Các dữ liệu ban đầu: Nguồn cung cấp điện cho nhà máy được lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia, điện áp I0KV, công suất vô cùng lớn, dung lượng ngắn mạch phía ha áp là 200MVA, nguồn
Mục đích nghiên cứu - - 2122111211211 12111111111 11 1111110111 0111111 111111112 tr kg 6 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tải 5-5 211121181211 cx2 6 4 Phương pháp thực hiện 2 220122112221 12111511111111111111 1101111110111 1 821k kg 6 5 Dự kiến những đóng góp của để tài .- c1 22 1112211121112 211211 grag 7 6 LOT CAM ODL .lÃ
- Tìm hiểu các phương pháp tính toán phụ tải điện để tính được nhu cầu điện của xí nghiệp công nghiệp
Qua quá trình nghiên cứu lý thuyết và các thông số kỹ thuật của trang bị điện, chúng tôi đã xác định được phương án tối ưu cho việc cung cấp điện Đồ án này trình bày thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng của xí nghiệp công nghiệp, đảm bảo hiệu quả và tính khả thi trong vận hành.
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng của xí nghiệp công nghiệp
+ Tham khao nguồn tài liệu nghiên cửu: Khí cụ điện; Hệ thông cung cấp điện; Đồ án thiết kế hệ thông cung cấp điện
+ Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích và tông hợp kiến thức lý thuyết và đặc biệt qua tìm hiểu thực tiễn mạch điện cụ thẻ
5 Du kién những đồng góp của đề tài
Tài liệu này là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành kỹ thuật điện, cung cấp kiến thức về thiết kế hệ thống cấp điện cho các tòa nhà, nhà máy, xí nghiệp và phân xưởng.
Đề tài này mang tính thực tiễn cao và có khả năng ứng dụng hiệu quả trong thực tế Nó chỉ ra phương án cấp điện tối ưu cho phân xướng, đồng thời đạt được kết quả ứng dụng cao với việc thiết kế hoàn chỉnh hệ thống cấp điện.
Nâng cao hiệu suất hệ thống cung cấp điện là điều cần thiết để tối ưu hóa truyền tải năng lượng, đảm bảo điện được cung cấp đúng lúc và giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình truyền tải.
Để tăng cường độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện, cần thiết kế sao cho đảm bảo tính ổn định cao, giảm thiểu tình trạng mất điện đột ngột và thời gian gián đoạn cung cấp điện Việc áp dụng hệ thống phân phối dự phòng cùng với các biện pháp bảo vệ khác sẽ giúp đạt được mục tiêu này.
Tiết kiệm năng lượng là yếu tố quan trọng trong hệ thống cung cấp điện Để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, cần thiết kế hệ thống với các thiết bị tiết kiệm điện, áp dụng phương pháp quản lý tải hiệu quả và khuyến khích sử dụng nguồn năng lượng tái tạo.
Hội nhập công nghệ trong thiết kế hệ thống cung cấp điện đáng chú ý bao gồm việc tích hợp trí tuệ nhân tạo, Internet of Things (IoT) và hệ thống điện thông minh Sự kết hợp này tạo ra một môi trường cung cấp điện đáng tin cậy và hiệu quả hơn.
Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã tích lũy và áp dụng kiến thức về hệ thống điện và quản lý cung cấp điện Tôi cũng đã tiếp cận các công nghệ tiên tiến và thử nghiệm những giải pháp sáng tạo nhằm cải thiện hiệu quả của hệ thống cung cấp điện.
Xin chân thành cảm ơn cô Lê Thị Thương đã hỗ trợ em trong quá trình thực hiện dự án, giúp em hoàn thiện sản phẩm điện tử với chất lượng tốt nhất.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Lê Thị Thương vì sự hỗ trợ quý báu trong thời gian qua Sự động viên và những đánh giá tích cực từ cô đã trở thành động lực lớn giúp em tiếp tục phát triển và không ngừng cải tiến trong lĩnh vực cung cấp điện.
Kết cầu của đề tài 2121 212122112112112212212211211212121111221 2212 7 PHẦN I: MỞ ĐẦU 222222 222212222111222111222111222111222111221110.21011 111 re 8 1 TONG QUAN CO SO LÝ LUẬN VẺ HỆ THÓNG CUNG CẤP ĐIỆN
Hệ thống năng lượng điện C1111 1111 1111111110111 1111111111111 HH H111 1111k Hit 8 1.2 Những yêu câu chung về lưới cung cấp điện n2 2211122 x2 10 1.2.1 Độ tin cậy cung câp điện - 201121 122112111211111 211122112121 111 1111 ngờ 10 1.2.2 Chất lượng điện .- 5c nT 2112121211 212122211 121g ng ryg 10 1.2.3 Tính kinh tẾ :- 22s: 2222+2221112221 1222111221112 1
Hệ thống điện thường được gọi là Khoa năng lượng, phản ánh bản chất quan trọng của nó trong sản xuất, khai thác và truyền tải Năng lượng điện chiếm ưu thế trong việc sử dụng năng lượng tự nhiên, vì hầu hết năng lượng khai thác từ môi trường đều được chuyển đổi thành điện năng trước khi được sử dụng.
Hệ thống điện hiện nay được thiết kế để truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng, với sự chú trọng đến nhu cầu của từng hộ sử dụng điện.
NL so cap 228 kV 110 kV 10 &V
TORY sản xuấi § tryến lải =e oe phat can dan ỉ 6; 1D kV
Hình 1.1 Cấu trúc hệ thông điện
Hệ thống điện bao gồm các giai đoạn sản xuất điện năng, truyền tải, phân phối và cung cấp điện đến các hộ gia đình.
Một số ưu điểm của điện năng:
+ Dễ chuyền hoá thành các dạng năng lượng khác (quang, nhiệt, cơ năng ) + Dễ truyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao
Điện năng không có sẵn trong tự nhiên mà phải được khai thác và chuyển hóa từ các nguồn năng lượng khác Hiện nay, nhiều nguồn năng lượng tự nhiên được khai thác ngay tại chỗ và chuyển đổi thành điện năng, như các nhà máy nhiệt điện gần nguồn than hoặc nhà máy thủy điện gần nguồn nước Điều này dẫn đến sự phát triển của hệ thống truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng, thường được gọi là hệ thống điện.
Vài nét đặc trưng của năng lượng diện:
Điện năng sản xuất ra không thể tích trữ, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt như pin hay acqui với công suất nhỏ Do đó, cần duy trì sự cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ, bao gồm cả tổn thất trong quá trình truyền tải Điều này cần được chú trọng trong thiết kế, quy hoạch, vận hành và điều độ hệ thống điện để đảm bảo chất lượng điện ổn định.
Các quá trình điện diễn ra với tốc độ cực nhanh, như sóng điện từ truyền trong dây dẫn gần bằng tốc độ ánh sáng, đạt khoảng 30.000.000 km/s Những hiện tượng như ngắn mạch và sóng sét lan truyền yêu cầu các thiết bị bảo vệ phải được thiết kế và hiệu chỉnh để hoạt động trong thời gian dưới 1/10 giây.
Ngành điện lực có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều lĩnh vực kinh tế như luyện kim, hóa chất, khai thác mỏ, cơ khí và dệt may, đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất lao động và thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của cấu trúc kinh tế Việc hiểu rõ đặc điểm này sẽ giúp đưa ra quyết định hợp lý về mức độ điện khí hóa cho các ngành và vùng lãnh thổ khác nhau Đồng thời, cần chú trọng vào việc xây dựng nguồn điện và mạng lưới truyền tải, phân phối nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển cân đối, tránh thiệt hại kinh tế quốc dân do việc hạn chế nhu cầu sử dụng điện.
1.2 Những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện
1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện
Tuy theo tính chất của hộ dùng điện có thê chia thành 3 loại:
Hộ loại I là những cơ sở mà việc ngưng cung cấp điện (CCD) có thể gây ra thiệt hại lớn về kinh tế, đe dọa tính mạng con người, hoặc tạo ra những ảnh hưởng chính trị nghiêm trọng do rối loạn quy trình công nghệ Để đảm bảo an toàn, hộ loại I phải được trang bị hệ thống CCD từ hai nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng cung cấp điện trong trường hợp này rất thấp, và thời gian ngừng cung cấp điện chỉ được phép kéo dài bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ, ví dụ như ở bệnh viện, trường học, và các xí nghiệp lớn trong lĩnh vực luyện kim và hóa chất.
Hộ loại II là những hộ có tầm quan trọng lớn, nhưng khi ngừng cung cấp điện, chỉ gây thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất và lãng phí lao động Các hộ loại II có thể được cung cấp điện từ 1 hoặc 2 nguồn, và thời gian ngừng cung cấp cho phép tương đương với thời gian cần thiết để đóng thiết bị dự trữ bằng tay, áp dụng cho các ngành như cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ và công nghiệp địa phương.
Hồ loại III có mức độ tin cậy thấp hơn, bao gồm các hộ không thuộc loại I và II Trong thời gian sửa chữa hoặc thay thế phần tử sự cố, mắt điện được phép hoạt động nhưng không quá một ngày đêm Hộ loại HII thường được cấp điện bằng một nguồn duy nhất.
Chất lượng điện được thê hiện qua hai thông số: tần số (f) và điện áp (U) Các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép
Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện có trách nhiệm duy trì ổn định các thông số điện năng Tần số được giữ ở mức 50 ± 0,5 Hz, trong khi điện áp yêu cầu có độ lệch |ΔU| = U - Ua < 5% Ua Cần lưu ý rằng độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp, đó là hiệu số điện áp giữa đầu và cuối nguồn của cùng cấp điện áp.
Hình 0.1: Độ lệch và tốn that điện áp 1.2.3 Tính kinh tế
Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thế hiện qua hai chỉ tiêu: vốn đầu tư và chi phí vận hành
Vốn đầu tư cho một công trình điện bao gồm các khoản chi phí như mua sắm vật tư và thiết bị, chi phí vận chuyển, thực hiện thí nghiệm và thử nghiệm, mua đất, đền bù hoa màu, cũng như chi phí khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu công trình.
Phí tôn vận hành là tổng hợp các khoản chi phí cần thiết trong quá trình vận hành công trình điện, bao gồm lương cho cán bộ quản lý, kỹ thuật và vận hành, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa, cũng như chi phí cho các thí nghiệm thử nghiệm Ngoài ra, nó còn bao gồm tổn thất điện năng xảy ra trong quá trình hoạt động của công trình.
Hai loại chi phí thường mâu thuẫn với nhau, vì vậy phương án cấp điện tối ưu là phương án hòa giải hai chi phí này, nhằm đạt được chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất.
ZU Yay, Oa, 0K 0¢.04 0 min Trong do: ayy; hé s6 van hanh, voi duong day trén khéng lay 0,04; cap và trạm biến áp lấy 0,1
1 a,„: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn = qT, , VOI ludi cung, cap điện Ttc = 5 năm
0A : ton that điện 1 năm c: gid tién ton thất điện nang (d/kWh).
NỘI DUNG ĐỒ ẢN 2c 2222211122221
Tính toán phụ tải điện 5 2 2c 12212211211 1211121 1111141 11111111 2101101110111 111 8xx 12 1 Tổng quan việc xác định phụ tải điện 0 0 2221122111122 12 2x xsey 12 Phụ tải của các phân xưởng c0 221121121112 1122110111121 11 2111115111 18x re 13
3 Xác định sơ đỗ của mạng điện
Chon va kiém tra thiét bi dién
Tính toán bủ hệ số công, suất
PHẢN I: MỞ ĐẦU TONG QUAN CO SO LY LUAN VE HE THONG CUNG CAP DIEN
1.1 Hệ thống năng lượng điện hình dung nó là hệ thống điện, tương tự như vậy đôi lúc ngường ta gọi Khoa điện là Khoa năng lượng, đó không phải là hiện tượng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề Lý do là ở chỗ năng lượng điện đã có ưu thế trong sản xuất, khai thác và truyền tải, cho nên hầu như toán bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người ta đều chuyên đổi nó thành điện năng trước khi sử dụng nó
Hệ thống điện hiện nay được thiết kế để truyền tải, phân phối và cung cấp điện cho từng hộ sử dụng Khi nhắc đến hệ thống năng lượng, người ta thường chú trọng đến việc cung cấp điện cho các hộ gia đình.
NL so cap 228 kV 110 kV 10 &V
TORY sản xuấi § tryến lải =e oe phat can dan ỉ 6; 1D kV
Hình 1.1 Cấu trúc hệ thông điện
Hệ thống điện bao gồm các giai đoạn sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng, đảm bảo cung cấp điện đến tận tay các hộ gia đình.
Một số ưu điểm của điện năng:
+ Dễ chuyền hoá thành các dạng năng lượng khác (quang, nhiệt, cơ năng ) + Dễ truyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao
Điện năng không tồn tại sẵn trong tự nhiên mà được khai thác và chuyển hóa từ các nguồn năng lượng khác Hiện nay, nhiều nguồn năng lượng tự nhiên được khai thác tại chỗ và biến đổi thành điện năng, chẳng hạn như nhà máy nhiệt điện được xây dựng gần nguồn than và nhà máy thủy điện gần nguồn nước Điều này lý giải cho sự xuất hiện của hệ thống truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng, hay còn gọi là hệ thống điện.
Vài nét đặc trưng của năng lượng diện:
Điện năng, khác với hầu hết các sản phẩm, không thể tích trữ một cách hiệu quả, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt như pin và acqui Do đó, cần phải duy trì sự cân bằng giữa lượng điện sản xuất và tiêu thụ tại mọi thời điểm, bao gồm cả việc tính toán tổn thất trong quá trình truyền tải Việc này cần được chú trọng trong thiết kế, quy hoạch, vận hành và điều độ hệ thống điện để đảm bảo chất lượng điện năng ổn định.
Các quá trình điện diễn ra với tốc độ rất nhanh, như sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn gần bằng tốc độ ánh sáng, khoảng 30.000.000 km/s Do đó, các hiện tượng như ngắn mạch và sóng sét cần được xem xét kỹ lưỡng Việc đóng cắt của các thiết bị bảo vệ phải được thực hiện trong thời gian ngắn hơn 1/10 giây, điều này đòi hỏi thiết kế và hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ một cách chính xác.
Ngành điện lực có mối liên hệ chặt chẽ với nhiều lĩnh vực kinh tế như luyện kim, hóa chất, khai thác mỏ, cơ khí và dệt may, đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất lao động và thúc đẩy sự phát triển bền vững của nền kinh tế Việc hiểu rõ đặc điểm này sẽ giúp đưa ra những quyết định hợp lý về mức độ điện khí hóa cho các ngành và vùng lãnh thổ khác nhau Đồng thời, cần chú trọng xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải và phân phối để đảm bảo sự phát triển cân đối, giảm thiểu thiệt hại kinh tế do việc hạn chế nhu cầu sử dụng điện.
1.2 Những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện
1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện
Tuy theo tính chất của hộ dùng điện có thê chia thành 3 loại:
Hộ loại I là những hộ mà sự cố ngưng cung cấp điện (CCD) có thể gây thiệt hại lớn về kinh tế, đe dọa tính mạng con người, hoặc gây ảnh hưởng tiêu cực về chính trị do rối loạn quy trình công nghệ Để đảm bảo an toàn, hộ loại I phải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng cung cấp điện rất nhỏ, và thời gian ngừng cung cấp điện thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ, như ở bệnh viện, trường học, và các xí nghiệp luyện kim, hóa chất lớn.
Hộ loại II là những hộ có vai trò quan trọng nhưng khi ngừng cung cấp điện, chỉ gây ra thiệt hại kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất và lãng phí lao động Hộ loại này có thể được cung cấp điện từ 1 hoặc 2 nguồn khác nhau, và thời gian ngừng cung cấp cho phép tương đương với thời gian cần thiết để đóng thiết bị dự trữ bằng tay, áp dụng cho các ngành như cơ khí, dệt may, công nghiệp nhẹ và công nghiệp địa phương.
Hồ loại III có mức độ tin cậy thấp hơn, bao gồm các hộ không thuộc loại I và II Trong thời gian sửa chữa hoặc thay thế phần tử gặp sự cố, mắt điện được phép hoạt động nhưng không quá một ngày đêm Hộ loại HII thường được cung cấp điện bằng một nguồn duy nhất.
Chất lượng điện được thê hiện qua hai thông số: tần số (f) và điện áp (U) Các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép
Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện có nhiệm vụ duy trì ổn định các thông số điện năng Tần số được giữ ở mức 50 ± 0,5 Hz, trong khi điện áp yêu cầu có độ lệch không vượt quá 5% so với điện áp danh định Cần lưu ý rằng độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp, tức là hiệu số điện áp giữa đầu và cuối nguồn của cùng cấp điện áp.
Hình 0.1: Độ lệch và tốn that điện áp 1.2.3 Tính kinh tế
Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thế hiện qua hai chỉ tiêu: vốn đầu tư và chi phí vận hành
Vốn đầu tư cho một công trình điện bao gồm chi phí mua sắm vật tư và thiết bị, chi phí vận chuyển, thí nghiệm và thử nghiệm, cùng với việc mua đất đai, đền bù hoa màu Ngoài ra, còn có chi phí cho khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu công trình.
Phí tôn vận hành là các khoản chi phí cần thiết trong quá trình vận hành công trình điện, bao gồm lương cho cán bộ quản lý và kỹ thuật, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa, cũng như chi phí cho các thử nghiệm Ngoài ra, nó cũng phản ánh tổn thất điện năng trong quá trình hoạt động của công trình điện.
Thông thường, hai loại chỉ phí có xu hướng mâu thuẫn với nhau Để đạt được phương án cấp điện tối ưu, cần dung hòa giữa hai loại chi phí này, nhằm tìm ra phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất.
ZU Yay, Oa, 0K 0¢.04 0 min Trong do: ayy; hé s6 van hanh, voi duong day trén khéng lay 0,04; cap và trạm biến áp lấy 0,1
1 a,„: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn = qT, , VOI ludi cung, cap điện Ttc = 5 năm
0A : ton that điện 1 năm c: gid tién ton thất điện nang (d/kWh)
1.3 Lưới điện và lưới cung cấp điện
Lưới điện dé truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ, lưới gồm đường dây truyền tải và các trạm biến áp
Lưới điện Việt nam hiện có các cấp điện áp: 0,4; 6; 10; 22; 35; 110; 220 và 500kV Tương lai sẽ chỉ còn các cấp: 0,4; 22; 110; 220 và 500kV
Có nhiều cách phân loại lưới điện:
Theo điện áp: siêu cao áp (500kV), cao áp (220, 110kV), trung áp (35, 22,
10, 6kV) va ha áp (0,4kV)
Theo nhiệm vụ: lưới cung cấp (500, 220, 110kV) và lưới phân phối (35,
Phương án thiết kế cung cấp điện có thể được phân chia theo khu vực, số pha, cũng như các lĩnh vực công nghiệp và nông nghiệp Để thực hiện một phương án thiết kế hiệu quả, bước đầu tiên là xác định phụ tải tính toán nhằm đánh giá nhu cầu điện năng và lựa chọn phương thức cung cấp điện phù hợp.
- Xác định phương án về nguồn điện
- Xác định cấu trúc mạng
- Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nói đất an toàn
- Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
