các trạm biến áp được tiến hành dựa trên một số nguyên tắc sau:

- An toàn và liên tục cung cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải để giảm tổn thất điện áp và công suất trong mạch thuận tiện cho nguồn đi tới.

- Hạn chế dòng điện ngắn mạch, bố trí đường dây thuận tiện và dự phòng cho việc phát triển sau này.

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng.

- Phòng cháy nổ, bụi và thong gió tốt.

- Vốn đầu tư và chi vận hành hợp lý.

Căn cứ vào toạ đọ (Xi, Yi) của các nhà xưởng ta xác định được toạ độ tối ưu (X,Y) để đặt trạm biến áp theo công thức:

Ptti là phụ tải tính toán cho phân xưởng thứ i, với tọa độ (Xi, Yi) của phân xưởng này Tọa độ tổng thể của phân xưởng trên mặt bằng nhà máy được ký hiệu là (X, Y) Để xác định vị trí đặt trạm, chúng ta dựa vào vị trí của nhà xưởng trên mặt bằng và bản đồ phụ tải của nhà máy.

Toạ độ trung tâm phụ tải của nhà máy là (17,273; 7,033) trên bản vẽ mặt bằng Để đảm bảo an toàn và mỹ quan cho nhà máy, cần chuyển trạm biến áp đến toạ độ (17,273; 7,033).

Hình 2.4: Sơ đồ mặt bằng đi dây cho nhà máy

Tính chọn thiết bị trong mạch phân xưởng

2.6.1.1 Chọn Aptomat bảo vệ cho đường cáp từ tủ động lực tới từng máy.

Aptomat là thiết bị lý tưởng để khởi động trực tiếp các động cơ điện có công suất vừa và nhỏ trong mạng điện áp thấp Nó thực hiện hai chức năng chính: đóng cắt và bảo vệ So với cầu chì, aptomat nổi bật với khả năng làm việc an toàn và chắc chắn, có thể đóng cắt đồng thời 3 pha và tích hợp tính năng tự động hóa cao, do đó thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị máy móc.

Việc chọn ATM phải dựa vào yêu cầu sau:

- Vì ATM bảo vệ trực tiếp cho các máy nên ta lựa chọn theo điều kiện mở máy (đương nhiên thỏa mãn điều kiện làm việc định mức).

- ATM không được tác động với dòng quá tải ngắn hạn và dòng định mức.

- ATM phải tác động khi có dòng cực đại (quá tải lâu dài) và dòng ngắn mạch chạy qua

Theo các điều kiện sau:

Với: UđmATM là điện áp dòng điện định mức của ATM đã chọn

Ilv max là dòng điện làm việc cực đại chạy qua 1 ATM.

+ Tính cho búa hơi để rèn :

Tra sổ tay ta chọn Aptomat từ 30 đến 125A (MCCB) do hãng Mitsubishi (Nhật Bản) chế tạo có thông số như sau:

Aptomat EA53-G 3 cực; Uđm = 380 (V) ; Iđm = 30 (A)

Tính toán tương tự cho các thiết bị khác ta chọn aptomat bảo vệ cho các thiết bị như trong bảng sau :

Bảng 2.4: Bảng chọn aptomat cho các thiết bị

STT Tên thiết bị P dm (kW) cosφ I dm APTOMAT Số cực U dm I dm

1 Búa hơi để rèn 10 0.66 23.0 EA53-G 3 380 23

5 Máy ép ma sát 10 0.8 19.0 EA53-G 3 380 20

7 Dầm treo có pa lăng điện 4.85 0.45 16.4 EA53-G 3 380 20

11 Lò băng chạy điện 30 0.87 52.4 EA103-G 3 380 60

12 Lò điện để hóa cứng kim loại 90 0.8 143.9 EA203-G 3 380 160

14 Lò điện để rèn 36 0.35 156.3 EA203-G 3 380 160

16 Thiết bị để tôi bánh răng 18 0.95 28.8 EA53-G 3 380 30

17 Thiết bị cao tần 80 0.87 139.7 EA203-G 3 380 160

18 Thiết bị đo bi 23 0.1 349.4 SA403-H 3 380 400

2.6.1.2 Chọn Aptomat cho tủ động lực của từng nhóm máy.

- Để tránh sự cố lan tràn ở từng tủ động lực, mỗi tủ động lực được thiết kế 1 ATM để bảo vệ riêng.

- Điều kiện chọn ATM cho các nhóm:

Với: UđmATM và IđmATM là điện áp và dòng điện định mức của ATM chọn Tính chọn cho nhóm I:

Tra sổ tay ta chọn Aptomat từ do Mitsubishi chế tạo có thông số như sau : Aptomat EA203-G 3 cực; Uđm = 380(V) ; Iđm = 160 (A)

Tính tương tự cho các nhóm còn lại ta có bảng sau :

Bảng 2.5: Bảng chọn ATM cho các nhóm

Nhóm I ttnh (A) I đmATM (A) Loại ATM U đmATM (V) U đm mạng (V)

2.6.1.3 Chọn Aptomat tổng cho phân xưởng

Tra sổ tay ta chọn Aptomat SA1003-G do hãng Mitsubishi chế tạo có thông số như sau :

Aptomat 3 cực : SA1003-G; Uđm = 380 (V) ; Iđm = 1000 (A) ; IN = 50 (kA) 2.6.1.4 Chọn Aptomat cho phụ tải chiếu sáng.

Aptomat bảo vệ cho chiếu sáng cũng được chọn theo điều kiện :

Với : UđmAT và IđmAT là điện áp và dòng điện định mức của aptomat đã chọn.

Ilv max là dòng làm việc cực đại chạy qua 1 aptomat.

Tra sổ tay ta chọn Aptomat NF30-CS do hãng Mitsubishi chế tạo có thông số như sau :

Cáp và dây dẫn hạ áp cần được lựa chọn dựa trên dòng điện lâu dài cho phép, nhằm đảm bảo an toàn cho cách điện Việc lựa chọn đúng sẽ giúp tránh tình trạng cách điện không đạt yêu cầu, đảm bảo hiệu suất và độ bền cho hệ thống điện.

Tiết diện của dây dẫn được lựa chọn theo điều kiện sau:

[I1] ≥ [I2] ≥ S ≥ 1,5 mm 2 để đảm bảo độ bền cơ k1: Hệ số xét đến nhiệt độ môi trường lắp đặt dây dẫn khác với nhiệt độ quy chuẩn

Nhiệt độ quy chuẩn được lấy như sau:

+ Nhiệt độ của đất là 15 o C

+ Nhiệt độ của không khí là 25 o C

2.6.2.1 Chọn cáp dẫn điện từ tủ động lực đến các thiết bị

Dây dẫn và cáp được lựa chọn dựa trên dòng điện lâu dài cho phép, đảm bảo nhiệt độ không làm hỏng cách điện Các dây dẫn cung cấp điện cho từng máy được đặt trong ống thép và chôn dưới đất, do đó nhiệt độ môi trường nơi đặt dây rất quan trọng.

20 0 C và nhiệt độ lớn nhất cho phép của dây là 80 0 C.

Chọn dây dẫn theo 2 điều kiện sau :

Vì các thiết bị được bảo vệ bằng ATM nên :

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường, ký hiệu là k1, khác với nhiệt độ tiêu chuẩn và được chọn là k1 = 0,96 Hệ số hiệu chỉnh thứ hai, k2, tính đến số lượng cáp hoặc dây dẫn được đặt trong cùng một hầm hoặc rãnh cáp.

K3 : Hệ số kể đến chế độ làm việc của thiết bị

+ Với chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: k3 =0,875

+ Với chế độ làm việc dài hạn: k3 = 1

Ikd nhiệt : Dòng khởi động của bộ phân cắt mạch điện bằng nhiệt

*Tính cho búa hơi để rèn

Ta chọn dây cáp điện CADIVI chôn trực tiếp trong đất loại CVV/DTA 4 lõi ruột đồng cách điện PVC.

Slõi = 1,5 (mm 2 ) ; Icp = 27 (A)Tương tự ta tính cho các thiết bị còn lại trong phân xưởng:

2.6.2.2 Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực Điều kiện chọn:

Ittnh: Dòng điện tính toán của cả nhóm.

Iđm ATM: Dòng điện ATM của cả nhóm.

K1= 0,96: Hệ số kể đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tiêu chuẩn.

K2 = 1: Hệ số kể đến tình trạng đặt nhiều cáp trong rãnh.

Bảng 2.6: Tính toán lựa chọn cáp dẫn điện từ tủ động lực đến thiết bị trong phân xưởng

STT Tên thiết bị I lvmax

7 Dầm treo có pa lăng điện 16.4 20 17.1 17.4 4 x 1,5 27

12 Lò điện để hóa cứng kim loại 143.9 160 149.9 138.9 4 x 35 159

16 Thiết bị để tôi bánh răng 28.8 30 30.0 26.0 4 x 1,5 27

K3= 1: Hệ số kể đến cấu trúc của đường dây(ứng với nhóm động cơ).

K = 1,5: Cáp cung cấp cho nhóm động cơ.

1,5.0,96.1.18,89(A) Tra sổ tay ta chọn được cáp điện ruột đồng hạ áp 4 lõi cách điện XLPE , vỏ PVC do hãng cadivi chế tạo có thông số kĩ thuật :

Tương tự ta tính cho các nhóm khác:

Bảng 2.7: Tính toán lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực trong phân xưởng

Nhóm I ttnh (A) I đmATM (A) [I 1 ] (A) [I 2 ] (A) Tiết diện dây I cp (A)

2.6.2.3 Chọn tủ động lực cho phân xưởng a) Chọn tủ động lực cho từng nhóm máy

Chúng tôi đã lựa chọn tủ động lực sản xuất bởi hãng Pháp, nổi bật với độ bền cao, tính năng đa dạng và khả năng tháo lắp linh hoạt theo kích cỡ yêu cầu của khách hàng, đồng thời được lắp đặt thuận tiện trên nền xi măng phẳng.

Vì vậy ta có thể lắp đạt các ATM , tra sổ tay ta chọn 4 tủ động lực cho 4 nhóm máy với kích thước như sau:

Tủ có kích thước chiều cao 500mm, chiều rộng 300mm và chiều sâu 150mm, với thiết kế cánh tủ phẳng và số lượng cánh tủ là 1 Để chọn ATM đầu vào cho tủ, cần có dòng định mức Iđm = 580(A) và điện áp định mức Uđm = 700(V) Đồng thời, cần lưu ý các điều kiện cần thiết để lựa chọn tủ phân phối trung gian.

Khi lắp đặt các thiết bị, cần xác định kích thước hợp lý để đảm bảo hiệu suất tối ưu Nên chọn tủ phân phối cùng hãng và có kích thước tương đương với tủ động lực Đồng thời, các Aptomat bảo vệ đầu ra và đầu vào cũng cần được lựa chọn phù hợp, giống như thiết bị bảo vệ đã sử dụng cho phân xưởng cơ khí và các nhóm máy.

Hình 2.5: Sơ đồ đi dây cho phân xưởng cơ khí

Thiết kế mạng điện cho nhà máy

Mạng điện nhà máy gồm 2 phần: Bên trong và bên ngoài nhà máy.

Phần bên ngoài của hệ thống điện bao gồm các đường dây điện kết nối từ nguồn điện đến nhà máy, trong khi phần bên trong bao gồm các trạm biến áp và hệ thống dây điện cung cấp năng lượng cho từng phân xưởng.

Mạng điện cho nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Vốn đầu tư ban đầu nhỏ.

- Chi phí vận hành hàng năm hợp lý.

- Tiết kiệm được kim loại mầu.

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo chất lượng điện năng.

- Sơ đồ đi dây đơn giản, xử lý sự cố nhanh, chính xác.

Trong thực tế, hai yếu tố kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn với nhau; phương án tối ưu về kỹ thuật thường có chi phí cao, trong khi phương án tiết kiệm lại có thể không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật Vì vậy, cần phải so sánh cả hai khía cạnh này để tìm ra giải pháp kinh tế nhất, đồng thời cân bằng giữa yêu cầu kỹ thuật và chi phí.

2.7.4 Chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy

Nhà máy tuyển than Cửa Ông gồm 8 phân xưởng

+ Các phân xưởng là các hộ tiêu thụ loại I gồm: tuyển than 1, tuyển than 2, dụng cụ, tuyển than 3, tuyển than 4.

+ Các phân xưởng là các hộ tiêu thụ loại II gồm: Cơ khí, cơ điện, vận tải

- Tổng công suất của hộ tiêu thị loại I trong nhà máy:

. ttI dt pt ttI ttI

- Tổng công suất của hộ tiêu thụ loại II trong nhà máy:

. ttI dt pt ttI ttI

So sánh ta thấy: S ttI > S ttII

Như vậy nhà máy được xếp là hộ tiêu thụ loại 1.

Tính chọn máy phát dự phòng

Máy phát chỉ sử dụng để cấp điện cho phụ tải loại 1 trong trường hợp cả 2 MBA sẩy ra sự cố.

2 phương án chọn máy phát điện:

- Phương án 1: Chọn 2 máy phát điện có công suất bằng 2 máy biến áp đã chọn để cung cấp điện cho nhà máy lúc xảy ra sự cố

- Phương án 2: Chọn 1 máy phát điện để cấp điện cho các phân xưởng phụ tải loại I khi xảy ra sự cố điện.

Chúng ta quyết định chọn phương án 2, tức là sử dụng một máy phát điện để cung cấp điện cho các phân xưởng phụ tải loại 1 trong trường hợp xảy ra sự cố điện Đây là lựa chọn hợp lý cho việc lắp đặt máy phát điện dự phòng cho nhà máy.

Có tổng công suất hộ tiêu thụ loại 1 là 2047,136 kVA nên ta có thể chọn máy phát điện có công suất > 2047,136 kVA

- Ngoài ra Khi chọn lựa máy phát điện công nghiệp cần một số lưu ý điểm khác như:

 Số thiết bị tải sẽ tăng trong tương lai gần khách hàng cần dự trù công suất cho các thiết bị tải tăng này

 Dòng khởi động của các thiết bị có dòng khởi động lớn như mô tơ, máy nén… ở nhà máy nước, nhà máy gỗ…

 Công suất tải thay đổi liên tục

 Các loại tải hay sinh ra công suất ngược như cần trục, mô tơ công suất lớn, thang máy…

 Khi chọn máy nên căn cứ theo công suất liên tục của máy vì công suất dự phòng là công suất chỉ chạy được 1h trên mỗi 12h chạy máy.

Hình 2.8: Máy phát điện mitsubishi 2100KVA.

- Máy phát điện misubishi 2100kva 3 pha, model: MDS-2250T, công suất dự phòng: 2250KVA.

Kết luận, sau khi so sánh nhiều sơ đồ cung cấp điện, tôi nhận thấy sơ đồ hình tia là phương án tối ưu nhất Sơ đồ này có ưu điểm là nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, cũng như thuận tiện trong việc vận hành, bảo trì và sửa chữa Do đó, tôi đã chọn sơ đồ hình tia để đấu nối sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy.

Tôi đã so sánh và lựa chọn dung lượng, vị trí và số lượng máy biến áp phân xưởng, quyết định sử dụng 2 máy biến áp loại 1600-10/0.4 để cung cấp điện cho các hộ phụ tải trong nhà máy Đồng thời, tôi cũng đã tính toán tổn thất trong các máy biến áp và lựa chọn máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động khi xảy ra sự cố điện.

CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ NHÀ MÁY

Chọn các thiết bị trong mạng điện

3.1.1 Chọn các thiết bị cao áp

3.1.1.1 Chọn dây dẫn tải điện từ nguồn tới đầu vào trạm MBA

Giả sử trạm biến áp cách nguồn 1 km nên ta phải thiết kế đường dây trên không đi hai lộ đơn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy.

Ta chọn dõy dẫn theo điều kiện phát núng, điều kiện chọn như sau.

Hệ số K1 phản ánh sự khác biệt giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tiêu chuẩn Trong trường hợp này, môi trường xung quanh dây dẫn là không khí với nhiệt độ tiêu chuẩn t0 = 30°C Nhiệt độ tối đa cho phép của dây dẫn là 70°C, dẫn đến giá trị K1 là 0,95.

K2 = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau.

K3 = 1 :Hệ số xét đến điều kiện làm việc ở chế độ dài hạn.

Ilv max là dòng điện lớn nhất qua dây dẫn, xảy ra khi một đường dây tải điện gặp sự cố Trong tình huống này, dây dẫn còn lại sẽ chịu tải toàn bộ cho nhà máy.

Tra bảng 4_4 (Trang 222_sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện_tác giả Ngô Hồng Quang) ta chọn được dây nhôm lõi do Cadivi chế tạo:

S = 25 (mm 2 ) Trong đó S là tiết diện của phần nhôm.

Chọn thanh cái theo điều kiện phát nóng, thanh cái bằng đồng.

K1 : Hệ số kể đến nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ tiêu chuẩn (t o xq = 25 o C, t o tc = 30 o C ) Tra bảng 2.57- trang 655- CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, ta chọn

K2 = 1 : Mỗi pha chỉ có một thanh cái.

K3 = 0,95 : Hệ số hiệu chỉnh theo cách lắp dặt đối với thanh cái đặt nằm.

Theo bảng 2-65 trong "Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện" của tác giả Ngô Hồng Quang, chúng ta sẽ lựa chọn thanh cái cao áp dựa trên các số liệu kỹ thuật được ghi trong bảng 4.1.

Bảng 3.1: Thông số của thanh cái cao áp Kích thước

(mm 2 ) I (A) Vật liệu Khối lượng(kg/m)

3.1.1.3 Chọn sứ đỡ thanh cái cao áp

Sứ có nhiệm vụ làm giá đỡ, vừa làm bộ phận cách ly giữa bộ phận dẫn điện với đất và các bộ phận không cho phép dẫn điện.

Chọn sứ theo điều kiện điện áp:

Trong bảng 2 - 26 (trang 641 - CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học và Kỹ thuật), đã chọn loại sứ đỡ ngoài trời do Liên Xô sản xuất, với các số liệu kỹ thuật được trình bày chi tiết trong bảng 7.

Bảng 3.2: Thông số của sứ đỡ thanh cái cao áp

Kiểu U dmSứ (KV) Phụ tải phá hoại

3.1.1.4 Chọn dao cách ly đầu vào thanh cái cao áp: CD1

Dao cách ly đóng vai trò quan trọng trong việc tách biệt các bộ phận cần sửa chữa và bảo dưỡng khỏi mạng điện, tạo ra khoảng cách an toàn để công nhân có thể làm việc một cách yên tâm Việc lựa chọn dao cách ly cần tuân thủ các tiêu chí như UdmCL và dmman.

Ilvmax là dòng điện lớn nhất có thể chạy qua dao cách ly, đảm bảo rằng trong trường hợp một nguồn điện bị mất, nguồn điện còn lại sẽ cung cấp đủ năng lượng cho toàn bộ phụ tải của nhà máy.

(A) Như vậy điều kiện chọn dao cách ly vào đầu trạm phân phối là:

Dựa vào bảng 2-32 trong "Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện" của tác giả Ngô Hồng Quang, chúng tôi đã chọn dao cách ly ngoài trời do Nhà máy thiết bị điện Đông Anh sản xuất, với các thông số kỹ thuật được ghi rõ trong bảng 4.3.

Bảng 3.3: Thông số dao cách ly đầu vào thanh cái cao áp

Kiểu dao U dm (KA) I dm (A) I n cf (KA) I odn (KA) M (kg)

3.1.1.5 Chọn dao cách ly đầu vào TBA: CD2, CD3 Điều kiện chọn: UdmCL  U dmmang = 10(kV)

IdmCL I lv max (A) Trong đó:

Ilvmax là dòng điện tối đa mà dao cách ly có thể chịu đựng trong trường hợp xảy ra sự cố với một máy biến áp, trong khi các máy biến áp còn lại hoạt động ở chế độ quá tải do sự cố.

Trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện của tác giả Ngô Hồng Quang, bảng 2-32 nêu rõ thông tin về hai dao cách ly ngoài trời do Nhà máy thiết bị điện Đông Anh sản xuất, với các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng 4.4.

Bảng 3.4: Thông số dao cách ly đầu vào trạm biến áp Kiểu dao U dm (KA) I dm (A) I n cf (KA) I odn (KA) M (kg)

3.1.1.6 Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc : CD12 Điều kiện chọn : UdmCL  U dmmang = 10(kV)

IdmCL I lv max (A) Trong đó:

Ilvmax : Dòng điện lớn nhất chạy qua dao cách ly khi một MBA bị sự cố.

Theo bảng 2-32 trong sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện của tác giả Ngô Hồng Quang, chúng tôi đã lựa chọn 2 dao cách ly ngoài trời do Nhà máy thiết bị điện Đông Anh sản xuất, với các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng 4.4.

Bảng 3.5: Thông số dao cách ly cho máy cắt liên lạcKiểu dao U dm (kA) I dm (A) I n cf (kA) I odn (kA) M (kg)

DN –10 /200 10 200 9 6 77 3.1.1.7 Chọn máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp

Máy cắt liên lạc kết nối hai phân đoạn thanh cái, đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống hoặc máy biến áp gặp sự cố Đây là thiết bị đóng cắt dòng ngắn mạch một cách đáng tin cậy Điều kiện lựa chọn máy cắt là UdmMC phải lớn hơn hoặc bằng U dmmang, với giá trị tối thiểu là 10 kV.

IdmMC I lv max (A) Trong đó:

Ilvmax là dòng điện lớn nhất đi qua máy cắt liên lạc, thường xảy ra trong tình huống sự cố khi một nguồn điện và máy biến áp hoạt động ở chế độ quá tải, dẫn đến những sự cố nghiêm trọng nhất.

(A) Tra bảng 5-9 sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện của tác giả Ngô Hồng Quang NXB khoa học và kỹ thuật Ta chọn máy cắt:

Bảng 3.6: Thông số máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp

Loại MC U dm (kV) I dm (A) I N (kA) I Nmax (kA)

Dòng điện ổn định nhiệt(KA)

3.1.1.8 Chọn máy cắt đầu vào cho trạm biến áp: MC Điều kiện chọn: UdmMC  U dmmang = 10 (kV)

IdmMC I lv max (A) Trong đó:

Ilvmax : Dòng điện lớn nhất trong vận hành.

Tra bảng 5-9 sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng QuangNXB khoa học và kỹ thuật Ta chọn 2 máy cắt :

Bảng 3.7: Thông số máy cắt đầu vào trạm biến áp Loại MC U dm (kV) I dm (A) I N (kA) I Nmax (kA)

Dòng điện ổn định nhiệt(kA)

3.1.2 Chọn các thiết bị hạ áp

3.1.2.1 Chọn Aptomat đầu ra của các MBA

Aptomat là thiết bị bảo vệ tin cậy, có thể đóng cắt tự động cả 3 pha khi có sự cố hoặc quá tải. Điều kiện chọn: UdmATM Udmmạng = 0,38 (kV)

Tra bảng 3.8 ( trang 150 – 151 - sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang ) Chọn Aptomat có số liệu kỹ thuật:

Bảng 3.8: Thông số aptomat đầu ra máy biến áp loại ATM I đmATM (A) U đm (V) Số cực I Nmax (kA)

3.1.2.2 Chọn thanh cái hạ áp: TC2

Thanh cái hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng, khi cho thanh cái đặt nằm ngang.

(A) Trong đó: K1 : Hệ số kể đến nhiệt độ môi trường đặt cáp với nhiệt độ tiêu chuẩn.

(25 o C) Tra bảng 2-57 – trang 655-CCĐ - Nguyễn Xuân Phú, ta chọn K1 =1

K2 = 1 : Hệ số hiệu chỉnh thanh cái khi xét đến trường hợp ghép nhiều thanh, ở đây thanh cái là nhiều thanh, ở đây thanh cái là 1 thanh

K3 = 0,95: Hệ số hiệu chỉnh kể đến cách lắp đặt thanh cái, ở đây thanh cái đặt nằm ngang.

Ilvmax : Dòng điện lớn nhất của MBA khi đủ tải.

Trong bảng 2-56 (Trang 655 - CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học và Kỹ thuật), đã chọn được 2 thanh cái hạ áp bằng đồng, với các số liệu kỹ thuật được trình bày trong bảng 4.9.

Bảng 3.9: Thông số của thanh cái hạ áp

Kích thước (mm 2 ) Tiết diện thanh dẫn (mm 2 ) Khối lượng (kg/m) [I] (A)

3.1.2.3 Chọn sứ đỡ thanh cái MBA hạ áp

Sứ đỡ làm nhiệm vụ giá đỡ, cách ly phần mạng điện với đất Chọn sứ theo điều kiện điện áp.

UdmSứ  Udmmang = 0,38 (kV) Theo bảng 2-26 (trang 641-CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học và Kỹ thuật), cần chọn sứ đỡ ngoài trời do Liên Xô chế tạo với các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng 4.9.

Bảng 3.10: Thông số của sứ đỡ thanh cái hạ áp

Loại U (kV) Phụ tải phá hoại (kg)

3.1.2.4 Chọn Aptomat liên lạc trên thanh cái hạ áp

Aptomat liên lạc hoạt động khi một trong các MBA gặp sự cố, cho phép dòng điện lớn nhất chạy qua nó do công suất của hộ phụ tải loại một Điều kiện để chọn aptomat là UdmATM phải lớn hơn hoặc bằng U dmmang, với giá trị tối thiểu là 0,38 kV.

Trong đó: Ilvmax : Dòng điện lớn nhất chạy qua Aptomat liên lạc.

Phụ tải quan trọng của 2 MBA là: Sqt = 1826,117(kVA)

Ta thấy trong trường hợp khi một MBA bị sự cố thì Aptomat làm việc ở chế độ nặng nề nhất.

Tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch là sự cố nguy hiểm nhất trong hệ thống điện, gây ra sự giảm điện áp và tăng dòng điện lên gấp nhiều lần Hiện tượng này tạo ra hiệu ứng nhiệt và lực điện động mạnh, đe dọa an toàn cho con người và thiết bị Thời gian ngắn mạch dài và vị trí gần nguồn cung cấp càng làm tăng mức độ thiệt hại, dẫn đến cháy nổ thiết bị và nguy hiểm cho người vận hành Ngoài ra, ngắn mạch còn làm giảm điện áp, ảnh hưởng đến hoạt động của các máy móc yêu cầu độ chính xác cao, và có thể gây rối loạn hệ thống điện nếu xảy ra gần nguồn điện.

Ngắn mạch 2 pha còn gây ra từ trường không đối xứng làm nhiễu loạn các đường dây thông tin lân cận.

Để đảm bảo tính liên tục trong việc cung cấp điện, việc dự đoán cường độ của dòng ngắn mạch là rất quan trọng, nhằm kịp thời xử lý và thay thế khi cần thiết.

3.2.1 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch

Tính toán ngắn mạch là bước quan trọng để so sánh và lựa chọn phương án cố định, đồng thời đề xuất các biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch Kết quả của quá trình tính toán này còn giúp kiểm tra các thiết bị đã được lựa chọn trong hệ thống Dựa trên các số liệu tính toán ngắn mạch, chúng ta có thể thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle một cách hiệu quả.

3.2.2 Chọn điểm tính ngắn mạch Điểm được chọn để tính ngắn mạch là những điểm mà tại đó khi xảy ra ngắn mạch thiết bị phải làm việc trong điều kiện nặng nề nhất Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý và cách bố trí các thiết bị trên sơ đồ ta chọn một số điểm ngắn mạch như sau:

-Ngắn mạch trên thanh cái cao áp 22(KV) N1

-Ngắn mạch trên thanh cái hạ áp 0,4(KV) N2

3.2.3.Tính ngắn mạch ba pha a Tính ngắn mạch ba pha tại điểm N1 ở phía cao áp.

Khi thực hiện tính toán ngắn mạch 3 pha trong mạng điện áp cao, ta thường bỏ qua điện trở và điện kháng của các thiết bị như cầu dao, thanh cái và máy cắt Thay vào đó, chỉ xem xét điện kháng của hệ thống, cáp và máy biến áp để đảm bảo tính chính xác trong phân tích.

Uđm = 10 (KV) Chọn các đại lượng cơ bản:

Ucb = 22,5 (KV) Điện kháng từ hệ thống đến điểm ngắn mạch: XN1 = Xht + Xdd

Xht rất nhỏ tương đương như nguồn có công suất vô cùng lớn.

Tra bảng 2_35 (Trang_645 CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB khoa học kỹ thuật) với dây cáp S = 25mm với mã hiệu như trên ta tra được r0 = 0,7336 (/km).

Với giả thiết là nguồn có công suất vô cùng lớn, nên ta áp dụng công thức:

I''N1: Là trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch trong chu kỳ đầu tiên tại điểm N 1 3

I (N1): Là trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ khi ổn định dòng ngắn mạch tại điểm N 1 3

Trị số dòng tức thời của dòng điện xung kích: ixk(N1) = 2 Kxk.I''N1 = 1,8 2.1,7 = 4,32 (KA)

Kxk: Hệ số xung kích.

Trị hiệu dụng của dòng xung kích tại điểm N 1 3

= 4,32 1  2 ( 1 , 8  1 ) 2 = 6,52 (KA) b Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp.

Trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, mạng điện hạ áp chiếm chiều dài lớn nhất và bao gồm nhiều thiết bị như công tắc tơ, Aptomat, cầu dao, điện trở dây dẫn, và điện kháng của các cuộn dây Aptomat Điện trở tiếp xúc giữa các tiếp điểm của cầu dao và Aptomat ảnh hưởng đáng kể đến dòng ngắn mạch Bỏ qua các yếu tố này trong tính toán có thể dẫn đến sai số lớn, ảnh hưởng đến việc chọn và kiểm tra thiết bị Do đó, điện trở và điện kháng của các phần tử trong mạng cần được tính toán cụ thể.

- Điện trở, điện kháng của đường dây cao áp và hệ thống quy đổi vê phía hạ áp (Thứ cấp MBA).

- Điện trở, điện kháng của tổng 2 MBA Sđm = 3200(KVA). Điện trở điện kháng của MBA ở phía thứ cấp.

- Điện trở, điện kháng của ATM1 có Iđm = 4000(A).

Tra bảng 5-11(TKCCĐ) ta có: rTM1 = rcd + rtx = 0,1+0,15 = 0,25(m) xATM1 = 0,09(m)

- Điện trở, điện kháng của thanh cái hạ áp (TC2).

Tra bảng 2-40 (Giáo trình CCĐ tập II của Nguyễn Công Hiền) có: ro = 0,035(m/m) xo = 0,133(m/m) Với chiều dài thanh cái là L = 6(m)

3.2.4 Tính ngắn mạch 2 pha Áp dụng công thức :I (n) N = m (n) I (n) N1

Trong đó: m (n) : Hệ số tính toán phụ thuộc vào dạng ngắn mạch (n).

I (n) N1 : Dòng ngắn mạch thứ tự thuận của dạng ngắn mạch không đối xứng đã cho (n).

Vậy dòng điện ngắn mạch 2 pha: I (2) N 3

Đánh giá tổn thất trong mạng điện

Số liệu nguồn: Uđm = 10 kV ; SN = 200 MVA.

Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 250 MVA

*Xác định thông số của các phần tử

Điện trở điện kháng của máy biến áp có thể được qui đổi về cấp điện áp tính toán bằng cách áp dụng công thức phù hợp.

Kiểm tra thiết bị điện

Để đảm bảo thiết bị điện hoạt động ổn định và tin cậy trong thời gian dài, cần kiểm tra các thiết bị đã chọn dưới điều kiện sự cố Việc này bao gồm kiểm tra ổn định lực điện động và ổn định nhiệt của thiết bị.

Ngoài ra với máy cắt, Aptomat, cầu chì cần phải kiểm tra khả năng cắt của dòng ngắn mạch

* Điều kiện kiểm tra ổn định lực điện động imax  ixk

* Điều kiện kiểm tra khả năng cắt: SC  S N

Trong đó : ixk, Ixk: Trị số hiệu dụng và biên độ của dòng xung kích.

I : Dòng điện xác lập của thiết bị chọn (dòng ngắn mạch ổn định).

Iođn là dòng ổn định nhiệt định mức mà thiết bị có thể chịu đựng trong thời gian ổn định nhiệt Thời gian giả thiết dòng ngắn mạch (tgt) được xác định thông qua tính toán, phản ánh thời gian mà dòng ngắn mạch ổn định có thể gây ra trong quá trình ngắn mạch, từ khi bắt đầu cho đến khi được cắt Để kiểm tra ổn định nhiệt cho các thiết bị như máy cắt, dao cách ly, thanh cái và cáp, cần xác định thời gian giả thiết tại các điểm ngắn mạch, được tính bằng công thức tgt = tgtck + tgttd Trong đó, tgtck là thời gian giả thiết đối với thành phần dòng chu kỳ, xác định theo thời gian ngắn mạch thực tế, còn tgttd là thời gian tắt dần của dòng điện ngắn mạch, được ước lượng gần đúng với tgttd = 0,05.β².

3.4.1 Kiểm tra dao cách ly đầu vào nhà máy

Dao cách ly đầu vào nhà máy là loại DN 10/200

Ta thấy dao cách ly đầu vào MBA và dao cách ly cho máy cắt liên lạc, phụ tải cao áp cũng được chọn cùng loại.

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, chỉ cần kiểm tra dao cách ly đầu vào nhà máy Việc kiểm tra nên được thực hiện trong điều kiện ổn định của lực điện động để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

IxkCL " (KA) > Ixk(N1) = 2,73 (KA) cho thấy rằng dao cách ly được chọn đáp ứng điều kiện ổn định lực điện động Đồng thời, cần kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt để đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình hoạt động.

Iôđn = 22 (KA) ứng với thời gian ổn định nhiệt tođn = 10(s). tgtN1: Thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N1. tgtN1 = tgtckN1 + tgttdN1 tgttdN1= tgttd = 0,05.” 2

Ta có thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch. tN1 = tcđ3 + tMCĐD tcđ3 = tcđ2 + t tcđ2 = tcđ1 + t tcđ1 = tATM1 + t

Bài viết này đề cập đến các thông số quan trọng trong hệ thống bảo vệ điện, bao gồm thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại cho máy biến áp (MBA), thời gian duy trì của bảo vệ dòng cực đại cho máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp, và thời gian chỉnh định của bảo vệ số 1 Đặc biệt, thời gian cắt tức thời của ATM1 sau MBA được xác định là 0,09 giây.

t: Là cấp thời gian chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại t = 0,4(s). tMCĐD: Thời gian cắt của máy cắt đường dây tMCĐD = 0,1(s).

Vậy thời gian tồn tại ngắn mạch được tính. tN1 = tATM1 + 3.t + t MC

Vậy: tgtN1 = 1,39 + 0,05 = 1,44(s) Thời gian giả thiết tại N2. tgtN2 = tgtckN2 + tgttdN2 tgttdN2 = tgttd = 0,05.” 2 ” = 2

=> tgttdN2 = 0,05.1 = 0,05(s) tgtckN2 = tN2 = tATM1 = 0,09(s) tgtN2 = 0,09 + 0,05 = 0,14(s)

1 = 0,23(KA) < 22(KA) Vậy dao cách ly DN - 10/200 thoả mãn điều kiên kiểm tra.

3.4.2 Kiểm tra máy cắt liên lạc trên thanh cái cao áp

Máy cắt liên lạc 3AF 611-4 tương tự như máy cắt đầu vào MBA, do đó chỉ cần kiểm tra máy cắt liên lạc là đủ Việc kiểm tra cần tuân thủ điều kiện ổn định lực điện động.

Vậy điều kiện kiểm tra ổn định lực điện động được thoả mãn. b Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra :

Iôđn: là dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt trong lý lịch máy, tương ứng với thời gian 3(s) todn = 3(s)

1 = 0,423(KA) < 16(KA)Vậy máy cắt 3AF 611-4 thoả mãn điều kiện về ổn định nhiệt. c Kiểm tra công suất cắt. Điều kiện kiểm tra:

SN(tN): Công suất ngắn mạch tại thời điểm cắt.

Do vậy máy cắt 3AF 611-4 thoả mãn điều kiện kiểm tra.

3.4.3 Kiểm tra thanh cái cao áp a Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt.

: Hệ số nhiệt, với thanh cái bằng đồng  = 6.

SôđnTC < STC1 = 75(mm 2 ) b Kiểm tra điều kiện ổn định dộng.

[]   tt  tt : Ứng suất tính toán khi có dòng ngắn mạch chạy qua thanh cái.

[]: Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh cái Với thanh cái bằng đồng [

M: Momen uốn tác dụng lên thanh cái khi có dòng ngắn mạch chạy qua Với thanh cái có 3 nhịp trở lên.

L: Khoảng cách giữa 2 sứ liên tiếp L = 300(cm).

F: Lực điện động tác dụng lên thanh cái khi dòng ngắn mạch chạy qua.

.10 2 a: Khoảng cách giữa hai pha a = 40(cm).

300 10 -2 = 2,06(kg) W: Mômen phản kháng tác dụng lên thanh cái, với thanh cái đặt nằm ngang.

h 2 b b, h: Là chiều rộng và chiều dài thanh

= 61,8(kg.cm) Ứng suất tính toán của thanh cái là:

61 = 199,35(kg/cm 2 ) Vậy  tt < [ ] = 1400 ->Thanh cái thoả mãn điều kiện ổn định động. c Kiểm tra theo điều kiện cộng hưởng.

Với thanh cái bằng đồng thì tần số rung được xác định: fr = 3,36.10 5 L 2 b

Vậy thanh cái đã chọn thoả mãn điều kiện cộng hưởng.

3.4.4 Kiểm tra sứ đỡ cao áp Điều kiện:

Ftt: Là lực tác động thực tế khi có dòng ngắn mạch chạy qua thanh cái cao áp.

=> [F]  Ftt Vậy sứ đỡ thanh cái cao áp thoả mãn điều kiện kiểm tra.

Trong chương này, tôi đã nghiên cứu các thiết bị điện và lựa chọn những thiết bị cao áp và hạ áp tối ưu nhất Những thiết bị này sẽ được sử dụng để thực hiện chức năng đóng cắt, ổn định và bảo vệ dòng điện cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy nhiệt điện tuyển than Cửa Ông.

Thiết kế bảo vệ chống sét

Sét là hiện tượng phóng tia lửa điện giữa các đám mây và mặt đất trong khí quyển Quá trình hình thành và phát triển của sét xảy ra do sự tích tụ điện trong các đám mây dông Tần suất phóng điện sét từ các đám mây này phụ thuộc vào tốc độ tái sinh điện tích, cũng như độ lớn và sự phân bố của chúng trong lòng mây.

Sét đánh vào thiết bị điện có thể gây hư hỏng nghiêm trọng, tạo ra nguy hiểm cho người vận hành và dẫn đến gián đoạn sản xuất kéo dài trong nhà máy, ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của người dân trong khu vực.

Chính vì vậy sự nguy hại đến tính mạng con người và công trình, phòng chống sét cho công trình là hết sức cần thiết

4.1.2 Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho nhà máy, xí nghiệp

Ngày nay, nhờ vào các phương tiện kỹ thuật tiên tiến, các nhà khoa học có khả năng nghiên cứu đặc điểm của sét, từ đó phát triển các biện pháp phòng chống sét một cách chủ động và hiệu quả.

- Đối với nhà máy tuyển than thuộc hộ loại II nên yêu cầu về chống sét tương đối cao.

Chúng tôi sẽ tiến hành lắp đặt hệ thống chống sét cho nhà máy xi tuyển than bằng phương pháp hiện đại, sử dụng kim thu sét phát xạ sớm Dynasphe.

Về cơ bản thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm :

Kim thu sét trung tâm được chế tạo từ đồng điện phân, thép hoặc hợp kim không rỉ, có nhiệm vụ tạo ra một đường dẫn liên tục cho dòng sét từ tia tiên đạo xuống đất thông qua dây dẫn sét.

Thiết bị tạo ion và tia tiên đạo là tính năng nổi bật của đầu thu sét phát xạ sớm Nhờ vào công nghệ này, đầu thu sét có khả năng tạo ra vùng bảo vệ rộng lớn, đảm bảo an toàn cao cho các công trình và khu vực xung quanh.

* Về nguyên tắc hoạt động :

Trong trường hợp xảy ra dông bão, điện trường khí quyển có thể gia tăng lên đến vài ngàn V/m, khiến đầu thu sét thu năng lượng điện Hiện tượng phóng điện sét xuất hiện khi điện trường khí quyển tăng nhanh chóng và đột ngột, tác động này làm cho thiết bị ion hóa giải phóng năng lượng tích lũy dưới dạng ion, tạo ra một đường dẫn tiên đạo hướng lên, chủ động dẫn sét.

- Quá trình ion hoá được đặc trưng bởi :

Thiết bị ion hóa phát ra ion trong khoảng thời gian ngắn, chỉ vài phần giây trước khi có phóng điện sét, giúp dẫn sét một cách kịp thời và chính xác.

Sự xuất hiện của nhiều electron tiên đạo, kết hợp với sự gia tăng của điện trường, đã rút ngắn thời gian tạo ra hiệu ứng Corona.

+ Đầu thu ESE phát ra một đường dẫn sét chủ động về phía trên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đó có cùng độ cao.

4.1.3 Lựa chọn thiết bị chống sét cho nhà máy

Để bảo vệ các MBA trong nhà máy khỏi sóng sét lan truyền qua đường dây vào TBA, chúng ta lựa chọn sử dụng chống sét van được lắp đặt trên thanh cái cao áp của trạm Việc lựa chọn thiết bị này đảm bảo an toàn cho hệ thống điện trong điều kiện thời tiết xấu.

Theo bảng 8-2 trong Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang, chúng ta có thể lựa chọn chống sét van do Liên Xô chế tạo với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Bảng 4.1: Thông số chống sét van

(KV) Điện áp đánh thủng khi tần số 50Hz(kV) Điện áp đánh thủng xung kích khi thời gian phóng điện 1 đến 10s (kV)

4.1.4 Tính toán vùng bảo vệ

Mặt bằng bảo vệ có diện tích : S = 62519,04 (m 2 ).

Để đảm bảo an toàn cho phân xưởng sản xuất, chỉ cần tính toán bảo vệ cho khu vực này, trong khi các khu vực khác sẽ được bảo vệ trong bán kính của thiết bị Các silo xi măng có chiều cao từ 25 đến 30 m, vì vậy thiết bị chống sét sẽ được bố trí gần giữa nhà máy với độ cao 30 m.

Theo tài liệu “Cung Cấp Điện” của tác giả Nguyễn Xuân Phú từ trang 392

Bán kính bảo vệ Rp :

Rp : bán kính sẽ được bảo vệ.

D = 20m, 45m, 60m : tùy thuộc cấp bảo vệ được yêu cầu. h = 5 (m) :chiều cao đầu kim tính tại mặt bằng phải bảo vệ (m).

Chọn D = 60 m (theo cấp bảo vệ tiêu chuẩn ) Chọn loại đầu thu sét S 6.60 với T = 60 μs = 60.10 −6 s

Với bán kính bảo vệ là 107 m thì tất cả các khu vực thuộc chu vi nhà máy đều được bảo vệ an toàn.

Tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ

Việc sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế, khi mà các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 70% tổng điện năng sản xuất.

Trong toàn hệ thống điện, khoảng 10-15% năng lượng bị mất trong quá trình truyền tải và phân phối Mạng điện tại các xí nghiệp thường sử dụng điện áp thấp và có đường dây dài, dẫn đến tổn thất điện năng lớn Do đó, việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện trong xí nghiệp không chỉ mang lại lợi ích cho chính các doanh nghiệp mà còn góp phần vào sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân.

Hệ số công suất cosφ là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính hợp lý và tiết kiệm trong việc sử dụng điện tại các xí nghiệp Việc nâng cao hệ số công suất cosφ không chỉ là một chủ trương lâu dài mà còn nhằm tối ưu hóa hiệu quả trong quá trình sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng.

4.2.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ

Nâng cao hệ số công suất là biện pháp quan trọng giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả Việc cải thiện hệ số công suất không chỉ giảm thiểu tổn thất điện năng mà còn tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống điện Hãy cùng phân tích những lợi ích mà việc nâng cao hệ số công suất mang lại cho người tiêu dùng và doanh nghiệp.

Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất là:

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60% 65% tổng công suất phản kháng của mạng.

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20% 25%.

- Đường dây trên không, kháng điện và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%.

Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất trong hệ thống điện Công suất tác dụng P chuyển đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng, trong khi công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, không sinh ra công Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ tiêu thụ diễn ra như một quá trình dao động, với Q đổi chiều bốn lần mỗi chu kỳ Giá trị trung bình của Q trong một nửa chu kỳ là bằng không, do đó việc tạo ra công suất phản kháng không tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp Hơn nữa, công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn máy phát điện Để giảm thiểu công suất Q trên đường dây, các máy sinh ra Q như tụ điện và máy bù đồng bộ được đặt gần hộ tiêu thụ, quá trình này được gọi là bù công suất phản kháng Việc bù công suất phản kháng giúp giảm góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp, từ đó nâng cao hệ số công suất của mạng lưới điện.

(6-1) Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm kết quả là cos tăng lên.

Hệ số công suất cos được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:

- Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện.

- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện.

- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.

4.2.3 Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên

+ Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất

+ Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn

+ Hạn chế động cơ chạy không tải.

+ Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.

+ Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ

+ Thay thế máy biến áp làm việc không tải bằng những máy biến áp có dụng lượng nhỏ hơn.

Máy biến áp tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, chỉ đứng sau động cơ không đồng bộ Nếu hệ số phụ tải của máy biến áp không vượt quá 0,3 trong thời gian dài, việc thay thế bằng máy có dung lượng nhỏ hơn là cần thiết Trong thời gian có phụ tải nhỏ, nên cắt bớt các máy biến áp non tải để nâng cao hệ số cosφ tự nhiên của nhà máy.

Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên là quá trình tìm kiếm các biện pháp giúp hộ tiêu thụ điện giảm thiểu công suất phản kháng, tối ưu hóa quy trình sản xuất, và giảm thời gian chạy không tải của động cơ Việc thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng những động cơ có công suất hợp lý hơn cũng góp phần quan trọng Việc nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên mang lại lợi ích kinh tế lâu dài mà không cần đầu tư thêm thiết bị bù.

Nâng cao hệ số công suất cosφ có thể đạt được thông qua biện pháp bù công suất phản kháng Điều này thực hiện bằng cách lắp đặt các thiết bị bù gần các hộ tiêu dùng điện, giúp cung cấp công suất phản kháng cần thiết cho từng hộ Nhờ đó, lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây được giảm thiểu, tối ưu hóa hiệu suất sử dụng điện.

4.2.4 Nâng cao hệ số Cosφ bằng phương pháp bù

Đặt thiết bị bù gần các hộ tiêu thụ điện giúp cung cấp công suất phản kháng, từ đó giảm lượng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây và nâng cao hệ số Cosφ của mạng điện Biện pháp này không làm giảm lượng công suất phản kháng của các hộ tiêu thụ, mà chỉ giảm công suất truyền tải Sau khi áp dụng các biện pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên mà vẫn không đạt yêu cầu, ta mới xem xét đến phương pháp bù Hệ số Cosφ tự nhiên thường chỉ đạt khoảng 0,7-0,8, do đó các xí nghiệp hiện đại thường lắp đặt thêm thiết bị bù Ngoài việc nâng cao hệ số Cosφ để tiết kiệm điện, bù công suất phản kháng còn giúp điều chỉnh và ổn định điện áp mạng Mặc dù bù công suất phản kháng mang lại hiệu quả kinh tế, nhưng cần cân nhắc chi phí mua sắm thiết bị và chi phí vận hành, vì vậy quyết định phương án bù cần dựa trên tính toán và so sánh kinh tế kỹ thuật.

4.2.5 Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện

* Máy bù đồng bộ (Thực chất là động cơ đồng bộ song không mang tải)

* Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá.

- xác định dung lượng bù dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Q b ù =¿ P ttnm ( tg φ 1 - tg φ 2 ) α trong đó :

P ttnm : phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy (kw) φ 1 : góc ứng với công suất trung bình trước khi bù : ta có cos φ 1 =

Góc ứng với công suất bắt buộc sau khi bù cos φ 2 đạt giá trị 0,784 với cos φ 2 = 0,95 Hệ số α phản ánh khả năng nâng cao cos φ thông qua các biện pháp không cần thiết bị bù.

Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù :

Nhà máy sử dụng 2 trạm biến áp

Ta có Q b ù ∑ = Q bù toàn nhà máy = 1570,8(KVAR)

Q b ù = 917,449 (KVAR) Điện trở máy biến áp I : R B1 = ∆ P N U đ mBA

Thanh cái hạ áp có R 0 = 0,520 (Ω/km) , chiều dài thanh cái 5m, chiều dài đoạn áp = 10,75 + 19 = 29,75 m.

Bảng 4.2: Lựa chọn tụ bù

Tên trạm Q bù theo tính toán

Loại tụ bù Số pha

Tổng các tụ bù : Q tb = 917,449 (KVAR)

Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp:

Hình 4.1: Sơ đồ tổng hợp trạm biến áp và tủ tụ bù

Quá trình nghiên cứu đề tài đã giúp em củng cố kiến thức và mở rộng hiểu biết mới, đồng thời tạo cơ hội thực hành và rút ra kinh nghiệm quý báu Dưới sự hướng dẫn của cô Vũ Thị Oanh, em đã hoàn thiện đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí của nhà máy nhiệt điện tuyển than Cửa Ông” một cách hoàn chỉnh.

Sau nhiều tuần nỗ lực tìm hiểu và thực hiện, tôi đã hoàn thành đề tài đúng yêu cầu và thời gian quy định Dưới đây là những kết quả đạt được.

- Xác định được phụ tải tính toán của phân xưởng và toàn nhà máy.

- Lựa chọn được phương án, chọn các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng nhà máy.

- Thiết kế hệ thống cung câp điện cho phân xưởng.

- Đánh giá tổn thất, kiểm tra 1 số thiết bị trong hệ thống.

- Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét và tính toàn bù công suất.

[1] Nguyễn Công Hiền ; Nguyễn Mạnh Hoạch, (1984), giáo trình hệ thống cung cấp điện, NXB khoa học và kỹ thuật.

[2] Vũ Văn Tẩm; Ngô Hồng Quang, (2009), giáo trình thiết kế cấp điện, NXB giáo dục Việt Nam.

[3] Nguyễn Xuân Phú, (2012), giáo trình cung cấp điện, NXB khoa học và kỹ thuật

[4] Ngô Hồng Quang, (2002), SỔ TAY LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN 0,4 đến 500 kV, NXB khoa học và kỹ thuật.